【文档说明】【精准解析】2021高考物理（选择性考试）人教版一轮章末检测15近代物理学初步.docx，共(15)页，269.742 KB，由envi的店铺上传

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章末检测15近代物理学初步（时间90分钟满分100分）一、选择题（本题共14小题，每小题4分，共56分.在每小题给出的四个选项中，第1～8小题只有一个选项正确，第9～14小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分）1.（2018·湖南益阳调研）关于下

列物理史实与物理现象，说法正确的是（）A.光电效应现象由德国物理学家赫兹发现，爱因斯坦对其做出了正确的解释B.只有入射光的频率低于截止频率，才会发生光电效应C.根据爱因斯坦的光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D.光电效应现象证明光是一种波答案：A2.（201

7·北京卷）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100nm（1nm＝10－9m）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（普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空光速c＝3×108m/s）（）A.10－21JB.10－18JC.10－15JD.10－12J答案：B3.（201

8·全国卷Ⅱ）1934年，约里奥居里夫妇用α粒子轰击铝核2713Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋2713Al→n＋X.X的原子序数和质量数分别为（）A.15和28B.15和30C.16和30D.17和31解析：将核反应方程式改写成42H

e＋2713Al→10n＋X，由电荷数和质量数守恒知，X应为3015X.答案：B4.（2019·河北石家庄联考）如图所示是原子物理史上几个著名的实验，关于这些实验，下列说法正确的是（）A.卢瑟福通过α粒子散射实验否定了原子的核式结构模型B.放射线在磁场中偏转，中间没

有偏转的为γ射线，电离能力最强C.电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关D.链式反应属于重核的裂变答案：D5.（2019·武汉模拟）根据玻尔理论，氢原子的能级公式为En＝An2（n为能级，A为基态能量），一个氢原子中的电子从n＝4的能级直

接跃迁到基态，在此过程中（）A.氢原子辐射一个能量为15A16的光子B.氢原子辐射一个能量为－15A16的光子C.氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为15A16D.氢原子辐射一系列频率的光子，其中频率最大的光子能量为

－15A16解析：一个氢原子中的电子从n＝4的能级直接跃迁到基态的过程中，只能向外辐射一个光子；由玻尔理论可知辐射的光子的能量：ΔE＝E4－E1＝A42－A＝－15A16，故B项正确，A、C、D项错误.答案：B6.（2019·河南中

原名校四模）如图所示为氢原子的能级分布图，已知可见光光子的能量在1.61～3.10eV范围内，由图可知（）A.基态氢原子吸收能量为10.3eV的光子能从n＝1能级跃迁到n＝2能级B.基态氢原子的电离能为13.6eVC.一群处于n＝5能级的氢原子向低

能级跃迁时，可辐射6种不同频率的光子D.氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级，辐射的光子是可见光答案：B7.（2019·黄石模拟）用波长为2.0×10－7m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19J.由此可知，钨的极限频率是（普朗克常量h＝6.63×10－3

4J·s，光速c＝3.0×108m/s，结果取两位有效数字）（）A.5.5×1014HzB.7.9×1014HzC.9.8×1014HzD.1.2×1015Hz解析：据Ekm＝hν－W，W＝hν0，ν＝cλ，可得ν0＝cλ－Ekmh，代入数据得ν0＝7.9×1014Hz，故B项正确.

答案：B8.任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，波长满足λ＝hp（其中，h为普朗克常量，p为动量），人们把这种波叫作德布罗意波.现有德布罗意波波长为λ1的一个中子和一个波长为

λ2的氘核相向对撞，撞后结合成一个氚核，则氚核的德布罗意波波长可能为（）A.λ1＋λ22B.λ1－λ22C.λ1λ2λ1－λ2D.λ1－λ2λ1λ2解析：中子的动量p1＝hλ1，氘核的动量p2＝hλ2，对撞后

形成的氚核的动量p3＝p2－p1，所以氚核的德布罗意波波长为λ3＝hp3＝hhλ2－hλ1＝λ1λ2λ1－λ2，故C正确，A、B、D错误.答案：C9.（2019·太原模拟）2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔

治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件（CCD）图像传感器.他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理.如图所示电路可研究光电效应规律.图中标有A和K的为光电管，其中A为阳极，K为阴极.理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压.现接通电源，用光子能量为10.5

eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；现保持滑片P位置不变，以下判断错误的是（）A.光电管阴极材料的逸出功为9eVB.若增大入射光的强度，电流

计的读数为零C.若用光子能量为12eV的光照射阴极K，光电子的最大初动能一定变大D.若用光子能量为9.5eV的光照射阴极K，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零解析：该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于6.0V时，电流表示数为0，知道光电子的最大初动

