2021物理统考版二轮复习专题限时集训12 近代物理初步含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2021高考物理统考版二轮复习专题限时集训12近代物理初步含解析专题限时集训（十二)（建议用时：40分钟）1．（多选)(2020·全国卷Ⅰ·T19）下列核反应方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有（）A．eq\o\al(2,1）H＋eq\o\al（2,1)H→eq\o\al(1，0)n＋X1B．eq\o\al(2，1)H＋eq\o\al(3，1)H→eq\o\al(1，0）n＋X2C．eq\o\al（235，92)U＋eq\o\al（1,0)n→eq\o\al(144，56)Ba＋eq\o\al(89,36）Kr＋3X3D．eq\o\al(1,0）n＋eq\o\al(6，3）Li→eq\o\al(3,1)H＋X4BD［根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知选项A中的X1质量数是3，电荷数是2，A项错误;选项B中的X2质量数是4,电荷数是2，代表α粒子，B项正确；选项C中的X3质量数是1，电荷数是0，代表中子，C项错误；选项D中的X4质量数是4,电荷数是2，代表α粒子，D项正确。]2。如图所示为核子平均质量与原子序数的关系。下列与原子核有关的说法正确的是（）A．原子核的结合能越大，原子核就越稳定B．由图可知，原子核D与E聚变成原子核F时，要吸收热量C．A裂变时产生的γ射线能使某金属表面逸出光电子,则增大γ射线的照射强度能增大逸出光电子的最大初动能D．核衰变时α粒子是由核内2个质子与2个中子结合在一起形成的D[原子核的比结合能越大，原子核就越稳定,故A错误;原子核D与E结合属于轻核聚变，放出能量,故B错误；γ射线的频率越高,逸出的光电子的最大初动能就越大，与光照强度无关,故C错误;核衰变时α粒子是由核内2个质子与2个中子结合在一起形成的，故D正确。］3．图中四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是()甲：α粒子散射实验示意图乙:链式反应示意图丙：氢原子能级示意图丁：汤姆孙气体放电管示意图A．图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,发现了质子和中子B．图乙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能C．图丙:玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的D．图丁:汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构C[题图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,得出了原子的核式结构模型，故A错误.题图乙:用中子轰击铀核使其发生裂变，裂变反应会释放出巨大的核能,故B错误。题图丙:玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故C正确。题图丁:汤姆孙通过电子的发现揭示了原子也有一定的结构，天然放射现象的发现揭示了原子核内部还有复杂结构，故D错误.］4．(2020·安徽示范高中联考)He＋、Li2＋等离子具有与氢原子类似的原子结构模型,又称为“类氢离子"。He＋从能级N跃迁到能级M，释放频率为ν1的光子,从能级P跃迁到能级M,吸收频率为ν2的光子，且ν1〉ν2，则它从能级N跃迁到能级P时（）A．吸收频率为ν1＋ν2的光子B．释放频率为ν1＋ν2的光子C．吸收频率为ν1－ν2的光子D．释放频率为ν1－ν2的光子B［He＋从能级N跃迁到能级M，释放频率为ν1的光子,说明能级N的能量大于能级M的能量，且两能级能量差为hν1，同理能级P的能量小于能级M的能量，且两能级能量差为hν2，所以从能级N跃迁到能级P释放光子,且光子的能量为h(ν1＋ν2)，故B正确。］5．(原创题）（多选）如图所示为氢原子的能级示意图,已知大量处于n＝2能级的氢原子，当它们受到某种频率的光线照射后，可辐射出6种频率的光子，用这些光照射逸出功为1。90eV的金属铯，下面说法正确的是（)A．n＝2能级氢原子受到照射后跃迁到n＝5能级B．能使金属铯逸出光电子的光子频率有4种C．金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为12.75eVD．金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为10.85eVBD［大量处于n＝2能级的氢原子，当它们受到某种频率的光线照射后，可辐射出6种频率的光子，根据大量氢原子跃迁，产生的光子种类N＝Ceq\o\al(2，n)可知，n＝2能级的氢原子受到照射后跃迁到n＝4能级,A错误；这群处于n＝4激发态的氢原子共能辐射出6种不同频率的光子，由图可知,氢原子从n＝4能级到n＝3能级跃迁时放出的能量为0.66eV，小于金属铯的逸出功,不能使金属铯发生光电效应逸出光电子,同理氢原子从n＝3能级到n＝2能级跃迁时放出的能量为1.89eV，小于金属铯的逸出功，不能使金属铯发生光电效应逸出光电子，所以能使金属铯逸出光电子的光子频率有4种,B正确；氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级发出的光子频率最高，光子能量为13。