专题13+近代物理初步-2018年高考物理1-5轮资料汇编之试题精选精练 66页

高考 1.5 轮资料汇编之名校试题精选精练 专题 13 近代物理初步 一、单选题 1．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。在对以下几位物理学家所做 的科学贡献的叙述中，正确的说法是 （ ） A. 结合能越大的原子核越稳定 B. 卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型 C. 安培首先发现了通电导线的周围存在磁场，并提出“分子环流”假说 D. 胡克认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比 【答案】 D 2．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。在对以下几位物理学家所做 的科学贡献的叙述中，正确的说法是 （ ） A. 结合能越大的原子核越稳定 B. 卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型 C. 安培首先发现了通电导线的周围存在磁场，并提出“分子环流”假说 D. 胡克认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比 【答案】 D 【解析】比结合能越大的原子核越稳定，选项 A 错误；卢瑟福通过 α 粒子散射实验的研究，提出了原子核 式结构模型，选项 B 错误；奥斯特首先发现了通电导线的周围存在磁场，安培提出“分子环流”假说，选 项 C 错误；胡克认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比，选项 D 正确；故选 D. 3．下列说法正确的是 （ ） A. 质子、中子和氘核的质量分别为 m1、m2、m3，则质子与中子结合为氘核的反应是 人工核转变，放出的能量为（m3 －m1－m2）c2 B. 玻尔将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光 谱的实验规律 C. 紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时， 从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大 D. 半衰期是反映放射性元素天然衰变的统计快慢，若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小 【答案】 B 【解析】A、根据爱因斯坦质能方程： ，当一个质子和一个中子结合成一个氘核时，质量亏损 为： ，因此核反应放出的能量： ，A 错误； B、玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的 实验规律，B 正确； C、光电子的最大初动能与入射光的频率有关与光照强度无关，因此增大光照强度，光子的最大初动能不变， C 错误； D、半衰期不随物理状态与化学状态而改变，所以温度升高，半衰期不变，D 错误； 故选 B。 4．下列关于放射线的说法中不正确的是 （ ） A. 放射线可以用来进行工业探伤 B. 放射线可以使细胞发生变异 C. 放射同位素可以用来做示踪原子 D. 放射线对人体无害 【答案】 D 2E mc=  1 2 3m m m m= + （ ﹣ ） 2 1 2 3E m m m c= + （ ﹣ ） 5．关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是 （ ） A. 甲图中，若两球质量相等且球 m2 静止，两球发生正碰后，球 m2 的速度一定为 v B. 乙图中，卢瑟福通过分析 α 粒子散射实验结果，发现了质子和中子 C. 丙图中，普朗克通过研究黑体辐射提出能量子概念，并成功解释了光电效应现象 D. 丁图中，链式反应属于重核的裂变 【答案】 D 【解析】若两球质量相等且球 m2 静止，只有两球发生完全弹性碰撞的条件下，球 m2 的速度才为 v，故 A 错 误；卢瑟福通过分析 α 粒子散射实验结果，提出来原子的核式结构，故 B 错误；普朗克通过研究黑体辐射 提出能量子概念，爱因斯坦提出来光子说，成功解释了光电效应现象，故 C 错误；该图为链式反应属于重 核的裂变，故 D 正确。所以 D 正确，ABC 错误。 6．下列说法正确的是 （ ） A. 天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构 B. 一群处于 n=3 能级激发态的氢原子，自发跃迁时能发出最多 6 种不同频率的光 C. 放射性元素发生一次 β 衰变，原子序数增加 1 D. 的半衰期约为 7 亿年，随着地球环境的不断变化，半衰期可能变短 【答案】 C 235 92U 【解析】天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂结构，故 A 错误；一群处于 n=3 能级激发态的氢原子， 自发跃迁时能发出 3 种不同频率的光，分别是从 n=3 到 n=2，从 n=3 到 n=1，从 n=2 到 n=1，故 B 错误；根 据质量数与质子数守恒，则有放射性元素发生一次 β 衰变，原子序数增加 1，故 C 正确；半衰期不随着地球 环境的变化而变化，故 D 错误；故选 C． 7．氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为 1.62eV-3.11eV。