高考物理一輪復習 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

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14題只有一項符合題目要求,第57題有多項符合題目要求。全部選對的得8分,選對但不全的得4分,有選錯的得0分)1.正電子發(fā)射型計算機斷層顯像(PET)的基本原理是將標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)生兩個方向相反的光子,被探測器采集后,經(jīng)計算機處理產(chǎn)生圖像。已知電子質(zhì)量me=9.1×10-31 kg,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,真空中的光速c=3.0×108 m/s,則產(chǎn)生的光子的頻率約為()A.1.2×1020 HzB.1.2×1018 HzC.4.1×1011 HzD.4.1×108 Hz答案:A解析:正、負電子發(fā)生湮滅的核反應方程為 10e+-10e2,發(fā)生湮滅后產(chǎn)生的每個光子的能量為E=12×mc2,其中m為兩個電子的總質(zhì)量,又因為E=h,聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可解得=1.24×1020Hz,故A正確。2.(2019·“江南十校”高三聯(lián)考)鈾核(92235U)經(jīng)過m次衰變和n次衰變變成鉛核(82207Pb),關(guān)于該過程,下列說法正確的是()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(92235U)的結(jié)合能D.鈾核(92235U)衰變過程的半衰期與溫度和壓強有關(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+7×2-n,得n=4,故選項A錯誤;衰變后的產(chǎn)物相對于衰變前要穩(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B正確,C錯誤;原子核的半衰期與環(huán)境的溫度、壓強等無關(guān),選項D錯誤。3.光電效應的實驗裝置示意圖如圖所示。用頻率為的普通光源照射陰極K,沒有發(fā)生光電效應,換用同樣頻率的強激光照射陰極K,則發(fā)生了光電效應;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.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,而強激光能使其發(fā)生光電效應,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,由光電效應方程知Ek=nh-W(n2);光電子逸出后克服電場力做功,由動能定理知Ek=eU,聯(lián)立上述兩式得U=neWe,當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H、H、H和H,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,它們在真空中的波長由長到短,可以判定()A.H對應的前后能級之差最小B.同一介質(zhì)對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,則H也一定能答案:A解析:能級躍遷時輻射光子的能量E=h=hc,可得光子波長越長,光子頻率越低、能量越小,光譜線對應的能級差越小,選項A正確;同一介質(zhì)對頻率最低的H折射率最小,選項B錯誤;H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;H的波長大于H的波長,故H的頻率小于H的頻率,故用H照射某金屬發(fā)生光電效應時,用H照射不一定能發(fā)生光電效應,選項D錯誤。5.根據(jù)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,實線表示一個粒子的運動軌跡。在粒子從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:粒子帶正電荷,a、c在同一等勢線上,所以原子核對粒子的電場力先做負功后做正功,總功等于零,動能先減小,后增大,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。6.一靜止的原子核 92238U發(fā)生了某種衰變,衰變方程為 92238U 90234Th+X,其中X是未知粒子,下列說法正確的是()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的動能相等D.衰變后新核 90234Th和粒子X的動量大小相等答案: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的質(zhì)量數(shù)為4,電荷數(shù)為2,即未知粒子X是 24He,因此發(fā)生的是衰變,選項A正確,B錯誤;衰變前后動量守恒,即0=pTh-pX,即pTh=pX,選項D正確;根據(jù)動量與動能的關(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的動能不同,選項C錯誤。7.(2019·北京大興區(qū)月考)右圖是氫原子的能級圖,大量處于n=5激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時,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向n=1能級躍遷時釋放的光子,則()氫原子能級圖A.10種光子中波長最短的是n=5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的B.10種光子中有4種屬于萊曼系C.使n=5能級的氫原子電離至少要0.85 eV的能量D.從n=2能級躍遷到基態(tài)釋放光子的能量等于n=3能級躍遷到n=2能級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)時產(chǎn)生的光子的能量最大、頻率最大,所以波長最短,選項A正確;由題知,從n=5、4、3、2激發(fā)態(tài)躍遷到n=1時發(fā)出的4種光子屬于萊曼系,選項B正確;由題圖知,n=5能級電離能為0.54eV,選項C錯誤;從n=2能級躍遷到基態(tài)釋放光子的能量大于n=3能級躍遷到n=2能級釋放光子的能量,選項D錯誤。二、計算題(本題共3小題,共44分)8.(12分)太陽和許多恒星發(fā)光是內(nèi)部核聚變的結(jié)果,核反應方程 11H+11HabX+10e+e是太陽內(nèi)部的許多核反應中的一種,其中 10e為正電子,e為中微子。(1)確定核反應方程中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,運動質(zhì)子速度至少多大?答案:(1)12(2)4Wm解析:(1)根據(jù)核反應的質(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)v2-12mv02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n=1時,能級值為E1=-13.612eV=-13.6eV當n=2時,能級值為E2=-13.622eV=-3.4eV當n=3時,能級值為E3=-13.632eV=-1.51eV能發(fā)生的能級躍遷分別為32,21,31,所以能發(fā)出的譜線共3種,能級圖如圖所示。(3)由E3向E1躍遷時發(fā)出的光子頻率最大,波長最短,由h=E3-E1和=c,則有=cE3-E1=1.03×10-7m。10.(16分)盧瑟福用粒子轟擊氮核時發(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相當于931 MeV的能量,結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(1)這一核反應是吸收能量還是放出能量的反應?相應的能量變化為多少?(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,反應生成的氧核和質(zhì)子同方向運動,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)1.8×106 m/s解析:(1)由m=mN+mHe-mO-mp得m=-0.00129u。由于核反應后質(zhì)量增加,所以這一核反應是吸收能量的反應,吸收能量E=|m|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vOvp=150可解得vO=1.8×106m/s。