2019高考物理二轮复习第15讲近代物理初步专题训.pdf

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1、第 15 讲 近代物理初步第 15 讲 近代物理初步 选择题(每小题 6 分,共 90 分)选择题(每小题 6 分,共 90 分) 1.(2018 北京理综,13,6 分)在核反应方程HeNO+X 中,X 表示的是( ) 42+ 14 7178 A.质子B.中子C.电子D. 粒子 2.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子最大初动能 Ek随入射光频 率 变化的 Ek- 图像。已知钨的逸出功是 3.28 eV,锌的逸出功是 3.24 eV,若将二者的图线画在同一 个 Ek- 坐标图中,用实线表示钨,虚线表示锌,则能正确反映这一过程的是下图中的 ( ) 3.(2018天

2、津理综,1,6分)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 ( ) A N 俘获一个 粒子,产生O 并放出一个粒子.14 7 178 BAl 俘获一个 粒子,产生P 并放出一个粒子.27 13 30 15 CB 俘获一个质子,产生Be 并放出一个粒子.11 5 84 DLi 俘获一个质子,产生He 并放出一个粒子.63 32 4.(多选)利用金属晶格(大小约 10-10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样,方法是让电子通过电场加速后, 让电子束照射到金属晶格上,

3、从而得到电子的衍射图样。 已知电子质量为 m,电荷量为 e,初速度为 0,加速 电压为 U,普朗克常量为 h,则下列说法中正确的是( ) A.该实验说明了电子具有波动性 B.实验中电子束的德布罗意波长为 = h 2meU C.加速电压 U 越大,电子的衍射现象越明显 D.若用相同动能的质子替代电子,衍射现象将更加明显 5.(2018 天津河东一模)下列说法正确的是( ) A.对于某种金属,无论入射光多强,只要其频率低于极限频率就不能发生光电效应 B.由玻尔理论可知,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要辐射一定频率的光子,同时电子 的动能减小,电势能增大 C.微波和声波一样都只能在介质

4、中传播 D.氡原子核的半衰期为 3.8 天,4 个氡原子核经过 7.6 天一定只剩下一个未发生衰变 6.(2018 天津理综,5,6 分)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线 H、H、H和 H,都是氢原子中电子 从量子数 n2 的能级跃迁到 n=2 的能级时发出的光,它们在真空中的波长由长到短,可以判定( ) A.H对应的前后能级之差最小 B.同一介质对 H的折射率最大 C.同一介质中 H的传播速度最大 D.用 H照射某一金属能发生光电效应,则 H也一定能 7.(2018福建龙岩质检)(多选)氢原子的能级图如图所示,可见光的光子能量范围约为1.623.11 eV,金属 钠的逸出功为 2.29 e

5、V,下列说法中正确的是( ) A.大量处于 n=3 能级的氢原子向低能级跃迁时,可发出 1 种频率的可见光 B.大量处于 n=3 能级的氢原子向低能级跃迁时,可发出 2 种频率的可见光 C.大量处于 n=3 能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光当中有 1 种频率的光能使钠产生光电效应 D.大量处于 n=3 能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光当中有 2 种频率的光能使钠产生光电效应 8.(2018 山西太原模拟)(多选)钍Th 具有放射性,它能放出一个新的粒子而变为镤Pa,同时伴随有 234 90 234 91 射线产生,其方程为ThPa+x,钍 234 的半衰期为 24 天。则下列说法正确的是(

6、 ) 234 90 234 91 A.一块纯净的钍 234 矿石经过 24 天,矿石的质量仅剩下原来质量的一半 B.x 是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的 C. 射线是钍原子核发生衰变后产生的镤 234 的原子核释放的 D. 射线具有很强的电离作用,对人体细胞破坏能力较大 9.(2018 福建厦门质检)下列几幅图的有关说法正确的是( ) 图一 粒子散射实验 图二 光电效应实验 图三 放射线在磁场中偏转 图四 链式反应示意图 A.图一中少数 粒子穿过金箔后方向不变,大多数 粒子穿过金箔后发生了较大角度的偏转 B.图二光电效应实验说明了光具有粒子性 C.图三中射线丙由 粒子组成,每个粒子带两

7、个单位正电荷 D.图四链式反应属于轻核的聚变,又称为热核反应 10.匀强磁场中有一个原来静止的碳 14 原子核,它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆,两圆的 直径之比为 71,如图所示,那么碳 14 的衰变方程为( ) ACBeBCBeHe.14 6145 + 0 1 .146104+ 4 2 CCBHDCNe.14 6125 + 2 1 .146147+ 0 - 1 11.(2018 山西太原一模)(多选)下列说法正确的是( ) A.铀 238 发生 衰变变成钍 234 时, 粒子与钍 234 的质量之和等于铀 238 的质量 B.铀 238 发生 衰变变成钍 234 时, 粒子与钍

8、234 的结合能之和一定大于铀 238 的结合能 C. 衰变中释放的 射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚形成的高速电子流 D.核反应方程NHeO+X 中,X 是质子且反应过程中系统动量守恒 14 7 + 4 2 178 12.(多选)太阳能量的来源是轻核的聚变,太阳中存在的主要元素是氢,核聚变反应可以看做是 4 个氢核 H)结合成 1 个氦核同时放出 2 个正电子。表中列出了部分粒子的质量(取 1 u= 1 kg)(11 1 6 0 - 26 粒子名称质子(p) 粒子 正电子(e)中子(n) 质量/u1.007 3 4.001 5 0.000 551.008 7 以下说法中正确的是( ) A.

