1、第13讲 近代物理初步 构建网络重温真题1(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()A.11014 HzB81014 HzC21015 HzD81015 Hz答案 B解析 由光电效应方程 EkhW0，得 W0hEkhcEk。刚好发生光电效应的临界条件是最大初动能 Ek0 时，入射光的频率为 0，则 W0h0，代入数据可得：081014 Hz，故 B 正确。2(2019天津高考)右图为 a、b、c 三种光
2、在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。由 a、b、c 组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是()答案 C解析 由爱因斯坦光电效应方程 EkhW0 和动能定理eUc0Ek得 eUch W0h，知遏止电压大，则光的频率大，故 bca，由于光的频率越大，折射率越大，光的偏折角度越大，故 C 正确，A、B、D 错误。3(2019全国卷)氢原子能级示意图如图所示。光子能量在 1.63 eV3.10 eV 的光为可见光。要使处于基态(n1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为()A12.09 eVB10.20 eVC1.89 eVD1.51 eV答案 A解析 可见
3、光光子的能量范围为 1.63 eV3.10 eV，则氢原子能级差应该在此范围内，可简单推算如下：2、1 能级差为 10.20 eV，此值大于可见光光子的能量；3、2 能级差为 1.89 eV，此值属于可见光光子的能量，符合题意。氢原子处于基态，要使氢原子达到第 3 能级，需提供的能量为1.51 eV(13.60 eV)12.09 eV，此值也是提供给氢原子的最少能量，A 正确。4(2018 天津高考)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线 H、H、H、H，都是氢原子中电子从量子数 n2 的能级跃迁到 n2 的能级时发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定()AH 对应的前后能级之差最小B同一
4、介质对 H 的折射率最大C同一介质中 H 的传播速度最大D用 H 照射某一金属能发生光电效应，则 H 也一定能答案 A解析 波长越大，频率越小，故 H 频率最小，根据 Eh 可知 H 对应的能量最小，根据 hEmEn可知 H 对应的前后能级之差最小，A 正确；H 的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据 vcn可知 H 的传播速度最大，B、C 错误；H 的波长小于 H 的波长，故 H 的频率大于 H 的频率，若用 H 照射某一金属能发生光电效应，则 H不一定能，D 错误。5(2018全国卷)1934 年，约里奥居里夫妇用 粒子轰击铝核2713Al，产生了第一个人工放射性元素 X：2713Al
5、nX。X 的原子序数和质量数分别为()A15 和 28B15 和 30C16 和 30D17 和 31答案 B解析 根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知，X 的电荷数为21315，质量数为 427130，根据原子核的电荷数等于原子序数，可知 X 的原子序数为 15，质量数为 30，B 正确。6(2019全国卷)太阳内部核反应的主要模式之一是质子质子循环，循环的结果可表示为411H42He201e2已知11H 和42He 的质量分别为 mp1.0078 u 和 m4.0026 u,1 u931 MeV/c2，c 为光速。在 4 个11H 转变成 1 个42He 的过程中，释放的能量约为()
6、A8 MeVB16 MeV C26 MeVD52 MeV答案 C解析 因电子的质量远小于质子的质量，计算中可忽略不计。质量亏损m 4mp m，由 质 能 方 程 得 E mc2 (41.0078 4.0026)931 MeV26.6 MeV，C 正确。7(2017全国卷)一静止的铀核放出一个 粒子衰变成钍核，衰变方程为238 92U234 90Th42He。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 粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量答案 B解析 衰变过程遵守动量守恒定律，故选项
