2019年高考物理備考 中等生百日捷進(jìn)提升系列 專題13 近代物理初步（含解析）.docx
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專題13 近代物理初步 第一部分名師綜述 綜合分析近幾年的高考物理試題發(fā)現(xiàn)，試題在考查主干知識的同時(shí)，注重考查必修中的基本概念和基本規(guī)律。 考綱要求 1、知道什么是光電效應(yīng)，理解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律；會利用光電效應(yīng)方程計(jì)算逸出功、極限頻率、最大初動能等物理量；知道光的波粒二象性，知道物質(zhì)波的概念． 2、知道兩種原子結(jié)構(gòu)模型，會用玻爾理論解釋氫原子光譜；掌握氫原子的能級公式并能結(jié)合能級圖求解原子的躍遷問題。 3、掌握原子核的衰變、半衰期等知識；會書寫核反應(yīng)方程，并能根據(jù)質(zhì)能方程求解核能問題． 命題規(guī)律 1、光電效應(yīng)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)規(guī)律和光電效應(yīng)方程，光的波粒二象性和德布羅意波是理解的難點(diǎn)，也是考查的熱點(diǎn)，一般以選擇題形式出現(xiàn)，光電效應(yīng)方程可能會以填空題或計(jì)算題形式出現(xiàn)。 2、核式結(jié)構(gòu)、玻爾理論、能級公式、原子躍遷條件在選做題部分出現(xiàn)的幾率將會增加，可能單獨(dú)命題，也可能與其它知識聯(lián)合出題． 3、半衰期、質(zhì)能方程的應(yīng)用、計(jì)算和核反應(yīng)方程的書寫是高考的熱點(diǎn)問題，試題一般以基礎(chǔ)知識為主，較簡單. 第二部分知識背一背 （1）光電效應(yīng) ①光電效應(yīng)規(guī)律 (a)每種金屬都有一個(gè)極限頻率． (b)光子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大． (c)光照射到金屬表面時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的． (d)光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比． (2) 愛因斯坦光電效應(yīng)方程 ①光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0. ②遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc. ③截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)．不同的金屬對應(yīng)著不同的極限頻率． ④逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的最小值，叫做該金屬的逸出功． (3)光的波粒二象性 ①光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性． ②光電效應(yīng)說明光具有粒子性． ③光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性． (4)物質(zhì)波 任何一個(gè)運(yùn)動著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對應(yīng)，其波長 (5)原子的核式結(jié)構(gòu) ①盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型 在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的所有正電荷和幾乎所有質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)． ②原子核的尺度：原子核直徑的數(shù)量級為10－15 m，原子直徑的數(shù)量級約為10－10 m. (6)玻爾理論 ①定態(tài)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動，但并不向外輻射能量． ②躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即hν＝Em－En.(h是普朗克常量，h＝6.6310－34 J?s) ③軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動相對應(yīng)．原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。 (7) 氫原子的能級、能級公式 ①氫原子的能級圖 ②氫原子的能級公式： (n=1,2,3，…)，其中E1為基態(tài)能量，其數(shù)值為E1=－13.6 eV。 ③氫原子的半徑公式： (n=1,2,3，…)，其中r1為基態(tài)半徑，其數(shù)值為r1=0.5310－10 m。 (8)原子核的組成 ①原子核由中子和質(zhì)子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。 ②原子核的核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)，原子核的質(zhì)量數(shù)＝中子數(shù)＋質(zhì)子數(shù)。 ③X元素原子核的符號為，其中A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示核電荷數(shù)。 （9）原子核的衰變 ①α衰變： ②β衰變： ③半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間．半衰期由核內(nèi)部本身的因素決定，跟原子所處的物理或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。 （10）核反應(yīng)類型及核反應(yīng)方程 類型 可控性 核反應(yīng)方程典例 衰變 α衰變 自發(fā) β衰變 自發(fā) 人工轉(zhuǎn)變 人工控制 (盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子) He＋Be→6C＋n (查德威克發(fā)現(xiàn)中子) Al＋He→P＋n 約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子 P→Si＋e 重核裂變 比較容易進(jìn)行人工控制 92U＋n→54Xe＋Sr＋10n 輕核聚變 除氫彈外無法控制 H＋H→He＋n 說明： ①核反應(yīng)過程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號連接。 ②核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。 第三部分技能+方法 由Ek－ν圖象可以得到的信息: ①極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc. ②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值E=W0. ③普朗克常量：圖線的斜率k=h. 二、光電效應(yīng)中兩條線索 線索一：通過頻率分析：光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動能大。 線索二：通過光的強(qiáng)度分析：入射光強(qiáng)度大→光子數(shù)目多→產(chǎn)生的光電子多→光電流大。 三、對光的波粒二象性、物質(zhì)波的考查 光既有波動性，又有粒子性，兩者不是孤立的，而是有機(jī)的統(tǒng)一體，其表現(xiàn)規(guī)律為： ①個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性． ②頻率越低波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象；頻率越高粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象，貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)． ③光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動性；在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，往往表現(xiàn)為粒子性 ④由光子的能量E=hν，光子的動量表達(dá)式也可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν和波長λ。由以上兩式和波速公式c=λν還可以得出：E=pc。 四、解答氫原子能級躍遷問題的四點(diǎn)技巧 ①原子躍遷時(shí)，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差。 ②原子電離時(shí)，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值。 ③一群原子和一個(gè)原子不同，它們的核外電子向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射光子的種類 ④計(jì)算時(shí)應(yīng)注意：因一般取無窮遠(yuǎn)處為零電勢參考面，故各能級的能量值均為負(fù)值； （2）原子躍遷的兩種類型 ①若是在光子的激發(fā)下引起原子躍遷，則要求光子的能量必須等于原子的某兩個(gè)能級差：原子從低能級向高能級躍遷：吸收一定能量的光子，當(dāng)一個(gè)光子的能量滿足hν＝E末－E初時(shí)，才能被某一個(gè)原子吸收，使原子從低能級E初向高能級E末躍遷，而當(dāng)光子能量hν大于或小于（E末－E初）時(shí)都不能被原子吸收． ②若是在電子的碰撞下引起的躍遷，則要求電子的能量必須大于或等于原子的某兩個(gè)能級差：原子還可吸收外來實(shí)物粒子(例如自由電子)的能量而被激發(fā)．由于實(shí)物粒子的動能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級的能量差值(E=Em－En)，均可使原子發(fā)生能級躍遷。 ③注意：當(dāng)光子能量大于或等于13.6 eV時(shí)，也可以被氫原子吸收，使氫原子電離；當(dāng)氫原子吸收的光子能量大于13.6 eV，氫原子電離后，電子具有一定的初動能． 五、確定衰變次數(shù)的方法 ①設(shè)放射性元素經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素，則表示該核反應(yīng)的方程為 根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m ②確定衰變次數(shù)，因?yàn)棣滤プ儗|(zhì)量數(shù)無影響，先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。 