专题五 第12练　近代物理（含解析）

第12练　近代物理
[基础巩固练]
1．（2024·湖南卷）量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是（　　）
A．普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B．光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出
C．康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D．德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性
2．（2024·广东卷） 我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”。其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素，科学家尝试使用核反应产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是（　　）
A. Y为 B. Y为
C. Y为为 D. Y为
3．（2024·山东卷） 2024年是中国航天大年，神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天，部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知衰变为的半衰期约为29年；衰变为的半衰期约87年。现用相同数目的和各做一块核电池，下列说法正确的是（　　）
A. 衰变为时产生α粒子
B. 衰变为时产生β粒子
C. 50年后，剩余的数目大于的数目
D. 87年后，剩余的数目小于的数目
4．(2024·浙江1月卷)已知氘核质量为，氚核质量为，氦核质量为，中子质量为，阿伏加德罗常数取，氘核摩尔质量为，相当于。关于氘与氚聚变成氦，下列说法正确的是（　　）
A. 核反应方程式
B. 氘核的比结合能比氦核的大
C. 氘核与氚核的间距达到就能发生核聚变
D. 氘完全参与聚变释放出能量的数量级为
5．（2024·江西卷） 近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管，开创了国际上第三条技术路线。某氮化镓基材料的简化能级如图所示，若能级差为（约）,普朗克常量，则发光频率约为（　　）
A. B.
C. D.
6．（2024·山东潍坊·三模）如图所示为氢原子能级图，用频率为ν的单色光照射大量处于基态的氢原子，氢原子辐射出频率分别为的ν1、ν2、ν3三种光子，且ν1 < ν2 < ν3。用该单色光照射到某新型材料上，逸出光电子的最大初动能与频率为ν2光子的能量相等。下列说法正确的是（　　）
A．ν3 > ν1＋ν2 B．ν = ν1＋ν2＋ν3
C．该单色光光子的能量为12.75eV D．该新型材料的逸出功为1.89eV
7．（多选）(2024·辽宁卷) X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器，用某一频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则（　　）
A. 该金属逸出功增大 B. X光的光子能量不变
C. 逸出的光电子最大初动能增大 D. 单位时间逸出的光电子数增多
[素养提升练]
8．（2024·海南·高考真题）利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关，用频率为的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　）
A．其他条件不变，增大光强，电压表示数增大
B．改用比更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为U
C．其他条件不变，使开关接，电流表示数仍为零
D．光电管阴极材料的截止频率
9．（2024·江西上饶·模拟预测）当太阳内部的氢元素消耗殆尽后，内部高温高压使三个氨核发生短暂的热核反应，被称为氦闪，核反应方程为，已知的结合能为，X的结合能为，则下列判断正确的是（　　）
A．该核反应是衰变 B．X的中子数比质子数多
C． D．核反应放出的热量为
10．（2024·河北保定·二模）用如图甲所示的实验装置研究光电效应，电路中电源的正负极可以对调，用一定强度、频率为的激光照射阴极K时，得到的光电子遏止电压为，饱和电流为，如图乙所示。已知光电子的质量为m，所带的电荷量为，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　）
A．阴极K的逸出功为
B．阴极K的截止频率为
C．光电子的最大初速度为
D．阴极K单位时间内射出的光电子数为
11.（多选）（2024·吉林长春·模拟预测）如图（a），一束光沿半圆形玻璃砖半径射到平直界面MN上，折射后分为两束单色光A和B；如图（b）所示，让A光、B光分别照射同一光电管的阴极，A光照射时恰好有光电流产生，则（　　）
A．若用B光照射光电管的阴极，一定有光电子逸出
B．若增大入射角，A光比B光先发生全反射
C．若A光、B光分别射向同一单缝衍射装置，B光在屏上形成的中央亮条纹较宽
D．若A光、B光均是氢原子跃迁产生，则B光对应的氢原子跃迁前后两个能级的能量差较大
