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专题分层突破练15
近代物理
A 组基础巩固练
1.(2023 湖南卷)2023 年4 月13 日,中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创下新纪录,实
现403 秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步。
下列关于核反应的说法正确的是( )
A.相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变释放的核能更多
B.氘氚核聚变的核反应方程为1
2 H +1
3H
2
4 He+-1
0e
C.核聚变的核反应燃料主要是铀235
D.核聚变反应过程中没有质量亏损
2.(2023 浙江6 月选考)“玉兔二号”装有核电池,不惧漫长寒冷的月夜。核电池将94
238Pu 衰变释放的核
能一部分转化成电能。94
238Pu 的衰变方程为94
238Pu
92
X U +2
4He,则( )
A.衰变方程中的X 等于233
B.2
4He 的穿透能力比γ 射线强
C.94
238Pu 比92
X U 的比结合能小
D.月夜的寒冷导致94
238Pu 的半衰期变长
3.(2022 广东卷)目前科学家已经能够制备出能量量子数n 较大的氢原子。氢原子第n 能级的能量为
En= E1
n
2 ,其中E1=-13.6 eV。下图是按能量排列的电磁波谱,要使n=20 的氢原子吸收一个光子后,恰好
失去一个电子变成氢离子,被吸收的光子是( )
A.红外线波段的光子
B.可见光波段的光子
C.紫外线波段的光子
D.X 射线波段的光子
4.(2023 山东潍坊统考一模)氢原子的能级示意图如图所示,用一群处于第3 能级的氢原子跃迁发出的
光照射锌板,锌板表面有光电子逸出,测得光电子的最大初动能为8.79 eV,则锌的逸出功为( )
A.4.81 eV
B.3.3 eV
C.1.89 eV
D.1.41 eV
5.(2023 浙江高三下学期模拟)核电池是各种深空探测器中最理想的能量源,它不受极冷极热的温度影
响,也不被宇宙射线干扰。94
238Pu 同位素温差电池的原理是其发生衰变时将释放的能量转化为电能。
2
我国的火星探测车用放射性材料PuO2作为燃料,PuO2中的Pu 元素是94
238Pu,已知94
238Pu 的半衰期为88
年,其衰变方程为94
238Pu
U+X。若94
238Pu、92
234U、X 的结合能分别为E1、E2、E3,则下列说法正确
的是( )
A.94
238Pu 的平均核子质量大于92
234U 的平均核子质量
B.衰变放出的射线是氦核流,它的贯穿能力很强
C.该反应释放的能量为E=E1-E2-E3
D.100 个94
238Pu 原子核经过88 年后剩余50 个
6.(2023 湖南校联考模拟预测)甲图为不同温度下的黑体辐射强度随波长λ 的变化规律;乙图中,某种单
色光照射到光电管的阴极上时,电流表有示数;丙图为氢原子能级图,有大量处于n=5 能级的氢原子向
低能级跃迁;丁图为放射性元素14C 剩余质量m 与原质量m0的比值随时间t 的变化规律,下列说法正
确的是( )
A.甲图中,随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B.乙图中,用频率更低的光照射光电管的阴极时,电流表一定没有示数
C.丙图中,从n=5 能级跃迁到n=4 能级时产生的光子波长最长
D.丁图中,14C 的半衰期是5 730 年,则100 个14C 经过5 730 年还剩50 个
7.(2023 湖南邵阳模拟)用如图甲所示的光电管研究光电效应实验。用某波长的绿光照射阴极K,实验
测得的电流表示数I 与电压表示数U 的变化规律如图乙所示。光电管的阴极材料的极限频率
νc=4.54×1014 Hz,电子的电荷量e=1.6×10-19C,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,则( )
3
A.阴极K 每秒钟发射的光电子数为4.0×1013个
B.光电子飞出阴极K 时的最大初动能为9.6×10-19 J
