高三物理复习精品资料：近代物理初步(高考真题+模拟新题)(有详解)

O单元近代物理初步O1量子论初步光的粒子性35．[·课标全国卷]O1(1)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λλ0)的单色光做实验，则其遏止电压为________．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.【答案】hcλ0hce·λ0－λλ0λ【解析】截止频率即刚好发生光电效应的频率，此时光电子的最大初动能为零，由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0和c＝λ0ν得：W0＝hcλ0.若用波长为λ的单色光做实验，光电子的最大初动能Ek＝hν－W0＝hcλ－hcλ0，设其截止电压为U，则eU＝Ek，解得：U＝hce·λ0－λλ0λ.F3(2)如图1－17所示，A、B、C三个木块的质量均为m，置于光滑的水平面上，B、C之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触而不固连．将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C紧连，使弹簧不能伸展，以至于B、C可视为一个整体．现A以初速v0沿B、C的连线方向朝B运动，与B相碰并粘合在一起．以后细线突然断开，弹簧伸展，从而使C与A、B分离．已知C离开弹簧后的速度恰为v0，求弹簧释放的势能．图1－17【解析】设碰后A、B和C的共同速度的大小为v，由动量守恒得3mv＝mv0①设C离开弹簧时，A、B的速度大小为v1，由动量守恒得3mv＝2mv1＋mv0②设弹簧的弹性势能为Ep，从细线断开到C与弹簧分开的过程中机械能守恒，有12(3m)v2＋Ep＝12(2m)v21＋12mv20③由①②③式得，弹簧所释放的势能为Ep＝13mv20④18．O1[·四川卷]氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则()A．吸收光子的能量为hν1＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2C．吸收光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν1【解析】D氢原子从m能级跃迁到n能级辐射能量，即Em－En＝hν1，氢原子从n能级跃迁到k能级吸收能量，即Ek－En＝hν2，氢原子从k能级跃迁到m能级，Ek－Em＝hν2＋En－hν1－En＝hν2－hν1，因紫光的频率ν2大于红光的频率ν1，所以EkEm，即辐射光子的能量为hν2－hν1，D正确．18．O1[·全国卷]已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En＝E1n2，其中n＝2,3，….用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为()A．－4hc3E1B．－2hcE1C．－4hcE1D．－9hcE1【解析】C从第一激发态到电离状态吸收的能量ΔE＝0－E122＝－E14，根据ΔE＝hν＝hcλ，所以λ＝－4hcE1，因此答案为C.18．O1[·广东物理卷]光电效应实验中，下列表述正确的是()A．光照时间越长光电流越大B．入射光足够强就可以有光电流C．遏止电压与入射光的频率有关D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子18．O1[·广东物理卷]CD【解析】各种金属都存在着极限频率，低于极限频率的任何入射光强度再大、照射时间再长都不会发生光电效应；发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比；遏止电压随入射光的频率增大而增大，故CD选项正确．12．[·江苏物理卷]【选做题】本题包括A、B、C三小题，请选定其中两．．．．．．题．，并在相应．．．．．的答．．题．区域内作答．．．．．，若三题都做，则按A、B两题评分．C．(选修模块3－5)(12分)(1)O1[·江苏物理卷]下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是()ABCD图11(1)O1[·江苏物理卷]【答案】A【解析】随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加，另一方面辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，所以A正确．29．(1)O1[·福建卷](1)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图1－13图1－13所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是________．(填选项前的字母)A．逸出功与ν有关B．Ekm与入射光强度成正比C．当νν0时，会逸出光电子D．图中直线的斜率与普朗克常量有关29．(1)O1[·福建卷]D【解析】由爱因斯坦光电方程Ek＝hν－W和W＝hν0(W为金属的逸出功)可得，Ek＝hν－hν0，可见图象的斜率表示普朗克常量，D正确；只有ν≥ν0时才会发生光电效应，C错；金属的逸出功只和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，A错；最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B错．O2原子核【必做部分】38．O2[·山东卷]【物理－物理3－5】(1)碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．①碘131核的衰变方程：13153I→________(衰变后的元素用X表示)．②经过________天有75%的碘131核发生了衰变．【答案】①13154X＋0－1e②16【解析】①在衰变的过程中，质量数守恒，核电荷数守恒，即13153I→13154X＋0－1e.②经过8天后，有一半发生衰变，即50%发生衰变，再经过8天，剩下一半的一半发生衰变，这时有75%的碘131核发生了衰变，所以共用时间16天．(2)如图1－22所示，甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为2v0、v0.为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度．(不计水的阻力)图1－22【解析】设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为vmin，抛出货物后船的速度为v1，甲船上的人接到货物后船的速度为v2，由动量守恒定律得12m·v0＝11m·v1－m·vmin①10m·2v0－m·vmin＝11m·v2②为避免两船相撞，应满足v1＝v2③联立①②③式得vmin＝4v016．