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专题限时评价(十一)
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1.下列说法正确的是( )
甲 乙
丙 丁
A. 图甲α粒子散射实验中,粒子与金原子中的电子碰撞可能会发生大角度偏转
B. 图乙大量氢原子处于n=4的激发态,跃迁过程中能释放出6种频率的光子
C. 图丙中随着温度的升高,黑体辐射强度的极大值向频率较低的方向移动
D. 图丁光电效应实验中滑动变阻器的滑片向右移动,电流表的示数一定增大
B 解析:在题图甲中的α粒子散射实验,粒子与金原子中的原子核碰撞可能会发生大角度偏转,故A错误;题图乙中大量氢原子处于n=4的激发态,跃迁过程中可能释放出光子的频率种数为C=6,故B正确;题图丙中随着温度的升高,黑体辐射强度的极大值向波长较短即频率较高的方向移动,故C错误;题图丁光电效应实验中,滑动变阻器的滑片向右移动时,正向电压增大,若光电流已经达到饱和电流,光电流则不会继续增加,故D错误。
2.(2024·湖南卷)量子技术是当前物理学应用研究的热点,下列关于量子论的说法正确的是( )
A. 普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B. 光电效应实验中,红光照射可以让电子从某金属表面逸出,若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出
C. 康普顿研究石墨对X射线散射时,发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D. 德布罗意认为质子具有波动性,而电子不具有波动性
B 解析:普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的,是不连续的,A错误;紫光能量大于红光,红光照射某金属能发生光电效应,改用紫光也一定可以使该金属发生光电效应,B正确;康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现,在散射的X射线中,除了与入射波波长相同的成分外,还有波长大于原波长的射线成分,C错误;德布罗意认为物质都具有波动性,则电子具有波动性,D错误。
3.(2023·天津卷)关于太阳上进行的核聚变,下列说法正确的是( )
A. 核聚变需要在高温下进行
B. 核聚变中电荷不守恒
C. 太阳质量不变
D. 太阳核反应方程:U+n―→Ba+Kr+3n
A 解析:因为高温时才能使得粒子的热运动剧烈,才可以具有足够的动能来克服他们自身相互间的排斥力,使得它们的距离缩短,发生核聚变,故A正确;核聚变中电荷是守恒的,故B错误;因为太阳一直在发生核聚变,需要放出大量能量,根据质能方程可知,太阳的质量发生变化,故C错误;核聚变的方程为 H+H―→He+n,题中为核裂变方程,故D错误。
4.(2023·浙江卷6月选考)“玉兔二号”装有核电池,不惧漫长寒冷的月夜。核电池将 Pu 衰变释放的核能一部分转换成电能。 Pu的衰变方程为 Pu―→U+He,则( )
A. 衰变方程中的X等于233
B. He的穿透能力比γ射线强
C. Pu比 U的比结合能小
D. 月夜的寒冷导致 Pu的半衰期变大
C 解析:根据质量数和电荷数守恒可知,衰变方程为 Pu―→U+He,即衰变方程中的X=234,故A错误;He是α粒子,穿透能力比γ射线弱,故B错误;比结合能越大越稳定,由于 Pu衰变成 U,故 U比 Pu稳定,即 Pu比 U的比结合能小,故C正确;半衰期由原子核本身决定的,与温度等外部因素无关,故D错误。
5.(2023·新课标卷)铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率,铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10-5 eV,跃迁发射的光子的频率量级为(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,元电荷 e=1.60×10-19 C)( )
A. 103 Hz B. 106 Hz
C. 109 Hz D. 1012 Hz
C 解析:铯原子利用两能级的能量差量级对应的能量为ε=10-5 eV=10-5×1.6×10-19 J=1.6×10-24 J,由光子能量的表达式ε=hν可得,跃迁发射的光子的频率为ν== Hz≈2.4×109 Hz,因此跃迁发射的光子的频率量级为109 Hz。故选C。
6.(2023·湖南卷)2023年4月13日,中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创下新纪录,实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步,下列关于核反应的说法正确的是( )
A. 相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变释放的核能更多
B. 氘氚核聚变的核反应方程为 H+H―→He+e
C. 核聚变的核反应燃料主要是铀235
D. 核聚变反应过程中没有质量亏损
