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1、专题十三 近代物理初步,高考物理 (新课标专用),A组 统一命题课标卷题组 1.(2017课标,17,6分)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。 氘核聚变反应方程是: H n。已知 H的质量为2.013 6 u He的质量为3.015 0 u n的 质量为1.008 7 u,1 u=931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为 ( ) A.3.7 MeV B.3.3 MeV C.2.7 MeV D.0.93 MeV,五年高考,答案 B 本题考查核能的计算。聚变反应中的质量亏损为m=(22.013 6-3.015 0-1.008 7) u= 0.003 5 u,则
2、释放的核能为E=mc2=0.003 5931 MeV3.3 MeV,B正确。,方法技巧 由质量亏损计算核能 由m计算核反应过程中释放的核能时,若m以u为单位,可由1 u=931 MeV/c2,得到释放的以MeV 为单位的核能;若m以kg为单位,则由质能方程E=mc2获得以J为单位的释放的核能。,2.(2017课标,19,6分)(多选)在光电效应实验中,分别用频率为a、b的单色光a、b照射到同种 金属上,测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克 常量。下列说法正确的是 ( ) A.若ab,则一定有Uab,则一定有EkaEkb C.若Uab,则一定有h
3、a-Ekahb-Ekb,答案 BC 本题考查对光电效应方程h-W0=Ek的理解。光照射到同种金属上,同种金属的逸出 功相同。若ab,据h-W0=Ek,得EkaEkb,则B项正确。由h-W0=Ek=eU,可知当ab时UaUb,则A项 错误。若UaUb说明EkaEkb,则C项正确。由h-Ek=W0,而同一种金属W0相同,则D项错误。,关键点评 对光子能量、逸出功及最大初动能的理解 照射到同一种金属上,说明逸出功相等。 遏止电压和最大初动能关系为:eU=Ek。 光电效应方程:h-W0=Ek。,3.(2017课标,15,6分)一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核,衰变方程为 U Th He。 下列说法正
4、确的是 ( ) A.衰变后钍核的动能等于粒子的动能 B.衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小 C.铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间 D.衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量,答案 B 本题考查天然放射现象、半衰期、动量守恒。静止的原子核在衰变前后动量守恒, 由动量守恒定律得0=m1v1+m2v2,可知m1v1=-m2v2,故衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小, 选项B正确;而动能Ek= ,由于钍核的质量(m1)大于粒子的质量(m2),故其动能不等,选项A错误; 铀核的半衰期是大量的铀核半数发生衰变所用的时间,而不是放出一个粒子所经历的时间,选 项C错误;原子核衰变前后
5、质量数守恒,衰变时放出核能,质量亏损,选项D错误。,关联知识 原子核衰变前后动量守恒、质量数和电荷数守恒;动能和动量与质量的关系;半衰期 的定义及其含义。,4.2016课标,35(1),5分(多选)现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光入射时, 有光电流产生。下列说法正确的是 。 A.保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大 B.入射光的频率变高,饱和光电流变大 C.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大 D.保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生 E.遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关,答案 ACE 保持入射光的频率不变,入射
6、光的光强变大,单位时间内逸出的光电子个数增加, 则饱和光电流变大,故A正确。饱和光电流的大小与入射光的频率无直接关系,故B错。由Ek=h -W,可知C正确。当入射光的频率小于金属的极限频率时,光电效应不能发生,故D错。由eU= mv2=h-W得eU=h-W,可见,遏止电压U随的增大而增大,与入射光的光强无关,故E正确。,知识归纳 关于光电效应的问题,熟练掌握以下关系式很重要:h=W+ mv2;h0=W;eU= mv2。,5.2016课标,35(1),5分(多选)一静止的铝原子核 Al俘获一速度为1.0107 m/s的质子p后,变为 处于激发态的硅原子核 Si*。下列说法正确的是 。 A.核反应
7、方程为p Al Si* B.核反应过程中系统动量守恒 C.核反应过程中系统能量不守恒 D.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和 E.硅原子核速度的数量级为105 m/s,方向与质子初速度的方向一致,答案 ABE 质子p即 H,核反应方程为p Al Si*,A项正确;核反应过程遵循动量守恒定律, B项正确;核反应过程中系统能量守恒,C项错误;在核反应中质量数守恒,但会发生质量亏损,所 以D项错误;设质子的质量为m,则 Si*质量为28m,由动量守恒定律有mv0=28mv,得v= = m/s3.6105 m/s,方向与质子的初速度方向相同,故E项正确。,规律总结 核反应过程遵
8、守动量守恒定律,核反应中质量数守恒,电荷数守恒,但会发生质量亏损。,评析 本题考查核反应过程所遵循的规律及动量守恒定律,难度较易。,6.2015课标,35(1),5分,0.445(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现 波动性的是 。 A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B.射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 E.光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度无关,答案 ACD 电子束通过双缝产生干涉图样,体现的是波动性,A正确;射线在云室中留下清晰 的径迹,不能体现
