2020版高考物理大二轮复习专题强化训练14力学实验

2020版高考物理大二轮复习专题强化训练14力学实验

高考物理 专题强化训练(十四)‎ 一、选择题 ‎1．(多选)(2019·安徽六安模拟)如图所示，一光电管的阴极用极限波长为λ0的钠制成．用波长为λ的紫外线照射阴极K，光电管阳极A和阴极K之间的电势差为U，饱和光电流(当阴极K发射的光电子全部到达阳极A时，电路中的电流达到最大，称为饱和光电流)为I，光电子的电荷量为e，则(　　)‎ A．若入射光强度增大到原来的三倍，但光子的能量不变，从阴极K发射的光电子的最大初动能可能增大 B．若改用同样强度的蓝光照射光电管的阴极可能逸出光电子 C．每秒钟从阴极K发射的光电子数目为 D．从阴极K发射的光电子到达阳极A时的动能最大值为hc ‎[解析]　从阴极K发射的光电子的最大初动能与入射光强度无关，由于每个光子的能量不变，根据Ek＝hν－W0可知，从阴极K发射的光电子的最大初动能不变，选项A错误；蓝光的频率比紫外线的频率小，改用同样强度的蓝光照射可能逸出光电子，也可能不逸出光电子，选项B正确；从阴极K发射的光电子数目N＝＝，每秒钟内从阴极K发射的光电子数目n＝＝，选项C正确；发射的光电子到达A极时的动能最大值为Ek＋eU＝hν－W0＋eU＝－＋Ue＝hc＋eU，选项D错误．‎ ‎[答案]　BC ‎2．(2019·北京卷)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流．表中给出了6次实验的结果.‎ 8‎ 高考物理 由表中数据得出的论断中不正确的是(　　)‎ A．两组实验采用了不同频率的入射光 B．两组实验所用的金属板材质不同 C．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eV D．若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大 ‎[解析]　由于光子的能量E＝hν，又入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，A项正确；由爱因斯坦光电效应方程hν＝W＋Ek，可求出两组实验的逸出功均为3.1 eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B项错误；由hν＝W＋Ek，逸出功W＝3.1 eV可知，若入射光子能量为5.0 eV，则逸出光电子的最大动能为1.9 eV，C项正确；相对光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，故D项正确．‎ ‎[答案]　B ‎3．(2019·安徽皖南八校联考)如图所示为氢原子的能级示意图，大量氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.29 eV的金属钠，下列说法中正确的是(　　)‎ A．这些氢原子能发出两种不同频率的光子 B．从n＝3能级跃迁到n＝2能级所发出光子的波长最短 8‎ 高考物理 C．金属钠发出的光电子的最大初动能为9.80 eV D．从n＝3能级跃迁到n＝1能级所发出的光子频率最低 ‎[解析]　大量处于n＝3能级的氢原子跃迁，能产生C＝＝3种不同频率的光子，选项A错误；从n＝3能级跃迁到n＝2能级所发出的光子能量最小，由E＝hν可知，这些光子频率最小，由λ＝可知，这些光子波长最长，选项B错误；金属钠发出的光电子的最大初动能为－1.51 eV－(－13.6 eV)－2.29 eV＝9.80 eV，选项C正确；从n＝3能级跃迁到n＝1能级所发出的光子能量最大，由E＝hν可知，这些光子频率最大，选项D错误．‎ ‎[答案]　C ‎4．(2019·宁夏石嘴山模拟)如图甲所示，是氢原子的能级示意图，下列说法中正确的是(　　)‎ 几种金属的逸出功 金属 钨 钙 钠 钾 铷 逸出功W0/eV ‎4.54‎ ‎3.20‎ ‎2.29‎ ‎2.25‎ ‎2.13‎ 乙 A．大量处于n＝4能级的氢原子跃迁到基态能释放出3种频率的光子 B．遏止电压只与金属的逸出功有关 C．大量处于n＝4能级的氢原子跃迁到n＝2能级时释放出的光子照射如图乙所示的几种金属时，有三种金属能发生光电效应 D．用氢原子跃迁时释放出的光子照射金属钾，从n＝4能级跃迁到基态的原子数越多则金属释放的光电子最大初动能越大 ‎[解析]　大量处于n＝4能级的氢原子跃迁到基态能释放出C＝6种频率的光子，故A错误；由Uc＝＝hν－W可知遏止电压与光照频率和金属的逸出功有关，故B错误；氢原子从 8‎ 高考物理 n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射的光子能量为ΔE＝E4－E2＝2.55 eV，根据光电效应发生条件，入射光的能量应大于金属逸出功，因此有3种金属(钠、钾、铷)能发生光电效应现象，故C正确；由Ekm＝hν－W可知金属的最大初动能只与光子的频率有关，与光子数无关，跃迁的原子数越多，释放的光子数越多，但不影响最大初动能，故D错误．‎ ‎[答案]　C ‎5．(2019·福建八县联考)如图为氢原子的能级图，下列说法正确的是(　　)‎ A．大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时发出6种不同频率的光子 B．大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时发出最大的光子能量为5.1 eV C．大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时，照到逸出功为2.75 eV的光电管上，则加在该光电管上的遏止电压为12.75 V C．大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时，放出的光子能量照到逸出功为2.27 eV的光电管上，都能发生光电效应 ‎[解析]　大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时，发出C＝6种频率不同的光子；频率最大的光子能量为－0.85 eV－(－13.6) eV＝12.75 eV，A正确，B错误；光电管逸出功为2.75 eV，故遏止电压满足Uce＝12.75 eV－2.75 eV＝10 eV，故Uc＝10 V，C错误；从n＝4能级跃迁到n＝3能级时放出的光电子能量最小为0.66 eV<2.27 eV，不能使光电管发生光电效应，D错误．‎ ‎[答案]　A ‎6．(多选)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原理，下列说法正确的是(　　)‎ A.O衰变的方程式为O―→N＋e B．