6、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.能使鋅產生光電效應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·廈門雙十中學模擬]氘核與氚核結合成一個氦核的核反應方程是H＋H→He＋n＋17.6 MeV，關于此核反應，下列說法正確的是( )
A．該核反應稱為核裂變
B．要發(fā)生該核反應，需要將反應物加熱到一定的溫度值
C．氦核的比
7、結合能小于氘核的比結合能
D．該核反應后生成物的總質量比核反應前物質的總質量要增加
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
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]鉍在現代消防、電氣、工業(yè)、醫(yī)療等領域有廣泛的用
8、途．以前鉍被認為是相對原子質量最大的穩(wěn)定元素，但在2003年，人們發(fā)現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)，并伴隨產生了γ射線．已知鉍210的半衰期為5天，該反應中鉍核、β粒子、釙核的質量分別為m1、m2、m3.下列說法正確的是( )
A．核反應中釋放的能量是(m1－m2－m3)c2
B．若有16個鉍210核，經過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．該核反應中釋放出的γ射線是由新產生的釙原子核發(fā)生能級躍遷產生的
13．[2018·河南省八市學評測試]下列說法正確的是( )
A．大量的氫原子從n＝
9、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部的熱核反應
D．紫外線照射到金屬鋅表面時能夠發(fā)生光電效應，則當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)盟質檢]我國自主研發(fā)的釷基熔鹽是瞄準未來20～30年后核能產業(yè)發(fā)展需求的第四代核反應堆，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化核燃料熔融于高溫氯化鹽中，攜帶核燃料在反應堆內部和外部進行循環(huán)．釷233不能直接使用，需要俘獲一個中子后經過2次β衰變
10、轉化成鈾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的結合能為E1、鋇142的結合能為E2、氪89的結合能為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的結合能最小，比結合能卻最大
C．軸233、鋇142、氪89三個核中鈾233的結合能最大，比結合能也最大
D．鈾233的裂變反應釋放的能量為ΔE＝E1－E2－E3
15.[2018·天水市第一中學二模]奧地利維也納理工大學的一個科學家團隊成功在兩個單光子之間建立起強大的相互作用，據科學家介紹：兩個相互作用的光子同時到達時顯示出與單個光子完全不同的行為
11、，該項成果朝著輕拍校驗量子通道或建立光學邏輯門發(fā)送信息邁出了重要一步．我們通過學習也了解了光子的初步知識，下列有關光子的現象以及相關說法正確的是( )
A．大量光子產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，改用紅光一定不能發(fā)生光電效應
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．在康普頓效應中，當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度地含有放射性元素氡22
12、2，人長期吸入后會對呼吸系統(tǒng)造成損害．設有一靜止的氡核(Rn)發(fā)生衰變生成釙(Po)，若放出5.6 MeV的核能全部轉化為動能．
(1)寫出核反應方程；
(2)求新核釙218的動能．(結果保留1位有效數字)
17．(15分)[2018·北京市大興區(qū)一模]我們知道，根據光的粒子性，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)想到人類很早就會制造并廣
13、泛使用的風帆，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生的推力獲得宇宙速度”，首次提出了太陽帆的設想．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，并進入延伸任務階段．
設太陽單位時間內向各個方向輻射的總能量為E，
14、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)計算單位時間內到達該航天器太陽帆面的光子數．
(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．被反射的光子數與入射光子總數的比，稱為反射系數．若太陽帆的反射系數為ρ，求該時刻太陽光對太陽帆的作用力．
18．(15分)[2018·海淀區(qū)一模]物
15、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的原子在吸收一個光子后，又向
16、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n和原子受到的平均作用力f的大??；
(3)根據量子理論，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的變化而變化．
為使該
17、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的比值之間應有怎樣的大小關系．
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)生光電效應與粒子的穿透能力無關，A選項錯誤；平均結合能小的原子核結合成或分解成平均結合能大的原子核時存在質量虧損，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)現了電子，密立根用油滴實驗測定了元電荷的數
