1、1第 15讲 近代物理初步选择题(每小题 6分,共 90分)1.(2018北京理综,13,6 分)在核反应方程 He N O+X中,X 表示的是( ) 42 +147 178A.质子 B.中子 C.电子 D. 粒子2.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子最大初动能 Ek随入射光频率 变化的 Ek- 图像。已知钨的逸出功是 3.28 eV,锌的逸出功是 3.24 eV,若将二者的图线画在同一个 Ek- 坐标图中,用实线表示钨,虚线表示锌,则能正确反映这一过程的是下图中的 ( )3.(2018天津理综,1,6 分)国家大科学工程中国散裂中子源(CSNS)于 2017年
2、 8月 28日首次打靶成功,获得中子束流,可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是 ( )A N俘获一个 粒子,产生 O并放出一个粒子.147 178B Al俘获一个 粒子,产生 P并放出一个粒子.2713 3015C B俘获一个质子,产生 Be并放出一个粒子.115 84D Li俘获一个质子,产生 He并放出一个粒子.63 324.(多选)利用金属晶格(大小约 10-10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样,方法是让电子通过电场加速后,让电子束照射到金属晶格上,从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为 m,电荷量为 e,初速度为 0,加速电压为 U,普朗
3、克常量为 h,则下列说法中正确的是( )A.该实验说明了电子具有波动性B.实验中电子束的德布罗意波长为 =h2meUC.加速电压 U越大,电子的衍射现象越明显D.若用相同动能的质子替代电子,衍射现象将更加明显25.(2018天津河东一模)下列说法正确的是( )A.对于某种金属,无论入射光多强,只要其频率低于极限频率就不能发生光电效应B.由玻尔理论可知,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要辐射一定频率的光子,同时电子的动能减小,电势能增大C.微波和声波一样都只能在介质中传播D.氡原子核的半衰期为 3.8天,4 个氡原子核经过 7.6天一定只剩下一个未发生衰变6.(2018天津理综,5,
4、6 分)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线 H 、H 、H 和 H ,都是氢原子中电子从量子数 n2的能级跃迁到 n=2的能级时发出的光,它们在真空中的波长由长到短,可以判定( )A.H 对应的前后能级之差最小B.同一介质对 H 的折射率最大C.同一介质中 H 的传播速度最大D.用 H 照射某一金属能发生光电效应,则 H 也一定能7.(2018福建龙岩质检)(多选)氢原子的能级图如图所示,可见光的光子能量范围约为 1.623.11 eV,金属钠的逸出功为 2.29 eV,下列说法中正确的是( )A.大量处于 n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,可发出 1种频率的可见光B.大量处于 n=3能级的氢
5、原子向低能级跃迁时,可发出 2种频率的可见光C.大量处于 n=3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光当中有 1种频率的光能使钠产生光电效应D.大量处于 n=3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光当中有 2种频率的光能使钠产生光电效应8.(2018山西太原模拟)(多选)钍 Th具有放射性,它能放出一个新的粒子而变为镤 Pa,同时伴随 23490 23491有 射线产生,其方程为 Th Pa+x,钍 234的半衰期为 24天。则下列说法正确的是( ) 23490 23491A.一块纯净的钍 234矿石经过 24天,矿石的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C. 射线是
6、钍原子核发生衰变后产生的镤 234的原子核释放的D. 射线具有很强的电离作用,对人体细胞破坏能力较大9.(2018福建厦门质检)下列几幅图的有关说法正确的是( )3图一 粒子散射实验图二 光电效应实验图三 放射线在磁场中偏转图四 链式反应示意图A.图一中少数 粒子穿过金箔后方向不变,大多数 粒子穿过金箔后发生了较大角度的偏转B.图二光电效应实验说明了光具有粒子性C.图三中射线丙由 粒子组成,每个粒子带两个单位正电荷D.图四链式反应属于轻核的聚变,又称为热核反应10.匀强磁场中有一个原来静止的碳 14原子核,它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆,两圆的直径之比为 71,如图所示,那么碳 1