C.入射光的波长约为0.50 μm
D.若改用紫光照射阴极K,饱和光电流一定变大
B 组素能提升练
8.(2023 山东济宁统考二模)核潜艇以核反应堆作动力源,其中一种核反应方程是92
235U +0
1n
X+38
94
Sr+100
1n,生成物X、38
94Sr 的比结合能分别为8.7 MeV、8.4 MeV,下列说法正确的是( )
A.该反应是核聚变反应
B.X 比38
94Sr 更稳定
C.X 的质子数与中子数相等
D.X 的结合能比92
235U 的结合能大
9.(2023 山东泰安统考一模)在光电效应中,当一定频率的光照射某种金属时,实验得到的遏止电压Uc
与入射光的频率ν 的关系如图所示,其横轴截距为a,纵轴截距为-b,元电荷电荷量为e。下列说法正确
的是( )
A.遏止电压与入射光的频率成正比
B.金属的逸出功为eb
C.金属的截止频率为b
D.普朗克常量h=ea
b
10.(2023 河北校联考模拟预测)29
64Cu 原子核有40%的可能发生β-衰变,反应方程为29
64Cu
Zn+-1
0 e,
衰变过程释放的核能是ΔE1;有19%的可能发生β+衰变,反应方程为29
64Cu
Ni+1
0e,衰变过程释放的
核能是ΔE2,ΔE2>ΔE1。已知❑29
64Cu 的比结合能为E,普朗克常量为h,真空中光速为c,正负电子质量相
等,下列说法正确的是( )
A.由于释放核能,所以衰变过程质量数不守恒
B.30
64Zn 的质量比28
64Ni 质量小
C.30
64Zn 的比结合能为E- Δ E1
64
4
D.28
64Ni 比结合能为E+ Δ E2
64
11.(2023 辽宁卷)原子处于磁场中,某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图
所示,相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应,且逸
出光电子的最大初动能为Ek,则( )
A.①和③的能量相等
B.②的频率大于④的频率
C.用②照射该金属一定能发生光电效应
D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
12.(2023 山东淄博统考一模)图甲为光电效应实验的电路图,利用不同频率的单色光a、b 进行光电效
应实验,测得光电管两极间所加电压U 与光电流I 的关系如图乙所示。则这两种光( )
A.照射该光电管时,a 光使其逸出的光电子最大初动能比b 光使其逸出的光电子最大初动能大
B.从同种玻璃射入空气发生全反射时,a 光的临界角比b 光的临界角大
C.通过同一装置发生双缝干涉,b 光的相邻条纹间距比a 光的相邻条纹间距大
D.在同一介质中传播时,b 光的速度比a 光的速度大
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专题分层突破练15 近代物理
1.A 核聚变是轻核的聚变,相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变释放的核能更多,A 正确,C
错误;氘氚核聚变反应遵守电荷数守恒和质量数守恒,B 错误;核聚变反应有质量亏损,D 错误。
2.C 根据质量数守恒,得238=X+4,解得X=234,选项A 错误;2
4He 为α 射线,α 射线比γ 射线的穿
透能力弱,选项B 错误;该核反应为放能反应,94
238Pu 比92
X U 的比结合能小,选项C 正确;半衰期不随
元素所处的物理状态和化学状态的变化而变化,选项D 错误。
3.A 要使处于n=20 的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子,则需要吸收光子
的能量为E=0-(
-13.6
20
2 ) eV=0.034 eV,则被吸收的光子是红外线波段的光子,选项A 正确。
4.B 根据光电效应方程有Ekm=hν-W 逸,入射光能量越大,最大初动能越大,而从能级3 向能级1
跃迁的氢原子跃迁时发出的光的能量最大,有hνm=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,则锌的逸出功
