2020版高考物理二轮复习 专题限时集训12 近代物理初步（含解析）

专题限时集训(十二)(建议用时：40分钟)专题通关练1铝箔被粒子轰击后，发生的核反应方程为AlHeXn。方程中X的中子数为()A15 B16 C30 D31A根据核反应方程遵循电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数(质子数)为15，质量数为30，可知X的中子数为301515，选项A正确，B、C、D均错误。2(2019安徽一模)如图所示，为一含光电管电路，滑动变阻器触头P位于a、b之间某点，用光照射光电管阴极，电表指针无偏转，要使电表指针偏转，可能有效的措施是()A加大照射光的强度B用频率更高的光照射C将P向a滑动D将电源正、负极对调B由电路可知，在光电管上加的是正向电压。用光照射光电管阴极，电表指针无偏转，说明没有发生光电效应，根据发生光电效应的条件可知，加大照射光的强度，仍然不能发生光电效应，选项A错误。由于没有发生光电效应，故无论将P向a滑动，还是将电源正、负极对调，都不能使电表指针偏转，选项C、D错误；要使电表指针偏转，必须发生光电效应，故用频率更高的光照射，可能有效，选项B正确。3(2019福州一模)以下关于近代物理内容的叙述中，正确的是()A原子核发生一次衰变，该原子外层就一定失去一个电子B天然放射现象中发出的、三种射线的本质都是电磁波C对不同的金属，若照射光频率不变，光电子的最大初动能与金属逸出功成线性关系D根据玻尔原子理论，一群氢原子从n3能级向低能级跃迁时能发出6种不同频率的光子C发生衰变时，原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子发射到核外，所以原子核发生一次衰变，该原子外层不会少一个电子，选项A错误；天然放射现象中发出的射线是高速粒子流，射线是高速电子流，射线是能量很高的电磁波，选项B错误；根据爱因斯坦光电效应方程有EkhW0，对于不同种金属，若照射光频率不变，光电子的最大初动能Ek与金属的逸出功W0成线性关系，选项C正确；一群氢原子从n3能级向低能级跃迁时最多能发出C3种不同频率的光子，选项D错误。4(原创题)如图所示是氢原子的能级示意图。当氢原子从n4的能级跃迁到n3的能级时，辐射出光子a；从n3的能级跃迁到n2的能级时，辐射出光子b。以下判断正确的是()A在真空中光子a的波长大于光子b的波长B光子b可使氢原子从基态跃迁到激发态C光子a可能使处于n4能级的氢原子电离D大量处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射2种不同谱线A氢原子从n4的能级跃迁到n3的能级的能级差小于氢原子从n3的能级跃迁到n2的能级时的能级差，根据EmEnh知，光子a的能量小于光子b的能量，所以a光的频率小于b光的频率，即光子a的波长大于光子b的波长，故A正确；光子b的能量小于基态与任一激发态的能级差，所以不能被基态的氢原子吸收，故B错误；根据EmEnh可知光子a的能量小于氢原子在n4能级的电离能，所以光子a不能使处于n4能级的氢原子电离，故C错误；大量处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射3种不同谱线，故D错误。5下列说法正确的是()A一个基态的氢原子吸收光子跃迁到n3激发态后，最多能发射出三种频率的光子B光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性C钚Pu的半衰期为24 100年，200个Pu经48 200年后，还有50个Pu未衰变D一个质子和一个中子结合为一个氘核，若质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3，则放出的能量为(m3m2m1)c2B一个处于基态的氢原子吸收光子跃迁到n3激发态后，最多能发射出两种频率的光子，选项A错误；光电效应揭示了光子具有能量，康普顿效应揭示了光子除了具有能量外还具有动量，光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，选项B正确；由于半衰期描述的是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适用，所以选项C错误；一个质子和一个中子结合为氘核，根据爱因斯坦质能方程，释放出的核能Emc2(m1m2m3)c2，选项D错误。