1、1第一部分 专题五 近代物理初步一、单项选择题1(2017北京卷)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 nm10 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 h6.610 34 Js，真空光速c310 8 m/s)A10 21 J B10 18 JC10 15 J D10 12 J解析 光子的能量 E h ， c
2、，联立解得 E210 18 J，故选项 B 正确。答案 B2甲、乙光子的能量之比为 21，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为 E1、 E2。该金属的逸出功为A E1 E2 B E1 E2C E12 E2 D E12 E2解析 根据光电效应方程 Ek h W0，对应甲光子有 h 甲 E1 W0，对应乙光子有h 乙 E2 W0又知 h 甲 2 h 乙 ，解得 W0 E12 E2，故选项 D 正确，选项 A、B、C 错误。答案 D3(2018汕头二模)如图 58 所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量 h6.6310 34 J
3、s，由图可知图 58A该金属的极限频率为 4.31014 HzB该金属的极限频率为 5.51014 HzC该金属的逸出功为 81020 JD该图线斜率的倒数表示普朗克常量2解析 由光电效应方程 Ekm h W0知该图线的斜率为普朗克常量，图线与横轴交点的横坐标为金属的极限频率 0，即 04.310 14 Hz，A 选项正确，B、D 选项均错误；金属的逸出功 W h 06.6310 34 4.31014 J2.8510 19 J，C 选项错误。答案 A4(2018天津卷)国家大科学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
4、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图 59A. N 俘获一个 粒子，产生 8O 并放出一个粒子147 17B. Al 俘获一个 粒子，产生 P 并放出一个粒子2713 3015C. 5B 俘获一个质子，产生 Be 并放出一个粒子11 84D. Li 俘获一个质子，产生 He 并放出一个粒子63 32解析 本题考查核反应方程。由核反应过程中遵循质量数、电荷数均守恒的原则，可写出选项中的四个核反应方程。 7N He 8O H，选项 A 错误。14 42 17 1Al He P n，选项 B 正确。 5B H Be He，选项 C 错误。2713 42 3015 10 11
5、1 84 42Li H He He，选项 D 错误。63 1 32 42答案 B5(2018太原模拟)核电站泄漏的污染物中含有碘 131 和铯 137。碘 131 的半衰期约为 8 天，会释放 射线；铯 137 是铯 133 的同位素，半衰期约为 30 年，发生衰变时会辐射 射线。下列说法正确的是A碘 131 释放的 射线由氦核组成B铯 137 衰变时辐射出的 光子能量小于可见光光子能量C与铯 137 相比，碘 131 衰变更慢D铯 133 和铯 137 含有相同的质子数解析 射线是高速运动的电子流，不是氦原子核，A 错误； 射线的频率大于可见光的频率，根据 E h 可知， 射线光子能量大于可
6、见光光子能量，B 错误；半衰期越短，衰变越快，C 错误；铯 133 和铯 137 都是铯元素，是质子数相同而中子数不同的同位素，所以 D 正确。答案 D6如图 510 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3是图 510A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解析 卢瑟福通过 粒子散射实验否定了原子的“枣糕模型”结构，提出了原子的“核式结构模式” ，故 A 错误；中间没有偏转的为 粒子，电离能力最弱，而穿透能力最强，故
7、 B 错误；由图可知，光照越强，光电流越大，遏止电压与光的强度无关，故 C 错误；重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程叫作核裂变的链式反应，故 D正确。答案 D7(2018南阳第四次段考)在正负电子对撞机中，一个电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对光子。设正、负电子的质量在对撞前均为 m，对撞前的动能均为 E，光在真空中的传播速度为 c，普朗克常量为 h，则对撞后转化成光子的波长等于A. B.hcE hmcC. D.hcmc2 E hc2mc2 E解析 该反应方程为 e e2 ，由于光子的静止质量为零，所以质量的亏损为01 0 1 m2 m，由质能方程，对应的能量为 E2
8、mc2，根据能量守恒可知 2h 2 E E，即有 2 E2 mc2，所以光子在真空中波长 ，C 正确。2hc hcmc2 E答案 C8如图 511 所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于 n3 的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为 2.49 eV 的金属钠。下列说法4正确的是图 511A这群氢原子能发出 3 种不同频率的光，其中从 n3 跃迁到 n2 所发出的光波长最短B这群氢原子能发出 2 种不同频率的光，其中从 n3 跃迁到 n1 所发出的光频率最小C金属钠表面发出的光电子的最大初动能为 9.60 eVD金属钠表面发出的光电子的最大初动能为 11.11 e
9、V解析 一群氢原子处于 n3 的激发态，可能发出 3 种不同频率的光子，因为 n3 和n2 间能级差最小，所以从 n3 跃迁到 n2 发出的光子频率最低，根据 可知波长c最长；因为 n3 和 n1 间能级差最大，所以从 n3 跃迁到 n1 间能级差最大，所以从n3 跃迁到 n1 发出的光子频率最高，波长最短，故 A、B 错误。从 n3 跃迁到 n1 发出的光子频率最高，发出的光子能量为 E13.60 eV 1.51 eV12.09 eV。根据光电效应 Ekm h W0得，最大初动能 Ekm12.09 eV2.49 eV9.60 eV，故 D 错误。答案 C二、多项选择题9(2018长春外国语学