能为6.0eV，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，W0＝10.5eV－6.0eV＝4.5eV，故A项错误；现保持滑片P位置不变，增大光的强度时仍然发生了光电效应，但光电子的最大初动能不变，所以不会有电流流过电流表，故B项正确；若用光子能量为1

2eV的光照射阴极K，入射光的频率增大，根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能一定增大，故C项正确；改用能量为9.5eV的光子照射，入射光的频率减小，根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能一定减小，此时的额定电压小于6V，若把滑片P向左移动少许时，电子仍然可能不能到达A极，所以电流计

的读数可能为零，故D项错误.答案：AD10.（2019·武汉模拟）研究光电效应的实验装置如图1所示，阴极K和阳极A封闭在真空管中，光通过小窗照射到阴极K上，在光的作用下，电子从阴极K逸出.把单刀双掷开关S分别接到1、2位置，移动滑动变阻器的滑片，得到如图2所示的电流随电压的变化关系

图线，下列各种判断中正确的是（）图1图2A.图2中的乙图是开关S接1时的图线B.图2中的乙图是开关S接2时的图线C.光电子的最大初动能Ek＝eU1D.入射光的频率越大，图2中的电压U2越大解析：电键S接1时，光电管中加正向电压，

则随电压增大光电流先增加后达到饱和光电流，则图2中的图甲是开关S接1时的图线；电键S接2时，光电管中加反向电压，则随电压增大光电流减小，逐渐到零，则图2中的图乙是开关S接2时的图线；选项A错误，B正确；由图乙可知，光电子的最大初动能Ek＝eU2，选项C错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W逸出

功＝eU2可知，入射光的频率越大，图2中的电压U2越大，选项D正确.答案：BD11.（2019·郑州模拟）如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则（）A.若换用波长为λ1（λ1

>λ0）的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B.若换用波长为λ2（λ2<λ0）的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C.增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大D.若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生解析：由题设条件，不能知道光电管阴极材料极限波长的确切值，只能知道其极限波长λ极>λ

0.换用的波长λ1虽比λ0大，但因为λ极大小不确定，因而无法确定是否发生光电效应，故选项A错误；但若λ2<λ0，则一定能发生光电效应，故选项B正确；光电管两端电压在原来情况下，光电流是否达到最大（饱和），题设条件并不清楚，因而增大电压，光电流是否增大也不能

确定，故选项C错误；将电源极性接反后，所加电压阻碍光电子向阳极运动，但若eU<Ekm，仍会有一定数量的光电子可达阳极而形成光电流，故选项D错误.答案：B12.（2019·黄山模拟）氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62～3.11eV之间，下列说法正确的是（）A.氢原子从

高能级向n＝1能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高B.氢原子从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光一定是可见光C.氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D.大量处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时可以发出两种可见光解析：从高

能级向n＝1能级跃迁时发出的光子能量大于10.2eV，大于可见光子的能量，也就是跃迁发出的光子频率大于可见光的频率，故A正确；从高能级向n＝2能级跃迁发出的光子能量大于1.89eV，小于3.4eV，不一定在1.62eV到3.11

eV之间，不一定是可见光，故B错误；从高能级向n＝3能级跃迁发出的光子能量大于0.66eV，小于1.51eV，比可见光的能量小，属于发出的光子频率小于可见光的光子频率，故C错误；大量处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时可以发出6种不同频率的光子，从n＝4

到n＝2能级跃迁、n＝3到n＝2能级跃迁辐射的光子频率在可见光范围内，可以发出两种可见光，故D正确.答案：AD13.（2019·大连模拟）如图所示为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收

光子的特征认识正确的是（）A.用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象B.一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出三种不同频率的光C.一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eVD.用能量为10.

3eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态解析：当氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出光子的能量有可能大于3.34eV，锌板有可能产生光电效应，选项A错误；由跃迁关系可知，选项B正确；从n＝3能级向基态跃迁时发出的光子最大能量为

12.09eV，由光电效应方程可知，发出光电子的最大初动能为8.75eV，选项C正确；氢原子在吸收光子能量时需满足两能级间的能量差，因此选项D错误.答案：BC14.（2019·湖北黄冈中学模拟）19世纪末20世纪初，科学家发现了放射性现象和

同位素，引起了对原子构造的新探索，也包括对原子核结构的探索.下列关于原子核的说法正确的是（）A.核力一定表现为吸引力B.弱相互作用是引起原子核β衰变的原因C.核反应前后，质量和电荷守恒D.核反应堆中可以用

石墨、重水和普通水作为慢化剂解析：核力是短程力，在其作用范围内，随核子间距离的变化可以表现为引力也可以表现为斥力，故A错误；弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，选项B正确；核反应前后，质量数和电荷数守恒，选项C错误；核反应堆中可以用石

墨、重水和普通水作为慢化剂，选项D正确.答案：BD二、非选择题（共44分）15.（8分）氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤.它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一.其衰变方程是22286Rn→21884Po＋.已知22286Rn的半衰期约为3.8天，则