7、A 错，选项 B 对。根据半衰期的定义，可知选项 C 错。衰变释放核能，有质量亏损，故选项 D 错。8(2019天津高考)(多选)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018 年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到 1 亿摄氏度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的说法正确的是()A核聚变比核裂变更为安全、清洁B任何两个原子核都可以发生聚变C两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加答案 AD解析 核聚变没有放射性污染，比核裂变更为安全、清洁，A 正确；只有原子序数较小的“轻”核才能发生聚变，B 错误；两个轻
8、核聚变成质量较大的原子核，核子的比结合能增加，总质量减小，C 错误，D 正确。9(2019江苏高考)100 年前，卢瑟福用 粒子轰击氮核打出了质子。后来，人们用 粒子轰击6028Ni 核也打出了质子：42He6028Ni6229Cu11HX，该反应中的 X 是_(选填“电子”“正电子”或“中子”)。此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能。目前人类获得核能的主要方式是_(选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”)。答案 中子 核裂变解析 设 X 的质量数为 A，质子数为 Z，由质量数守恒得 A4606211，由电荷数守恒得 Z2282910，则知 X 是中子；目前人类获得核能的主要方式是重
9、核的裂变。10(2019江苏高考)在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长6.4107 m，每个激光脉冲的能量 E1.5102 J。求每个脉冲中的光子数目。(已知普朗克常量 h6.631034 Js，光速 c3108 m/s。计算结果保留一位有效数字)答案 51016解析 光子能量 hc，光子数目 nE，联立并代入数据得 n51016。命题特点：多以选择题的形式出现，重点考查氢原子能级结构和能级公式，光电效应规律和爱因斯坦光电效应方程，核反应方程式的书写，原子核的衰变及半衰期，结合能和核能的计算等。思想方法：图象法、对比法。高考考向1 高考考向 1 光电效应例 1(2017全国卷)(多选)
10、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 Uab，则一定有 EkaEkbC若 UaUb，则一定有 Ekab，则一定有 haEkahbEkb破题关键点(1)光电子的最大初动能与什么有关？(2)遏止电压与什么有关？提示：由 EkhW0知 Ek与 有关。提示：遏止电压与最大初动能有关。解析 光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为 eUEk，根据光电效应方程可知 EkhW0，若 ab，则 EkaEkb，UaUb，A 错
11、误，B正确；若 UaUb，则 EkaU2B图 b 中的乙线对应黄光照射C根据题述条件无法算出阴极 K 金属的极限频率D用蓝光照射时，光电子的最大初动能为 eU2答案 D解析 根据光电效应方程有：Ekm1h1W0eU1，Ekm2h2W0eU2，由于蓝光的频率 2 大于黄光的频率 1，则有 U10(1.51 eV)，氢原子能发生电离，D 错误。答案 B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，即 Eh|E 初E 末|。(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)一群氢原子和一个氢原子不同，氢原子核外只有一个电子，这个电
12、子在某时刻只能处在某一个确定的轨道上，在某段时间内，由这一轨道跃迁到另一较低能级轨道时，可能的情况只有一种，所以一个氢原子从 n 能级跃迁发射出光子的最多可能种类 Nn1。但是如果有大量 n 能级的氢原子，它们的核外电子向低能级跃迁时就会有各种情况出现了，发射光子的种类 NC2nnn12。(4)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时，要注意各能级的能量值均为负值，且单位为电子伏，计算时需换算单位，1 eV1.61019J。(5)氢原子能量为电势能与动能的总和，能量越大，轨道半径越大，势能越大，动能越小。3(2019山东日照高考模拟)氢原子的能级如图，一群氢原子处于 n4能级上。当氢原子
