高三物理二轮复习习题：专题五近代物理初步Word含答案

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1、专题五近代物理初步高考定位体强克姮高考定位1 .考查内容(i)光电效应、方程、最大初动能、逸出功。(2)原子结构、氢原子光谱、氢原子能级跃迁。(3)天然放射现象、原子核的组成、衰变、半衰期、核反应方程、质能方程。2 .题型、难度高考对本专题的考查形式为选择题或填空题，且每年必考难度中档。1.(多选)在光电效应试验中，分别用频率为 小 电的单色光a、b照射到同 种金属上，测得相应的遏止电压分别为 Ua和Ub光电子的最大初动能分别为 Eka 和Ekbo h为普朗克常量。下列说法正确是A.若圾则一定有Ua % 则一定有 EkaKkbC.若 Ua Ub,则一定有 Ekah赏一 Ekb解析 由爱因斯坦光

2、电效应方程 Ekm = hv W,由动能定理可得：Ekm = eU, 所以当 次 3时，UaUb, EkaEkb。故A错误，B正确；若Ua Ub,则一定 有Eka 17O+1H查德威克发现中子2He + 4Be 窿C + 1n约里奥居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子23Al +4He 30P+ 1n5 5P 10Si + 0ie。【题组训练】1 .（衰变）下列核反应方程中，属于 a衰变的是A.V4N + 4He-17O+ 1HB.238U234Th +2HeC.2H + 3H -4He+ 0nD.234Th - 234Pa+ 0e解析 A项属于原子核的人工转变，B项属于a衰变，C项属于聚

3、变反应， D项属于B衰变。答案 B2 .（多选）（半衰期的理解与计算）静止的镭原子核228Ra经一次a衰变后变成 一个新核Rn,则下列相关说法正确的是A.该衰变方程为228Ra224Rn + 2HeB.若该元素的半衰期为t,则经过2 P的时间，2 kg的228Ra中有1.5 kg已 经发生了衰变C.随着该元素样品的不断衰变，剩下未衰变的原子核228Ra越来越少，其半衰期也变短D.若把该元素放到密闭的容器中，则可以减慢它的衰变速度E .该元素的半衰期不会随它所处的物理环境、化学状态的变化而变化_ ， 1斛析 由镭的a发变方程228Ra-224Rn+4He,可判断A正确。由m=m02B 可知，t=

4、2p时，m = 0.5 kg,则已衰变的镭为 m 衰=2 kg-0.5 kg = 1.5 kg, B 正确。放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的 化学状态和外部条件没有关系，C、D错误，E正确。选A、B、E。答案 ABE3 .（核反应方程）核反应方程4Be+4He-12C + X中的X表示A 质子B 电子C 光子D 中子解析 设X的质子数为m,质量数为n,则有4+2=m + 6,9+4=12+n, 所以m=0, n=1,即X为中子，故A、B、C错误，D正确。答案 D4 （核反应方程的书写与反应类型的判断）在下列描述核过程的方程中，属于a衰变的是,属于B衰变的是,属于裂

5、变的是 , 属于聚变的是。 （填正确答案标号）A.14C-174N +0ieB.15P-16s十ieC.赞U-234Th+4HeD.V4N + 4He-17O+1HE.235U + 0n154Xe + 98Sr+ 21nF.3H + 2H-2He+M解析 a衰变是原子核自发地放射出 a粒子的核衰变过程，选 C； B衰变是 原子核自发地放射出B粒子的核衰变过程，选 A、B；重核裂变选E；轻核聚变 选 F。答案 C AB E F考点四 核能【必记要点】核能的理解与计算1比结合能越大，原子核结合的越牢固。2到目前为止，核能发电还只停留在利用裂变核能发电。3核能的计算方法：（1）根据爱因斯坦质能方程，

6、用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方。即AE=mc2 （J）。（2）根据1原子质量单位（u）相当于931.5兆电子伏（MeV）能量，用核反应的质 量亏损的原子质量单位数乘以 931.5 MeV,即 正=mX 931.5 （MeV）。(3)如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能 的增量即为释放的核能。例2现有的核电站常用的核反应之一是：赞U + 0n一1Nd+Zr +31n + 8 0e+ V(1)核反应方程中的丁是反中微子，它不带电，质量数为零，试确定生成物皓(Zr)的电荷数与质量数。(2)已知铀核的质量为235.043 9 u,中子的质量为1.008 7

