【物理】2019届二轮复习 近代物理初步 作业 （全国通用） 8页

第一部分　专题五　近代物理初步 一、单项选择题 ‎1．(2017·北京卷)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。‎ 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)‎ A．10－21 J　　　　　　　　B．10－18 J C．10－15 J D．10－12 J 解析　光子的能量E＝hν，c＝λν，联立解得E≈2×10－18 J，故选项B正确。‎ 答案　B ‎2．甲、乙光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为E1、E2。该金属的逸出功为 A．E1＋E2 B．E1－E2‎ C．E1＋2E2 D．E1－2E2‎ 解析　根据光电效应方程Ek＝hν－W0，对应甲光子有hν甲＝E1＋W0，对应乙光子有hν乙＝E2＋W0又知hν甲＝2hν乙，解得W0＝E1－2E2，故选项D正确，选项A、B、C错误。‎ 答案　D ‎3．(2018·汕头二模)如图5－8所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，由图可知 图5－8‎ A．该金属的极限频率为4.3×1014 Hz B．该金属的极限频率为5.5×1014 Hz C．该金属的逸出功为8×10－20 J D．该图线斜率的倒数表示普朗克常量 解析　由光电效应方程Ekm＝hν－W0知该图线的斜率为普朗克常量，图线与横轴交点的横坐标为金属的极限频率ν0，即ν0＝4.3×1014 Hz，A选项正确，B、D选项均错误；金属的逸出功W＝hν0＝6.63×10－34×4.3×1014 J≈2.85×1019 J，C选项错误。‎ 答案　A ‎4．(2018·天津卷)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是 图5－9‎ A.N俘获一个α粒子，产生8O并放出一个粒子 B.Al俘获一个α粒子，产生P并放出一个粒子 C.5B俘获一个质子，产生Be并放出一个粒子 D.Li俘获一个质子，产生He并放出一个粒子 解析　本题考查核反应方程。由核反应过程中遵循质量数、电荷数均守恒的原则，可写出选项中的四个核反应方程。7N＋He→8O＋H，选项A错误。Al＋He→P＋n，选项B正确。5B＋H→Be＋He，选项C错误。Li＋H→He＋He，选项D错误。‎ 答案　B ‎5．(2018·太原模拟)核电站泄漏的污染物中含有碘131和铯137。碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线。下列说法正确的是 A．碘131释放的β射线由氦核组成 B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量 C．与铯137相比，碘131衰变更慢 D．铯133和铯137含有相同的质子数 解析　β射线是高速运动的电子流，不是氦原子核，A错误；γ射线的频率大于可见光的频率，根据E＝hν可知，γ射线光子能量大于可见光光子能量，B错误；半衰期越短，衰变越快，C错误；铯133和铯137都是铯元素，是质子数相同而中子数不同的同位素，所以D正确。‎ 答案　D ‎6．如图5－10所示是原子物理史上几个著名的实验，关于这些实验，下列说法正确的是 图5－10‎ A．卢瑟福通过α粒子散射实验否定了原子的核式结构模型 B．放射线在磁场中偏转，中间没有偏转的为γ射线，电离能力最强 C．电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关 D．链式反应属于重核的裂变 解析　卢瑟福通过α粒子散射实验否定了原子的“枣糕模型”结构，提出了原子的“核式结构模式”，故A错误；中间没有偏转的为γ粒子，电离能力最弱，而穿透能力最强，故B错误；由图可知，光照越强，光电流越大，遏止电压与光的强度无关，故C错误；重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程叫作核裂变的链式反应，故D正确。‎ 答案　D ‎7．(2018·南阳第四次段考)在正负电子对撞机中，一个电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对光子。设正、负电子的质量在对撞前均为m，对撞前的动能均为E，光在真空中的传播速度为c，普朗克常量为h，则对撞后转化成光子的波长等于 A. B. C. D. 解析　该反应方程为e＋e→2γ，由于光子的静止质量为零，所以质量的亏损为Δm＝2m，由质能方程，对应的能量为ΔE＝2mc2，根据能量守恒可知2hν＝2E＋ΔE，即有＝2E＋2mc2，所以光子在真空中波长λ＝，C正确。‎ 答案　C ‎8．如图5－11所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠。下列说法正确的是 图5－11‎ A．这群氢原子能发出3种不同频率的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出的光波长最短 B．这群氢原子能发出2种不同频率的光，其中从n＝3跃迁到n＝1所发出的光频率最小 C．金属钠表面发出的光电子的最大初动能为9.60 eV D．金属钠表面发出的光电子的最大初动能为11.11 eV 解析　一群氢原子处于n＝3的激发态，可能发出3种不同频率的光子，因为n＝3和n＝2间能级差最小，所以从n＝3跃迁到n ‎＝2发出的光子频率最低，根据λ＝可知波长最长；因为n＝3和n＝1间能级差最大，所以从n＝3跃迁到n＝1间能级差最大，所以从n＝3跃迁到n＝1发出的光子频率最高，波长最短，故A、B错误。