下列说法正确的是（ ）。 （ ） A. 处于 n=2 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离 B. 大量氢原子从高能级向 n=2 能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应 C. 大量处于 n=4 能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出 6 种不同频率的光 D. 大量处于 n=4 能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出 3 种不同频率的可见光 【答案】 C 8．以下关于物理学家对科学的贡献的说法中正确的是 （ ） A. 波尔的氢原子结构模型成功的解释了氢原子的发光机制 B. 爱因斯坦的光电效应方程表明光电子的最大初动能只与入射光的频率有关 C. 伽利略测出了重力加速度并指出自由落体运动就是加速度为 g 的匀加速直线运动 D. 法拉第在一次讲课中无意发现通电导线使下面的小磁针发生偏转的现象.他认为那是因为通电导线周围 存在磁场的缘故 【答案】 A 【解析】A 波尔理论很好地解释了氢原子光谱，波尔的氢原子结构模型成功的解释了氢原子的发光机制， 故 A 正确； B 爱因斯坦的光电效应方程表明，打出的光电子的初动能与金属的逸出功和入射光的频率均有关，故 B 错误； C 伽利略并未测出重力加速度，故 C 错误； D 发现通电导线周围存在磁场的科学家是奥斯特，故 D 错， 故选 A 9．已知钙和钾的截止频率分别为 7.73×1014Hz 和 5.44×1014Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电 效应，下列说法正确的是 （ ） A. 钙的逸出功大于钾的逸出功 B. 钙逸出的电子的最大初动能大于钾逸出的电子的最大初动能 C. 比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子．钾逸出的光电子具有较大的波长 D. 比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子．钙逸出的光电子具有较大的动量 【答案】 A 【解析】根据 可知，钙的截止频率较大，则逸出功大于钾的逸出功，选项 A 正确；根据爱因斯 坦光电效应方程可知 可知，钙逸出的电子的最大初动能小于钾逸出的电子的最大初动 能，选项 B 错误；根据 可知，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子．钾逸出的光电子 具有较小的波长，选项 C 错误；根据 可知，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子．钙 逸出的光电子具有较小的动量，选项 D 错误；故选 A. 10．在某些恒星内，3 个 α 粒子结合成一个 ， 原子的质量是 12.0000u， 原子的质量是 4.0026u，已知 1u=931.5 MeV/c2，则此核反应中释放的核能约为 （ ） A. 7.266 eV B. 5.266 eV C. 1.16×10﹣9 J D. 1.16×10﹣12 J 0=W hν逸出功 21 2 mmv h Wν= − 逸出功 maxk hcE λ= max2 kP mE= 12 6C 12 6C 4 2 He 【答案】 D 【解析】根据质量亏损，结合爱因斯坦质能方程求出核反应中释放的核能．该核反应的质量亏损 △m=4.0026×3﹣12.0000=0.0078u，则释放的核能△E=△mc 2=0.0078×931.5MeV=7.266MeV=1.16×10﹣12 J．故 D 正确，A、B、C 错误． 故选：D． 11．如图所示为氢原子的能级图，下列叙述正确的是 （ ） A. 根据玻尔理论可知，处于 n=2 能级的电子所具有的电势能为-3.4 eV B. 氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量可能大于 13.6 eV C. 如果用 13.06 eV 的光照射一群处于基态的氢原子，氢原子能辐射出 10 种不同的光 D. 若氢原子从 n=3 能级跃迁到 n=1 能级时辐射出的光能使某金属发生光电效应，则氢原子从 n=4 能级跃迁 到 n=2 能级时辐射出的光也能使该金属发生光电效应 【答案】 C 12．下列说法正确的是 （ ） A. 是 a 衰变方程 B. 是核聚变反应方程 C. 是核裂变反应方程 D. 是核聚变反应方程 【答案】 B 【解析】 衰变是自发地进行的，不需其它粒子轰击，A 错误；B 中的反应为轻核聚变反应方程，B 正确；C 中是 衰变方程，C 错误；D 中的反应方程为原子核人工转变方程，D 错误． 13．关于光电效应，下列说法正确的是 （ ） A. 某种频率的光照射金属发生光电效应，若增加入射光的强度，则单位时间内发射的光电子数增加 B. 光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关 C. 一般需要用光照射金属几分钟才能产生光电效应 D. 入射光的频率不同，同一金属的逸出功也会不同 【答案】 A 【解析】某种频率的光照射某金属能发生光电效应，若增加入射光的强度，就增加了单位时间内射到金属 上的光子数，则单位时间内发射的光电子数将增加．故 A 正确．根据光电效应方程 EKm=hγ-W0，得知光电 子的最大初动能与入射光的频率、金属的逸出功都有关，与入射光的强度无关，故 B 错误．