专题13近代物理初步（测）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版）

专题13近代物理初步（测）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版）

专题13近代物理初步 ‎【满分：110分 时间：90分钟】‎ 一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中， 1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）‎ ‎1．下列说法中正确的是： （ ）‎ A．一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多 B．各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯 C．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为只有高速运动的粒子才具有波粒二象性 D．核力将核子束缚在核内，说明核力一定是吸引力 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】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；根据玻尔理论，各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的频率不同；核力与万有引力性质不同．核力只存在于相邻的核子之间．核力是短程力，与相邻核子间存在，从而即可求解 ‎2．紫外线照射一些物质时，会发生萤光效应，即物质发出可见光。这些物质中的原子先后发生两类跃迁：照射时原子能量变化的绝对值为△E1，发光时原子能量变化的绝对值为△E2。关于原子这两类跃迁的说法正确的是： （ ）‎ A．均向高能级跃迁，且△E1>△E2‎ B．均向低能级跃迁，且△E1<△E2‎ C．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且△E1<△E2‎ D．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且△E1>△E2‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 紫外线照射一些物质时，这些物质中的原子吸收紫外线的能量，从低能级向高能级跃迁，高能级不稳定，又向低能级跃迁，发出可见光。紫外线的频率高于可见光的频率，故△E1>△E2，D对。‎ ‎【名师点睛】玻尔理论 ‎(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．‎ ‎(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En．(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)‎ ‎(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．‎ ‎3．氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说法中正确的是： （ ）‎ A．电子绕核旋转的半径增大 B．氢原子的能量增大 C．氢原子的电势能增大 D．氢原子核外电子的速率增大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】玻尔理论：‎ ‎(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．‎ ‎(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En．(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)‎ ‎(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．‎ ‎4．图中画出了α粒子散射实验中两个α粒子的径迹，其中正确的是： （ ）‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ α粒子带正电，与原子核相斥，BC错；在α粒子散射实验中，越靠近原子核偏转越大，有的甚至被弹回，A错，D对。‎ ‎【名师点睛】α粒子散射实验的结果：‎ 绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来，‎ ‎5．已知氦离子（He+）的能级图如图所示，根据能级跃迁理论可知： （ ）‎ ‎1‎ ‎-13.6‎ En(eV)‎ ‎-3.40‎ ‎-1.51‎ ‎∞‎ ‎0‎ ‎-6.04‎ ‎-2.18‎ ‎-54.4‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ n He+‎ A．氦离子（He+）从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出光子的频率低 B．大量处在n=3能级的氦离子（He+）向低能级跃迁，只能发出2种不同频率的光子 C．氦离子（He+）处于n=1能级时，能吸收45eV的能量跃迁到n=2能级 D．氦离子（He+）从n=4能级跃迁到n=3能级，需要吸收能量 ‎【答案】 A ‎【解析】‎ ‎6．下列说法正确的是： （ ）‎ A.放射性元素的半衰期随温度升高而减小 B.光和电子都具有波粒二象性 C.α粒子散射实验可以估算出原子核的数量级为10－10m D.原子核的结合能越大，原子核越稳定 ‎【答案】D ‎【解析】‎ A、放射性元素的半衰期不受到环境的变化而变化，故A错误；B、光和电子都具有波粒二象性，故B正确；C、通过α粒子散射实验的结果可以估测原子核直径的数量级为10－15m，故C错误；D、比结合能越大，原子核越稳定，故D正确；‎ ‎【名师点睛】考查半衰期影响的因素，掌握比结合能与结合能的不同，知道α粒子散射实验．‎ ‎7．‎ 氢原子能级如图，当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时，辐射光的波长为656nm，以下判断正确的是： （ ）‎ A、氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时，辐射光的波长大于656nm B、用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级 C、一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线 D、用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】此题是对玻尔理论的考查；要知道原子从高能态向低能态跃迁时，要辐射出一定频率的光子，光子的能量等于两个能级的能级差，同样，原子从低能态向高能态跃迁时，要吸收一定频率的光子，光子的能量等于两个能级的能级差.‎ ‎8．已知钙和钾的截止频率分别为和z，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的： （ ）‎ A、波长 B频率 C、能量 D、动量 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 根据爱因斯坦光电效应方程得： Ek=hγ-W0，又 W0=hγc；联立得：Ek=hγ-hγc，据题钙的截止频率比钾的截止频率大，由上式可知：从钙表面逸出的光电子最大初动能较小，由 ‎，可知该光电子的动量较小，根据可知，波长较大，则频率较小．故A正确，BCD错误．