12．（2024·江苏·模拟预测）大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，将这些不同频率的光分别照射到图甲电路中光电管阴极K上时，只能测得两条光电流随光电管两端电压变化的图像（如图乙）。已知a光对应的遏止电压为，氢原子的基态能量为，激发态能量为，其中，普朗克常量为h，电子电荷量为e。
（1）求光电管阴极的逸出功和b光对应的遏止电压；
（2）若用b光照射，光电管两端加上的电压，求电子到达A极时的最大动能。
[尖优生选练]
13．（2024·辽宁·校联考一模）智能手机的摄像头光圈尺寸和曝光时间会影响照片的成像质量。某智能手机的摄像头光圈的面积为，标准曝光时间为，暗室中有一个黄色的点光源，发光功率为，现用该手机在距离点光源处正对光源拍照。已知黄光的波长为，真空中的光速为。普朗克常量为，不考虑空气对光子的吸收，则单次拍照进入手机摄像头快门的光子个数为（　　）
A． B． C． D．
第12练　近代物理（答案）
1.答案 B
解析 A．普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的，是量子化的，故A错误；
B．产生光电效应的条件是光的频率大于金属的极限频率，紫光的频率大于红光，若红光能使金属发生光电效应，可知紫光也能使该金属发生光电效应，故B正确；
C．石墨对X射线的散射过程遵循动量守恒，光子和电子碰撞后，电子获得一定的动量，光子动量变小，根据可知波长变长，故C错误；
D．德布罗意认为物质都具有波动性，包括质子和电子，故D错误。
故选B。
2.答案 C
解析 根据核反应方程
根据质子数守恒设Y的质子数为y，则有
可得 ，即Y为；根据质量数守恒，则有
可得
故选C。
3.答案 D
解析 A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知衰变为时产生电子，即β粒子，故A错误；
B．根据质量数守恒和电荷数守恒可知衰变为时产生，即α粒子，故B错误；
CD．根据题意可知的半衰期大于的半衰期，现用相同数目的和各做一块核电池，经过相同的时间，经过的半衰期的次数多，所以数目小于的数目，故D正确，C错误。
故选D。
4.答案 D
解析 A．核反应方程式为 ，故A错误；
B．氘核的比结合能比氦核的小，故B错误；
C．氘核与氚核发生核聚变，要使它们间距离达到以内，故C错误；
D．一个氘核与一个氚核聚变反应质量亏损
聚变反应释放的能量是
氘完全参与聚变释放出能量
数量级为，故D正确。
故选D。
5.答案 C
解析 根据题意可知，辐射出的光子能量，由光子的能量得
故选C。
6.答案 D
解析 由题知，频率为ν的单色光照射大量处于基态的氢原子，氢原子辐射出频率分别为的三种光子，且，则说明，则可知 ，故A错误；
BC．根据以上分析可知，且该单色光光子的能量为12.09eV，故BC错误；
D．用该单色光照射到某新型材料上，逸出光电子的最大初动能与频率为光子的能量相等，则由 hν－ = ，解得 = 1.89eV，故D正确。
故选D。
7.答案 BD
解析 A．金属的逸出功是金属的自身固有属性，仅与金属自身有关，增加此X光的强度，该金属逸出功不变，故A错误；
B．根据光子能量公式可知增加此X光的强度，X光的光子能量不变，故B正确；
C．根据爱因斯坦光电方程，可知逸出的光电子最大初动能不变，故C错误；
D．增加此X光的强度，单位时间照射到金属表面的光子变多，则单位时间逸出的光电子数增多，故D正确。
故选BD。
8.答案 D
解析 A．当开关S接1时，由爱因斯坦光电效应方程，故其他条件不变时，增大光强，电压表的示数不变，故A错误；
B．若改用比更大频率的光照射时，调整电流表的示数为零，而金属的逸出功不变，故遏止电压变大，即此时电压表示数大于U，故B错误；
C．其他条件不变时，使开关S接2，此时，可发生光电效应，故电流表示数不为零，故C错误；
D．根据爱因斯坦光电效应方程，其中，联立解得，光电管阴极材料的截止频率为，故D正确。
故选D。
9.答案 D
解析 A．根据质量数和核电荷数守恒，可知核反应方程为，属于轻原子核结合成较重原子核反应，所以该反应属于核聚变，不属于衰变，A错误；
B．中子数等于质量数减去质子数，因此X核中有6个中子，有6个质子，B错误；
CD．该反应存在质量亏损，会释放大量热量，由能量守恒定律知，释放的热量为
即，C错误，D正确；
故选D。
10.答案 D
解析 AC．根据爱因斯坦光电效应方程得，由动能定理得，解得阴极K的逸出功与光电子的最大初速度分别为，，AC错误；
B．逸出功与截止频率的关系为，解得阴极K的截止频率为，B错误；
D．光电效应产生是瞬时的，设单位时间内射出的光电子数为n，根据电流的定义得，解得阴极K单位时间内射出的光电子数为，D正确。
故选D。
11.答案 BC
解析 A．A光偏折程度较大，则A光频率较大，A光照射时恰好有光电流产生，则A光频率恰好等于极限频率，B光频率小于极限频率，若用B光照射光电管的阴极，一定没有光电子逸出，故A错误；
B．A光偏折程度较大，折射率较大，根据，A光临界角较小，若增大入射角，A光比B光先发生全反射，故B正确；
C．A光频率较大，根据，波长较短，根据，若A光、B光分别射向同一单缝衍射装置，B光在屏上形成的中央亮条纹较宽，故C正确；
D．A光频率较大，能量较大，若A光、B光均是氢原子跃迁产生，则A光对应的氢原子跃迁前后两个能级的能量差较大，故D错误。
故选BC。
12.答案 （1），；（2）
解析 解：（1）只能测得两条光电流随光电管两端电压变化的图像，说明只有能级差最大的两种光发生光电效应，即
a光照射时
解得
b光照射时
解得
（2）由能量守恒定律有
解得
13.答案 A
解析 由光的频率与波长的关系为，所以一个光子的能量为，该光源在曝光时间t内发出的光能为，在曝光时间t内进入手机摄像头的光所具有的能量为，有 ，则曝光时间t内穿过该摄像头的光子数为，故选A。