10、校二模)如图 512 所示为氢原子的能级图，一群氢原子处在n4 能级的激发态，当它向低能级跃迁时共辐射六种不同频率的光，其中有 2 种可见光，有 3 种紫外线，1 种红外线。关于这六种不同频率的光，下列说法正确的是图 512A从 n4 跃迁到 n1 辐射出来的光是紫外线B从 n4 跃迁到 n2 辐射出来的光是可见光5C从 n2 跃迁到 n1 辐射出来的光是红外线D从 n3 跃迁到 n2 辐射出来的光是紫外线解析 一群氢原子处在 n4 能级的激发态，由它向低能级跃迁时共辐射六种不同频率的光，其中有 2 种可见光，有 3 种紫外线，1 种红外线，因紫外线的频率最高，则能量最大，而红外线频率最低，则
11、能量最小，可见光处于中间，从 n4 跃迁到 n1， n3 跃迁到 n1， n2 跃迁到 n1，辐射出来的光都是紫外线，故 A 正确，C 错误；从 n4 跃迁到 n3，辐射出来只能是红外线，那么从 n4 跃迁到 n2，从 n3 跃迁到 n2，均是可见光，故 B 正确，D 错误。答案 AB10(2018石家庄二模)下列说法正确的是A太阳辐射的能量来自太阳内部的裂变反应B放射性元素的半衰期与外界压强、原子的化学状态无关C依据玻尔理论氢原子从高能级状态向低能级状态跃迁时会辐射光子D紫光照射金属板发生光电效应时，增大入射光强度，则光电子的最大初动能增大解析 太阳辐射的能量来自太阳内部的轻核聚变，A 错。
12、半衰期是由原子核内部的因素决定的，与外界压强、原子的化学状态无关，B 对。氢原子从高能级向低能级跃迁时多余的能量会以光子的形式释放出来，C 对。光电效应中飞出的光电子的最大初动能与入射光强度无关，与入射光频率有关，D 错。答案 BC11(2018太原二模)据媒体报道，叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡，英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药放射性元素钋( Po)。若元21084素钋发生某种衰变，其半衰期是 138 天，衰变方程为 Po PbY。下列说法正21084 20682确的是A该元素发生的是 衰变BY 原子核含有 4 个核子C 射线是衰变形成的铅核释放的D200 g 的
13、Po 经 276 天，已发生衰变的质量为 150 g21084解析 元素钋 Po 的衰变方程为 Po Pb He ，发生的是 衰变，选项21084 21084 20682 42A 错误；Y 原子核，即氦核含有 4 个核子，选项 B 正确； 射线是衰变形成的铅核释放的，选项 C 正确；200 g Po 经 276 天，发生两次衰变，剩余的 Po 的质量为 200 g( )21084 2108412250 g，故已发生衰变的质量为 150 g，选项 D 正确。答案 BCD12研究光电效应规律的实验装置如图 513 所示，以频率为 的光照射光电管阴极6K 时，有光电子产生。由于光电管 K、A 间加的
14、是反向电压，光电子从阴极 K 发射后将向阳极 A 做减速运动。光电流 i 由图中电流计 G 测出，反向电压 U 由电压表 V 测出，当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向遏止电压 Uc。在下列表示光电效应实验规律的图像中，正确的是图 513解析 反向电压 U 和频率一定时，发生光电效应产生的光电子数与光强成正比，则单位时间到达阴极 A 的光电子数与光强也成正比，故光电流 i 与光强 I 成正比，A 正确。由动能定理知 qUc0 Ekm，又因 Ekm h W0，所以 Uc ，可知遏止电压 Uc与频hq W0q率 是线性关系，不是正比关系，故 B 错误。光强 I 与频率 一定时，光电流 i
15、 随反向电压的增大而减小，又据光电子动能大小的分布概率及发生后的方向性可知，C 正确。由光电效应知金属中的电子对光子的吸收是十分迅速的，时间小于 109 s 时，10 9 s 后，光强 I 和频率 一定时，光电流恒定，故 D 正确。答案 ACD13.(2018洛阳调研)静止在匀强磁场中的 U 核发生 衰变，产生一个未知粒子23892x，它们在磁场中的运动径迹如图 514 所示，下列说法正确的是图 514A该核反应方程为 U x He23892 23490 42B 粒子和粒子 x 在磁场中做圆周运动时转动方向相同7C轨迹 1、2 分别是 粒子、x 粒子的运动径迹D 粒子、x 粒子运动径迹半径之比
16、为 451解析 显然选项 A 中核反应方程正确，A 对； U 核静止，根据动量守恒可知 粒23892子和 x 新核速度方向相反，又都带正电，则转动方向相同，选项 B 对；根据动量守恒可知 粒子和 x 新核的动量大小 p 相等，由带电粒子在磁场中运动半径公式 R 可知轨道半pqB径 R 与其所带电荷量成反比，半径之比为 451，选项 C 错，D 对。答案 ABD14(2018合肥模拟)关于原子结构和核反应的说法中正确的是图 515A卢瑟福在 粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型B发现中子的核反应过程是 Be He C n94 42 126 10C200 万个 U 的原子核经过两个半衰期后剩下 50 万个 U2389 2389D据图可知，原子核 D 和 E 聚变成原子核 F 要吸收能量解析 本题考查核裂变、核聚变以及核反应方程。卢瑟福在 粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，选项 A 正确；发现中子的核反应方程为Be He C n，选项 B 正确；半衰期为统计规律，适用于大量的原子发生衰变，选项94 42 126 10C 错误；在核反应过程中，若有质量亏损，将放出能量，由题图中核子的平均质量可知，原子核 D 和 E 聚变成原子核 F 过程中，有质量亏损，要放出能量，选项 D 错误。答案 AB