13、从 n4能级跃迁到 n3能级时，辐射光的波长为 1884 nm，下列判断正确的是()A一群氢原子从 n4 能级向 n1 能级跃迁时，最多产生 4 种谱线B从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量C氢原子从 n3 能级跃迁到 n2 能级时，辐射光的波长大于 1884 nmD用氢原子从 n2 能级跃迁到 n1 能级辐射的光照射 W 逸6.34 eV的铂，能发生光电效应答案 D解析 一群处于 n4 能级上的氢原子向 n1 能级跃迁时最多产生 C246 种谱线，故 A 错误；从高能级向低能级跃迁时，氢原子一定向外放出能量，但原子核不向外放出能量，故 B 错误；氢原子从 n4 能级跃迁到 n3
14、能级辐射的光子能量小于从 n3 能级跃迁到 n2 能级辐射的光子能量，可知从n3 能级跃迁到 n2 能级辐射的光子波长小于 1884 nm，故 C 错误；氢原子从 n2 能级跃迁到 n1 能级辐射的光子的能量值：E12E2E13.40 eV(13.60 eV)10.20 eV，故用该光照射 W 逸6.34 eV 的铂，能发生光电效应，D 正确。4(2019山东省“评价大联考”三模)如图所示为氢原子能级图，现有大量氢原子从 n4 的能级发生跃迁，产生一些不同频率的光，让这些光照射一个逸出功为 2.29 eV 的钠光电管，以下说法正确的是()A这些氢原子可能发出 3 种不同频率的光B能够让钠光电管
15、发生光电效应现象的有 4 种光子C光电管发出的光电子与原子核发生衰变时飞出的电子都是来源于原子核内部D钠光电管在这些光照射下发出的光电子再次轰击处于基态的氢原子，可以使氢原子跃迁到 n3 的能级答案 B解析 大量氢原子从 n4 能级跃迁能产生 6 种不同频率的光，故 A 错误；其中能让钠光电管发生光电效应现象的有 4 种光子，即为氢原子从 n2能级跃迁到 n1 能级，从 n3 能级跃迁到 n1 能级，从 n4 能级跃迁到n1 能级，从 n4 能级跃迁到 n2 能级辐射出的光子，故 B 正确；光电子来自于金属板原子核外的自由电子，故 C 错误；氢原子从 n4 能级向 n1 能级发生跃迁，辐射光能
16、量最大，当该光照射钠光电管时，逸出的光电子的最大能量为 E0.85 eV(13.60 eV)2.29 eV10.46 eV，而氢原子从 n1 能级跃迁到 n3 能级，需要吸收的能量为 E1.51 eV(13.60 eV)12.09 eV，因 10.46 eV12.09 eV，故用该光电子轰击处于基态的氢原子，不能使之跃迁到 n3 能级，故 D 错误。高考考向3 高考考向 3 原子核的衰变、核反应与核能例 3(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：21H21H32He10n。已知21H 的质量为 2.0136 u，32He 的质量为 3
17、.0150 u，10n 的质量为 1.0087 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 MeVD0.93 MeV破题关键点应该用哪个公式计算释放的核能？提示：Em 931 MeV/u。解析 在核反应方程21H21H32He10n 中，反应前物质的质量 m122.0136 u4.0272 u，反应后物质的质量 m23.0150 u1.0087 u4.0237 u，质量亏损 mm1m20.0035 u。则氘核聚变释放的核能为 E9310.0035 MeV3.3 MeV，选项 B 正确。答案 B1.原子核的衰变问题(1)衰变实质：衰变
18、是原子核中的 2 个质子和 2 个中子结合成一个氦核并射出；衰变是原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子，再将电子射出；衰变伴随着 衰变或 衰变同时发生，不改变原子核的质量数与电荷数，以光子形式释放出衰变过程中的多余能量。(2)核衰变规律：，其中 t 为衰变的时长，为原子核的半衰期。衰变的快慢由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关；半衰期是统计规律，对个别、少数原子核无意义。(3)衰变和 衰变次数的确定方法方法一：由于 衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变确定 衰变的次数，再根据电荷数守恒确定 衰变的次数。方法二：设 衰变次数为 x，衰变次数为 y，根据质量数和电荷数守恒列
19、方程组求解。2三种射线(1)射线：穿透能力最弱，电离作用最强。(2)射线：穿透能力较强，电离作用较弱。(3)射线：穿透能力更强，电离作用更弱。3核反应方程(1)核反应方程遵循的规律核反应方程遵循质量数、电荷数守恒，但核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能。核反应过程一般不可逆，所以核反应方程中用“”表示方向而不能用等号代替。(2)核反应类型衰变 衰变：AZXA4Z2Y42He 衰变：AZX AZ1Y01e原子核的人工转变质子的发现：14 7N42He17 8O11H中子的发现：94Be42He12 6C10n人工放射性同位素的发现：2713Al42He3015P10n3015
