高考物理總復(fù)習(xí)《近代物理》專項(xiàng)測試卷含答案

第第頁高考物理總復(fù)習(xí)《近代物理》專項(xiàng)測試卷含答案學(xué)校:___________班級：___________姓名：___________考號：___________目標(biāo)要求1.理解光電效應(yīng)的規(guī)律并能應(yīng)用其計(jì)算逸出功、截止頻率、最大初動(dòng)能等物理量。2.理解玻爾理論及能級躍遷規(guī)律。3.理解原子核的衰變、人工轉(zhuǎn)變以及核能計(jì)算的知識?？键c(diǎn)一光子的能量粒子的波動(dòng)性1．光子的能量ε＝hν2．粒子的波動(dòng)性：實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，每一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的粒子都有一種波與它對應(yīng)，其波長λ＝eq\f(h,p)，p為運(yùn)動(dòng)粒子的動(dòng)量，h為普朗克常量，這種波被稱為德布羅意波，也叫物質(zhì)波。例1(吉林長春市東北師大附中模擬預(yù)測)物理學(xué)中有很多關(guān)于“通量”的概念，如磁通量、輻射通量等，其中輻射通量Φ表示單位時(shí)間內(nèi)通過某一截面的輻射能，其單位為J/s，波長為λ的平行光垂直照射在面積為S的紙板上，已知該束光單位體積內(nèi)的光子數(shù)為n，光速為c，普朗克常量為h，則該束光的輻射通量為()A.eq\f(hc2nS,λ) B.eq\f(hc2nλ3,S)C.eq\f(hc2,nSλ3) D.eq\f(hc2,nS2λ)答案A解析設(shè)時(shí)間t內(nèi)，照射在紙板上的光子數(shù)為N＝nctS，輻射能為E＝Nhν＝Nheq\f(c,λ)，則該束光的輻射通量為Φ＝eq\f(E,t)＝eq\f(hc2nS,λ)，故選A。例2(多選)(浙江6月選考·15)有一種新型光電效應(yīng)量子材料，其逸出功為W0。當(dāng)紫外光照射該材料時(shí)，只產(chǎn)生動(dòng)能和動(dòng)量單一的相干光電子束。用該電子束照射間距為d的雙縫，在與縫相距為L的觀測屏上形成干涉條紋，測得條紋間距為Δx。已知電子質(zhì)量為m，普朗克常量為h，光速為c，則()A．電子的動(dòng)量pe＝eq\f(hL,dΔx)B．電子的動(dòng)能Ek＝eq\f(hL2,2md2Δx2)C．光子的能量E＝W0＋eq\f(chL,dΔx)D．光子的動(dòng)量p＝eq\f(W0,c)＋eq\f(h2L2,2cmd2Δx2)答案AD解析根據(jù)條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ，可得λ＝eq\f(Δxd,L)。根據(jù)pe＝eq\f(h,λ)，可得pe＝eq\f(hL,dΔx)，故A正確；根據(jù)動(dòng)能和動(dòng)量的關(guān)系Ek＝eq\f(p2,2m)，結(jié)合A選項(xiàng)可得Ek＝eq\f(h2L2,2md2Δx2)，故B錯(cuò)誤；光子的能量E＝W0＋Ek＝W0＋eq\f(h2L2,2md2Δx2)，故C錯(cuò)誤；光子的動(dòng)量p＝mc，光子的能量E＝mc2，聯(lián)立可得p＝eq\f(E,c)，則光子的動(dòng)量p＝eq\f(W0,c)＋eq\f(h2L2,2cmd2Δx2)，故D正確?？键c(diǎn)二光電效應(yīng)1．光電效應(yīng)兩條對應(yīng)關(guān)系(1)光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動(dòng)能大；(2)光照強(qiáng)度大(同種頻率的光)→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大。2．定量分析時(shí)應(yīng)抓住三個(gè)關(guān)系式愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系Ek＝eUc逸出功與截止頻率的關(guān)系W0＝hνc3．光電效應(yīng)的四類圖像分析圖像名稱圖線形狀由圖線直接(或間接)得到的物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系Ek＝hν－h(huán)νc(1)截止頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc(2)逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對值W0＝|－E|＝E(3)普朗克常量：圖線的斜率k＝h顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系(1)遏止電壓Uc：圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)(2)飽和光電流Im1、Im2：光電流的最大值(3)最大初動(dòng)能：Ek＝eUc顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系(1)遏止電壓Uc1>Uc2，則ν1>ν2(2)最大初動(dòng)能：Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)(1)截止頻率νc：圖線與橫軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)(2)普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h＝ke(注：此時(shí)兩極之間接反向電壓)例3(貴州畢節(jié)市二診)某實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲探究光電效應(yīng)的規(guī)律。