第4-5章 阶段复习卷（培优版）-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

绝密★启用前 第五章原子物理综合检测卷（培优） 姓名 准考证号 本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试时间90分钟。 考生注意： 1.答题前请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4.可能用到的相关参数：重力加速度g取10m/s2 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不给分） 1．科学家用放射性材料—PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中的Pu元素衰变方程为，则X应为（　　） A．质子 B．α粒子 C．正电子 D．中子 2．下列说法正确的是（　　） A．阴极射线的本质是电磁波 B．发生光电效应，入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大 C．光的波长越长，其粒子性越强，光的波长越短，其波动性越强 D．根据玻尔的原子模型，氢原子辐射出光子后，其绕核运动的电子动能变小 3．下列说法正确的是（　　） A．所有放射性元素均有半衰期，且半衰期与该元素所处的环境温度有关，温度越高半衰期越短 B．根据玻尔的原子理论，氢原子从基态跃迁到激发态需要吸收能量 C．铀核裂变的一种核反应为，该核反应由于会有更多的中子产生，所以反应开始阶段不需要提供中子 D．在光电效应实验中，某金属的截止频率为，若用频率为()的单色光照射该金属会发生光电效应 4．根据里克特在 1953 年提出的公式计算，每一级地震释放的能量 E2与次一级地震能量E1的关系为 lg（E2/E1）=1.5，其中 1.0 级地震释放能量为 2.0106J．广岛原子弹爆炸的能量约相等于 13000 吨的 TNT 烈性炸药，即大概为 5.51013J．2008 年 5 月中国地震局将四川汶川大地震定为里氏 8.0级，那么汶川大地震的能量相当于多少颗广岛原子弹爆炸释放的能量（ ） A．10 颗 B．100 颗 C．1000 颗 D．10000 颗 5．中国最新一代“人造太阳”实验装置，于2006年9月28日在合肥成功放电，这是世界首个投入运行的全超导非圆截面核聚变实验装置．“人造太阳”以探索无限而清洁的核聚变能源为目标，由于它和太阳产生能量的原理相同，都是热核聚变反应，所以被外界称为“人造太阳”．你认为“人造太阳”中所涉及的核反应方程是（    ） A． B． C． D． 6．如图所示是一款光电烟雾探测器的原理图。当有烟雾由开口处进入探测器时，来自光源的光被烟雾散射后进入光电管，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于限制电流，便会触发报警系统，则（　　） A．无论发出多大频率的光，该报警器均可正常工作 B．只增大光源发光的频率，烟雾报警器灵敏度将降低 C．烟雾浓度增大时，钠表面逸出的光电子数目将减少 D．只增大光源发光强度，烟雾探测器灵敏度将提高 7．下列粒子在同一匀强电场中，所受电场力最大的是（    ） A．粒子 B．粒子 C．质子 D．中子 8．一对正、负电子可形成一种寿命比较短的称为“电子偶素”的新粒子．电子偶素中的正电子与负电子都以速率v绕它们连线的中点做圆周运动．假定玻尔关于氢原子的理论可用于电子偶素，电子的质量m、速率v和正、负电子间的距离r的乘积也满足量子化条件，即，式中n称为量子数，可取整数值1、2、3、，h为普朗克常量．已知静电力常量为k，电子质量为m、电荷量为e，当它们之间的距离为r时，电子偶素的电势能，则关于电子偶素处在基态时的能量，下列说法中正确的是（　　） A． B． C． D． 9．钠的放射性同位素Na静止在匀强磁场中，某时刻一个Na原子核发生核反应，仅产生的两新粒子（分别标记为1、2)，沿垂直磁场方向运动，形成的轨迹如图所示，两粒子的速率为 、，电荷量为q1、q2，轨迹半径为r1、r2，两轨迹半径比为。下列关于该核反应说法正确的是（　　） A．该核反应为裂变反应 B．该核反应为α衰变 C．两粒子的电荷量之比 D．两粒子的速率之比 10．1899年，苏联物理学家列别捷夫首先从实验上证实了“光射到物体表面上时会产生压力”，和大量气体分子与器壁的频繁碰撞类似，将产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”。某同学设计了如图所示的探测器，利用太阳光的“光压”为探测器提供动力，以使太阳光对太阳帆的压力超过太阳对探测器的引力，将太阳系中的探测器送到太阳系以外。假设质量为m的探测器正朝远离太阳的方向运动，帆面的面积为S，且始终与太阳光垂直，探测器到太阳中心的距离为r，不考虑行星对探测器的引力。已知：单位时间内从太阳单位面积辐射的电磁波的总能量与太阳绝对温度的四次方成正比，即，其中T为太阳表面的温度，为常量。引力常量为G，太阳的质量为M，太阳的半径为R，光子的动量，光速为c。下列说法正确的是（　　） A．常量的单位为 B．t时间内探测器在r处太阳帆受到太阳辐射的能量 C．若照射到太阳帆上的光一半被太阳帆吸收一半被反射，探测器太阳帆的面积S至少为 D．若照射到太阳帆上的光全部被太阳帆吸收，探测器在r处太阳帆受到的太阳光对光帆的压力 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有 一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11．下列叙述的情况中正确的是       (   ) A．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体一样 B．光是波，与橡皮绳上的波类似 C．光是波，但与宏观概念的波有本质的区别 D．光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的 12．下列关于实物粒子，光的波粒二象性说法正确的是（　　） A．对于同种金属产生光电效应时，照射光的频率越大，逸出的所有光电子的初动能也越大 B．德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想 C．