高考物理二輪復(fù)習(xí)精講精練專題14 近代物理初步（精練）（原卷版）

專題14近代物理初步（精練）單項(xiàng)選擇題1．某同學(xué)用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，開始時(shí)，滑動(dòng)變阻器滑片c移在最右端b點(diǎn)．用光子能量為SKIPIF1<0的光照射到光電管上，此時(shí)電流表G有讀數(shù)．向左移動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)c，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于SKIPIF1<0時(shí)，電流表讀數(shù)為0，則以下說(shuō)法正確的是（）A．光電子最大初動(dòng)能為SKIPIF1<0B．光電管陰極的逸出功為SKIPIF1<0C．當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，斷開電鍵，電流表示數(shù)不再為零D．將電源的正負(fù)極調(diào)換，變阻器滑片從b移到a，電流表的示數(shù)一直增大2．利用如圖甲所示電路研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率變化的關(guān)系如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是（）A．為測(cè)量電子的最大初動(dòng)能，電源左側(cè)應(yīng)是正極B．若增大入射光的強(qiáng)度或增大電源電壓，則光電子的最大初動(dòng)能增大C．當(dāng)入射光的頻率為SKIPIF1<0時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)能為SKIPIF1<0D．當(dāng)入射光的頻率為SKIPIF1<0時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)能為SKIPIF1<03．某探究小組的同學(xué)在研究光電效應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，用a、b、c三束光照射到圖甲電路陰極K上，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，已知a、b兩條圖線與橫軸的交點(diǎn)重合，下列說(shuō)法正確的是（）A．c光的頻率最小B．a(chǎn)光的頻率和b光的頻率相等C．若三種光均能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則用c光照射時(shí)逸出光電子的最大初動(dòng)能最小D．照射同一種金屬時(shí)，若c光能發(fā)生光電效應(yīng)，則a光也一定能發(fā)生光電效應(yīng)4．如圖所示為某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在研究光電效應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪的光電流與光電管兩端電壓關(guān)系圖像，已知圖線甲、乙所對(duì)應(yīng)的光的頻率分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，逸出的光電子的最大速度之比為2:1，下列說(shuō)法正確的是（）A．SKIPIF1<0B．甲光與乙光的波長(zhǎng)之比為1:2C．SKIPIF1<0D．用甲光實(shí)驗(yàn)，達(dá)到飽和光電流時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)陽(yáng)極的光電子數(shù)較多5．1899年，蘇聯(lián)物理學(xué)家列別捷夫首先從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了“光射到物體表面上時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力”，我們將光對(duì)物體單位面積的壓力叫壓強(qiáng)或光壓。己知頻率為v的光子的動(dòng)量為SKIPIF1<0，式中h為普朗克常量（SKIPIF1<0），c為光速（SKIPIF1<0），某激光器發(fā)出的激光功率為SKIPIF1<0，該光束垂直射到某平整元件上，其光束截面積為SKIPIF1<0，該激光的波長(zhǎng)SKIPIF1<0下列說(shuō)法正確的有（）A．該激光器單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)可表示為SKIPIF1<0B．該激光定能使金屬鎢（截止頻率為SKIPIF1<0）發(fā)生光電效應(yīng)C．