在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖乙所示。若該直線的斜率和橫截距分別為k和ν0，電子電荷量的絕對值為e。則普朗克常量h和所用材料的逸出功W0分別為()A．h＝ek，W0＝ekν0 B．h＝eq\f(k,e)，W0＝eq\f(ek,ν0)C．h＝ek，W0＝eν0 D．h＝eq\f(k,e)，W0＝eq\f(e,ν0)答案A解析由光電效應(yīng)方程有Ekm＝hν－W0，其中Ekm＝eUc，變形得Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)根據(jù)圖像得k＝eq\f(h,e)，解得h＝ek，橫截距ν0＝eq\f(W0,h)，解得逸出功為W0＝ekν0，故選A。例4(江蘇南京漢開書院模擬)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的關(guān)系圖像，已知圖線甲、乙所對應(yīng)的光的頻率分別為ν1、ν2，逸出的光電子的最大速度之比為2∶1，則下列說法正確的是()A．ν1∶ν2＝4∶1B．甲光與乙光的波長之比為1∶4C．|U1|∶|U2|＝2∶1D．用乙光實(shí)驗(yàn)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從陰極表面逸出的光電子數(shù)較多答案D解析由于光電子的最大速度之比為2∶1，由Ekm＝eq\f(1,2)mv2，可得最大初動(dòng)能之比為4∶1，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0可知，甲、乙兩種光的頻率之比不等于4∶1，又由c＝λν可知，甲、乙兩種光的波長之比不等于1∶4，故A、B錯(cuò)誤；又因Ekm＝eUc，則遏止電壓之比為|U1|∶|U2|＝4∶1，故C錯(cuò)誤；由以上分析可知乙光的頻率比甲光的頻率小，又由圖像可知乙的飽和光電流比甲的大，所以在單位時(shí)間內(nèi)照射到陰極的光子數(shù)多，從陰極表面逸出的光電子數(shù)較多，故D正確?？键c(diǎn)三能級躍遷解決氫原子能級躍遷問題的三點(diǎn)技巧(1)原子躍遷時(shí)，所吸收或輻射的光子能量只能等于兩能級的能量差。(2)原子從某一能級電離時(shí)，所吸收的能量可以大于或等于這一能級能量的絕對值，剩余能量為自由電子的動(dòng)能。(3)一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出的可能光譜線條數(shù)最多為n－1，而一群氫原子躍遷發(fā)出的可能光譜線條數(shù)可用N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2)求解。例5(湖北卷·1)2022年10月，我國自主研發(fā)的“夸父一號”太陽探測衛(wèi)星成功發(fā)射。該衛(wèi)星搭載的萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡可用于探測波長為121.6nm的氫原子譜線(對應(yīng)的光子能量為10.2eV)。根據(jù)如圖所示的氫原子能級圖，可知此譜線來源于太陽中氫原子()A．n＝2和n＝1能級之間的躍遷B．n＝3和n＝1能級之間的躍遷C．n＝3和n＝2能級之間的躍遷D．n＝4和n＝2能級之間的躍遷答案A解析由題圖可知n＝2和n＝1能級之間的能量差值為ΔE＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV，與探測器探測到的譜線能量相等，故可知此譜線來源于太陽中氫原子n＝2和n＝1能級之間的躍遷。故選A。例6(多選)(浙江1月選考·15)氫原子從高能級向低能級躍遷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生四種頻率的可見光，其光譜如圖甲所示。氫原子從能級6躍遷到能級2產(chǎn)生可見光Ⅰ，從能級3躍遷到能級2產(chǎn)生可見光Ⅱ。用同一雙縫干涉裝置研究兩種光的干涉現(xiàn)象，得到如圖乙和圖丙所示的干涉條紋。用兩種光分別照射如圖丁所示的實(shí)驗(yàn)裝置，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)。下列說法正確的是()A．圖甲中的Hα對應(yīng)的是ⅠB．圖乙中的干涉條紋對應(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對應(yīng)的電壓表示數(shù)比Ⅱ的大答案CD解析根據(jù)題意，氫原子發(fā)生能級躍遷時(shí)，由公式可得Em－En＝hν＝eq\f(hc,λ)，可知可見光Ⅰ的頻率大，波長小，可見光Ⅱ的頻率小，波長大。