七、核能的計(jì)算方法 ①利用愛因斯坦的質(zhì)能方程計(jì)算核能：利用愛因斯坦的質(zhì)能方程計(jì)算核能，關(guān)鍵是求出質(zhì)量虧損，而求質(zhì)量虧損主要是利用其核反應(yīng)方程式，再利用質(zhì)量與能量相當(dāng)?shù)年P(guān)系求出核能。 ②利用阿伏加德羅常數(shù)計(jì)算核能：求宏觀物體原子核發(fā)生核反應(yīng)過程中所釋放的核能，一般利用核反應(yīng)方程及其比例關(guān)系和阿伏加德羅常數(shù)。 ③由動量守恒和能量守恒計(jì)算核能：由動量守恒定律和能量守恒定律來求。 ④說明： （a）根據(jù)ΔE＝Δmc2計(jì)算，計(jì)算時(shí)Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”． （b）根據(jù)ΔE＝Δm931.5 MeV計(jì)算．因1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5 MeV的能量，所以計(jì)算時(shí)Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”． （c）利用質(zhì)能方程計(jì)算核能時(shí)，不能用質(zhì)量數(shù)代替質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算． 第四部分基礎(chǔ)練+測 一、單選題 1．下列說法正確的是 A．α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力和電離能力均最強(qiáng) B．92235U+01n→3890Sr+54136Xe+x01n是核裂變方程，其中x = 10 C．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光越強(qiáng)，光子的能量就越大，光電子的最大初動能就越大 D．放射性元素的原子核每放出一個(gè)β 粒子，就減少一個(gè)質(zhì)子，增加一個(gè)中子 【答案】 B 【解析】 【詳解】 A、α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)但電離能力最弱，故A錯； B、92235U+01n→3890Sr+54136Xe+x01n是核裂變方程，根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可求得x = 10，故B對； C、發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，頻率越高則最大初動能就越大，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故C錯； D、按照電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知放射性元素的原子核每放出一個(gè)β粒子，就減少一個(gè)中子，增加一個(gè)質(zhì)子，故D錯 2．在勻強(qiáng)磁場中，一個(gè)原來靜止的原子核，由于衰變放射出某種粒子，結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓1和2的徑跡照片如圖所示，己知兩個(gè)相切圓半徑分別為r1、r2。下列說法正確的是( ) A．原子核可能發(fā)生的是α衰變，也可能發(fā)生的是β衰變 B．徑跡2可能是衰變后新核的徑跡 C．若是α衰變，則1和2的徑跡均是逆時(shí)針方向 D．若衰變方程是92238U→90234Th+24He,則r1:r2=1:45 【答案】 D 【解析】 【詳解】 原子核衰變過程系統(tǒng)動量守恒，由動量守恒定律可知，衰變生成的兩粒子動量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定則知：若生成的兩粒子電性相反則在磁場中的軌跡為內(nèi)切圓，若電性相同則在磁場中的軌跡為外切圓，所以為電性相同的粒子，可能發(fā)生的是α衰變，但不是β衰變；若是α衰變，生成的兩粒子電性相同，圖示由左手定則可知，兩粒子都沿順時(shí)針方向做圓周運(yùn)動，故AD錯誤；核反應(yīng)過程系統(tǒng)動量守恒，原子核原來靜止，初動量為零，由動量守恒定律可知，原子核衰變后生成的兩核動量P大小相等、方向相反，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：qvB=mv2r，解得：r=mvqB=PBq，由于P、B都相同，則粒子電荷量q越大，其軌道半徑r越小，由于新核的電荷量大于粒子的電荷量，則新核的軌道半徑小于粒子的軌道半徑，則半徑為r1的圓為放出新核的運(yùn)動軌跡，半徑為r2的圓為粒子的運(yùn)動軌跡，且：r1：r2=2：90=1：45，故D正確，B錯誤； 3．己知金屬鋅的逸出功為3.34eV，普朗克常量為6.6310-34Js，真空中的光速為3.0108m/s。圖為氫原子最低的四個(gè)能級，則氫原子在這些能級之間躍遷所輻射的光子的最短波長及其照射鋅扳逸出電子的最大初動能分別為 A．1.010-7m，9.4leV B．1.210-7m，9.4leV C．1.210-7m，6.86cV D．