60eV－0.85eV＝12.75eV，根据光电效应方程得逸出光电子的最大初动能为Ekm＝hν－W0＝12.75eV－1.90eV＝10.85eV,C错误，D正确。］6．（2020·山东高考·T2)氚核eq\o\al(3，1)H发生β衰变成为氦核eq\o\al(3,2）He。假设含氚材料中eq\o\al(3，1)H发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2×104s时间内形成的平均电流为5。0×10－8A.已知电子电荷量为1.6×10－19C，在这段时间内发生β衰变的氚核eq\o\al(3，1)H的个数为（)A．5.0×1014 B．1.0×1016C．2.0×1016 D．1。0×1018B［由q＝It,ne＝q，联立解得n＝1。0×1016个，选项B正确.］7．(2020·山东烟台第一次联考)秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站。在一次核反应中一个中子轰击eq\o\al(235,92)U变成eq\o\al（136，54)Xe、eq\o\al（90,38)Sr和若干个中子，已知eq\o\al（235,92)U、eq\o\al（136，54)Xe、eq\o\al（90，38）Sr的比结合能分别为7。6MeV、8。4MeV、8。7MeV，则()A．该核反应方程为eq\o\al（235,92）U＋eq\o\al（1,0）n→eq\o\al（136，54)Xe＋eq\o\al(90，38)Sr＋9eq\o\al（1，0)nB．要发生该核反应需要吸收能量C．eq\o\al（90，38）Sr比eq\o\al（136，54）Xe更稳定D．该核反应中质量增加C［该核反应方程为eq\o\al（235,92)U＋eq\o\al（1,0)n→eq\o\al（136，54）Xe＋eq\o\al(90，38）Sr＋10eq\o\al(1，0）n，选项A错误；用一个中子轰击eq\o\al(235,92）U发生核反应,该核反应会释放出能量，选项B错误；eq\o\al（90，38）Sr比eq\o\al（136，54)Xe的比结合能大，更稳定,选项C正确；该核反应中放出能量，有质量亏损，质量减小，选项D错误。]8．（2020·河北六校第一次联考）2018年我国的大科学装置“人造太阳”再创奇迹,加热功率已超过10MW,这为人类开发利用核聚变清洁能源提供了重要的技术基础。关于核能,下列说法正确的是()A．“人造太阳"和核电站都是利用核聚变原理释放核能的B．在原子核反应中,反应后比结合能变大表示该核反应过程吸收能量C．在氘核聚变反应方程eq\o\al(2，1)H＋eq\o\al（2,1）H→eq\o\al(3，2）He＋X中，X表示的是电子D．热核反应在宇宙中时时刻刻进行着，太阳就是一个巨大的热核反应堆D［我国大科学装置“人造太阳”利用核聚变原理释放核能，核电站利用重核裂变原理释放核能，选项A错误；比结合能越大的原子核越稳定，在原子核反应中,反应后比结合能变大表示该核反应过程放出能量，选项B错误;氘核聚变反应方程eq\o\al(2，1）H＋eq\o\al（2,1）H→eq\o\al(3,2）He＋X，由核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数为1,电荷数为0，即X表示的是中子，选项C错误；在宇宙的恒星中，时时刻刻都在发生热核反应,太阳就是一个巨大的热核反应堆，选项D正确.］9.（易错题)(多选）(2019·成都二诊)如图，匀强磁场中的O点有一静止的原子核eq\o\al（234，90）Th发生了某种衰变，衰变方程为eq\o\al(234，90）Th→eq\o\al（A,Z)Y＋eq\o\al(0,－1)e，反应生成的粒子eq\o\al（0，－1)e的速度方向垂直于磁场方向。关于该衰变，下列说法正确的是（）A．eq\o\al（234,90)Th发生的是α衰变B．eq\o\al(234,90）Th发生的是β衰变C．A＝234，Z＝91D．新核eq\o\al(A,Z)Y和粒子eq\o\al(0,－1）e在磁场中的轨迹外切于O点BC[衰变放出一个电子，所以为β衰变，选项A错误,B正确;由质量数守恒和电荷数守恒得：A＝234，Z＝91，选项C正确；由于新核eq\o\al（A,Z）Y和粒子eq\o\al(0，－1）e电性相反，由左手定则可知，新核eq\o\al（A,Z）Y和粒子eq\o\al(0，－1)e在磁场中的轨迹内切于O点，选项D错误.][易错点评]本题易错之处：①不知道衰变过程中动量守恒；②衰变产生的反冲核与电子是异种电荷，利用左手定则容易判错洛伦兹力的方向,进而把反冲核与电子在磁场中偏转形成内均圆判成外切圆。10.(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，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＝eq\r（\f(2eU1，m)）B．阴极金属的逸出功W0＝hν1－eU1C．阴极金属的截止频率νc＝eq\f(U1ν2－U2ν1,U1－U2）D．