光电效应具有 瞬时性，用光照射金属不超过 10-9s 就才能产生光电效应，故 C 错误．金属的逸出功由金属材料决定，与入 射光无关，故 D 错误．故选 A. 点睛：解决本题的关键熟练掌握光电效应的规律、产生的条件，知道光电效应方程 EKm=hγ-W0 等等．光电 效应是考试的热点，要多做相关的练习，牢固掌握这部分知识． 14．如图所示为氢原子能级示意图的一部分，根据玻尔理论，下列说法中正确的是 （ ） A. 从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级比从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级辐射出电磁波的波长长 B. 处于 n=4 的定态时电子的轨道半径 r4 比处于 n=3 的定态时电子的轨道半径 r3 小 C. 从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级，氢原子的能量减小，电子的动能减小 D. 从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级时辐射的光子可以使逸出功为 2.5eV 的金属发生光电效应 【答案】 A 【解析】试题分析：能级间跃迁辐射或吸收光子的能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子 频率越大，则波长越小．根据库仑力提供向心力分析半径与电子的动能之间的关系． 由图可知，从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级辐射出的光子能量 ，从 n=4 能级跃迁到 n=2 能级辐射 出光子能量 ，根据 可知光子能量越小，光子频率小，光子的波长越大，其中 ，所以从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级时辐射的光子不能使得逸出功为 2.5eV 的金属发生 光电效应，A 正确 D 错误；根据玻尔理论，能级越高，半径越大，所以处于 n=4 的定态时电子的轨道半径 比处于 n=3 的定态时电子的轨道半径 大，B 错误；从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级，氢原子向外发射电子， 能量减小，根据 可知，电子越大的半径减小，则电子的动能增大，C 错误． 15．下列说法正确的是 （ ） A. 原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和 B. 在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，电荷数守恒”的规律 C. 在天然放射现象中放出的 β 射线就是电子流，该电子是原子的内层电子受激发后辐射出来的 D. 镭 226 衰变为氡 222 的半衰期为 1620 年，也就是说，100 个镭 226 核经过 1620 年后一定还剩下 50 个镭 226 没有发生衰变 【答案】 B 【解析】原子核的结合能是组成原子核的所有核子结合成原子核时释放出来的能量，选项 A 错误；在所有 核反应中，都遵从“质量数守恒，电荷数守恒”的规律，选项 B 正确；在天然放射现象中放出的 β 射线就是 电子流，该电子是原子核内的中子转化成质子和电子，从原子核中辐射出来的，选项 C 错误；半衰期是对 大量原子核衰变的统计规律，少量原子核衰变不能运用半衰期的统计规律，所以选项 D 错误。故选 B. 【点睛】解决本题的关键知道核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，知道核子数、质子数、中子数的关 1 0.66E eV= 2 1.89E eV= E hν= 2 1.89 2.5E eV eV= < 4r 3r 2 2 2 ke mv r r = 系． 16．用波长为 的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是 。由此 可知，钨的极限频率是（ ）。（普朗克常量 ，光速 ，结果取两位有 效数字） （ ） A. B. C. D. 【答案】 B 【解析】据 可得： ，代入数据得： 故选 B 17．如图所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于 n = 4 的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若 干不同颜色的光。关于这些光下列说法正确的是（ ）。 （ ） A. 最容易发生衍射由 n = 4 能级跃迁到 n = 1 能级产生的光子波长最长 B. 由 n = 2 能级跃迁到 n = 1 能级产生的光子频率最小 C. 这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光 D. 