1.010-7m，6.86eV 【答案】 A 【解析】 【詳解】 氫原子在這些能級之間躍遷所輻射的光子的最短波長，對應(yīng)著從n=4到n=1的躍遷，則hcλ=E4-E1，解得λ=hcE4-E1=6.6310-343.0108[-0.85-(-13.6)]1.610-19m=1.010-7m；照射鋅板逸出電子的最大初動能分別為Ekm=(E4-E1)-W逸出功=13.6-0.85-3.34=9.41eV，故選A. 4．某放射性元素原子核的衰變方程為ZAX→Z+1AY+M，將該原子核靜置于勻強(qiáng)磁場中，衰變后的新核Y和產(chǎn)生的粒子M在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動。新核Y與粒子M運(yùn)動徑跡如圖所示，其中正確的是（ ?。? A． B． C． D． 【答案】 C 【解析】 【詳解】 AB．由衰變方程可知粒子M為電子，帶負(fù)電，新核Y帶正電，以衰變后新核Y的方向?yàn)檎较颍O(shè)新核Y的動量為p，粒子M的動量為p′，則由動量守恒可得：0=p+p′；則兩核動量大小相等，方向相反，速度方向相反；根據(jù)左手定則可知兩核洛倫茲力方向相同，故AB錯誤； CD．由洛倫茲力提供向心力可知：qvB=mv2R…① 由①可知：R=mvqB=pqB…② 由題意可知，qY＞qM，則知：RY＜RM，故C正確，D錯誤。 5．下列說法正確的是( ) A．天然放射性現(xiàn)象表明了原子內(nèi)部是有復(fù)雜的結(jié)構(gòu) B．一個(gè)氫原子從高能級向低能級躍遷的過程中,該氫原子輻射光子,總能量減少 C．某放射性元素由單質(zhì)變?yōu)榛衔锖?其半衰期會變短 D．目前核電站的能量主要來自輕核的聚變 【答案】 B 【解析】 【詳解】 天然放射性現(xiàn)象表明了原子核是有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)A錯誤；根據(jù)玻爾理論，一個(gè)氫原子從高能級向低能級躍遷的過程中,該氫原子輻射光子,總能量減少，選項(xiàng)B正確；某放射性元素的半衰期與元素所處的化合狀態(tài)無關(guān)，選項(xiàng)C錯誤；目前核電站的能量主要來自重核的裂變，選項(xiàng)D錯誤；故選B. 6．下列有關(guān)黑體輻射和光電效應(yīng)的說法中正確的是 A．在黑體輻射中，隨著溫度的升高，各種頻率的輻射強(qiáng)度都增加，輻射強(qiáng)度極大值向頻率較低的方向移動 B．普朗克在研究黑體輻射問題時(shí)提出了能量子假說 C．用一束綠光照射某金屬,能產(chǎn)生光電效應(yīng),現(xiàn)把這束綠光遮住一半，則沒有光電子飛出 D．在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比 【答案】 B 【解析】 【詳解】 在黑體輻射中，隨著溫度的升高，各種頻率的輻射強(qiáng)度都增加，輻射強(qiáng)度極大值向波長較短，頻率較高的方向移動，選項(xiàng)A錯誤；普朗克在研究黑體輻射問題時(shí)提出了能量子假說，選項(xiàng)B正確；用一束綠光照射某金屬,能產(chǎn)生光電效應(yīng),現(xiàn)把這束綠光遮住一半，則仍能發(fā)生光電效應(yīng)有光電子飛出，選項(xiàng)C錯誤；在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子的最大初動能隨入射光的頻率增大而增大，但非成正比關(guān)系，選項(xiàng)D錯誤；故選B. 7．下列說法正確的是( ) A．β衰變現(xiàn)象說明原子核外存在電子 B．氫原子從基態(tài)向較高能量態(tài)躍遷時(shí)，電子的動能減小 C．只有入射光的波長大于金屬的極限波長，光電效應(yīng)才能產(chǎn)生 D．α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明核外電子軌道是量子化的 【答案】 B 【解析】 【詳解】 A：β衰變時(shí)β射線是從原子核內(nèi)部發(fā)出來的，不是由原子核外的電子釋放出來的。故A項(xiàng)錯誤。 B：電子繞氫原子核做圓周運(yùn)動時(shí)，據(jù)ke2r2=mv2r得，v=ekmr；氫原子從基態(tài)向較高能量態(tài)躍遷，電子與氫原子核的距離增大，電子做勻速圓周運(yùn)動的半徑增大，電子的線速度減小，動能減小。故B項(xiàng)正確。 C：只有入射光的頻率大于該金屬的極限頻率，即入射光的波長小于該金屬的極限波長時(shí)，光電效應(yīng)才能產(chǎn)生。故C項(xiàng)錯誤。 D：α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明原子具有核式結(jié)構(gòu)，不能說明核外電子軌道是量子化的。故D項(xiàng)錯誤。 8．太陽輻射到地球表面的功率約為1400W/m2 .其中包含了各種波長的紅外線、可見光、紫外線等，以可見光部分最強(qiáng)。作為一種簡化，我們認(rèn)為太陽光全部是平均波長600nm（1nm=10-9m）的黃綠光，每秒至少有5個(gè)這樣的光子進(jìn)入人眼才能引起視覺，人眼睛的瞳孔約為10mm2，則人眼能看到最遠(yuǎn)的與太陽相同的恒星與地球距離為多少倍的日地距離：（已知普朗克常數(shù)h=6.63x10-34J.s） A．9104 B．9107 C．91010 D．91014 【答案】 B 【解析】 【詳解】 設(shè)日地距離為r，則P0=P4πr2；設(shè)人眼到最遠(yuǎn)的與太陽相同的恒星的距離為R，則P1?S0t=5hcλ0，其中P1=P4πR2，解得: P1=5hcλ0S0t=56.6310-34310860010-91010-61W=1.6610-13W，則 Rr=P0P1=14001.6610-13≈9107；故選B. 9．