专题分层突破练15　近代物理初步.docx

1、专题分层突破练15近代物理初步A组1.(2021天津南开高三模拟)在人类对微观世界进行探索的过程中,科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是()A.玻尔原子理论证实了原子的核式结构模型B.卢瑟福通过粒子轰击氮核的实验,证实了在原子核内部存在中子C.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,确定了原子核的存在D.汤姆孙通过对阴极射线的研究,发现了原子内部存在电子2.(2021北京西城高三一模)对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2,下列说法不正确的是()A.E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B.根据E=mc2可以计算核反应中释放的核能C.若m表示核电站参与反应的铀235的质量,则E表

2、示核反应释放的核能D.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应,因此太阳的质量在不断减少3.(2021四川高三月考)科学家发现太阳的核聚变反应区只是中心很小的一部分,由于太阳强大的引力和磁场的束缚,使太阳内部的能量可以向外持续稳定地释放,而不会像氢弹那样瞬间爆炸。太阳内部核聚变反应的一种可能形式为12H+13HX+01n,设12H、13H、X和01n的质量分别为m1、m2、m3和m4,光速为c,则下列说法正确的是()A.X是23HeB.该核反应释放的核能为(m3+m4-m1-m2)c2C.核反应中比结合能较小的原子核变成了比结合能较大的原子核D.核反应中核子平均质量较小的原子核变成了核子平均

3、质量较大的原子核4.(2021天津高三模拟)2021年3月23日,在三星堆遗址考古工作中,研究员对新发现的6个“祭祀坑”的73份碳屑样本使用14C年代检测方法进行了分析,初步判定其中4号坑最有可能属于商代晚期。14C会发生衰变,半衰期为5 730年。空气中12C与14C的存量比稳定,活着的生物体中碳的这两种同位素之比与空气中相同,生物死亡后,不再与外界交换碳,因此测得生物遗骸中的12C与14C存量比,再与空气中比较,可估算出生物死亡年代。则()A.地球的气候变化会影响14C的半衰期B.200个14C原子经过11 460年后还剩余50个C.14C的衰变方程为614CN+-10eD.骨骼中以碳酸钙

4、(CaCO3)形式存在的14C半衰期比单质14C的半衰期更长5.(2021山东淄博高三二模)某次可控核聚变实验中的可控热核反应的方程是12H+13HHe+X,其中海水中富含反应原料氘(12H),而氚(13H)在自然界中含量极微,但可以用某种粒子Y轰击锂核(36Li)得到,核反应方程为36Li+YHe+13H,下列说法正确的是()A.粒子X为中子,粒子Y为质子B.核反应方程36Li+YHe+13H表示的核反应为衰变C.核反应生成物中的粒子具有很强的电离本领和穿透能力D.在12H+13HHe+X核反应中,反应前的总质量大于反应后的总质量6.右图是研究光电效应的实验装置,c为滑动变阻器的中点。用某种

5、单色光照射光电管,将滑动变阻器的滑片P移到中点处,此时电流表中有电流,则()A.将滑片P向a端移动,光电流将一直变大B.将滑片P向a端移动,光电子的最大初动能一定变大C.将滑片P向b端移动,光电流会变小D.将滑片P向b端移动,光电子的最大初动能一定变小甲7.(2021山东菏泽高三二模)图甲为氢原子的能级示意图,图乙a、b、c、d为一群处于激发态的氢原子向低能级跃迁时发出的光谱线的一部分,光谱线从左至右是按照频率由小到大的顺序排列的,则下列说法正确的是()乙A.只要照射光足够强,照射时间足够长,用任何光照射氢原子,都能使其发生电离B.这群氢原子可能处在n=3的能级上C.在这四种光中,粒子性最显著

6、的是a光D.由这四种光组成的复色光通过三棱镜,出射时偏向角最大的是d光B组8.(多选)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线,下列判断正确的有()A.24He核的结合能约为14 MeVB.24He核比36Li核更稳定C.两个12H核结合成24He核时释放能量D.92235U核的比结合能比3689Kr核的大9.(多选)一个铍原子核(47Be)俘获一个核外电子后发生衰变,生成一个锂核(37Li),并放出一个不带电的质量接近零的中微子e,人们把这种衰变称为“K俘获”。静止的铍核发生了“K俘获”,其核反应方程为47Be+-10eLi+e,已知铍原子的质量为mBe=7.016 929 u,锂原子的质量