題圖甲中的Hα對應(yīng)的是可見光Ⅱ，故A錯(cuò)誤；干涉條紋間距Δx＝λeq\f(l,d)，題圖乙中條紋間距較小，則波長較小，對應(yīng)的是可見光Ⅰ，故B錯(cuò)誤；根據(jù)題意，由公式可得光子動(dòng)量為p＝eq\f(h,λ)，可知Ⅰ的光子動(dòng)量大于Ⅱ的光子動(dòng)量，故C正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程及動(dòng)能定理可得eUc＝hν－W0，可知頻率越大，遏止電壓越大，則P向a移動(dòng)，電流表示數(shù)為零時(shí)Ⅰ對應(yīng)的電壓表示數(shù)比Ⅱ的大，故D正確?？键c(diǎn)四核反應(yīng)核能1．核衰變問題(1)半衰期：(2)α衰變和β衰變次數(shù)的確定方法①方法一：由于β衰變不改變質(zhì)量數(shù)，故可以先由質(zhì)量數(shù)改變確定α衰變的次數(shù)，再根據(jù)電荷數(shù)守恒確定β衰變的次數(shù)。②方法二：設(shè)α衰變次數(shù)為x，β衰變次數(shù)為y，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒列方程組求解。2．核能的計(jì)算方法(1)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，用核反應(yīng)虧損的質(zhì)量乘真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2。(2)根據(jù)1u(原子質(zhì)量單位)相當(dāng)于931.5MeV的能量，用核反應(yīng)質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)。3．核反應(yīng)方程中電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒，有質(zhì)量虧損。例7(山東泰安市統(tǒng)考二模)質(zhì)量為m0的某放射性元素原子核發(fā)生衰變，經(jīng)過時(shí)間t，該元素原子核剩余的質(zhì)量為m，其eq\f(m,m0)－t關(guān)系如圖所示。該元素的半衰期約為()A．41.5d B．100dC．141.5d D．183d答案B解析半衰期代表元素衰變一半所用的時(shí)間，由題可知從eq\f(m,m0)＝eq\f(3,4)到eq\f(m,m0)＝eq\f(3,8)，即衰變一半所用時(shí)間為100d，所以半衰期約為100d。故選B。例8(浙江6月選考·5)“玉兔二號”裝有核電池，不懼漫長寒冷的月夜。核電池將eq\o\ar(238,94)Pu衰變釋放的核能一部分轉(zhuǎn)換成電能。eq\o\ar(238,94)Pu的衰變方程為eq\o\ar(238,94)Pu→eq\o\ar(X,92)U＋eq\o\ar(4,2)He，則()A．衰變方程中的X等于233B.eq\o\al(4,2)He的穿透能力比γ射線強(qiáng)C.eq\o\ar(238,94)Pu比eq\o\ar(X,92)U的比結(jié)合能小D．月夜的寒冷導(dǎo)致eq\o\ar(238,94)Pu的半衰期變大答案C解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，衰變方程為eq\o\ar(238,94)Pu→eq\o\ar(234,92)U＋eq\o\ar(4,2)He，即衰變方程中的X＝234，故A錯(cuò)誤；eq\o\ar(4,2)He是α粒子，穿透能力比γ射線弱，故B錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大越穩(wěn)定，由于eq\o\ar(238,94)Pu衰變成為了eq\o\ar(234,92)U，故eq\o\ar(234,92)U比eq\o\ar(238,94)Pu穩(wěn)定，即eq\o\ar(238,94)Pu比eq\o\ar(234,92)U的比結(jié)合能小，故C正確；半衰期由原子本身的特點(diǎn)決定，與溫度等外部因素?zé)o關(guān)，故D錯(cuò)誤。例9(貴州銅仁市二模)原子核的比結(jié)合能是原子核穩(wěn)定程度的量度，原子核的比結(jié)合能曲線如圖所示，根據(jù)該曲線，下列說法正確的是()A．原子核的結(jié)合能越大，原子核就越穩(wěn)定B.eq\o\al(4,2)He核的結(jié)合能約為14MeVC．一個(gè)重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能D.eq\o\al(89,36)Kr核中核子的比結(jié)合能比eq\o\ar(144,56)Ba核中核子的比結(jié)合能小答案C解析原子核的比結(jié)合能越大，原子核就越穩(wěn)定，A錯(cuò)誤；eq\o\al(4,2)He核的結(jié)合能約為4×7MeV＝28MeV，B錯(cuò)誤；一個(gè)重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能，C正確；由原子核的比結(jié)合能曲線可知，eq\o\al(89,36)Kr核中核子的比結(jié)合能比eq\o\ar(144,56)Ba核中核子的比結(jié)合能大，D錯(cuò)誤。例10(多選)(2022·湖南常德市模擬)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，一個(gè)靜止的放射性原子核(eq\o\al(A,Z)X)發(fā)生了一次α衰變。放射出的α粒子(eq\o\al(4,2)He)在與磁場垂直的平面內(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，生成的新核用Y表示。