用a、b兩種光照射同一種光電管時(shí)均能發(fā)生光電效應(yīng)，且a光產(chǎn)生的光電子的遏止電壓大于b光產(chǎn)生的光電子的遏止電壓，則 A．b光比a光具有更明顯的粒子性 B．b光產(chǎn)生的光電子最大初動能較大 C．單色光a的光子動量比單色光b的光子動量大 D．若a光能使氫原子從n=1能級躍遷到n=2能級，則b光也有可能使氫原子從n=1能級躍遷到n=2能級 【答案】 C 【解析】 【詳解】 因a光產(chǎn)生的光電子的遏止電壓大于b光產(chǎn)生的光電子的遏止電壓，則a光照射產(chǎn)生的最大初動能較大，a光的光子頻率較大，波長小，由p=hλ可知，單色光a的光子動量比單色光b的光子動量大，a光比b光具有更明顯的粒子性，選項(xiàng)C正確，AB錯誤；因a光光子能量較大，若a光能使氫原子從n=1能級躍遷到n=2能級，則b光不一定能使氫原子從n=1能級躍遷到n=2能級，選項(xiàng)D錯誤；故選C. 10．如圖所示是研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置,現(xiàn)用氫原子從n=4能級往n=2能級躍光束遷時(shí)輻射出的光照射金屬電極K發(fā)現(xiàn)波長分別為λ1和λ2的兩種光子能使金屬電極K發(fā)生光電效應(yīng),其中λ1>λ2,則: A．波長為λ1的光子是氫原子從n=4能級直接躍遷到n=2能級輻射出來的 B．波長為λ1的光子照射時(shí)，光電子的最大初動能更大 C．波長為λ2的光子照射時(shí),正向電壓越大,光電流的飽和值越大 D．波長為λ2的光子照射時(shí),增大光照強(qiáng)度,光電流的飽和值隨之增大 【答案】 D 【解析】 【詳解】 A、根據(jù)頻率較小的光子的波長較大可知波長為λ1的光子頻率v1小于波長為λ2的光子頻率v2，根據(jù)Em-En=hv可知?dú)湓訌膎=4的能級躍遷到n=2的能級的能級差大于從n=3的能級躍遷到n=2的能級時(shí)的能極差，所以波長為λ1的光子是氫原子從n=3能級直接躍遷到n=2能級輻射出來的，故A錯誤； B、根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hv-W0可知頻率為v1的光產(chǎn)生光電子的最大初動能較小，故B錯誤； CD、光電流的大小與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，增大光照強(qiáng)度，光電流的飽和值隨之增大；在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下，開始時(shí)，光電流隨電壓U的增加而增大，當(dāng)U大到一定程度時(shí)，光電流達(dá)到飽和值，這時(shí)即使再增大電壓U，光電流不會再增加，故D正確，C錯誤； 故選D。 11．將靜止在P點(diǎn)的原子核置于勻強(qiáng)磁場中（勻強(qiáng)磁場的方向圖中未畫出），能發(fā)生α衰變或β衰變，衰變后沿垂直于磁場的方向射入勻強(qiáng)磁場中，得到軌跡圓弧AP和軌跡圓弧PB，兩軌跡在P點(diǎn)相切，它們的半徑RAP與RPB之比為44:1，則 A．發(fā)生了α衰變，磁場垂直紙面向外，原核電荷數(shù)為90 B．發(fā)生了α衰變，磁場垂直紙面向里，原核電荷數(shù)為86 C．發(fā)生了β衰變，磁場垂直紙面向里，原核電荷數(shù)為45 D．發(fā)生了β衰變，磁場垂直紙面向外，原核電荷數(shù)為43 【答案】 D 【解析】 【詳解】 兩粒子運(yùn)動方向相反，受洛倫茲力方向相同，可知兩粒子帶異種電荷，可知發(fā)生的是β衰變；根據(jù)動量守恒定律，兩粒子動量等大反向，由r=mvqB∝1q，則兩粒子的電量之比為1：44，因β射線帶一個(gè)負(fù)電荷，則原核電荷數(shù)為43，根據(jù)左手定則可知，磁場垂直紙面向外，故選D. 12．下列說法正確的是 ( ) A．92238U衰變?yōu)?6222Rn要經(jīng)過4次α衰變和2次β衰變 B．一束光照射到某金屬表面上產(chǎn)生了光電效應(yīng)，增大光的強(qiáng)度可以增加光電子的最大初動能 C．鉍210的半衰期是5天，1克鉍210經(jīng)過10天全部衰變?yōu)槠渌雍? D．查德威克發(fā)現(xiàn)中子的反應(yīng)方程式是：24He+1327Al→1530P+01n 【答案】 A 【解析】 【詳解】 A、根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知U衰變?yōu)镽n，需經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變，每經(jīng)過一次β衰變就會有一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子，同時(shí)放出一個(gè)電子，所以共有6個(gè)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子，故A正確； B、根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0，光電子最大初動能與光的強(qiáng)度無關(guān)，故B錯誤； C、鉍210的半衰期是5天，經(jīng)過10天后，發(fā)生2個(gè)半衰期，有34數(shù)發(fā)生衰變，即有14g的鉍還沒有衰變，故C錯誤； D、查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)屬于人工核轉(zhuǎn)變，根據(jù)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)守恒：24He+49Be→612C+01n，故D錯誤； 故選A. 13．