9、核反应方程为HHe+e41142201 B.4 个氢核结合成 1 个氦核时的质量亏损约为 0.026 6 kg C.4 个氢核结合成 1 个氦核时的质量亏损约为 4.4310-29 kg D.聚变反应过程中释放的能量约为 4.010-12 J 13.(2018 福建泉州检测)如图所示为氢原子的能级图,用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子,受到 激发后的氢原子只辐射出三种不同频率的光 a、b、c,频率 abc,让这三种光照射逸出功为 10.2 eV 的某金属表面,则( ) A.照射氢原子的光子能量为 12.09 eV B.从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级辐射出的光频率为 b C.逸出的光电

10、子的最大初动能为 1.51 eV D.光 a、b、c 均能使该金属发生光电效应 14.(2018 江西上饶六校一联)PET(正电子发射型计算机断层显像)的基本原理是:将放射性同位素O 注 15 8 入人体,参与人体的代谢过程O 在人体内衰变放出正电子,与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光。15 8 子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图像。根据 PET 的基本原理,下列说法正确的是( ) A.O 衰变的方程式为OFe 15 8 158159+ 0 - 1 B.将放射性同位素O 注入人体O 的主要用途是作为示踪原子 15 8 ,158 C.一对正负电子湮灭后也可能只生成一个光子 D.PE

11、T 中所选的放射性同位素的半衰期应较长 15.(2018 安徽六校二联)近几年中国等许多国家积极发展 “月球探测计划”,该计划中的科研任务之一是 探测月球上氦 3 的含量。 氦 3 是一种清洁、 安全和高效的核发电燃料,可以采用在高温高压下用氘和氦 3 进行核聚变反应发电。若已知氘核的质量为 2.013 6 u,氦 3 的质量为 3.015 0 u,氦核的质量为 4.001 51 u,质子质量为 1.007 83 u,中子质量为 1.008 665 u,1 u 相当于 931.5 MeV。 则下列说法正确的是( ) A.一个氘和一个氦 3 的核聚变反应释放的核能约为 17.9 MeV B.氘和

12、氦 3 的核聚变反应方程式HHeHe+X,其中 X 是中子:21+ 3 2 42 C.因为聚变时释放能量,出现质量亏损,所以生成物的总质量数减少 D.目前我国的秦山、大亚湾等核电站广泛使用氦 3 进行核聚变反应发电 答案精解精析答案精解精析 选择题选择题 1.A 本题考查核反应方程。由核反应中质量数和电荷数均守恒,可判断 X 为质子H,故选项 A 正确。 11 2.B 图像斜率表示普朗克常量h,因此两条线应平行;横截距代表了极限频率0,0= ,因此钨的0大些, W0 h 故 B 正确。 3.B 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N+

13、HeOH,选项 A 错误AlHePn,选项 B 正确。BeHe,。14 7 42178+ 1 1 。27 13 + 4 2 30 15 + 1 0 115B + 1 1H 8 4 + 4 2 选项 C 错误LiHHeHe,选项 D 错误。63+ 1 132 + 4 2 4.AB 得到电子的衍射图样,说明电子具有波动性,A 正确;由德布罗意波长公式= ,而动量 p= h p 2mEk ,两式联立得=,B正确;从公式=可知,加速电压越大,电子的波长越小,衍射现象就越2meU h 2meU h 2meU 不明显,C 错误;用相同动能的质子替代电子,质子的波长变小,衍射现象相比电子不明显,故 D 错误

14、。 5.A 根据光电效应方程Ek=h-W,可以知道,当入射光的频率低于极限频率就不能发生光电效应,与入射 光的强弱无关,故 A 正确;由玻尔理论可以知道,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要辐射 一定频率的光子,电子的轨道半径减小,该过程中电场力做正功,电子的动能增大,电势能减小,故 B 错误; 微波属于电磁波,能在真空中传播,而声波只能在介质中传播,不能在真空中传播,故 C 错误;半衰期具有 统计规律,对大量的原子核适用,对少量的原子核不适用,故 D 错误。 6.A 本题考查氢原子能级跃迁规律。 由氢原子能级跃迁可知, =En-E2,H的波长最长,故最小,对应能 hc hc 级差最