18、值，A選項錯誤；盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核的核反應方程為N＋He→O＋H，該反應屬于人工核反應，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，根據光電效應方程可知，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，證實了原子核式結構模型，A選項錯誤；光顏色保持不變，即頻率不變，入射光越強，單位時間內光子數越多，光電子數目越多，飽和電流越大，B選項正確；根據左手定則知
19、，甲帶負電，為β粒子，C選項錯誤；該鏈式反應屬于原子核的裂變反應，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 根據光電效應方程Ek＝hν－W0，對應圖象可知，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，不一定也能使乙金屬發(fā)生光電效應，C選項錯誤；根據光電效應方
20、程可知，最大初動能與光的頻率有關，與光的強度無關，D選項錯誤．
6．A 光電效應和康普頓效應說明光具有粒子性，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；根據光電效應方程Ek＝hν－W0可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關，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，根據能級躍遷關系可知，hν3＝hν1＋hν2＝E0－E1，其中ν2、ν3兩種光子可以使某金屬發(fā)生光電效應現象，根據光電效應方程可知，Ek2＝
21、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 根據衰變規(guī)律可知，U發(fā)生的是α衰變，A選項錯誤；根據電荷數守恒，質量數守恒可知，Y原子核中的電荷數為56，質量數為144，中子數為88，B選項錯誤；根據半衰期的規(guī)律可知，半衰期的大小與溫度無關，C選項錯誤；根據愛因斯坦質能方程可知，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，根據光電效應方程Ekm＝
22、hν－W0，其中ν＝，代入數據可知，逸出功W0＝5.35×10－19 J，能使鋅產生光電效應的單色光的最低頻率ν0＝≈8×1014Hz，B選項正確．
10．B 氘核與氚核結合成一個氦核的核反應是輕核的聚變，A選項錯誤；聚變反應又叫做熱核反應，要發(fā)生該核反應，需要將反應物加熱到一定的溫度值，B選項正確；氦核比氘核穩(wěn)定，則氦核的比結合能大于氘核的比結合能，C選項錯誤；該核反應釋放核能，則生成物的總質量比核反應前物質的總質量要減小，D選項錯誤．
11．B 根據能級躍遷規(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n＝1能級輻射光子的能量
23、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，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 依據質能方程可知，核反應中釋放的能量是(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化來的，C選項錯誤；放射性物質衰變時放出來的γ光子，來自原子核，D選項正確．
24、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的質子變成中子所產生的，B選項錯誤；太陽輻射的能量主要來自太陽內部的輕核聚變所產生的熱量，C選項正確；根據愛因斯坦光電效應方程，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中含有的中子數為141個，釷232中的中子數為142個，鈾233比釷232少一個中子，A選項正確；比結合能大的原子核穩(wěn)定，故中等大小的核最穩(wěn)定，比結合能最大，B選項正確，C選項錯誤；鈾233的裂變反應中釋放核能，裂變后的新核的結合能大于原來的結合能
25、，釋放的能量為ΔE＝E2＋E3－E1，D選項錯誤．
15．A 大量光子產生的效果往往顯示出波動性，少數光子體現粒子性，A選項正確；根據光電效應規(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，改用紅光一定不能發(fā)生光電效應，B選項錯誤；根據能級躍遷規(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；在康普頓效應中，當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)根據質量數和核電荷數守恒可知，核反應方程式為：
26、
Rn→Po＋He.
(2)以α離子的速度方向為正方向，核反應過程，系統(tǒng)動量守恒．
mv0＋Mv＝0.
解得，v＝－，負號表示方向與α離子速度方向相反．
核能全部轉化為動能，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＝－.
根據動量定理可知，Ft＝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.
單位時間內到達太陽帆光能量E總＝·S.
單位時間內到達該航
27、天器太陽帆面的光子數
N＝＝.
(3)反射光子和吸收光子均會對太陽帆產生作用力．
在時間Δt，根據動量定理可知，
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＝.
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．
設原子經n次相互作用后速度變?yōu)榱?，p0－np1＝0，解得n＝.
根據動量定理可知，f·nt0＝p0.
解得，f＝＝.
(3)根據能級躍遷規(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，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<.
8
2019年高考物理二輪復習 專題強化十四 近代物理初步