普朗克常量h＝eq\f（eU1－U2，ν2－ν1)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－eq\f(1，2)mv2，则光电子的最大初速度v＝eq\r(\f（2eU1,m)),故A正确;根据爱因斯坦光电效应方程得hν1＝eU1＋W0①，hν2＝eU2＋W0②,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＝eq\f（eU1－U2,ν1－ν2)，故B正确，D错误；阴极金属的截止频率νc＝eq\f(W0,h）＝eq\f(hν1－eU1ν1－ν2,eU1－U2）,故C错误.］11．(多选）(2020·江西南昌入学摸底测试)用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流的大小与入射光的强度、频率等物理量的关系。图中A、K两极板间的电压大小可调，电源的正、负极也可以对调.分别用a、b、c三束单色光照射K，调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示。由图可知（)甲乙A．单色光a和c的频率相同，但a更强些B．单色光a和c的频率相同，但c更强些C．单色光b的频率大于a的频率D．单色光b的频率小于a的频率AC［根据遏止电压与光电子最大初动能的关系有eUc＝eq\f（1,2）mv2，由爱因斯坦光电效应方程有eq\f（1，2)mv2＝hν－W0，又a、c图线与横轴交于同一点，可知单色光a和c的频率相同,由于a的饱和光电流大于c的，说明单色光a照射K产生的光电子数目大于单色光c照射K产生的光电子数目，所以单色光a更强些，选项A正确,B错误；根据遏止电压与光电子最大初动能的关系有eUc＝eq\f（1,2)mv2，又U2〉U1,可知单色光b照射K产生光电子的最大初动能大于单色光a照射K产生光电子的最大初动能，由爱因斯坦光电效应方程有eq\f(1,2)mv2＝hν－W0,可知单色光b的频率大于单色光a的频率，选项C正确,D错误.］12．海水中含有丰富的氘,完全可充当未来的主要能源。两个氘核的核反应为：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al（2，1）H→eq\o\al(3,2）He＋eq\o\al(1,0）n,其中氘核的质量为2.0136u,氦核的质量为3。0150u，中子的质量为1.0087u。(1u相当于931.5MeV的能量）求:（1)核反应中释放的核能。（2）在两个氘核以相等的动能0.35MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能。［解析］(1)由质能方程得ΔE＝Δm×931.5MeV＝(2×2.0136－3。0150－1.0087）×931.5MeV≈3.26MeV。（2）设氦核和中子的动量大小分别为pHe、pn，动能分别为EkHe、Ekn。由动量守恒定律有0＝pHe－pn则其动能EkHe＝eq\f(1，2）mHeveq\o\al(2,He）＝eq\f(p\o\al(2,He)，2mHe)Ekn＝eq\f(1,2)mnveq\o\al（2,n）＝eq\f(p\o\al（2，n)，2mn）由能量守恒得2Ek＋ΔE＝EkHe＋Ekn联立以上几式解得EkHe≈0。99MeV，Ekn≈2。97MeV.[答案]（1）3.26MeV(2)2.97MeV0。99MeV13．（2018·全国卷Ⅱ·T17)用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1。28×10－19J。已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，真空中的光速为3.00×108m·sA．1×1014Hz B．8×1014HzC．2×1015Hz D．8×1015HzB［根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0＝heq\f（c,λ)－hν0，代入数据解得ν0≈8×1014Hz，B正确。］14．(多选)（2020·全国卷Ⅲ·T19）1934年,约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为eq\o\al(4,2）He＋eq\o\al(27，13）Al→X＋eq\o\al(1，0）n.X会衰变成原子核Y，衰变方程为X→Y＋eq\o\al（0，1)e。则(）A．X的质量数与Y的质量数相等B．X的电荷数比Y的电荷数少1C．X的电荷数比eq\o\al（27，13）Al的电荷数多2D．X的质量数与eq\o\al(27,13）Al的质量数相等AC［根据电荷数守恒和质量数守恒,可知eq\o\al(4，2)He＋eq\o\al(27，13）Al→X＋eq\o\al(1，0)n方程中X的质量数为30,电荷数为15,再根据X→Y＋eq\o\al（0,1)e方程可知Y的质量数为30，电荷数为14，故X的质量数与Y的质量数相等，X的电荷数比Y的电荷数多1，X的电荷数比eq\o\al(27，13)Al的电荷数多2，X的质量数比eq\o\al（27，13）Al的质量数多3，选项A、C正确，B、D错误.]15．(多选)（2019·浙江高考·T15)静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα，α粒子在磁场中运动