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1专题能力训练13近代物理(时间:45分钟满分:100分)专题能力训练第33页一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。在每小题给出的四个选项中,1~6题只有一个选项符合题目要求,7~10题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.(2018·北京卷)在核反应方程HeO+X中,X表示的是()A.质子B.中子C.电子D.α粒子答案:A解析:根据质量数守恒和电荷数守恒可得,X的质量数=4+14-17=1,X的电荷数=2+7-8=1,即X是质子,故选项A正确。2.已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014Hz,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸出的光电子具有较大的()A.波长B.频率C.能量D.动量答案:A解析:光电效应方程Ekm=hν-W=hν-hν0,钙的截止频率大,因此钙中逸出的光电子的最大初动能小,其动量p=√,故动量小,由λ=可知波长较大,则频率较小,选项A正确。3.下列说法正确的是()ARaRnHe是β衰变BHen是聚变CXeSr+n是衰变DNaMg-e是裂变答案:B解析:A项中自发地放出氦原子核,是α衰变,选项A错误;聚变是质量轻的核结合成质量大的核,选项B正确;裂变是质量较大的核分裂成质量较轻的几个核,C项中的反应是裂变,选项C错误;D项中自发地放出电子,是β衰变,选项D错误。4.汞原子的能级如图所示,现用一束单色光照射到大量处于基态的汞原子,汞原子只发出三种不同频率的单色光。关于入射光的能量,下列说法正确的是()2A.等于4.9eVB.等于7.7eVC.等于8.8eVD.大于或等于10.4eV答案:B解析:因为汞原子只发出三种频率不同的单色光,可知原子发生的是从能级3到低能级的跃迁,所以单色光的照射使原子从基态跃迁到了n=3的能量状态,所以单色光的能量等于能级3与基态的能级差:-2.7eV-(-10.4eV)=7.7eV,故选项B正确。5.(2018·天津卷)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年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α粒子,产生O并放出一个粒子BAl俘获一个α粒子,产生P并放出一个粒子CB俘获一个质子,产生Be并放出一个粒子DLi俘获一个质子,产生He并放出一个粒子答案:B解析:本题考查核反应方程式的书写,根据质量数守恒和核电荷数守恒可快速选出答案:。根据质量数守恒和核电荷数守恒可得N+H,选项A错误AlHen,选项B正确B+BeHe,选项C错误LiHeHe,选项D错误。6.(2019·北京卷)光电管是一种利用光照产生电流的装置,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/eV3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:两组实验入射光的能量不同,以此可知,采用了不同频率的入射光,A正确;根据爱因斯坦光电效应方程,金属的逸出功W=hν-,代入题中实验数据得两组的逸出功相同,均等于3.1eV,以此可知两组实验所用的金属板材质相同,B错误;若入射光子的能量为5.0eV,代入爱因斯坦光电效应方程,逸出光电子的最大动能为1.9eV,C正确;若入射光子的能量为5.0eV,发生光电效应,相对光强越强,光电子越多,光电流越大,D正确。7.下列说法正确的是()A.氡的半衰期为3.8天,若取4个氡原子核,经7.6天后就剩下1个原子核了B.原子核内的中子转化成一个质子和一个电子,这种转化产生的电子发射到核外,就是β粒子,这就是β衰变的实质C.光子的能量由光的频率所决定D.只要有核反应发生,就一定会释放出核能答案:BC解析:因半衰期是对大量原子核的衰变作出的统计规律,对于少数原子核是没有意义的,所以A项错误;因为β衰变的本质是核内一个中子转化成一个质子和一个电子并将电子发射出来的过程,所以B项正确;由光子的能量式ε=hν,知C项正确;并不是所有核反应都放出核能,有些核反应过程需要吸收能量,D项错误。8.