2020届高考物理总复习第十一章交变电流传感器单元评估检测（十一）（含解析）新人教版

2020届高考物理总复习第十一章交变电流传感器单元评估检测（十一）（含解析）新人教版

单元评估检测(十一)(第十二章)(45分钟　100分)一、选择题(本题共12小题，每小题6分，共72分。1～9题为单选题，10～12题为多选题)1.关于光电效应，下列说法正确的是(　　)A.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B.光电子的动能越大，光电子形成的电流强度就越大C.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D.对于任何一种金属，都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应【解析】选D。由爱因斯坦的光电效应方程Ek=hν-W0可知：光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不成正比；单位时间经过电路的电子数越多，电流越大；不可见光的频率不一定比可见光的频率大，因此用不可见光照射金属不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大；入射光的频率大于金属板的极限频率或入射光的波长小于金属板的极限波长，才能产生光电效应。【加固训练】　　下列说法中正确的是　(　　)A.在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转移给电子，因此光子散射后波长变短B.结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定C.若要使处于能级n=3的氢原子电离，可以采用两种方法：一是用能量为-E3的电子撞击氢原子，二是用能量为-E3的光子照射氢原子D.由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍能使其稳定【解析】选D。在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转移给电子，动量减小，根据λ=知，光子散射后波长变长，故A项错误；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B项错误；电子是有质量的，撞击氢原子是发生弹性碰撞，由于电子和氢原子质量不同，故电子不能把-E3的能量完全传递给氢原子，n因此不能使氢原子完全电离，而光子的能量可以完全被氢原子吸收，故C项错误；由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍能使其稳定，故D项正确。2.(2018·上饶模拟)当前房地产很火爆，在居室装修中经常用到花岗岩，大理石等材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，如有些含有铀、钍的花岗岩会释放出放射性气体氡，氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，已知氡的半衰期为3.8天，则下列说法正确的是(　　)A.发生α衰变时，生成的核与原来的核相比，中子数少4B.发生β衰变时，释放出电子，说明原子核内有电子存在C.γ射线一般伴随着α或β射线产生，其中γ射线的穿透能力最弱，电离能力却最强D.若只有4mg氡核，经7.6天一定只剩下1mg氡核【解析】选D。根据质量数和电荷数守恒可知：发生α衰变放出He，导致质子数减小2，质量数减小4，故中子数减小2，故A项错误；发生β衰变的过程是一个中子变为质子同时放出一个电子，并非原子核内有电子存在，故B项错误；根据α、β、γ三种射线特点可知，γ射线穿透能力最强，电离能力最弱，α射线电离能力最强，穿透能力最弱，故C项错误；半衰期是对大量原子核的衰变的统计规律，对于单个是不成立的，故D项正确。3.(2017·天津高考)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是(　　)AHHHenBNHeOHCHeAlPnDUnBaKr+n【解析】选A。因为HHHen是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，属于聚变反应，因此A正确NHeOH是卢瑟福发现质子的核反应，他用α粒子轰击氮原子核，产生氧的同位素——氧17和一个质子，是人类第一次实现的原子核的人工转变，属于人工核反应，故B错n误HeAlPn是小居里夫妇用α粒子轰击铝箔时发现了放射性磷30，属于人工核反应，故C错误Un→BaKr+n是一种典型的铀核裂变，属于裂变反应，故D错误。4.一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为(　　)A.　　　　　B.C.D.【解析】选A。中子的动量p1=，氘核的动量p2=，对撞后形成的氚核的动量p3=p2+p1，所以氚核的德布罗意波波长λ3==，A正确。5.(2019·石家庄模拟)如图所示是氢原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种频率的光。