突破练17 原子物理-【优化探究】2025年高考物理二轮专题复习配套PPT课件（广东专版）

第一部分　热点突破练 突破练17　原子物理 1.(2024·北京卷)已知钍234的半衰期是24天。1 g钍234经过48天后,剩余钍234的质量为(　　) A.0 g　　　　　　　　 B.0.25 g C.0.5 g D.0.75 g 2 3 4 5 6 7 8 1 B 解析:半衰期为24天的1 g钍234经过48天后,剩余质量m=(m0=0.25 g,故选 B。 2 3 4 5 6 7 8 1 2.(2024·河南信阳模拟预测)用频率为ν的单色光照射某金属时,逸出光电子的最大初动量为p,用频率为2ν的单色光照射该金属时,逸出光电子的最大初动量为2p,则该金属的截止频率ν0等于(　　) A.ν B.ν C.ν D.ν 2 3 4 5 6 7 8 1 C 解析:根据题意Ek=mv2,p=mv,得Ek=,结合光电效应方程可知hν-hν0=mv2=,同理可得2hν-hν0=,解得ν0=ν,故选C。 2 3 4 5 6 7 8 1 3.(2024·广东中山二模)如图所示,甲图是光电管中光电流与电压关系图像,乙图是放射性元素氡的质量和初始时质量比值与时间之间的关系图像,丙图是原子核的比结合能与质量数之间的关系图像,丁图是c、d两种金属遏止电压与入射光频率之间的关系图像,下列判断正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 A.甲图,a光的光子能量小于b光的光子能量 B.乙图,每过3.8天反应堆的质量就减少一半 C.丙图,He核子平均质量比H核子平均质量小约1×10-29 kg D.丁图,用a光照射c、d金属,若c能发生光电效应,则d也一定可以 答案:C 2 3 4 5 6 7 8 1 解析:由题图甲可知a光遏止电压大,则a光光电子的最大初动能大,由光电效应方程可知a光能量大,故A错误;经过衰变产生的新核也属于反应堆的一部分,所以质量没有减半,故B错误;He核比结合能比H核高约6 MeV,平均质量小约Δm== kg≈1×10-29 kg,故C正确;根据Ek=hν-W0,eUc=Ek,得W0=hν-eU,当频率相等时,由于金属c遏止电压大,所以c的逸出功小,c能发生光电效应,则d不一定可以,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 4.(2024·安徽模拟预测)已知铯137发生衰变的方程是Cs→Bae,其半衰期约为30年。以下说法正确的是(　　) A.式中的e来自铯的核外电子 B.经过60年后,受铯137污染的土壤将仍含铯137 C.降低温度可以有效地减小铯137的衰变速度 D.铯137发生衰变时的质量亏损即等于β粒子的质量 2 3 4 5 6 7 8 1 B 解析:式中的e来自原子核内的中子转化为质子时放出的电子,选项A错误;经过60年后,即经过了2个半衰期,还有的铯没有发生衰变,即受铯137污染的土壤将仍含铯137,选项B正确;外部因素不影响半衰期,即降低温度不能有效地减小铯137的衰变速度,选项C错误;质量亏损是反应前的质量减去反应后所有核的质量,选项D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 5.(2024·河南模拟预测)光电传感器是根据光电效应,利用光电转换元件将光信号转换成电信号的器件,光电传感器中金属的极限频率为ν0。两种频率分别为ν1和ν2的单色光分别通过同一双缝干涉装置,形成的干涉条纹分别如图中Ⅰ和Ⅱ所示。两种单色光中只有一种能使光电传感器中的金属发生光电效应,则ν0、ν1、ν2的大小关系为(　　) A.ν1>ν2>ν0　　　　　　 B.ν1>ν0>ν2 C.ν2>ν0>ν1 D.ν0>ν1>ν2 2 3 4 5 6 7 8 1 B 解析:根据Δx=λ,c=λν可知干涉条纹宽度越大,光的频率越小,所以ν1>ν2,两种单色光中只有一种能使光电传感器中的金属发生光电效应,所以ν1>ν0,ν2<ν0,则ν0、ν1、ν2的大小关系为ν1>ν0>ν2,故选B。 2 3 4 5 6 7 8 1 6.(多选)(2024·青海模拟预测)宇宙中一些炽热的恒星通过热核反应正源源不断地向外辐射能量,其中一种热核反应为H→X+n,若H、X的比结合能分别为E1、E2,光在真空中传播的速度为c,下列说法正确的是(　　) A.