9、波动性,B错误;衍射体现的是波动性,C正确;电子显微镜利用了电子束波长短 的特性,D正确;光电效应体现的是光的粒子性,E错误。,7.2014课标,35(1),5分,0.336(多选)在人类对微观世界进行探索的过程中,科学实验起到了非 常重要的作用。下列说法符合历史事实的是 。 A.密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值 B.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,发现了原子中存在原子核 C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素 D.卢瑟福通过粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 E.汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验,发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的, 并测出了
10、该粒子的比荷,答案 ACE 密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值,选项A正确;原子中存在原子核是卢 瑟福通过粒子散射实验发现的,选项B、D错误;居里夫妇发现钋和镭是从沥青铀矿中分离出来 的,选项C正确;汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中的偏转,发现阴极射线是由带负电的粒子组 成的,并测出其比荷,选项E正确。,8.2014课标,35(1),6分,0.537(多选)关于天然放射性,下列说法正确的是 。 A.所有元素都可能发生衰变 B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关 C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D.、和三种射线中,射线的穿透能力最强 E.一个原子核在一次衰变中可同时放出、和
11、三种射线,答案 BCD 原子序数大于或等于83的元素,都能发生衰变,而原子序数小于83的部分元素能发 生衰变,故A错。放射性元素的衰变是原子核内部结构的变化,与核外电子的得失及环境温度无 关,故B、C项正确。在、三种射线中,、为带电粒子,穿透本领较弱,射线不带电,具有较 强的穿透本领,故D项正确。一个原子核不能同时发生衰变和衰变,故E项错误。,规律总结 衰变 X Y He 衰变 X Y e 射线:放射性原子核在发生衰变、衰变时,蕴藏在核内的能量会释放出来,使产生的新核处于 高能级,这时它要向低能级跃迁,能量以光子的形式辐射出来,即射线。,9.2013课标,35(1),5分,0.270(多选)关
12、于原子核的结合能,下列说法正确的是 。 A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B.一重原子核衰变成粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能 C.铯原子核 Cs)的结合能小于铅原子核 Pb)的结合能 D.比结合能越大,原子核越不稳定 E.自由核子组成原子核时,其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能,答案 ABC 由原子核的结合能定义可知,原子核分解成自由核子时所需的最小能量为原子核 的结合能,选项A正确;重原子核衰变过程中有质量亏损,即有能量放出,因此原子核衰变产物的 结合能之和一定大于衰变前的结合能,选项B正确;铯原子核比铅原子核的核子数少,因此
13、其结合 能小,选项C正确;比结合能越大的原子核越稳定,选项D错误;自由核子组成原子核时,其质量亏 损所对应的能量等于该原子核的结合能,选项E错误。,规律总结 结合能:把原子核分解成核子时吸收的能量,叫做原子核的结合能。比结合能:原子 核的结合能与其核子数之比,称作比结合能。比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子 核越稳定。,10.2016课标,35(1),5分在下列描述核过程的方程中,属于衰变的是 ,属于衰变的是 ,属于裂变的是 ,属于聚变的是 。(填正确答案标号) A C N e B P S e C U Th He D N He O H E U n Xe Sr+ n F H H He
14、n,答案 C AB E F,解析 天然放射性元素自发地放出粒子(即氦核 He)的衰变属于衰变;放出粒子的衰变属于 衰变;重核分裂成几个中等质量原子核的现象为核裂变;轻原子核聚合成较重原子核的反应为 核聚变。,反思总结 原子核的变化有衰变、人工转变、裂变和聚变四种,识记常见的变化规律可使问题 迎刃而解。,11.2015课标,35(1),5分,0.425在某次光电效应实验中,得到的遏止电压Uc与入射光的频率的 关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b,电子电荷量的绝对值为e,则普朗克常量可 表示为 ,所用材料的逸出功可表示为 。,答案 ek(2分) -eb(3分),解析 根据爱因斯坦光电效应
15、方程有Ekm=h-W0,又因为Ekm=eUc,得到Uc= - ,所以 =k,h=ek;- =b,W0=-eb。,12.2013课标,35(1),6分,0.549一质子束入射到静止靶核 Al上,产生如下核反应: p AlX+n 式中p代表质子,n代表中子,X代表核反应产生的新核。由反应式可知,新核X的质子数为 ,中子数为 。,答案 14 13,解析 p代表质子,符号为 H,n代表中子,符号为 n,根据核反应中的双守恒可知 H Al Si n,则新核X的质子数为14,中子数为27-14=13。,规律总结 在核反应中,质量数守恒,电荷数守恒。,B组 自主命题省(区、市)卷题组 1.(2017北京理综
16、,18,6分)2017年年初,我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光装置, 发出了波长在100 nm(1 nm=10-9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因 其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作 用。 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎。据此判断, 能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h=6.610-34 Js,真空光速c=3108 m/s) ( ) A.10-21 J B.10-18 J C.10-15 J D.10-12 J,答案 B 本题考查光子能量。由题意知,电离一个分子的能量等于照射分子的光子能
