专题13近代物理初步（练）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版） 12页

专题13近代物理初步 ‎1．【2016·江苏卷】贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是： （ ）‎ A． B．‎ C． D．‎ ‎【答案】A ‎【解析】A为β衰变方程，B为重核裂变，C轻核聚变，D原子核的人工转换，所以A正确．‎ ‎【方法技巧】区分几种常见的核反应方程。‎ ‎2．（多选）【2016·海南卷】下列说法正确的是： （ ）‎ A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程 B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量 C．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 D．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 E．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长 ‎【答案】ACD ‎【名师点睛】本题考查了光电效应、康普顿效应、波尔的原子理论、核式结构模型、德布罗意波等基础知识点，难度不大，关键要熟悉教材。‎ ‎3．（多选）【2015·全国新课标Ⅱ·35（1）】实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是： （ ）‎ A．电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样 B． β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C．人们利慢中子衍射来研究晶体的结构 D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关 ‎【答案】ACD ‎【解析】 电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波，故A正确；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明β射线是一种粒子，故B错误；人们利慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子的干涉现象，说明电子是一种波，故D正确；光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，说明光是一种粒子，故E错误。‎ ‎【方法技巧】本题主要是波粒二象性的理解，干涉和衍射是波特有的现象，而光电效应是粒子性的典型表现。最好能记住相关结论。‎ ‎4．【2015·全国新课标Ⅰ·35（1）】在某次光电效应实验中，得到的遏制电压与入射光的频率的关系如图所示，若该直线的斜率和截距分别为和，电子电荷量的绝对值为，则普朗克常量可表示为，所用材料的逸出功可表示为 。‎ ‎【答案】‎ ‎【名师点睛】根据光电效应写出数学表达式，按照数学里面的截距和斜率解决问题。数学的工具作用不可忽视。‎ ‎5．【2014·江苏·12C】（2）氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤。它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一。其衰变方程是→＋ 。已知的半衰期约为3.8天，则约经过 天，16g的衰变后还剩1g。‎ ‎【答案】 ，15.2‎ ‎【解析】根据衰变过程中，质量数与电荷数守恒可知，该衰变过程中，所释放的粒子的质量数为A＝222－218＝4，电荷数为Z＝86－84＝2，所以该粒子为，根据半衰期公式有：m＝m0，代入数据解得：t＝4τ＝15.2天 ‎【方法技巧】核反应方程满足质量数与电荷数守恒、半衰期的理解。‎ ‎1．（多选）以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是： （ ）‎ A、太阳内部发生的核反应是热核反应 B、一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小 C、按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大 D、原子核发生一次衰变，该原子外层就失去一个电子 E、天然放射现象中发出的三种射线是从原子核内放出的 ‎【答案】ACE ‎【名师点睛】本题考查了氢原子能级、衰变的实质、光电效应、核反应等基础知识点，难度不大，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点。‎ ‎2．（多选）下列说法正确的是： （ ）‎ A.经典电磁理论无法解释氢原子的分立线状光谱 B聚变又叫热核反应，太阳就是一个巨大的热核反应堆。‎ C.根据玻尔理论，氢原子在辐射光子的同时，轨道也在连续地减小 D.某放射性原子核经过2次α衰变和一次衰变，核内质子数减少3个 E.用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，可以使氘核分解为一个质子和一个中子 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ 经典理论中能量是连续变化的，如此说来原子光谱就应该是连续谱，但是事实上原子光谱是线状谱，A正确；聚变又叫热核反应，太阳就是一个巨大的热核反应堆，B正确；根据玻尔理论知，轨道的半径是量子化的，故C错误；某放射性原子核经过2次α衰变和一次衰变，电荷数少3，质量数少8，质子数等于电荷数，则质子数少3，故D正确；核子结合成原子核与原子核分解为核子是逆过程，质量的变化相等，能量变化也相等，故用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，还要另给它们分离时所需要的足够的动能（光子方向有动量），所以不可能使氘核分解为一个质子和一个中子，故E错误．‎ ‎【名师点睛】该题考查多个原子物理学的基础的知识点的内容，明确β衰变的实质，知道原子的能量是量子化的，轨道半径也是量子化的是解答该题的关键．这一类的知识要多加积累．‎ ‎3．（多选）在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是： （ ）‎ A．密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值 B．贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，发现了原子中存在原子核 C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（P0）和镭（Ra）两种新元素 D．卢瑟福通过а粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子 E．汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷 ‎【答案】ACE ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题是物理学史问题，根据密立根、贝克勒尔、居里夫妇、卢瑟福、汤姆孙等人对物理学发展的贡献进行解答 ‎4．（多选）下列说法正确的是： （ ）‎ A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 B．分别用Ｘ射线和绿光照射同一金属表面都能发生光电效应，则用Ｘ射线照射时光电子的最大初动能较大 C．用升温、加压或发生化学反应的方法不能改变放射性元素的半衰期 D．以mD、mp、mn分别表示氘核、质子、中子的质量，则mD=mp+mn E．天然发射现象中的射线是原子核受激发产生的 ‎【答案】BCE ‎【解析】‎ 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，A错误；分别用x射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应；由光电效应方程：，则用频率比较大的X射线照射时光电子的最大初动能较大，故B正确；半衰期与原子核所处的物理环境和化学状态无关，故C正确；质子和中子结合成氘核，有质量亏损，可知，故D错误；天然发射现象中的γ射线是原子核受激发产生的，故E正确。‎ ‎【名师点睛】本题考查了衰变、核反应、半衰期、质量亏损、天然放射现象等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点。‎ ‎5．（多选）以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是： （ ）‎ A．紫外线照射到金属锌板表面时能发生光电效应，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 B．波尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的 C．β射线是原子核外电子高速运动形成的 D．光子不仅具有能量，也具有动量 E．根据波尔能级理论，氢原子辐射出一个光子后，将由高能级向较低能级跃迁，核外电子的动能增加 ‎【答案】BDE ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题全面考查了选修3-5中的基础知识，对于该部分知识一是注意平时的积累与记忆，并掌握光电效应方程的内容，理解玻尔理论的内容，注意β射线来自原子核内。‎ ‎6．（多选）下列的若干叙述中，正确的是： （ ）‎ A．黑体辐射电磁波的强度按波长分布只与黑体的温度有关 B．对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与照射光的频率成线性关系 C．一块纯净的放射性元素矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量仅剩下一半 D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的能量也减小了 E．将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用 ‎【答案】ABE ‎【解析】‎ 由黑体辐射规律可知，辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故A正确；根据光电效应方程，，可知，逸出光电子的最大初动能 与照射光的频率成线性关系，故B正确；经过一个半衰期以后，有一半的质量发生衰变，产生新核，故C错误；库仑力对电子做负功，所以动能变小，电势能变大（动能转为电势能）而因为吸收了光子，总能量变大，故D错误；高中课本提到自然界可分为四种基本的相互作用，万有引力，电磁相互作用，强相互作用，弱相互作用，故E正确；‎ ‎【名师点睛】考查黑体辐射的规律，掌握物理史实，知道衰变产生新核，理解光电效应方程，本题考查的知识点较多，难度不大，需要我们在学习选修课本时要全面掌握，多看多记。‎ ‎7．核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，是常用的核燃料，受一个中子轰击后裂变成和两部分，并产生 个中子。要使链式反应发生，裂变物质的体积要 （选填“大于”或者“小于”）它的临界体积。‎ ‎【答案】3，大于 ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】正确解答本题需要掌握：聚变和裂变反应的特点以及应用；质量数和电荷数守恒在核反应中的应用以及质子数、中子数、质量数等之间关系；裂变和聚变是在原子物理中学习的两种重要反应，要明确它们的特点以及应用，熟练应用质量数和电荷数守恒解答有关问题。‎ ‎1．（多选）爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率。从图中可以确定的是： （ ）‎ A．逸出功与ν有关 B．光电子的最大初动能Ekm与入射光的频率成正比 C．当ν>ν0时，会逸出光电子 D．图中直线的斜率与普朗克常量有关 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ 金属的逸出功是由金属自身决定的，与入射光频率无关，其大小W=hγ0，故A错误．根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν-W，可知光电子的最大初动能Ekm随入射光的频率增大而增大，但是不是正比关系．故B错误．要有光电子逸出，则光电子的最大初动能Ekm ‎＞0，即只有入射光的频率大于金属的极限频率即ν>ν0时才会有光电子逸出．故C正确．根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν-W，可知直线的斜率等于h，故D正确．故选CD.‎ ‎【名师点睛】本题考查光电效应的特点：①金属的逸出功是由金属自身决定的，与入射光频率无关；②光电子的最大初动能Ekm与入射光的强度无关；③光电子的最大初动能满足光电效应方程；只要记住并理解了光电效应的特点，只要掌握了光电效应方程就能顺利解决此题，所以可以通过多看课本加强对基础知识的理解。‎ ‎2．（多选）下列说法中正确的是： （ ）‎ A.卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为 B.铀核裂变的核反应是 C.已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是（2m1+2m2-m3）c2‎ D.铀（）经过多次α、β衰变形成稳定的铅（）的过程中，有6个中子转变成质子 E.一个处于n=5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能够辐射10种不同频率的电磁波 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】该题考查原子物理学的几个不同的知识点，都是记忆性的知识点，要牢记．这其中，铀235的裂变是人工可控的核反应，该裂变有多种裂变的方式，但是每一种都要有慢中子的参与，这是该题中容易出错的地方．另外选项E中，要注意“一个”与“一群”的差别．‎ ‎3．（多选）是一种放射性元素，能够自发地进行一系列放射性衰变，如下图所示，可以判断下列说法正确的是： （ ）‎ A、图中是84，是206‎ B、比的比结合能大 C、Y是衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的 D、Y和Z是同一种衰变 E、从X衰变中放出的射线电离性最强 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ 衰变成，质量数不变，可知发生的是衰变，则电荷数多1，可知，‎ 衰变成，知电荷数少2，发生的是衰变，质量数少4，则，故A正确，C错误；由衰变的过程知，比稳定，则比的比结合能大，故B正确；Z衰变，质量数少4，发生的是衰变，Y和Z是同一种衰变，故D正确；从X衰变中放出的射线是射线，电离能力不是最强，故E错误。‎ ‎【名师点睛】根据衰变和衰变的实质确定衰变的类型，结合电荷数守恒、质量数守恒得出的值，三种射线中，射线的电离能力最强，穿透能力最弱。‎ ‎4．（多选）某种金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压与入射光频率的关系图象如图所示．则由图象可知： （ ）‎ A.任何频率的入射光都能产生光电效应 B.该金属的逸出功等于 C.入射光的频率发生变化时，遏止电压不变 D.若已知电子电量e，就可以求出普朗克常量h E.入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为 ‎【答案】BDE ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】解决本题的关键掌握光电效应发生条件，及其方程的内容，以及知道遏止电压与最大初动能之间的关系，注意遏止电压与入射光的频率成线性关系，并不是正比，并理解图象的纵、横坐标的含义。‎ ‎5．（多选）如图为玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能及示意图，一群氢原子 处于n＝4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合玻尔理论的有： （ ）‎ A．电子轨道半径减小，动能也要增大 B．氢原子跃迁时，可发出连续不断的光谱线 C．由n＝4跃迁到n＝1时发出光子的频率最小 D．金属钾的逸出功为2.21 eV，能使金属钾发生光电效应的光谱线有4条 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】此题是关于玻尔理论的考查；解决本题的关键知道光电效应的条件以及知道能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子能量越大，频率越大，波长越小；发生光电效应时，入射光的能量必须要大于金属的逸出功.‎ ‎6．（多选）下列说法正确的是： （ ）‎ A．天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构 B．粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构 C．原子核发生衰变生成的新核原子序数增加 D．氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长 E．射线是原子核内部发生核反应而释放出的多余的能量 ‎【答案】ACE ‎【解析】‎ 天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构，选项A正确；α粒子散射实验说明原子具有核式结构，选项B错误；根据电荷数守恒，质量数守恒知，β衰变放出一个电子，新核的电荷数增1，即原子序数增加．故C正确；氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的能量小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的能量，故从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长，选项D错误；γ射线是伴随着α或β衰变，而释放出的多余的能量，故E正确；‎ ‎【名师点睛】本题考查了物理学史、衰变的实质、能级的跃迁等知识点，比较简单，只有对教材熟悉，就能轻松解决. α粒子散射实验说明了原子的核式结构模型，天然放射现象说明原子核内部有复杂结构．跃迁时辐射的能量等于两能级间的能级差，即频率与波长的关系，并根据α或β衰变，来认识γ射线．‎ ‎7．如图，R为真空室内一放射源，LL′ 为一张薄纸板，MN为荧光屏，放射源正对荧光屏的中心O点射出α、β、γ三种射线。若在虚线框内加上垂直于线框平面的匀强磁场时，荧光屏上只观察到O、P两个亮点，则打在O点的是 射线，虚线框内磁场的方向 (选填“向里”或“向外”)。 ‎ ‎【答案】γ，向里 ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】此题主要考查α、β、γ三种射线的特点，要知道γ射线的电离本领最弱，而穿透本领最强；α射线是带正电的氦核，电离本领最强，穿透本领最弱；β 射线是电子流.‎ ‎8．氢原子的能级如图所示，原子从能级n＝4向n＝2跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应，该金属的逸出功是 ▲ eV。从能级n＝4向n＝1跃迁所放出的光子照射该金属，所产生光电子最大初动能是 ▲ eV。‎ ‎【答案】2.55 ；10.2‎ ‎【解析】‎ 金属的逸出功是W=E4-E2=（-0.85（-3.40）eV=2.55eV；从能级n＝4向n＝1跃迁所放出的光子照射该金属，所产生光电子最大初动能是Ekm=-2.55=10.2eV ‎ ‎