高考物理二轮复习专题五近代物理初步——课前自测诊断卷 (含解析)

专题五  近代物理初步——课前自测诊断卷

1.[考查光电效应的实验规律]

关于光电效应的实验规律，下列说法正确的是(　　)

A．所有的光照射金属都能发生光电效应

B．发生光电效应时，对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数就越多

C．发生光电效应时，增大入射光的频率，单位时间内发射的光电子数增多

D．光照在某金属表面，不发生光电效应时，只要增加入射光的强度，就会发生光电效应

解析：选B　光电效应存在极限频率，只有入射光的频率高于金属的极限频率时才能发生光电效应，选项A错误；由实验现象可知，当发生光电效应时，入射光的强度越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数就越多，选项B正确；增大入射光的频率，会增大光电子的最大初动能，但不会改变单位时间内发射的光电子数，选项C错误；光照在某金属表面，不发生光电效应，说明入射光的频率低于该金属的极限频率，由实验现象可知，即使再增加入射光的强度，也不能发生光电效应，选项D错误。

2．[考查爱因斯坦光电效应方程]

[多选]某同学利用如图所示的实验装置来研究光电效应现象。某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象。闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中的电流刚好为零，此时电压表显示的电压值U称为遏止电压。根据遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能Ekm。现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极K，测到的遏止电压分别为U1和U2，设光电子质量为m，电荷量为e，下列说法正确的是(　　)

A．频率为ν1的单色光照射阴极K时光电子的最大初速度为v1m＝

B．阴极K金属的逸出功为W0＝hν1－eU1

C．普朗克常量h＝

D．阴极K金属的极限频率为νc＝

解析：选ABC　当加上遏止电压U1时，有mv＝eU1，所以v1m＝ ，选项A正确；联立mv＝eU1和mv＝hν1－W0，可得W0＝hν1－eU1　①，选项B正确；当用频率为ν2的光照射时，同理有W0＝hν2－eU2　②，联立①②两式可得普朗克常量h＝，选项C正确；当用频率等于极限频率的光照射阴极K时，产生的光电子的最大初动能为零，则由光电效应方程可得hνc－W0＝0，又因为h＝，W0＝hν1－eU1，联立可得νc＝，选项D错误。

3．[考查光电效应图像]

[多选]用如图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的关系图像，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，下列说法正确的是(　　)

A．普朗克常量为h＝

B．入射光频率较大时，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

解析：选AB　由公式Ek＝hν－W0，可知题图乙中图线的斜率为普朗克常量，即h＝，故A正确；入射光频率较大时，光电子的最大初动能较大，断开开关S后，光电子能到达阳极，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。

4．[考查对波粒二象性的理解]

[多选]关于物质的波粒二象性，下列说法正确的是(　　)

A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性

B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道

C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的

D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性

解析：选ABC　由德布罗意波可知A、C正确；运动的微观粒子，达到的位置具有随机性，而没有特定的运动轨道，B正确；由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D错误。

5.[考查对玻尔理论的理解]

[多选]氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上，下列说法正确的是(　　)

A．核外电子受力变小

B．原子的能量减少

C．氢原子要吸收一定频率的光子

D．氢原子要放出一定频率的光子

解析：选BD　根据F＝k得，轨道半径减小，则核外电子受力变大，故A错误；核外电子由离原子核较远轨道跃迁到离原子核较近轨道，原子能量减少，故B正确；因为原子能量减少，可知氢原子放出一定频率的光子，故C错误，D正确。

6．[考查氢原子能级跃迁理论]

如图所示为氢原子的部分能级图，以下判断正确的是(　　)

A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的光子

B．欲使处于基态的氢原子被激发，可用12.09 eV的光子照射

C．一个氢原子从n＝4的能级跃迁到基态时，最多可以辐射出6种不同频率的光子

D．用从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射金属铂(逸出功为6.34 eV)时不能发生光电效应

解析：选B　要使n＝3能级的氢原子发生跃迁，吸收的光子能量必须等于两能级间的能级差，或大于1.51 eV能量的任意频率的光子，故A错误；根据玻尔理论，用12.09 eV的光子照射时，吸收光子后氢原子的能量为12.09 eV＋(－13.6)eV＝－1.51 eV，所以能从基态发生跃迁，跃迁到第3能级，故B正确；一个氢原子从n＝4的能级跃迁到基态时，最多可以辐射出3种不同频率的光子，故C错误；从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子的能量E＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6)eV＝10.2 eV＞6.34 eV，故可以发生光电效应，故D错误。

7.[考查三种射线的特征]

某一放射性物质发生衰变时放出α、β、γ三种射线，让这三种射线进入磁场，运动情况如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．该放射性物质的半衰期随温度的升高会增大

B．射线C中的粒子是原子核的重要组成部分

C．射线A中的粒子一定带正电

D．射线B中的粒子的穿透性最弱

解析：选C　半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故A错误；由题图可知射线C中的粒子为电子，故B错误；由左手定则可知，射线A中的粒子一定带正电，故C正确；射线B为γ射线，穿透性最强，故D错误。

8．[考查α、β衰变次数的计算]

在一个U原子核衰变为一个Pb原子核的过程中，发生β衰变的次数为(　　)

A．6次　　　　　　　　 B．10次

C．22次   D．32次

解析：选A　一个U原子核衰变为一个Pb原子核的过程中，发生α衰变的次数为(238－206)÷4＝8次，发生β衰变的次数为2×8－(92－82)＝6次，选项A正确。

