1、1专题能力训练 13 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 6 分,共 60 分。在每小题给出的四个选项中,1 5 题只有一个选项符合题目要求,6 10 题有多个选项符合题目要求。全部选对的得 6 分,选对但不全的得 3 分,有选错的得 0 分)1.(2018北京卷)在核反应方程 He O+X 中,X 表示的是( ) 42 +147 178A.质子 B.中子C.电子 D. 粒子2.已知钙和钾的截止频率分别为 7.731014 Hz 和 5.441014 Hz,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙
2、逸出的光电子具有较大的( )A.波长 B.频率C.能量 D.动量3.右图中曲线 a、 b、 c、 d 为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的径迹,气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里。以下判断可能正确的是( )A.a、 b 为 粒子的径迹B.a、 b 为 粒子的径迹C.c、 d 为 粒子的径迹D.c、 d 为 粒子的径迹4.汞原子的能级如图所示,现用一束单色光照射到大量处于基态的汞原子,汞原子只发出三种不同频率的单色光。关于入射光的能量,下列说法正确的是( )A.等于 4.9 eV B.等于 7.7 eVC.等于 8.8 eV D.大于或等于 10.4 eV5.(2018天津卷)国家大科学
3、工程中国散裂中子源(CSNS)于 2017 年 8 月 28 日首次打靶成功,获得中子束流,可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是( )2A. N 俘获一个 粒子,产生 O 并放出一个粒子 147 178B Al 俘获一个 粒子,产生 P 并放出一个粒子.2713 3015C B 俘获一个质子,产生 Be 并放出一个粒子.115 84D Li 俘获一个质子,产生 He 并放出一个粒子.63 326.下列说法正确的是( )A.原子的核式结构是汤姆生发现的B.铀核 U)衰变为铅核 Pb)的过程中,要经过 8 次 衰变和 6 次 衰变(23892 (206
4、82C.一个氢原子从量子数 n=3 的激发态跃迁到基态时最多可产生 2 条不同频率的谱线D.用加热、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期7.下列说法正确的是( )A.氡的半衰期为 3.8 天,若取 4 个氡原子核,经 7.6 天后就剩下 1 个原子核了B.原子核内的中子转化成一个质子和一个电子,这种转化产生的电子发射到核外,就是 粒子,这就是 衰变的实质C.光子的能量由光的频率所决定D.只要有核反应发生,就一定会释放出核能8.关于近代物理的相关内容,下列说法正确的是( )A. 射线是高速运动的氦原子B.核聚变反应方程 He n 中 n 表示中子 21+31 42 +10 ,1
5、0C.玻尔将量子观念引入原子领域,其理论能够解释氢原子光谱的特征D.比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定放出能量9.氢原子的能级图如图所示,大量处于 n=5 激发态的氢原子向低能级跃迁时,一共可以辐射出 10 种不同频率的光子。其中莱曼系是指氢原子由高能级向 n=1 能级跃迁时释放的光子,则( )A.10 种光子中波长最短的是 n=5 激发态跃迁到基态时产生的B.10 种光子中有 4 种属于莱曼系C.使 n=5 能级的氢原子电离至少要 0.85 eV 的能量3D.从 n=2 能级跃迁到基态释放光子的能量等于 n=3 能级跃迁到 n=2 能级释放光子的能量10.按如图的方式连
6、接电路,当用某种紫光照射阴极 K 时,电路中的电流表有示数。则下列叙述正确的是( )A.如果仅将紫光换成黄光,则电流表一定没有示数B.如果仅将紫光换成紫外线,则电流表一定有示数C.仅将滑动变阻器的滑片向右滑动,则电流表的示数一定增大D.仅将滑动变阻器的滑片向左滑动,则电流表的示数可能不变二、非选择题(本题共 2 小题,共 40 分)11.(20 分)一静止的氡核( Rn)发生 衰变,放出一个速度为 v0、质量为 m 的 粒子和一个质量 22286为 m0的反冲核钋(Po),若氡核发生衰变时,释放的能量全部转化为 粒子和钋核的动能。(1)写出衰变方程;(2)求出反冲核的速度;(3)求出这一衰变过
