12近代物理-2024年高考物理回归课本基础巩固练习

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1、光电效应及波粒二象性
（1）两条对应关系
(1)光强大(频率一定时)→光子数目多→发射光电子多→饱和光电流大。
(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
（2）三个关系式
①爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。
②最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。
③逸出功与极限频率的关系W0＝hνc。
（3）求解光电效应问题的五个决定关系
①逸出功W0一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能．
②入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数．
③爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0.
④光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压．
⑤光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc
2、原子结构
（1）全部正电荷在原子核内，且几乎全部质量均集中在原子核
(2)受激跃迁：低能级(n) eq \(――→,\s\up11(跃迁),\s\d4( )) 高能级(m)→吸收能量。
①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰好等于能级差hν＝Em－En。
②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥Em－En。
(2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量。
（3）当轨道半径增大时，库仑引力做负功，电子的动能减小,原子的电势能增大。
当轨道半径减小时，库仑引力做正功，电子的动能增大,原子的电势能减小。
（4）氢原子自发跃迁谱线条数的计算
①一个处于n能级的氢原子跃迁时可能发出的光谱线条数最多为(n－1)。
②一群处于n能级的氢原子跃迁时可能发出的光谱线条数Ceq \\al(2,n)＝eq \f(nn－1,2)。
原子核
(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少量原子核，无半衰期可言。
（2）半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关．
（3）α射线或β射线不是电磁波，γ射线一般伴随着α射线或β射线产生
（4）每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用
（5）结合能：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，也称核能。
（6）不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
二、易混淆易错判断题
第一单元、光电效应及波粒二象性
1.光子和光电子都是实物粒子。( )
2.光电子就是光子．( )
3.电子枪发射电子的现象就是光电效应。( )
4.不同的金属一定对应着相同的极限频率。( )
5.任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应．( )
6.只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应．( )
7.对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应。（ ）
8.要想在光电效应实验中测到光电流，入射光子的能量必须大于金属的逸出功。( )
9.极限频率越大的金属材料逸出功越大．( )
10.不同的金属一定对应着相同的极限频率。( )
11.入射光的强度相同，则入射光的频率一定相同．( )
12.光电效应方程Ek＝hν－W0中ν为入射光子的频率不是金属的极限频率。 ( )
13.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比( )
14.用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大。（ ）
15.美国物理学家康普顿发现了康普顿效应，证实了光的粒子性。( )
16.德国物理学家普朗克提出了量子假说，成功地解释了光电效应规律。( )
17.法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现为波动性。( )
18.光的频率越高，光的粒子性越明显，但仍具有波动性。( )
19.光的波长越长，越容易发生干涉和衍射现象。 ( )
第二单元、原子结构
1.α粒子散射实验说明了原子的全部正电荷和全部质量集中在一个很小的核上。( )
2.人们认识原子具有复杂结构是从物理学家卢瑟福研究阴极射线发现电子开始的。( )
3.根据玻尔模型，原子中电子绕核运转的半径可以取任意值．( )
4.原子的能量量子化的现象是指原子的能量状态是不连续的．( )
5.按照玻尔理论，核外电子均匀分布在各个不连续的轨道上。( )
6.氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁．( )
7.氢原子可以吸收任何能量的光子而发生跃迁。( )
8.氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，氢原子辐射的光子能量为hν＝En.( )
9.氢原子由能量为En的定态向能量为Em低能级跃迁时， 辐射出的光子能量hν＝En－Em。( )
10.根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，辐射一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小．( )
11.氢原子发射光谱是由一条一条亮线组成的。( )
12.玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功地解释了氦原子光谱。( )
13.炽热的固体、液体和高压气体发出的光谱是连续光谱．( )
第三单元、原子核
1.人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子开始的。( )
2.β射线是光子流．( )
3.β射线中的电子是原子核外的电子。( )
4.电子的发现证明了原子核是可再分的。( )
5.三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是γ射线、β射线、α射线．( )
6.原子核是由质子和中子组成的。( )