該激光能使處于第一激發(fā)態(tài)的氫原子（SKIPIF1<0）電離D．該光束可能產(chǎn)生的最大光壓約為SKIPIF1<06．如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖，則下列說(shuō)法正確的是（）A．氫原子由SKIPIF1<0能級(jí)躍遷到SKIPIF1<0能級(jí)時(shí)，氫原子的電勢(shì)能減小B．如果SKIPIF1<0能級(jí)的氫原子吸收某電子的能量躍遷到SKIPIF1<0能級(jí)，則該電子的能量一定等于SKIPIF1<0C．大量處于基態(tài)的氫原子吸收某頻率的光子躍遷到SKIPIF1<0能級(jí)時(shí)，可向外輻射兩種不同頻率的光子D．用氫原子從SKIPIF1<0能級(jí)躍遷到SKIPIF1<0能級(jí)輻射出的光照射逸出功為SKIPIF1<0的金屬時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為SKIPIF1<07．光譜分析儀能夠靈敏、迅速地根據(jù)物質(zhì)的光譜來(lái)鑒別物質(zhì)，及確定它的化學(xué)組成和相對(duì)含量。如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖，則關(guān)于氫原子在能級(jí)躍遷過程中輻射或吸收光子的特征，下列說(shuō)法中正確的是（）A．大量處于SKIPIF1<0能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，能輻射出3種不同頻率的光子B．大量處于SKIPIF1<0能級(jí)的氫原子吸收能量為SKIPIF1<0的光子可以躍遷到SKIPIF1<0能級(jí)C．處于基態(tài)的氫原子吸收能量為SKIPIF1<0的光子可以發(fā)生電離D．氫原子發(fā)射光譜屬于連續(xù)光譜8．2021年5月28日凌晨，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院有“東方超環(huán)”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的1.2億攝氏度SKIPIF1<0秒等離子體運(yùn)行，向核聚變能源應(yīng)用邁出重要一步。若一個(gè)氘核和一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)SKIPIF1<0，同時(shí)放出一個(gè)X粒子以及向外輻射一個(gè)γ光子，已知氘核、氚核、α粒子、X粒子的質(zhì)量分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，普朗克常量為h，真空中的光速為c，則（）A．X粒子為電子 B．γ光子是核外電子受激發(fā)而發(fā)出的C．SKIPIF1<0 D．γ光子的動(dòng)量為SKIPIF1<09．傳統(tǒng)的航母動(dòng)力來(lái)源是燃油蒸汽輪機(jī)，燃油限制了航母的載重量、續(xù)航里程和戰(zhàn)斗力。2021年，我國(guó)研發(fā)的全球首個(gè)小型核反應(yīng)堆“玲瓏一號(hào)”問世，為我國(guó)建造核動(dòng)力航母奠定了基礎(chǔ)，“玲瓏一號(hào)”的核燃料為濃縮鈾，體積小，功率大，SKIPIF1<0的一種核反應(yīng)方程為SKIPIF1<0，生成的SKIPIF1<0還會(huì)發(fā)生SKIPIF1<0衰變。下列說(shuō)法正確的是（）A．鈾發(fā)生的這種核反應(yīng)又叫熱核反應(yīng)，需要很高的溫度B．鈾發(fā)生的這種核反應(yīng)產(chǎn)生慢中子，對(duì)中子加速后可發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)C．SKIPIF1<0發(fā)生SKIPIF1<0衰變時(shí)產(chǎn)生的SKIPIF1<0射線是鋇原子核外的電子躍遷形成的D．SKIPIF1<0發(fā)生SKIPIF1<0衰變的速度不能通過調(diào)節(jié)壓強(qiáng)和溫度來(lái)控制10．1986年4月26日，烏克蘭切爾諾貝利核電廠的第44號(hào)反應(yīng)堆發(fā)生了爆炸。前蘇聯(lián)政府為了阻止核電站爆炸產(chǎn)生放射性核污染，建造起來(lái)的一個(gè)巨大的鋼筋混凝土建筑將核電站的第4號(hào)反應(yīng)堆徹底封住。由于從遠(yuǎn)處看這一建筑像一座巨大的墳?zāi)?，被稱為“切爾諾貝利核石棺”。這座“石棺”到2022年就會(huì)達(dá)到壽命極限，目前烏克蘭已經(jīng)完成核電站新防護(hù)罩建造工作，據(jù)烏克蘭政府表示，“新棺”的用期計(jì)劃達(dá)到100年。核事故中輻射防護(hù)的主要對(duì)象是碘-131，放射性碘進(jìn)入人體后對(duì)甲狀腺造成損害，短期引起甲狀腺功能減退，長(zhǎng)期可引起癌變。碘的半衰期為8天，其衰變方程為SKIPIF1<0，以下說(shuō)法正確的是（

