新课标2020高考物理二轮复习专题强化训练11近代物理初步和物理学史含解析

新课标2020高考物理二轮复习专题强化训练11近代物理初步和物理学史含解析

专题强化训练(十一)‎ 一、选择题(共10个小题，每题5分，2、9、10为多选，其余为单项选择题，共50分)‎ ‎1．(2018·课标全国Ⅲ)1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核1327Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋1327Al→01n＋X.X的原子序数和质量数分别为(　　)‎ A．15和28　　　　　　　 B．15和30‎ C．16和30 D．17和31‎ 答案　B 解析　根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知，X的电荷数为2＋13＝15，质量数为4＋27－1＝30，根据原子核的电荷数等于原子序数，可知X的原子序数为15，质量数为30，B项正确．‎ ‎2．有关波粒二象性的微观世界的基本特征，以下说法正确的有(　　)‎ A．光电效应现象揭示了光的粒子性 B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波也相等 答案　AB 解析　光电效应说明光的粒子性，所以A项正确；热中子在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，所以B项正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，即C项错误；根据的德布罗意波长公式λ＝，p2＝2mEk，又因为质子的质量大于电子的质量，所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波较短，所以D项错误．‎ ‎3．月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3”(23He)的化学元素，是核聚变的重要原料之一．科学家初步估计月球上至少有100万吨“氦3”，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源．关于“氦3”与氘核(12H)聚变生成“氦4”(24He)，下列说法中正确的是(　　)‎ A．该核反应方程式为23He＋12H→24He＋11H B．该核反应生成物的质量大于参加反应物的质量 C．该核反应出现质量亏损，吸收能量 D．因为“氦3”比“氦4”的比结合能小，所以“氦3”比“氦4”稳定 答案　A 解析　该核反应方程为23He＋12H→24He＋11H，电荷数守恒，质量数守恒，故A项正确；关于“氦3(23He)”与氘核(12H)聚变生成氦4(24He)和质子，有大量的能量放出，根据爱因斯坦质能方程知有质量亏损，生成物的质量小于参加反应物质的质量，故B 7‎ ‎、C两项错误；比结合能越大，原子核越稳定，所以“氦4”比“氦3”稳定，故D项错误．故选A项．‎ ‎4．原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断正确的是(　　)‎ A．重核 92235U裂变成3689Kr和 56144Ba要吸收能量 B．12H核的结合能约为2 MeV C．中等质量的原子核最不稳定 D．两个12H核结合成24He核要释放能量 答案　BD 解析　由图可知重核 92235U的比结合能小于裂变产物的结合能，所以该反应释放能量，故A项错误；根据图象可知12H的比结合能约为1 MeV，所以12H的结合能E＝2×1 MeV＝2 MeV，故B项正确；中等质量的原子核比结合能最大，最稳定，故C项错误；根据图象可知24He的比结合能大于12H的比结合能，所以反应释放能量，故D项正确；故选B、D两项．‎ ‎5．用01n轰击 92235U产生了m个某种粒子，核反应方程为 92235U＋01n→ 54140Xe＋3894Sr＋mX，则(　　)‎ A．方程式中的m＝3‎ B．方程式中的X是α粒子 C. 54140Xe的比结合能一定大于 92235U的比结合能 D．该反应需要吸收热量 答案　C 解析　根据质量数守恒和电荷数守恒，其核反应方程为 92235U＋01n→ 54140Xe＋3894Sr＋201n，可知方程式中的m＝2，X是中子；这个核反应是重核裂变，会释放出大量的能量，故A、B、D三项都错误；根据比结合能曲线可知，中等质量的原子核比结合能大，轻核和重核的比结合能小， 92235U重核，故 54140Xe的比结合能大于 92235U的比结合能，故C项正确．故选C项．‎ ‎6．如图甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阳极A和阴极K上的电压的关系图象．下列说法正确的是(　　)‎ 7‎ A．饱和电流的大小，由入射光的颜色决定 B．只要增大电压，光电流就会一直增大 C．对某种确定的金属，其遏止电压只由入射光的频率决定 D．