下面說法正確的是()A．發(fā)生衰變后產(chǎn)生的α粒子與新核Y在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡正確的是圖丙B．新核Y在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為RY＝eq\f(2,Z－2)RC．α粒子的圓周運(yùn)動(dòng)可以等效成一個(gè)環(huán)形電流，且電流大小為I＝eq\f(Bq2,2πm)D．若衰變過程中釋放的核能都轉(zhuǎn)化為α粒子和新核的動(dòng)能，則衰變過程中的質(zhì)量虧損為Δm＝eq\f(AqBR2,2mA－4c2)解題指導(dǎo)關(guān)鍵表述解讀靜止放射性原子核總動(dòng)量為零發(fā)生一次α衰變eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He推理論證依據(jù)(1)動(dòng)量守恒：pα＝pY(2)左手定則(3)帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑和周期公式：r＝eq\f(mv,qB)，T＝eq\f(2πm,qB)(4)電流的定義式：I＝eq\f(q,t)答案BCD解析由動(dòng)量守恒可知，衰變后α粒子與新核Y運(yùn)動(dòng)方向相反，所以軌跡圓應(yīng)外切，由圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R＝eq\f(mv,qB)可知，α粒子半徑大，由左手定則可知兩粒子圓周運(yùn)動(dòng)方向相同，丁圖正確，A錯(cuò)誤；由R＝eq\f(mv,qB)可知，eq\f(RY,R)＝eq\f(2,Z－2)，則RY＝eq\f(2,Z－2)R，B正確；圓周運(yùn)動(dòng)周期T＝eq\f(2πR,v)＝eq\f(2πm,qB)，環(huán)形電流I＝eq\f(q,T)＝eq\f(Bq2,2πm)，C正確；對α粒子，由洛倫茲力提供向心力qvB＝meq\f(v2,R)，可得v＝eq\f(BqR,m)，由質(zhì)量關(guān)系可知，衰變后新核Y質(zhì)量為M＝eq\f(A－4,4)m，由衰變過程動(dòng)量守恒可得Mv′－mv＝0，v′＝eq\f(m,M)v，系統(tǒng)增加的能量為ΔE＝eq\f(1,2)Mv′2＋eq\f(1,2)mv2，由質(zhì)能方程得ΔE＝Δmc2，聯(lián)立得Δm＝eq\f(AqBR2,2mA－4c2)，D正確。1．(江蘇省蘇錫常鎮(zhèn)四市一模)波長為λ的光子與一靜止電子發(fā)生正碰，測得反彈后的光子波長增大了Δλ，普朗克常量為h，不考慮相對論效應(yīng)，碰后電子的動(dòng)量為()A.eq\f(h,λ)＋eq\f(h,Δλ) B.eq\f(h,λ)＋eq\f(h,λ＋Δλ)C.eq\f(h,λ)－eq\f(h,Δλ) D．－eq\f(h,λ)－eq\f(h,λ＋Δλ)答案B解析根據(jù)動(dòng)量和波長的關(guān)系λ＝eq\f(h,p)，設(shè)碰后電子的動(dòng)量為p0，光子與電子碰撞過程滿足動(dòng)量守恒，因?yàn)楣庾优龊蠓磸?，所以eq\f(h,λ)＝－eq\f(h,λ＋Δλ)＋p0，解得p0＝eq\f(h,λ)＋eq\f(h,λ＋Δλ)，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。2．(多選)(渝瓊遼名校聯(lián)考)氫原子的能級示意圖如圖甲所示，現(xiàn)有大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷共發(fā)出三種光子(a、b、c)，用這三種光分別照射如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置，只有a、b兩種光照射能引起電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)，其飽和電流與電壓的變化關(guān)系如圖丙所示。則下列說法正確的是()A．實(shí)驗(yàn)裝置中陰極材料的逸出功可能為1.80eVB．a(chǎn)為氫原子從n＝3躍遷到n＝1能級釋放的光子C．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，b光的光照強(qiáng)度比a光的強(qiáng)D．處于n＝3能級的氫原子至少需要吸收1.51eV的能量才能電離答案BCD解析大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷產(chǎn)生的3種光子能量分別為由n＝3躍遷到n＝1的光子能量ΔE31＝E3－E1＝12.09eV，由n＝3躍遷到n＝2的光子能量ΔE32＝E3－E2＝1.89eV，由n＝2躍遷到n＝1的光子能量，ΔE21＝E2－E1＝10.2eV，由于只有兩種光照能引<W0<10.2eV，故A錯(cuò)誤；由圖丙可知a光的遏止電壓大于b光的遏止電壓，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0及遏止電壓與最大初動(dòng)能的關(guān)系eUc＝Ekm可知a為氫原子從n＝3躍遷到n＝1能級釋放的光子，故B正確；由于b光的飽和光電流大于a光，因此b光的光照強(qiáng)度比a光的強(qiáng)，故C正確；要使處于n＝3能級的氫原子電離，則氫原子吸收的能量E≥0－E3＝1.51eV，故D正確。