高考物理一輪復(fù)習(xí) 單元質(zhì)檢十二 近代物理（含解析）新人教版-新人教版高三物理試題

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1、單元質(zhì)檢十二近代物理(時(shí)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(gè)選項(xiàng)中,第14題只有一項(xiàng)符合題目要求,第57題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得8分,選對(duì)但不全的得4分,有選錯(cuò)的得0分)1.正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)的基本原理是將標(biāo)記有短壽命放射性元素的物質(zhì)(一般是生物生命代謝中必要的物質(zhì))注入人體后,短壽命的放射性元素衰變產(chǎn)生的正電子與體內(nèi)的電子發(fā)生湮滅輻射,產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的光子,被探測(cè)器采集后,經(jīng)計(jì)算機(jī)處理產(chǎn)生圖像。已知電子質(zhì)量me=9.110-31 kg,普朗克常量h=6.6310-34 Js,真空中的光速c=3.0108

2、m/s,則產(chǎn)生的光子的頻率約為()A.1.21020 HzB.1.21018 HzC.4.11011 HzD.4.1108 Hz答案:A解析:正、負(fù)電子發(fā)生湮滅的核反應(yīng)方程為10e+-10e2,發(fā)生湮滅后產(chǎn)生的每個(gè)光子的能量為E=12mc2,其中m為兩個(gè)電子的總質(zhì)量,又因?yàn)镋=h,聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可解得=1.241020Hz,故A正確。2.(2019“江南十?！备呷?lián)考)鈾核(92235U)經(jīng)過(guò)m次衰變和n次衰變變成鉛核(82207Pb),關(guān)于該過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是()A.m=5,n=4B.鈾核(92235U)的比結(jié)合能比鉛核(82207Pb)的比結(jié)合能小C.衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和小于鈾核(92

3、235U)的結(jié)合能D.鈾核(92235U)衰變過(guò)程的半衰期與溫度和壓強(qiáng)有關(guān)答案:B解析:衰變方程為92235U82207Pb+m+n,則235=207+4m,解得m=7,又92=82+72-n,得n=4,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;衰變后的產(chǎn)物相對(duì)于衰變前要穩(wěn)定,所以鈾核衰變成粒子和另一原子核,衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于鈾核的結(jié)合能,選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤;原子核的半衰期與環(huán)境的溫度、壓強(qiáng)等無(wú)關(guān),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示。用頻率為的普通光源照射陰極K,沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng),換用同樣頻率的強(qiáng)激光照射陰極K,則發(fā)生了光電效應(yīng);此時(shí),若加上反向電壓U,即將陰極K接電源正極,陽(yáng)極A接電源負(fù)極,在K

4、A之間就形成了使光電子減速的電場(chǎng);逐漸增大U,光電流會(huì)逐漸減小,當(dāng)光電流恰好減小到零時(shí),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.U=eWeB.U=2eWeC.U=2h-WD.U=52eWe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(qiáng)激光能使其發(fā)生光電效應(yīng),說(shuō)明一個(gè)電子吸收了多個(gè)光子。設(shè)吸收的光子個(gè)數(shù)為n,光電子逸出的最大初動(dòng)能為Ek,由光電效應(yīng)方程知Ek=nh-W(n2);光電子逸出后克服電場(chǎng)力做功,由動(dòng)能定理知Ek=eU,聯(lián)立上述兩式得U=neWe,當(dāng)n=2時(shí),即為B選項(xiàng),其他選項(xiàng)均不可能。4.(2018天津卷)氫原子光譜在

5、可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)有四條譜線H、H、H和H,都是氫原子中電子從量子數(shù)n2的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)發(fā)出的光,它們?cè)谡婵罩械牟ㄩL(zhǎng)由長(zhǎng)到短,可以判定()A.H對(duì)應(yīng)的前后能級(jí)之差最小B.同一介質(zhì)對(duì)H的折射率最大C.同一介質(zhì)中H的傳播速度最大D.用H照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng),則H也一定能答案:A解析:能級(jí)躍遷時(shí)輻射光子的能量E=h=hc,可得光子波長(zhǎng)越長(zhǎng),光子頻率越低、能量越小,光譜線對(duì)應(yīng)的能級(jí)差越小,選項(xiàng)A正確;同一介質(zhì)對(duì)頻率最低的H折射率最小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;H的波長(zhǎng)最短,頻率最高,對(duì)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(xiàng)C錯(cuò)誤;H的波長(zhǎng)大于H的波長(zhǎng),故H的頻率小于H的頻率,

6、故用H照射某金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),用H照射不一定能發(fā)生光電效應(yīng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5.根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn),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(chǎng)的等勢(shì)線,實(shí)線表示一個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。在粒子從a運(yùn)動(dòng)到b、再運(yùn)動(dòng)到c的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.動(dòng)能先減小,后增大B.電勢(shì)能先減小,后增大C.電場(chǎng)力先做負(fù)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:粒子帶正電荷,a、c在同一等勢(shì)線上,所以原子核對(duì)粒子的電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功,總功等于零,動(dòng)能先減小,后增大,電勢(shì)能先增大后減小,電場(chǎng)力先變大后變小,所以加速度先變大后變小。6.一靜止的原子核92238U發(fā)生了某種衰變