为W 逸=hνm-Ekm=12.09 eV-8.79 eV=3.3 eV,故选B。
5.A 衰变反应后存在质量亏损,则94
238Pu 的平均核子质量大于92
234U 的平均核子质量,A 正确;衰变
放出的射线是α 射线,即氦核流,它的贯穿能力很弱,电离能力很强,B 错误;该反应释放的能量为
E=E2+E3-E1,C 错误;半衰期具有统计规律,对大量原子核适用,对少量原子核不适用,D 错误。
6.C 随着温度的升高,黑体的辐射强度都会增加,同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,
A 错误;单色光照射到光电管的阴极上时,电流表有示数,说明发生了光电效应,因此该单色光的频
率一定大于阴极材料的截止频率,若用频率更低的单色光照射光电管,若此单色光频率大于阴极
材料的截止频率,依然可以发生光电效应, B 错误;从n=5 能级跃迁到n=4 能级时,能级差最小,则
产生的光子频率最小,波长最长,C 正确;半衰期描述的是大量原子核的统计规律,不适用于少数原
子核的衰变, D 错误。
7.C 饱和光电流Im=ne
t
,t=1 s,解得n=4.0×1012,A 错误;由Ekm=eUc,解得Ekm=9.6×10-20 J,B 错误;
根据光电效应方程得Ekm=hν-hνc、ν=c
λ
,代入数据解得λ=0.50 μm,C 正确;饱和光电流大小取决于
单位时间内入射的光子数,改用紫光照射阴极后,若紫光的光照强度减弱,单位时间内光子数可能
比绿光少,饱和光电流也可能减小,D 错误。
8.B 根据质量数和电荷数守恒,可知该核反应方程为92
235U+
X+38
94Sr+100
1n,该反应属于核
裂变,A 错误;因为生成物X 比38
94Sr 的比结合能大,所以X 比38
94Sr 更稳定,B 正确;X 的质子数为54,
其中子数为132-54=78,所以中子数和质子数不相等,C 错误;X 的核子数比92
235U 少,两者的比结合
能接近,因此X 的结合能比92
235U 的结合能小,D 错误。
9.B 根据光电效应方程可得电子的最大初动能为Ekm=hν-W0,根据动能定理可得-eUc=0-Ekm,联
立可得Uc=h
e
ν-W 0
e
,可知遏止电压与入射光的频率不成正比,Uc-ν 图像的斜率为h
e = b
a
,解得普朗
6
克常量为h=eb
a
,Uc-ν 图像的纵轴截距为-W 0
e
=-b,解得金属的逸出功为W0=eb,金属的截止频率为
ν0=
W 0
h = eb
eb
a
=a,故选B。
10.D 衰变过程一定遵循质量数守恒,电荷数守恒,A 错误;由于ΔE2>ΔE1,所以β+衰变质量亏损更
多,即28
64Ni 质量比30
64Zn 小,B 错误;29
64Cu 的比结合能为E,设30
64Zn 的比结合能为E1,则64E1-64E=ΔE1,
同理设28
64Ni 的比结合能为E2,则64E2-64E=ΔE2,解得E1=E+ Δ E1
64
,E2=E+ Δ E2
64
,C 错误,D 正确。
11.A ①和③光子跃迁能级差相等,故①和③的能量相等,选项A 正确;②光子跃迁能级差小于④
光子跃迁能级差,根据E=hν,可得②的频率小于④的频率,选项B 错误;同理②光子的频率小于①
光子的频率,用②照射该金属不一定能发生光电效应,选项C 错误;④光子的频率大于①光子的频
率,用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek,选项D 错误。
12.B 由光电子的最大初动能与遏止电压的关系式1
2 m vm
2=eUc和题图乙,可知照射该光电管时,
b 光使其逸出的光电子最大初动能比a 光使其逸出的光电子最大初动能大,A 错误;由光电效应
方程Ek=hν-W0,可知b 光的频率比a 光大,在玻璃中的折射率比a 光大,由sin C=1
n
可知,从同种玻
璃射入空气发生全反射时,b 光的临界角小,a 光的临界角大,B 正确;由双缝干涉两相邻条纹间距
公式Δx= l
d
λ 可知,b 光的波长比a 光小,通过同一装置发生双缝干涉,b 光的相邻条纹间距比a 光
的相邻条纹间距小,C 错误;由光在介质中的传播速度v=c
n
可知,b 光的折射率比a 光大,在同一介
质中传播时,b 光的速度比a 光的速度小,D 错误。
