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2018届高考物理二轮复习:专题限时集训12 近代物理初步

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        专题限时集训(十二) 近代物理初步

                           (对应学生用书第       139 页)
                               (限时:40   分钟)

      选择题(共    15 小题,每小题      6 分.在每小题给出的四个选项中,第                1~
      9 题只有一项符合题目要求,第             10~15 题有多项符合题目要求.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.(2017·黑龙江省大庆中学高三上学期期末考试)下列几种说法中有一种是错误
    的,它是(  )
      A.大如太阳、地球等这些宏观的运动物体也具有波动性,这种波是物质
      波

      B.光子与物质微粒发生相互作用时,不仅遵循能量守恒,还遵循动量守
      恒

      C.光子与光电子是同一种粒子,它们对应的波也都是概率波
      D.核力是一种强相互作用力,热核反应中库仑力做功与核力做功相比能
      忽略
      C [大如太阳、地球等这些宏观的运动物体也具有波动性,这种波是物
      质波,故    A 正确;光子与物质微粒发生相互作用时,不仅遵循能量守恒,
      还遵循动量守恒,故         B 正确;光子是光的组成部分,而光电子是电子;
      故二者不相同,故        C 错误;根据核力的特点可知,核力是一种强相互作
      用力,热核反应中库仑力做功与核力做功相比能忽略,故                         D 正确;本题
      选错误的,故选       C.]

2.(2017·天津市和平区高三上学期期末质量调查)在光电效应实验中,用波长为
    λ 的光照射光电管阴极,发生了光电效应,下列说法正确的是(  )
      A.仅增大入射光的强度,光电流大小不变
      B.仅减小入射光的强度,光电效应现象可能消失
      C.改用波长大于        λ 的光照射,光电子的最大初动能变大
      D.改用波长大于        λ 的光照射,可能不发生光电效应
      D [光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率,能否发生光
      电效应,与入射光的强度无关,与光照时间也无关,当发生光电效应时,
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      增大入射光的强度,则光电流会增大,故                  A 错误;入射光的频率大于金
      属的极限频率,才会发生电效应,与入射光的强度无关,故                          B 错误;在

                                           hc

      光电效应中,根据光电效应方程知,Ekm=                 λ -W0,改用波长大于        λ 的光
      照射,光电子的最大初动能变小,或者可能不发生光电效应,选项                             C 错
      误,D   正确.故选     D.]

3.(2017·日照市高三下学期第一次模拟考试)现用某一光电管进行光电效应实验,
    当用频率为      ν 的光照射时,有光电流产生.下列说法正确的是(  ) 
                                                  【导学号:19624150】
      A.光照时间越长,光电流就越大
      B.减小入射光的强度,光电流消失
      C.用频率小于       ν 的光照射,光电效应现象消失
      D.用频率为      2ν 的光照射,光电子的初动能变大
      D [发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率,根据光
      电效应方程知,光子频率越大,光电子的最大初动能越大,光强度会影
      响单位时间内逸出的光电子数目.光电流的大小与入射光的时间无关,
      入射光的强度越大,饱和光电流越大,故                  A 错误;进行光电效应实验时,
      能否发生光电效应与入射光的强度无关,减小入射光的强度,光电流不
      能消失,故     B 错误;用频率为        ν 的光照射时,有光电流产生,用频率小
      于 ν 的光照射,光电效应现象不一定消失,还要看入射光的频率是否小于
      极限频率,故      C 错误;根据光电效应方程可知,光电子的最大初动能随
      入射光频率的增大而增大,故             D 正确.]

4.(2017·广元市高三第二次高考适应性统考)如图                  12­4 所示为氢原子的能级示
    意图,一群氢原子处于           n=3 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.下列说法正确的是(  )


                                   图 12­4
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      A.这群氢原子能发出          3 种不同频率的光,其中从           n=3 跃迁到    n=2 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           n=3 跃迁到    n=1 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 eV
      D.金属钠表面发出的光电子的最大初动能为                    11.11 eV
      C [一群氢原子处于        n=3  的激发态,可能发出         3 种不同频率的光子,因
      为 n=3  和 n=2  间能级差最小,所以从          n=3  跃迁到   n=2  发出的光子频
      率最低,所以波长最长.因为             n=3  和 n=1  间能级差最大,所以从          n=
      3 跃迁到   n=1 发出的光子频率最高,波长最短,故                 A、B  错误.所以从
      n=3 跃迁到    n=1 发出的光子频率最高,发出的光子能量为                   ΔE=(13.60-

      1.51)  eV=12.09   eV.根据光电效应方程         Ekm=hν-W0  得,最大初动能

      Ekm=(12.09-2.49) eV=9.60 eV,故   D 错误,C   正确.]