该反应是吸热反应 B.核反应中的X为He C.X的中子数为1 D.核反应中质量亏损为 2 3 4 5 6 7 8 1 CD 解析:由题意可知该核反应为放热反应,故A错误;根据核反应前后质量数、电荷数守恒,可知X为He,故B错误;X的中子数为3-2=1,故C正确;Δm==,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 7.(多选)(2024·陕西渭南二模)为解决光信号长距离传输中的衰减问题,常常在光纤中掺入铒元素。如图所示是铒离子的能级示意图,标识为4I13/2的铒离子处在亚稳态,不会立即向下跃迁。如果用光子能量约为2.03×10-19 J的激光把处于基态能级4I15/2的铒离子激发到4I11/2能级,再通过“无辐射跃迁”跃迁到能级4I13/2,从而使该能级积聚的离子数远超过处于基态的离子数。当光纤中传输某波长的光波时,能使处在亚稳态能级的离子向基态跃迁,产生大量能量约为1.28×10-19 J的光子,输出的光便大大加强了,普朗克 常量h=6.63×10-34 J·s,c=3×108 m/s。下列说法正确的 是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 A.无辐射跃迁中一个铒离子放出的能量约为1.28×10-20 J B.这种光纤传输任何频率的光信号衰减都能得到有效补偿 C.大量处在4I11/2能级的铒离子向下跃迁能产生3种频率的光子 D.上述情景发生时,光纤中传输的光信号波长约为1.55 μm 答案:CD 2 3 4 5 6 7 8 1 解析:由题可知,基态与亚稳态之间的能级差为ΔE1=1.28×10-19 J,基态与4I11/2能级之间的能级差为ΔE2=2.03×10-19 J,则亚稳态与4I11/2能级之间的能级差为ΔE3=2.03×10-19 J-1.28×10-19 J=7.50×10-20 J,则在无辐射跃迁中一个铒离子放出的能量约为7.50×10-20 J,故A错误;由题意可知,这种光纤传输能量约为1.28×10-19 J的光信号衰减才能得到有效补偿,故B错误;题目中涉及3个能级,根据=3可知处在4I11/2能级的铒离子向下跃迁能产生3种频率的光子,故C正确;在上述情景发生时,光纤中传输的光信号能量约为 1.28×10-19 J,则波长约为λ== m= 1.55×10-6 m=1.55 μm,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 8.(多选)(2024·广东佛山模拟预测)如图甲所示为演示光电效应的实验装置,如图乙所示为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线,如图丙所示为氢原子的能级图,表格给出了几种金属的逸出功和极限频率关系,则(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 几种金属的逸出功和极限频率 金属 W/eV ν/(×1014 Hz) 钠 2.29 5.33 钾 2.25 5.44 铷 2.13 5.15 2 3 4 5 6 7 8 1 A.图甲所示的光电效应实验装置所加的是反向电压,能测得Uc1、Uc2 B.a光和b光是同种颜色的光,且a光的光强更强 C.若用能使金属铷发生光电效应的光直接照射处于n=3激发态的氢原子,可以直接使该氢原子电离 D.若b光的光子能量为0.66 eV,照射某一个处于n=3激发态的氢原子,最多可以产生6种不同频率的光 答案:BC 2 3 4 5 6 7 8 1 解析:题图甲所示的光电管两端所加的是正向电压,所以无法求出反向遏止电压,故A错误;由题图乙可知,a、b两种光的反向遏止电压相同,所以是同种色光,a的饱和电流更大,所以a光的光强更强,故B正确;能使金属铷发生光电效应的光子能量大于等于2.13 eV,处于n=3激发态的氢原子的电离能等于1.51 eV,由于2.13 eV>1.51 eV,所以能使金属铷发生光电效应的光直接照射处于n=3激发态的氢原子,可以直接使该氢原子电离,故C正确;若b光的光子能量为0.66 eV,照射某一个处于n=3激发态的氢原子,氢原子从3跃迁到4,再从4回到基态,最多可以产生3种不同频率的光,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 $$