故选：A ‎【名师点睛】此题考查了爱因斯坦光电效应方程的应用；解决本题的关键要掌握光电效应方程Ek=hγ-W0，并理解其物理意义；明确光电子的动量与动能的关系、物质波的波长与动量的关系。‎ ‎9．下列说法正确的是： （ ）‎ A．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应 B．235U的半衰期为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短 C．原子核内部某个质子转变为中子时，放出射线 D．在、、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强 E．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增加，电势能减小 ‎【答案】ADE ‎【名师点睛】关键是知道放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关．衰变实质是原子核内的一个中子变为一个质子，而放出一个电子，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．‎ ‎10．下列说法正确的是： （ ）‎ A．根据玻尔理论，氢原子在辐射光子的同时，轨道也在连续地减小 B. 放射性物质的温度升高，则半衰期减小 C. 用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，不可能使氘核分解为一个质子和一个中子 D. 某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变，核内质子数减少3个 E．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小。‎ ‎【答案】CDE ‎【解析】‎ 玻尔理论认为原子的能量是量子化的，轨道半径也是量子化的，故氢原子在辐射光子的同时，轨道不是连续地减小，故A错误．半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，由原子核本身决定，与原子的物理、化学状态无关，故B错误；核子结合成原子核与原子核分解为核子是逆过程，质量的变化相等，能量变化也相等，故用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，还要另给它们分离时所需要的足够的动能（光子方向有动量），所以不可能使氘核分解为一个质子和一个中子，故C正确；根据质量数和电荷数守恒，某放射性原子核经过2次α衰变质子数减少4，一次β衰变质子数增加1，故核内质子数减少3个，D正确；能级跃迁时，由于高能级轨道半径较大，速度较小，电势能较大，故氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，故E正确；故选CDE.‎ ‎【名师点睛】此题考查了玻尔理论、半衰期、放射性衰变以及结合能等知识；明确α衰变，β衰变的实质，知道原子的能量是量子化的，轨道半径也是量子化的。‎ ‎11．以下说法正确的是： （ ）‎ A、太阳内部发生的核反应是核聚变反应 B、康普顿效应表明光子具有能量，但没有动量 C、汤姆逊通过粒子散射实验，提出了原子具有核式结构模型 D、根据波尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小 ‎【答案】AD ‎【名师点睛】太阳内部进行的是核聚变反应；康普顿效应表明光子不仅具有能量还具有动量；汤姆逊发现了电子，卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子具有核式结构模型；根据轨道半径的变化，结合静电力提供向心力得出动能的变化，抓住能量减小，得出电势能的变化 ‎12．下列说法中正确定的是： （ ）‎ A．核反应方程属于裂变 B．根据爱因斯坦质能方程，物体具有的能量和它的质量之间存在着正比关系 C．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 D．中子与质子结合成氘核的过程中需要放出能量 E．氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论可知氢原子的电势能减少，核外电子的运动的加速度增大 ‎【答案】BDE ‎【解析】核反应方程为α衰变，A错；‎ β衰变中产生的β射线实际上是原子核内的中子向质子转化过程中抛射出的电子，故β射线来源与原子核，C错。‎ ‎【名师点睛】α衰变和β衰变的比较 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 X→Y＋He X→Y＋e 衰变实质 ‎2个质子和2个中子结合成一个整体射出 中子转化为质子和电子 ‎2H＋2n→He n→H＋e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）‎ ‎13．（10分） 按照玻尔原子理论，氢原子中的电子从离原子核较近的轨道跃迁到离原子核较远的轨道，要________（填“释放”或“吸收”）能量。已知氢原子的基态能量为（>0），电子的质量为m，则基态氢原子的电离能为________，基态氢原子中的电子吸收一频率为v的光子后被电离，电离后电子的速度大小为______（已知普朗克常量为h）。‎ ‎【答案】吸收、 、‎ ‎【名师点睛】关键知道能级间跃迁所满足的规律Em-En=hv，及能量守恒定律的应用．‎ ‎14．（10分）已知质子的质量为m1，中子的质量为m2，碳核()的质量为m3，则碳核()的比结合能为 ，碳-14是碳的一种具有放射性的同位素，研究发现外来的宇宙射线与大气作用产生宇宙射线中子，宇宙射线中子和大气中氮核（）起核反应产生碳-14，请写出核反应方程 ．‎ ‎【答案】，‎ ‎【解析】‎ 此核反应方程为：‎ 故碳核核()的结合能为，‎ 因核子数为12，则比结合能为，‎ 根据电荷数守恒、质量数守恒，得核反应方程为 ‎【名师点睛】本题关键是掌握爱因斯坦质能方程以及比结合能的计算公式，知道核反应过程中，电荷数守恒、质量数守恒．‎ ‎15．（15分）太阳能量来源与太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看做是4个氢核（）结合成1个氦核（），同时释放出正电子（）。已知氢核的质量为，氦核的质量为，正电子的质量为，真空中光速为。计算每次核反应中的质量亏损及氦核的比结合能。‎ ‎【答案】，‎ ‎【解析】‎ 由题意可知，质量亏损为：；‎ 由可知氦核的比结合能为： 。‎ ‎【名师点睛】反应过程中的质量亏损等于反应前的质量与反应后的质量的差，再由质能方程求得结合能；比结合能是核反应的过程中每一个核子的平均结合能；质能方程是原子物理中的重点内容之一，该知识点中，关键的地方是要知道反应过程中的质量亏损等于反应前的质量与反应后的质量的差。‎ ‎16．（15分） 2015年诺贝尔物理学奖授予一名日本科学家和一名加拿大科学家，以表彰他们发现并证明了中微子（）振荡现象，揭示出中微子无论多小都具有质量，这是粒子物理学历史性的发现．已知中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为 ‎．上述核反应中B粒子为 。已知核的质量为36.95658u，核的质量为36.9569lu，B粒子的质量为0.00055u，1u质量对应的能量为931.5MeV．根据以上数据，可以判断参与上述反应的中微子的最小能量为 MeV（结果保留两位有效数字）．‎ ‎【答案】电子或 ‎ ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】‎ 本题考查了核反应方程的书写规律，掌握能量守恒在原子物理知识中的应用，要解答这类问题关键是在计算上不要出错．根据质量数与质子数守恒，即可判定B粒子；根据题意可知该核反应过程中质量增加，因此需要提供能量，根据质能方程求出反应所需能量，然后根据能量的守恒即可求出中微子的最小能量。‎ ‎ ‎