将放射性同位素O注入人体，O的主要用途作为示踪原子 C．一对正负电子湮灭后也可能只生成一个光子 D．PET中所选的放射性同位素的半衰期应较长 8‎ 高考物理 ‎[解析]　根据核电荷数守恒和质量数守恒，选项A正确；一对正负电子湮灭若只生成一个光子，不满足动量守恒定律，所以一对正负电子湮灭时应产生一对光子，被探测器探测到，即它的用途是作为示踪原子，故选项B正确，C错误；PET中所选的放射性同位素在受检体内存留时间要短，这样才安全，选项D错误．‎ ‎[答案]　AB ‎7．(多选)(2019·太原一模)下列说法正确的是(　　)‎ A．铀238发生α衰变生成钍234，α粒子与钍234的质量之和等于铀238的质量 B．铀238发生α衰变生成钍234，α粒子与钍234的结合能之和一定大于铀238的结合能 C．β衰变中释放的β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N＋He→O＋X中，X是质子且反应过程中系统动量守恒 ‎[解析]　铀238发生α衰变成钍234时有质量亏损，所以α粒子与钍234的质量之和小于铀238的质量，A错误．一重原子核衰变时释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，B正确．β衰变的实质是原子核内的一个中子转变为质子，同时释放一个电子，C错误．由质量数守恒及电荷数守恒可以判断X是质子，且在微观领域，动量守恒定律依然适用，D正确．‎ ‎[答案]　BD ‎8. (2018·天津卷)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α粒子，产生O并放出一个粒子 B.Al俘获一个α粒子，产生P并放出一个粒子 C.B俘获一个质子，产生Be并放出一个粒子 D.Li俘获一个质子，产生He并放出一个粒子 ‎[解析]　根据核反应过程中质量数守恒及电荷数守恒可知，N＋He→O＋H，A项错误；Al＋He→P＋n，B项正确；B＋H→Be＋He，C项错误；Li＋H→He＋He，D项错误．‎ ‎[答案]　B 8‎ 高考物理 ‎9．(多选)在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核发生衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如右图中a、b所示，由图可知(　　)‎ A．该核发生的是α衰变 B．该核发生的是β衰变 C．磁场方向一定垂直纸面向里 D．磁场方向向里还是向外不能判定 ‎[解析]　原来静止的核，放出粒子后，总动量守恒，所以粒子和反冲核的速度方向一定相反，根据图示，它们在同一磁场中是向同一侧偏转的，由左手定则可知它们必带异种电荷，故应为β衰变；由于不知它们的旋转方向，因而无法判定磁场是向里还是向外，即都有可能，故选项B、D正确．‎ ‎[答案]　BD ‎10．下列说法正确的是(　　)‎ A．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 B．铀核裂变的一种核反应方程是U→Ba＋Kr＋2n C．设质子、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 D．原子在a、b两个能级的能量分别为Ea、Eb，且Ea>Eb，当原子从a能级跃迁到b能级时，辐射出光子的波长λ＝(其中c为真空中的光速，h为普朗克常量)‎ ‎[解析]　动能相等的质子和电子，因质子质量比电子质量大得多，依据动能Ek＝可知质子和电子动量不相等，再根据德布罗意波长公式λ＝，可知动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长不相等，故A错误；铀核需要俘获一个慢中子才能发生裂变，其中的一种核反应方程是92U＋n→56Ba＋Kr＋3n，故B错误；根据爱因斯坦质能方程可知，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2，故C错误；原子在a、b两个能级的能量为Ea、Eb，且Ea>Eb，当原子从a能级跃迁到b能级时，辐射出光子的能量为E＝＝Ea－Eb，所以光子的波长λ＝，故D正确．‎ ‎[答案]　D 8‎ 高考物理 二、非选择题 ‎11．(2019·辽宁大连一模)从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量．他通过如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，作出Uc－ν的图像，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦方程的正确性．图乙中频率ν1、ν2，遏止电压Uc1、Uc2及电子的电荷量e均为已知，求：‎ ‎(1)普朗克常量h；‎ ‎(2)该金属的截止频率ν0.‎ ‎[解析]　根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0及动能定理－eUc＝0－Ek和W0＝hν0，得Uc＝ν－ν0.‎ 结合图像知k＝＝＝，‎ 普朗克常量h＝，‎ ν0＝.‎ ‎[答案]　(1)　(2) ‎12．(2019·东北三校段考)室内装置污染四大有害物质是苯系物、甲醛、氨气和氡．氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中，氡看不到，嗅不到，即使在氡浓度很高的环境里，人们对它也毫无感觉，氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌，是除吸烟外导致肺癌的第二大因素，静止的氡核Rn放出一个粒子X后变成钋核Po，钋核的动能为Ek1，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子X的动能．试回答以下问题：‎ ‎(1)写出上述衰变的核反应方程(请用物理学上规定的符号表示粒子X)．‎ ‎(2)求粒子X的动能Ek2.‎ ‎[解析]　(1)氡核Rn放出某种粒子X后变成钋核 8‎ 高考物理 Po，根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒，可以判断发生的是α衰变，衰变方程为Rn→Po＋He.‎ ‎(2)设钋核的质量为m1、速度大小为v1，粒子X的质量为m2、速度大小为v2，根据动量守恒定律，有0＝m1v1－m2v2‎ 粒子X的动能：Ek2＝＝×＝Ek1.‎ ‎[答案]　(1)Rn→Po＋He　(2)Ek1‎ 8‎