7、为mLi=7.016 004 u,1 u=931 MeV/c2。下列说法正确的是()A.中微子的质量数和电荷数均为零B.锂核(37Li)获得的动能约为0.86 MeVC.中微子与锂核(37Li)的动量之和等于反应前电子的动量D.中微子与锂核(37Li)的能量之和等于反应前电子的能量10.(2021山东滨州高三二模)如图所示,F为匀强磁场中一点,某放射性元素的原子核静止在P点,该原子核发生衰变后,放出一个氦核(24He)和一个新核,它们速度方向与磁场垂直,其轨迹均为圆弧,半径之比为451,重力、阻力和氦核与新核间的库仑力均不计。下列说法正确的是()A.放射性元素原子核的电荷数是90B.可能的衰变

8、方程为92238UTh+24HeC.氦核和新核动量的大小之比是145D.衰变前核的质量等于衰变后氦核和新核的总质量11.(2021山东济宁高三二模)测温枪通过红外线照射到温度传感器,发生光电效应,将光信号转化为电信号,计算出温度数据。已知人的体温正常时能辐射波长为10 m的红外线,如图甲所示,用该红外线照射光电管的阴极K时,电路中有光电流产生,得到电流随电压变化的图像如图乙所示,已知普朗克常量h=6.6310-34 Js,电子的电荷量e=1.610-19 C,光速c=3108 m/s,则下列说法正确的是()甲乙A.将图甲的电源反接,一定不会产生电信号B.波长10 m的红外线在真空中的频率为31

9、013 HzC.由图乙数据可知该光电管的阴极金属逸出功约为0.02 eVD.若人体温度升高,则辐射红外线的强度减弱,光电管转换成的光电流减小12.(2021山东临沂高三二模)为了做好疫情防控工作,考试时工作人员利用红外线体温计对考生进行体温检测。红外线体温计的工作原理:被测人员辐射的光线只有红外线可被捕捉,并转变成电信号,该信号再经换算转变为被测目标的温度值。下图为氢原子能级示意图,已知普朗克常量为h=6.6310-34Js,光在真空中的速度为c=3108 m/s,元电荷e=1.6010-19 C。红外线中只有波长在0.76 m至14 m的范围内的才能被红外线体温计捕捉。要使氢原子辐射出的光子

10、可被红外线体温计捕捉,最少应给处于基态的氢原子提供的能量为()A.2.55 eVB.12.09 eVC.12.75 eVD.10.20 eV参考答案专题分层突破练15近代物理初步1.D解析 玻尔原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律,卢瑟福根据粒子散射实验,得到了原子的核式结构模型,A错误。卢瑟福通过粒子轰击氮核实验的研究,实现了原子核的人工转变,发现了质子,预言了中子的存在,B错误。贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,提出了原子内部有复杂的结构,C错误。汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验,发现了阴极射线是由带负电的粒子(即电子)组成,并测出了该粒子的比荷,D正确。2.C解析 爱因斯

11、坦提出的质能方程E=mc2告诉我们,物体具有的能量与它的质量成正比,A正确。根据E=mc2,m是亏损质量,E是释放的核能,B正确。若m表示核电站参与反应的铀235的质量,则E表示其具有的能量,不表示核反应释放的核能,C错误。太阳辐射的能量来自太阳内部的轻核聚变,即热核反应,轻核聚变有质量亏损,释放核能,D正确。3.C解析 根据质量数和电荷数守恒得,X应为24He,A错误。根据爱因斯坦质能方程得,该核反应释放的核能为(m1+m2-m3-m4)c2,B错误。该核反应中生成的新核核子平均质量变小,新核的比结合能变大,C正确,D错误。4.C解析 放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间叫半衰期,

