物理2024高考二轮复习专项练习15　近代物理初步

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(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31013 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,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 MeV+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0.089~1.64 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 eV<1.64 eV,有光子能被捕获;若氢原子处于n=3能级,向低能级跃迁时,辐射的光子能量最小值为Emin'=-1.51 eV-(-3.40 eV)=1.89 eV>1.64 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。