从n＝3跃迁到n＝1发出的光子频率最高，发出的光子能量为ΔE＝13.60 eV－1.51 eV＝12.09 eV。根据光电效应Ekm＝hν－W0得，最大初动能Ekm＝12.09 eV－2.49 eV＝9.60 eV，故D错误。‎ 答案　C 二、多项选择题 ‎9．(2018·长春外国语学校二模)如图5－12所示为氢原子的能级图，一群氢原子处在n＝4能级的激发态，当它向低能级跃迁时共辐射六种不同频率的光，其中有2种可见光，有3种紫外线，1种红外线。关于这六种不同频率的光，下列说法正确的是 图5－12‎ A．从n＝4跃迁到n＝1辐射出来的光是紫外线 B．从n＝4跃迁到n＝2辐射出来的光是可见光 C．从n＝2跃迁到n＝1辐射出来的光是红外线 D．从n＝3跃迁到n＝2辐射出来的光是紫外线 解析　一群氢原子处在n＝4能级的激发态，由它向低能级跃迁时共辐射六种不同频率的光，其中有2种可见光，有3种紫外线，1种红外线，因紫外线的频率最高，则能量最大，而红外线频率最低，则能量最小，可见光处于中间，从n＝4跃迁到n＝1，n＝3跃迁到n＝1，n＝2跃迁到n＝1，辐射出来的光都是紫外线，故A正确，C错误；从n＝4跃迁到n＝3，辐射出来只能是红外线，那么从n＝4跃迁到n＝2，从n＝3跃迁到n＝2，均是可见光，故B正确，D错误。‎ 答案　AB ‎10．(2018·石家庄二模)下列说法正确的是 A．太阳辐射的能量来自太阳内部的裂变反应 B．放射性元素的半衰期与外界压强、原子的化学状态无关 C．依据玻尔理论氢原子从高能级状态向低能级状态跃迁时会辐射光子 D．紫光照射金属板发生光电效应时，增大入射光强度，则光电子的最大初动能增大 解析　太阳辐射的能量来自太阳内部的轻核聚变，A错。半衰期是由原子核内部的因素决定的，与外界压强、原子的化学状态无关，B对。氢原子从高能级向低能级跃迁时多余的能量会以光子的形式释放出来，C对。光电效应中飞出的光电子的最大初动能与入射光强度无关，与入射光频率有关，D错。‎ 答案　BC ‎11．(2018·太原二模)据媒体报道，叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡，英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药——放射性元素钋( Po)。若元素钋发生某种衰变，其半衰期是138天，衰变方程为Po→Pb＋Y＋γ。下列说法正确的是 A．该元素发生的是β衰变 B．Y原子核含有4个核子 C．γ射线是衰变形成的铅核释放的 D．200 g的Po经276天，已发生衰变的质量为150 g 解析　元素钋Po的衰变方程为Po→Pb＋He＋γ，发生的是α衰变，选项A错误；Y原子核，即氦核含有4个核子，选项B正确；γ射线是衰变形成的铅核释放的，选项C正确；200 gPo经276天，发生两次衰变，剩余的Po的质量为200 g×()2＝50 g，故已发生衰变的质量为150 g，选项D正确。‎ 答案　BCD ‎12．研究光电效应规律的实验装置如图5－13所示，以频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生。由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动。光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出，当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向遏止电压Uc。在下列表示光电效应实验规律的图像中，正确的是 图5－13‎ 解析　反向电压U和频率一定时，发生光电效应产生的光电子数与光强成正比，则单位时间到达阴极A的光电子数与光强也成正比，故光电流i与光强I成正比，A正确。由动能定理知－qUc＝0－Ekm，又因Ekm＝hν－W0，所以Uc＝－，可知遏止电压Uc与频率ν是线性关系，不是正比关系，故B错误。光强I与频率ν一定时，光电流i随反向电压的增大而减小，又据光电子动能大小的分布概率及发生后的方向性可知，C正确。由光电效应知金属中的电子对光子的吸收是十分迅速的，时间小于10－9 s时，10－9 s后，光强I和频率ν一定时，光电流恒定，故D正确。‎ 答案　ACD ‎13.(2018·洛阳调研)静止在匀强磁场中的 U核发生α衰变，产生一个未知粒子x，它们在磁场中的运动径迹如图5－14所示，下列说法正确的是 图5－14‎ A．该核反应方程为 U→ x＋ He B．α粒子和粒子x在磁场中做圆周运动时转动方向相同 C．轨迹1、2分别是α粒子、x粒子的运动径迹 D．α粒子、x粒子运动径迹半径之比为45∶1‎ 解析　显然选项A中核反应方程正确，A对； U核静止，根据动量守恒可知α粒子和x新核速度方向相反，又都带正电，则转动方向相同，选项B对；根据动量守恒可知α粒子和x新核的动量大小p相等，由带电粒子在磁场中运动半径公式R＝可知轨道半径R与其所带电荷量成反比，半径之比为45∶1，选项C错，D对。‎ 答案　ABD ‎14．(2018·合肥模拟)关于原子结构和核反应的说法中正确的是 图5－15‎ A．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型 B．发现中子的核反应过程是Be＋He→C＋n C．200万个U的原子核经过两个半衰期后剩下50万个U D．据图可知，原子核D和E聚变成原子核F要吸收能量 解析　本题考查核裂变、核聚变以及核反应方程。卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，选项A正确；发现中子的核反应方程为Be＋He→C＋n，选项B正确；半衰期为统计规律，适用于大量的原子发生衰变，选项C错误；在核反应过程中，若有质量亏损，将放出能量，由题图中核子的平均质量可知，原子核D和E聚变成原子核F过程中，有质量亏损，要放出能量，选项D错误。‎ 答案　AB