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1、單元質(zhì)檢十二　近代物理 (時間:45分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(本題共7小題,每小題8分,共56分。在每小題給出的四個選項中,第1~4題只有一項符合題目要求,第5~7題有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分) 1.下列說法正確的是(　　) A.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子,表明原子具有核式結(jié)構(gòu) B.太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核裂變反應(yīng) C.一束光照射到某金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),是因為該束光的波長太短 D.按照玻爾理論,氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時,電子的動能減小,原子總能量增大 答案D 解析湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子,表明原子是

2、可以分割的,α粒子的散射實驗表明原子具有核式結(jié)構(gòu),故A錯誤。太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的輕核聚變,故B錯誤。一束光照射到某金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),是因為該束光的能量值太小,即該光的頻率小,波長太長,故C錯誤。按照玻爾理論,氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時,要吸收能量,所以原子總能量增大;由于庫侖力提供電子的向心力,可得ke2r2=mv2r,所以電子的動能Ek=12mv2=ke22r,隨半徑的增大而減小,故D正確。 2.下列實驗中,深入地揭示了光的粒子性一面的是(　　) 答案A 解析X射線被石墨散射后部分波長變大,這是康普頓效應(yīng),說明光具有粒子性,A正確;陰極射

3、線是實物粒子,衍射圖樣說明實物粒子具有波動性,B錯誤;α粒子散射實驗,說明原子具有核式結(jié)構(gòu),C錯誤;氫原子發(fā)射的光經(jīng)三棱鏡分光后,呈現(xiàn)線狀光譜,與光的粒子性無關(guān),D錯誤。 3.光電效應(yīng)的實驗裝置示意圖如圖所示。用頻率為ν的普通光源照射陰極K,沒有發(fā)生光電效應(yīng),換用同樣頻率ν的強激光照射陰極K,則發(fā)生了光電效應(yīng);此時,若加上反向電壓U,即將陰極K接電源正極,陽極A接電源負極,在KA之間就形成了使光電子減速的電場;逐漸增大U,光電流會逐漸減小,當(dāng)光電流恰好減小到零時,則所加反向電壓U可能是下列的(其中W為逸出功,h為普朗克常量,e為電子電荷量)(　　) 　　　　　　　　　　　　　　 A.

4、U=hνe-We B.U=2hνe-We C.U=2hν-W D.U=5hν2e-We 答案B 解析同頻率的光照射K極,普通光不能使其發(fā)生光電效應(yīng),而強激光能使其發(fā)生光電效應(yīng),說明一個電子吸收了多個光子。設(shè)吸收的光子個數(shù)為n,光電子逸出的最大初動能為Ek,由光電效應(yīng)方程知Ek=nhν-W(n≥2);光電子逸出后克服電場做功,由動能定理知Ek=eU,聯(lián)立上述兩式得U=nhνe-We,當(dāng)n=2時,即為B選項,其他選項均不可能。 4.(2018·天津卷)氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線Hα、Hβ、Hγ和Hδ,都是氫原子中電子從量子數(shù)n>2的能級躍遷到n=2的能級時發(fā)出的光,它們在真

5、空中的波長由長到短,可以判定(　　) A.Hα對應(yīng)的前后能級之差最小 B.同一介質(zhì)對Hα的折射率最大 C.同一介質(zhì)中Hδ的傳播速度最大 D.用Hγ照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng),則Hβ也一定能 答案A 解析能級躍遷時輻射光子的能量E=hν=hcλ,可得光子波長越長,光子頻率越低、能量越小,光譜線對應(yīng)的能級差越小,選項A正確;同一介質(zhì)對頻率最低的Hα折射率最小,選項B錯誤;Hδ的波長最短,頻率最高,對同一介質(zhì)的折射率最大,由n=cv可得在同一介質(zhì)中的傳播速度最小,選項C錯誤;Hβ的波長大于Hγ的波長,故Hβ的頻率小于Hγ的頻率,故用Hγ照射某金屬發(fā)生光電效應(yīng)時,用Hβ照射不一定能發(fā)生光電

6、效應(yīng),選項D錯誤。 5. 根據(jù)α粒子散射實驗,盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,圖中虛線表示原子核所形成的電場的等勢線,實線表示一個α粒子的運動軌跡。在α粒子從a運動到b、再運動到c的過程中,下列說法正確的是(　　) A.動能先減小,后增大 B.電勢能先減小,后增大 C.電場力先做負功,后做正功,總功等于零 D.加速度先變小,后變大 答案AC 解析α粒子帶正電荷,所以原子核對α粒子的電場力先做負功后做正功,電勢能先增大后減小,電場力先變大后變小,所以加速度先變大后變小。 6.以下有關(guān)近代物理內(nèi)容的若干敘述,正確的是(　　) A.紫外線照射到金屬鋅板表面時能夠發(fā)生光電效應(yīng),

