2019年高考物理 母題題源系列 專題13 近代物理初步(含解析)

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1、專題13 近代物理初步 【母題來源一】2019年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理(全國Ⅰ卷) 【母題原題】(2019·新課標(biāo)全國Ⅰ卷)氫原子能級(jí)示意圖如圖所示。光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光為可見光。要使處于基態(tài)(n=1)的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子,最少應(yīng)給氫原子提供的能量為 A.12.09 eV B.10.20 eV C.1.89 eV D.1.5l eV 【答案】A 【解析】由題意可知,基態(tài)(n=1)氫原子被激發(fā)后,至少被激發(fā)到n=3能級(jí)后,躍遷才可能產(chǎn)生能量在1.63eV~3.10eV的可見光。故。故本題選A。 【母題來源二】2019年全國普通

2、高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試物理(全國Ⅱ卷) 【母題原題】(2019·新課標(biāo)全國Ⅱ卷)太陽內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子—質(zhì)子循環(huán),循環(huán)的結(jié)果可表示為,已知和的質(zhì)量分別為和,1u=931MeV/c2,c為光速。在4個(gè)轉(zhuǎn)變成1個(gè)的過程中,釋放的能量約為 A.8 MeV B.16 MeV C.26 MeV D.52 MeV 【答案】C 【解析】由知,=,忽略電子質(zhì)量,則:,故C選項(xiàng)符合題意。 【母題來源三】2019年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理(天津卷) 【母題原題】(2019·天津卷)如圖為、、三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測得的光電流和電壓的關(guān)系。由、、組成的復(fù)色光通過三棱鏡時(shí),下述光路圖

3、中正確的是 【答案】C 【解析】由光電效應(yīng)的方程,動(dòng)能定理,兩式聯(lián)立可得,故截止電壓越大說明光的頻率越大,則有三種光的頻率,則可知三種光的折射率的關(guān)系為,因此光穿過三棱鏡時(shí)b光偏折最大,c光次之,a光最小,故選C,ABD錯(cuò)誤。 【母題來源四】2019年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理(天津卷) 【母題原題】(2019·天津卷)我國核聚變反應(yīng)研究大科學(xué)裝置“人造太陽”2018年獲得重大突破,等離子體中心電子溫度首次達(dá)到1億度,為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。下列關(guān)于聚變的說法正確的是 A.核聚變比核裂變更為安全、清潔 B.任何兩個(gè)原子核都可以發(fā)生聚變 C.

4、兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核,總質(zhì)量較聚變前增加 D.兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核,核子的比結(jié)合能增加 【答案】AD 【解析】核聚變的最終產(chǎn)物時(shí)氦氣無污染,而核裂變會(huì)產(chǎn)生固體核廢料,因此核聚變更加清潔和安全,A正確;發(fā)生核聚變需要在高溫高壓下進(jìn)行,大核不能發(fā)生核聚變,故B錯(cuò)誤;核聚變反應(yīng)會(huì)放出大量的能量,根據(jù)質(zhì)能關(guān)系可知反應(yīng)會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損,故C錯(cuò)誤;因聚變反應(yīng)放出能量,因此反應(yīng)前的比結(jié)合能小于反應(yīng)后的比結(jié)合能,故D正確。 【母題來源五】2019年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理(浙江選考) 【母題原題】(2019·浙江選考)一個(gè)鈹原子核()俘獲一個(gè)核外電子(通常是最靠近原子核的K殼層的電

5、子)后發(fā)生衰變,生成一個(gè)鋰核( ),并放出一個(gè)不帶電的質(zhì)量接近零的中微子νe,人們把這種衰變稱為“K俘獲”。靜止的鈹核發(fā)生零“K俘獲”,其核反應(yīng)方程為已知鈹原子的質(zhì)量為MBe=7.016929u,鋰原子的質(zhì)量為MLi=7.016004u,1u相當(dāng)于9.31×102MeV。下列說法正確的是 A.中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為零 B.鋰核()獲得的動(dòng)能約為0.86MeV C.中微子與鋰核()的動(dòng)量之和等于反應(yīng)前電子的動(dòng)量 D.中微子與鋰核()的能量之和等于反應(yīng)前電子的能量 【答案】AC 【解析】反應(yīng)方程為,根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為零,A正確;根據(jù)質(zhì)能方程,質(zhì)量減

