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

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

高考化学总复习 专题限时集训(十二)‎ ‎(建议用时：40分钟)‎ ‎[专题通关练]‎ ‎1．铝箔被α粒子轰击后，发生的核反应方程为Al＋He→X＋n。方程中X的中子数为(　　)‎ A．15 B．16 C．30 D．31‎ A　[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30－15＝15，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β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α、β、γ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n＝3能级向低能级跃迁时能发出6种不同频率的光子 C　[发生β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β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α射线是高速粒子流，β射线是高速电子流，γ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Ek＝hν－W0‎ - 8 -‎ 高考化学总复习 ‎，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n＝3能级向低能级跃迁时最多能发出C＝3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n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时，辐射出光子a；从n＝3的能级跃迁到n＝2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n＝4能级的氢原子电离 D．大量处于n＝3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n＝4的能级跃迁到n＝3的能级的能级差小于氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时的能级差，根据Em－En＝hν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Em－En＝hν可知光子a的能量小于氢原子在n＝4能级的电离能，所以光子a不能使处于n＝4能级的氢原子电离，故C错误；大量处于n＝3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n＝3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(m3－m2－m1)c2‎ B　[一个处于基态的氢原子吸收光子跃迁到n＝3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ΔE＝Δm·c2＝(m1＋m2－m3)c2，选项D错误。]‎ - 8 -‎ 高考化学总复习 ‎6．(易错题)一个静止的铀核，放在匀强磁场中，它发生一次α衰变后变为钍核，α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(　　)‎ A．1是α粒子的径迹，2是钍核的径迹 B．1是钍核的径迹，2是α粒子的径迹 C．3是α粒子的径迹，4是钍核的径迹 D．3是钍核的径迹，4是α粒子的径迹 B　[由动量守恒定律可知，静止的铀核发生α衰变后，生成均带正电的α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>qα，则R钍νb>νc B．a、b、c的频率关系为νa＝νc<νb C．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mv＝qUc，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hν＝mv＋W0，综合以上分析可知三束单色光的频率关系应为νa＝νc<νb，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α射线或β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 ‎57Co ‎234Th ‎238Pu 发射的射线 β α α 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(　　)‎ A．57‎ - 8 -‎ 高考化学总复习 Co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 B．238Pu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 C．1 000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α射线比β射线的贯穿本领弱，所以由发射α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α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α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1∶26。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O B．α粒子的速度大小为v C．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He＋N→H＋O，因此核反应生成的新核为O，A错误；假设α粒子的速度大小为v0，质子的速度大小为v′，α粒子、O的质量分别约为4m、17m，用α粒子轰击氮核的过程，由动量守恒定律得4mv0＝－17mv＋mv′，又＝，解得v0＝v，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E＝×17mv2＋mv′2，整理得E＝，则该反应释放的核能为ΔE＝，由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2得Δm＝＝，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ν1和ν2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 - 8 -‎ 高考化学总复习 ‎，则下列关系式正确的是(　　)‎ A．用频率为ν1的光照射时，光电子的最大初速度v＝ B．阴极金属的逸出功W0＝hν1－eU1‎ C．阴极金属的截止频率νc＝ D．普朗克常量h＝ AB　[用频率为ν1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－eU1＝0－mv2，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hν1＝eU1＋W0　①，hν2＝eU2＋W0　②，由①得阴极金属的逸出功W0＝hν1－eU1，联立①②解得普朗克常量h＝，故B正确，D错误；阴极金属的截止频率νc＝＝，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ΔE1‎ - 8 -‎ 高考化学总复习 ‎＝16×8 MeV＝128 MeV，将质子和中子结合成一个He所放出的能量约为ΔE2＝4×7 MeV＝28 MeV，则将O分成4个He需要提供的能量约为ΔE＝ΔE1－4ΔE2＝128 MeV－4×28 MeV＝16 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β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、β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β衰变后变成Pu D．静止的U发生β衰变释放出动能为E0的β粒子，该衰变中质量亏损为E0‎ CD　[Pu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U→Pu＋2e可知选项C正确；静止的U发生β衰变满足动能关系＝，解得EkU＝E0，由爱因斯坦质能方程可得E0＋E0＝Δmc2，解得该衰变中质量亏损为Δm＝E0，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ν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h＝6.6×10－34 J·s，下列说法正确的是(　　)‎ - 8 -‎ 高考化学总复习 红 橙 黄 绿 蓝 靛 频率范围/1014 Hz ‎3.9～4.8‎ ‎4.8～5.0‎ ‎5.0～5.3‎ ‎5.3～6.0‎ ‎6.0～7.0‎ ‎7.0～7.5‎ 光子能量范围/eV ‎1.61～1.98‎ ‎1.98～2.06‎ ‎2.06～2.19‎ ‎2.19～2.48‎ ‎2.48～2.89‎ ‎2.89～3.09‎ A.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Ekmν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 eV≤Ekm≤0.93 eV D．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Ekmν图象可知，该金属的极限频率为νc＝5.0×1014 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W0＝hνc＝2.06 eV，选项B正确；由表格知蓝光光子能量范围为2.48～2.89 eV，又该金属的逸出功为2.06 eV，故0.42 eV≤Ekm≤0.83 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 -‎