约经过天16g的22286Rn衰变后还剩1g.解析：衰变过程中质量数、电荷数守恒，有22286Rn→21884Po＋42He；由半衰期定义，1g＝16g×12t3.8，解得t＝15.2天.答案：42He15.216.（12分）用速度大小为v的中子轰击静止的锂核（63L

i），发生核反应后生成氚核和α粒子.生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8，中子的质量为m，质子的质量可近似看成m，光速为c.（1）写出核反应方程；（2）求氚核和α粒子的速度大小；（3）若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚

核的动能，求出质量亏损.解析：（1）根据质量数和电荷数守恒，有10n＋63Li→31H＋42He.（2）由动量守恒定律得mnv＝－mHv1＋mHev2.由题意得v1∶v2＝7∶8，解得v1＝7v11，v2＝8v11.（3）氚核和α粒子的动能之和为Ek＝

12·3mv21＋12·4mv22＝403242mv2.释放的核能为ΔE＝Ek－Ekn＝403242mv2－12mv2＝141121mv2.由爱因斯坦质能方程得，质量亏损为Δm＝ΔEc2＝141mv2121c2.答案：（1）10n＋63Li→31H＋42He（2）7v11

8v11（3）141mv2121c217.（12分）如图所示，一光电管的阴极用极限波长λ0＝5000Å的钠制成.用波长λ＝3000Å的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U＝2.1V，饱和电流的值（当阴极K发射的电

子全部到达阳极A时，电路中的电流达到最大值，称为饱和电流）I＝0.56μA.（1）求每秒钟内由K极发射的光电子数目；（2）求电子到达A极时的最大动能；（3）如果电势差U不变，而照射光的强度增到原来的三倍，此时电子到达A极时最大动能是多大？（普朗克常量h＝6.63×10－34J·s

，1Å＝10－10m）解析：因为饱和电流的值I与每秒阴极发射的电子数的关系是q＝ne＝It，电子从阴极K飞出的最大初动能Ekm＝hν－W0，电子从阴极K飞向阳极A时，还会被电场加速，使其动能进一步增大.

（1）设每秒内发射的电子数为n，则n＝Ite＝0.56×10－61.60×10－19＝3.5×1012（个）.（2）由光电效应方程可知Ekm＝hν－W0＝hcλ－hcλ0＝hc1λ－1λ0，在AK间加电压U时，电子到达阳极时的动能为Ek，则Ek＝Ekm＋eU＝hc1λ－1λ

0＋eU代入数据解得Ek＝6.01×10－19J.（3）根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关.如果电压U不变，则电子到达A极的最大动能不会变，即为6.01×10－19J.答案：（1）3.5×1012（个）（2）6.01×10－19J（3）6.01×10

－19J18.（12分）1909年至1911年，英国物理学家卢瑟福与其合作者做了用α粒子轰击固定金箔的实验，发现绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子却发生了较大的偏转，并且还有极少数

α粒子偏转角度超过了90°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°，这就是α粒子散射实验.为了解释这个结果，卢瑟福在1911年提出了原子的核式结构学说：在原子的中心有一个很小的核，叫作原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核上，带负电的

电子在核外空间绕着核旋转.设某一次实验，有一初速度为v0的α粒子正对着金箔中某一金原子核Q运动，结果被反向弹回.已知在点电荷Q的电场中，α粒子在距离Q为r的点的电势能W＝kQ金qαr，k＝9.0×109N·m2/C2，金的原

子序数为79，α粒子质量mα＝6.64×10－27kg，α粒子初速度v0＝1.6×107m/s，电子电荷量e＝1.6×10－19C.（1）若该α粒子距离这个金核r1时，其速度为v1，加速度为a1，则在距离这个金核r2时，其速度v2，加速度a2各为多少？（2）请估算出金原

子核的直径d.解析：（1）由牛顿第二定律得a∝F，由库仑定律知F∝1r2，故有a2a1＝r21r22，解得a2＝r1r22a1；忽略金原子内电子产生的电场的影响，由能量守恒定律得kQ金qαr1＋12mαv21＝kQ金qαr2＋12m

αv22，解得v2＝2kQ金qαmα1r1－1r2＋v21＝10.96×1r1－1r2＋v21.（2）设α粒子从零势能位置以速度v0对准金原子核运动，能到达离核最近的距离为s，由能量守恒定律得12mαv

20＝kQ金qαs，解得s＝2kQ金qαmαv20＝2×9.0×109×79×2×（1.6×10－19）26.64×10－27×（1.6×107）2m≈4.3×10－14m.金原子核的直径d＝2s＝2×4.3×10－14m＝8.6×

10－14m.答案：（1）10.96×1r1－1r2＋v21r1r22a1（2）8.6×10－14m