6、少,為釋放的核能,不是鋰核獲得的動(dòng)能,B錯(cuò)誤;衰變過程中內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力,故反應(yīng)前后動(dòng)量守恒,故中微子與鋰核()的動(dòng)量之和等于反應(yīng)前電子的動(dòng)量,C正確;由于反應(yīng)過程中存在質(zhì)量虧損,所以中微子與鋰核()的能量之和小于反應(yīng)前電子的能量,D錯(cuò)誤。 【母題來源六】2019年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理(江蘇卷) 【母題原題】(2019·江蘇卷)100年前,盧瑟福用α粒子轟擊氮核打出了質(zhì)子.后來,人們用α粒子轟擊核也打出了質(zhì)子:;該反應(yīng)中的X是 (選填“電子”“正電子”或“中子”).此后,對(duì)原子核反應(yīng)的持續(xù)研究為核能利用提供了可能.目前人類獲得核能的主要方式是 (選填“核衰變

7、”“核裂變”或“核聚變”)。 【答案】中子 核裂變 【解析】由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得:X應(yīng)為:即為中子,由于衰變是自發(fā)的,且周期與外界因素?zé)o關(guān),核聚變目前還無法控制,所以目前獲得核能的主要方式是核裂變。 【命題意圖】本題考查近代物理知識(shí)中的一個(gè)重要考點(diǎn)—玻爾理論,意在考查考生的理解能力。 【考試方向】近代物理部分,涉及的考點(diǎn)較多,主要有光電效應(yīng)、波粒二象性、原子結(jié)構(gòu)、玻爾理論、衰變、核反應(yīng)和核能等,主要以選擇題的形式命題,可能單獨(dú)命題,但更多的是通過多個(gè)選項(xiàng)命制綜合題。 【得分要點(diǎn)】光電效應(yīng) 波粒二象性主要考查方向有以下幾個(gè)方面,其主要破解方法也一并總結(jié)如下: 1、由Ek-ν

8、圖象可以得到的信息: (1)極限頻率:圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc. (2)逸出功:圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值E=W0. (3)普朗克常量:圖線的斜率k=h. 2、光電效應(yīng)中兩條線索 線索一:通過頻率分析:光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大。 線索二:通過光的強(qiáng)度分析:入射光強(qiáng)度大→光子數(shù)目多→產(chǎn)生的光電子多→光電流大。 3、對(duì)光的波粒二象性、物質(zhì)波的考查 光既有波動(dòng)性,又有粒子性,兩者不是孤立的,而是有機(jī)的統(tǒng)一體,其表現(xiàn)規(guī)律為: (1)個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性;大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動(dòng)性. (2)頻率越低波動(dòng)性越顯著,越容易看到光的干涉

9、和衍射現(xiàn)象;頻率越高粒子性越顯著,越不容易看到光的干涉和衍射現(xiàn)象,貫穿本領(lǐng)越強(qiáng). (3)光在傳播過程中往往表現(xiàn)出波動(dòng)性;在與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí),往往表現(xiàn)為粒子性 (4)由光子的能量E=hν,光子的動(dòng)量表達(dá)式也可以看出,光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾:表示粒子性的粒子能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν和波長λ。由以上兩式和波速公式c=λν還可以得出:E=pc。 玻爾理論的主要考查方向有以下幾個(gè)方面,其主要破解方法也一并總結(jié)如下: (1)原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)需要吸收能量,而從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)則會(huì)以光子的形式向外放出能量。不論是吸收能量還是放出能量,這個(gè)能量值不是任意的,而是