用 n = 2 能级跃迁到 n = 1 能级辐射出的光照射逸出功为 6.34eV 的金属铂能发生光电效应 【答案】 D 【解析】A：由图象根据 　 可得：由 n = 4 能级跃迁到 n = 1 能级产生的光子频率最 高，波长最短，最不容易衍射；故 A 错误 B：由图象根据 可得：由 n = 4 能级跃迁到 n = 3 能级产生的光子频率最小；故 B 错误 72.0 10 m−× 194.7 10 J−× 346.63 10h J s−= × ⋅ 83.0 10 /c m s= × 145.5 10 Hz× 147.9 10 Hz× 149.8 10 Hz× 151.2 10 Hz× KmE h Wυ= − 0W hυ= cυ λ= 0 KmEc h υ λ= − 14 0 7.9 10 Hzυ = × n mh E Eυ = − cλ υ= n mh E Eυ = − C：大量的氢原子处于 n = 4 的激发态，当向低能级跃迁时辐射出光子种数为 ；故 C 错误 D：n = 2 能级跃迁到 n = 1 能级辐射出的光子能量 ，照射逸出 功为 6.34eV 的金属铂时， 能发生光电效应；故 D 正确 点睛：要区分一群原子跃迁时放出的光子种数和一个原子发生跃迁时放出的光子种数。 18．下列说法正确的是 （ ） A. 卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为： B. 铀核裂变的核反应方程是： C. 汤姆孙首先提出了原子核结构学说 D. 在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固，原子核越牢固 【答案】 A 点睛：铀核的裂变是指铀核俘获一个中子以后发生的核反应。 19．2017 年 1 月 9 日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖。大多数原子核发生核反应 的过程中都伴着中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β 衰变等。下列关于核反应的说法正确的是 （ ） A. 衰变为 ，经过 3 次 α 衰变，2 次 β 衰变 B. 是 α 衰变方程， 是 β 衰变方程 C. 是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程 2 4 4 3 62C ×= = ( )2 1 3.4 13.6 10.2h E E eV eVυ = − = − − − = hν W> 4 14 17 1 2 7 8 1He N O H+ → + 235 141 92 1 92 56 36 02U Ba Kr n→ + + 234 90 Th 222 86 Th 2 3 4 1 1 1 2 0H+ H He+ n→ 222 234 0 86 91 1Th Pa+ e−→ 222 1 144 89 1 92 0 56 36 0Th+ Pa+ Kr+3n n→ D. 高速运动的 α 粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，其核反应方程为 【答案】 A 【解析】试题分析：在 α 衰变的过程中，电荷数少 2，质量数少 4，在 β 衰变的过程中，电荷数多 1，质量 数不变，根据该规律求出 α 衰变和 β 衰变的次数；根据各自核反应的特征判断核反应的类型； 设经过 mα 衰变，n 次 β 衰变，根据电荷数和质量数守恒可知， ， ，解得 ，A 正确； 是核聚变方程， 是 β 衰变方程， 是裂变反应方程，不是氢弹的核反应方程，BC 错误；高速运动的 α 粒子轰击 氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为 ，D 正确． 20．氢原子能级如图所示，已知可见光光子的能量在 1.61eV～3.10eV 范围内，则下列选项说法正确的是： （ ） A. 氢原子能量状态由 n=2 能级跃迁到 n=1 能级，放出光子为可见光 B. 大量氢原子处于 n=4 能级时，向低能级跃迁能发出 6 种频率的光子 C. 氢原子光谱是连续光谱 D. 氢原子处于 n=2 能级时，可吸收 2.54 eV 的能量跃迁到高能级 【答案】 B 【解析】从 n=2 能级跃迁到 n=1 能级时发出的光子能量为-3.40+13.60=10.2eV，不在可见光范围之内，A 错 误；大量氢原子处于 n=4 能级时，向低能级跃迁能发出 种频率的光，B 正确；玻尔理论认为原子的 能量是量子化的，不是连续光谱，C 错误；吸收的光子能量等于两能级间的能级差，才能发生跃迁，n=2 能 级时吸收 2.54 eV 的能量变为-0.86eV，不能向高能级跃迁，D 错误． 21．下列选项中，说法正确的是： （ ） A. 卢瑟福提出核式结构模型，很好的解释了 粒子散射实验中的现象 4 14 17 1 2 7 8 0He+ H O+ n→ 2 4m n− = 4 12m = 3 2m n= =， 2 3 4 1 1 1 2 0H+ H He+ n→ 222 234 0 86 91 1Th Pa+ e−→ 222 1 144 89 1 92 0 56 36 0Th+ Pa+ Kr+3n n→ 4 14 17 1 2 7 8 1He+ H O+ H→ 2 4 6C = α B. 电子穿过晶体时会产生衍射图样，这证明了电子具有粒子性 C. 借助于能量子的假说，爱因斯坦得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合非常好 D. 射线是高速电子流，它的穿透能力比 射线和 射线都弱 【答案】 A 【解析】卢瑟福提出核式结构模型，很好的解释了 粒子散射实验中的现象，A 正确；衍射是波的特性， 故电子穿过晶体时会产生衍射图样，这证明了电子具有波动性，B 错误；普朗克引入能量子的概念，得出黑 体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故 C 错误； 射 线是高速电子流，它的穿透能力比 射线弱，比 射线强，故 D 错误． 22．