2019高考物理总复习提分策略一临考必记5近代物理初步学案

15．近代物理初步[基本公式]1．光电效应方程：Ek＝hν－W0.2．能级及能级跃迁(1)氢能级示意图如图所示．在玻尔模型中，原子的可能状态是不连续的，即原子处于不同的能级．(2)能级跃迁：hν＝Em－En.3．原子核(1)(2)(3)[二级结论]1．一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N＝C2n＝nn－12.22．逸出功与极限频率、极限波长λ0的关系是W＝hνc＝hcλ0.3．1原子质量单位“u”相当于931.5MeV的能量．[临考必练]1．下列说法正确的是()A．一群处于n＝5的激发态的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出10种不同频率的光B．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子，并提出了原子的核式结构学说C．在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W0越大D．某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变，核内质子减少了4个解析：根据C25＝10，可知一群处于n＝5能级激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出10种不同频率的光，故A正确；卢瑟福在α粒子散射实验中只是提出了原子的核式结构学说，故B错误；在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W0越小，故C错误；每发生一次α衰变，质子数减少2个，每发生一次β衰变，质子数增加一个，所以经过2次α衰变和一次β衰变，核内质子数减少3个，故D错误．答案：A2．如图为氢原子能级图，5种金属的逸出功如下表：材料铯钙镁钛铍逸出功(eV)2.142.873.664.334.98大量处在n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可产生多种不同频率的光．现将其中频率最大的光，分别照射在以上5种金属的表面．则在这五种金属表面逸出的光电子中，最大的动能约为()A．7.77eVB.10.61eVC．11.46eVD．12.75eV解析：在氢原子向低能级跃迁时，从n＝4跃迁到n＝1的能级时，产生的光的频率最大，即E＝hν41＝[－0.85－(－13.60)]eV＝12.75eV，根据光电效应方程Ek＝hν－W0得，从n＝4能级到n＝1能级跃迁发出的光子照射金属铯时产生光电子最大初动能最大，为(12.753－2.14)eV＝10.61eV，故B正确，A、C、D错误．答案：B3．(多选)卢瑟福通过用α粒子(42He)轰击氮核(147N)的实验，首次实现了原子核的人工转变，则下列有关的说法中正确的是()A．该核反应的方程为42He＋147N→178O＋11HB．通过此实验发现了质子C．原子核在人工转变的过程中，电荷数可以不守恒D．在此实验中，核子反应前的总质量一定等于反应后的总质量解析：由质量数守恒和电荷数守恒，即可写出核反应方程为42He＋147N→178O＋11H，选项A正确；在这个核反应中发现了质子，选项B正确；在原子核的人工转变过程中，其电荷数守恒，选项C错误；在核反应中存在质量亏损，故选项D错误．答案：AB4．(多选)一种典型的铀核裂变是生成钡核和氪核，同时放出3个中子，核反应方程是23592U＋X→14456Ba＋8936Kr＋310n，已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图所示，则下列说法正确的是()A．在核反应方程中，X粒子是中子B．在核反应方程中，X粒子是质子C.23592U、14456Ba和8936Kr相比，14456Ba的比结合能最大，它最稳定D.23592U、14456Ba和8936Kr相比，23592U的核子数最多，它的结合能最大解析：由质量数和电荷数守恒可得X为10n，即中子，选项A正确，B错误；从图中可知中等质量的原子核的比结合能最大，故8936Kr的比结合能最大，它最稳定，选项C错误；原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，则23592U、14456Ba和8936Kr相比，23592U的核子数最多，它的结合能最大，选项D正确．答案：AD5.(多选)静止在匀强磁场中的23892U核发生α衰变，产生一个α粒子和一个未知的粒子X，它们在磁场中的运动轨迹如图所示．下列说法正确的是()A．该核反应方程为23892U→23490X＋42HeB．α粒子和X粒子在磁场中做圆周运动时转动方向相同4C．轨迹1、2分别是α粒子、X粒子的运动轨迹D．α粒子、X粒子运动轨迹半径之比为45∶1解析：显然选项A中核反应方程正确，选项A正确；23892U核静止，根据动量守恒可知α粒子和X粒子速度方向相反，又都带正电，故转动方向相反，选项B错误；根据动量守恒可知α粒子和X粒子的动量大小p相等，由带电粒子在磁场中运动半径公式R＝pqB可知轨道半径R与其所带电荷量成反比，故α粒子、X粒子运动轨迹半径之比为45∶1，选项C错误，D正确．答案：AD6．(多选)用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流大小与入射光的强弱、频率等物理量的关系．图中A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调．分别用a、b、c三束单色光照射阴极K，调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示．由图可知()A．单色光a和c的频率相同，但a光的强度更强些B．单色光a和c的频率相同，但c光的强度更强些C．单色光b的频率大于a光的频率D．单色光b的频率小于a光的频率解析：由题图乙可知，单色光a和c在照射阴极K时，其遏止电压相同，由eU1＝12mv2m和12mv2m＝hν－W0联立可得ν＝eU1＋W0h，由此式可知，单色光a和c的频率相同，但用单色光a照射阴极K时产生的饱和电流较大，因此单位时间内用a光照射阴极K时产生的光电子数较多，故a光的强度更强些，选项A正确，B错误；由于U2U1，由公式ν＝eU＋W0h可知，b光的频率要大于a光的频率，选项C正确，D错误．答案：AC7．(多选)23490Th具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为23491Pa，同时伴随有γ射线产生，其方程为23490Th→23491Pa＋X，23490Th的半衰期为24天．则下列说法中正确的是()A．一块纯净的钍234矿石经过24天，其质量仅剩下原来质量的一半B．X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的5C．γ射线是钍原子核发生衰变后产生的镤234的原子核释放的D．γ射线具有很强的电离作用，对人体细胞破坏能力较大解析：一块纯净的钍234矿石经过24天，钍核有半数发生衰变，不是矿石的质量仅剩下原来质量的一半，所以A说法错误；根据质量数、核电荷数守恒得出X是电子，是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的，所以B说法正确；钍原子核发生衰变后产生的镤234的原子核处于激发态，不稳定，向基态跃迁的过程以γ射线向外释放能量，所以C说法正确；γ射线具有很强的穿透本领，电离作用很弱，所以D说法错误．答案：BC8．物理学家普遍相信太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应．根据这一理论，在太阳内部每4个氢核(质子)转化成1个氦核(42He)和2个正电子(0＋1e)及两个中微子(ν)．在基本粒子物理学的标准模型中，中微子质量可忽略．已知氢原子质量为1.0078u，氦原子质量为4.0026u，电子的质量为0.0005u，中微子的能量为0.82MeV,1u的质量对应931.5MeV的能量，则该核聚变反应释放的能量为()A．26.64MeVB．25.71MeVC．24.78MeVD．27.34MeV解析：题中核反应为411H→42He＋20＋1e＋2ν.中微子质量可忽略，该核反应过程的质量亏损为Δm＝4m质子－(m氦核＋2me＋0)．因题中告诉的是原子质量，故需将包含的核外电子质量减掉，而m氢原子＝m质子＋me，m氦原子＝m氦核＋2me，代入上式得Δm＝4m氢原子－4me－m氦原子＝0.0266u，释放的能量为0.0266×931.5MeV＝24.78MeV，中微子的能量涵盖其中，故C项正确．答案：C