10、等于發(fā)生躍遷的這兩個(gè)能級(jí)間的能量差,即hν=Em-En。 (2)原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)出光子的種類:當(dāng)單個(gè)氫原子自發(fā)輻射,由量子數(shù)為 n(n>1)的能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)最多只能形成(n-1)條譜線,或者說產(chǎn)生(n-1)種不同頻率的光子;當(dāng)大量處于第n激發(fā)態(tài)的原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多可輻射種光子。 (3)原子躍遷時(shí)電子動(dòng)能、原子勢能和原子能量的變化(與天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同):當(dāng)軌道半徑減小時(shí),庫侖引力引力做正功,電子動(dòng)能增大,原子的電勢能減小,原子能量減小;當(dāng)軌道半徑增大時(shí),庫侖引力引力做負(fù)功,電子動(dòng)能減小,原子的電勢能增大,原子能量增大。 原子核、核反應(yīng)方程主要考查方向有以下幾個(gè)方面,其主要

11、破解方法也一并總結(jié)如下: 1、確定衰變次數(shù)的方法 (1)設(shè)放射性元素經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后,變成穩(wěn)定的新元素,則表示該核反應(yīng)的方程為 根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程:A=A′+4n,Z=Z′+2n-m (2)確定衰變次數(shù),因?yàn)棣滤プ儗?duì)質(zhì)量數(shù)無影響,先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù),然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。 2、核能的計(jì)算方法 (1)利用愛因斯坦的質(zhì)能方程計(jì)算核能:利用愛因斯坦的質(zhì)能方程計(jì)算核能,關(guān)鍵是求出質(zhì)量虧損,而求質(zhì)量虧損主要是利用其核反應(yīng)方程式,再利用質(zhì)量與能量相當(dāng)?shù)年P(guān)系求出核能。 (2)利用阿伏加德羅常數(shù)計(jì)算核能:求宏觀物體原子核發(fā)生核反應(yīng)過程中所釋

12、放的核能,一般利用核反應(yīng)方程及其比例關(guān)系和阿伏加德羅常數(shù)。 (3)由動(dòng)量守恒和能量守恒計(jì)算核能:由動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律來求。 (4)說明: ①根據(jù)ΔE=Δmc2計(jì)算,計(jì)算時(shí)Δm的單位是“kg”,c的單位是“m/s”,ΔE的單位是“J”. ②根據(jù)ΔE=Δm×931.5 MeV計(jì)算.因1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5 MeV的能量,所以計(jì)算時(shí)Δm的單位是“u”,ΔE的單位是“MeV”. ③利用質(zhì)能方程計(jì)算核能時(shí),不能用質(zhì)量數(shù)代替質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算. 1.(2019·福建省福州市八校期末)物理學(xué)家通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的深入觀察和研究,獲得正確的科學(xué)認(rèn)知,推動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展。下列說法符合事實(shí)的

13、是 A.湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子,并提出了“原子的核式結(jié)構(gòu)模型” B.盧瑟福用α粒子轟擊獲得反沖核,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子 C.查德威克發(fā)現(xiàn)了天然放射性現(xiàn)象,說明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu) D.普朗克提出的“光子說”成功解釋了光電效應(yīng) 【答案】B 【解析】A、湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子,盧瑟福提出了“原子的核式結(jié)構(gòu)模型”,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;B、盧瑟福用α粒子轟擊獲得反沖核,,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子,選項(xiàng)B正確;C、貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射性現(xiàn)象,說明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;D、愛因斯坦提出的“光子說”成功解釋了光電效應(yīng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2.(2019·天津市河?xùn)|區(qū)二模)現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)中,為保證產(chǎn)品質(zhì)量,經(jīng)常使用射線測重儀測量產(chǎn)品的規(guī)格