20、P3014Si 01e重核裂变例如：235 92U10n144 56Ba8936Kr310n。轻核聚变例如：21H31H42He10n。4核能的计算方法(1)根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速 c 的平方，即 Emc2(J)。(2)根据 1 原子质量单位(u)相当于 931.5 兆电子伏(MeV)的能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以 931.5 MeV，即 Em931.5(MeV)。(3)如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。5(2019武汉三模)6027Co 衰变的核反应方程为6027Co6028Ni 01e
21、，其半衰期为 5.27 年。已知6027Co、6028Ni、01e 的质量分别为 m1、m2、m3，下列说法正确的是()A该核反应中释放的能量为(m2m3m1)c2B该核反应中释放出的 射线的穿透本领比 粒子强C若有 16 个6027Co 原子，经过 5.27 年后一定只剩下 8 个6027Co 原子D 粒子是6027Co 核外的电子电离形成的答案 B解析 根据质能方程可知核反应中释放的能量为(m1m2m3)c2，故 A错误；根据三种射线的特点，可知 射线的穿透本领比 粒子强，故 B 正确；半衰期是对大量原子才成立的统计学规律，对个别的原子没有意义，故 C 错误；根据 衰变的本质可知，粒子是原
22、子核内的一个中子转变为质子时产生的，故 D 错误。6(2019四川广元三诊改编)钍基熔盐堆核能系统(TMSR)是第四代核能系统之一。其中钍基核燃料铀由较难裂变的钍吸收一个中子后经过若干次 衰变而来；铀的一种典型裂变产物是钡和氪。以下说法正确的是()A题中钍核232 90Th 变成铀核的核反应方程为232 90Th10n233 90Th，233 90Th233 92U2 01eB钍核衰变的快慢由原子所处的化学状态和外部条件决定C钍核232 90Th 中有 90 个中子，142 个质子D在铀核裂变成钡和氪的核反应中，核子的比结合能减小答案 A解析 根据质量数守恒与电荷数守恒可知，钍核232 90T
23、h 变成铀核的核反应方程为：232 90Th10n233 90Th，233 90Th233 92U2 01e，A 正确；原子核的半衰期由核内部自身因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故 B 错误；钍核232 90Th 中有 90 个质子，23290142 个中子，C 错误；重核裂变的过程中释放能量，所以重核分裂成中等大小的核，核子的比结合能增大，故 D 错误。易错警示 易错警示原子核在磁场中衰变的反冲问题例(2019湖南衡阳二模)在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆 1 和 2 的径迹照片如图所示，已知两个相切圆的半径分别 r1、r2，则
24、下列说法正确的是()A原子核可能发生 衰变，也可能发生 衰变B径迹 2 可能是衰变后新核的径迹C若衰变方程是238 92U234 90Th42He，则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为 1172D若衰变方程是238 92U234 90Th42He，则 r1r2145分析与解 原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子的动量大小相等方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则可知，若生成的两粒子电性相反，则在磁场中的径迹为内切圆，若生成的两粒子电性相同，则在磁场中的径迹为外切圆，题中原子核衰变放出的新核与粒子电性相同，故该原子核发生的是 衰变，A 错误；原子核衰变生成的两核动量
25、p 大小相等方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvBmv2r，解得：rmvqB pqB，由于 p、B 相同，则粒子电荷量 q 越大，轨道半径越小，由于新核的电荷量大，所以新核的轨迹半径小于粒子的轨迹半径，所以径迹 1 为粒子的运动径迹，B 错误；原子核衰变生成的两核动量 p 大小相等方向相反，由动能与动量的关系 Ek p22m，可知新核和射出的粒子的动能之比等于质量的反比，即为 2117，故 C 错误；由 rmvqB pqB可得，r1r2290145，故 D 正确。答案 D易错警示(1)原子核衰变放出的粒子如果带正电(如 衰变)，则两圆外切；如果放出的
