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2．13近代物理专练1．(2019·天津)(多选)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础．下列关于聚变的说法正确的是()A．核聚变比核裂变更为安全、清洁B．任何两个原子核都可以发生聚变C．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加答案AD解析与裂变相比轻核聚变辐射极少，废物容易处理，更为安全、清洁，故A项正确；自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素——氘与氚的聚变，不是任意的原子核就能发生核聚变，故B项错误；两个轻核结合成质量较大的核，平均质量减小，则总质量较聚变前减小，出现质量亏损，结合时放出能量，故C项错误；两个轻核结合成质量较大的核，放出能量，总的结合能增加，则核子的比结合能增加，故D项正确．2．(2019·课标全国Ⅱ)太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为411H→24He＋210e＋2v，已知11H和24He的质量分别为mp＝1.0078u和mα＝4.0026u，1u＝931MeV/c2，c为光速．在4个11H转变成1个24He的过程中，释放的能量约为()A．8MeVB．16MeVC．26MeVD．52MeV答案C解析反应过程中的质量亏损约为：Δm＝4mp－mα＝4×1.0078u－4.0026u＝0.0286u，由于1u＝931MeV/c2，根据爱因斯坦质能方程可得：ΔE＝Δmc2≈26MeV，故C项正确，A、B、D三项错误．3．(2019·课标全国Ⅰ)氢原子能级示意图如图所示．光子能量在1.63eV～3.10eV的光为可见光．要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为()A．12.09eVB．10.20eVC．1.89eVD．1.51eV答案A解析氢原子从高能级向基态跃迁时，所辐射光子能量为：E＝－3.40eV－(－13.6eV)＝10.2eV3.10eV，故可知要产生可见光，氢原子吸收能量后，最起码要跃迁到n2能级；由于E′＝E3－E2＝－1.51eV－(－3.40eV)＝1.89eV，有1.63eVE′3.10eV，故可知要使处于基态(n＝1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，氢原子最起码应该跃迁到n＝3能级．则氢原子吸收的最小能为：Emin＝E3－E1＝－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV，故A项正确，B、C、D三项错误．4．(2019·北京)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流．表中给出了6次实验的结果．组次入射光子的能量/eV相对光强光电流大小/mA逸出光电子的最大动能/eV第一组1234．04．04．0弱中强2943600．90．90．9第二组4566．06．06．0弱中强2740552．92．92．9由表中数据得出的论断中不正确的是()A．两组实验采用了不同频率的入射光B．两组实验所用的金属板材质不同C．若入射光子的能量为5.0eV，逸出光电子的最大动能为1.9eVD．若入射光子的能量为5.0eV，相对光强越强，光电流越大答案B解析第一组实验时，光子能量为4.0eV，第二组实验时，光子能量为6.0eV，可知两组实验采用了不同频率的入射光，故A项正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W，可得第一组实验对应金属板的逸出功为W＝4.0eV－0.9eV＝3.1eV，第二实验对应金属板的逸出功为W′＝6.0eV－2.9eV＝3.1eV，有W＝W′，则可知两组实验所用的金属板材质相同，故B项错误；若入射光子的能量为5.0eV，根据光电效应方程Ek＝hν－W，可得逸出光电子的最大动能为Ek＝5.0eV－3.1eV＝1.9eV，故C项正确；由表格中的数据可知，在产生光电效应的前提下，对同种频率的入射光而言，入射光的强度越大，光电流越大，所以若入射光子的能量为5.0eV，相对光强越强，光电流越大，故D项正确．5．(2018·课标全国Ⅲ)1934年，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝核3127Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋1327Al→01n＋X.X的原子序数和质量数分别为()A．15和28B．15和30C．16和30D．17和31答案B解析设X的质量数为m，电荷数为n，根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知：4＋27＝1＋m；2＋13＝0＋n解得：m＝30，n＝15；故其原子序数为15，质量数为30；故B项正确，A、C、D三项错误．6．(2018·课标全国Ⅱ)用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19J，已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，真空中的光速为3.00×108m·s－1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A．1×1014HzB．8×1014HzC．2×1015HzD．8×1015Hz答案B解析根据光电效应方程：Ekm＝hν－W0光速、波长、频率之间关系为：ν＝cλ将数据代入上式，则有：W0＝hν－Ekm＝6.63×10－34×3×108300×10－9J－1.28×10－19J＝5.35×10－19J根据逸出功W0＝hν0，得：ν0＝W0h＝5.35×10－196.63×10－34Hz≈8×1014Hz.7．(2017·课标全国Ⅲ)(多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb，h为普朗克常量．下列说法正确的是()A．若νaνb，则一定有UaUbB．若νaνb，则一定有EkaEkbC．若UaUb，则一定有EkaEkbD．若νaνb，则一定有hνa－Ekahνa－Ekb答案BC解析由光电效应方程可知Ek＝hν－W0，该动能会在遏止电压下恰好减为零，则U0q＝hν－W0，其中W0为逸出功，同种金属的W0相同．