14、,下列核反應(yīng)方程中屬于衰變的是 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】A.是輕核聚變的核反應(yīng)方程,未生成電子,不符合題意;B.是天然放射的核反應(yīng)方程,生成電子,屬于β衰變,符合題意;C.是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程,未生成電子,不符合題意;D.是天然放射的核反應(yīng)方程,未生成電子,不符合題意。 3.(2019·內(nèi)蒙古集寧一中月考)如圖所示為氫原子的能級(jí)圖,已知可見光光子的能量范圍約為1.62~3.11 eV,則下列說法正確的是 A.大量處于n=4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),可發(fā)出6種不同頻率的可見光 B.用能量為10.3 eV的電子轟擊大量處于基態(tài)的氫原子可使氫原子向高能級(jí)

15、躍遷 C.用可見光照射大量處于基態(tài)的氫原子可使氫原子向高能級(jí)躍遷 D.處于基態(tài)的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線,并發(fā)生電離 【答案】B 【解析】A、大量處于n=4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),可發(fā)出種不同頻率的光子,因?yàn)榭梢姽獾墓庾幽芰糠秶s為1.62 eV~3.11 eV,滿足此范圍的有:n=4到n=2,n=3到n=2.所以發(fā)出2種不同頻率的可見光。故A錯(cuò)誤。B、從基態(tài)躍遷到n=2的能級(jí)需要的能量E0=E2–E1=–3.4 eV–(–13.6 eV)=10.2 eV,由于氫原子與電子發(fā)生碰撞時(shí)可以吸收部分的能量,所以用能量為10.3 eV的電子轟擊大量處于基態(tài)的氫原子可以使氫原子吸收1

16、0.2 eV能量向n=2能級(jí)躍遷。故B正確。C、從基態(tài)躍遷到n=2的能級(jí)需要的能量:E0=E2–E1=–3.4 eV–(–13.6 eV)=10.2eV,而可見光的最大能量為3.11 eV,所以用可見光照射大量處于基態(tài)的氫原子不可能使氫原子向高能級(jí)躍遷。故C錯(cuò)誤;D、根據(jù)玻爾理論,處于基態(tài)的氫原子只能吸收特定頻率的光子的能量,故D錯(cuò)誤。 4.(2019·重慶市南開中學(xué)高三第四次考試)以下關(guān)于物理學(xué)的發(fā)展史,不正確的表述是 A.愛因斯坦提出的光子說成功解釋了光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 B.盧瑟福對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究,提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 C.居里夫婦發(fā)現(xiàn)釙、鐳等都具有放射性 D.查德威克通

17、過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子 【答案】D 【解析】愛因斯坦提出的光子說成功解釋了光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,選項(xiàng)A正確;盧瑟福對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究,提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,選項(xiàng)B正確;居里夫婦發(fā)現(xiàn)釙、鐳等都具有放射性,選項(xiàng)C正確;查德威克通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中子,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;此題選擇不正確的選項(xiàng),故選D。 5.(2019·天津市紅橋區(qū)質(zhì)量檢測)下列說法正確的是 A.原子核發(fā)生衰變時(shí)要遵守電荷守恒和質(zhì)量守恒的規(guī)律 B.α射線是高速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子流,穿透能力很強(qiáng) C.氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷只能輻射特定頻率的光子 D.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比 【答案】C 【解析】A.原子核

18、發(fā)生衰變時(shí)要遵守電荷守恒和質(zhì)量數(shù)守恒的規(guī)律,若釋放核能,質(zhì)量有虧損,故A錯(cuò)誤;B.α射線是高速運(yùn)動(dòng)的氦原子核,穿透能力較小,故B錯(cuò)誤;C.由玻爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)只能輻射特定頻率的光子,故C正確;D.光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系,不是正比關(guān)系。故D錯(cuò)誤。 6.(2019·黑龍江省哈爾濱市三模)在我們的生活中,日常用品、裝飾材料、周圍的巖石、食鹽、香煙等都不同程度地含有放射性元素。其中香煙中含有釙(),具有放射性,其衰變方程為:,半衰期為138天,則下列說法正確的是 A.該衰變中釋放出的α射線的穿透能力強(qiáng)于γ射線的穿透能力 B.釙()衰變過程中會(huì)釋放出能量