用这三种频率的光分别照射同种金属，都发生了光电效应，则关于这种金属发生光电效应时光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν变化的图象，以及这三种频率的光产生的光电子最大初动能的大小关系，下列四个图象中描绘正确的是(　　)n【解题指导】解答本题应注意以下两个方面：(1)根据玻尔理论分析氢原子发出的三种光的频率关系。(2)根据爱因斯坦光电效应方程得到最大初动能与光子频率之间的关系。【解析】选A。这群氢原子能发出三种频率不同的光，根据玻尔理论ΔE=Em-En(m>n)得知，从n=3跃迁到n=1所发出的光能量最大，由E=hν得知，频率最高，而从n=3跃迁到n=2所发出的光能量最小，频率最小，所以νb>νc>νa；根据光电效应方程，电子的最大初动能：Ekm=hν-hν0，其中ν0为该金属的截止频率，所以Ekb>Ekc>Eka。比较四个图象可知，故A项正确，B、C、D项错误。【加固训练】　　图甲为氢原子的能级图，图乙为某金属在光的照射下，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象。若氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子刚好使该金属发生光电效应，普朗克常数h=6.63×10-34J·s，1eV=1.6×10-19J，则下列说法正确的是　(　　)　A.由乙图知普朗克常量h=-B.乙图中E=hν0=1.89eVnC.乙图中ν0为该金属的极限频率ν0=5.4×1014HzD.用氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级释放的光子去照射该金属，打出光电子的最大初动能为10.2eV【解析】选B。由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-hν0知，结合图象可知，图线的斜率k=h=，故A项错误；纵轴截距的大小等于逸出功，即E=hν0，氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子刚好使该金属发生光电效应，则逸出功W0=-1.51eV-(-3.40)eV=1.89eV，则E=hν0=1.89eV，故B项正确；金属的极限频率ν0==Hz=4.6×1014Hz，故C项错误；氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级，辐射的光子能量等于10.2eV，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能Ekm=hν-W0=10.2eV-1.89eV=8.31eV，故D项错误。6.μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用，如图为μ氢原子的能级图。假定用动能为E的电子束“照射”容器中大量处于n=1能级的μ氢原子，μ氢原子吸收能量后，最多能发出6种不同频率的光，则关于E的取值正确的是　(　　)A.E=158.1eVB.E>158.1eVC.2371.5eVλ2>λ3)。分别用这三束光照射同一种金属。已知用光束2照射时，恰能产生光电子。下列说法正确的是(　　)A.用光束1照射时，不能产生光电子B.用光束3照射时，不能产生光电子C.用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多D.用光束2照射时，光越强，产生的光电子的最大初动能越大【解析】选A、C。依据波长与频率的关系：λ=，因λ1>λ2>λ3，所以ν1<ν2<ν3；由于用光束2照射时，恰能产生光电子，因此用光束1照射时，不能产生光电子，而用光束3照射时，一定能产生光电子，故A项正确，B项错误；用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多，而由光电效应方程：Ekm=hν-W0可知，光电子的最大初动能与光的强弱无关，故C项正确，D项错误。11.已知氢原子处于激发态的能量En=，式中E1为基态的能量，E1=-13.6eV。对于处于n=4激发态的一群氢原子来说，可能发生的辐射是　(　　)A.能够发出五种能量不同的光子B.能够发出六种能量不同的光子C.发出的光子的最大能量是12.75eV，最小能量是0.66eVD.发出的光子的最大能量是13.6eV，最小能量是0.85eV【解析】选B、C。根据=6知，一群处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁，能产生6种不同频率的光子，故A错误，B正确。由第4能级向第3能级跃迁时辐射的光子能量最小，即为nΔE=E4-E3=eV=0.66eV，最大能量是从n=4的激发态跃迁到基态，即为ΔE′=eV=12.75eV，故C正确，D错误。【加固训练】　　(2018·咸阳模拟)已知类氢结构氦离子(He+)的能级图如图所示，根据能级跃迁理论可知(　　)A.氦离子(He+)处于n=1能级时，能吸收45eV的能量跃迁到n=2能级B.大量处在n=3能级的氦离子(He+)向低能级跃迁，只能发出2种不同频率的光子C.氦离子(He+)从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出光子的波长大D.