15、小,选项 A 正确;同一介质对频率越大的光的折射率越大,波长越短,频率越大,故同一介质对 H的 折射率最小而对 H的折射率最大,选项 B 错误;由 n= 知,同一介质中 H的传播速度最小,选项 C 错误;H c v 的频率大于 H的频率,因此用 H照射某一金属能发生光电效应,而 H不一定能,故选项 D 错误。 7.AD 大量处于 n=3 能级的氢原子向低能级跃迁时,可以发出=3 种频率的光子,光子能量分别为 12.09 C23 eV、10.2 eV、1.89 eV,故只能发出 1 种频率的可见光,故选项 A 正确,选项 B 错误;发出的光子能量有两 种能量大于钠的逸出功,故有 2 种频率的光能

16、使钠产生光电效应,故选项 C 错误,选项 D 正确。 8.BC 一块纯净的钍 234 矿石经过 24 天,钍核有半数发生衰变,不是矿石的质量仅剩下原来质量的一半, 故 A 错误;根据质量数、电荷数守恒得出 x 是电子,其产生的本质是钍核中的一个中子转化成一个质子时 产生的,所以 B 正确;钍原子核发生衰变后产生的镤 234 的原子核处于激发态,不稳定,向基态跃迁的过程 以射线向外释放能量,所以 C 正确;射线具有很强的穿透本领,电离作用很弱,所以 D 错误。 9.B 在粒子散射实验中,绝大多数粒子穿过金箔后方向基本不变,只有少数粒子发生了较大角度 的偏转,则 A 错误;光电效应实验说明了光具有

17、粒子性,所以 B 正确;由左手定则可知,甲由粒子组成,每 个粒子带两个单位正电荷,故 C 错误;链式反应属于重核的裂变,故 D 错误。 10.D 原子核的衰变过程满足动量守恒,放射出的粒子与反冲核的速度方向相反,由题图根据左手定则 判断得知,该粒子与反冲核的电性相反,可知碳原子核发生的是衰变,衰变方程为CNe,根 14 6147 + 0 - 1 据动量守恒定律和带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径公式 r= 可知此衰变方程满足题意。 mv qB 11.BD 铀 238 发生衰变时有质量亏损,故 A 错误;铀 238 发生衰变变成钍 234 时,粒子和钍 234 的 结合能之和一定大于铀 238

18、 的结合能,故 B 正确。 衰变的实质是原子核内部的一个中子变成一个质子和 一个电子,并将电子发射到核外,形成射线,故 C 错误。在核反应中质量数守恒,电荷数守恒,设 X 的质 量数为 m,电荷数为 n,则有 4+14=17+m,2+7=8+n,解得 m=1,n=1,所以 X 表示质子,核反应过程中系统动量 守恒,故 D 正确。 12.ACD 由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得He+e,故 A 正确。 反应中的质量亏损为m=4mp-m411H4 2 201 -2me=(41.007 3-4.001 5-20.000 55)u=0.026 6 u4.4310-29 kg,故 C 正确,B 错误。

19、 由质能方程得 E=mc2=4.4310-29(3108)2 J4.010-12 J,故 D 正确。 13.A 用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子,受到激发后的氢原子只辐射出三种不同频率的光,则 知受激发后的氢原子处于 n=3 能级,可知照射氢原子的光子能量为(-1.51 eV)-(-13.6 eV)=12.09 eV,A 选 项正确;n=3n=1 时:ha=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,n=2n=1 时:hb=-3.4 eV-(-13.6 eV)=10. 2 eV,n=3n=2时:hc=-1.51 eV-(-3.4 eV)=1.89 eV,则知从n=3能级跃迁

20、到n=2能级辐射出的光频率为c, 让这三种光照射逸出功为 10.2 eV 的某金属表面,光 c 不能使该金属发生光电效应,光 a、 b 可使该金属发 生光电效应,逸出的光电子的最大初动能为 12.09 eV-10.2 eV=1.89 eV,故 B、C、D 错误。 14.B 由质量数守恒和电荷数守恒可知O 衰变的方程式为ONe,故 A 错误;将放射性同位素,15 8 158157+ 0 1 O 注入人体O 的主要用途是作为示踪原子,故 B 正确;一对正负电子湮灭后生成两个光子,故 C 错 15 8 ,158 误;PET 中所选的放射性同位素的半衰期应较短,故 D 错误。 15.A 氘和氦 3 的核聚变反应方程式HHeH,可知 X 为质子,B 项错误。 释放的核能E=:21+ 3 2 42He + 1 1 mc2=(2.013 6+3.015 0-4.001 51-1.007 83)931.5 MeV17.9 MeV,所以 A 项正确。 因为聚变时释放能量, 出现质量亏损,则反应后的总质量小于反应前的总质量,但是在核反应中质量数守恒,故 C 项错误。现在 的核电站均使用核裂变反应发电,故 D 项错误。