7、4的衰变方程为( )A C B e B C Be He.146 145 +01 .146 104 +42C C B H D C N e.146 125 +21 .146 147 + 0-111.(2018山西太原一模)(多选)下列说法正确的是( )4A.铀 238发生 衰变变成钍 234时, 粒子与钍 234的质量之和等于铀 238的质量B.铀 238发生 衰变变成钍 234时, 粒子与钍 234的结合能之和一定大于铀 238的结合能C. 衰变中释放的 射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚形成的高速电子流D.核反应方程 N He O+X中,X 是质子且反应过程中系统动量守恒 147 +42 17
8、812.(多选)太阳能量的来源是轻核的聚变,太阳中存在的主要元素是氢,核聚变反应可以看做是 4个氢核H)结合成 1个氦核同时放出 2个正电子。表中列出了部分粒子的质量(取 1 u= 1 kg)(1116 0-26粒子名称 质子(p) 粒子 正电子(e) 中子(n)质量/u 1.007 3 4.001 5 0.000 55 1.008 7以下说法中正确的是( )A.核反应方程为 H He+ e411 42 201B.4个氢核结合成 1个氦核时的质量亏损约为 0.026 6 kgC.4个氢核结合成 1个氦核时的质量亏损约为 4.4310-29 kgD.聚变反应过程中释放的能量约为 4.010-12
9、 J13.(2018福建泉州检测)如图所示为氢原子的能级图,用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子,受到激发后的氢原子只辐射出三种不同频率的光 a、b、c,频率 a b c,让这三种光照射逸出功为 10.2 eV的某金属表面,则( )A.照射氢原子的光子能量为 12.09 eVB.从 n=3能级跃迁到 n=2能级辐射出的光频率为 bC.逸出的光电子的最大初动能为 1.51 eVD.光 a、b、c 均能使该金属发生光电效应14.(2018江西上饶六校一联)PET(正电子发射型计算机断层显像)的基本原理是:将放射性同位素 O 158注入人体,参与人体的代谢过程 O在人体内衰变放出正电子,与人体内负
10、电子相遇而湮灭转化为一对。 158光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图像。根据 PET的基本原理,下列说法正确的是( )A. O衰变的方程式为 O F e 158 158 159 + 0-15B.将放射性同位素 O注入人体 O的主要用途是作为示踪原子 158 ,158C.一对正负电子湮灭后也可能只生成一个光子D.PET中所选的放射性同位素的半衰期应较长15.(2018安徽六校二联)近几年中国等许多国家积极发展“月球探测计划”,该计划中的科研任务之一是探测月球上氦 3的含量。氦 3是一种清洁、安全和高效的核发电燃料,可以采用在高温高压下用氘和氦 3进行核聚变反应发电。若已知氘核的质量
11、为 2.013 6 u,氦 3的质量为 3.015 0 u,氦核的质量为4.001 51 u,质子质量为 1.007 83 u,中子质量为 1.008 665 u,1 u相当于 931.5 MeV。则下列说法正确的是( )A.一个氘和一个氦 3的核聚变反应释放的核能约为 17.9 MeVB.氘和氦 3的核聚变反应方程式 H He He+X,其中 X是中子:21 +32 42C.因为聚变时释放能量,出现质量亏损,所以生成物的总质量数减少D.目前我国的秦山、大亚湾等核电站广泛使用氦 3进行核聚变反应发电6答案精解精析选择题1.A 本题考查核反应方程。由核反应中质量数和电荷数均守恒,可判断 X为质子
12、 H,故选项 A正确。 112.B 图像斜率表示普朗克常量 h,因此两条线应平行;横截距代表了极限频率 0, 0= ,因此钨的 0W0h大些,故 B正确。3.B 本题考查核反应方程。由核反应过程中遵循质量数、电荷数均守恒的原则,可写出选项中的四个核反应方程 N+ He O H,选项 A错误 Al He P n,选项 B正确。 Be。 147 42 178 +11 。 2713 +42 3015+10 115B+11H 84He,选项 C错误 Li H He He,选项 D错误。+42 。 63 +11 32 +424.AB 得到电子的衍射图样,说明电子具有波动性,A 正确;由德布罗意波长公式
13、= ,而动量 p= =hp 2mEk,两式联立得 = ,B正确;从公式 = 可知,加速电压越大,电子的波长越小,衍射现象就2meUh2meU h2meU越不明显,C 错误;用相同动能的质子替代电子,质子的波长变小,衍射现象相比电子不明显,故 D错误。5.A 根据光电效应方程 Ek=h-W,可以知道,当入射光的频率低于极限频率就不能发生光电效应,与入射光的强弱无关,故 A正确;由玻尔理论可以知道,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要辐射一定频率的光子,电子的轨道半径减小,该过程中电场力做正功,电子的动能增大,电势能减小,故 B错误;微波属于电磁波,能在真空中传播,而声波只能在介质中传播
