1、近代物理初步【满分：110 分 时间：90 分钟】一、选择题（本大题共 12 小题，每小题 5 分，共 60 分。在每小题给出的四个选项中， 18 题只有一项符合题目要求； 912 题有多项符合题目要求。全部选对的得 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。）1物理学家通过对现象的深入观察和研究，获得正确的科学认识，推动了物理学的发展。下列说法正确的是A卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子的核式结构模型B玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律C爱因斯坦通过对光电效应的研究，揭示了光具有波粒二象性D德布罗意提出微观粒子动量越大，其对应的波长越长【答案】 B2关于核反应方程
2、，下列说法正确的是（ ）Ax 是负电子，反应过程放出能量 Bx 是负电子，反应过程吸收能量Cx 是正电子，反应过程放出能量 Dx 是正电子，反应过程吸收能量【答案】 C【解析】由反应方程可知 x 质量数为零，电荷数为+1，则 x 是正电子，反应过程有质量亏损，放出能量，选项 C 正确.3关于光电效应的规律，下面说法正确的是（ ）A当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，入射光的频率越高，产生的光电子最大初动能也就越大B当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加。C对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值才能产生光电
3、效应。D同一频率的光照射不同的金属，如果都能产生光电效应，则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同。【答案】 A【解析】 从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔只与光和金属种类有关，C 错；由光电效应方程可知入射光波长必须小于一极限值，才能产生光电效应，光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的种类有关，CD 错； 考点：考查了 粒子散射实验、玻 尔理论、光电效应【名师点睛】考查能量量子化的内容，掌握光电效应方程的应用，理解吸收能量，动能减小，电势能增大，总能量减小；而释放能量后，动能增大，电势能减小，总能量增大；7氢原子从能级 m 跃迁到能级 n 时辐射红光的频率为 1，从能级 n
4、跃迁到能级 k 时吸收紫光的频率 为 2，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 h 1 h 2B辐射光子的能量为 h 1 h 2C吸收光子的能量为 h 2 h 1D辐射光子的能量为 h 2 h 1【答案】 D考点：玻尔理论【名师点睛】此题考查了玻尔理论；关键是知道原子由低能态向高能态跃迁时要吸收能量，吸收的能量等于两个能级的能级差；而原子由高能态向低能态跃迁时要放出能量，放出的能量等于两个能级的能级差；知道各种单色光之间的频率关系.8如图 所示为氢原子的四个能级，其中 E1为基态，若氢原子 A 处于激发态 E2，氢原子 B 处于激发态 E3，则下
5、列说法正确的是( )A原子 A 可能辐射出 3 种频率的光子B原子 B 可能辐射出 3 种频率的光子C原子 A 能够吸收原子 B 发出的光子并跃迁到能级 E4D原子 B 能够吸收原子 A 发出的光子并跃迁到能级 E4【答案】 B【解析】试题分析：原子 A 从激发态 E2跃迁到 E1，只有一种频率光子，A 错；一群处于激发态 E3的氢原子B 跃迁到基态 E1的过程中可能从 E3跃迁到 E2，从 E3跃迁到 E1，从 E2跃迁到 E1，可能有三种频率光子，B对；由原子能级跃迁理论可知，A 原子可能吸收原子 B 由 E3跃迁到 E2时放出的光子并跃迁到 E3，但不能跃迁到 E4，C 错；A 原子发出
6、的光子能量 EE 2E 1大于 E4E 3，故不可能使原子 B 吸收原子 A 发出的光子并跃迁到能级 E4，D 错。故选 B。9关于原子和原子核的知识，下列说法正确的是A 粒子散射实验表明,原子是可分的B根据玻尔理论可知，氢原子从高能级向低能级跃迁时，可以辐射各种不同频率的光子C原子核的结合能越大，原子核越牢固D原子核发生 衰变,原子核的质子数会增多【答案】 AD10282017 年 11 月 17 日， “中国核潜艇之父”-黄旭华获评全国道德模范，颁奖典礼上，习总书记为他“让座”的场景感人肺腑，下列有关核反应说法错误的是A目前核潜艇是利用重核裂变提供动力B重核裂变反应前后一定有质量亏损C 式
7、中 d=1D铀核裂变后的新核比铀核的比结合能小【答案】 CD【解析】目前核潜艇是利用重核裂变提供动力，选项 A 正确；重核裂变要释放核能，则反应前后一定有质量亏损，选项 B 正确；根据质量数和电荷数守恒可知，该核反应中的 d=2，选项 C 错误；铀核不如裂变后生成的新核稳定，可知铀核的比结合能比裂变后生成的新核的比结合能都小，选项 D 错误；此题选项错误的选项，故选 CD 14静止的 Li 原子核,俘获一个速度为 7.7104 m/s 的中子而发生核反应放出 粒子后变成一个新原子核,测得 粒子速度为 2104 m/s,方向与中子速度方向相同 . 写出核反应方程式 . 求生成的新核的速度大小 .