7、,衰變方程為92238U90234Th+X,其中X是未知粒子,下列說(shuō)法正確的是()A.92238U發(fā)生的是衰變B.92238U發(fā)生的是衰變C.衰變后新核90234Th和粒子X(jué)的動(dòng)能相等D.衰變后新核90234Th和粒子X(jué)的動(dòng)量大小相等答案:AD解析:根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知,未知粒子X(jué)的質(zhì)量數(shù)為4,電荷數(shù)為2,即未知粒子X(jué)是24He,因此發(fā)生的是衰變,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;衰變前后動(dòng)量守恒,即0=pTh-pX,即pTh=pX,選項(xiàng)D正確;根據(jù)動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系p=2mEk,由于90234Th和X的質(zhì)量數(shù)不同,因此衰變后新核90234Th和粒子X(jué)的動(dòng)能不同,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。7.(2019北京大興區(qū)

8、月考)右圖是氫原子的能級(jí)圖,大量處于n=5激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),一共可以輻射出10種不同頻率的光子。其中萊曼系是指氫原子由高能級(jí)向n=1能級(jí)躍遷時(shí)釋放的光子,則()氫原子能級(jí)圖A.10種光子中波長(zhǎng)最短的是n=5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的B.10種光子中有4種屬于萊曼系C.使n=5能級(jí)的氫原子電離至少要0.85 eV的能量D.從n=2能級(jí)躍遷到基態(tài)釋放光子的能量等于n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)釋放光子的能量答案:AB解析:n=5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的光子的能量最大、頻率最大,所以波長(zhǎng)最短,選項(xiàng)A正確;由題知,從n=5、4、3、2激發(fā)態(tài)躍遷到n=1時(shí)發(fā)出的4種光子屬于萊曼系,選項(xiàng)B正確;由題

9、圖知,n=5能級(jí)電離能為0.54eV,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;從n=2能級(jí)躍遷到基態(tài)釋放光子的能量大于n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)釋放光子的能量,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二、計(jì)算題(本題共3小題,共44分)8.(12分)太陽(yáng)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+11HabX+10e+e是太陽(yáng)內(nèi)部的許多核反應(yīng)中的一種,其中10e為正電子,e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(dá)到核力作用范圍完成核聚變前必須要克服強(qiáng)大的庫(kù)侖斥力。設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m,電子質(zhì)量相對(duì)很小可忽略,中微子質(zhì)量為零,克服庫(kù)侖力做功為W。若一個(gè)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子與一個(gè)速度為零的質(zhì)子發(fā)生上述反應(yīng),運(yùn)動(dòng)質(zhì)子速度至少多大?答案:

10、(1)12(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(dòng)量守恒定律得mv0=2mv由能量關(guān)系得-W=12(2m)v2-12mv02解得v0=4Wm。9.(16分)已知?dú)湓踊鶓B(tài)的電子軌道半徑為r1=0.52810-10 m,量子數(shù)為n的能級(jí)值為En=-13.6n2 eV。(1)求電子在基態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。(2)有一群氫原子處于量子數(shù)n=3的激發(fā)態(tài),畫(huà)一張能級(jí)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(jì)算這幾種光譜線中波長(zhǎng)最短的波長(zhǎng)。(靜電力常量k=9109 Nm2/C2,電子電荷量e=1.610-19 C,普朗克常量h=6.6310-34

11、Js,真空中光速c=3.00108 m/s)答案:(1)13.6 eV(2)見(jiàn)解析(3)1.0310-7 m解析:(1)核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng),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(dòng)能為Ek=ke22r1=9109(1.610-19)220.52810-10J=2.1810-18J=13.6eV(2)當(dāng)n=1時(shí),能級(jí)值為E1=-13.612eV=-13.6eV當(dāng)n=2時(shí),能級(jí)值為E2=-13.622eV=-3.4eV當(dāng)n=3時(shí),能級(jí)值為E3=-13.632eV=-1.51eV能發(fā)生的能級(jí)躍遷分別為32,21,31,所以能發(fā)出的譜線共3種,能

12、級(jí)圖如圖所示。(3)由E3向E1躍遷時(shí)發(fā)出的光子頻率最大,波長(zhǎng)最短,由h=E3-E1和=c,則有=cE3-E1=1.0310-7m。10.(16分)盧瑟福用粒子轟擊氮核時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)子,發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為714N+24He817O+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=3107 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(yùn)動(dòng),且速度大小之比為150,求氧核的速度大小。答案:(1)吸收能量1.2 MeV(2)1.8106 m/s解析:(1)由m=mN+mHe-mO-mp得m=-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E=|m|c2=0.00129uc2=1.2MeV。(2)該過(guò)程滿足動(dòng)量守恒條件,由動(dòng)量守恒定律可得mHev=mOvO+mpvp又vOvp=150可解得vO=1.8106m/s。