19、 C.質(zhì)量為m的釙核經(jīng)過276天,剩余的釙核的質(zhì)量為 D.若采用提高溫度的方法,可以改變釙()的半衰期 【答案】B 【解析】A.α射線的穿透能力弱于γ射線的穿透能力,A錯(cuò)誤;B.釙()衰變過程中產(chǎn)生質(zhì)量虧損,根據(jù)質(zhì)能方程可知,會(huì)釋放能量,B正確;C.質(zhì)量為m的釙核經(jīng)過276天,兩個(gè)半衰期,每經(jīng)過一個(gè)半衰期質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼囊话?,所以?jīng)過兩個(gè)半衰期質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?,C錯(cuò)誤;D.半衰期不會(huì)隨著溫度而改變,D錯(cuò)誤。 7.(2019·湘贛十四校高三二模)關(guān)于原子核的衰變,下列說法正確的是 A.射線是電子流,是原子核外電子的一種自發(fā)的放射現(xiàn)象 B.對(duì)天然放射性元素加熱,其半衰期將變短 C.原子

20、核發(fā)生衰變時(shí),衰變前后的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒 D.任何元素都有可能發(fā)生衰變 【答案】C 【解析】β射線是原子核發(fā)生β衰變產(chǎn)生的,是核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)放出的負(fù)電子,不是原子核外電子電離產(chǎn)生的,故A錯(cuò)誤;半衰期的大小由原子核內(nèi)部因素決定,與溫度、壓強(qiáng)等因素?zé)o關(guān),故B錯(cuò)誤;原子核在衰變的過程中電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒,故C正確;有些原子核不穩(wěn)定,可以自發(fā)地衰變,但不是所有元素都可能發(fā)生衰變,故D錯(cuò)誤。 8.(2019·湖南省懷化市二模)下列說法正確的是 A.β衰變的實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子,同時(shí)釋放出一個(gè)電子 B.實(shí)驗(yàn)表明,只要照射光的強(qiáng)度足夠大,就一定能發(fā)生光電效應(yīng) C

21、.釷的半衰期為24天,1 g釷經(jīng)過120天后還剩0.2 g D.根據(jù)玻爾的原子理論,氫原子從n=5的激發(fā)態(tài)躍遷到n=3的激發(fā)態(tài)時(shí),核外電子動(dòng)能減小 【答案】A 【解析】A、β衰變的實(shí)質(zhì)是原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子,同時(shí)釋放出一個(gè)電子,故A正確;B、根據(jù)光電效應(yīng)方程可知,發(fā)生光電效應(yīng)的條件與光的頻率有關(guān),與光的強(qiáng)度無關(guān),故B錯(cuò)誤;C、釷的半衰期為24天,1 g釷經(jīng)過120天后,發(fā)生5次衰變,根據(jù)m=m0()5 g=0.03125 g,故C錯(cuò)誤;D、據(jù)玻爾的原子理論,氫原子從n=5的激發(fā)態(tài)躍遷到n=3的激發(fā)態(tài)時(shí),庫侖力提供向心力,向心力增加,速度變大電子動(dòng)能增加,故D錯(cuò)誤。 9.(2

22、019·陜西省西安中學(xué)期末)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,小強(qiáng)同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光),如圖所示。則可判斷出 A.甲光的頻率大于乙光的頻率 B.乙光的波長大于丙光的波長 C.乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率 D.甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于丙光的光電子最大初動(dòng)能 【答案】BD 【解析】A.根據(jù)截可知入射光的頻率越高,對(duì)應(yīng)的截止電壓截越大,甲光、乙光的截止電壓相等,所以甲光、乙光的頻率相等,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;B.丙光的截止電壓大于乙光的截止電壓,所以丙光的頻率大于乙光的頻率,則乙光的波長大于丙光的波長,故選項(xiàng)B正確;C.截止頻率是針對(duì)發(fā)生光電效應(yīng)物體的,不是針對(duì)入射光的,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;D.丙光的截止電壓大于甲光的截止電壓,根據(jù)截可知甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于丙光的光電子最大初動(dòng)能,故選項(xiàng)D正確。 10

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