2026届高三物理二轮复习跟踪训练：第15课时 近代物理

第15课时　近代物理 跟踪训练 基础保分练 1． 选择题： 1.氢原子的能级图如图所示，已知可见光光子能量在1.64～3.11 eV之间。处在n＝2能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子属于电磁波谱中的(　　) A.红外线 B.可见光 C.紫外线 D.γ射线 2.氢原子的可见光光谱如图所示，谱线的波长满足公式＝R∞ (－)(n＝3、4、5、6)，式中R∞是常量。已知四条光谱线对应的光照射某种金属，仅一种光能使该金属发生光电效应。则(　　) A.Hα谱线对应的光子能量最大 B.Hα谱线对应的光子动量最大 C.Hα谱线对应的光子能使该金属发生光电效应 D.Hδ谱线是氢原子从第5激发态跃迁到第1激发态产生的 3.手机屏幕的亮度传感器与光电效应原理有关，在某次实验中，我们得到了关于遏止电压和入射光频率的关系，如图所示，其中Uc为遏止电压，ν为入射光的频率，电子的电荷量为e，则下列说法正确的是(　　) A.普朗克常量h＝ B.入射光频率越高，得到的光电子的初动能越大 C.若更换材料再实验，则得到的图线斜率改变，b改变 D.金属的逸出功为eb 4.防蓝光眼镜利用“膜层反射”削弱波长在416～455 nm范围的蓝光对眼睛的影响，下列说法正确的是(　　) A.“膜层反射”利用光的全反射原理 B.“膜层反射”利用光的衍射原理 C.蓝光光子从空气进入“膜层”，动量变大 D.蓝光光子从空气进入“膜层”，频率变大 5.如图所示，电子在电场或磁场中运动的初速度v有下列四种情况，则电子的德布罗意波长变小的是(　　) 6.吸烟有害健康，烟草中含有放射性元素钋210，衰变方程为Po→X＋He，衰变产生的α粒子对肺组织会造成损伤。下列说法正确的是(　　) A.α粒子很容易从肺穿到体外 B.X核的核子数是82个 C.X核的比结合能比Po的大 D.升高温度可以加快Po的衰变 7.碳14是一种放射性元素，碳14衰变后变成氮14，则(　　) A.碳14发生的是α衰变 B.碳14、氮14的比结合能相等 C.100个碳14原子核在经过一个半衰期后，一定还剩50个 D.当氮14数量是碳14数量的3倍时，碳14衰变所经历的时间为两个半衰期 8.一瓶无毒的放射性元素的水溶液，瓶内溶液每分钟衰变8×107次。现将这瓶溶液倒入水库，8天后在水库中取水样1.0 m3(可认为溶液已均匀分布)，测得水样每分钟衰变20次。该放射性元素半衰期是2天，则水库中水的体积大约为(　　) A.2.5×105 m3 B.5.0×105 m3 C.1.0×106 m3 D.4.0×106 m3 9.(2025·甘肃卷,1)利用电子与离子的碰撞可以研究离子的能级结构和辐射特性。He+离子相对基态的能级图(设基态能量为0)如图所示。用电子碰撞He+离子使其从基态激发到可能的激发态,若所用电子的能量为50 eV,则He+离子辐射的光谱中,波长最长的谱线对应的跃迁为(　　) A.n=4→n=3能级 B.n=4→n=2能级 C.n=3→n=2能级 D.n=3→n=1能级 10.(2025·湖南卷,1)关于原子核衰变,下列说法正确的是(　　) A.原子核衰变后生成新核并释放能量,新核总质量等于原核质量 B.大量某放射性元素的原子核有半数发生衰变所需时间,为该元素的半衰期 C.放射性元素的半衰期随环境温度升高而变长 D.采用化学方法可以有效改变放射性元素的半衰期 综合创新练 一.计算题： 11.某点光源以功率P向外均匀辐射某频率的光子，点光源正对图4中的光电管窗口，窗口的有效接收面积为S，每个光子照射到阴极K都能激发出一个光电子。已知闭合开关时电压表示数为U，阴极K的逸出功为W0，光速为c，电子电荷量为e，光子能量为E，光电管每秒接收到N个光子。求： (1)光子的动量大小p和光电子到达阳极A时的最大动能Ekm； (2)通过微安表的电流I和光电管窗口距点光源的距离R。 12.一个氘核(H)和一个氚核(H)发生聚变结合成一个氦核和一个中子，已知H的比结合能是E1，H的比结合能是E2，He的比结合能是E3。则： (1)写出聚变时核反应方程； (2)比较E3与E2的大小关系，并求出氦核的结合能E； (3)求发生聚变时释放的核能ΔE。 13.静止在匀强电场中的C原子核，某时刻衰变放出的某种粒子与新核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等时间后形成的轨迹如图所示，光速为c，忽略粒子与新核之间的作用力。 (1)写出C的衰变方程并求图中a、b的比值(新核用X表示)； (2)若已知新核的动能为E，且衰变过程中放出的核能全部转化为两种粒子的动能，求此衰变过程的质量亏损Δm。 参考答案： 1.答案　C解析　处在n＝2能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子能量为E＝－3.40 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，大于可见光光子能量，而γ射线是原子核衰变时产生的，所以处在n＝2能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子属于电磁波谱中的紫外线，故C正确。 