26、粒子带负电(如 衰变)，则两圆内切。(2)原子核衰变时满足动量守恒定律，衰变后两粒子做圆周运动的半径之比等于电量的反比。配套作业 限时：40 分钟 满分：100 分一、选择题(本题共 12 小题，每小题 7 分，共 84 分，其中第 19 题为单选题，第 1012 题为多选题)1(2019江苏省七市高三第三次调研)下列说法中正确的是()A金属发生光电效应的截止频率随入射光频率的变化而变化B黑体的热辐射就是反射外来的电磁波C氢原子中电子具有波动性，并非沿经典力学描述下的轨道运动D核聚变需要极高的温度，反应过程中需要外界持续提供能量答案 C解析 金属的截止频率由金属本身决定，与入射光无关，A 错误
27、；黑体热辐射的是自身发出的电磁波，不是反射外来的，B 错误；实物粒子具有波动性，电子也具有波动性，所以电子的轨道并非经典力学描述下的轨道，C正确；核聚变需要极高的温度，但是反应一旦进行，靠自身反应产生的热就可以持续下去，不再需要外界提供能量，D 错误。2(2019吉林省长春市二模)下列有关近代物理的说法正确的是()A卢瑟福的 粒子散射实验使人们认识到原子是可以再分的B电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C玻尔理论能成功解释所有原子光谱的实验规律D天然放射现象说明了原子核内部是有结构的答案 D解析 通过 粒子散射实验，人们认识到原子具有核式结构模型，故 A错误；电子的发现使人们认识到原子是可以
28、分割的，是由更小的微粒构成的，故 B 错误；玻尔理论能成功解释氢原子光谱，但不能解释别的原子的光谱，故 C 错误；天然放射现象中的射线来自原子核，说明原子核内部有复杂结构，故 D 正确。3(2019河北高三上学期省级示范高中联考)用如图所示的光电管研究光电效应，当滑动变阻器的滑片位于某一位置，开关 S 闭合时，用单色光 a 照射光电管阴极 K，电流计 G 的指针发生偏转，用单色光 b 照射光电管阴极 K时，电流计 G 的指针不发生偏转，则()Aa 光的强度一定大于 b 光的强度Ba 光的频率一定大于阴极 K 的极限频率Cb 光的频率一定小于阴极 K 的极限频率D开关 S 断开后，用单色光 a
29、照射光电管阴极 K，电流计 G 的指针一定不会发生偏转答案 B解析 用某种光照射金属能否发生光电效应与光的强度无关，所以无法判断 a、b 光的强度关系，故 A 错误；用单色光 a 照射光电管阴极 K，电流计 G 的指针发生偏转，可知 a 光频率大于金属的极限频率，故 B 正确；由于在光电管两端加了反向电压，有 b 光照射时，电流计 G 指针不发生偏转，无法判断是否发生光电效应，即无法判断 b 光的频率与阴极 K 的极限频率大小关系，故 C 错误；由于 a 光照射阴极 K 能发生光电效应，所以断开开关即不加反向电压时，电子一定能从阴极运动到阳极，即电流计 G 一定发生偏转，故 D 错误。4(20
30、19河南郑州二模)1933 年至 1934 年间，约里奥居里夫妇用 粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为2713Al42He3015P10n，反应生成物3015P 像天然放射性元素一样衰变，放出正电子01e，且伴随产生中微子AZ，核反应方程为3015P3014Si01eAZ。则下列说法正确的是()A当温度、压强等条件变化时，放射性元素3015P 的半衰期随之变化B中微子的质量数 A0，电荷数 Z0C正电子产生的原因可能是核外电子转变成的D两个质子和两个中子结合成一个 粒子，则质子与中子的质量之和一定等于 粒子的质量答案 B解析 放射性元素的半衰期与外界因素无关，A 错误；根据质量数和电荷数守恒可
31、知，中微子的质量数 A0，电荷数 Z0，B 正确；正电子产生的原因是核内的质子转化为中子时放出的，C 错误；两个质子和两个中子结合成一个 粒子要释放能量，根据质能方程及质量亏损可知，两个质子与两个中子的质量之和大于 粒子的质量，故 D 错误。5(2019吉林省吉林市三模)氢原子的能级示意图如图所示，现有大量的氢原子处于 n4 的激发态，当向低能级跃迁时，会辐射出若干种不同频率的光，若用这些光照射逸出功为 4.54 eV 的钨时，下列说法中正确的是()A氢原子能辐射 4 种不同频率的光子B氢原子辐射的光子都能使钨发生光电效应C氢原子辐射一个光子后，氢原子的核外电子的速率增大D钨能吸收两个从 n4