一个静止的铀核，放射一个 α 粒子而变为钍核，在匀强磁场中的径迹如图所示，则正确的说法是 （ ） A. 1 是 α，2 是钍 B. 1 是钍，2 是 α C. 3 是 α，4 是钍 D. 3 是钍，4 是 α 【答案】 B 【解析】发生 α 衰变后变为钍核．α 粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动，根据动量守恒定律知，两 粒子的速度方向相反，都为正电，根据左手定则，为两个外切圆．根据粒子运动的轨道半径： ，电量 大的轨道半径小，知 1 是钍核的径迹，2 是 α 粒子的径迹，故 B 正确，ACD 错误。 23．下列说法中正确的是 （ ） A. 发生 a 衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了 4 B. 用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大 C. 由玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，其电势能减小，核外电子的动能增大，原子总能量不变 D. 比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定放出核能 【答案】 D α γ α β γ α 24．如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于 n=4 的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干 种不同频率的光，下列说法正确的是 （ ） A. 这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光 B. 由 n=2 能级跃迁到 n=1 能级产生的光频率最小 C. 用 n=2 能级跃迁到 n=1 能级辐射出的光照射逸出功为 6.34eV 的金属铂能发生光电效应 D. 由 n=4 能级跃迁到 n=1 能级产生的光波长最长 【答案】 C 【解析】根据 ，所以这些氢原子总共可辐射出 6 种不同频率的光，A 错误；由图可知当核外电子从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级时，能级差最小，所以放出光子的能量最小，频率最小，故 B 错误；n=2 能级跃迁到 n=1 能级辐射出的光子能量 E=-3.4-（-13.6）eV=10.2eV，大于逸出功，能发生光电效应，C 正确；由图可知， 由 n=4 能级跃迁到 n=1 能级过程中释放能量最大，则对应的光子的能量最大，波长最短，D 错误． 25．分别用波长为 λ 和 的单色光照射同一金属板,发出的光电子的最大初动能之比为 1∶2,以 h 表示普 朗克常量,c 表示真空中的光速,则此金属板的逸出功为 （ ） A. B. C. D. 2 4 6C = 3 4 λ 2 hc λ 2 3 hc λ 3 4 hcλ 4 5 h c λ 【答案】 B 【解析】根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为：Ek＝ −W ；根据题意：λ1=λ，λ2＝ λ，Ek1：EK2=1：2 ；则联立可得逸出 W＝ ，故 ACD 错误，B 正确．故选 B． 26．图示是用来监测在核电站工作的人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判 断工作人员受到何种辐射．当胸章上 1 mm 铝片和 3 mm 铝片下的照相底片被感光，而 5mm 铅片下的照相底片 未被感光时，则工作人员可能受到了辐射的射线是 （ ） A. α 和 β B. α 和 γ C. β 和 γ D. α、β 和 γ 【答案】 A 【解析】试题分析：α 射线贯穿能力很差，用一张纸就能把它挡住．β 射线贯穿本领较强，很容易穿透黑纸， 也能穿透几厘米厚的铝板．γ 贯穿本领更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板． α 射线贯穿能力很差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住．β 射线贯穿本领较强，很容易穿 透黑纸，也能穿透几厘米厚的铝板．γ 贯穿本领更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板．由于本题目中射线能穿 透 1mm 和 3mm 的铝板，但不能穿透铅板，故一定不含 γ 射线，但一定含有 β 射线，可能含有 α 射线，A 正确． 27．2017 年 1 月 9 日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖。大多数原子核发生核反应 的过程中都伴着中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β 衰变等。下列关于核反应的说法正确的是 （ ） A. Th 衰变为 Rn，经过 3 次 α 衰变，2 次 β 衰变 hc λ 3 4 2 3 hc λ B. H+H→He+n 是 α 衰变方程， Th→ Pa+ e 是 β 衰变方程 C. U+n→ Ba+ Kr+3n 是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程 D. 