【高考突破方案】18.第十八周 原子物理 -（周测卷）高考物理一轮复习

原子物理
满分：50分 时量：40分钟
一．选择题（1-5为单选题，题每小题4分，6-7题为多选题，每小题5分，共30分）
1.如图，放映电影时，强光照在胶片上，一方面，将胶片上的“影”投到屏幕上；另一方面，通过声道后的光照在光电管上，随即产生光电流，喇叭发出与画面同步的声音.电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应的下列哪一条规律(　　)
A.光电效应的发生时间极短，光停止照射，光电效应立即停止
B.入射光的频率必须大于金属的极限频率，光电效应才能发生
C.光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大
D.当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度随入射光的强度增大而增大
2.在研究光电效应现象时，先后用单色光a、b、c照射同一光电管，所得到的光电流与光电管两端所加电压U间的关系曲线如图4所示，下列说法正确的是(　　)
A.b、c两种单色光的颜色相同
B.a、b两种单色光的光照强度相同
C.增大c光的光照强度，电路中的饱和光电流将增大
D.增大b光的光照强度，射出的光电子的最大初动能增大
3.用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)(b)(c)所示的图像，则(　　)
A.图像(a)表明光具有波动性
B.图像(c)表明光具有粒子性
C.用紫外线观察不到类似的图像
D.实验表明光是一种概率波
4.从1907年起，美国物理学家密立根用如图所示的实验装置测量光电效应中几个重要的物理量.在这个实验中，若先后用频率为ν1、ν2的单色光照射阴极K均可产生光电流.调节滑片P，当电压表示数分别为U1、U2时，ν1、ν2的光电流恰减小到零.已知U1＞U2，电子电荷量为e，下列说法正确的是(　　)
A.两种单色光光子的动量p1＜p2
B.光电子的最大初动能Ek1＜Ek2
C.普朗克常量为
D.逸出功为
5.根据玻尔提出的轨道量子化模型，氢原子不同能级的能量关系为En＝，部分能级如图所示，已知可见光的波长在400 nm～760 nm之间，对应的可见光光子能量范围为1.64 eV～3.14 eV.由此可推知氢原子在能级跃迁时(　　)
A.从n＝2能级跃迁到基态时发出可见光
B.从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光均为可见光
C.处于基态的氢原子吸收能量为11 eV的光子后可以跃迁至激发态
D.从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光波长比红光更长
6.氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，其中只有频率为νa、νb两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应.分别用频率为νa、νb的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示.下列说法中正确的是(　　)
A.图丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.75 eV
B.图丙中的图线a所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的
C.处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.95 eV的光子并电离
D.用图丙中的图线a所表示的光照射阴极K时，光电子的最大初动能比用图线b所表示的光照射时更大
7.静止在O点的C原子核发生衰变的同时，空间中加入如图所示的匀强电场.之后衰变产物A、B两粒子的运动轨迹OA、OB如图虚线所示，不计重力和两粒子间的相互作用，下列说法正确的是(　　)
A.A、B两粒子均带正电
B.C原子核发生的是α衰变
C.A粒子为Be
D.衰变后瞬间A、B粒子速度比为5∶2
二、非选择题（第8题10分，第9题10分，共20分）
8.在方向垂直纸面的匀强磁场中,一个原来静止的Ra原子核衰变后变成一个Rn核并放出一个粒子,该粒子动能为Ek,速度方向恰好垂直磁场.Rn核和粒子的径迹如图所示,若衰变时产生的能量全部以动能的形式释放,真空中的光速为c.
(1)写出这个核反应方程;
(2)求Rn核与粒子做圆周运动的半径之比;
(3)求衰变过程中的质量亏损.
9.核电站利用核反应堆中铀核裂变释放核能发电.一个中子轰击铀
U产生两个中等质量的核氪Kr和钡Ba，同时产生三个中子，该核反应释放的核能为E，已知真空中光速为c.
(1)写出核反应方程，并求出该裂变反应中的质量亏损Δm；
(2)反应堆中用石墨做慢化剂使快中子减速，假设一个初速度为v0的中子与一个静止的碳核发生弹性正碰，碳核的质量是中子的12倍.求碰撞一次后中子的速度大小.
参考答案
1.解析：A电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应中发生时间极短的规律，光停止照射，光电效应立即停止，依据该原理实现声音与影像同步，故A正确.