32、 向 n2 能级跃迁的光子而发生光电效应答案 C解析 大量的氢原子处于 n4 的激发态，当向低能级跃迁时，依据数学组合公式得 C246，可知氢原子能辐射 6 种不同频率的光子，故 A 错误；一群处于 n4 能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射光子种类数目为 6 种，对应的能量为 E1E4E112.75 eV，E2E4E22.55 eV，E3E4E30.66 eV，E4E3E112.09 eV，E5E3E21.89 eV，E6E2E110.2 eV，其中有 3 种大于 4.54 eV，则有 3 种不同频率的光能使钨发生光电效应，故 B 错误；氢原子辐射一个光子后，轨道半径减小，由库仑力提供向心力，k
33、e2r2mv2r 可知，氢原子的核外电子的速率增大，故 C 正确；从 n4能级跃迁到 n2 能级辐射出光的能量为 2.55 eV，而金属逸出功为 4.54 eV，由于电子吸收光子是瞬时的，所以当用该光照射此金属时，电子不能同时吸收两个光子，不能发生光电效应现象，D 错误。6(2019山东威海三模)土壤和大气中含有放射性元素钋 210，它可以通过根部吸收或表面吸附的途径进入植物的组织中，烟叶中含量较高。钋 210可以通过吸烟的途径进入吸烟者体内，其半衰期为 138 天。8 mg 钋 210 经过414 天后还剩下()A4 mgB2 mg C1 mgD0答案 C解析 钋 210 的半衰期是 138
34、 天，经过 414 天后，即经过 3 个半衰期，钋 210 剩余的质量：mm0(12)3818 mg1 mg，故 C 正确。7(2019北京东城二模)研究光电效应的实验规律的电路如图所示，加正向电压时，图中光电管的 A 极接电源正极，K 极接电源负极；加反向电压时，反之。当有光照射 K 极时，下列说法正确的是()AK 极中有无光电子射出与入射光频率无关B光电子的最大初动能与入射光频率有关C只有光电管加正向电压时，才会有光电流D光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大答案 B解析 K 极中有无光电子射出与入射光频率有关，只有当入射光的频率大于 K 极金属的极限频率时才有光电子射出，A 错误；根据
35、光电效应的规律，光电子的最大初动能与入射光频率有关，B 正确；光电管加反向电压时，只要反向电压小于遏止电压，就会有光电流产生，C 错误；在未达到饱和光电流之前，光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大，达到饱和光电流后，光电流的大小与正向电压无关，D 错误。8(2019北京高考)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了 6 次实验的结果。由表中数据得出的论断中不正确的是()A两组实验采用了不同频率的入射光B两组实验所用的金属板材质不同C若入射光子的能量为 5.0 eV，逸出光电子的最大动能为 1.9 eVD若入射光子的能量为 5.0 eV，相
36、对光强越强，光电流越大答案 B解析 光子的能量 Eh，两组实验中入射光子的能量不同，故入射光的频率不同，A 正确；由爱因斯坦的光电效应方程 hWEk，可求出两组实验中金属板的逸出功 W 均为 3.1 eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B 错误；由 hWEk，W3.1 eV，当 h5.0 eV 时，Ek1.9 eV，C 正确；相对光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，D 正确。9(2019福州高三第三次质检)137 55Cs 的衰变方程式为137 55Cs137 56BaX，则下列说法正确的是()A.137 55Cs 的衰变过程属于 衰变，X
37、为氦原子核B.137 55Cs 原子核内的中子数比137 56Ba 原子核内的中子数多一个C.通过降低温度的方法可使137 55Cs 的半衰期变短，降低危害D.137 55Cs 原子核的比结合能等于137 56Ba 原子核的比结合能答案 B解析 原子核衰变过程中质量数和电荷数守恒，所以 X 为电子，该衰变为 衰变，A 错误；在 衰变中原子核内的一个中子转变成一个电子和一个质子，所以137 55Cs 原子核内的中子数比137 56Ba 原子核内的中子数多一个，B 正确；原子核的半衰期与外界的物理或化学状态无关，不能通过降低温度的方法使137 55Cs 的半衰期变短，故 C 错误；衰变的过程中释放
38、能量，说明两种原子核的比结合能是不同的，故 D 错误。10(2019江西九校重点中学协作体高三第一次联考)一群处于第 4 能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出 6 种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极 K 上，只能测得 3 条电流随电压变化的图象如图乙所示，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是()A图乙中的 c 光是氢原子由第 4 能级向基态跃迁发出的B图乙中的 b 光光子能量为 12.09 eVC动能为 1 eV 的电子能使处于第 4 能级的氢原子电离D阴极金属的逸出功可能为 6.75 eV答案 BCD解析 第 4 能级的氢原子，向低能级跃迁过程中可能的情况为：43,