                                        A

5.根据玻尔理论,氢原子的能级公式为                  En=n2(n 为能级,A    为基态能量),一
    个氢原子中的电子从          n=4 的能级直接跃迁到基态,在此过程中(  ) 
                                                  【导学号:19624151】
                             15A
      A.氢原子辐射一个能量为            16 的光子
                               15A
      B.氢原子辐射一个能量为-             16 的光子
                                                             15A
      C.氢原子辐射一系列频率的光子,其中频率最大的光子能量为                            16
                                                               15A
      D.氢原子辐射一系列频率的光子,其中频率最大的光子能量为-                             16
      B [根据玻尔理论,一个氢原子中的电子从                  n=4  的能级直接跃迁到基态,

                                       A  A     15A

      辐射一个光子的能量为          ΔE=E4-E1=42-12=-      16 ,选项   B 正确,A、
      C、D  错误.]

6.(2017·高三第二次全国大联考(新课标卷Ⅲ))如图                 12­5 为氢原子的能级图,以
    下判断正确的是(  )
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                                图 12­5

   A.大量氢原子从        n=3 的激发态向低能级跃迁时,能产生                3 种频率的光
   子

   B.氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,原子
   的能量减小

   C.当氢原子从       n=5 的状态跃迁到       n=3 的状态时,要吸收光子
   D.从氢原子的能级图可知原子发射光子的频率也是连续的
   A [根据   C23=3 可知,一群处于        n=3 能级氢原子向低能级跃迁,辐射的
   光子频率最多      3 种,选项    A 正确;氢原子的核外电子从半径较小的轨道
   跃迁到半径较大的轨道时,原子的能量增大,选项                      B 错误;氢原子从高
   能级跃迁到低能级时放出光子,选项                C 错误;玻尔理论指出氢原子能级
   是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的,选项                         D 错误.]

       (2017·黔东南州高三下学期高考模拟考试)氢原子能级的示意图如图
所示,大量氢原子从          n=4 的能级向     n=2 的能级跃迁时辐射出可见光             a,从
n=3  的能级向    n=2  的能级跃迁时辐射出可见光            b,则(  )


   A.a  光较  b 光的波长小
   B.氢原子从      n=4 的能级向     n=3 的能级跃迁时辐射出的光子的能量可能
   小于  0.66 eV
   C.一群处于      n=4 能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生                   3 种谱线
   D.若   a 光照射某种金属能发生光电效应,则                b 光照射这种金属也一定能
   发生光电效应
   A [根据跃迁规律可知从          n=4  向 n=2  跃迁时辐射光子的能量大于从             n=
   3 向 n=2 跃迁时辐射光子的能量,则可见光                a 的光子能量大于       b,又根
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                                                             c
      据光子能量     E=hν  可得  a 光子的频率大于       b 光子的频率,由       λ=ν知  a 光
      的波长小于     b 光的波长,A      正确;氢原子从       n=4  的能级向    n=3  的能级跃
      迁时辐射出光子的能量为:-0.85 eV-(-1.51) eV=0.66 eV,故                B 错误;

      氢原子   n=4  的能级跃迁时,能产生          C24=6 种谱线,故     C 错误;a    光子的
      频率大于    b 光的频率,所以若        a 光照射某种金属能发生光电效应,则
      b 光不一定能,D      错误.]

7.(2017·桂林中学月考)关于原子核、原子核的衰变、核能,下列说法正确的是
    (  )
      A.原子核的结合能越大,原子核越稳定
      B.任何两个原子核都可以发生核聚变

      C.29328U 衰变成28026Pb 要经过 8 次 β 衰变和   6 次 α 衰变
      D.发生    α 衰变时,新核与原来的原子核相比,中子数减小了                      2
      D [原子核是核子凭借核力结合在一起构成的,要把它们分开,也需要
      能量,这也就是原子核的结合能.组成原子核的核子越多,它的结合能
      就越高,因此有意义的是它的结合能与核子数之比,称作比结合能,也
      叫平均结合能.比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越
      稳定,选项     A 错误.自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素——

      氘与氚的聚变.不是任意的原子核都能发生核聚变,选项                         B 错误.29328U 衰

                                          238-206
      变成28026Pb 的过程中,α    衰变的次数为       n=    4   =8,β  衰变的次数为:
      n=2×8-(92-82)=6,选项        C 错误.发生     α 衰变时,电荷数少        2,质量
      数少  4,质量数等于质子数加上中子数,知中子数减少了                       2,选项   D 正
      确.]