2.解析：C根据图像可知单色光c的遏止电压小于单色光b的遏止电压，根据eUc＝Ek＝hν－W0可知b、c两种单色光频率不同，所以颜色不同，故A错误；单色光a的饱和电流大于单色光b的饱和电流，故可知单色光a的光照强度大于单色光b的光照强度，故B错误；电路中的饱和光电流与光的强度有关，在其他条件相同的情况下，光强度越大，光电流越大，故增大c光的光照强度，电路中的饱和光电流将增大，C正确；射出的光电子的最大初动能与光照强度无关，故D错误.
3.解析：D题图(a)只有分散的亮点，表明光具有粒子性；题图(c)呈现干涉条纹，表明光具有波动性，A、B错误；紫外线也具有波粒二象性，也可以观察到类似的图像，C错误；实验表明光是一种概率波，D正确.
4.解析：C根据公式eU＝hν－W0＝h－W0，因为U1＞U2，所以λ1<λ2，光子动量p＝，故p1>p2，光子最大初动能Ek＝eU，故Ek1>Ek2，故A、B错误；根据光电效应方程得hν1＝eU1＋W0，hν2＝eU2＋W0，解得h＝， W0＝，故C正确，D错误.
5.解析：D由能级图得从n＝2能级向基态跃迁时，发出的光子能量为ΔE1＝E2－E1＝10.2 eV，不在可见光的能量范围内，故A错误；从高能级向n＝2能级跃迁时，辐射出的光子最大能量为ΔEmax＝E∞－E2＝3.4 eV>3.14 eV，因此从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光有部分为非可见光，故B错误；根据能级图知，基态的氢原子吸收能量为11 eV的光子无法处于任何一个定态能级，故C错误；从高能级向n＝3能级跃迁时，辐射出的光子能量最大为ΔEmax′＝E∞－E3＝1.51 eV<1.64 eV，可知从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光频率小于红光频率，则发出的光的波长均大于红光波长，故D正确.
6.解析：AC 图丙中的图线b所表示的光的遏止电压较大，则光电子最大初动能较大，所对应的光子能量较大，原子跃迁对应的能级差较大，即对应于从n＝4到n＝1的跃迁，则光子能量为(－0.85 eV)－(－13.6 eV)＝12.75 eV，故A正确，B错误；处于第4能级的氢原子至少要吸收0.85 eV的能量才能电离，则处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.95 eV的光子并电离，故C正确；用图丙中的图线a所表示的光照射阴极K时，遏止电压小于图线b表示的光子的遏止电压，可知a表示的光照射阴极K时，光电子的最大初动能比用图线b所表示的光照射时更小，故D错误.
7.解析：ABC根据A、B两粒子的运动轨迹，可知其所受电场力均与电场方向相同，A、B两粒子均带正电，C原子核发生的是α衰变，故A、B正确；根据A、B两粒子的运动轨迹，该核反应方程为C→Be＋He，衰变过程，由动量守恒定律，有mAvA－mBvB＝0，可知质量越大，速度越小，Be的初速度小于He的初速度，粒子在磁场中做类平抛运动，则有x＝vt，y＝t2，解得y＝，可知当两粒子竖直方向的位移相等时，Be粒子的水平位移较小，A粒子为Be，故C正确；衰变过程，由动量守恒定律，有mAvA－mBvB＝0，可得衰变后瞬间A、B粒子速度比为vA∶vB＝2∶5，故D错误.
8.解析：(1)根据质量数守恒与电荷数守恒,可得衰变方程为RaRnHe
(2)由动量守恒定律可知,新核与粒子的动量大小相等,即p1=p2
洛伦兹力提供向心力,有qvB=m
可知=
代入数据解得=
(3)由动能与动量关系得p==
解得Rn核获得的动能E'k=Ek
核反应中释放的核能ΔE=Ek+E'k
由质能方程得ΔE=Δmc2
解得Δm=
9.解析：(1)根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，有U＋n→Kr＋Ba＋3n，
由质能方程得E＝Δmc2，所以Δm＝
(2)设中子的质量为m，碰后中子的速度为v，碳核的速度为v′，由动量守恒和能量守恒得
mv0＝mv＋12mv′，mv02＝mv2＋×12mv′2
解得v＝－v0，
即碰撞一次后中子的速度大小为v0.