高考物理二轮复习 第一部分 专题整合 专题五 近代物理初步专项训练-人教版高三全册物理试题.docx
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1、专题五 近代物理初步真题再现1(2017全国卷)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电,氘核聚变反应方程是HHHen,已知 H的质量为2.013 6 u,He的质量为3.015 0 u,n的质量为1.008 7 u,1 u931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为A3.7 MeVB3.3 MeVC2.7 MeV D0.93 MeV解析氘核聚变反应的质量亏损为m22.013 6 u(3.015 0 u1.008 7 u)0.003 5 u,释放的核能为Emc20.003 5931 MeV/c2c23.3 MeV,选项B正确。答案B2(2018全国卷)1934年,约里
2、奥居里夫妇用粒子轰击铝核Al,产生了第一个人工放射性核素X:AlnX。X的原子序数和质量数分别为A15和28 B15和30C16和30 D17和31解析本题考查核反应方程。在核反应过程中,质量数和电荷数分别守恒,则X的原子序数为213015,X的质量数为427130,选项B正确。答案B3(2018全国卷)用波长为300 nm的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.281019 J。已知普朗克常量为6.631034 Js,真空中的光速为3.00108 ms1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为A11014 Hz B81014 HzC21015 Hz D81015 Hz解析本题考查光
3、电效应规律。由光电效应方程得EkW0,而能使锌产生光电效应的单色光的最低频率0应满足h0W0,联立得081014 Hz,故选项B正确。答案B4(2017天津卷)如图51所示,我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是图51A. H H He nB. N He O HC. He Al P nD. U n Ba Kr3 n解析 H H He n是一个氘核与一个氚核结合成一个氦原子核,同时放出一个中子,属于聚变反应,故A正确; N He O H是卢瑟福发现质子的核反应,他用粒子轰击氮原子核,产生氧的同位素
4、氧17和一个质子,是人类第一次实现的原子核的人工转变,属于人工核反应,故B错误; He Al P n是小居里夫妇用粒子轰击铝片时发现了放射性磷(磷30),属于人工核反应,故C错误; U n Ba Kr3 n是一种典型的铀核裂变,属于裂变反应,故D错误。答案A考情分析分值6分题型选择题命题热点(1)光电效应(2)氢原子能级跃迁(3)原子核的衰变(4)核反应方程、核能考点一光电效应1光电效应的研究思路(1)两条线索:(2)两条对应关系:2.爱因斯坦光电效应方程EkhW0的研究对象是金属表面的电子,意思是说,光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大(如图52所示),直线的斜率为h,直线与轴的交点的
5、物理意义是截止频率c,直线与Ek轴交点的物理意义是逸出功的负值。图52【题组突破】1(2018日照二模)现用某一光电管进行光电效应实验,当用频率为的光照射时,有光电流产生。下列说法正确的是A光照时间越长,光电流就越大B减小入射光的强度,光电流消失C用频率小于的光照射,光电效应现象消失D用频率为2的光照射,光电子的初动能变大解析发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率,根据光电效应方程知,光子频率越大,光电子的最大初动能越大,光强度会影响单位时间内逸出的光电子数目。光电流的大小与入射光的时间无关,入射光的强度越大,饱和光电流越大,故A错误;能否发生光电效应与入射光的强度无关,减小入射光
6、的强度,电流不能消失,故B错误;用频率为的光照射时,有光电流产生,用频率小于的光照射,光电效应现象不一定消失,还要看入射光的频率是否小于极限频率,故C错误;根据光电效应方程可知,光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大,故D正确。答案D2(多选)(2017全国卷)在光电效应实验中,分别用频率为a、b的单色光a、b照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是A若ab,则一定有UaUbB若ab,则一定有EkaEkbC若UaUb,则一定有EkaEkbD若ab,则一定有haEkahbEkb解析设该金属的逸出功为W,根据