7、u,被(Nd)核的质 量为142.909 8 u,结核的质量为89.904 7 u,试计算1 kg铀235裂变释放的能量 为多少？(已知1 u质量相当于931.5 MeV的能量，且1 u=1.660 6X 10 27 kg)解析(1)结的电荷数 Z = 92 60+8=40,质量数 A =236- 146= 90。(2)1 kg铀235中铀核的个数为1n = 235.043 9X 1.660 6X 10 27.( 1 )不考虑核反应中生成的电子质量，1个轴235核裂变产生的质量亏损为Am= 0.212 u,释放的能量为正= 0.212X931.5 MeV= 197.5 MeV则1 kg铀235

8、完全裂变释放的能量为E = nAE = 2.56X 1024X 197.5 MeV = 8.1X 1013 J。答案(1)40 90 (2)8.1 X1013 J【题组训练】1.(多选)(质量亏损与质能方程)下面是铀核裂变反应中的一个：235U + M-嶙 Xe+ 98Sr+ 100n已知235U的质量为235.043 9 u,中子质量为1.008 7 u,锹90的 质量为89.907 7 u,氤136的质量为135.907 2 u,则此核反应中A.质量亏损为 淅=(235.043 9+ 1.008 7- 89.907 7- 135.907 2)uB.质量亏损为 淅=(235.043 9+1.

9、008 7- 89.907 7- 135.907 2-10X 1.008 7)uC.释放的总能量为止=(235.043 9+ 1.008 7-89.907 7- 135.907 210X 1.008 7)X (3X 108)2 JD.释放的总能量为止=(235.043 9+ 1.008 7-89.907 7- 135.907 2-10X1.008 7)X 931.5 MeV15解析计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用u或kg作单位，故A错，B对；质量单位为u时，可直接用“1 u的亏 损放出能量931.5 MeV”计算总能量，故D对；当质量单位为kg时，直接乘以 （3

10、.0X 108）2,总能量单位才是J,故C错。答案 BD2 .（多选）（结合能）如图5-12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核子平均质量0 Fe图 5-12A .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.在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度解析 原子核D和E结合成F,有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有 能量释放，故选项A错误，B正确；若原子核A分裂成B和C,也有质量亏损， 根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，故选项 C错误；在核反应堆

11、的铀棒之间 插入镉棒，用镉棒来吸收中子控制核反应速度，选项 D正确。答案 BD3 .（多选）（重核裂变）核电站的核能来源于235 U核的裂变，下列说法中正确 的是A.反应后的核废料已不具有放射性，不需要进一步处理4 .235 U的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，如螂Xe和95 Sr,反应方程为赞U + 0 n 1539 Xe+98 Sr+ 20 nC.235 U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短D.一个235 U核裂变的质量亏损为 淅=0.215 5 u,则释放的核能约201 MeV解析 反应后的核废料仍然具有放射性，需要进一步处理，故 A错误；发 生

12、核反应的过程满足电荷数和质量数守恒，故反应方程为235 U+ 0 n-甯Xe+ 38Sr+ 20 n,故B正确；半衰期的大小由原子核内部因素决定，与外部环境无关， 即升高温度并不能使半衰期缩短，故 C错误；根据质能方程 正= 0.215 5X 931 MeV = 201 MeV,故 D 正确。答案 BD爱商能力限时45分钟；满分100分选择题（16题每小题6分，714题每小题8分）1 .下列说法正确的是A.洛伦兹发明了回旋加速器8 .光电效应现象说明光具有粒子性C.密立根通过油滴实验测出了电子的质量D.卢瑟福通过a粒子散射实验得出了原子核是由质子和中子组成的解析 劳伦斯发明了回旋加速器，A错误

13、；光电效应现象以及康普顿效应均 表明光具有粒子性，B正确；密立根通过油滴实验测出了元电荷的数值，C错误; 卢瑟福通过a粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，D错误。答案 B2. （2018陕西质检）一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出， 下列说法中正确的是A.只增大入射光的频率，金属逸出功将变大B.只延长入射光的照射时间，光电子的最大初动能将增大C.只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大D.只增大入射光的强度，光电子的最大初动能将增大解析 根据光电效应规律，金属逸出功是金属本身的特征量，与入射光频 率无关。只增大入射光的频率，根据爱因斯坦光电效应方程，逸出的光电子的 最大初动

14、能增大，选项 A错误，C正确。只延长入射光的照射时间，不能增大逸出的光电子的最大初动能，选项 B 错误。只增大入射光的强度，能够增大逸出的光电子数目，不能增大逸出的光电子的最大初动能，选项 D 错误。答案 C3. （2018武昌调研）以下说法正确的是A 放射性元素的半衰期跟原子所处的化学状态无关，但与外部条件有关B.某种频率的紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，若增大该 种紫外线照射的强度，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能并不改变C.根据玻尔的原子理论，氢原子的核外电子由能量较高的定态轨道跃迁到 能量较低的定态轨道时，会辐射一定频率的光子，同时核外电子的动能变小D 用一光电管进行光电