高速运动的 α 粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，其核反应方程为 He+ N→ O+n 【答案】 A 【解析】 衰变为 ，经过 3 次 α 衰变，2 次 β 衰变，故 A 正确； H+H→He+n 是核聚变方程， Th→ Pa+ e 是 β 衰变方程，故 B 错误； U+n→ Ba+ Kr+3n 是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，故 C 错误；高速运动的 α 粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为 He+ → O+H，故 D 错误。 故 A 正确，BCD 错误。 28．如图为氢原子能级图， 5 种金属的逸出功如下表： 大量处在 n＝4 能级的氢原子向低能级跃迁时，可产生多种不同频率的光。现将其中频率最大的光，分别照 射在以上 5 种金属的表面。则在这五种金属表面逸出的光电子中，最大的动能约为 （ ） A. 7.77eV B. 10.61eV C. 11.46eV D. 12.75eV 【答案】 B 【 解 析 】 在 氢 原 子 向 低 能 级 跃 迁 时 ， 从 n=4 跃 迁 到 n=1 的 能 级 时 ， 产 生 的 光 的 频 率 最 大 ， 即 ，根据光电效应方程 EKm=hv-W0 得，从 4 能级到 1 能级跃迁发出的 光子照射金属铯产生光电子最大初动能为：12.75-2.14=10.61eV，故 B 正确，ACD 错误。 29．用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等物理量的关系．图中 A，K 两 极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调．分别用 a，b，c 三束单色光照射，调节 A，K 间的电压 U， 得到光电流 I 与电压 U 的关系如图乙所示．由图可知 （ ） A. 单色光 a 和 c 的频率相同，但 a 的光强更强些 B. 单色光 a 和 c 的频率相同，但 a 的光强更弱些 C. 单色光 b 的频率小于 a 的频率 D. 改变电源的极性不可能有光电流产生 【答案】 A 点睛：解决本题的关键掌握截止电压、截止频率，以及理解光电效应方程 eU 截= mvm2=hγ-W，同时理解 光电流的大小与光强有关． 30．下列说法正确的是 ． （ ） A. 电子的衍射图样表明电子具有波动性 B. 氢原子从某激发态跃迁至基态要吸收特定频率的光子 C. 在光电效应现象中，金属的逸出功随入射光的频率增大而增大 D. 在光电效应现象中，光电子的最大初动能与入射光的强度有关 【答案】 A 【解析】电子的衍射图样表明粒子具有波动性，故 A 正确；氢原子从某激发态跃迁至基态要释放特定频率 的光子，故 B 错误；在光电效应现象中，金属的逸出功与材料有关，与入射光的频率无关，故 C 错误；根 1 2 据光电效应方程： ，可知最大初动能与入射光的频率有关而入射光的强度无关，故 D 错误。 所以 A 正确，BCD 错误。 31．氢原子能级如图所示，当氢原子从 n＝3 跃迁到 n＝2 的能级时，辐射光的波长为 656nm。以下判断正 确的是 （ ） A. 氢原子从 n＝2 跃迁到 n＝1 的能级时，辐射光的波长大于 656nm B. 用波长为 325nm 的光照射，可使氢原子从 n＝1 跃迁到 n＝2 的能级 C. 一群处于 n＝3 能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 3 种谱线 D. 用波长为 633nm 的光照射，不能使氢原子从 n＝2 跃迁到 n＝3 的能级 【答案】 CD 考点：波尔理论 视频 32．下列关于放射性现象的说法中,正确的是 （ ） A. 原子核发生 α 衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了 4 0KE hv W= − B. 原子核发生 α 衰变时,生成核与 α 粒子的总质量等于原来的原子核的质量 C. 原子核发生 β 衰变时,生成核的质量数比原来的原子核的质量数多 1 D. 单质的铀 238 与化合物中的铀 238 的半衰期是相同的 【答案】 D 【解析】原子核发生 α 衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了 2,A 错误;生成核与 α 粒子的总质量 小于原来的原子核的质量,B 错误;原子核发生 β 衰变时,生成核的质量数与原来的原子核的质量数相同,C 错误; 放射性元素的半衰期由原子核的内部因素决定,跟元素的化学状态无关,所以单质的铀 238 与化合物中的铀 238 的半衰期是相同的,D 正确. 33．下列说法中错误的有 （ ） A. 太阳内部发生的核反应是热核反应 B. 光电效应揭示了光具有粒子性 C. 动量相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长相等 D. 原子核发生一次 β 衰变，该原子外层就失去一个电子 【答案】 D 【解析】A、太阳的能量来自于其内部发生的热核反应即聚变反应，A 正确； B、光电效应说明光具有粒子性，故 B 正确； C、根据 可知，动量相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长一定相等，故 C 正确； D、 衰变的实质是原子核内一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，不是来自核外电子，故 D 错误。 34．下列说法正确的是 （ ） A. 