章末檢測(cè)卷(十二)近代物理初步(滿分：100分時(shí)間：60分鐘)一、選擇題(共8小題，每小題6分，共48分。1～5題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，6～8題有多個(gè)選項(xiàng)正確，全選對(duì)得6分，選對(duì)但不全得3分)1．(2020·高考浙江卷)下列說(shuō)法正確的是()A．質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)與其動(dòng)能成正比B．天然放射的三種射線，穿透能力最強(qiáng)的是α射線C．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的截止頻率與入射光的頻率有關(guān)D．電子束穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣說(shuō)明電子具有波動(dòng)性解析：由公式λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,\r(2mEk))可知，質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)λ∝eq\f(1,p)，λ∝eq\f(1,\r(Ek))，故A錯(cuò)誤；天然放射的三種射線，穿透能力最強(qiáng)的是γ射線，故B錯(cuò)誤；截止頻率與入射光頻率無(wú)關(guān)，由材料決定，故C錯(cuò)誤；電子束穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣說(shuō)明電子具有波動(dòng)性，故D正確。答案：D2．(2021·重慶外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高三月考)下列各種關(guān)于近代物理學(xué)的現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是()A．紫外線照射鋅板時(shí)，鋅板向外發(fā)射光電子的現(xiàn)象B．α粒子轟擊金箔時(shí)，少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象C．含鈾的礦物質(zhì)自發(fā)向外放出β射線(高速電子流)的現(xiàn)象D．氫原子發(fā)光時(shí)，形成不連續(xù)的線狀光譜的現(xiàn)象解析：光電效應(yīng)是原子核外層電子脫離原子核的束縛而逸出，沒(méi)有涉及原子核的變化，故A錯(cuò)誤；α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明了原子內(nèi)部有一個(gè)很小的核，并沒(méi)有涉及核內(nèi)部的變化，故B錯(cuò)誤；天然放射現(xiàn)象是原子核內(nèi)部發(fā)生變化自發(fā)地放射出α射線或β射線，從而發(fā)生α衰變或β衰變，反應(yīng)的過(guò)程中核內(nèi)核子數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)發(fā)生變化，故C正確；原子發(fā)光是原子躍遷形成的，即電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，釋放的能量以光子形式輻射出去，沒(méi)有涉及原子核的變化，故D錯(cuò)誤。答案：C3．關(guān)于原子和原子核，下列說(shuō)法正確的是()A．甲圖所示的氫原子光譜的分立特征可以用經(jīng)典物理學(xué)解釋B．由乙圖可知，eq\o\al(6,3)Li原子核中的平均核子質(zhì)量比eq\o\al(16,8)O的要小C．要產(chǎn)生丙圖所示的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，裂變物質(zhì)必須具有一定的體積或質(zhì)量D．根據(jù)丁圖可知，1g氡經(jīng)過(guò)38天還剩下0.1g沒(méi)發(fā)生衰變解析：經(jīng)典物理學(xué)不能解釋氫原子光譜的分立特征，故A錯(cuò)誤；由圖乙知，eq\o\al(16,8)O原子核的比結(jié)合能大于eq\o\al(6,3)Li的比結(jié)合能，eq\o\al(16,8)O核比eq\o\al(6,3)Li核穩(wěn)定，原子核中平均核子質(zhì)量越大越不穩(wěn)定，所以eq\o\al(16,8)O原子核的平均核子質(zhì)量比eq\o\al(6,3)Li的要小，故B錯(cuò)誤；要產(chǎn)生丙圖所示的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，裂變物質(zhì)的體積或質(zhì)量必須大于臨界值，故C正確；氡核的半衰期為天，1g氡經(jīng)過(guò)38天衰變，剩下氡的質(zhì)量為1g×(eq\f(1,2))eq\f(38,3.8)＝eq\f(1,1024)g，故D錯(cuò)誤。答案：C4．近代物理取得了非常輝煌的成就，下列關(guān)于近代物理的說(shuō)法正確的是()A．用同頻率的光照射不同的金屬表面時(shí)均有光電子逸出，從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能Ek越大，則這種金屬的逸出功W0就越大B.eq\o\al(137,55)Cs是核泄漏時(shí)對(duì)人體產(chǎn)生有害輻射的重要污染物，其核反應(yīng)方程式eq\o\al(137,55)Cs→eq\o\al(137,56)Ba＋X其中X為電子C．一個(gè)氫原子處在n＝4的能級(jí)，當(dāng)它躍遷到較低能級(jí)時(shí)，最多可發(fā)出6種頻率的光子D．每個(gè)核子只與鄰近核子產(chǎn)生核力作用，比結(jié)合能越大的原子核越不穩(wěn)定解析：根據(jù)愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程hν－W0＝Ek，同種光照射金屬，初動(dòng)能Ek越大，該金屬的逸出功W0就越小，A錯(cuò)誤；在核反應(yīng)方程中，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，可以求得X的質(zhì)量數(shù)為零，帶一個(gè)單位負(fù)電荷，因此它一定是電子，B正確；因?yàn)橹挥幸粋€(gè)氫原子，處在n＝4的能級(jí)，當(dāng)它躍遷到較低能級(jí)時(shí)，最多可發(fā)出3種頻率的光子，C錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大，原子核結(jié)合得越牢固，也就是原子核越穩(wěn)定，D錯(cuò)誤。