15、效应实验时，当用某一频率的光入射，有光电流产生，若保持入射光的总能量不变而不断减小入射光的频率，则始终有光电流产生解析 放射性元素的半衰期跟原子所处的化学状态无关，与外部条件也无关，选项 A 错误； 某种频率的紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，若增大该种紫外线照射的强度，根据爱因斯坦光电效应方程，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能并不改变，选项 B 正确；根据玻尔的原子理论，氢原子的核外电子由能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会辐射一定频率的光子，同时核外电子的势能减小，动能变大，总能量减小，选项 C 错误； 用一光电管进行光电效应实验时，当用某一频率的光入射，有光电流产

16、生，若保持入射光的总能量不变而不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于金属的极限频率时，则不能发生光电效应，就没有光电流产生，选项 D 错误。答案 B4. （2018广西三市联合调研）下列核反应方程及其表述完全正确的是A.235 U + 0 n-96 Kr+味1 Ba+ 31 n 是裂变反应5. 2 He + 2 Hf4 He+1 H是裂变反应C.2938 U-234 Th +4 He是人工核转变D.24 Na-22 Mg + 0 e是聚变反应解析 根据核反应的质量数以及电荷数守恒可知，各选项的核反应方程式均正确，而B属于轻核聚变、C属于a衰变、D属于B衰变，A正确。答案 A195.（多选）（

17、2018开封一模）下列说法正确的是A. B衰变现象说明电子是原子核的组成部分B. a粒子散射实验揭示了原子具有核式结构C.氢原子核外电子轨道半径越大，其能量越高D.原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为 九的光子，原子从b 能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为 力的光子，已知 九 厄 那么原子从a 能级跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子 1 2解析 B衰变现象说明原子核有复杂的结构，原子核由质子和中子组成，A项错误；a粒子散射实验说明原子具有核式结构，B项正确；氢原子核外电子轨c道半径越大，其能量越局，C项正确；由E=hv及 k为 可知原子从a能级状 Khc态跃迁到b能级状态发射光子

18、的能量 Ei = hc,原子从b能级状态跃迁到c能级1状态时吸收光子的能量 E2=hc,则原子从a能级状态跃迁到c能级状态时要吸收光子的能量E3=E2 E1=*，），波长为可脸，口项正确。答案 BCD6. （2018沈阳月考）如图513所示，根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到一群处于基态（量子数n = 1）的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出 6 种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为n 8 543 2E/eV 0-0.54 -0.85-L51-3.40-13.6A. 13.6 eVB. 3.4 eVC. 12.75 eVD. 12.09 eV解析 根据受激的氢原子能发出 6种

19、不同频率的色光，有 6= n（n 1），解 得n = 4,即能发出6种不同频率的光的受激氢原子一定是在 n = 4能级，则照射 处于基态的氢原子的单色光的光子能量为 0.85 eV （13.6 eV）= 12.75 eV, C 正确。答案 C7 .（多选）金属钙的逸出功为4.3X10 19 J,普朗克常量h= 6.6X 10 34 J s, 光速c=3.0x 108 m/s,以下说法正确的是A.用波长为400 nm的单色光照射金属钙，具表面有光电子逸出8 .用波长为400 nm的单色光照射金属钙，不能产生光电效应现象C.若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则增大光的强度将会 使光电子的

20、最大初动能增大D.若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则减小光的强度将会 使单位时间内发射的光电子数减少解析 波长为400 nm的单色光的光子能量为 E = hc= 4.95X 10 19 J,大于 钙的逸出功，可以产生光电效应现象。根据光电效应规律，光电子的最大初动 能决定于入射光的频率而与其强度无关，但强度决定了单位时间内发射的光电 子数的多少，正确选项为AD。答案 AD9 .（多选）（2018潍坊统考）下列说法正确的是A.天然放射现象的发现，证明了原子具有能级结构B .笊核的质量严格等于一个独立质子的质量和一个独立中子质量的和C.频率为V的光可以使某金属发生光电效应，那么频率大于

21、V的光也一定能使该金属发生光电效应D.氢原子只能吸收某些频率的光子，证明了氢原子的能级是不连续的解析 天然放射现象的发现，证明原子核具有复杂的结构，A错误；一个质子和一个中子聚变为一个笊核时，释放出能量，有质量亏损，B错误；产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，因此如果频率为v的光能使某 金属产生光电效应现象，则频率大于丫的光也一定能使该金属产生光电效应现象，C正确；氢原子只能吸收某些频率的光子， 且该光子的能量一定等于两能级 之间的能量差，证明氢原子的能级是不连续的，D正确。答案 CD10 （多选）（2018洛阳调研）静止在匀强磁场中的238 U核发生a衰变，产生一 个未知粒子

