6、3－m4)c2
9．[2018·全國卷Ⅱ]用波長為300 nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.28×10－19 J．已知普朗克常量為6.63×10－34 J·s，真空中的光速為3.00×108 m·s－1.能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為( )
A．1×1014 Hz B．8×1014 Hz
C．2×1015 Hz D．8×1015 Hz
10．[2018·廈門雙十中學(xué)模擬]氘核與氚核結(jié)合成一個氦核的核反應(yīng)方程是H＋H→He＋n＋17.6 MeV，關(guān)于此核反應(yīng)，下列說法正確的是( )
A．該核反應(yīng)稱為核裂變
B．要發(fā)生該核反應(yīng)，需要將反應(yīng)物加熱到一定
7、的溫度值
C．氦核的比結(jié)合能小于氘核的比結(jié)合能
D．該核反應(yīng)后生成物的總質(zhì)量比核反應(yīng)前物質(zhì)的總質(zhì)量要增加
11．[2018·銀川二中三模]圖示為氫原子能級示意圖，已知大量處于n＝2能級的氫原子，當(dāng)它們受到某種頻率的光線照射后，可輻射出6種頻率的光子，下面說法中正確的是( )
A．n＝2能級氫原子受到照射后躍遷到n＝5能級
B．這6種光子有3種可以讓逸出功為10 eV的某金屬發(fā)生光電效應(yīng)
C．頻率最高的光子是氫原子從n＝3能級躍遷到n＝1能級放出的
D．波長最大的光子是氫原子從n＝4能級躍遷到n＝1能級放出的
12．(多選)[2018·昆明市高三模擬]鉍在現(xiàn)代消防、電氣、工
8、業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛的用途．以前鉍被認(rèn)為是相對原子質(zhì)量最大的穩(wěn)定元素，但在2003年，人們發(fā)現(xiàn)了鉍有極其微弱的放射性，一個鉍210核(Bi)放出一個β粒子后衰變成一個釙核(Po)，并伴隨產(chǎn)生了γ射線．已知鉍210的半衰期為5天，該反應(yīng)中鉍核、β粒子、釙核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3.下列說法正確的是( )
A．核反應(yīng)中釋放的能量是(m1－m2－m3)c2
B．若有16個鉍210核，經(jīng)過20天后只剩下一個鉍原子核
C．β粒子是鉍原子核外的電子電離形成的
D．該核反應(yīng)中釋放出的γ射線是由新產(chǎn)生的釙原子核發(fā)生能級躍遷產(chǎn)生的
13．[2018·河南省八市學(xué)評測試]下列說法正確的是( )
9、
A．大量的氫原子從n＝3的能級向低能級躍遷時只會輻射出兩種不同頻率的光
B．β衰變所釋放的電子是原子核外的電子電離形成的
C．太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)
D．紫外線照射到金屬鋅表面時能夠發(fā)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強度時，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能也隨之增大
14．(多選)[2018·武漢市華大新高考聯(lián)盟質(zhì)檢]我國自主研發(fā)的釷基熔鹽是瞄準(zhǔn)未來20～30年后核能產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的第四代核反應(yīng)堆，是一種液態(tài)燃料堆，使用釷鈾核燃料循環(huán)，以氧化鹽為冷卻劑，將天然核燃料和可轉(zhuǎn)化核燃料熔融于高溫氯化鹽中，攜帶核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)部和外部進行循環(huán)．釷233不能直接使用，需要俘獲