O2[·重庆卷]核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是()A．碘131释放的β射线由氦核组成B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C．与铯137相比，碘131衰变更慢D．铯133和铯137含有相同的质子数16．O2[·重庆卷]D【解析】β射线实际是电子流，A错误；γ射线是高频电磁波，其光子能量大于可见光的能量，B错误；半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，碘131的半衰期为8天，铯137半衰期为30年，碘131衰变更快，C错误；同位素是具有相同的质子数和不同的中子数的元素，故铯133和铯137含有相同的质子数，D正确．15．O2[·浙江卷]关于天然放射现象，下列说法正确的是()A．α射线是由氦原子核衰变产生B．β射线是由原子核外电子电离产生C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D．通过化学反应不能改变物质的放射性【解析】Dα射线是由氦原子核组成的，不是由氦原子核衰变产生的，A选项错误；β射线中的电子是原子核内部一个中子转变成一个质子的同时从原子核逸出的，B选项错误；γ射线是由原子核内部受激发产生的，常伴随着α衰变和β衰变，C选项错误；物质的放射性反映的是物质的物理性质，与其是否参与化学反应无关，D选项正确．1．O2[·天津卷]下列能揭示原子具有核式结构的实验是()A．光电效应实验B．伦琴射线的发现C.α粒子散射实验D.氢原子光谱的发现1．[·天津卷]C【解析】卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出了原子的核式结构，C正确．12．O2[·天津卷]回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展．(1)当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子．碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程．若碳11的半衰期τ为20min，经2.0h剩余碳11的质量占原来的百分之几？(结果取2位有效数字)(2)回旋加速器的原理如图所示，D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒，它们接在电压一定、频率为f的交流电源上，位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略，重力不计)，它们在两盒之间被电场加速，D1、D2置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中．若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为P，求输出时质子束的等效电流I与P、B、R、f的关系式(忽略质子在电场中的运动时间，其最大速度远小于光速)．图10(3)试推理说明：质子在回旋加速器中运动时，随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差Δr是增大、减小还是不变？12．[·天津卷]【解析】(1)核反应方程为147N＋11H―→116C＋42He①设碳11原有质量为m0，经过t1＝2.0h剩余的质量为mτ，根据半哀期定义有mτm0＝12tτ＝1212020≈1.6%②(2)设质子质量为m，电荷量为q，质子离开加速器时速度大小为v，由牛顿第二定律知qvB＝mv2R③质子运动的回旋周期为T＝2πRv＝2πmqB④由回旋加速器工作原理可知，交流电源的频率与质子回旋频率相同，由周期T与频率f的关系得f＝1T⑤设在t时间内离开加速器的质子数为N，则质子束从回旋加速器输出时的平均功率P＝N·12mv2t⑥输出时质子束的等效电流I＝Nqt⑦由上述各式得I＝PπBR2f⑧(3)方法一：设k(k∈*)为同一盒中质子运动轨道半径的序数，相邻的轨道半径分别为rk、rk＋1(rk＋1＞rk)，Δrk＝rk＋1－rk，在相应轨道上质子对应的速度大小分别为vk、vk－1，D1、D2之间的电压为U，由动能定理知2qU＝12mv2k＋1－12mv2k⑨由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力，知rk＝mvkqB，则2qU＝q2B22m(r2k＋1－r2k)整理得Δrk＝4mUqB2rk＋1＋rk⑩因U、q、m、B均为定值，令C＝4mUqB2，由上式得Δrk＝Crk＋rk＋1相邻轨道半径rk＋1、rk＋2之差Δrk＋1＝Crk＋1＋rk＋2因为rk＋2＞rk，比较Δrk、Δrk＋1得Δrk＋1＜Δrk○11说明随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差Δr减小．方法二：设k(k∈N*)为同一盒中质子运动轨道半径的序数，相邻的轨道半径分别为rk、rk＋1(rr＋1＞rk)，Δrk＝rk＋1－rk，在相应轨道上质子对应的速度大小分别为vk、vk＋1，D1、D2之间的电压为U.由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力，知rk＝mvkqB，故rkrk＋1＝vkvk＋1○12由动能定理知，质子每加速一次，其动能增量ΔEk＝qU○13以质子在D2盒中运动为例，第k次进入D2时，被电场加速(2k－1)次，速度大小为vk＝2k－12qUm○14同理，质子第(k＋1)次进入D2时，速度大小为vk＋1＝2k＋12qUm综合上述各式得rkrk＋1＝2k－12k＋1整理得r2kr2k＋1＝2k－12k＋1r2k＋1－r2kr2k＋1＝22k＋1Δrk＝2r2k＋12k＋1rk＋rk＋1同理，对于相邻轨道半径rk＋1、rk＋2，Δrk＋1＝rk＋2－rk＋1，整理后有Δrk＋1＝2r2k＋12k＋1rk＋1＋rk＋2由于rk＋2＞rk，比较Δrk、Δrk＋1得Δrk＋1＜Δrk○15说明随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差Δr减小，用同样的方法也可得到质子在D1盒中运动时具有相同的结论．12．[·江苏物理卷]【选做题】本题包括A、B、C三小题，请选定其中两．．．．．．题．，并在相应．．．．．的答．．题．区域内作答．．．．．，若三题都做，则按A、B两题评分．C．(选修模块3－5)(12分)(2)O2[·江苏物理卷]按照玻尔原子理论，氢原