答案：B5．下列說(shuō)法中正確的是()A．若氫原子從n＝6能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n＝6能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)B．玻爾通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C．原子核發(fā)生一次β衰變，該原子的核外就失去一個(gè)電子D．質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別是m1、m2、m3，c為光速，則質(zhì)子和中子結(jié)合成一個(gè)α粒子釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2解析：從6→1輻射的光子能量大于從6→2輻射的光子能量，根據(jù)光電效應(yīng)方程hν＝W0＋Ekm可知，從6→2輻射的光子能量不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，A錯(cuò)誤；盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，B錯(cuò)誤；β衰變的實(shí)質(zhì)是原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子的同時(shí)放出一個(gè)電子，與核外電子無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)能方程可知，兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)α粒子釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2，D正確。答案：D6．1905年，愛(ài)因斯坦把普朗克的量子化概念進(jìn)一步推廣，成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說(shuō)。在給出與光電效應(yīng)有關(guān)的四個(gè)圖象中，下列說(shuō)法正確的是()A．圖1中，當(dāng)紫外線照射鋅板時(shí)，發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明鋅板帶正電，驗(yàn)電器帶負(fù)電B．圖2中，從光電流與電壓的關(guān)系圖象中可以看出，電壓相同時(shí)，光照越強(qiáng)，光電流越大，說(shuō)明遏止電壓和光的強(qiáng)度有關(guān)C．圖3中，若電子電荷量用e表示，ν1、νc、U1已知，由Ucν圖象可求得普朗克常量的表達(dá)式為h＝eq\f(U1e,ν1－νc)D．圖4中，由光電子最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象可知該金屬的逸出功為E或hνc解析：用紫外線燈發(fā)出的紫外線照射鋅板，鋅板失去電子帶正電，驗(yàn)電器與鋅板相連，則驗(yàn)電器的金屬球和金屬指針帶正電，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題圖可知，電壓相同時(shí)，光照越強(qiáng)，光電流越大，只能說(shuō)明光電流強(qiáng)度與光的強(qiáng)度有關(guān)，遏止電壓只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Uce＝hν－W0，可知Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，圖象Ucν的斜率表示eq\f(h,e)，即eq\f(h,e)＝eq\f(U1,ν1－νc)，解得h＝eq\f(U1e,ν1－νc)，故選項(xiàng)C正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，Ekν圖線的縱軸截距的絕對(duì)值表示逸出功，則逸出功為E，當(dāng)最大初動(dòng)能為零，入射光的頻率等于金屬的極限頻率，則金屬的逸出功等于hνc，故選項(xiàng)D正確。答案：CD7．在足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，靜止的鈉的同位素eq\o\al(24,11)Na發(fā)生衰變，沿與磁場(chǎng)垂直的方向釋放出一個(gè)粒子后，變?yōu)橐粋€(gè)新核，新核與放出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡均為圓，如圖所示，下列說(shuō)法正確的()A．新核為eq\o\al(24,12)MgB．軌跡2是新核的徑跡C.eq\o\al(24,11)Na發(fā)生的是α衰變 D．新核沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)解析：根據(jù)動(dòng)量守恒得知，放出的粒子與新核的速度方向相反，由左手定則判斷得知，放出的粒子應(yīng)帶負(fù)電，是β粒子，所以發(fā)生的是β衰變，根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，衰變方程為eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e，可知新核為eq\o\al(24,12)Mg，故A正確，C錯(cuò)誤。由題意，靜止的鈉核eq\o\al(24,11)Na發(fā)生衰變時(shí)動(dòng)量守恒，釋放出的粒子與新核的動(dòng)量大小相等，兩個(gè)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樾潞说碾姾闪看笥谒尫懦龅牧Ｗ与姾闪?，由半徑公式r＝eq\f(mv,qB)可知，新核的半徑小于放出粒子的半徑，所以軌跡2是新核的軌跡，故B正確。根據(jù)洛倫茲力提供向心力，由左手定則判斷可知，新核沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤。答案：AB8．(2021·河北唐山高三模擬)用金屬銣為陰極的光電管，觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為×1014Hz。已知普朗克常量h＝×10－34J·s，則下列說(shuō)法正確的是()A．欲測(cè)遏止電壓，應(yīng)選擇電源左端為負(fù)極B．當(dāng)電源左端為正極時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)，電流表的示數(shù)持續(xù)增大C．