）A．通過加壓或者是降溫的方法，可以改變放射性物質(zhì)的半衰期B．8個(gè)SKIPIF1<0經(jīng)過8天后還剩下4個(gè)C．衰變發(fā)出的射線是波長(zhǎng)很短的光子，電離能力很強(qiáng)D．衰變過程中質(zhì)量數(shù)不變二、多項(xiàng)選擇題11．氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生四種頻率的可見光，其光譜如圖1所示。氫原子從能級(jí)6躍遷到能級(jí)2產(chǎn)生可見光I，從能級(jí)3躍遷到能級(jí)2產(chǎn)生可見光Ⅱ。用同一雙縫干涉裝置研究?jī)煞N光的干涉現(xiàn)象，得到如圖2和圖3所示的干涉條紋。用兩種光分別照射如圖4所示的實(shí)驗(yàn)裝置，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)。下列說(shuō)法正確的是（）A．圖1中的SKIPIF1<0對(duì)應(yīng)的是ⅠB．圖2中的干涉條紋對(duì)應(yīng)的是ⅡC．Ⅰ的光子動(dòng)量大于Ⅱ的光子動(dòng)量D．P向a移動(dòng)，電流表示數(shù)為零時(shí)Ⅰ對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)比Ⅱ的大12．如圖所示，一群處于第4能級(jí)的氫原子，向低能級(jí)躍遷時(shí)能發(fā)出不同頻率的光，其中只有3種不同頻率的光a，b，c照射到圖甲電路陰極K的金屬上能夠發(fā)生光電效應(yīng)，測(cè)得光電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，調(diào)節(jié)過程中三種光均能達(dá)到對(duì)應(yīng)的飽和光電流，已知?dú)湓拥哪芗?jí)圖如圖丙所示，則下列推斷正確的是（）A．陰極金屬的逸出功可能為SKIPIF1<0eVB．圖乙中的b光光子能量為12.09eVC．圖乙中的a光是氫原子由第4能級(jí)向基態(tài)躍遷發(fā)出的D．若甲圖中電源左端為正極，隨滑片向右滑動(dòng)，光電流先增大后保持不變13．圖甲、乙、丙、丁均為關(guān)于光電效應(yīng)的四幅圖像，其中v為入射光的頻率、U為所加電壓、Uc為遏止電壓、Ek為光電子的最大初動(dòng)能、I為光電流。下列說(shuō)法正確的是（）A．若電子的電荷量為e，則由圖甲可得普朗克常量SKIPIF1<0B．由圖乙可知，虛線對(duì)應(yīng)金屬的逸出功比實(shí)線對(duì)應(yīng)金屬的逸出功大C．由圖丙可知，在光的頻率不變（即顏色不變）的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大D．由圖丁可知，光電管兩端的電壓越高，光電流一定越大14．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)內(nèi)放置一極薄的金屬片，其極限波長(zhǎng)為SKIPIF1<0，實(shí)驗(yàn)證明，在某種特定條件下，金屬內(nèi)的電子能吸收多個(gè)光子，產(chǎn)生光電效應(yīng)。今用頻率為SKIPIF1<0的弱單色光照射，發(fā)現(xiàn)沒有電子放出。若保持頻率SKIPIF1<0不變，逐漸增大光強(qiáng)，釋放出的電子（質(zhì)量為m，電荷的絕對(duì)值為e）能在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)作的圓周運(yùn)動(dòng)，最大半徑為R，則下列說(shuō)法正確的是（）A．遏止電壓為SKIPIF1<0 B．此照射光光子的能量可能為SKIPIF1<0C．放出電子的最大動(dòng)量為eBR D．單色光光子的動(dòng)量可能為SKIPIF1<015．圖甲為氫原子巴耳末線系的光譜圖，圖乙是根據(jù)玻爾原子模型求得的氫原子能級(jí)圖，普朗克常數(shù)SKIPIF1<0，下列說(shuō)法正確的是（