14、,不能在真空中传播,故 C错误;半衰期具有统计规律,对大量的原子核适用,对少量的原子核不适用,故 D错误。6.A 本题考查氢原子能级跃迁规律。由氢原子能级跃迁可知, =En-E2,H 的波长最长,故 最小,对应hc hc 能级差最小,选项 A正确;同一介质对频率越大的光的折射率越大,波长越短,频率越大,故同一介质对H 的折射率最小而对 H 的折射率最大,选项 B错误;由 n= 知,同一介质中 H 的传播速度最小,选项 Ccv错误;H 的频率大于 H 的频率,因此用 H 照射某一金属能发生光电效应,而 H 不一定能,故选项 D错误。7.AD 大量处于 n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,可以发出
15、=3种频率的光子,光子能量分别为 12.09 C23eV、10.2 eV、1.89 eV,故只能发出 1种频率的可见光,故选项 A正确,选项 B错误;发出的光子能量有两种能量大于钠的逸出功,故有 2种频率的光能使钠产生光电效应,故选项 C错误,选项 D正确。8.BC 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,故A错误;根据质量数、电荷数守恒得出 x是电子,其产生的本质是钍核中的一个中子转化成一个质子时产7生的,所以 B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 射线向外释放能量,所以 C正确; 射线
16、具有很强的穿透本领,电离作用很弱,所以 D错误。9.B 在 粒子散射实验中,绝大多数 粒子穿过金箔后方向基本不变,只有少数 粒子发生了较大角度的偏转,则 A错误;光电效应实验说明了光具有粒子性,所以 B正确;由左手定则可知,甲由 粒子组成,每个粒子带两个单位正电荷,故 C错误;链式反应属于重核的裂变,故 D错误。10.D 原子核的衰变过程满足动量守恒,放射出的粒子与反冲核的速度方向相反,由题图根据左手定则判断得知,该粒子与反冲核的电性相反,可知碳原子核发生的是 衰变,衰变方程为 C N e, 146 147 + 0-1根据动量守恒定律和带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径公式 r= 可知此衰变
17、方程满足题意。mvqB11.BD 铀 238发生 衰变时有质量亏损,故 A错误;铀 238发生 衰变变成钍 234时, 粒子和钍234的结合能之和一定大于铀 238的结合能,故 B正确。 衰变的实质是原子核内部的一个中子变成一个质子和一个电子,并将电子发射到核外,形成 射线,故 C错误。在核反应中质量数守恒,电荷数守恒,设X的质量数为 m,电荷数为 n,则有 4+14=17+m,2+7=8+n,解得 m=1,n=1,所以 X表示质子,核反应过程中系统动量守恒,故 D正确。12.ACD 由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得 He+ e,故 A正确。反应中的质量亏损为411H 42 201m=4m
18、p-m -2me=(41.007 3-4.001 5-20.000 55)u=0.026 6 u4.4310 -29 kg,故 C正确,B 错误。由质能方程得 E=mc 2=4.4310-29(3108)2 J4.010 -12 J,故 D正确。13.A 用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子,受到激发后的氢原子只辐射出三种不同频率的光,则知受激发后的氢原子处于 n=3能级,可知照射氢原子的光子能量为(-1.51 eV)-(-13.6 eV)=12.09 eV,A选项正确;n=3n=1 时:h a=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,n=2n=1 时:h b=-3.4 e
19、V-(-13.6 eV)=10.2 eV,n=3n=2 时:h c=-1.51 eV-(-3.4 eV)=1.89 eV,则知从 n=3能级跃迁到 n=2能级辐射出的光频率为 c,让这三种光照射逸出功为 10.2 eV的某金属表面,光 c不能使该金属发生光电效应,光a、b 可使该金属发生光电效应,逸出的光电子的最大初动能为 12.09 eV-10.2 eV=1.89 eV,故 B、C、D错误。14.B 由质量数守恒和电荷数守恒可知 O衰变的方程式为 O N e,故 A错误;将放射性同位素,158 158 157 +01O注入人体 O的主要用途是作为示踪原子,故 B正确;一对正负电子湮灭后生成两个光子,故 C错 158 ,158误;PET 中所选的放射性同位素的半衰期应较短,故 D错误。15.A 氘和氦 3的核聚变反应方程式 H He H,可知 X为质子,B 项错误。释放的核能:21 +32 42He+11E=mc 2=(2.013 6+3.015 0-4.001 51-1.007 83)931.5 MeV17.9 MeV,所以 A项正确。因为聚变8时释放能量,出现质量亏损,则反应后的总质量小于反应前的总质量,但是在核反应中质量数守恒,故 C项错误。现在的核电站均使用核裂变反应发电,故 D项错误。