8.(2017·江西师范大学附属中学高三             3 月月考)匀强电场中有一个原来静止的碳
    14 原子核,它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆,两圆的直径
    之比为    7∶1,如图    12­6 所示,那么碳      14 的衰变方程为(  )
                                                  【导学号:19624152】
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                                   图 12­6

      A.164C→01e+154B              B.164C→42He+140Be

      C.164C→21H+154B              D.164C→-01e+174N
      D [核衰变过程动量守恒,反冲核与释放出的粒子的动量大小相等,根
      据左手定则判断粒子与反冲核的电性关系.结合带电粒子在匀强磁场中
      圆周运动的半径公式可得粒子与反冲核的电荷量之比.原子核的衰变过
      程满足动量守垣,粒子与反冲核的速度方向相反,根据左手定则判断得
      知,粒子与反冲核的电性相反,则知粒子带负电,所以该衰变是                            β 衰变,
      此粒子是    β 粒子,可得两带电粒子动量大小相等,方向相反,就动量大

      小而言有:m1v1=m2v2,由带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式可

             mv
      得:r=qB,可见      r 与 q 成反比.由题意,大圆与小圆的直径之比为

      7∶1,半径之比为       7∶1,则得:粒子与反冲核的电荷量之比为                   1∶7.所以
      反冲核的电荷量为        7e,电荷数是      7,其符号为174N,所以碳       14 的衰变方程
      为164C→174N+-01e,故  D 正确.]

9.(2017·天津高考)我国自主研究制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通
   过权威机构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献.下列核反应方

   程中属于聚变反应的是(  )


                                   图 12­7

      A.21H+31H→42He+10n
        14           17
      B.   7N+42He→     8O+1H
      C.42He+2173Al→3105P+10n
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        235         144
      D.   92U+10n→     56Ba+8396Kr+310n
      A [A  对:两个轻核结合成质量较大的原子核.
      B 错:原子核的人工转变.
      C 错:原子核的人工转变.
      D 错:重核裂变.]

10.(2016·云南部分名校统考)关于光电效应和康普顿效应的规律,下列说法正
    确的是(  )
      A.光电效应中,金属板向外发射的光电子又可以叫光子
      B.用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截
      止频率                            
      C.石墨对     X 射线散射时,部分        X 射线的散射光波长会变大,这个现象
      称为康普顿效应

      D.康普顿效应说明光具有粒子性
      BCD [光电效应中,金属板向外发射的光电子是电子,A                        错误;入射光
      的频率只有大于金属的截止频率才能发生光电效应,B                        正确;石墨对

      X 射线散射时,散射光中除了有原波长                λ0 的 X 光外,还产生了波长

      λ>λ0 的 X 光,其波长的增量随散射角的不同而变化,这种现象称为康普
      顿效应,C     正确;康普顿效应说明光具有粒子性,D                  正确.]

11.[2017·河南省天一大联考高三阶段性测试(五)]1905                年,爱因斯坦把普朗克
    的量子化概念进一步推广,成功地解释了光电效应现象,提出了光子

    说.在给出与光电效应有关的四个图象中,下列说法正确的是(  )
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                             图 12­8

A.图甲中,当紫外线照射锌板时,发现验电器指针发生了偏转,说明锌
板带正电,验电器带负电

B.图乙中,从光电流与电压的关系图象中可以看出,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

C.图丙中,若电子电量用            e 表示,νc、ν1、U2   已知,由     Uc­ν 图象可求得
                        U1e
普朗克常量的表达式为          h=ν1-νc

D.图丁中,由光电子最大初动能               Ek 与入射光频率的关系图象可知该金

属的逸出功为      E 或 hν0
CD [用紫外线灯发出的紫外线照射锌板,锌板失去电子带正电,验电器
与锌板相连,则验电器的金属球和金属指针带正电,故选项                          A 错误;由
图可知电压相同时,光照越强,光电流越大,只能说明光电流强度与光
的强度有关,遏止电压只与入射光的频率有关,与入射光的强度无关,