9．[考查对半衰期的理解与计算]

真空中一个静止的镭原子核Ra经一次α衰变后变成一个新核Rn，衰变方程为Ra→Rn＋He，下列说法正确的是(　　)

A．衰变后Rn核的动量与α粒子的动量相同

B．衰变后Rn核的质量与α粒子的质量之和等于衰变前镭核Ra的质量

C．若镭元素的半衰期为τ，则经过τ的时间，8个Ra核中有4个已经发生了衰变

D．若镭元素的半衰期为τ，则经过2τ的时间，2 kg的Ra核中有1.5 kg已经发生了衰变

解析：选D　根据动量守恒可知，Rn核与α粒子的动量大小相等，方向相反，所以二者动量不同，所以A错误。镭核Ra衰变成Rn核过程中，存在质量亏损，导致衰变后Rn核的质量与α粒子的质量之和小于衰变前镭核Ra的质量，所以B错误。少量放射性元素的衰变是一个随机事件，对于8个放射性元素，无法准确预测其衰变的个数，所以C错误。2 kg的Ra，符合统计规律，经过2τ的时间，已有1.5 kg发生衰变，所以D正确。

10．[考查原子核的人工转变]

[多选]卢瑟福通过用α粒子(He)轰击氮核(N)的实验，首次实现了原子核的人工转变，则下列有关的说法中正确的是(　　)

A．该核反应的方程为He＋N―→O＋H

B．通过此实验发现了质子

C．原子核在人工转变的过程中，电荷数可以不守恒

D．在此实验中，核子反应前的总质量一定等于反应后的总质量

解析：选AB　由质量数守恒和电荷数守恒，即可写出核反应方程：He＋N―→O＋H，选项A正确；在这个核反应中产生了质子，选项B正确；在原子核的人工转变过程中，其电荷数守恒，选项C错误；由于在核反应中是质量数守恒，而非质量守恒，故选项D错误。

11．[考查物理学史]

关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有(　　)

A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内

B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据

C．卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释光谱的分立特征和原子的稳定性

D．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的

解析：选B　汤姆孙发现电子后，猜想出原子内的正电荷均匀分布在原子内，提出了枣糕式原子模型，故A错误；卢瑟福根据α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，提出了原子核式结构模型，故B正确；卢瑟福提出的原子核式结构模型，无法解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，故C错误；玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，由于原子是稳定的，故玻尔提出的原子定态概念是正确的，故D错误。

12.[考查核反应方程]

下列核反应中放出的粒子为中子的是(　　)

A.N俘获一个α粒子，产生O并放出一个粒子

B.Al俘获一个α粒子，产生P并放出一个粒子

C.B俘获一个质子，产生Be并放出一个粒子

D.Li俘获一个质子，产生He并放出一个粒子

解析：选B　根据核反应方程：Al＋He→P＋n可得Al俘获一个α粒子，产生P并放出一个粒子是中子，故B正确，A、C、D错误。

13．[考查核反应方程、质能方程的应用]

首次用实验验证“爱因斯坦质能方程”的核反应方程是Li＋H→KHe，已知mLi＝7.016 0 u，mH＝1.007 8 u，mHe＝4.002 6 u，则该核反应方程中的K值和质量亏损分别是(　　)

A．1和4.021 2 u  B．1和2.005 6 u

C．2和0.018 6 u  D．2和1.997 0 u

解析：选C　根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒可得：7＋1＝K×4,3＋1＝K×2，可得K＝2；反应前的总质量：m前＝mLi＋mH＝7.016 0 u＋1.007 8 u＝8.023 8 u，反应后的总质量：m后＝2mHe＝2×4.002 6 u＝8.005 2 u，反应前后质量亏损为：Δm＝m前－m后＝8.023 8 u－8.005 2 u＝0.018 6 u，故A、B、D错误，C正确。

14．[考查重核裂变反应]

[多选]核电站中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U＋n→Nd＋Zr＋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(　　)

A．x可能是3H，y可能是11e

B．x可能是3n，y可能是8e

C．释放的核能为(m1＋m2－m3－m4－m5－m6)c2

D．释放的核能为(m3＋m4＋m5＋m6－m1－m2)c2

解析：选BC　根据质量数和电荷数守恒，若x是3H，y是11e，则质量数不守恒，若x是3n，y是8e，则满足质量数和电荷数守恒，故A错误、B正确；根据能量转化可知反应前的质量大于反应后的质量，因为反应时一部分质量转化为能量释放出去了，故C正确、D错误。

15．[考查轻核聚变反应]

[多选]太阳能量的来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看作是4个氢核(H)结合成1个氦核同时放出2个正电子。下表中列出了部分粒子的质量

以下说法正确的是(　　)

A．核反应方程为4H→He＋2e

B．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 kg

C．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.43×10－29 kg

D．聚变反应过程中释放的能量约为4.0×10－12 J

解析：选ACD　由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得4H→He＋2e，故A正确。反应中的质量亏损为Δm＝4mp－mα－2me＝(4×1.007 3－4.001 5－2×0.000 55)u＝0.026 6 u＝4.43×10－29 kg，故C正确，B错误。由质能方程得ΔE＝Δmc2＝4.43×10－29×(3×108)2 J≈4.0×10－12 J，故D正确。