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2019年高考物理人教版一轮复习第14章近代物理初步:考案14综合过关规范限时检测

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                    考案[14]第十四章 近代物理初步

                               综合过关规范限时检测
                          满分:100   分 考试时间:60       分钟

    一、选择题(本题共       10 小题,每小题      6 分,共计    60 分。1~5  题为单选,6~10      题为多
选,全部选对的得        6 分,选对但不全的得        3 分,错选或不选的得         0 分)
    1.(2018·河南六校联考)以下说法正确的是导学号 21993544( C )
    A.氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,电
势能增大,原子能量减小

    B.紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,
从锌板表面逸出的光电子的个数增多,光电子的最大初动能增大

    C.氢原子光谱有很多不同的亮线,说明氢原子能发出很多不同频率的光,但它的光谱
不是连续谱

    D.天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构,阴极射线是原子核内的质子转变
为中子时产生的高速电子流
    [解析] 氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,需要吸收能量,
原子能量增大,故        A 错误;紫外线照射金属锌板表面时发生光电效应,由于没有改变照射
光的频率,故光电子的最大初动能不变,B                  错误;氢原子光谱有很多不同的亮线,说明氢原
子能发出很多不同频率的光,但它的光谱不是连续谱,C                       正确;β   射线是原子核内中子转变
为质子时产生的,D        错误。

    2.(2018·天津检测)氢原子能级的示意图如图所示,大量氢原子从                       n=4 能级向   n=2  能
级跃迁时辐射出可见光          a,从  n=3 能级向    n=2 能级跃迁时辐射出可见光           b,则
导学号 21993545( C )


    A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出                    γ 射线
    B.氢原子从     n=4  能级向   n=3 能级跃迁时会辐射出紫外线
    C.从  n=3  能级跃迁到     n=2 能级时,电子的电势能减小,氢原子的能量也减小
    D.氢原子在     n=2  能级时可吸收任意频率的光而发生电离
    [解析] γ  射线的产生机理是原子核受激发才产生的,故                   A 错误;根据跃迁规律可知氢
原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级的能量差,从                               n=4  能级向
n=3 能级跃迁时辐射出的光子能量小于               a 光子的能量,不可能为紫外线,故              B 错误;根据
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                                         ke2   v2
库仑引力提供向心力,结合牛顿第二定律,可知                    r2 =m r ,从  n=3 能级跃迁到     n=2  能级
时,电子的动能增大,电子的电势能减小,由于放出光子,氢原子的能量减小,故                                  C 正确;
欲使在   n=2 能级的氢原子发生电离,吸收的光子能量一定不能小于                        3.4eV,故  D 错误。

    3.(2018·山东省师大附中模拟)放射性同位素钍29302Th             经一系列    α、β  衰变后生成氡

28260Rn,以下说法正确的是导学号 21993546( B )
    A.每经过一次      α 衰变原子核的质量数会减少            2 个
    B.每经过一次      β 衰变原子核的质子数会增加           1 个
    C.放射性元素钍29302Th     的原子核比氡28260Rn    原子核的中子数少        4 个
    D.钍29302Th 衰变成氡28260Rn  一共经过    2 次 α 衰变和   3 次 β 衰变
    [解析] 经过一次      α 衰变,电荷数少       2,质量数少     4,故  A 项错误;经过一次        β 衰变,
电荷数多    1,质量数不变,质子数等于电荷数,则质子数增加                     1 个,故   B 项正确;元素钍

29302Th 的原子核的质量数为      232,质子数为     90,则中子数为      142,氡28260Rn 原子核的质量数
为 220,质子数为     86,则中子数为      134,可知放射性元素钍29302Th       的原子核比28260Rn   原子核
的中子数多     8 个,故   C 项错误;钍29302Th   衰变成氡28260Rn,可知质量数少         12,电荷数少     4,
因为经过一次      α 衰变,电荷数少      2,质量数少      4,经过一次     β 衰变,电荷数多      1,质量数不
变,可知经过      3 次 α 衰变,2   次 β 衰变,故    D 项错误。