7.发生β衰变时，新核的核电荷数不变．( )
8.半衰期是一个统计规律，对少数原子核不适用。( )
9.如果某放射性元素的原子核有100个，经过一个半衰期后还剩50个。( )
10.核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；同时遵循电荷数守恒．( )
11.人造放射性同位素被广泛地应用．( )
12.质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量。( )
13.质量亏损说明在核反应过程中质量数不守恒。( )
14.所有的核反应都是释放能量的反应( )
15.核力是弱相互作用( )
16.目前核电站多数是采用核聚变反应发电．( )
三、选作题
1. (多选)如图1所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是( )
A.有光子从锌板逸出
B.有电子从锌板逸出
C.验电器指针张开一个角度
D.锌板带负电
2. (2020·河南南阳市上学期期末)用光电管进行光电效应实验中，分别用频率不同的单色光照射到同种金属上。下列说法正确的是( )
A.频率较小的入射光，需要经过足够长的时间照射才能发生光电效应
B.入射光的频率越大，极限频率就越大
C.入射光的频率越大，遏止电压就越大
D.入射光的强度越大，光电子的最大初动能就越大
3.(多选)用绿光照射一个光电管，能产生光电效应。欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以( )
A.改用红光照射 B.改用紫光照射
C.改用蓝光照射 D.增加绿光照射时间
4.(多选)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做光子
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．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关
D．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应
5.(多选)(2021·福建莆田调研)按如图3的方式连接电路，当用某种紫光照射光电管阴极K时，电路中的微安表有示数。则下列叙述正确的是( )
A.如果仅将紫光换成黄光，则微安表一定没有示数
B.如果仅将紫光换成紫外线，则微安表一定有示数
C.仅将滑动变阻器的滑片向右滑动，则微安表的示数一定增大
D.仅将滑动变阻器的滑片向左滑动，则微安表的示数可能不变
6.如图为密立根研究某金属的遏止电压Uc和入射光频率ν的关系图像，则下列说法正确的是 ( )
A．图像的斜率为普朗克常量
B．该金属的截止频率约为5.5×1014 Hz
C．由图像可得该金属的逸出功为0.5 eV
D．由图像可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系
7. (多选)(2020·辽宁营口市下学期3月考)某同学在研究某金属的光电效应现象时，发现该金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图6所示。若图线在横、纵坐标轴上的截距分别为a和－b，已知电子所带电荷量为e，由图线可以得到( )
A.该金属的逸出功为零
B.普朗克常量为eq \f(b,a)，单位为J·Hz
C.当入射光的频率为2a时，逸出光电子的最大初动能为b
D.当入射光的频率为3a时，遏止电压为eq \f(2b,e)
8.(多选)(2020·湖南雅礼中学高三模拟)如图4所示为用某金属研究光电效应规律得到的光电流随电压变化关系的图象，用单色光1和单色光2分别照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能分别为Ek1和Ek2，普朗克常量为h，则下列说法正确的是( )
A.Ek1＜Ek2
B.单色光1的频率比单色光2的频率高
C.增大单色光1的强度，其遏止电压会增大
D.单色光1和单色光2的频率之差为eq \f(Ek1－Ek2,h)
9.(2020·山东潍坊市第二次高考模拟)如图1所示，分别用频率为ν、2ν的光照射某光电管，对应的遏止电压之比为1∶3，普朗克常量用h表示，则( )
A.用频率为eq \f(1,3)ν的光照射该光电管时有光电子逸出
B.该光电管的逸出功为eq \f(1,2)hν
C.用2ν的光照射时逸出光电子的初动能一定大
D.加正向电压时，用2ν的光照射时饱和光电流一定大
10．(2020·朔州模拟)下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( )
A．有的光是波，有的光是粒子
B．光子与电子是同样的一种粒子
C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D．大量光子的行为往往显示出粒子性
11.(多选)(2015·全国卷Ⅱ)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是( )
A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B.β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
12.(多选)下列对光的波粒二象性的说法正确的是( )
A.石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应
B.光的波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性
C.运动的实物粒子也有波动性，波长与粒子动量的关系为λ＝eq \f(p,h)
D.光波和物质波，本质上都是概率波
13.一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为( )
A． eq \f(λ1λ2,λ1＋λ2) B． eq \f(λ1λ2,λ1－λ2)
C． eq \f(λ1＋λ2,2) D． eq \f(λ1－λ2,2)
14.氢原子的能级示意图如图所示，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当原子向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光，下列说法正确的是( )
A．最容易发生衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的
B．频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的
C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
D．用由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光去照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应