）A．圖甲中波長(zhǎng)為656.3nm的亮線為氫原子從n＝3能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的B．氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，可能輻射出SKIPIF1<0射線C．能量為5eV的光子可使處于n＝2能級(jí)的氫原子發(fā)生電離D．氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到基態(tài)時(shí)釋放的光子，可使逸出功為4.54eV的金屬鎢發(fā)生光電效應(yīng)，產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能為8.21eV16．一束波長(zhǎng)為500mm、功率為1.0W的激光可聚焦成一個(gè)半徑為500nm的光斑，此激光照射在半徑和高度均為500nm的圓柱體上，如圖所示。假設(shè)圓柱體的密度與水相同且完全吸收輻射，已知普朗克常量為6.626×10-34J·s，則（）A．每個(gè)光子的動(dòng)量大小為1.32×10-30kg·m/sB．激光每秒發(fā)射的光子約為2.5×1024個(gè)C．圓柱體的加速度約為8.5×108m/s2D．圓柱體受到的作用力隨著激光功率的增大而減小17．如圖甲所示為我國(guó)自主研制的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中采用的星載氫原子鐘，其計(jì)時(shí)精度將比星載銣原子鐘高一個(gè)數(shù)量級(jí)，原子鐘是利用“原子躍遷”的頻率來(lái)計(jì)時(shí)的，這個(gè)頻率很高并極其穩(wěn)定，所以它的計(jì)時(shí)精度也非常高，圖乙為氫原子的能級(jí)圖，下列說(shuō)法正確的是（

）A．欲使處于SKIPIF1<0能級(jí)的氫原子被電離，可用單個(gè)光子能量為4eV的光照射該氫原子B．用能量為12.5eV的電子轟擊處于基態(tài)的氫原子，一定不能使氫原子發(fā)生能級(jí)躍遷C．一群處于SKIPIF1<0能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射的光能使逸出功為2eV的鉀發(fā)生光電效應(yīng)D．一群處于SKIPIF1<0能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多產(chǎn)生6種頻率的光18．物質(zhì)在β衰變過程中釋放出的電子只帶走了總能量的一部分，還有一部分能量“失蹤”了，著名物理學(xué)家尼爾斯·玻爾據(jù)此認(rèn)為在衰變過程中能量守恒定律是失效的，后來(lái)中微子（一種電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都是零的微觀粒子）的發(fā)現(xiàn)解釋了這一現(xiàn)象。上世紀(jì)四十年代初，我國(guó)科學(xué)家，“兩彈一星功勛獎(jiǎng)?wù)隆鲍@得者王淦昌先生首先提出了證明中微子存在的實(shí)驗(yàn)方案。我們可以將其做如下描述：靜止原子核SKIPIF1<0俘獲一個(gè)粒子X，可生成一個(gè)新原子核SKIPIF1<0，并放出中微子（用“ve”表示），根據(jù)核反應(yīng)后原子核L的動(dòng)能和動(dòng)量，可以間接測(cè)量中微子的能量和動(dòng)量，進(jìn)而確定中微子的存在。下列說(shuō)法正確的是（）A．粒子X是電子 B．粒子X是質(zhì)子C．核反應(yīng)前后的中子總數(shù)不變 D．這個(gè)實(shí)驗(yàn)的思想是能量守恒和動(dòng)量守恒19．中國(guó)自主三代核電“華龍一號(hào)”示范工程第2臺(tái)機(jī)組——福清核電6號(hào)機(jī)組于2022年3月25日投入商業(yè)運(yùn)行，至此“華龍一號(hào)”示范工程全面建成投運(yùn)?！叭A龍一號(hào)”利用鈾核裂變釋放能量，原子核的平均結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)之間的關(guān)系圖線如圖所示，兩臺(tái)機(jī)組每年總發(fā)電量約200億千瓦時(shí)。下列說(shuō)法正確的是（）A．鈾核裂變的一個(gè)重要核反應(yīng)方程是SKIPIF1<0B．“華龍一號(hào)”兩臺(tái)機(jī)組發(fā)電一年需消耗SKIPIF1<0核約為0.8kgC．SKIPIF1<0核的平均核子質(zhì)量小于SKIPIF1<0核的平均核子質(zhì)量D．三個(gè)中子和三個(gè)質(zhì)子結(jié)合成SKIPIF1<0核時(shí)釋放能量約為30MeV20．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生了一次α衰變，釋放出的α粒子在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為R。以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量，M表示新核的質(zhì)量，放射性原子核用SKIPIF1<0表示，新核的元素符號(hào)用Y表示，該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核Y的動(dòng)能，則（）A．