10、一個中子后經(jīng)過2次β衰變轉(zhuǎn)化成鈾233再使用，鈾233的一種典型裂變方程是U＋n→Ba＋U＋3n.已知鈾233的結(jié)合能為E1、鋇142的結(jié)合能為E2、氪89的結(jié)合能為E3，則( )
A．鈾233比釷232少一個中子
B．軸233、鋇142、氪89三個核中氪89的結(jié)合能最小，比結(jié)合能卻最大
C．軸233、鋇142、氪89三個核中鈾233的結(jié)合能最大，比結(jié)合能也最大
D．鈾233的裂變反應(yīng)釋放的能量為ΔE＝E1－E2－E3
15.[2018·天水市第一中學(xué)二模]奧地利維也納理工大學(xué)的一個科學(xué)家團隊成功在兩個單光子之間建立起強大的相互作用，據(jù)科學(xué)家介紹：兩個相互作用的光子同時到達時顯示出
11、與單個光子完全不同的行為，該項成果朝著輕拍校驗量子通道或建立光學(xué)邏輯門發(fā)送信息邁出了重要一步．我們通過學(xué)習(xí)也了解了光子的初步知識，下列有關(guān)光子的現(xiàn)象以及相關(guān)說法正確的是( )
A．大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性
B．如果利用紫光照射某種金屬可以發(fā)生光電效應(yīng)，改用紅光一定不能發(fā)生光電效應(yīng)
C．一個處于n＝3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時最多可以釋放3種不同頻率的光子
D．在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子之間發(fā)生碰撞時，將一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，所以光子散射后波長變短
二、計算題：本題共3小題，共40分．
16．(10分)[2018·南京模擬]花崗巖、大理石等裝修材料都不同程
12、度地含有放射性元素氡222，人長期吸入后會對呼吸系統(tǒng)造成損害．設(shè)有一靜止的氡核(Rn)發(fā)生衰變生成釙(Po)，若放出5.6 MeV的核能全部轉(zhuǎn)化為動能．
(1)寫出核反應(yīng)方程；
(2)求新核釙218的動能．(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)
17．(15分)[2018·北京市大興區(qū)一模]我們知道，根據(jù)光的粒子性，光的能量是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫一個光子，光子具有動量(hν/c)和能量(hν)，當(dāng)光子撞擊到光滑的平面上時，可以像從墻上反彈回來的乒乓球一樣改變運動方向，并給撞擊物體以相應(yīng)的作用力．光對被照射物體單位面積上所施加的壓力叫光壓．聯(lián)
13、想到人類很早就會制造并廣泛使用的風(fēng)帆，能否做出利用太陽光光壓的“太陽帆”進行宇宙航行呢？
1924年，俄國航天事業(yè)的先驅(qū)齊奧爾科夫斯基和其同事燦德爾明確提出“用照射到很薄的巨大反射鏡上的太陽光所產(chǎn)生的推力獲得宇宙速度”，首次提出了太陽帆的設(shè)想．但太陽光壓很小，太陽光在地球附近的光壓大約為10－6 N/m2，但在微重力的太空，通過增大太陽帆面積，長達數(shù)月的持續(xù)加速，使得太陽帆可以達到甚至超過宇宙速度．IKAROS是世界第一個成功在行星際空間運行的太陽帆.2010年5月21日發(fā)射，2010年12月8日，IKAROS在距離金星80,800公里處飛行掠過，并進入延伸任務(wù)階段．
設(shè)太陽單位時間內(nèi)向各
14、個方向輻射的總能量為E，太空中某太陽帆面積為S，某時刻距太陽距離為r(r很大，故太陽光可視為平行光，太陽帆位置的變化可以忽略)，且帆面和太陽光傳播方向垂直，太陽光頻率為ν，真空中光速為c，普朗克常量為h.