關(guān)于近代物理的知識，下列說法正確的是 A．查德威克發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為714N+24He→817O+11H B．β衰變就是原子核內(nèi)的一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)化為一個(gè)中子和電子，電子被釋放出來 C．鈾核裂變的一種核反應(yīng)方程為92235U→56141Ba+3692Kr+201n D．若氫原子從n＝6的能級向n＝1的能級躍遷時(shí)輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n＝6的能級向n＝2的能級躍遷時(shí)輻射出的光也不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) 【答案】 D 【解析】 【詳解】 發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的是盧瑟福，故A錯誤；β衰變實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和電子，這個(gè)電子以β射線的形式釋放出來，故B錯誤；鈾核需要俘獲一個(gè)慢中子才能發(fā)生裂變，其中的一種核反應(yīng)方程92235U+01n→56141Ba+3692Kr+301n，故C錯誤；根據(jù)玻爾理論可知，氫原子從n＝6的能級向n＝1的能級躍遷時(shí)輻射出的光的能量大于氫原子從n＝6的能級向n＝2的能級躍遷時(shí)輻射出的光的能量，結(jié)合光電效應(yīng)發(fā)生的條件可知，若氫原子從n＝6的能級向n＝1的能級躍遷時(shí)輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n＝6的能級向n＝2的能級躍遷時(shí)輻射出的光也不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故D正確。故選D. 14．下列說法正確的是 A．核泄漏污染物55137Cs能夠產(chǎn)生對人體有害的輻射，核反應(yīng)方程式為55137Cs→56137Ba+X，X為電子 B．某些原子核能夠放射出β粒子，說明原子核內(nèi)有β粒子 C．原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定 D．若氫原子從n=6能級向n=1能級躍遷時(shí)輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n=6能級向n=2能級躍遷時(shí)輻射出的光一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) 【答案】 A 【解析】 【詳解】 根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知，選項(xiàng)A的核反應(yīng)方程式55137Cs→56137Ba+X中，可以判斷X的質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)為：z=55-56=-1，所以X為電子，故A正確；原子核能夠放射出β粒子，是由于原子核內(nèi)發(fā)生β衰變，其中的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子而放出的電子，故B錯誤；原子核的比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，故C錯誤；根據(jù)玻爾理論可知，氫原子從n=6能級向n=1能級躍遷時(shí)減小的能量大于氫原子從n=6能級向n=2能級躍遷時(shí)減小的能量，所以氫原子從n=6能級向n=1能級躍遷時(shí)輻射出的光子的能量大于氫原子從n=6能級向n=2能級躍遷時(shí)輻射出的光的能量，根據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生的條件可知，若氫原子從n=6能級向n=1能級躍遷時(shí)輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n=6能級向n=2能級躍遷時(shí)輻射出的光也不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯誤。故選A。 15．90232Th具有放射性，經(jīng)以下連續(xù)衰變過程，最后生成穩(wěn)定的 82208Pb：90232Th→88228Ra→89228Ac→90228Th→…→82208Pb，下列說法正確的是 A．90232Th和90228Th屬于放射性同位素，其原子核中子數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)不同 B．88228Ra發(fā)生β衰變后變?yōu)?9228Ac，說明88228Ra原子核內(nèi)有β粒子 C．88228Ra的半衰期約為6.7年，將該元素?fù)诫s到其他穩(wěn)定元素中，半衰期將增大 D．