22、x,它们在磁场中的运动径迹如图 5 14所示，下列说法正确的是 图 514A.该核反应方程为238 U-234 x+ 4 HeB. a粒子和粒子x在磁场中做圆周运动时转动方向相同C.轨迹1、2分别是a粒子、X粒子的运动径迹D. a粒子、X粒子运动径迹半径之比为 45： 1解析 显然选项A中核反应方程正确，A对；238 U核静止，根据动量守恒 可知a粒子和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a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=可知轨道半径R与其所带电荷量成反比，半径之比为 45： 1, qB选项C错，D对。答案 ABD10

23、 .（多选）图515为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频 率为4.5X1014 Hz,则以下判断中正确的是Hi图 515A.发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B.发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C.用仁0.5叩的光照射光电管时，电路中有光电流产生D.光照射时间越长，电路中的电流越大解析 在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关。 一.，一 ，一、 c 3X 108据此可判断A、D错误，B正确。波长入=0.5叩 的光子的频率 广亍0 5x10 6Hz = 6X

24、1014 Hz4.5X 1014 Hz,可发生光电效应，所以 C正确答案 BC11 .（多选）如图5-16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（直线与横轴的交点坐标为4.27,与纵轴交点坐标为 0.5）。由图可知8,62。SO.O.6 一Ed eV4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 W10Hz图 516A.该金属的截止频率为4.27X1014 HzB.该金属的截止频率为5.5X1014 HzC .该图线的斜率表示普朗克常量D.该金属的逸出功为0.5 eV23解析 由光电效应方程Ek = hv W0可知，图中横轴的截距为该金属的截止 频率，

25、选项A正确，B错误；图线的斜率表示普朗克常量 h, C正确；该金属的 逸出功 Wo= h *= 6.63X 10 34X4.27X 1014 J = 1.77 eV 或 W0=h 丫一 Ek=6.63X 10 34X5.5X 1014 J 0.5 eV= 1.78 eV,选项 D 错误。答案 AC12 .（多选）如图5-17所示是氢原子的能级图，大量处于 n = 4激发态的氢 原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n = 2能级跃迁时释放的光子，则nE/eV8 * 04 -0,853 -L512 3.41 -13.6图 5-17A.6种光子中波长

26、最长的是n=4激发态跃迁到基态时产生的B. 6种光子中有2种属于巴耳末系C .使n = 4能级的氢原子电离至少要 0.85 eV的能量D.若从n = 2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从n = 3能级跃迁到n = 2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应E.在6种光子中，从n= 4能级跃迁到n=1能级释放的光子康普顿效应最 明显解析根据跃迁假说在跃迁的过程中释放出光子的能量等于两能级之差，故从n = 4跃迁到n= 3时释放出光子的能量最小，频率最小，波长最长，所以A 错误；由题意知6种光子中有2种属于巴耳末系，他们分别是从 n=4跃迁到n =2,从n = 3跃迁到n=2时

27、释放处的光子，故 B正确；E4= 0.85 eV,故n = 4 能级的电离能等于0.85 eV,所以C正确；由图知，从n=3能级跃迁到n = 2能 级释放的光子的能量小于n = 2能级跃迁到基态释放的光子的能量，所以D错误； 在6种光子中，n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子的能量最大，频率最高，故其康普顿效应最明显，所以 E 正确。答案 BCE13.(多选14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5 700年。已知植物存活 期间，其体内14C 与 12C 的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减小。现通过测量得知，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确

28、的是A 该古木的年代距今约 5 700 年B 12C 、 13C 、 14C 具有相同的中子数C. 14C衰变为14N的过程中放出B射线D 增加样品测量环境的压强将加速14C 的衰变解析 因古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为 5 700年，选项 A 正确； 12C 、 13C 、 14C 具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B 错误；根据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即放出B射线，选项 C 正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D 错误。答案 AC14.已知氮原子的质量为 M

29、He u,电子的质量为me u,质子的质量为mp u, 中子的质量为mn u, u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E=mc2可知：1 u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c= 3X108 m/s,则两个质子和两个中子 聚变成一个氦核，释放的能量为A. 2(mp+mn)-MHeX 931.5 MeVB. 2(mp + mn+ me) - MHe x 931.5 MeVC . 2(mp+ mn+ me) MHex c2 JD. 2(mp+mn)-MHeXc2 J解析正=2(mp + mn)-(M He-2 He) 乂 931.5 MeV=2(mp+ mn+ me) MHex 931.5 MeV。答案 B2