(1)當(dāng)一個太陽光子被帆面完全反射時，求光子動量的變化Δp，判斷光子對太陽帆面作用力的方向．
(2)計算單位時間內(nèi)到達該航天器太陽帆面的光子數(shù)．
(3)事實上，到達太陽帆表面的光子一部分被反射，其余部分被吸收．被反射的光子數(shù)與入射光子總數(shù)的比，稱為反射系數(shù)．若太陽帆的反射系數(shù)為ρ，求該時刻太陽光對太陽帆的作用力．
18．(15分)[
15、2018·海淀區(qū)一模]物體中的原子總是在不停地做熱運動，原子熱運動越激烈，物體溫度越高；反之，溫度就越低．所以，只要降低原子運動速度，就能降低物體溫度．“激光致冷”的原理就是利用大量光子阻礙原子運動，使其減速，從而降低了物體溫度．
使原子減速的物理過程可以簡化為如下情況：如圖所示，某原子的動量大小為p0.將一束激光(即大量具有相同動量的光子流)沿與原子運動的相反方向照射原子，原子每吸收一個動量大小為p1的光子后自身不穩(wěn)定，又立即發(fā)射一個動量大小為p2的光子，原子通過不斷吸收和發(fā)射光子而減速．(已知p1、p2均遠小于p0，普朗克常量為h，忽略原子受重力的影響)
(1)若動量大小為p0的原
16、子在吸收一個光子后，又向自身運動方向發(fā)射一個光子，求原子發(fā)射光子后動量p的大??；
(2)從長時間來看，該原子不斷吸收和發(fā)射光子，且向各個方向發(fā)射光子的概率相同，原子吸收光子的平均時間間隔為t0.求動量大小為p0的原子在減速到零的過程中，原子與光子發(fā)生“吸收－發(fā)射”這一相互作用所需要的次數(shù)n和原子受到的平均作用力f的大小；
(3)根據(jù)量子理論，原子只能在吸收或發(fā)射特定頻率的光子時，發(fā)生能級躍遷并同時伴隨動量的變化．此外，運動的原子在吸收光子過程中會受到類似機械波的多普勒效應(yīng)的影響，即光源與觀察者相對靠近時，觀察者接收到的光頻率會增大，而相對遠離時則減小，這一頻率的“偏移量”會隨著兩者相對速度
17、的變化而變化．
為使該原子能夠吸收相向運動的激光光子，請定性判斷激光光子的頻率ν和原子發(fā)生躍遷時的能量變化ΔE與h的比值之間應(yīng)有怎樣的大小關(guān)系．
專題強化十四 近代物理初步
1．BC α粒子的穿透能力比β粒子的穿透能力弱，發(fā)生光電效應(yīng)與粒子的穿透能力無關(guān)，A選項錯誤；平均結(jié)合能小的原子核結(jié)合成或分解成平均結(jié)合能大的原子核時存在質(zhì)量虧損，一定放出核能，B選項正確；光是一種概率波，符合波動規(guī)律，光子通過狹縫到達的位置可以由波動規(guī)律來確定，C選項正確；半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，對某個原子核而言，沒有意義，D選項錯誤．
2．D 湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子，密立根用
18、油滴實驗測定了元電荷的數(shù)值，A選項錯誤；盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核的核反應(yīng)方程為N＋He→O＋H，該反應(yīng)屬于人工核反應(yīng)，B選項錯誤；分別用黃光和藍光照射金屬鉀表面均有光電子逸出，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，入射光頻率大的，逸出的光電子的最大初動能較大，故用藍光照射時，逸出的光電子最大初動能較大，C選項錯誤；伽利略利用圖所示實驗研究自由落體運動，先在傾角較小的斜面上進行實驗，其目的是沖淡重力，使時間測量更容易，D選項正確．
3．B α粒子散射實驗推翻了湯姆遜原子棗糕模型，證實了原子核式結(jié)構(gòu)模型，A選項錯誤；光顏色保持不變，即頻率不變，入射光越強，單位時間內(nèi)光子數(shù)越多，光電子數(shù)目越多，飽和電流越大，B
19、選項正確；根據(jù)左手定則知，甲帶負(fù)電，為β粒子，C選項錯誤；該鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于原子核的裂變反應(yīng)，D選項錯誤．
4．A 黑體輻射以電磁輻射的形式向外輻射能量，溫度越高，輻射越強越大，黑體輻射的波長分布情況也隨溫度而變，溫度越高，輻射的電磁波的波長越短，A選項正確．