39、42,41,32,31,21，能发出 6 种不同频率的光，能量的大小关系排列从大到小为：E41，E31，E21，E42，E32，E43，由图乙可知，a 光的遏止电压最大，其次为 b 光、c 光，则 a 光对应 n1，b 光对应 31，c光对应 21，由以上分析可知，a 光是氢原子由第 4 能级向基态跃迁发出的，故 A 错误；b 光为由能级 3 跃迁至能级 1 辐射的光子，其能量：EbE3E1(1.51 eV)(13.6 eV)12.09 eV，故 B 正确；由图丙可知，第 4 能级的能量为0.85 eV，由玻尔理论可知，动能为 1 eV 的电子能使处于第 4 能级的氢原子电离，故 C 正确；由
40、能级 2 跃迁到能级 1 辐射的光子的能量：EcE2E1(3.4 eV)(13.6 eV)10.2 eV，由能级 4 跃迁到能级 2 辐射的光子的能量：E42E4E2(0.85 eV)(3.4 eV)2.55 eV，由于只能测得3 条电流随电压变化的图象，即只有三种光子能使该金属发生光电效应，则该金属的逸出功大于 2.55 eV，小于 10.2 eV，可能等于 6.75 eV，故 D 正确，故选 B、C、D。11(2019江苏南京、盐城高三第三次调研)下列对物理知识的理解正确的有()A 射线的穿透能力较弱，用厚纸板就能挡住B动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等C放射性元素钋的半衰期为
41、 138 天，100 g 的钋经 276 天，已发生衰变的钋的质量为 75 gD质子、中子、粒子的质量分别为 m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个 粒子，释放的能量是(m1m2m3)c2答案 AC解析 射线在空气中只能前进几厘米，只要一张纸就能挡住，A 正确；根据德布罗意波长计算表达式 hp，又 p 2mEk，质子的质量大于电子，当它们动能相等时，质子的动量大于电子，所以质子的德布罗意波长比电子小，B 错误；元素钋的半衰期为 138 天，276 天为 2 个半衰期，未发生衰变的钋的质量是原来的14，所以已发生衰变的质量为 75 g，C 正确；根据质能方程可得，两个质子和两个中子结合成
42、一个 粒子，释放的能量是(2m12m2m3)c2，D 错误。12(2017江苏高考)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.42He 核的结合能约为 14 MeVB.42He 核比63Li 核更稳定C.两个21H 核结合成42He 核时释放能量D.235 92U 核中核子的平均结合能比8936Kr 核中的大答案 BC解析 42He 核有 4 个核子，由比结合能图线可知，42He 核的结合能约为28 MeV，A 错误；比结合能越大，原子核越稳定，B 正确；两个21H 核结合成42He 核时，核子的比结合能变大，结合时要放出能量，C 正确；由比结合能图线知，235 92U
43、 核中核子平均结合能比8936Kr 核中的小，D 错误。二、计算题(本题共 1 小题，共 16 分，须写出规范的解题步骤)13(2017北京高考)在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次 衰变。放射出的 粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为 R。以 m、q 分别表示 粒子的质量和电荷量。(1)放射性原子核用AZX 表示，新核的元素符号用 Y 表示，写出该 衰变的核反应方程。(2)粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。(3)设该衰变过程释放的核能都转化为 粒子和新核的动能，新核的质量为 M，求衰变过程的质量亏损 m。答案(1)AZXA4Z2Y42He(2)2mqB q2B2m(3)MmqBR22mMc2解析(1)AZXA4Z2Y42He(2)设 粒子的速度大小为 v，由 qvBmv2R，T2Rv，得 粒子在磁场中运动周期 T2mqB环形电流大小 IqT q2B2m(3)由 qvBmv2R，得 vqBRm设衰变后新核 Y 的速度大小为 v，系统动量守恒Mvmv0vmvM qBRM由 mc212Mv212mv2得 mMmqBR22mMc2说明：若利用 MA44m 解答，亦可。本课结束