專項(xiàng)訓(xùn)練[保分基礎(chǔ)練]1．(北京卷·3)下列核反應(yīng)方程中括號內(nèi)的粒子為中子的是()A.eq\o\ar(235,92)U＋eq\o\ar(1,0)n→eq\o\ar(144,56)Ba＋eq\o\ar(89,36)Kr＋()B.eq\o\ar(238,92)U→eq\o\ar(234,90)Th＋()C.eq\o\ar(14,7)N＋eq\o\ar(4,2)He→eq\o\ar(17,8)O＋()D.eq\o\ar(14,6)C→eq\o\ar(14,7)N＋()2．(浙江1月選考·9)宇宙射線進(jìn)入地球大氣層與大氣作用會(huì)產(chǎn)生中子，中子與大氣中的氮14會(huì)產(chǎn)生以下核反應(yīng)：eq\o\ar(14,7)N＋eq\o\ar(1,0)n→eq\o\ar(14,6)C＋eq\o\ar(1,1)H，產(chǎn)生的eq\o\ar(14,6)C能自發(fā)進(jìn)行β衰變，其半衰期為5730年，利用碳14的衰變規(guī)律可推斷古木的年代。下列說法正確的是()A.eq\o\ar(14,6)C發(fā)生β衰變的產(chǎn)物是eq\o\ar(15,7)NB．β衰變輻射出的電子來自于碳原子的核外電子C．近年來由于地球的溫室效應(yīng)，引起eq\o\ar(14,6)C的半衰期發(fā)生微小變化D．若測得一古木樣品的eq\o\ar(14,6)C含量為活體植物的eq\f(1,4)，則該古木距今約為11460年3．(湖南卷·1)2023年4月13日，中國“人造太陽”反應(yīng)堆中科院環(huán)流器裝置(EAST)創(chuàng)下新紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)403秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運(yùn)行，為可控核聚變的最終實(shí)現(xiàn)又向前邁出了重要的一步，下列關(guān)于核反應(yīng)的說法正確的是()A．相同質(zhì)量的核燃料，輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多B．氘氚核聚變的核反應(yīng)方程為eq\o\ar(2,1)H＋eq\o\ar(3,1)H→eq\o\ar(4,2)He＋eq\o\ar(0,－1)eC．核聚變的核反應(yīng)燃料主要是鈾235D．核聚變反應(yīng)過程中沒有質(zhì)量虧損4．(多選)(福建莆田市質(zhì)量檢測)根據(jù)玻爾理論，氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)()A．電子的動(dòng)能變小B．電子的電勢能變小C．氫原子總能量變小D．氫原子吸收能量5．(遼寧卷·6)原子處于磁場中，某些能級會(huì)發(fā)生劈裂。某種原子能級劈裂前后的部分能級圖如圖所示，相應(yīng)能級躍遷放出的光子分別設(shè)為①②③④。若用①照射某金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，且逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ek，則()A．①和③的能量相等B．②的頻率大于④的頻率C．用②照射該金屬一定能發(fā)生光電效應(yīng)D．用④照射該金屬，逸出光電子的最大初動(dòng)能小于Ek6．(全國乙卷·16)2022年10月，全球眾多天文設(shè)施觀測到迄今最亮伽馬射線暴，其中我國的“慧眼”衛(wèi)星、“極目”空間望遠(yuǎn)鏡等裝置在該事件觀測中作出重要貢獻(xiàn)。由觀測結(jié)果推斷，該伽馬射線暴在1分鐘內(nèi)釋放的能量量級為1048J。假設(shè)釋放的能量來自于物質(zhì)質(zhì)量的減少，則每秒鐘平均減少的質(zhì)量量級為(光速為3×108m/s)()A．1019kg B．1024kgC．1029kg D．1034kg7．(江西贛州市二模)圖甲為氫原子能級圖，圖乙為氫原子光譜，其中Hα、Hβ、Hγ、Hδ是氫原子在可見光區(qū)的四條譜線，這四條譜線是氫原子從高能級躍遷到n＝2能級輻射產(chǎn)生的，稱為巴爾末系，下列說法正確的是()A．氫原子的發(fā)射光譜屬于連續(xù)光譜B．這四條譜線中，Hα譜線光子動(dòng)量最大C．Hδ可能是氫原子從n＝3能級向n＝2能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的D．若用Hγ照射某種金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則Hδ也一定能[爭分提能練]8．(山東青島市一模)氫原子第n能級的能量為En＝eq\f(E1,n2)，其中E1是基態(tài)能量，n＝1,2,3…。若某一氫原子輻射出能量為－eq\f(3,16)E1的光子后，氫原子處于比基態(tài)高出－eq\f(3,4)E1的激發(fā)態(tài)，則氫原子輻射光子前處于()A．第2能級 B．第3能級C．第4能級 D．第6能級9．(江蘇蘇北地區(qū)一模)如圖所示，假設(shè)入射光子的動(dòng)量為p0，光子與靜止的電子發(fā)生彈性碰撞。碰后光子的動(dòng)量大小為p1，傳播方向與入射方向夾角為α；碰后電子的動(dòng)量大小為p2，出射方向與光子入射方向夾角為β。已知光速為c，普朗克常量為h，下列說法正確的是()A．碰前入射光的波長為eq\f(p0,h)B．碰后電子的能量為p2cC．