5．B 根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，對應(yīng)圖象可知，圖象斜率都為普朗克常量h，故兩條圖線與橫軸的夾角α和β一定相等，A選項錯誤；根據(jù)動能定理可知，遏止電壓Uc＝，若增大入射光頻率ν，則所需的遏止電壓Uc隨之增大，B選項正確；分析圖象可知，乙金屬的逸出功W0大，若某一頻率的光可以使甲金屬發(fā)生光電效應(yīng)，不一定也能使乙金屬發(fā)生光電效應(yīng)，C
20、選項錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，最大初動能與光的頻率有關(guān)，與光的強度無關(guān)，D選項錯誤．
6．A 光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，A選項正確；核力是短程力，每個核子只跟近鄰的核子發(fā)生核力作用，B選項錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)，C選項錯誤；半衰期具有統(tǒng)計規(guī)律，對大量的原子核適用，對少數(shù)的原子核不適用，D選項錯誤．
7．D 分析題意可知，大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子向基態(tài)躍遷時，能輻射出三種頻率的光子，根據(jù)能級躍遷關(guān)系可知，hν3＝hν1＋hν2＝E0－E1，其中ν2、ν3兩種光子可以使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，根據(jù)光
21、電效應(yīng)方程可知，Ek2＝hν3－W0，Ek1＝hν2－W0，聯(lián)立解得，hν3＝Ek2－Ek1＋hν2，A選項錯誤；hν2＝E0－E1＋Ek1－Ek2，B選項錯誤；金屬的逸出功W0＝E0－E1－Ek2，C選項錯誤；hν1＝Ek2－Ek1，D選項正確．
8．D 根據(jù)衰變規(guī)律可知，U發(fā)生的是α衰變，A選項錯誤；根據(jù)電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒可知，Y原子核中的電荷數(shù)為56，質(zhì)量數(shù)為144，中子數(shù)為88，B選項錯誤；根據(jù)半衰期的規(guī)律可知，半衰期的大小與溫度無關(guān)，C選項錯誤；根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，釋放的能量ΔE＝(m1－2m2－m3－m4)c2，D選項正確．
9．B 入射光照射到鋅板上，發(fā)生光電效應(yīng)，
22、根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，其中ν＝，代入數(shù)據(jù)可知，逸出功W0＝5.35×10－19 J，能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率ν0＝≈8×1014Hz，B選項正確．
10．B 氘核與氚核結(jié)合成一個氦核的核反應(yīng)是輕核的聚變，A選項錯誤；聚變反應(yīng)又叫做熱核反應(yīng)，要發(fā)生該核反應(yīng)，需要將反應(yīng)物加熱到一定的溫度值，B選項正確；氦核比氘核穩(wěn)定，則氦核的比結(jié)合能大于氘核的比結(jié)合能，C選項錯誤；該核反應(yīng)釋放核能，則生成物的總質(zhì)量比核反應(yīng)前物質(zhì)的總質(zhì)量要減小，D選項錯誤．
11．B 根據(jù)能級躍遷規(guī)律可知，n＝2能級氫原子受到照射后躍遷到n＝4能級，可輻射出6種頻率的光子，A選項錯誤；n＝4能級躍遷到
23、n＝1能級輻射光子的能量為12.75 eV，n＝3能級躍遷到n＝1能級輻射光子的能量為12.09 eV，n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射光子的能量為10.02 eV，這3種可以讓逸出功為10 eV的某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，B選項正確；頻率最高的光子是氫原子從n＝4能級躍遷到n＝1能級放出的，C選項錯誤；波長最大的光子是氫原子從n＝4能級躍遷到n＝3能級放出的，D選項錯誤．
12．AD 依據(jù)質(zhì)能方程可知，核反應(yīng)中釋放的能量是(m1－m2－m3)c2，A選項正確；半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，適用于大量原子核，B選項錯誤；β衰變所釋放的電子是原子核中的中子轉(zhuǎn)化來的，C選項錯誤；放射性物質(zhì)衰變時放出來的γ光子，來自