整個(gè)衰變過程共發(fā)生6次α衰變和4次β衰變 【答案】 D 【解析】 【詳解】 A、90232Th和90228Th具有相同的質(zhì)子數(shù)屬于放射性同位素，其原子核質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，故A錯誤； B、88228Ra發(fā)生β衰變后變?yōu)?9228Ac，是88228Ra原子核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子數(shù)放出電子，并非原子核內(nèi)有電子，故B錯誤； C、元素的半衰期不隨物理和化學(xué)狀態(tài)的改變而改變，故C錯誤； D、β衰變質(zhì)量數(shù)不變，故232-208=4x，則x=6，發(fā)生6次α衰變，根據(jù)電荷數(shù)守恒可知：90-82=2x-y，得到：y=4，故發(fā)生4次β衰變，故D正確。 16．2018年中國散裂中子源（CSNS）將迎來驗(yàn)收，目前已建設(shè)的3臺譜儀也將啟動首批實(shí)驗(yàn)．有關(guān)中子的研究，下列說法正確的是 A．90234Th核發(fā)生一次α衰變，新核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4 B．一個(gè)氘核和一個(gè)氚核經(jīng)過核反應(yīng)后生成氦核和中子是原子核衰變反應(yīng) C．盧瑟福通過分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子 D．中子和其他微觀粒子，都具有波粒二象性 【答案】 D 【解析】 【分析】 依據(jù)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)守恒，裂變是較重的原子核分裂成較輕的原子核的反應(yīng)；盧瑟福通過分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；所有粒子都具有波粒二象性，即可求解； 【詳解】 A、α衰變的本質(zhì)是發(fā)生衰變的核中減小2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子形成氦核，所以一次α衰變，新核與原來的核相比，中子數(shù)減小了2，故A錯誤； B、裂變是較重的原子核分裂成較輕的原子核的反應(yīng)，而該反應(yīng)是較輕的原子核的聚變反應(yīng)，故B錯誤； C、盧瑟福通過分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，查德威克通過α粒子轟擊鈹核獲得碳核的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中子，故C錯誤； D、所有粒子都具有波粒二象性，故D正確； 故選D。 17．如圖所示,地面上A、B兩處的中點(diǎn)處有一點(diǎn)光源S，甲觀察者站在光源旁,乙觀察者乘坐速度為v（接近光速）的光火箭沿AB方向飛行.兩觀察者身邊各有一只事先在地面校準(zhǔn)了的相同的時(shí)鐘.下列對相關(guān)現(xiàn)象的描述中，正確的是（ ） A．甲測得的AB間的距離大于乙測得的AB間的距離 B．甲認(rèn)為飛船中的鐘變慢了，乙認(rèn)為甲身邊的鐘變快了 C．甲測得光速為c，乙測得的光速為c-v D．當(dāng)光源S發(fā)生一次閃光后，甲認(rèn)為A、B兩處同時(shí)接收到閃光，乙則認(rèn)為A先接收到閃光 【答案】 A 【解析】 【分析】 利用相對論的重要結(jié)論，如時(shí)間變慢t=t?11-v2c2、長度收縮假說L=L01-c2v2、質(zhì)速關(guān)系式和質(zhì)能關(guān)系式分析現(xiàn)象. 【詳解】 A．由愛因斯坦的長度收縮原理L=L01-c2v2，可知運(yùn)動的速度v越大，測出的距離L越短，則乙測得的AB間的距離小于甲測得的AB間的距離；故A正確. B．由時(shí)間變慢假說t=t?11-v2c2，可知運(yùn)動的速度v越大，時(shí)間變慢，即乙測得的時(shí)間變長；故B錯誤. C．根據(jù)愛因斯坦的光速不變原理，可知甲乙在兩種不同的參考系里測出的光速都為c；故C錯誤. D．甲乙在兩種不同的參考系里測出的光速都為c,距離恒定，則AB兩處都是同時(shí)接收到閃光；故D錯誤. 故選A. 【點(diǎn)睛】 本題考查了愛因斯坦的相對論知識，明確不同參考系中光速不變，在接近光速的參考系中時(shí)間變慢，長度變短，質(zhì)量變大. 18．以下說法正確的是：( ) A．氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子的動能減小，原子電勢能增大，原子能量減??； B．紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí)，從鋅板表面逸出的光電子的個(gè)數(shù)增多，光電子的最大初動能增大； C．氫原子光譜有很多不同的亮線，說明氫原子能發(fā)出很多不同的頻率的光，它的光譜是連續(xù)譜； D．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，b射線是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的高速電子流。 【答案】 D 【解析】 【分析】 庫侖力對電子做負(fù)功，所以動能變小，電勢能變大（動能轉(zhuǎn)為電勢能），因?yàn)槲樟斯庾樱偰芰孔兇?