p0＝p1cosα＋p2cosβD．p0＝p1＋p210．(多選)(四川成都市第七中學(xué)二診)如圖所示，圖甲為氫原子的能級圖，大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時(shí)，發(fā)出頻率不同的大量光子，其中頻率最高的光子照射到圖乙電路中光電管陰極K上時(shí)，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖丙所示。下列說法正確的是()A．光電管陰極K金屬材料的逸出功為5.75eVB．這些氫原子躍遷時(shí)最多發(fā)出6種頻率的光C．若調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片能使光電流為零，則可判斷圖乙中電源右側(cè)為正極D．氫原子從n＝4能級躍遷到n＝2能級時(shí)，氫原子能量減小，核外電子動(dòng)能增加11.(黑龍江齊齊哈爾市一模)用同一個(gè)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，分別用a、b兩種單色光進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，得到光電流與光電管兩極間電壓的關(guān)系圖像如圖所示。下列說法正確的是()A．a(chǎn)光光子的能量大于b光光子的能量B．b光的波長比a光的長C．兩種單色光從同一介質(zhì)射入空氣時(shí)，b光的全反射臨界角大D．若兩種單色光分別照射基態(tài)氫原子時(shí)都能使其能級躍遷，則b光使其躍遷能級更高12．(江蘇卷·14)“夸父一號”太陽探測衛(wèi)星可以觀測太陽輻射的硬X射線。硬X射線是波長很短的光子，設(shè)波長為λ。若太陽均勻地向各個(gè)方向輻射硬X射線，衛(wèi)星探測儀鏡頭正對著太陽，每秒接收到N個(gè)該種光子。已知探測儀鏡頭面積為S，衛(wèi)星離太陽中心的距離為R，普朗克常量為h，光速為c，求：(1)每個(gè)光子的動(dòng)量p和能量E；(2)太陽輻射硬X射線的總功率P。[尖子生選練]13．(貴州省六校聯(lián)盟聯(lián)考)如圖甲所示為某實(shí)驗(yàn)小組成員研究某金屬發(fā)生光電效應(yīng)的遏止電壓隨照射光頻率變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)原理圖，圖乙為實(shí)驗(yàn)得到的遏止電壓隨照射光頻率變化的關(guān)系圖像，電子的電荷量e＝1.6×10－19C，則下列說法正確的是()A．由圖乙可得普朗克常量為6.6×10－33J·sB．由圖乙可知該金屬的極限頻率為4.0×1014HzC．圖甲中入射光的頻率為4.8×1014Hz時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為1.056×10－19JD．圖甲中入射光的頻率為3.5×1014Hz時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端，電流計(jì)G的示數(shù)為零參考答案[保分基礎(chǔ)練]1．(北京卷·3)下列核反應(yīng)方程中括號內(nèi)的粒子為中子的是()A.eq\o\ar(235,92)U＋eq\o\ar(1,0)n→eq\o\ar(144,56)Ba＋eq\o\ar(89,36)Kr＋()B.eq\o\ar(238,92)U→eq\o\ar(234,90)Th＋()C.eq\o\ar(14,7)N＋eq\o\ar(4,2)He→eq\o\ar(17,8)O＋()D.eq\o\ar(14,6)C→eq\o\ar(14,7)N＋()答案A解析根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知，核反應(yīng)方程為eq\o\ar(235,92)U＋eq\o\ar(1,0)n→eq\o\ar(144,56)Ba＋eq\o\ar(89,36)Kr＋3(eq\o\ar(1,0)n)，故A符合題意；根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知，核反應(yīng)方程為eq\o\ar(238,92)U→eq\o\ar(234,90)Th＋(eq\o\ar(4,2)He)，故B不符合題意；根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知，核反應(yīng)方程為eq\o\ar(14,7)N＋eq\o\ar(4,2)He→eq\o\ar(17,8)O＋(eq\o\ar(1,1)H)，故C不符合題意；根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知，核反應(yīng)方程為eq\o\ar(14,6)C→eq\o\ar(14,7)N＋(eq\o\ar(0,－1)e)，故D不符合題意。2．(浙江1月選考·9)宇宙射線進(jìn)入地球大氣層與大氣作用會(huì)產(chǎn)生中子，中子與大氣中的氮14會(huì)產(chǎn)生以下核反應(yīng)：eq\o\ar(14,7)N＋eq\o\ar(1,0)n→eq\o\ar(14,6)C＋eq\o\ar(1,1)H，產(chǎn)生的eq\o\ar(14,6)C能自發(fā)進(jìn)行β衰變，其半衰期為5730年，利用碳14的衰變規(guī)律可推斷古木的年代。下列說法正確的是()A.eq\o\ar(14,6)C發(fā)生β衰變的產(chǎn)物是eq\o\ar(15,7)NB．