                                                            h

故选项   B 错误;根据爱因斯坦光电效应方程                Uce=hν-W0,可知     Uc=e 
   W0                     h   h    U1            U1e
                                   -             -
ν- e ,图象    Uc­ν 的斜率表示e,即e=ν1        νc,解得   h=ν1  νc,故选项

C 正确;根据光电效应方程           Ekm=hν-W0   知道  Ek­ν 图线的纵轴截距的绝
对值表示逸出功,则逸出功为             E,当最大初动能为零,入射光的频率等于

金属的极限频率,则金属的逸出功等于                 hν0,故选项    D 正确.]
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12.[2017·3 月湖北省七市(州)教科研协作体高三联合]如图                   12­9 所示是氢原子
    的能级图,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(  ) 
                                                  【导学号:19624153】


                                   图 12­9
      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
      D.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
      AB [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,所以       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.]

13.(2017·广西桂林市、崇左市高三联合调研考试)下列描述中正确的是(  )
      A.质子与中子结合成氘核的过程中需要吸收能量
      B.某原子核经过一次          α 衰变和两次     β 衰变后,核内中子数减少           2 个

      C.29328U(铀核)衰变为28282Rn(氡核)要经过     4 次 α 衰变,4   次 β 衰变
      D.发生光电效应时入射光波长相同,从金属表面逸出的光电子最大初动
      能越大,这种金属的逸出功越小
      CD [中子和质子结合成氘核有质量亏损,释放能量,选项                         A 错误;     某
      原子核经过一次       α 衰变和两次     β 衰变后,核内中子数减少           4 个,选项

      B 错误;29328U(铀核)衰变为28282Rn(氡核)质量数减小          16,故要经过     4 次 α 衰
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      变,由于电荷数减少         4,则应该有      4 次 β 衰变,选项     C 正确;发生光电效

                                                          1

      应时入射光波长相同,则光的频率相同,根据                    hν=W  逸出功+2mvm2  ,从金
      属表面逸出的光电子最大初动能越大,这种金属的逸出功越小,选项
      D 正确.]

14.(2017·南平市普通高中毕业班适应性检测)用如图                   12­10 甲所示的装置研究
   光电效应现象.闭合开关            S,用频率为     ν 的光照射光电管时发生了光电效

   应.图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能                          Ek 与入射光频率
   ν 的关系图象,图线与横轴的交点坐标为(a,0),与纵轴的交点坐标为(0,-
   b),下列说法中正确的是(  )
                                                  【导学号:19624154】


                             甲         乙
                                  图  12­10

                         b
      A.普朗克常量为        h=a
      B.断开开关      S 后,电流表     G 的示数不为零
      C.仅增加照射光的强度,光电子的最大初动能将增大
      D.保持照射光强度不变,仅提高照射光频率,电流表                        G 的示数保持不变

      AB [由   hν=W0+Ek,变形得      Ek=hν-W0,可知图线的斜率为普朗克常

               b
      量,即   h=a,故    A 正确;断开开关       S 后,初动能大的光电子,也可能达
      到阴极,所以电流表         G 的示数不为零,故         B 正确;只有增大入射光的频
      率,才能增大光电子的最大初动能,与光的强度无关,故                         C 错误;保持
      照射光强度不变,仅提高照射光频率,单个光子的能量增大,而光的强
      度不变,那么光子数一定减少,发出的光电子数也减少,电流表                            G 的示
      数要减小,故      D 错误.]

15.(2017·江苏高考)原子核的比结合能曲线如图                 12­11 所示.根据该曲线,下
            中国现代教育网    www.30edu.com  全国最大教师交流平台

列判断正确的有(  )


                              图  12­11

  A.42He 核的结合能约为      14 MeV

  B.42He 核比63Li 核更稳定

  C.两个21H   核结合成42He    核时释放能量
    235
  D.   92U 核中核子的平均结合能比8396Kr         核中的大
  BC [A  错:42He  核有  4 个核子,由比结合能图线可知,42He             核的结合能
  约为  28 MeV.
  B 对:比结合能越大,原子核越稳定.

  C 对:两个21H   核结合成42He    核时,核子的比结合能变大,结合时要放出
  能量.

                          235
  D 错:由比结合能图线知,              92U 核中核子平均结合能比8396Kr        核中的
  小.]
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