6(易错题)一个静止的铀核，放在匀强磁场中，它发生一次衰变后变为钍核，粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动。某同学作出如图所示的运动径迹示意图，以下判断正确的是()A1是粒子的径迹，2是钍核的径迹B1是钍核的径迹，2是粒子的径迹C3是粒子的径迹，4是钍核的径迹D3是钍核的径迹，4是粒子的径迹B由动量守恒定律可知，静止的铀核发生衰变后，生成均带正电的粒子和钍核的动量大小相等，但方向相反，由左手定则可知它们的运动径迹应为外切圆，又R，在p和B大小相等的情况下，R，因q钍q，则R钍bcBa、b、c的频率关系为acbC用三束单色光照射光电管时，a光使其逸出的光电子最大初动能大D用三束单色光照射光电管时，b光使其逸出的光电子最大初动能大BD由题图可知a、c光的遏止电压相同，且小于b光的遏止电压，由公式mvqUc，可知b光照射时光电子的最大初动能大，C错误，D正确；又由爱因斯坦光电效应方程有hmvW0，综合以上分析可知三束单色光的频率关系应为acb，A错误，B正确。10放射性元素电源应用空间比较广泛，大多用在军事或航天领域。其工作原理是放射性元素发射的射线或射线被与射线发生相互作用的物质吸收，将射线的能量转换为内能，然后再将内能转换为电能。为了防止放射性元素对外界环境造成影响，放射性元素电源的外层应有防护层。下表为三种不同放射性元素的相关参数：放射性元素57Co234Th238Pu发射的射线放射性元素的半衰期270天24天89.6年由以上参数分析，下列说法正确的是()A57Co发射出的粒子电荷量少，因此由该元素制成的电源使用时间最长，保护层的材料应比较厚B238Pu的半衰期最长，因此由该元素制成的电源使用时间最长，保护层的材料应比较薄C1 000个234Th核经过48天，剩余250个234Th核D放射性元素在发生衰变时，由于放出能量，衰变后的质量数减少B放射性元素电源使用时间的长短与放射性元素的半衰期有关，半衰期越长，使用的时间越长，因238Pu的半衰期最长，所以由238Pu制成的电源使用时间最长，由于发射的射线比射线的贯穿本领弱，所以由发射射线的元素制成的电源所需保护层的材料较薄，A错误，B正确；半衰期是一个统计规律，是对大量的原子核衰变规律的总结，C错误；在衰变的过程中，电荷数守恒、质量数守恒，D错误。11(多选)原子核的人工转变是人为利用高速运动的粒子轰击原子核而产生新核的过程，1919年卢瑟福利用粒子轰击静止的氮(N)原子核发现了质子。假设在某次实验中，生成的新核运动方向与粒子的运动方向相反，新核的速度大小与质子的速度大小之比为126。已知质子与中子的质量均为m，光在真空中的速度为c，新核的速度大小为v，该核反应释放的能量全部转化为新核与质子的动能。则下列说法正确的是()A新核为OB粒子的速度大小为vC新核动量与质子动量大小相等、方向相反D该核反应中质量亏损为BD由题意可知该核反应方程为HeNHO，因此核反应生成的新核为O，A错误；假设粒子的速度大小为v0，质子的速度大小为v，粒子、O的质量分别约为4m、17m，用粒子轰击氮核的过程，由动量守恒定律得4mv017mvmv，又，解得v0v，B正确；新核的动量大小为17mv，质子的动量大小为26mv，C错误；新核与质子的总动能为E17mv2mv2，整理得E，则该反应释放的核能为E，由爱因斯坦质能方程Emc2得m，D正确。12.(原创题)(多选)某同学采用如图所示的实验装置来研究光电效应。当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应。闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计的示数恰为零，此时电压表的示数U称为遏止电压，根据遏止电压U，可以计算出光电子的最大初动能Ek。