7、爱因斯坦光电效应方程有EkhW,同种金属的W不变,则逸出光电子的最大初动能随的增大而增大,B项正确;又EkeU,则最大初动能与遏止电压成正比,C项正确;根据上述有eUhW,遏止电压U随增大而增大,A项错误;又hEkW,W相同,则D项错误。答案BC3光电效应方程的应用(多选)用如图53所示的装置研究光电效应现象,所用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应,电流表G的示数不为零;移动变阻器的触头c,发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时,电流表示数为0,则下列说法正确的是图53A光电子的最大初动能始终为1.05 eVB开关S断开后,电流表G中有电流流过C当滑动触头向a端滑动时
8、,反向电压增大,电流增大D改用能量为2.5 eV的光子照射,移动变阻器的触头c,电流表G中也可能有电流解析该装置所加的电压为反向电压,发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时,电流表示数为0,可知光电子的最大初动能为1.7 eV,根据光电效应方程EkmhW0,得W01.05 eV,故选项A错误;开关S断开后,用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应,有光电子逸出,则有电流流过电流表,故选项B正确;当滑动触头向a端滑动时,反向电压增大,则到达中心电极的电子的数目减少,电流减小,故选项C错误;改用能量为2.5 eV的光子照射,2.5 eV大于1.05 eV,仍然可以发生光电效应
9、,移动变阻器的触头c,电流表G中可能有电流,故选项D正确。答案BD考点二原子的能级跃迁1原子结构的认识历程2原子能级跃迁问题的解题技巧(1)原子跃迁时,所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。(2)原子电离时,所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值。(3)一群原子和一个原子不同,它们的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类NC。【题组突破】1(2018安徽联考)如图54所示为氢原子的能级图,已知金属铂的逸出功为6.34 eV,则下列说法正确的是图54A处于基态的氢原子可以吸收能量为10.5 eV的光子而被激发B用n4能级跃迁到n1能级辐射的光照射金属铂能发生光电效应C用能量为12
10、.5 eV的电子轰击处于基态的氢原子,一定不能使氢原子发生能级跃迁D要使处于基态的氢原子发生电离,入射光子的能量只能等于13.6 eV解析氢原子发生能级跃迁时,其只能吸收(或辐射)光子能量等于两能级间的能级差的光子,n1n2吸收的光子能量为3.4 eV(13.6 eV)10.2 eV,n1n3吸收的光子能量为1.51 eV(13.6 eV)12.09 eV,能量为10.5 eV的光子不能被吸收,A错误;从n4能级跃迁到n1能级辐射光子的能量为0.85 eV(13.6 eV)12.75 eV,大于金属铂的逸出功,能使金属铂发生光电效应,B正确;用能量为12.5 eV的电子轰击处于基态的氢原子,可
11、能使氢原子发生能级跃迁,C错误;入射光子的能量大于13.6 eV时,可使处于基态的氢原子发生电离,D错误。答案B2根据玻尔理论,氢原子的能级公式为En(n为能级,A为基态能量),一个氢原子中的电子从n4的能级直接跃迁到基态,在此过程中A氢原子辐射一个能量为的光子B氢原子辐射一个能量为的光子C氢原子辐射一系列频率的光子,其中频率最大的光子能量为D氢原子辐射一系列频率的光子,其中频率最大的光子能量为解析根据玻尔理论,一个氢原子中的电子从n4的能级直接跃迁到基态,辐射一个光子的能量为EE4E1,选项B正确,A、C、D错误。答案B3(2018淮北二模)如图55所示为氢原子的能级示意图,那么对氢原子在能
12、级跃迁过程中辐射或吸收光子的特征认识正确的图55A处于基态的氢原子可以吸收14 eV的光子使电子电离B一群处于n3能级的氢原子向基态跃迁时,能辐射出4种不同频率的光子C一群处于n2能级的氢原子吸收2 eV的光子可以跃迁到n3能级D用能量为10.3 eV的光子照射,可使处于基态的氢原子跃迁到激发态解析基态氢原子的能量为13.6 eV,吸收14 eV的光子能量可以发生电离,故A正确,根据C3知,一群处于n3能级的氢原子向基态跃迁时,能辐射出3种不同频率的光子,故B错误。n2和n3间的能级差为1.89 eV,2 eV的光子不能被吸收,不会发生跃迁,故C错误。10.3 eV的能量不等于激发态能量与基态