不论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应 答案　C 解析　由图线可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，故A项错误；增大电压，当电压增大到一定值，电流达到饱和电流，不再增大，故B项错误；根据光电效应方程知，E km＝hν－W0＝eUc，可知入射光频率越大，最大初动能越大，遏止电压越大，可知对于确定的金属，遏止电压只由入射光的频率决定，故C项正确；发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率，与入射光的强度无关，故D项错误．故选C项．‎ ‎7．(2017·课标全国Ⅰ)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是：12H＋12H→23He＋01n，已知12H的质量为2.013 6 u，23He的质量为2.013 6 u，23He的质量为3.015 0 u，01n的质量为1.008 7 u，1 u＝931 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为(　　)‎ A．3.7 MeV B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV 答案　B 解析　因氘核聚变的核反应方程为：12H＋12H→23He＋01n，核反应过程中的质量亏损为Δm＝2mH－(mHe＋mn)＝0.003 5 u，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝3.3 MeV，故B项正确，A、C、D三项错误．故选B项．‎ ‎8．(2017·课标全国Ⅱ)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为 92238U→ 90234Th＋24He，下列说法正确的是(　　)‎ A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能 B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小 C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间 D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 答案　B 7‎ 解析　一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，根据系统动量守恒知，衰变后钍核和α粒子动量之和为零，可知衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小，根据Ek＝知，由于钍核和α粒子质量不同，则动能不同，故A项错误，B项正确；半衰期是原子核有半数发生衰变的时间，故C项错误；衰变的过程中有质量亏损，即衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，故D项错误．故选B项．‎ ‎9．氢原子光谱如图甲所示，图中给出了谱线对应的波长，玻尔的氢原子能级图如图乙所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，可见光的频率范围约为4.2×1014 Hz～7.8×1014 Hz，则(　　)‎ A．Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量 B．图甲所示的Hα、Hβ、Hγ、Hδ四种光均属于可见光范畴 C．Hβ对应光子的能量约为10.2 eV D．Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级 答案　ABD 解析　由图甲可知，Hα谱线对应光子的波长大于Hδ谱线对应光子的波长，结合E＝可知，Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量，故A项正确；依据氢光谱的特点可知，甲图所示的四种光均属于可见光范畴，故B项正确；Hβ谱线对应光子的能量为：E＝＝ J≈4.09×10－19 J≈2.556 eV，故C项错误；Hα谱线对应光子的能量为：E＝＝ J≈3.03×10－19 J≈1.89 eV，可知Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级，故D项正确．故选A、B、D三项．‎ 7‎ ‎10．下列对物理知识的理解正确的有(　　)‎ A．α射线的穿透能力较弱，用厚纸板就能挡住 B．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 C．放射性元素钋的半衰期为138天，100 g的钋经276天，已发生衰变的质量为75 g D．质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(m1＋m2－m3)c2‎ 答案　AC 解析　γ射线电离能力最弱，穿透能力最强，α射线电离能力最强，穿透能力最弱，用厚纸板就能挡住，故A项正确；动能相同的质子和电子，它们的动量大小可以公式p＝判断，质子与电子的质量不同，所以动能相等的电子与质子的动量是不同的，再根据德布罗意波的波长公式λ＝，可知其波长也不相同，故B项错误；根据m＝m0知，100 g的Po经276天，即经过2个半衰期，已衰变的质量为75 g，故C项正确；质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，由爱因斯坦质能方程可知，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2，故D项错误，故选A、C两项．