    4.(2018·安徽省滁州市高三上学期期末)2017            年量子通信卫星“墨子号”首席科学家潘
建伟获得“物质科学奖”,对于有关粒子的研究,下列说法正确的是导学号 21993547( A )
    A.在铀核的裂变中,当铀块的体积小于“临界体积”时,不能发生链式反应
    B.铀元素的半衰期为         T,当温度发生变化时,铀元素的半衰期也发生变化
    C.轻核聚变的过程质量增大,重核裂变的过程有质量亏损
    D.比结合能小的原子核结合成(或分裂成)比结合能大的原子核时一定吸收能量
    [解析] 在铀核的裂变中,当铀块的体积小于“临界体积”时,不能发生链式反应,故
A 正确;半衰期的大小与温度无关,由原子核内部因素决定,故                          B 错误;重核裂变和氢核
聚变都有质量亏损,向外辐射能量,故                C 错误;比结合能小的原子核结合成(或分裂成)比结
合能大的原子核时有质量亏损,释放能量,故                   D 错误。所以     A 正确,BCD    错误。

    5.(2018·山东省实验中学月考)研究光电效应的电路如图所示,用频率相同、强度不同
的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极                K),钠极板发射出的光电子被阳极              A 吸收,在电路

中形成光电流。下列光电流            I 与 A 和 K 之间的电压     UAK 的关系图象中正确的是
导学号 21993548( C )
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    [解析] 频率相同的光照射金属,根据光电效应方程知,光电子的最大初动能相等,根
  1
     2
据2mvm=eUc,知遏止电压相等,光越强,饱和电流越大,故                       C 项正确,A、B、D       项错误。

    6.(2018·河北省唐山市丰南区期中)如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数                             Z 的
关系图象,下列说法中正确的是导学号 21993549( BD )


    A.若原子核     D 和  E 结合成   F,结合过程一定会吸收核能
    B.若原子核     D 和 E 结合成   F,结合过程一定会释放核能
    C.若原子核     A 分裂成   B 和 C,分裂过程一定会吸收核能
    D.若原子核     A 分裂成   B 和 C,分裂过程一定会释放核能
    [解析] D   和 E 结合成   F,属于轻核的聚变,有质量亏损,根据爱因斯坦质能方程,有
能量释放,故      A 项错误,B    项正确;若      A 能分裂成   B 和  C,则属于重核的裂变,分裂过程
有质量亏损,一定要释放能量,故              C 项错误,D     项正确。

    7.(2018·重庆市巴蜀中学月考)下列说法中正确的是导学号 21993550( CD )


    A.如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等,则它们的动量不相等
    B.组成原子核的核子(质子、中子)之间存在着一种核力,核力是强相互作用的一种表
现,因此核子结合成原子核要吸收能量

    C.美国科学家康普顿研究石墨中的电子对                 X 射线的散射时发现有些散射波的波长比入

射波的波长     λ0 略大,说明光除了具有能量还具有动量
    D.天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示,由此可推知,①为
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α 射线,③为    γ 射线
    [解析] 根据德布罗意波长公式知,若一个电子的德布罗意波长和一个中子的波长相等,
则动量   p 也相等,故     A 项错误;核力是一种强相互作用力,核子结合成原子核,有质量亏
损,释放能量,故        B 项错误;康普顿研究石墨中的电子对               X 射线的散射时发现,有些散射