α粒子和新核Y的半徑之比SKIPIF1<0B．α粒子的圓周運(yùn)動(dòng)可以等效成一個(gè)環(huán)形電流，環(huán)形電流大小為SKIPIF1<0C．新核的運(yùn)動(dòng)周期T＝SKIPIF1<0D．衰變過程的質(zhì)量虧損為SKIPIF1<0三、計(jì)算題21．根據(jù)量子理論可知光子具有動(dòng)量，其大小等于光子的能量除以光速，即SKIPIF1<0。光照射到物體表面并被反射時(shí)，如同大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞一樣，將產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會(huì)對(duì)物體表面產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”。（1）一臺(tái)發(fā)光功率為P的激光器發(fā)出的一束激光，光束的橫截面積為S。當(dāng)該激光束垂直照射在物體表面時(shí)，若幾乎能被物體表面完全反射，試寫出其在物體表面引起的光壓表達(dá)式。（2）設(shè)想利用太陽(yáng)光壓提供動(dòng)力，將太陽(yáng)系中的探測(cè)器送到太陽(yáng)系以外，這就需要為探測(cè)器制作一個(gè)很大的光帆，以使太陽(yáng)對(duì)光帆的光壓超過太陽(yáng)對(duì)探測(cè)器的引力。設(shè)有一探測(cè)器質(zhì)量為M，處于地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)軌道上，在該軌道上單位時(shí)間內(nèi)垂直輻射在單位面積上的太陽(yáng)光能量為J，地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的加速度為a，如果用一種密度為ρ的物質(zhì)為此探測(cè)器做成光帆，試估算這種光帆的厚度應(yīng)滿足什么條件。22．玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論指出，電子環(huán)繞氫原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖1所示。已知某狀態(tài)下電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，電子的電量為e，靜電力常量為k。試回答以下問題：（1）求電子在軌道半徑為r圓周上運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)能Ek；（2）氫原子核外電子的軌道是一系列分立、特定的軌道，如圖2所示，電子對(duì)應(yīng)的軌道半徑關(guān)系為rn=n2r1（n=1，2，3…）。圖3為氫原子的能級(jí)圖。已知n=1時(shí)，相應(yīng)的軌道半徑r1=0.53×10-10m，靜電力常量k=9.0×109Nm2/C2。計(jì)算n=3時(shí)，氫原子的勢(shì)能Ep3；（3）若規(guī)定兩質(zhì)點(diǎn)相距無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)引力勢(shì)能為零，則質(zhì)量分別為M、m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相距為r時(shí)的引力勢(shì)能表達(dá)式為SKIPIF1<0，式中G為引力常量。原子核和它周圍的電子運(yùn)動(dòng)模型與太陽(yáng)和地球、地球和人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)很相似。如圖4所示，設(shè)距地球無(wú)窮遠(yuǎn)處萬(wàn)有引力勢(shì)能為零，已知地球的質(zhì)量為MD，地球半徑為RD。請(qǐng)推導(dǎo)地球的第二宇宙速度表達(dá)式。23．硼中子俘獲療法是腫瘤治療的新技術(shù)，其原理是進(jìn)入癌細(xì)胞內(nèi)的硼核SKIPIF1<0吸收慢中子，轉(zhuǎn)變成鋰核SKIPIF1<0和α粒子，釋放出SKIPIF1<0光子。已知核反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損為Δm，SKIPIF1<0光子的能量為Eo，硼核的比結(jié)合能為E1，鋰核的比結(jié)合能為E2，普朗克常量為h，真空中光速為c。（1）寫出核反應(yīng)方程并求出γ光子的波長(zhǎng)λ；（2）求核反應(yīng)放出的能量E及氦核的比結(jié)合能E3。24．我國(guó)首艘攻擊核潛艇，代號(hào)091型，西方稱其為漢級(jí)攻擊核潛艇，其核反應(yīng)堆采用