15.(2020·山东枣庄市模拟)氢原子的能级图如图10所示．用氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂，下列说法正确的是( )
A．产生的光电子的最大初动能为6.41 eV
B．产生的光电子的最大初动能为12.75 eV
C．氢原子从n＝2能级向n＝1能级跃迁时辐射的光不能使金属铂发生光电效应
D．氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时辐射的光也能使金属铂发生光电效应
16.用哪种方法可以减缓放射性元素的衰变速率？( )
A．把该元素放在低温阴凉处
B．把该元素密封在很厚的铅盒子里
C．把该元素同其他的稳定元素结合成化合物
D．上述各种方法都无法减缓放射性元素的衰变速率
17.(2020·河北唐山市一模)花岗岩、大理石等装修材料中都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性的说法正确的是( )
A.eq \\al(238, 92)U衰变成eq \\al(206, 82)Pb要经过8次β衰变和6次α衰变
B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后只剩下1个氡原子核
C．α射线与γ射线都是电磁波，α射线穿透本领远比γ射线弱
D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
18．(2020·山西省临汾市模拟)下列关于核力、原子核的结合能、比结合能的说法正确的是( )
A．维系原子核稳定的力是核力，核力就是表现为相邻核子间的相互吸引力
B．核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力小
C．比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会释放核能
D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
19．(2020·东北三省四市教研联合体高三下学期模拟)下列关于原子核的叙述中正确的是( )
A．居里夫人通过α粒子轰击铝原子核，首次发现了中子
B．核反应堆中的“慢化剂”是为了减慢反应速度，防止反应过于剧烈
C．轻核聚变过程中，会有质量亏损，要释放能量
D．原子核的质量越大，比结合能就越小
20.(多选)(2017·江苏单科)原子核的比结合能曲线如图3所示。根据该曲线，下列判断正确的有( )
A.eq \\al(4,2)He核的结合能约为14 MeV
B.eq \\al(4,2)He核比eq \\al(6,3)Li核更稳定
C.两个eq \\al(2,1)H核结合成eq \\al(4,2)He核时释放能量
D.eq \\al(235, )92U核中核子的平均结合能比eq \\al(89,36)Kr核中的大
21．如图所示是原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是( )
A．若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量
B．若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量
C．若C、B能结合成A，结合过程一定要释放能量
D．若F、C能结合成B，结合过程一定要释放能量
22.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别r1、r2，则下列说法正确的是( )
A．原子核可能发生α衰变，也可能发生β衰变
B．径迹2可能是衰变后新核的径迹
C．若衰变方程是 eq \\al(\s\up11(238),\s\d4( 92)) U→ eq \\al(\s\up11(234),\s\d4( 90)) Th＋ eq \\al(\s\up11(4),\s\d4(2)) He，则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为117∶2
D．若衰变方程是 eq \\al(\s\up11(238),\s\d4( 92)) U→ eq \\al(\s\up11(234),\s\d4( 90)) Th＋ eq \\al(\s\up11(4),\s\d4(2)) He，则r1∶r2＝1∶45
23．(2019·重庆南开中学高三4月模拟)氘核和氚核聚变的核反应方程为eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n，已知eq \\al(3,1)H的比结合能是2.78 MeV，eq \\al(2,1)H的比结合能是1.09 MeV，eq \\al(4,2)He的比结合能是7.03 MeV，则( )
A．该核反应释放17.6 MeV能量
B．该核反应释放3.16 MeV能量
C．该核反应吸收176 MeV能量
D．该核反应吸收3.16 MeV能量
24．中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD。现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，反应方程为γ＋D→p＋n。若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是( )
A.eq \f(1,2)[(mD－mp－mn)c2－E]
B.eq \f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2＋E]
C.eq \f(1,2)[(mD－mp－mn)c2＋E]
D.eq \f(1,2)[(mp＋mn－mD)c2－E]
25.(2020·山东省等级考试物理模拟卷)秦山核电站是我国第一座核电站，其三期工程采用重水反应堆技术，利用中子(eq \\al(1,0)n)与静止氘核(eq \\al(2,1)H)的多次碰撞，使中子减速。已知中子某次碰撞前的动能为E，碰撞可视为弹性正碰。经过该次碰撞后，中子损失的动能为( )
A.eq \f(1,9)E B.eq \f(8,9)E
C.eq \f(1,3)E D.eq \f(2,3)E
26．(2021·河北省定州中学承智班质检)一个不稳定的原子核质量为M，处于静止状态，放出一个质量为m的粒子后反冲。已知放出的粒子的动能为E0，则原子核反冲的动能为( )
A．E0 B．eq \f(m,M)E0
C．eq \f(m,M－m)E0D．eq \f(Mm,（M－m）2)E0
27. (多选)(2019·4月浙江选考，15)静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα，α粒子在磁场中运动的半径为R。则( )
A.衰变方程可表示为eq \\al(A,Z)X→eq \\al(A－4,Z－2)Y＋eq \\al(4,2)He
B.核Y的结合能为(mX－mY－mα)c2
C.核Y在磁场中运动的半径为eq \f(2R,Z－2)
D.核Y的动能为EkY＝eq \f(mY（mX－mY－mα）c2,mY＋mα)