β衰變輻射出的電子來自于碳原子的核外電子C．近年來由于地球的溫室效應(yīng)，引起eq\o\ar(14,6)C的半衰期發(fā)生微小變化D．若測得一古木樣品的eq\o\ar(14,6)C含量為活體植物的eq\f(1,4)，則該古木距今約為11460年答案D解析根據(jù)eq\o\ar(14,6)C→eq\o\ar(14,7)N＋eq\o\ar(0,－1)e，即eq\o\ar(14,6)C發(fā)生β衰變的產(chǎn)物是eq\o\ar(14,7)N，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；β衰變輻射出的電子來自于原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)放出的電子，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；半衰期是放射性物質(zhì)的固有屬性，由原子核本身決定，與外界環(huán)境無關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若測得一古木樣品的eq\o\ar(14,6)C含量為活體植物的eq\f(1,4)，可知經(jīng)過了2個(gè)半衰期，則該古木距今約為5730×2年＝11460年，選項(xiàng)D正確。3．(湖南卷·1)2023年4月13日，中國“人造太陽”反應(yīng)堆中科院環(huán)流器裝置(EAST)創(chuàng)下新紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)403秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運(yùn)行，為可控核聚變的最終實(shí)現(xiàn)又向前邁出了重要的一步，下列關(guān)于核反應(yīng)的說法正確的是()A．相同質(zhì)量的核燃料，輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多B．氘氚核聚變的核反應(yīng)方程為eq\o\ar(2,1)H＋eq\o\ar(3,1)H→eq\o\ar(4,2)He＋eq\o\ar(0,－1)eC．核聚變的核反應(yīng)燃料主要是鈾235D．核聚變反應(yīng)過程中沒有質(zhì)量虧損答案A解析相同質(zhì)量的核燃料，輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多，A正確；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，氘氚核聚變的核反應(yīng)方程為eq\o\ar(2,1)H＋eq\o\ar(3,1)H→eq\o\ar(4,2)He＋eq\o\ar(1,0)n，B錯(cuò)誤；核聚變的核反應(yīng)燃料主要是氘核和氚核，C錯(cuò)誤；核聚變反應(yīng)過程中放出大量能量，有質(zhì)量虧損，D錯(cuò)誤。4．(多選)(福建莆田市質(zhì)量檢測)根據(jù)玻爾理論，氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)()A．電子的動(dòng)能變小B．電子的電勢能變小C．氫原子總能量變小D．氫原子吸收能量答案BC解析根據(jù)玻爾理論，氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，氫原子總能量變小，氫原子釋放能量，C正確，D錯(cuò)誤；電子從高軌道躍遷到低軌道，可知電子的電勢能變小，電子的動(dòng)能變大，A錯(cuò)誤，B正確。5．(遼寧卷·6)原子處于磁場中，某些能級會(huì)發(fā)生劈裂。某種原子能級劈裂前后的部分能級圖如圖所示，相應(yīng)能級躍遷放出的光子分別設(shè)為①②③④。若用①照射某金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，且逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ek，則()A．①和③的能量相等B．②的頻率大于④的頻率C．用②照射該金屬一定能發(fā)生光電效應(yīng)D．用④照射該金屬，逸出光電子的最大初動(dòng)能小于Ek答案A解析由題圖可知①和③對應(yīng)的躍遷能級差相同，可知①和③的能量相等，選項(xiàng)A正確；因②對應(yīng)的能級差小于④對應(yīng)的能級差，可知②的能量小于④的能量，根據(jù)E＝hν可知②的頻率小于④的頻率，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因②對應(yīng)的能級差小于①對應(yīng)的能級差，可知②的能量小于①的能量，②的頻率小于①的頻率，則若用①照射某金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，用②照射該金屬不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因④對應(yīng)的能級差大于①對應(yīng)的能級差，可知④的能量大于①的能量，即④的頻率大于①的頻率，因用①照射某金屬表面時(shí)能逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ek，根據(jù)Ek＝hν－W逸出功，則用④照射該金屬，逸出光電子的最大初動(dòng)能大于Ek，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6．