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特色小卷22 波粒二象性和原子物理
[时间:50分钟 满分:100分]
一、单项选择题(每小题6分,共9题,共54分)
2021年开始实行的“十四五”规划提出,把量子技术与人工智能和半导体一起列为重点研发对象。技术方面,中国量子通信专利数超3 000项,领先美国。在通往量子论的道路上,一大批物理学家做出了卓越的贡献,下列有关说法错误的是( )
A.普朗克在1900年把能量子引入物理学,破除了“能量连续变化”的传统观念
B.玻尔第一次将量子观念引入原子领域,提出了定态和跃迁的概念
C.赫兹大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子,预言实物粒子也具有波动性
D.弗兰克和赫兹利用电子轰击汞原子,获得了除光谱测量外用其他方法证实原子中分立能级存在的途径,为能够证明原子能量的量子化现象提供了实验基础
2021年4月13日,日本政府宣布将向太平洋倾倒逾125万吨福岛核电站内储存的核废水,消息一出举世哗然。福岛核电站的裂变材料是铀235,核废水含有大量的氚以及钡141、氪92、锶90、钴60、碘129、钉106等放射性核素。由于含氚的水和普通的水具有相同的化学性质,物理性质也相近,因而现有的废水处理技术很难去除,铀235的半衰期大约为12.5年。针对这一事件,下列同学的观点正确的是( )
A.为了保护海洋环境,日本政府应在12.5年后再排放经过处理的核废水
B.比较铀235、钡141、氪92、锶90的原子核,铀235的平均核子质量最大
C.比较铀235、钡141、氪92、锶90的原子核,铀235的比结合能最大
D.核反应方程:U+n―→Ba+Kr+3X中的X是质子
波长约为253 nm的紫外线照射口罩可以消毒杀菌,若在一个大小约为180 cm2的口罩表面,用在每平方厘米的面积上所发射功率大小为6×10-6 W的紫外线垂直照射3 s,则3 s内照射到口罩上的紫外线光子数约为(已知普朗克常量为6.63×10-34 J·s,真空中光速为3×108 m/s)( )
A.4×1012 B.4×1015 C.1×1016 D.5×1018
新冠病毒疫情防控工作中,体温枪在医院、车站、小区、学校等地方被广泛使用,成为重要的防疫装备之一。某一种体温枪的工作原理是:任何物体温度高于绝对零度(-273 ℃)时都会向外发出红外线,红外线照射到体温枪的温度传感器,发生光电效应,将光信号转化为电信号,从而显示出物体的温度。已知人的体温正常时能辐射波长为 10 μm 的红外线,如图甲所示,用该红外光线照射光电管的阴极 K 时,电路中有光电流产生,光电流随电压变化的图像如图乙所示,已知h=6.63×10-34 J·s,e=1.6×10-19 C,则( )
A.波长 10 μm 的红外线在真空中的频率为 3×1016 Hz
B.将图甲中的电源正负极反接,将一定不会产生电信号
C.由图乙可知,该光电管的阴极金属逸出功为 0.1 eV
D.若人体温度升高,辐射红外线的强度增大,电子逸出的最大初动能增加
据科学家论证,太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应,当太阳内部达到一定温度时,会发生“核燃烧”,其中“核燃烧”的核反应方程为He+X―→Be+γ,方程中X表示某种粒子,Be是不稳定的粒子,其半衰期为T,则下列说法错误的是( )
A.X粒子是He
B.若使Be的温度降低,其半衰期不会减小
C.经过2T,一定质量的Be占开始时的
D.“核燃烧”的核反应是轻核聚变反应
太阳内部的核反应非常复杂,我们将其简化为氢转变为氦,即质子和电子结合成一个α粒子,同时放出质量可视为零的两个中微子γe。已知电子质量me=9.1×10-31 kg=0.5MeV/c2,质子质量mp=1.67×10-27 kg=939.4MeV/c2,α粒子质量mα=3 738.8 MeV/c2(c为光速),太阳辐射的总功率P0=4×1026 W,太阳质量M0=2×1030 kg(其中氢约占70%),则( )
A.太阳内部核聚变反应式为H+e―→He+2γe
B.α粒子的动能等于19.8 MeV
C.α粒子和中微子的动量之和小于质子和电子的动量之和
D.若太阳中现有氢的10%发生聚变,大约需要1.6×1017 s
2020年12月17日凌晨1时59分,“嫦娥五号”返回舱携带月壤样品成功着陆,标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。月球土壤里大量存在着一种叫“氦3”(He)的化学元素,是核反应的重要原料之一,科学家初步估计月球上至少有100万吨“氦3”,如果相关技术研发成功,将可为地球带来取之不尽的能源。“氦3”与氘核的核反应方程为He+H―→He+X,下列说法正确的是( )
A.X是中子
B.H的结合能大