只要照射到金属表面上的光足够强，金属就一定会发出光电子 B. 是卢瑟福发现质子的核反应方程 C. 放射性物质的半衰期不会随温度的升高而变短 D. 一个处于量子数 n=4 能级的氢原子，最多可辐射出 6 种不同频率的光子 4 14 16 1 2 7 8 1He N O H+ → + 【答案】 C 【解析】A、光照射金属表面，不一定发生光电效应，发生光电效应，需入射光的频率大于金属的极限频率， 故 A 错误； B、卢瑟福发现质子的核反应方程是 故 B 错误； C、放射性物质的半衰期只取决于原子核本身，与温度无关，故 C 正确； D、根据 =6 知，一群处于 n=4 能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出六种不同频率的光子，故 D 错误。 故选：C。 35．如图所示，用频率为 v0 的光照射某金属能够使验电器指针张开，当用频率为 2v0 的单色光照射该金属 时 （ ） A. 一定能发生光电效应 B. 验电器指针带负电 C. 金属的逸出功增大 D. 逸出电子的最大初动能变为原来的 2 倍 【答案】 A 【解析】用频率为 v0 的光照射某金属能够使验电器指针张开，说明发生了光电效应，当用频率为 2v0＞v0 的 单色光照射该金属时，仍会发生光电效应．故 A 正确．因金属中电子逸出来，导致金属带正电，则验电器 指针也带正电．故 B 错误．逸出功与入射光的频率无关．故 C 错误．当用频率为 2v0 的单色光照射该金属 时，根据光电效应方程 Ekm=hγ-W0 得，因 W0 没有变化，则最大初动能不等于原来的 2 倍，故 D 错误．故选 A． 点睛：解决本题的关键知道光电效应的条件，以及掌握光电效应方程 Ekm=hγ-W0．注意最大初动能与频率不 成正比，及理解逸出功与入射光的频率无关． 4 14 17 1 2 7 8 1He N O H+ → + ， 4 2C 36．用如图的装置研究光电效应现象，当用光子能量为 3.0 eV 的光照射到光电管上时，电流表 G 的读数为 0.2 mA,移动变阻器的触点 c，当电压表的示数大于或等于 0.7 V 时，电流表读数为 0，则 （ ） A. 电键 K 断开后，没有电流流过电流表 G B. 所有光电子的初动能为 0.7 eV C. 光电管阴极的逸出功为 2.3 eV D. 改用能量为 1.5 eV 的光子照射，电流表 G 也有电流，但电流较小 【答案】 C 【解析】光电管两端接的是反向电压，当电键断开后，光电管两端的电压为零，逸出的光电子能够到达另 一端，则仍然有电流流过电流表 G，故 A 错误．当电压表的示数大于或等于 0.7V 时，电流表读数为 0，可 知遏止电压为 0.7V，根据动能定理得，eUc=Ekm，则光电子的最大初动能为 0.7eV，故 B 错误．根据光电效 应方程得，Ekm=hv-W0，则逸出功 W0=hv-Ekm=3.0-0.7eV=2.3eV，故 C 正确．改用能量为 1.5 eV 的光子照射， 因为光子能量小于逸出功，则不会发生光电效应，没有光电流，故 D 错误．故选 C． 37．物理学的发展极大地丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产 的繁荣与人类文明的进步。关于对物理学发展过程中的认识，下列说法不正确的是 （ ） A. 伽利略利用理想斜面实验，说明了力不是维持物体运动的原因 B. 玻尔的原子模型成功地解释了氢原子光谱的成因 C. 卡文迪许利用扭秤测出了万有引力常量，被誉为能“称出地球质量的人” D. 卢瑟福通过研究天然放射性现象，提出了“核式结构模型” 【答案】 D 【解析】伽利略利用理想斜面实验，说明了力不是维持物体运动的原因，故 A 正确；玻尔将量子化理论引 入原子模型，成功地解释了氢原子光谱的成因，故 B 正确；、卡文迪许牛顿发现了万有引力定律之后，测 出了引力常量 G，根据 ，得地球的质量 ，从而可求得地球，所以被称为能“称量地 球质量”的人，故 C 正确；卢瑟福通过研究 粒子散射实验现象，提出了“核式结构模型”，故 D 错误． 38．如图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 （ ） A. 该金属的极限频率为 4.27×1014 Hz B. 该金属的极限频率为 5.5×1014 Hz C. 该图线的斜率表示普朗克常量 D. 该金属的逸出功为 0.5 eV 【答案】 AC 【解析】由光电效应方程 Ekm=hν-W 知图线与横轴交点为金属的极限频率，即 ν0=4.3×1014Hz，故 A 正确，B 错误；该图线的斜率为普朗克常量，故 C 正确；金属的逸出功 ，故 D 错误．故选 AC. 点睛：解决本题的关键掌握光电效应方程，知道最大初动能与入射光频率的关系，并掌握光电效应方程， 以及知道逸出功与极限频率的关系，结合数学知识即可进行求解，同时注意保留两位有效数字． 39．研究光电效应的电路如图所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极 K),钠 极板发射出的光电子被阳极 A 吸收,在电路中形成光电流。下列光电流 I 与 A、K 之间的电压 UAK 的关系图象 中,正确的是 （ ） 2 GMmmg R = 2gRM G = α 34 14 0 19 6.63 10 4.3 10 1.781.6 10W h eV eVν − − × × ×= = ≈× A. B. C. D. 【答案】 C 【解析】根据光电效应方程 ， 联立知，遏止电压越大，入射光的频率越大， 光照强度越大，饱和电流越大，所以 C 正确；A、B、D 错误。 40．