若氦离子(He+)从n=2能级跃迁到基态，释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从n=4能级跃迁到n=2能级释放的光子一定也能使该金属板发生光电效应【解析】选C。吸收的光子能量等于两能级间的能级差，才能发生跃迁，从n=1跃迁到n=2，吸收的光子能量为40.8eV，故A项错误；大量处在n=3能级的氦离子(He+)向低能级跃迁，能发出3种不同频率的光子，故B项错误；由图可知，n=4和n=3的能级差小于n=3和n=2的能级差，则从n=4跃迁到n=3能级释放的光子能量小于从n=3跃迁到n=2能级辐射的光子能量，所以从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出光子的频率低，波长大，故C项正确；从n=2能级跃迁到基态释放的光子能量为-13.6-(-54.4)eV=40.8eV，若能使某金属板发生光电效应，从n=4能级跃迁到n=2能级释放的光子能量为-3.4-(-13.6)eV=10.2eV<40.8eV，不一定能使该金属板发生光电效应，故D项错误。12.C能自发地进行β衰变，下列判断正确的是(　　)A.C经β衰变后变成CnBC经β衰变后变成NCC发生β衰变时，原子核内一个质子转化成中子DC发生β衰变时，原子核内一个中子转化成质子【解析】选B、D。发生β衰变时，原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，所以每发射一个β粒子，一个中子转化为质子，依据质量数与质子数守恒，则有CNe，故B、D项正确，A、C项错误。二、非选择题(本题共2小题，共28分。需写出规范的解题步骤)13.(10分)如图所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0。现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上，则：(1)_________是阴极，阴极材料的逸出功等于_______。 (2)加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为_______，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是_______。 (3)为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加上Uc=_______的反向电压。 (4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是(　　)A.照射光频率不变，增加光强B.照射光强度不变，增加光的频率C.增加A、K电极间的电压D.减小A、K电极间的电压【解析】(1)被光照射的金属将有光电子逸出，故K是阴极，逸出功与极限频率的关系为W0=hν0。(2)根据光电效应方程可知，逸出的光电子的最大初动能为hν-hν0，经过电场加速获得的能量为eU，所以到达阳极的光电子的最大动能为hν-hν0n+eU，随着电压增加，单位时间内到达阳极的光电子数量将逐渐增多，但当从阴极逸出的所有光电子都到达阳极时，再增大电压，也不可能使单位时间内到达阳极的光电子数量增多。所以，电流表的示数先是逐渐增大，直至保持不变。(3)从阴极逸出的光电子在到达阳极的过程中将被减速，被电场消耗的动能为eUc，如果hν-hν0=eUc，就将没有光电子能够到达阳极，所以Uc=。(4)要增加单位时间内从阴极逸出的光电子的数量，就需要增加照射光单位时间内入射光子的个数，所以只有A正确。答案：(1)K　hν0　(2)hν-hν0+eU　逐渐增大，直至保持不变　(3)　(4)A14.(18分)(2017·北京高考)在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射出α粒子He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量。(1)放射性原子核用X表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程。(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm。【解题指导】解答本题应注意以下四个方面：(1)书写核反应方程时要遵循质量数、电荷数守恒，同时要注意用“→”，不能用“=”。(2)α衰变的生成物是两种带电荷量不同的“带电粒子”，反应前后系统动量守恒，因此反应后的两产物向相反方向运动。(3)在匀强磁场中，α衰变的生成物受洛伦兹力作用将各自做匀速圆周运动，且两轨迹圆相外切，应用洛伦兹力计算公式和向心力公式即可求解运动周期，根据电流强度的定义式可求解电流大小。(4)核反应中释放的核能应利用爱因斯坦质能方程求解，在结合动量守恒定律与能量守恒定律即可解得质量亏损。【解析】(1)α衰变的核反应方程为：XYHe(2)α粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力nqv1B=mT=解得：T=由电流的定义式可得：I==(3)衰变过程中由动量守恒定律可得：mv1=Mv2由能量守恒可知，释放的核能为：ΔE=m+M由质能方程可得：ΔE=Δmc2联立以上方程可解得：Δm=答案：(1XYHe(2)　(3)