‎ 二、计算题(共4个小题，11题12分，12题12分，13题14分，14题12分，共50分)‎ ‎11.如图所示，一光电管的阴极用极限波长λ0＝5 000 Å的钠制成．用波长λ＝3 000 Å的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U＝2.1 V，饱和光电流的值(当阴极K发射的电子全部到达阳极A时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流)I＝0.56 μA.‎ ‎(1)求每秒钟内由K极发射的光电子数目；‎ ‎(2)求电子到达A极时的最大动能；‎ ‎(3)如果电势差U不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时电子到达A极的最大动能是多大？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)‎ 答案　(1)3.5×1012　(2)6.01×10－19 J　(3)6.01×10－19 J 7‎ 解析　(1)设每秒内发射的电子数为n，则：n＝＝(个)＝3.5×1012(个)．‎ ‎(2)由光电效应方程可知：‎ E km＝hν－W0＝h－h＝hc 在AK间加电压U时，电子到达阳极时的动能为Ek，‎ Ek＝E km＋eU＝hc＋eU.‎ 代入数值得：Ek≈6.01×10－19 J.‎ ‎(3)根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关．如果电压U不变，则电子到达A极的最大动能不会变．‎ ‎12．已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，氦核的质量为3.015 0 u.‎ ‎(1)写出两个氘核聚变成氦核的核反应方程；‎ ‎(2)计算上述核反应中释放的核能；‎ ‎(3)若两氘核以相等的动能E做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能(设为ΔE)全部转化为机械能，中子的质量设为m.求反应中生成的氦核和中子的动能各是多少？(用本小题中的物理符号表示结果)‎ 答案　(1)12H＋12H→23He＋01n　(2)3.26 MeV ‎(3)(2E＋ΔE)　(2E＋ΔE)‎ 解析　(1)核反应方程为：12H＋12H→23He＋01n；‎ ‎(2)由题给条件可求出质量亏损为：Δm＝2.013 6 u×2－(3.015 0＋1.008 7) u＝0.003 5 u，‎ 所以释放的核能为ΔE＝Δmc2＝931.5×0.003 5 MeV＝3.26 MeV；‎ ‎(3)由动量守恒及能的转化和守恒定律，‎ 得0＝3mvα－mvn，‎ ‎2E＋ΔE＝Ekα＋Ekn，‎ 得Ekα＝mvα2，Ekn＝mvn2.‎ 联立方程解得：Ekα＝(2E＋ΔE)，‎ Ekn＝(2E＋ΔE)．‎ ‎13．假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是m1，中子的质量是m2，氦核同位素的质量是m3，光在真空中的速度为c.‎ 7‎ ‎(1)写出核聚变反应的方程式；‎ ‎(2)求核聚变反应中释放出的能量ΔE.‎ 答案　(1)12H＋12H→23He＋01n　(2)(2m1－m2－m3)c2‎ 解析　(1)根据质量数守恒与电荷数守恒，核反应方程式为：12H＋12H→23He＋01n.‎ ‎(2)核反应过程中的质量亏损为：Δm＝2m1－(m2＋m3)‎ 氘核聚变时放出的能量为：ΔE＝Δmc2＝(2m1－m2－m3)c2.‎ ‎14.如图为通过某光电管的光电流与两极间电压的关系，当用光子能量为4.5 eV的蓝光照射光电管的阴极K时对应图线与横轴的交点U1＝－2.37 V(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子电量e＝1.6×10－19 C)．‎ ‎(1)求阴极K发生光电效应的极限频率；(该小题计算结果保留两位有效数字)‎ ‎(2)当用光子能量为7.0 eV的紫外线持续照射光电管的阴极K时，求光电子逸出的最大初动能；‎ ‎(3)当某种频率的紫外线持续照射光电管的阴极K时，测得饱和光电流为0.32 μA，求阴极K在1秒内发射出的光电子数．‎ 答案　(1)5.2×1014 Hz　(2)4.87 eV　(3)2.0×1012‎ 解析　(1)根据能量守恒定律有E1＝eU1＋hν，将E1＝4.5 eV＝4.5×1.6×10－19 J代入可得ν＝5.2×1014 Hz；‎ ‎(2)根据光电效应方程可知光电子的最大初动能为：‎ E km＝hν－W 代入数据可得：E km＝4.87 eV；‎ ‎(3)根据I＝，q＝Ne可求出N＝＝＝个＝2.0×1012个．‎ 7‎