(全國乙卷·16)2022年10月，全球眾多天文設(shè)施觀測到迄今最亮伽馬射線暴，其中我國的“慧眼”衛(wèi)星、“極目”空間望遠(yuǎn)鏡等裝置在該事件觀測中作出重要貢獻(xiàn)。由觀測結(jié)果推斷，該伽馬射線暴在1分鐘內(nèi)釋放的能量量級為1048J。假設(shè)釋放的能量來自于物質(zhì)質(zhì)量的減少，則每秒鐘平均減少的質(zhì)量量級為(光速為3×108m/s)()A．1019kg B．1024kgC．1029kg D．1034kg答案C解析根據(jù)質(zhì)能方程E＝mc2可知，每秒鐘平均減少的質(zhì)量為Δm＝eq\f(E0,60c2)＝eq\f(1048,60×3×1082)kg＝eq\f(1030,5.4)kg，則每秒鐘平均減少的質(zhì)量量級為1029kg，故選C。7．(江西贛州市二模)圖甲為氫原子能級圖，圖乙為氫原子光譜，其中Hα、Hβ、Hγ、Hδ是氫原子在可見光區(qū)的四條譜線，這四條譜線是氫原子從高能級躍遷到n＝2能級輻射產(chǎn)生的，稱為巴爾末系，下列說法正確的是()A．氫原子的發(fā)射光譜屬于連續(xù)光譜B．這四條譜線中，Hα譜線光子動(dòng)量最大C．Hδ可能是氫原子從n＝3能級向n＝2能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的D．若用Hγ照射某種金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則Hδ也一定能答案D解析氫原子的發(fā)射光譜屬于線狀譜，故A錯(cuò)誤；由題圖乙可知，四條譜線中，Hα譜線光子波長最大，根據(jù)p＝eq\f(h,λ)可知Hα譜線光子動(dòng)量最小，故B錯(cuò)誤；四條譜線中，Hδ譜線光子波長最小，光子頻率最大，光子能量最大，則Hδ不可能是氫原子從n＝3能級向n＝2能級躍遷時(shí)輻射產(chǎn)生的，故C錯(cuò)誤；若用Hγ照射某種金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，由于Hδ對應(yīng)的光子能量大于Hγ對應(yīng)的光子能量，則用Hδ照射該金屬也一定能發(fā)生光電效應(yīng)，故D正確。[爭分提能練]8．(山東青島市一模)氫原子第n能級的能量為En＝eq\f(E1,n2)，其中E1是基態(tài)能量，n＝1,2,3…。若某一氫原子輻射出能量為－eq\f(3,16)E1的光子后，氫原子處于比基態(tài)高出－eq\f(3,4)E1的激發(fā)態(tài)，則氫原子輻射光子前處于()A．第2能級 B．第3能級C．第4能級 D．第6能級答案C解析由eq\f(E1,n2)－(－eq\f(3,16)E1)＝E1＋(－eq\f(3,4)E1)，解得n＝4，故選C。9．(江蘇蘇北地區(qū)一模)如圖所示，假設(shè)入射光子的動(dòng)量為p0，光子與靜止的電子發(fā)生彈性碰撞。碰后光子的動(dòng)量大小為p1，傳播方向與入射方向夾角為α；碰后電子的動(dòng)量大小為p2，出射方向與光子入射方向夾角為β。已知光速為c，普朗克常量為h，下列說法正確的是()A．碰前入射光的波長為eq\f(p0,h)B．碰后電子的能量為p2cC．p0＝p1cosα＋p2cosβD．p0＝p1＋p2答案C解析根據(jù)德布羅意公式p＝eq\f(h,λ)可知，碰前入射光子的波長為λ0＝eq\f(h,p0)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；設(shè)電子的質(zhì)量為m，則碰后電子的能量為E＝eq\f(p22,2m)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；沿光子入射方向的動(dòng)量守恒，根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知p0＝p1cosα＋p2cosβ，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。10．(多選)(四川成都市第七中學(xué)二診)如圖所示，圖甲為氫原子的能級圖，大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時(shí)，發(fā)出頻率不同的大量光子，其中頻率最高的光子照射到圖乙電路中光電管陰極K上時(shí)，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖丙所示。下列說法正確的是()A．光電管陰極K金屬材料的逸出功為5.75eVB．這些氫原子躍遷時(shí)最多發(fā)出6種頻率的光C．若調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片能使光電流為零，則可判斷圖乙中電源右側(cè)為正極D．氫原子從n＝4能級躍遷到n＝2能級時(shí)，氫原子能量減小，核外電子動(dòng)能增加答案ABD解析由題圖甲可知光子的能量為E＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，由題圖丙可知遏止電壓為7V，所以光電子的初動(dòng)能為Ek＝eUc＝7eV，所以金屬材料的逸出功為W0＝E－Ek＝5.75eV，故A正確；這些氫原子躍遷時(shí)最多發(fā)出Ceq\o\ar(2,4)＝6種頻率的光，故