8、【答案】 Li n H He 1.0103 m/s【解析】【详解】【点睛】本题考查了核反应方程与动量守恒，解题关键是要知道核反应前后质量数守恒、电荷数守恒，知道核反应过程中动量守恒，并能运用动量守恒定律进行定量求解，综合性较强.15在玻尔的原子结构理论中，氢原子由高能态向低能态跃迁时能发出一系列不同频率的光，波长可以用巴耳末一里德伯公式 来计算，式中 为波长,R 为里德伯常量,n、k 分别表示氢原子跃迁前和跃迁后所处状态的量子数，对于每一个 ，有 、 、 。其中，赖曼系谐线是k1n23电子由 的轨道跃迁到 的轨道时向外辐射光子形成的，巴耳末系谱线是电子由 的轨道跃迁1n1k 2n到 的轨道时向
9、外辐射光子形成的。2k(1)如图所示的装置中，K 为一金属板，A 为金属电极，都密封在真空的玻璃管中，S 为石英片封盖的窗口，单色光可通过石英片射到金属板 K 上。实验中：当滑动变阻器的滑 片位于最左端，用某种频率的单色光照射 K 时，电流计 G 指针发生偏转；向右滑动滑片，当 A 比 K 的电势低到某一值 (遏止电压)时，电流计cUC 指针恰好指向零。现用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验。若用赖曼系中波长最长的光照射时，遏止电压的大小为 ；若用巴耳末系中 的光照射金属时,遏止电压的大小为 。金属表面层1U4n2内存在一种力，阻碍 电子的逃逸。电子要从金属中挣脱出来，必须克服这种阻碍
10、做功。使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的出功。已知电子电荷量的大小为 e，真空中的光速为 c,里德伯常量为R。试求：a、赖曼系中波长最长的光对应的频率 ；1b、普朗克常量 h 和该金属的逸出功 。0W(2)光子除了有能量，还有动量，动量的表达式为 (h 为普朗克常量)。hpa、请你推导光子动量 的表达式 ；hpb.处于 n=2 激发态的某氢原子以速度 运动，当它向 的基态跃迁时，沿与 相反的方向辐射一个光0v1k0v子。辐射光子前后，可认为氢原子的质量为 M 不变。求辐射光子后氢原子的速度 (用 h、R、M 和 表示)。0v【答案】 （1） , (2) , 134cR34hRp【
11、解析】(1) a、在赖曼系中，氢原子由 n=2 跃到 k=1，对应的波长最长，波长 ，则1所以： 143R所以： (2) a、根据质能方程有： ，又因为： ，p=mc ，所以2Emc hpB、光子的动量： 根据动量守恒定律有： 解得： 。161930 年发现，科学家在真空条件下用 粒子轰击 时，产生了一种看不见的、贯穿力很强的不带电粒子，为了弄清楚这是一种什么粒子，人们用它分别去轰击氢原子和氮原子，结果打出一些氢核和氮核，并以此推算出了该粒子的质量，从而确定改粒子为中子设氢核的质量为 mH ， 氮核的质量为氢核质量的 14 倍，碰撞后氢核的速度为 vH ， 氮核的速度为 vN ， 假设中子与它
12、们的碰撞为弹性弹性碰撞，碰撞的粒子分别为中子和氢核及中子和氮核（1）试写出 粒子轰击 的核反应方程；（2）试根据中子与氢原子和氮原子的碰撞结果，利用题中的可测量量，推算出中子的质量【答案】 （1） （2）m=1.05m H【解析】【详解】（1）【点睛】根据质量数守恒和电荷数守恒配平，书写核反应方程；根据查德威克的理论：氢核、氮核与中性粒子之间的碰撞是弹性正碰，遵守动量守恒和能量守恒，由两大守恒定律列式得到氢核的最大速度 vH与初速度 v0的关系式；用同样的方法得到中性粒子与氮原子核碰撞后打出的氮核的速度 vN表达式，即可得到两个之比，从而求中性粒子（中子）的质量 m 与氢核的质量 mH 的关系