A 解析:相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变释放的核能更多,A正确;根据质量数守恒和电荷数守恒可知,氘氚核聚变的核反应方程为 H+H―→He+n,B错误;核聚变的核反应燃料主要是氘核和氚核,C错误;核聚变反应过程中放出大量能量,有质量亏损,D错误。
7.(2023·浙江卷1月选考)宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子,中子与大气中的氮14会产生以下核反应:N+n―→C+H,产生的 C能自发进行β衰变,其半衰期为5 730年,利用碳14的衰变规律可推断古木的年代。下列说法正确的是( )
A. C发生β衰变的产物是 N
B. β衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子
C. 近年来由于地球的温室效应,引起 C的半衰期发生微小变化
D. 若测得一古木样品的 C含量为活体植物的,则该古木距今约为11 460年
D 解析:根据C―→N+e,即 C发生β衰变的产物是 N,选项A错误;β衰变辐射出的电子来自于原子核内的中子转化为质子时放出的电子,选项B错误;半衰期与外界环境无关,选项C错误;若测得一古木样品的 C含量为活体植物的,说明经过了2个半衰期,则该古木距今约为(5 730×2) 年=11 460年,选项D正确。
8.(多选)核反应是指入射粒子(或原子核)与原子核(称靶核)碰撞导致原子核状态发生变化或形成新核的过程。科学家发现,核反应3He―→C+7.27 MeV 将氦核(He)转化为碳核(C),下列说法正确的是( )
A. 该核反应前后有质量亏损
B. 该核反应前后的核子数减少
C. 氦核的比结合能大于碳核的比结合能
D. 生成物中碳核的中子数为6
AD 解析:该核反应有能量放出,根据质能方程可知该核反应前后质量有亏损,A正确;根据质量数守恒可知,核反应中的核子数保持不变,B错误;该核反应释放能量,表明生成核比反应核更加稳定,因此碳核的比结合能大于氦核的比结合能,C错误;生成物中碳核的中子数为12-6=6,D正确。
9.如图甲为研究光电效应的电路图,入射光紫光的频率大于K极板的极限频率,图乙是光电管中光电流与电压的关系图像,图丙是原子核的比结合能与质量数之间的关系图像。下列判断正确的是( )
甲 乙
丙
A. 图甲中,提高紫光入射光强度,截止电压一定增大
B. 图乙中,a光光子的动量大于b光光子的动量
C. 由图丙可知,钡原子核 Ba比氪原子核 Kr 稳定
D. 由图丙可知,He核子的平均质量比 H核子的平均质量大
B 解析:根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,又因Ek=eUc可得,截止电压Uc=-与入射光的频率和逸出功有关,因此题图甲中提高紫光的入射强度,截止电压不变,A错误;由题图乙可知,a光照射时的截止电压大于b光照射时的截止电压,上述分析可知,a光光子的频率大于b光光子的频率,即νa>νb,又光子动量p==,所以a光光子的动量大于b光光子的动量,B正确;比结合能越大,原子核越稳定,由题图丙可知,氪原子核 Kr比钡原子核 Ba稳定,C错误;比结合能越大,则核子平均质量越小,由题图丙可知,He核子的平均质量比 H核子的平均质量小,D错误。
10.钼99(Mo)是钼的放射性同位素之一,在医院里用于制备锝99(Tc)。锝99也是一种放射性同位素,病人服用后可用于内脏器官造影。已知钼99的半衰期为65.94 h,则下列表述正确的是( )
A. Mo经过α衰变得到 Tc
B. Mo经过β衰变得到 Tc
C. 1 g钼99经过65.94 h将全部衰变为锝99
D. 升高温度可以加快钼99的衰变
B 解析:根据核反应前后质量数守恒、电荷数守恒可得 Mo―→Tc+e,所以 Mo经过β衰变得到 Tc;1 g 钼99经过65.94 h将有一半衰变为锝99,半衰期与温度变化无关,故选B。
11.(2024·北京卷)产生阿秒光脉冲的研究工作获得2023年的诺贝尔物理学奖,阿秒(as)是时间单位,1 as=1×10-18 s, 阿秒光脉冲是发光持续时间在阿秒量级的极短闪光,提供了阿秒量级的超快“光快门”,使探测原子内电子的动态过程成为可能。设有一个持续时间为100 as的阿秒光脉冲,持续时间内至少包含一个完整的光波周期。取真空中光速c=3.0×108 m/s,普朗克常量h=6.6×10-34 J·s。下列说法正确的是( )
A. 对于0.1 mm宽的单缝,此阿秒光脉冲比波长为550 nm的可见光的衍射现象更明显
B. 此阿秒光脉冲和波长为550 nm的可见光束总能量相等时,阿秒光脉冲的光子数更多
C. 此阿秒光脉冲可以使能量为-13.6 eV(-2.2×10-18 J)的基态氢原子电离
D. 为了探测原子内电子的动态过程,阿秒光脉冲的持续时间应大于电子的运动周期
C 解析:此阿秒光脉冲的波长为λ=cT=30 mm<550 nm,由障碍物尺寸与波长相差不多或比波长小时衍射现象越明显知,波长为550 nm的可见光比此阿秒光脉冲的衍射现象更明显,A错误;由c=h知,阿秒光脉冲的光子能量大,故总能量相等时,阿秒光脉冲的光子数更少,B错误;阿秒光脉冲的光子能量最小值e=hν==6.6×10-18 J>2.2×10-18 J,故此阿秒光脉冲可以使能量为-13.6 eV(-2.2×10-18J)的基态氢原子电离,C正确;为了探测原子内电子的动态过程,阿秒光脉冲的持续时间应小于电子的运动周期,D错误。
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