增大照射光的強(qiáng)度，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能一定增大D．如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν＝×1014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek＝×10－19J解析：圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，因此光電管左端應(yīng)該是陰極，則電源左端為負(fù)極，故A正確；當(dāng)電源左端為正極時(shí)，將滑動(dòng)變阻器的滑片從圖示位置向右滑動(dòng)的過(guò)程中，則電壓增大，光電流增大，當(dāng)電流達(dá)到飽和值，不再增大，即電流表示數(shù)的變化是先增大，后不變，故B錯(cuò)誤；光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率和金屬的逸出功有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；根據(jù)圖象可知，銣的截止頻率νc＝×1014Hz，根據(jù)hνc＝W0，則可求出該金屬的逸出功大小W0＝×10－34××1014J≈×10－19J，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，當(dāng)入射光的頻率為ν＝×1014Hz時(shí)，則最大初動(dòng)能為Ekm＝×10－34××1014－×10－19)J≈×10－19J，故D正確。答案：AD二、非選擇題(共3小題，52分)9．(16分)從1907年起，美國(guó)物理學(xué)家密立根開(kāi)始以精湛的技術(shù)測(cè)量光電效應(yīng)中幾個(gè)重要的物理量。他通過(guò)如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量某金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，作出Ucν圖象，如圖乙所示，由此算出普朗克常量h，并與普朗克根據(jù)黑體輻射測(cè)出的h相比較，以檢驗(yàn)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性。圖中頻率ν1、ν2，遏止電壓Uc1、Uc2及電子的電荷量e均為已知，求普朗克常量h及該金屬的截止頻率ν0。解析：根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0、逸出功W0＝hν0及動(dòng)能定理eUc＝Ek，可得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(h,e)ν0，結(jié)合圖象知k＝eq\f(Uc2－Uc1,ν2－ν1)＝eq\f(Uc1,ν1－ν0)＝eq\f(h,e)，則普朗克常量h＝eq\f(eUc2－Uc1,ν2－ν1)，截止頻率ν0＝eq\f(Uc2ν1－Uc1ν2,Uc2－Uc1)。答案：eq\f(eUc2－Uc1,ν2－ν1)eq\f(Uc2ν1－Uc1ν2,Uc2－Uc1)10．(16分)(1)eq\o\al(232,90)Th(釷)經(jīng)過(guò)一系列α衰變和β衰變，變成eq\o\al(208,82)Pb(鉛)，下列說(shuō)法正確的是________。A．鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子B．鉛核比釷核少16個(gè)中子C．共經(jīng)過(guò)4次α衰變和6次β衰變D．共經(jīng)過(guò)6次α衰變和4次β衰變(2)約里奧·居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性元素而獲得了1935年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素eq\o\al(30,15)P衰變成eq\o\al(30,14)Si的同時(shí)放出另一種粒子，這種粒子是________，eq\o\al(32,15)P是eq\o\al(30,15)P的同位素，被廣泛應(yīng)用于生物示蹤技術(shù)。1mgeq\o\al(32,15)P隨時(shí)間衰變的關(guān)系如圖所示，請(qǐng)估算4mg的eq\o\al(32,15)P經(jīng)多少天的衰變后還剩0.25mg?解析：(1)設(shè)α衰變次數(shù)為x，β衰變次數(shù)為y，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得232＝208＋4x90＝82＋2x－y解得x＝6，y＝4，C錯(cuò)，D對(duì)。鉛核、釷核的質(zhì)子數(shù)分別為82、90，故A對(duì)。鉛核、釷核的中子數(shù)分別為126、142，故B對(duì)。(2)寫(xiě)出衰變方程eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e，故這種粒子為eq\o\al(0,＋1)e(正電子)由mt圖知eq\o\al(30,15)P的半衰期為14天，由m＝得，0．25mg＝4mg×，故t＝56天。答案：(1)ABD(2)正電子(eq\o\al(0,＋1)e)56天11．(20分)已知氘核質(zhì)量為2.0136u，中子質(zhì)量為1.0087u，eq\o\al(3,2)He核的質(zhì)量為3.0150u。(已知1u相當(dāng)于931.5MeV能量)(1)寫(xiě)出兩個(gè)氘核聚變成eq\o\al(3,2)He的核反應(yīng)方程。(2)計(jì)算上述核反應(yīng)中釋放的核能。(3)若兩氘核以相等的動(dòng)能0.35MeV做對(duì)心碰撞即可發(fā)生上述核反應(yīng)，且釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，則反應(yīng)中生成的eq\o\al(3,2)He核和中子的動(dòng)能各是多少？解析：(1)應(yīng)用質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒寫(xiě)出核反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n。(2)由題給條件可求出質(zhì)量虧損為Δm＝2.0136u×2－(3.0150＋1.0087)u＝0.0035u，所以釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝×0.00