1、1单元质检十四 近代物理(时间:45 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题共 10 小题,每小题 8 分,共 80 分。在每小题给出的选项中,第 17 题只有一项符合题目要求,第 810 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.(2018湖南益阳调研)关于下列物理史实与物理现象,说法正确的是( )A.光电效应现象由德国物理学家赫兹发现,爱因斯坦对其做出了正确的解释B.只有入射光的频率低于截止频率,才会发生光电效应C.根据爱因斯坦的光电效应方程可知,光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D.光电效应现象证明光是一种波答案 A解析 1887
2、年德国物理学家赫兹发现了光电效应现象,爱因斯坦对光电效应的实验规律做出了正确的解释,故 A 正确;每种金属都有一个截止频率,只有入射光的频率高于截止频率,才会发生光电效应,故 B 错误;爱因斯坦的光电效应方程 Ek=h-W 0,光电子的最大初动能与入射光的频率不成正比,故 C 错误,光电效应现象证明光具有粒子性,故 D 错误;故选 A。2.(2017北京卷,18)2017 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=10-9 m)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
3、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=6.610-34 Js,真空光速 c=3108 m/s) ( )A.10-21 J B.10-18 J C.10-15 J D.10-12 J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 =6.610-34 J1 .9810-18J,故c 310810010-9选 B。23.(2017全国卷 ,15)一静止的铀核放出一个 粒子衰变成钍核,衰变方程为Th He。下列说法正确的是( ) 23892U 23490 +42A.衰变后钍核
4、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p22m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.(2
5、018河北石家庄联考)如图所示是原子物理史上几个著名的实验,关于这些实验,下列说法正确的是( )A.卢瑟福通过 粒子散射实验否定了原子的核式结构模型B.放射线在磁场中偏转,中间没有偏转的为 射线,电离能力最强C.电压相同时,光照越强,光电流越大,说明遏止电压和光的强度有关D.链式反应属于重核的裂变3答案 D解析 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 A 错误;放射线在磁场中偏转,中间没有偏转的为 射线,电离能力最弱,选项 B 错误;电压相同时,光照越强,光电流越大,说明光电流和光的强度有关,不能说明遏止电压和光的强度有关,选项 C 错误;链式反应属于重核的裂变,选项 D 正
6、确。5.(2018山东泰安一模)如图是光电管的原理图。已知当有波长为 0的光照到阴极 K 上时,电路中有光电流,则( )A.若增加电路中电源电压,电路中光电流一定增大B.若将电源极性反接,电路中一定没有光电流产生C.若换用波长为 1( 1 0)的光照射阴极 K 时,电路中一定没有光电流D.若换用波长为 2( 2 0)的光照射阴极 K 时,即便光子的能量小,但若波长小于极限波长,仍然有光电流产生,选项 C 错误,D 正确。6.(2018陕西宝鸡二模)氢原子能级图如图所示,当氢原子从 n=3 的能级跃迁到 n=2 的能级时,辐射光的波长为 656 nm,下列判断正确的是 ( )4A.氢原子从 n=
7、2 跃迁到 n=1 的能级时,辐射光的波长大于 656 nmB.当氢原子从 n=4 的能级跃迁到 n=2 的能级时,辐射出的光子不能使逸出功为 2.25 eV 的钾发生光电效应C.一个处于 n=4 能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 6 种谱线D.用能量为 1.0 eV 的光子照射处于 n=4 能级上的氢原子,可以使氢原子电离答案 D解析 氢原子从 n=2 跃迁到 n=1 的能级时,辐射光的能量大于氢原子从 n=3 跃迁到 n=2 的能级时辐射光的能量,根据 E= 可知,辐射光的波长一定小于 656nm,故 A 错误;从 n=4 能级跃迁到 n=2 能级时辐hc射出的光子能量为 2.55eV
8、,大于金属的逸出功,能使钾发生光电效应,故 B 错误;一个处于 n=4 能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 3 种谱线,大量处于 n=4 能级上的氢原子向低能级跃迁时,最多才会产生 6 种谱线,故 C 错误;当处于 n=4 的氢原子吸收的能量大于或等于 0.85eV 时,将会被电离,故 D 正确,故选 D。7.(2018广东七校联合体联考)在某种条件下,铬原子的 n=2 能级上的电子跃迁到 n=1 能级上时释放的能量转交给 n=4 能级上的电子,使之脱离原子,这一现象叫做俄歇效应,以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子。已知铬原子的能级公式可简化表示为 En=- ,式中 n=1,2,3表示不