2.答案　D解析　由题图可知，Hα谱线对应的光子的波长最大，由ν＝可知，其频率最小，由ε＝hν可知，其能量最小，故A项错误；由光子的动量与波长的关系有p＝，可知Hα谱线对应的光子动量最小，故B项错误；因为仅有一种光能使该金属发生光电效应，所以该光的光子能量最大，则Hα谱线对应的光子不能使该金属发生光电效应，故C项错误；由ν＝，ε＝hν可知，Hδ谱线对应的光子能量最高，由玻尔理论可知，其是氢原子从第5激发态跃迁到第1激发态产生的，故D项正确。 3.答案　D解析　由光电效应方程Ekm＝hν－W0，又Ekm＝eUc，得Uc＝－，图线的斜率＝，解得h＝e，故A错误；超过极限频率的入射光，频率越高，得到的光电子的最大初动能越大，故B错误；纵轴截距的绝对值b＝，解得逸出功W0＝eb，故D正确；若更换材料再实验，即逸出功改变，得到的图线的斜率不变，b改变，故C错误。 4.答案　C解析　全反射要满足光从光密介质射到它与光疏介质的界面上，防蓝光眼镜主要是通过镜片表面镀膜将有害蓝光进行反射，光由光疏介质射向光密介质，不是全反射，故A、B错误；当光子进入介质后，光速v减小，但能量(即频率、颜色)E＝hν保持不变，由p＝＝＝可知动量p会增大，故C正确，D错误。 5.答案　B解析　由公式λ＝可知，要使电子的德布罗意波长变小，即需要电子的动量变大。电子在电场沿电场方向运动，电场力做负功，电子速度变小，动量变小，故A错误；电子在电场中沿与电场方向相反方向运动，电场力做正功，速度变大，动量变大，故B正确；电子在磁场沿磁场方向运动，不受磁场力，速度不变，动量不变，故C错误；电子在磁场垂直磁场方向运动，磁场力不做功，速度大小不变，动量大小不变，故D错误。 6.答案　C解析　衰变产生的射线中，α射线的电离能力强，而穿透能力弱，可知，α粒子不容易从肺穿到体外，故A错误；根据质量数守恒可知，X核的核子数是210－4＝206，故B错误；衰变过程释放能量，可知，生成核比反应核更加稳定，原子核越稳定，比结合能越大，则X核的比结合能比Po的大，故C正确；衰变的快慢由原子核自身决定，与元素的物理性质和化学性质无关，即升高温度不能够加快Po的衰变，故D错误。 7.答案　D解析　根据题意碳14的衰变方程为C→N＋e，所以碳14发生的是β衰变，故A错误；衰变反应释放能量，生成核比反应核更加稳定，所以碳14的比结合能小于氮14的比结合能，故B错误；半衰期是统计规律，对于少数原子核不适用，故C错误；根据原子核半衰期公式N＝N0n，当氮14数量是碳14数量的3倍时，N＝N0，可得n＝2，所以碳14衰变所经历的时间为两个半衰期，故D正确。 8.答案　A解析　因1 m3的水经过8天，即4个半衰期后测得水样每分钟衰变20次，可知8天前1 m3的水每分钟衰变次数为n＝次＝320次，则水库中水的体积V＝ m3＝2.5×105 m3，故A正确。 9.答案　C解析　根据题意可知,用能量为50 eV的电子碰撞He+离子,可使He+离子跃迁到n=3能级和n=2能级,由ΔE=Em-En=hν=h可知,波长最长的谱线对应的跃迁为n=3→n=2能级,故C正确。 10.答案　B解析　原子核衰变释放能量,根据爱因斯坦质能方程可知,存在质量亏损,则新核总质量小于原核质量,A错误;根据半衰期的定义可知,大量某放射性元素的原子核经过一个半衰期后有半数发生衰变,B正确;放射性元素的半衰期是由原子核内部因素决定的,跟原子核所处的化学状态和外部条件无关,C、D错误。 11.答案　(1)　E－W0＋eU　(2)Ne　 解析　(1)每个光子的能量E＝hν 每个光子的动量为p＝＝＝ 光电子从K逸出时的最大初动能Ek＝E－W0 光电子到达A时的最大动能Ekm＝Ek＋eU＝E－W0＋eU。 (2)通过微安表的电流I＝＝Ne 设t秒发射总光子数为n，则·S＝Nt t秒辐射光子的总能量E′＝nE＝·t 点光源辐射高频光子的功率P＝＝ 光电管窗口距点光源的距离R＝。 12.答案　(1)H＋H→He＋n　(2)E3>E2　4E3 (3)4E3－(2E1＋3E2) 解析　(1)聚变时核反应方程为H＋H→He＋n。 (2)因反应放出能量，生成物更稳定，所以生成物的比结合能更大，即E3>E2 氦核的比结合能是E3，共有4个核子，则结合能E＝4E3。 (3)发生聚变时释放的核能ΔE＝4E3－(2E1＋3E2)。 13.答案　(1)C→X＋He　　(2) 解析　(1)由题图可知，新核与带电粒子所受静电力方向相同，所以C原子核发生α衰变，衰变方程为C→X＋He 衰变过程动量守恒，则pα＋pX＝0 又mα<mX，p＝mv 所以vX＝v2，vα＝v1 即mXv2＝mαv1 根据运动学公式，有a＝v1t b＝v2t 所以＝＝＝＝。 (2)根据动能与动量的关系Ek＝ 可知新核的动能与α粒子的动能之比为＝＝ 即Eα＝E 根据题意有E＋Eα＝Δmc2 所以Δm＝。 学科网（北京）股份有限公司 $