24、原子核，D選項正確．
13．C 大量的氫原子從n＝3能級向低能級躍遷時，會輻射出C＝3種不同頻率的光，A選項錯誤；β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的質(zhì)子變成中子所產(chǎn)生的，B選項錯誤；太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的輕核聚變所產(chǎn)生的熱量，C選項正確；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，增大紫外線的照射強度時，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能不會改變，D選項錯誤．
14．AB 鈾233中含有的中子數(shù)為141個，釷232中的中子數(shù)為142個，鈾233比釷232少一個中子，A選項正確；比結(jié)合能大的原子核穩(wěn)定，故中等大小的核最穩(wěn)定，比結(jié)合能最大，B選項正確，C選項錯誤；鈾233的裂變反應(yīng)中釋放核能，裂變后的新核
25、的結(jié)合能大于原來的結(jié)合能，釋放的能量為ΔE＝E2＋E3－E1，D選項錯誤．
15．A 大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性，少數(shù)光子體現(xiàn)粒子性，A選項正確；根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知，紫光的頻率大于紅光，如果利用紫光照射某種金屬可以發(fā)生光電效應(yīng)，改用紅光一定不能發(fā)生光電效應(yīng)，B選項錯誤；根據(jù)能級躍遷規(guī)律可知，一群處于n＝3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時最多可以釋放3種不同頻率的光子，C選項錯誤；在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子之間發(fā)生碰撞時，將一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，所以光子散射后波長變長，D選項錯誤．
16．(1)Rn→Po＋He (2)2×10－14 J
解析：(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒
26、可知，核反應(yīng)方程式為：
Rn→Po＋He.
(2)以α離子的速度方向為正方向，核反應(yīng)過程，系統(tǒng)動量守恒．
mv0＋Mv＝0.
解得，v＝－，負(fù)號表示方向與α離子速度方向相反．
核能全部轉(zhuǎn)化為動能，ΔE＝mv＋Mv2.
聯(lián)立解得，新核釙218的動能Ek≈2×10－14 J.
17．(1)－ 與入射光子速度方向相反
(2) (3)
解析：(1)以光子運動的初速度方向為正方向，光子動量的變化Δp＝－p－p＝－.
根據(jù)動量定理可知，F(xiàn)t＝Δp，解得F＝－.
光子對太陽帆面作用力的方向與入射光子速度方向相反．
(2)每個光子能量E0＝hν.
單位時間內(nèi)到達太陽帆光能量E總＝·S
27、.
單位時間內(nèi)到達該航天器太陽帆面的光子數(shù)
N＝＝.
(3)反射光子和吸收光子均會對太陽帆產(chǎn)生作用力．
在時間Δt，根據(jù)動量定理可知，
Ft＝Δp反＋Δp吸
其中Δp反＝2ρNΔp·Δt＝·Δt
Δp吸＝(1－ρ)NΔp·Δt＝·Δt.
聯(lián)立解得，F(xiàn)＝.
18．(1)p0－p1－p2 (2) (3)ν<
解析：(1)分析題意可知，原子吸收和放出一個光子后，整體動量守恒．
以原子初動量方向為正，p0－p1＝p＋p2.
解得原子放出光子后的動量p＝p0－p1－p2.
(2)原子向各個方向均勻地發(fā)射光子，放出的所有光子總動量為零．
設(shè)原子經(jīng)n次相互作用后速度變?yōu)榱?，p0－np1＝0，解得n＝.
根據(jù)動量定理可知，f·nt0＝p0.
解得，f＝＝.
(3)根據(jù)能級躍遷規(guī)律可知，靜止的原子吸收光子發(fā)生躍遷，躍遷頻率ν0＝.
考慮多普勒效應(yīng)，由于光子與原子相向運動，原子接收到的光子頻率會增大．所以為使原子能夠發(fā)生躍遷，照射原子的激光光子頻率ν<.
2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題強化十四 近代物理初步
