单元质检十二近代物理

1、单元质检十二近代物理(时间:45分钟满分:100分)单元质检第24页 一、选择题(本题共7小题,每小题8分,共56分。在每小题给出的选项中,第14题只有一项符合题目要求,第57题有多项符合题目要求。全部选对的得8分,选对但不全的得4分,有选错的得0分)1.(2019·陕西西安未央区期末)对于物质的波粒二象性,下列说法不正确的是()A.不仅光子具有波粒二象性,一切运动的微粒都具有波粒二象性B.运动的微观粒子与光子一样,当它们通过一个小孔时,都没有特定的运动轨道C.波动性和粒子性,在宏观现象中是矛盾的、对立的,但在微观高速运动的现象中是统一的D.实物的运动有特定的轨道,所以实物

2、不具有波粒二象性答案D解析光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律,大量光子运动的规律表现出光的波动性,而单个光子的运动表现出光的粒子性。光的波长越长,波动性越明显,光的频率越高,粒子性越明显,而宏观物体的德布罗意波的波长太小,实际很难观察到波动性,不是不具有波粒二象性。2.(2019·北京卷)2019年年初,我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光装置,发出了波长在100 nm(1 nm=10-9m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个

3、分子,但又不会把分子打碎。据此判断,能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h=6.6×10-34J·s,真空光速c=3×108 m/s)()A.10-21 JB.10-18JC.10-15 JD.10-12J答案B解析电离能等于一个处于极紫外波段的光子能量E=h=h=6.6×10-34× J1.98×10-18 J,故选B。3.(2019·全国卷)一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核,衰变方程为ThHe。下列说法正确的是()A.衰变后钍核的动能等于粒子的动能B.衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小C.铀核的半衰期等于其放出

4、一个粒子所经历的时间D.衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量答案B解析静止的铀核发生衰变,衰变过程中动量守恒,所以衰变后粒子的动量和钍核的动量大小相等、方向相反,故选项B正确;由于m钍>m,根据Ek=可知,钍核的动能小于粒子的动能,故选项A错误;半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间,并不是放出一个粒子所经历的时间,故选项C错误;铀核发生衰变过程中有质量亏损,衰变后粒子与钍核的质量和小于衰变前铀核的质量,故选项D错误。4.研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接,放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则()A

5、.a为电源正极,到达A板的为射线B.a为电源正极,到达A板的为射线C.a为电源负极,到达A板的为射线D.a为电源负极,到达A板的为射线答案B解析粒子在平行板电容器间做类平抛运动,竖直方向上y=v0t,水平方向上x=at2=t2,联立两个方程可得y=v0,已知粒子的速度为0.9c左右,粒子的速度为0.1c,粒子的质量是粒子的,电荷数为粒子的,所以粒子和粒子竖直方向上的位移之比为<1,所以偏转距离小的应该是粒子,即向左偏的射线,a极应该为电源正极。选项B正确。5.(2019·江西南昌期末)分别用波长为和2的光照射同一种金属,产生的光电子最大速度之比为21,普朗克常量和真空中光速分别

6、用h和c表示,那么下列说法正确的有()A.该种金属的逸出功为B.该种金属的逸出功为C.波长超过2的光都不能使该金属发生光电效应D.波长超过4的光都不能使该金属发生光电效应答案AD解析由h=W0+Ek知h=W0+,h=W0+,又v1=2v2,得W0=,A正确,B错误。光的波长小于或等于3时都能发生光电效应,C错误。6.物理学家通过对实验的深入观察和研究,获得正确的科学认知,推动物理学的发展。下列说法符合事实的是()A.赫兹通过一系列实验,证实了麦克斯韦关于光的电磁理论B.查德威克用粒子轰击N获得反冲核O,发现了中子C.贝可勒尔发现的天然放射性现象,说明原子核有复杂结构D.卢瑟福通过对阴极射线的研

7、究,提出了原子核式结构模型答案AC解析查德威克通过用粒子轰击铍核的实验发现了中子,选项B错误;卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型,选项D错误。7.下列说法正确的是()A.爱因斯坦在光的粒子性的基础上,建立了光电效应方程B.康普顿效应表明光子只具有能量,不具有动量C.玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律D.卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子的核式结构模型E.德布罗意指出微观粒子的动量越大,其对应的波长就越长答案ACD解析爱因斯坦提出了光子假说,建立了光电效应方程,故选项A正确;康普顿效应表明光不仅具有能量,还具有动量,故选项B错误;玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规

8、律,故选项C正确;卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子核式结构模型,故选项D正确;微观粒子的德布罗意波长为=,其中p为微观粒子的动量,故动量越大,则对应的波长就越短,选项E错误。二、非选择题(本题共4小题,共44分)8.(10分)几种金属的逸出功W0见下表:金属钨钙钠钾铷W0(×10-19 J)7.265.123.663.603.41用一束可见光照射上述金属的表面,请通过计算说明哪些能发生光电效应。已知该可见光的波长范围为4.0×10-77.6×10-7 m,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。答案钠、钾、铷解析光子的能量E=,取=4.0&