7、程中亏损的质量。12.(20 分)海水中含有丰富的氘,完全可充当未来的主要能源。两个氘核的核反应产生一个 He 核 32和一个粒子,其中氘核的质量为 2.013 0 u,氦核的质量为 3.015 0 u,粒子的质量为 1.008 7 u。(1 u 相当于 931.5 MeV)(1)写出核反应方程;(2)核反应中释放的核能;(3)在两个氘核以相等的动能 0.35 MeV 进行对心碰撞,并且核能全部转化为动能的情况下,求反应中产生的粒子和氦核的动能。答案：1.A 解析根据质量数守恒和电荷数守恒可得, X 的质量数 =4+14-17=1,X 的电荷数 =2+7-8=1,即 X 是质子,故选项 A 正
8、确。2.A 解析 光电效应方程 Ekm=h-W=h-h 0,钙的截止频率大,因此钙中逸出的光电子的最大初动能小,其动量 p= ,故动量小 ,由 = 可知波长较大,则频率较小,选项 A 正确。23.D 解析 射线是不带电的光子流,在磁场中不偏转,故选项 B 错误; 粒子为氦核,带正电,由左手定则知受到向上的洛伦兹力,向上偏转,故选项 A、C 错误; 粒子是带负电的电子流,应向下偏转,选项 D 正确。故选 D。4.B 解析 因为汞原子只发出三种频率不同的单色光,可知原子发生的是从能级 3 到低能级的跃迁,所以单色光的照射使原子从基态跃迁到了 n=3 的能量状态,所以单色光的能量等于能级 3 与基态
9、的能级差: -2.7 eV-(-10.4 eV)=7.7 eV,故选项 B 正确。45.B 解析 本题考查核反应方程式的书写,根据质量数守恒和核电荷数守恒可快速选出答案。根据质量数和核电荷数守恒可得 N+ He H,选项 A 错误 Al He n,选项 B 正:147 42 178+11 ;2713+42 3015+10确 Be He,选项 C 错误 Li He He,选项 D 错误。;115+11 84 +42 ;63 +11 32 +426.BCD 解析 原子的核式结构是卢瑟福通过 粒子散射实验发现的,A 错;质量数 238=206+48 守恒,电荷数 92=82+28-6 守恒,B 正确
10、;只有一个氢原子跃迁时最多可产生两条谱线是从 32 和从21 跃迁时产生的,C 正确;衰变是原子核内部的变化,由其本身决定,与外界环境无关,D 正确。7.BC 解析 因半衰期是对大量原子核的衰变作出的统计规律,对于少数原子核是没有意义的,所以A 项错误;因为 衰变的本质是核内一个中子转化成一个质子和一个电子并将电子发射出来的过程,所以 B 项正确;由光子的能量式 =h ,知 C 项正确;并不是所有核反应都放出核能,有些核反应过程需要吸收能量,D 项错误。8.BCD 解析 粒子是高速运动的氦原子核,A 项错误;由核反应过程的质量数和电荷数守恒可知n 表示中子,B 项正确;由玻尔理论可知 ,C 项
11、正确;由核聚变和核裂变规律可知 ,D 项正确。,109.AB 解析 n=5 激发态跃迁到基态时产生的光子的能量最大、频率最大,所以波长最短,A 正确;由题意知,从 n=5、4、3、2 激发态跃迁到 n=1 时发出的 4 种光子属于莱曼系,所以 B 正确;由题图知,n=5 能级的电离能为 0.54 eV,所以 C 错误;从 n=2 能级跃迁到基态释放光子的能量大于 n=3 能级跃迁到 n=2 能级释放光子的能量,所以 D 错误。10.BD 解析 当换用黄光后,入射光的频率减小,但入射光的频率可能仍大于金属的极限频率,发生光电效应,电路中可能有光电流,A 错误;当换用紫外线后,入射光的频率增大,一
12、定能产生光电效应现象,则微安表一定有示数,B 正确;滑动变阻器的滑片向右滑动,则光电管两极间的电压增大,电路中的光电流可能已经达到饱和值,保持不变,C 错误;滑动变阻器的滑片向左滑动,则光电管两极间的电压减小,电路中的光电流可能仍为饱和值,保持不变,D 正确。11.答案 (1 Rn Po He (2)22286 21884+42 00(3) m=(0+)02202解析 (1)由已知得 Rn Po He 22286 21884+42(2)设反冲核的速度为 v,由动量守恒可知 mv0=m0v即 v= 。00(3)由质能方程可知5E= mc2= m0v212m02+12 mc2= m012m02+1
13、2(00)2解得 m=(0+)0220212.答案 (1 He n)21+21 32 +10(2)2.14 MeV(3)2.13 MeV 0.71 MeV解析 (1)核反应方程为 He n。 21+21 32 +10(2)核反应中的质量亏损 m=2mH-mHe-mn由 E= mc2可知释放的核能 E=(2mH-mHe-mn)c2=2.14 MeV。(3)把两个氘核作为一个系统,碰撞过程系统的动量守恒,由于碰撞前两氘核的动能相等,其动量等大反向,因此反应前后系统的总动量为零,设碰撞后瞬间氦核、中子的速度分别为 vHe、 vn,动能分别为 EkHe、 Ekn,碰撞前氘核的动能 EkH=0.35 MeV,则mHevHe+mnvn=0反应前后系统的总能量守恒,则mHe mn = E+2 EkH12 2+122又有 mHem n=3 1EkHe= mHe ,Ekn= mn ,12 2 122解得 EkHe=0.71 MeV,Ekn=2.13 MeV。