波的波长    λ 比入射波的波长      λ0 略大,说明光除了具有能量还具有动量,故                  C 项正确;天然
放射性元素放出的三种射线都是原子核发生衰变造成的,β                        射线能贯穿几毫米厚的铝板,电
离作用较强,故②是         β 射线,是原子核中的一个中子转化成一个质子,同时释放出一个高
速电子,该电子即        β 射线,故   β 射线来自原子核;α        射线贯穿能力很弱,电离作用很强,一
张纸就能把它挡住,故①是            α 射线,α   射线是高速氦核流,是实物粒子,不是电磁波;γ                    射
线穿透本领最强,甚至能穿透几厘米厚的铅板,但几乎没有电离本领,故③是                                 γ 射线,是
一种光子,是一种波长很短电磁波,所以                 D 项正确。

    8.(2018·山西重点中学段考)从中科院合肥物质科学研究院获悉,该院等离子体所承担
的国家大科学工程“人造太阳”实验装置                 EAST  在第  11 轮物理实验中再获重大突破,获得
超过  60 秒的稳态高约束模等离子体放电。关于太阳的相关知识,下列判断正确的是
导学号 21993551( BCD )
    A.氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,释放出一定频率的光子,太阳的
能量来自于这个过程

    B.要使轻核发生聚变,必须使它们的距离达到                   10-15m 以内,核力才能起作用,这需
要非常高的温度

    C.太阳内部大量氢核聚变成氦核,聚变后比结合能增加,释放出巨大的能量
    D.氘核和氚核可发生热核聚变,核反应方程是12H+13H→24He+01n
    [解析] 太阳的能量来自于太阳内部轻核的聚变,A                    错误,C   正确;要使轻核发生聚变,
必须使它们的距离达到          10-15m 以内,核力才能起作用,这需要非常高的温度,所以轻核的
聚变又叫热核反应,B、D          正确。

    9.(2018·河北联考)下列四幅图涉及不同的物理知识,其中说法正确的是
导学号 21993552( AB )
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    A.图甲:由图可以看出,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有所增加,并且辐
射强度的极大值向波长较短的方向移动

    B.图乙:放射源射出的三种射线在磁场中运动轨迹不同,说明三种射线带电情况不同
    C.图丙:按照汤姆孙的枣糕式模型来推断                 α 粒子散射的实验结果,应该会出现大角度
偏转的粒子

    D.图丁:根据电子束通过铝箔后的衍射图样,说明电子具有粒子性
    [解析] 图甲:由图可知,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有所增加,并且辐
射强度的极大值向波长较短的方向移动,A                  正确;图乙:放射源射出的三种射线在磁场中运
动轨迹不同,说明三种射线带电情况不同,B                  正确;图丙:按汤姆孙的枣糕式模型来推断
α 粒子散射的实验结果,应该是不会出现大角度偏转的粒子,C                         错误;图丁:根据电子束通
过铝箔后的衍射图样,说明电子具有波动性,D                    错误。

    10.(2018·湖南株州月考)核电站采用反应堆使重核裂变,将释放出的巨大能量转换成电
能。反应堆中一种可能的核反应方程式是29325U+01n→16403Nd+490Zr+x+y,设                 U 核质量为

m1,中子质量为      m2,Nd  核质量为    m3,Zr 核质量为     m4,x 质量为   m5,y  质量为   m6,那么,
在所给的核反应中导学号 21993553( BC )
    A.x 可能是    21H,y 可能是    10-01e
    B.x 可能是    301n,y 可能是  8-01e

                                           2
    C.释放的核能为(m1+m2-m3-m4-m5-m6)c

                                           2
    D.释放的核能为(m3+m4+m5+m6+m1-m2)c
    [解析] 若   x 是 21H,y  是 10-01e,则质量数不守恒,若          x 是 301n,y 是 8-01e,则满足
质量数和电荷数守恒,故           A 错误,B   正确;根据质能方程可知重核裂变过程中释放能量,
发生质量亏损,即反应前的质量大于反应后的质量,故                       C 正确,D   错误。

    二、非选择题(共      2 小题,共    40 分。计算题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重
要的演算步骤,只写出最后答案的不得分)