若νaνb，则UaUb，故A项错误；若νaνb，根据Ek＝hν－W0，可得EkaEkb，故B项正确；若UaUb，根据Ek＝U0q，可得EkaEkb，故C项正确；若νaνb，根据Ek＝hν－W0可知hν－Ek＝W0，故两者应该相等，故D项错误．8．(2019·滨海新区三模)关于核反应的类型，下列表述正确的是()A.92238U→90234Th＋24He是α衰变B.714N＋24He→816O＋12H是β衰变C．24He＋1327Al→1530P＋01n是核聚变D．3482Se→3682Kr＋2－10e是核裂变答案A解析92238U→90234Th＋24He是α衰变，故A项正确；714N＋24He→816O＋12H是原子核的人工转变，不是β衰变，故B项错误；24He＋1327Al→1530P＋01n，是原子核的人工转变，不是核聚变，故C项错误；3482Se→3682Kr＋2－10e，生成了电子，可知是β衰变，不是核裂变，故D项错误．9．(多选)14C发生放射性衰变为14N，半衰期约为5700年．已知植物存活其间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是()A．该古木的年代距今约为5700年B．12C、13C、14C具有相同的中子数C．14C衰变为14N的过程中放出β射线D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变答案AC解析因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5700年，故A项正确；12C、13C、14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，故B项错误；根据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即发出β射线，故C项正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，故D项错误；故选A、C两项．10．根据玻尔理论，氢原子的能级公式为En＝An2(n为能级，A为基态能量)，一个氢原子中的电子从n＝4的能级直接跃迁到基态，在此过程中()A．氢原子辐射一个能量为15A16的光子B．氢原子辐射一个能量为－15A16的光子C．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为15A16D．氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为－15A16答案B解析一个氢原子中的电子从n＝4的能级直接跃迁到基态的过程中，只能向外辐射一个光子；由玻尔理论可知辐射的光子的能量为：ΔE＝E4－E1＝A42－A＝－15A16.故B项正确，A、C、D三项错误．11．(2019·河南四模)如图所示是氢原子的能级图，一群处于n＝4能级的氢原子发生跃迁，释放出不同频率的光子，利用这些光子照射逸出功为3.20eV的金属钙，则下列说法中正确的是()A．随能级n的增加氢原子能量减小B．电子发生跃迁时，可放出3种不同频率的光C．释放出最大频率的光子照射金属钙，电子的最大初动能为12.75eVD．释放出最大频率的光子照射金属钙，发生光电效应的遏止电压为9.55V答案D解析根据量子力学计算，氢原子能级为：E＝－13.6n2eV，随能级n的增加氢原子能量增大，故A项错误；一群处于n＝4能级的氢原子发生跃迁，可放出4×32＝6种不同频率的光，故B项错误；从n＝4跃迁到n＝1辐射的光子频率最大，有：hν＝－0.85eV＋13.6eV＝12.75eV，照射金属钙时根据光电效应方程知光电子的最大初动能为：Ekm＝hν－W0＝12.75eV－3.20eV＝9.55eV，发生光电效应的遏止电压为：Uc＝Ekme＝9.55V，故D项正确，C项错误．12．在光电效应实验中，先后用频率相同但光强不同的两束光照射同一个光电管．若实验a中的光强大于实验b中的光强，实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线分别以a、b表示，则下列图中可能正确的是()答案A解析光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为遏止电压，对应的光的频率为截止频率，入射光的频率越高，对应的遏止电压U遏越大，由于入射光的频率没有变，故遏止电压相同，即图线与横轴的交点相同．由于a光的光强大于b光的光强，所以a的饱和电流大于b的饱和电流．故A图符合要求，故A项正确，B、C、D三项错误．13．原子核的比结合能与核子数的关系如图，由此可知()A．越重的原子核，如铀核(92238U)，因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定B．越轻的原子核，如锂核(36Li)，因为它的核子只有6个比铀核简单，因而比铀核结合得更坚固更稳定C．原子核发生衰变的过程是比结合能增大的过程D．原子核A和B结合成C，原子核F分裂成E和D，都会释放核能答案D解析越重的原子核，如铀核(92238U)，因为它的核子多，核力大，但由图可知，核子多的原子核，比结合能小，所以结合得不坚固，也不稳定，故A项错误；越轻的原子核，如锂核(36Li)，因为它的核子只有6个比铀核简单，但锂核(36Li)的比结合能比铀核小，因而比铀核结合得更不坚固也更不稳定，故B项错误；原子核发生衰变的过程比结合能不一定增大，比如发生β衰变，原子的核子数并没有变化，所以比结合能也没有增大，故C项错误；原子核A和B结合成C，原子核F分裂成E和D，都存在质量的亏损，都会释放核能，故D项正确．14．(2019·南昌模拟)美国物理学家密立根利用图甲所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图象．由此算出普朗克常量h，电子电量用e表示，下列说法正确的是()A．入射光的频率增大，为了测遏止电压，则滑动变阻器的滑片P应向M端移动B．由Ucν图象可求普朗克常量表达式为h＝U1eν1－νcC．由Ucν图象可知，这种金属的截止频率为ν1D．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大答案B解析入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动，故A项错误；根据Ekm＝hν－W0＝eUc解得：Uc＝hνe－hνc