(2019·陕西榆林模拟)某医院利用放射线治疗肿瘤,被利用的放射源必须具备以下两个条件:(1)放出的射线有较强的穿透能力,能辐射到体内肿瘤所在处;(2)能在较长的时间内提供比较稳定的辐射强度。现有四种放射性同位素的放射线及半衰期如表所示。关于在表中所列的四种同位素,下列说法正确的是()同位素钴60锶90锝99氡222放射线γβγα半衰期5年28年6小时3.8天A.最适宜作为放疗使用的放射源应是钴60B.最适宜作为放疗使用的放射源应是锶90C.放射线的电离能力最强的放射源是锝99D.放射线的电离能力最强的放射源是氡222答案:AD解析:钴60放出的γ射线穿透能力强,半衰期长,故A正确,B错误;α射线电离能力最强,γ射线的电离能力最弱,氡222放出的是α射线,故C错误,D正确。49.氢原子的能级图如图所示,大量处于n=5激发态的氢原子向低能级跃迁时,一共可以辐射出10种不同频率的光子。其中莱曼系是指氢原子由高能级向n=1能级跃迁时释放的光子,则()A.10种光子中波长最短的是n=5激发态跃迁到基态时产生的B.10种光子中有4种属于莱曼系C.使n=5能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量D.从n=2能级跃迁到基态释放光子的能量等于n=3能级跃迁到n=2能级释放光子的能量答案:AB解析:n=5激发态跃迁到基态时产生的光子的能量最大、频率最大,所以波长最短,A正确;由题意知,从n=5、4、3、2激发态跃迁到n=1时发出的4种光子属于莱曼系,所以B正确;由题图知,n=5能级的电离能为0.54eV,所以C错误;从n=2能级跃迁到基态释放光子的能量大于n=3能级跃迁到n=2能级释放光子的能量,所以D错误。10.按如图的方式连接电路,当用某种紫光照射阴极K时,电路中的电流表有示数。则下列叙述正确的是()A.如果仅将紫光换成黄光,则电流表一定没有示数B.如果仅将紫光换成紫外线,则电流表一定有示数C.仅将滑动变阻器的滑片向右滑动,则电流表的示数一定增大D.仅将滑动变阻器的滑片向左滑动,则电流表的示数可能不变答案:BD解析:当换用黄光后,入射光的频率减小,但入射光的频率可能仍大于金属的极限频率,发生光电效应,电路中可能有光电流,A错误;当换用紫外线后,入射光的频率增大,一定能产生光电效应现象,则微安表一定有示数,B正确;滑动变阻器的滑片向右滑动,则光电管两极间的电压增大,电路中的光电流可能已经达到饱和值,保持不变,C错误;滑动变阻器的5滑片向左滑动,则光电管两极间的电压减小,电路中的光电流可能仍为饱和值,保持不变,D正确。二、非选择题(本题共2小题,共40分)11.(20分)一静止的氡核(Rn)发生α衰变,放出一个速度为v0、质量为m的α粒子和一个质量为m0的反冲核钋(Po),若氡核发生衰变时,释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能。(1)写出衰变方程;(2)求出反冲核的速度;(3)求出这一衰变过程中亏损的质量。答案:(1RnPoHe(2)(3)解析:(1)由已知得RnPoHe。(2)设反冲核的速度为v,由动量守恒可知mv0=m0v即v=。(3)由质能方程可知E=Δmc2=m0v2Δmc2=m0()解得Δm=。12.(20分)海水中含有丰富的氘,完全可充当未来的主要能源。两个氘核的核反应产生一个He核和一个粒子,其中氘核的质量为2.0130u,氦核的质量为3.0150u,粒子的质量为1.0087u。(1u相当于931.5MeV)(1)写出核反应方程;(2)核反应中释放的核能;(3)在两个氘核以相等的动能0.35MeV进行对心碰撞,并且核能全部转化为动能的情况下,求反应中产生的粒子和氦核的动能。答案:(1Hen(2)2.14MeV(3)2.13MeV0.71MeV6解析:(1)核反应方程为Hen。(2)核反应中的质量亏损Δm=2mH-mHe-mn由ΔE=Δmc2可知释放的核能ΔE=(2mH-mHe-mn)c2=2.14MeV。(3)把两个氘核作为一个系统,碰撞过程系统的动量守恒,由于碰撞前两氘核的动能相等,其动量等大反向,因此反应前后系统的总动量为零,设碰撞后瞬间氦核、中子的速度分别为vHe、vn,动能分别为EkHe、Ekn,碰撞前氘核的动能ΔEkH=0.35MeV,则mHevHe+mnvn=0反应前后系统的总能量守恒,则mHemn=ΔE+2ΔEkH又有mHe∶mn=3∶1EkHe=mHe,Ekn=mn,解得EkHe=0.71MeV,Ekn=2.13MeV。