13、的能量差,则该光子能量不能被吸收而发生跃迁,故D错误。故选A。答案A考点三原子核的衰变、核反应方程1原子核的衰变(1)衰变的分类衰变:XYHe衰变:XYe(2)两个典型的衰变方程衰变:UThHe衰变:ThPae。2半衰期(1)定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。(2)影响因素:放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。(3)公式:N余N原m余m原t表示衰变时间表示半衰期。3典型裂变、聚变反应UnKrBa3nHHHen17.6MeV4人工转变卢瑟福发现质子:NHeOH查德威克发现中子HeBeCn约里奥居里夫妇发现放射性同位素,同时发现正
14、电子AlHePnP3014Sie。【题组突破】1对衰变规律的理解(多选)U是一种放射性元素,能够自发地进行一系列放射性衰变,如图56所示,下列说法正确的是图56A图中a是84,b是206B.Pb比U的比结合能大CY和Z是同一种衰变DY是衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的解析由Po变到Pb,质量数少4,知发生了一次衰变,则电荷数少2,所以a84,由Bi变到Tl,发生了一次衰变,则b206,选项A、C正确,选项D错误。比结合能小的原子核结合或分裂成比结合能大的原子核时会出现质量亏损,根据爱因斯坦质能方程得知,一定释放核能,因此核反应放出能量,则Pb比U的比结合能大,选项B正确。答案AB
15、C2对半衰期的理解(多选)研制核武器的钚239(Pu)可由铀239(U)经过衰变而产生,下列叙述正确的是A钚239和铀239是同位素B铀239经过一个半衰期时原子核的数量减少为原来的一半C铀239经过一次衰变产生钚239D铀239经过二次衰变产生钚239解析同位素具有相同的质子数和不同的中子数,故A项错误;由半衰期的概念可知B项正确;由UPu2e,D正确。答案BD3(2017课标)一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核,衰变方程为 U Th He,下列说法正确的是A衰变后钍核的动能等于粒子的动能B衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小C铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间D衰变后粒子与钍核的
16、质量之和等于衰变前铀核的质量解析本题考查天然放射现象、半衰期、核反应中的动量守恒、质量亏损,考查学生的理解能力。静止的原子核在衰变前后动量守恒,由动量守恒定律得0m1v1m2v2,可知m1v1m2v2,故衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小,选项B正确;动能Ek,由于钍核的质量(m1)大于粒子的质量(m2),故动能不等,选项A错误;铀核的半衰期是指大量的铀核半数发生衰变所用的时间,而不是放出一个粒子所经历的时间,选项C错误;原子核衰变前后质量数守恒,衰变时放出核能,质量亏损,选项D错误。答案B4核反应方程的书写与反应类型的判断(2016全国)在下列描述核过程的方程中,属于衰变的是_,属于衰变
17、的是_,属于裂变的是_,属于聚变的是_。(填正确答案标号)A.CNeB.PSeC.UThHeD.NHeOHE.UnXeSr2nF.HHHen解析衰变是原子核自发地放射出粒子的核衰变过程,选C;衰变是原子核自发地放射出粒子的核衰变过程,选A、B;重核裂变选E;轻核聚变选F。答案CABEF考点四核能的计算核能的计算方法(1)根据Emc2计算时,m的单位是“kg”,c的单位是“m/s”,E的单位是“J”。(2)根据Em931.5(MeV)计算时,因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量。m的单位是“u”,所以E的单位是“MeV”。(3)根据核子比结合能来计算核能:原子核的结合能核子比结合
18、能核子数。(1)氡222是一种天然放射性气体,被吸入后,会对人的呼吸系统造成辐射损伤。它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一,其衰变方程是RnPo_。已知Rn的半衰期约为3.8天,则约经过_天,16 g的Rn衰变后还剩1 g。(2)海水中含有丰富的氘,完全可充当未来的主要能源。两个氘核的核反应为HHHen,其中氘核的质量为2.013 0 u,氦核的质量为3.015 0 u,中子的质量为1.008 71 u相当于931.5 MeV,求:核反应中释放的核能;在两个氘核以相同的动能0.35 MeV进行对心碰撞,并且核能完全转化为机械能的情况下,求反应中产生的中子和氦核的动能。思路探究(1)书写核
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