；根?jù)光電效應(yīng)發(fā)生條件，可知，光電子的最大初動能與入射頻率有關(guān)，與入射的強(qiáng)度無關(guān)；根據(jù)連續(xù)光譜與特征光譜的不同；α粒子散射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，即可求解． 【詳解】 根據(jù)波爾理論可知，核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，氫原子的電勢能增大，核外電子遵循：ke2r2=mv2r，據(jù)此可知電子的動能減小；再據(jù)能級與半徑的關(guān)系可知，原子的能量隨半徑的增大而增大。故A錯誤；據(jù)光電效應(yīng)可知，紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能夠發(fā)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí)，即光子個(gè)數(shù)增多，所以從鋅板表面逸出的光電子的個(gè)數(shù)越多，但光電子的最大初動能不變。故B錯誤；光譜有很多不同的亮線，說明氫原子能發(fā)出很多不同頻率的光，是特征譜線，但它的光譜不是連續(xù)譜，故C錯誤；α粒子散射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，β射線是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，故D正確。故選D. 【點(diǎn)睛】 理解原子躍遷的能量變化，同時(shí)掌握電子躍遷過程中，動能與電勢能及總能量是如何變化等知識點(diǎn)，注意核外電子的動能、電勢能和能量與軌道半徑的關(guān)系，掌握α粒子散射現(xiàn)象與天然放射現(xiàn)象的區(qū)別，及影響光電子的最大初動能的因素． 19．下列說法正確的是( ) A．原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定 B．某些原子核能夠放射出β粒子，說明原子核內(nèi)有β粒子 C．核泄漏污染物55137Cs能夠產(chǎn)生對人體有害的輻射，核反應(yīng)方程式為55137Cs→56137Ba+X，X為電子 D．若氫原子從n=6能級向n=1能級躍遷時(shí)輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n=6能級向n=2能級躍遷時(shí)輻射出的光能可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) 【答案】 C 【解析】 【詳解】 原子核的比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，選項(xiàng)A錯誤；某些原子核能夠放射出β粒子，這是核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)放出的負(fù)電子，不能說明原子核內(nèi)有β粒子，選項(xiàng)B錯誤；核泄漏污染物55137Cs能夠產(chǎn)生對人體有害的輻射，核反應(yīng)方程式為55137Cs→56137Ba+X，X電荷數(shù)為-1，質(zhì)量數(shù)為零，所以為電子，選項(xiàng)C正確；若氫原子從n=6能級向n=1能級躍遷時(shí)輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，而氫原子從n=6能級向n=2能級躍遷時(shí)輻射出的光子的能量小于從n=6能級向n=1能級躍遷時(shí)輻射出的光子的能量，則不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)D錯誤；故選C. 20．一個(gè)氫原子從量子數(shù)n=2的能級躍遷到量子數(shù)n=3的能級，該氫原子 A．吸收光子，能量增加 B．放出光子，能量減少 C．放出光子，能量增加 D．吸收光子，能量減少 【答案】 A 【解析】 【分析】 氫原子從低能級向高能級躍遷要吸收光子，能量增加；從高能級向低能級躍遷要放出光子，能量減少. 【詳解】 一個(gè)氫原子在一個(gè)定態(tài)具有的能量是電子圓周運(yùn)動的動能和勢能之和，能量為E=E1n2，E1=-13.6eV，可知量子數(shù)越大，能量越高，故氫原子從低能級向高能級躍遷要吸收光子，而能量增加；故選A. 【點(diǎn)睛】 本題考查了原子核式結(jié)構(gòu)模型和原子的躍遷；能量變化可類比人造衛(wèi)星的變軌原理. 二、多選題 21．波長為λ1和λ2的兩束可見光入射到雙縫，在光屏上觀察到干涉條紋，其中波長為λ1的光的條紋間距大于波長為λ2的條紋間距。則（下列表述中，腳標(biāo)“1”和“2”分別代表波長為λ1和λ2的光所對應(yīng)的物理量） A．這兩束光的光子的動量p1＞p2 B．這兩束光從玻璃射向真空時(shí)，其臨界角C1＞C2 C．這兩束光都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則遏止電壓U1＞U2 D．這兩束光由氫原子從不同激發(fā)態(tài)躍遷到n＝2能級時(shí)產(chǎn)生，則相應(yīng)激發(fā)態(tài)的電離能△E1＞△E2 【答案】 BD 【解析】 【詳解】 A．根據(jù)雙峰干涉的條紋間距的表達(dá)式Δx=ldλ可知λ1>λ2，由P=hλ可知p1下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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