7、則當(dāng)增大紫外線的照射強度時,從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能也隨之增大 B.有10個放射性元素的原子核,經(jīng)過一個半衰期一定有5個原子核發(fā)生衰變 C.氫原子由第三激發(fā)態(tài)直接躍遷到基態(tài)時,會釋放頻率一定的光子 D.質(zhì)子和中子結(jié)合成新原子核釋放出能量,一定有質(zhì)量虧損 答案CD 解析根據(jù)光電效應(yīng)方程知,光電子的最大初動能Ekmax=hν-W0,與入射光的頻率有關(guān),與照射光的強度無關(guān),故A錯誤。半衰期具有統(tǒng)計意義,對大量的原子適用,對個別的原子不適用,故B錯誤。根據(jù)玻爾理論可知,氫原子由較高能級躍遷到較低能級時,要釋放一定頻率的光子,故C正確。質(zhì)子和中子結(jié)合成新原子核一定有質(zhì)量虧損,釋放出能

8、量,故D正確。 7.分別用波長為λ和2λ的光照射同一種金屬,產(chǎn)生的光電子最大速度之比為2∶1,普朗克常量和真空中光速分別用h和c表示,那么下列說法正確的有(　　) A.該種金屬的逸出功為hc3λ B.該種金屬的逸出功為hcλ C.波長超過2λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) D.波長超過4λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) 答案AD 解析由hν=W0+Ek知hcλ=W0+12mv12,hc2λ=W0+12mv22,又v1=2v2,得W0=hc3λ,A正確,B錯誤。光的波長小于或等于3λ時都能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng),C錯誤,D正確。 二、非選擇題(本題共3小題,共44分) 8.(12

9、分)太陽和許多恒星發(fā)光是內(nèi)部核聚變的結(jié)果,核反應(yīng)方程?11H+11H→abX+10e+νe是太陽內(nèi)部的許多核反應(yīng)中的一種,其中?10e為正電子,νe為中微子。 (1)確定核反應(yīng)方程中a、b的值; (2)在質(zhì)子與質(zhì)子達到核力作用范圍完成核聚變前必須要克服強大的庫侖斥力。設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m,電子質(zhì)量相對很小可忽略,中微子質(zhì)量為零,克服庫侖力做功為W。若一個運動的質(zhì)子與一個速度為零的質(zhì)子發(fā)生上述反應(yīng),運動質(zhì)子速度至少多大? 答案(1)1　2　(2)4Wm 解析(1)根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)及電荷數(shù)守恒可知 a=1,b=2。 (2)由動量守恒定律得mv0=2mv 由能量關(guān)系得-W=12(2m)v

10、2-12mv02 解得v0=4Wm。 9.(16分)已知氫原子基態(tài)的電子軌道半徑為r1=0.528×10-10 m,量子數(shù)為n的能級值為En=-13.6n2 eV。 (1)求電子在基態(tài)軌道上運動的動能。 (2)有一群氫原子處于量子數(shù)n=3的激發(fā)態(tài),畫一張能級圖,在圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子能發(fā)出哪幾種光譜線? (3)計算這幾種光譜線中波長最短的波長。(靜電力常量k=9×109 N·m2/C2,電子電荷量e=1.6×10-19 C,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,真空中光速c=3.00×108 m/s) 答案(1)13.6 eV　(2)見解析　(3)1.03×10-7 m

11、 解析(1)核外電子繞核做勻速圓周運動,靜電引力提供向心力, 則ke2r12=mv2r1,又知Ek=12mv2 故電子在基態(tài)軌道的動能為 Ek=ke22r1=9×109×(1.6×10-19)22×0.528×10-10J= 2.18×10-18J=13.6eV (2)當(dāng)n=1時,能級值為 E1=-13.612eV=-13.6eV 當(dāng)n=2時,能級值為 E2=-13.622eV=-3.4eV 當(dāng)n=3時,能級值為 E3=-13.632eV=-1.51eV 能發(fā)生的能級躍遷分別為3→2,2→1,3→1,所以能發(fā)出的譜線共3種,能級圖如圖所示。 (3)由E3向E1躍遷時

12、發(fā)出的光子頻率最大,波長最短,由hν=E3-E1和ν=cλ,則有λ=hcE3-E1=1.03×10-7m。 10.(16分)盧瑟福用α粒子轟擊氮核時發(fā)現(xiàn)質(zhì)子,發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為?714N+24He→?817O+11H。已知氮核質(zhì)量為mN=14.007 53 u,氧核質(zhì)量為mO=17.004 54 u,氦核質(zhì)量為mHe=4.003 87 u,質(zhì)子(氫核)質(zhì)量為mp=1.008 15 u。(已知:1 u相當(dāng)于931 MeV的能量,結(jié)果保留2位有效數(shù)字) (1)這一核反應(yīng)是吸收能量還是放出能量的反應(yīng)?相應(yīng)的能量變化為多少? (2)若入射氦核以v=3×107 m/s的速度沿兩核中心連線方向轟擊靜止氮核,反應(yīng)生成的氧核和質(zhì)子同方向運動,且速度大小之比為1∶50,求氧核的速度大小。 答案(1)吸收能量　1.2 MeV　(2)1.8×106 m/s 解析(1)由Δm=mN+mHe-mO-mp得Δm=-0.00129u。 由于核反應(yīng)后質(zhì)量增加,所以這一核反應(yīng)是吸收能量的反應(yīng),吸收能量ΔE=|Δm|c2=0.00129u·c2=1.2MeV。 (2)該過程滿足動量守恒條件,由動量守恒定律可得mHev=mOvO+mpvp 又vO∶vp=1∶50 可解得vO=1.8×106m/s。