                                                    -10
    11.(18 分)已知氢原子基态的电子轨道半径              r1=0.53×10   m,基态的能级值        E1=-

                                                   -19                    -
13.6eV,E2=-3.4eV,E3=-1.51eV,电子电量         q=1.6×10    C,电子质量      m=9.1×10
31kg,静电力常量     k=9×109N·m2/C2,普朗克常量       h=6.63×10-34J·s。导学号 21993554
    (1)求电子在   n=1  的轨道上运转形成的等效电流;
    (2)有一群氢原子处于量子数          n=3 的激发态,画一个能级图,在图上用箭头标明这些氢
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原子能发出哪几种光谱线;

    (3)计算这几条光谱线中最长的波长。
    答案:(1)1.05×10-3A (2)如解析图 (3)6.58×10-7m
    [解析] (1)电子绕核运动具有周期性,设运转周期为                   T,由牛顿第二定律和库仑定律有

 e2   2π
 2       2
kr1=m( T ) r1
    又轨道上任一处,每一周期通过该处的电荷量为                    e,由电流的定义式可得所求等效电流
     e
为 I=T

                 e2  k
    联立解得:I=2πr1     mr1=

   1.6 × 10-19 2              9 × 109
2 × 3.14 × 0.53 × 10-10× 9.1 × 10-31 × 0.53 × 10-10A≈1.05×10-3A


    (2)由于这群氢原子的自发跃迁辐射,会得到三条光谱线,如图所示
    (3)三条光谱线中波长最长的光子能量最小,发生跃迁的两个能级的能量差最小,根据
氢原子能级分布规律可知,从            n=3  的能级跃迁到      n=2 的能级,发出的光子波长最长。设波
          c

长为  λ,由  hλ=E3-E2  得
         hc      6.63 × 10-34 × 3 × 108
    λ=E3-E2= -1.51+3.4     × 1.6 × 10-19m≈6.58×10-7m
    12.(22 分)如图所示,有界匀强磁场的磁感应强度为                  B,区域足够大,方向垂直于纸面
向里,直角坐标系        xOy 的 y 轴为磁场的左边界,A        为固定在     x 轴上的一个放射源,内装镭核

(28286Ra)沿着与+x 以一定夹角释放一个         α 粒子后衰变成氡核(Rn)。α        粒子在   y 轴上的   N 点沿
                                                     L
-x 方向飞离磁场,N       点到   O 点的距离为     L,已知   OA 间距离为2,α      粒子质量为     m,电荷量
                                      导学号
为 q,氡核的质量为       m0,真空中的光速为        c。        21993555


    (1)写出镭核的衰变方程:
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    (2)求 α 粒子的速度;
    (3)如果镭核衰变时释放的能量全部变为              α 粒子和氡核的动能,求一个原来静止的镭核
衰变时的质量亏损。(用题中已知量表示)
                                 5BqL
    答案:(1)28286Ra→28262Rn+24He (2) 8m
          m  5BqL 2
    (3)(1+m0) 128mc2
    [解析] (1)镭核衰变方程为器28286Ra→28262Rn+24He


    (2)镭核衰变放出     α 粒子和氡核,分别在磁场中做匀速圆周运动,α                   粒子射出    y 轴时平行
于 x 轴,设   α 粒子在磁场中的轨道半径为           R,其圆心位置如图中         O′点,有
            L             5
    (L—R)2+(2)2=R2 则   R=8L
                                         v2
    α 粒子在磁场中做匀速圆周运动,有              Bqv=m  R ,即 mv=BqR
                     1      5BqL 2

                        2
    α 粒子的动能为     E1=2mv  =   128m
                       5BqL
    所以  α 粒子的速度     v=  8m

    (3)衰变过程中动量守恒        mv=m0v0
                         1      mE1
                             2
    则氡核反冲的动能为         E2=2m0v0=  m0

    释放的总能量      E=E1+E2
                              E       m  5BqL 2
    由质能方程知质量亏损为          Δm=c2=(1+m0)    128mc2
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