9、#215;10-7m,则E5.0×10-19J,根据E>W0判断,钠、钾、铷能发生光电效应。9.(10分)已知氢原子基态的电子轨道半径为r1=0.528×10-10 m,量子数为n的能级值为En=- eV。(1)求电子在基态轨道上运动的动能。(2)有一群氢原子处于量子数n=3的激发态,画一张能级图,在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线?(3)计算这几种光谱线中波长最短的波长。(静电力常量k=9×109 N·m2/C2,电子电荷量e=1.6×10-19 C,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,真空中光速c

10、=3.00×108 m/s)答案(1)13.6 eV(2)见解析(3)1.03×10-7 m解析(1)核外电子绕核做匀速圆周运动,静电引力提供向心力,则,又知Ek=mv2故电子在基态轨道的动能为Ek= J=2.18×1018 J=13.6 eV(2)当n=1时,能级值为E1= eV=-13.6 eV当n=2时,能级值为E2= eV=-3.4 eV当n=3时,能级值为E3= eV=-1.51 eV能发生的能级跃迁分别为32,21,31,所以能发出的谱线共3种,能级图如图。(3)由E3向E1跃迁时发出的光子频率最大,波长最短,由h=E3-E1和=,则有= m=1.03

11、×10-7 m。10.(12分)(2019·北京卷)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衰变。放射出粒子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,写出该衰变的核反应方程。(2)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m。答案(1He(2)(3)解析(1)核反应方程为He(2)设粒子的速度大小为v,由qvB=m,T=,得粒子在磁场中运

12、动周期T=环形电流大小I=(3)由qvB=m,得v=设衰变后新核Y的速度大小为v',系统动量守恒Mv'-mv=0v'=由mc2=Mv'2+mv2得m=说明:若利用M=m解答,亦可。11.(12分)1898年7月居里夫妇发现了一种放射性极强的元素,为了纪念自己的祖国波兰把这种新元素定名为钋,同时由于对放射性的研究获得了诺贝尔物理学奖。吸烟有害健康,香烟中含有钋210Po是一种很强的放射性同位素,为了探测放射线的性质,真空室中在放射源钋210的对侧放有一荧光屏,可以根据荧光屏上的打点情况来检测放射线的强弱。(1)在放射源与荧光屏之间不加任何场时发现荧光屏的中间有闪光

13、产生,当施加一垂直的匀强磁场时,发现荧光屏的闪光都向一侧偏移,撤去磁场在放射源与荧光屏中间放一厚纸,发现荧光屏上没有闪光产生,请你根据上面的情况分析判断是什么射线,同时写出衰变方程(新原子核用Y表示)(2)用粒子轰击氮原子核打出了一种新的粒子,根据这种粒子在电场和磁场中的运动情况,测出了它的比荷。如图为同步加速器模型,M、N为两块中心开有小孔的平行金属板,新的粒子(不计重力)从M板小孔飘入板间,初速度可视为零,每当进入板间,两板的电势差变为U,粒子得到加速,当离开N板时,两板的电荷量均立即变为零。两板外部存在垂直纸面向里的匀强磁场,粒子在磁场作用下做半径为R的圆周运动,R远大于板间距离,经电场

14、多次加速,动能不断增大,为使R保持不变,磁场必须相应的变化。不计粒子加速时间及其做圆周运动时的电磁辐射,不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相应的变化,不计粒子的加速时间及其做圆周运动时的电磁辐射,不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应,开始时磁感应强度为B0,求这种粒子的比荷以及运动第n周时磁场的磁感应强度Bn;(3)粒子以初速度v0轰击静止的氮14原子核打出一种新的粒子,同时产生一个新的原子核,新的粒子速度为3v0,且方向不变,反应过程中释放的能量完全转化为系统的动能,已知中子质量为m,质子质量和中子质量相等,光速为c,试计算此反应过程中的质量亏损。答案(1)该衰变为衰变,衰变方程为PoHe;(2)这种粒子的比荷为,第n周时磁场的磁感应强度为B0·(3)此反应过程中的质量亏损为。解析(1)因为粒子的贯穿本领较小,一张纸即可把它挡住,而和两种射线都可以穿透纸,所以射线是射线,该衰变为衰变,所以衰变方程为PoHe(2)粒子在电场中做匀加速直线运动,由动能定理得qU=解得v1=粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得qv1B0=m解得由于粒子不断加速,但半径不变,所以磁感应强度相应要变化,在经过n次加速后,由动能定理nqU=再由洛伦兹力提供向心力得qvnBn=m解得Bn=B0·(3)根据物