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论,其中的两个核反应方程为: , ,方程中 Q1、Q2 表示释放的能量,相关的原子核质量见下表: 以下推断正确的是 （ ） A. X 是 ,Q2>Q1 0hυ kE W= + k cE eU= 1 12 13 1 6 7 1H C N Q+ → + 1 15 12 1 7 6 2H N C X Q+ → + + 3 2 He B. X 是 ,Q2>Q1 C. X 是 ,Q2rk+1）， ，在相应轨道上质子对应的速度大小分别为 vk，vk+1，D1、D2 之间的电压为 U，由动能定理知 ⑧ 由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力，知 ，则 ⑨ 整理得 ⑩ 因 U、q、m、B 均为定值，令 ，由上式得 ⑾ 相邻轨道半径 rk+1，rk+2 之差 同理 因为 rk+2>rk，比较 ， 得 说明随轨道半径 r 的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差 减小 方法二： 设 k（k∈N*）为同一盒子中质子运动轨道半径的序数，相邻的轨道半径分别为 rk，rk+1（rk>rk+1）， ，在相应轨道上质子对应的速度大小分别为 vk，vk+1，D1、D2 之间的电压为 U NqI t = 2 PI BR fπ= 1k k kr r r+∆ = − 2 2 1 1 12 2 2k kqU mv mv+= − k k mvr qB = ( )2 2 2 2 12 2 k k q BqU r rm += − ( )2 1 4 k k k mUr qB r r+ ∆ = − 2 4mUC qB = 1 k k k Cr r r + ∆ = + 1 2 1k k kr r r+ + +∆ = − 1 2 k k k Cr r r+ + ∆ = + kr∆ 1kr +∆ 1k kr r+∆ < ∆ r∆ 1k k kr r r+∆ = − 由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力，知 ，故 ⑿ 由动能定理知，质子每加速一次，其动能增量 ⒀ 以质子在 D2 盒中运动为例，第 k 次进入 D2 时，被电场加速（2k﹣1）次 速度大小为 ⒁ 同理，质子第（k+1）次进入 D2 时，速度大小为 综合上述各式可得 整理得 ， 同理，对于相邻轨道半径 rk+1，rk+2， ，整理后有 由于 rk+2>rk，比较 ， 得 说明随轨道半径 r 的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差 减小，用同样的方法也可得到质子在 D1 盒中运 动时具有相同的结论。 视频 99．氢原子能级图如图所示，氢原子从 n=2 的激发态跃迁到基态。 k k mvr qB = 1 1 k k k k r v r v+ + = kE qU∆ = ( )2 1 2 k k qUv m −= ( ) 1 2 1 2 k k qUv m+ += 1 1 2 1 2 1 k k k k r v k r v k+ + −= = + 2 2 1 2 1 2 1 k k r k r k+ −= + 2 2 1 2 1 2 2 1 k k k r r r k + + − = + ( )( ) 2 1 1 2 2 1 k k k k rr k r r + + ∆ = + + 1 2 1k k kr r r+ + +∆ = − ( )( ) 2 1 1 +1 2 2 2 1 k k k k rr k r r + + + ∆ = + + kr∆ 1kr +∆ 1k kr r+∆ < ∆ r∆ ①求氢原子辐射的光子能量。 ②氢原子辐射的光子照射逸出功为 3．34eV 的锌板时，求逸出光电子的最大初动能。 【答案】 ①10．2eV ②6．86eV 【解析】 试题分析：① eV ② 考点：波尔理论 【名师点睛】此题考查了波尔理论；关键是知道辐射光子的能量等于两个能级的能级差；知道光电效应方 程的表达式． 100．（18 分）两个氘核发生如下核反应： ，其中氘核的质量为 2.0136u，氦核的质量为 3.015u，中子质量为 1.0087u，（1u 质量对应的能量为 931.5Mev）（1）求核反应中释放的核能；（2）在以 上两氘核以相等的动能 0.35Mev 进行对碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子 和氦核的动能；（3）假设反应中产生的氦核沿直线向原来静止的碳核（ ）接近，受库仑力的影响，当 它们距离最近时，两个原子核的动能各是多少？ 【答案】 （1） （2）氦核和中子的动能分别为 （3）氦核与碳核的动能分别为 ， 1-hv E E= =2 10. 2 km 0-E hv W= 6.86eV= ,1 0 3 2 2 1 2 1 nHeHH +→+ C12 6 3 26E . Mev∆ = 0 99HeE . Mev= 2 97MevnE .= 0 04HeE . Mev′ = 0 16cE . Mev= （3）设碳核质量为 mc,氦核与碳核相距最近时的速度为 ，根据动量守恒定律，有 （3 分） 所以 （1 分） 从而得到氦核与碳核的动能分别为 （2 分） （2 分） v′ vmmvm cHeHeHe ′+= )( Hevv ′=′ 5 1 MevEvmE HeHeHe 04.025 1 2 1 2 ==′=′ MevEvmE Hecc 16.025 4 2 1 2 ==′=