9、同的能级, AAn2是正的已知常数。上述俄歇电子的动能是( )A. A B. A C. A D. A316 716 1116 1316答案 C解析 由题意可知 n=1 能级能量为: E1=-A,n=2 能级能量为: E2=- ,从 n=2 能级跃迁到 n=1 能级释放的A4能量为: E=E2-E1= ,n=4 能级能量为: E4=- ,电离需要能量为: E=0-E4= ,所以从 n=4 能级电离后的3A4 A16 A16动能为: Ek= E-E= ,故 ABD 错误,C 正确。3A4-A16=11A1658.(2018重庆万州月考)某金属在光的照射下产生光电效应,其遏止电压 Uc与入射光频率
10、的关系图象如图所示。则由图象可知( )A.该金属的逸出功等于 h 0B.遏止电压是确定的,与入射光的频率无关C.入射光的频率为 2 0时,产生的光电子的最大初动能为 h 0D.入射光的频率为 3 0时,产生的光电子的最大初动能为 h 0答案 AC解析 当遏止电压为零时,最大初动能为零,则入射光的能量等于逸出功,所以 W0=h 0,故选项 A 正确;根据光电效应方程 Ekm=h-W 0和 -eUc=0-Ekm得, Uc= - ,可知当入射光的频率大于极限频率时 ,遏止电he W0e压与入射光的频率成线性关系,故选项 B 错误;从图象上可知,逸出功 W0=h 0。根据光电效应方程Ekm=h2 0-
11、W0=h 0,故选项 C 正确; Ekm=h3 0-W0=2h 0,故选项 D 错误。9.(2018湖南永州三模)如图所示是玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图。大量处于n=3 能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子,设普朗克常量为 h,下列说法正确的是( )A.能产生 3 种不同频率的光子B.产生的光子的最大频率为E3-E1hC.当氢原子从能级 n=2 跃迁到 n=1 时,氢原子的能量变大D.若氢原子从能级 n=2 跃迁到 n=1 时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应,则当氢原子从能级n=3 跃迁到 n=1 时放出的光子照到该金属表面时,逸出的光电子的最大初动能为 E3-E2答案
12、 ABD解析 根据 可得从 n=3 能级跃迁能产生 =3 种光子,A 正确;产生的光子有最大能量的是从 n=3 能级C2n C23向 n=1 能级跃迁时产生的,根据公式 h=E 3-E1,解得 = ,B 正确;从高能级向低能级跃迁,释放E3-E1h光子,氢原子能量变小,C 错误;若氢原子从能级 n=2 跃迁到 n=1 时放出的光子恰好能使某金属发生6光电效应,则当氢原子从能级 n=3 跃迁到 n=1 时放出的光子照到该金属表面时,逸出的光电子的最大初动能为 E3-E2,故 D 正确。10.(2018湖北黄冈中学模拟)19 世纪末 20 世纪初,科学家发现了放射性现象和同位素,引起了对原子构造的
13、新探索,也包括对原子核结构的探索。下列关于原子核的说法正确的是( )A.核力一定表现为吸引力B.弱相互作用是引起原子核 衰变的原因C.核反应前后,质量和电荷守恒D.核反应堆中可以用石墨、重水和普通水作为慢化剂答案 BD解析 核力是短程力,在其作用范围内,随核子间距离的变化可以表现为引力也可以表现为斥力,故 A错误;弱相互作用是引起原子核 衰变的原因,选项 B 正确;核反应前后,质量数和电荷数守恒,选项 C 错误;核反应堆中可以用石墨、重水和普通水作为慢化剂,选项 D 正确;故选 BD。二、非选择题(本题共 2 小题,共 20 分)11.(10 分)(2018江苏盐城期末)有一群氢原子处于量子数
14、 n=3 的激发态。已知量子数为 n 的能级为 En= eV,E1n2氢原子基态的电子轨道半径为 r,静电力常量为 k,电子的电荷量为 e ,普朗克常量为 h ,真空中的光速为 c。(1)求这群原子发出光谱线的条数,并画出原子跃迁能级示意图;(2)求这群原子跃迁发出的光子中,频率最大的光子波长;(3)假设电子在基态轨道上做匀速圆周运动,求电子的动能。答案 (1)3 条;示意图见解析 (2)- 1019m (3)45hc64E1 ke22r解析 (1)当氢原子从量子数 n=3 的能级跃迁到较低能级时,可以得到 3 条光谱线;7(2)频率最大的一条光谱线对应的能级差为: E=E3-E1= -E1=
15、- eV=- 10-19JE19 8E19 64E145= =- 1019m。hc E 45hc64E1(3)电子的质量为 m,电子在基态轨道上的速率为 v1,根据牛顿第二定律和库仑定律有:mv2r=ke2r所以: Ek= mv2=12 ke22r12.(10 分)(2017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(42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。 AZ(2) 粒子的圆周运动可以等效
16、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 (1 He (2) (3)AZX A-4Z-2Y+422 mqB q2B2 m (M+m)(qBR)22mMc2解析 (1)核反应方程为 He AZX A-4Z-2Y+42(2)设 粒子的速度大小为 v,由 qvB=m ,T= ,得v2R 2 Rv 粒子在磁场中运动周期 T=2 mqB环形电流大小 I=qT= q2B2 m(3)由 qvB=m ,得 v=v2R qBRm设衰变后新核 Y 的速度大小为 v,系统动量守恒Mv-mv=08v=mvM=qBRM由 mc2= Mv2+ mv212 12得 m=(M+m)(qBR)22mMc2说明:若利用 M= m 解答,亦可。A-44