现分别用频率为1和2的单色光照射阴极，测量到遏止电压分别为U1和U2，设电子质量为m、电荷量为e，则下列关系式正确的是()A用频率为1的光照射时，光电子的最大初速度vB阴极金属的逸出功W0h1eU1C阴极金属的截止频率cD普朗克常量hAB用频率为1的单色光照射阴极时，光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得eU10mv2，则光电子的最大初速度v，故A正确；根据爱因斯坦光电效应方程得h1eU1W0，h2eU2W0，由得阴极金属的逸出功W0h1eU1，联立解得普朗克常量h，故B正确，D错误；阴极金属的截止频率c，故C错误。13(多选)如图所示是原子核的平均结合能(也称比结合能)与质量数的关系图象，通过该图象可以得出一些原子核的平均结合能，如O的核子平均结合能约为8 MeV，He的核子平均结合能约为7 MeV，根据该图象判断下列说法正确的是()A随着原子质量数的增加，原子核的平均结合能增大B.Fe核最稳定C由图可知两个H核结合成He核会释放出能量D把O分成8个质子和8个中子比把O分成4个He要多提供约16 MeV的能量BC由图可知随着原子质量数的增加，原子核的平均结合能先增大后减小，选项A错误；Fe核的平均结合能最大，是最稳定的，选项B正确；两个平均结合能小的H结合成平均结合能大的He时，会释放出能量，选项C正确；把O分成质子和中子需要提供的能量约为E1168 MeV128 MeV，将质子和中子结合成一个He所放出的能量约为E247 MeV28 MeV，则将O分成4个He需要提供的能量约为EE14E2128 MeV428 MeV16 MeV，故要多提供约112 MeV的能量，选项D错误。题号内容押题依据核心考点核心素养1.核衰变及核能利用科技成就应用科学态度与责任：立足教材，体会现代科学技术2.光电效应及图象光电效应规律的应用科学思维：立足教材，体现数学知识处理物理问题能力1.(多选)目前科学家正在研究“快中子堆”技术来发电，“快中子堆”技术发电的原理是：快中子反应堆不用U，而用Pu作燃料，但在堆心燃料Pu的外围放置U，Pu发生裂变反应时放出来的高速中子(快中子)，被装在外围再生区的U吸收，U吸收快中子后变成U，U很不稳定，很快发生衰变变成Pu，Pu在裂变产生能量的同时，又不断地将U变成可用燃料Pu，核燃料越烧越多。设U、粒子的质量分别为M、m，则()A.Pu与U的中子数相同B.U吸收快中子后变成铀U是属于核聚变C.U经过2次衰变后变成PuD静止的U发生衰变释放出动能为E0的粒子，该衰变中质量亏损为E0CDPu的中子数为145，U的中子数为147，故选项A错误；根据核聚变反应的定义可知选项B错误；根据UPu2e可知选项C正确；静止的U发生衰变满足动能关系，解得EkUE0，由爱因斯坦质能方程可得E0E0mc2，解得该衰变中质量亏损为mE0，选项D正确。2(多选)如图是用不同频率的光照射某金属后，得到的关于光电子最大初动能Ekm与入射光频率的关系图象。下表中列出了可见光中几种颜色的光的频率及光子的能量情况。普朗克常量取h6.61034 Js，下列说法正确的是()红橙黄绿蓝靛频率范围/1014 Hz3.94.84.85.05.05.35.36.06.07.07.07.5光子能量范围/eV1.611.981.982.062.062.192.192.482.482.892.893.09A.表中列出的可见光中任意一种颜色的光照射该金属时，该金属都能发生光电效应B根据Ekm图象可求出该金属的逸出功C当用蓝光照射该金属时发出的光电子的最大初动能范围为0.45 eVEkm0.93 eVD光电效应是由于金属原子核外的电子在光照射下脱离原子核引力束缚产生的BD由Ekm图象可知，该金属的极限频率为c5.01014 Hz，由表中的数据可知红光的频率小于该金属的极限频率，选项A错误；该金属的逸出功为W0hc2.06 eV，选项B正确；由表格知蓝光光子能量范围为2.482.89 eV，又该金属的逸出功为2.06 eV，故0.42 eVEkm0.83 eV，选项C错误；根据光电效应的产生原理可知选项D正确。- 8 -