12、放射性元素衰变的快慢是由原子核自身内部决定的,与外界的物理和化学状态无关,A、D错误。半衰期是一个统计规律,对于大量的原子核才适用,对于少量原子核是不成立的,B错误。14C发生衰变产生电子,根据电荷数守恒,质量数守恒,14C的衰变方程为614CN+-10e,C正确。5.D解析 根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒可知,粒子X为中子,粒子Y也为中子,A错误。核反应方程36Li+YHe+13H表示的核反应为原子核的人工转变,B错误。核反应生成物中的粒子具有很强的电离本领,但是穿透能力较弱,C错误。在12H+13HHe+X核反应中,能释放大量的能量,根据爱因斯坦质能方程E=mc2可知,反应前的总

13、质量大于反应后的总质量,D正确。6.C解析 将滑片P向a端移动,光电管所加电压为正向电压,光电流增大到饱和光电流后,将不再增大,A错误。根据光电效应方程,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与光电管两端的电压无关,B、D错误。将滑片P向b端移动,光电管所加的电压为反向电压,所以光电流会变小,C正确。7.D解析 入射光的频率需达一定值才能使氢原子发生电离,与入射光的强弱无关,A错误。若这群氢原子处在n=3的能级上,只能发出3种频率的光,B错误。频率越高,粒子性越强,故在这四种光中,粒子性最显著的是d光,C错误。d光频率最高,折射率最大,偏折程度最大,故由这四种光组成的复色光通过三棱镜,出射时偏

14、向角最大的是d光,D正确。8.BC解析 由题图可知,24He核的比结合能为7 MeV,因此它的结合能为7 MeV4=28 MeV,A错误。比结合能越大,表明原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,结合题图可知B正确。两个比结合能小的12H核结合成比结合能大的24He时,会释放能量,C正确。由题图可知,92235U核的比结合能比3689Kr核的小,D错误。9.AC解析 反应方程为47Be+-10eLi+e,根据质量数守恒和电荷数守恒可知中微子的质量数和电荷数均为零,A正确。根据爱因斯坦质能方程,该核反应释放的核能E=(7.016 929-7.016 004)931 MeV+mec2=0.86 M

15、eV+mec2,无法求出锂核获得的动能,B错误。衰变过程中内力远大于外力,反应前后动量守恒,故中微子与锂核(37Li)的动量之和等于反应前电子的动量,C正确。中微子与锂核(37Li)的能量之和等于反应前铍核(47Be)与电子的能量之和减去反应释放的核能,D错误。10.B解析 反应过程系统的动量守恒,则有|m氮v氮|=|m新v新|,所以氦核和新核动量的大小之比是11,C错误。由于放出的氮核(24He)和新核在磁场中做匀速圆周运动,根据洛伦兹力提供向心力有Bqv=mv2R,解得R=mvBq,则它们的轨道半径与它们的电荷数成反比,所以q氮q新=145,则新核的电荷数为90,由于核反应过程电荷数和质量

16、数守恒,则放射性元素原子核的电荷数是92,所以可能的衰变方程为92238U90234Th+24He,A错误,B正确。因为衰变过程有能量释放,所以衰变前核的质量大于衰变后氦核和新核的总质量,D错误。11.B解析 根据题图乙可知,遏止电压为0.02 V,如果反接,但光电管两端电压小于0.02 V,则仍会产生电信号,A错误。波长10 m的红外线在真空中的频率为=c=31081010-6 Hz=31013 Hz,B正确。根据爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0和Ek=eUc得到W0=h-eUc=6.6310-34310131.610-19 eV-0.02 eV=0.1 eV,C错误。若人体温度升高,则辐射红外线的强度增强,光电管转换成的光电流增大,D错误。12.C解析 红外线中只有波长在0.76 m至14 m的范围内才能被红外线体温计捕捉,光子的能量与频率、波长关系为=h=hc,代入数据可得能被捕捉的红外线能量范围为0.0891.64 eV。由题图可知,当氢原子处于n=4能级,向低能级跃迁时,辐射的光子能量最小值为Emin=-0.85 eV-(-1.51 eV)=0.66 eV1.64 eV,辐射的光子均不能被捕获,故至少应使处于基态的氢原子跃迁到n=4能级,应提供的能量为E=E4-E1=12.75 eV,C正确。