光电效应和康普顿效应都为光子具有粒子性提供了有力的证据 D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构说明了实物粒子也具有波动性 13．爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释了光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率v的关系如图所示，其中v0为极限频率。从图中可以确定的是（　　） A．逸出功与v有关 B．Ek与入射光强度成正比 C．当v≥v0时，会逸出光电子 D．图中直线的斜率与普朗克常量有关 非选择题部分 三、非选择题(本题共6小题，共58分) 14．如图所示为光电实验装置示意图，用光强相同、频率分别为和、且的两束光照射光电管内的K极时，测得相应的遏止电压分别为和；元电荷为e。 （1）图中K极为光电管的______（填“阴极”或“阳极”）。 （2）灵敏电流表的电流减小，可能是滑动变阻器的滑片P向______（填“上”或“下”）滑动时造成的。 （3）和的大小关系为______（填“<”“=”或“>”）。 （4）用频率为的光照射时，光电子的最大初动能为______。 （5）不改变入射光的频率，只减小入射光的强度，那么光电子的最大初动能将______（填“增加”“减小”或“不变”）。 15．如图甲所示，一验电器与锌片相连，在O处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角。 （1）现用一带少量负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将______（选填“增大”“减小”或“不变”）； （2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转。那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针______（选填“有”或“无”）偏转； （3）为了进一步研究光电效应的规律，设计了如图乙所示的电路，图中A和K为光电管的两极，其中K为阴极，A为阳极。现接通电源，用光子能量为9.3eV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，则光电管阴极材料的逸出功为______eV。 16．（注：衰变生成的新核均由X来表示） （1）写出所给放射性元素的β衰变方程：（铋核） （2）写出所给放射性元素的α衰变方程：（钍核） （3）已知钍234的半衰期是24天，1g钍经过120天后还剩多少？ 17．静止在匀强磁场中的放射性原子核X发生衰变，衰变后带电粒子运动速度和磁感线垂直，两粒子的电荷量之比，带电粒子的质量数之比，设衰变过程释放的核能全部转化成射线粒子和反冲核的动能，已知该衰变过程前后原子核的质量亏损为m。 (1)该衰变为 衰变。 (2)写出核反应方程： 。 (3)计算射线粒子和反冲核的动能。 18．如图所示，一个有界的匀强磁场，磁感应强度B=0.50T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界。在距磁场左边界MN的1.0m处有一个放射源A，内装放射物质（镭）， 发生α衰变生成新核Rn（氡）。放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的α粒子，此时接收器位置距直线OA的距离为1.0m。 （1）试写出Ra的衰变方程； （2）求衰变后Rn（氡）的速率。（质子、中子的质量为1.6×10-27kg，电子电量e=1.6×10-19C）。 19．物体中的原子总是在不停地做热运动，原子热运动越激烈，物体温度越高；反之，温度就越低．所以，只要降低原子运动速度，就能降低物体温度．“激光制冷”的原理就是利用大量光子阻碍原子运动，使其减速，从而降低了物体温度．使原子减速的物理过程可以简化为如下情况：如图所示，某原子的动量大小为将一束激光即大量具有相同动量的光子流沿与原子运动的相反方向照射原子，原子每吸收一个动量大小为的光子后自身不稳定，又立即发射一个动量大小为的光子，原子通过不断吸收和发射光子而减速．已知、均远小于，普朗克常量为h，忽略原子受重力的影响    若动量大小为的原子在吸收一个光子后，又向自身运动方向发射一个光子，求原子发射光子后动量p的大小； 从长时间来看，该原子不断吸收和发射光子，且向各个方向发射光子的概率相同，原子吸收光子的平均时间间隔为求动量大小为的原子在减速到零的过程中，原子与光子发生“吸收发射”这一相互作用所需要的次数n和原子受到的平均作用力f的大小； 根据量子理论，原子只能在吸收或发射特定频率的光子时，发生能级跃迁并同时伴随动量的变化．此外，运动的原子在吸收光子过程中会受到类似机械波的多普勒效应的影响，即光源与观察者相对靠近时，观察者接收到的光频率会增大，而相对远离时则减小，这一频率的“偏移量”会随着两者相对速度的变化而变化． 为使该原子能够吸收相向运动的激光光子，请定性判断激光光子的频率和原子发生跃迁时的能量变化与h的比值之间应有怎样的大小关系； 若某种气态物质中含有大量做热运动的原子，为使该物质能够持续降温，可同时使用6个频率可调的激光光源，从相互垂直的3个维度、6个方向上向该种物质照射激光．请你运用所知所学，简要论述这样做的合理性与可行性． 试卷第8页，共8页 试卷第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 绝密★启用前 第4-5章 阶段复习卷（培优版） 姓名 准考证号 本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试时间90分钟。 考生注意： 1.答题前请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4.可能用到的相关参数：重力加速度g取10m/s2 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不给分） 1．科学家用放射性材料—PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中的Pu元素衰变方程为，则X应为（　　） A．质子 B．α粒子 C．正电子 D．中子 【答案】B 【详解】由质量数守恒可知X的质量数为 由电荷数守恒可知X的质子数为 则X为α粒子。 故选B。 2．下列说法正确的是（　　） A．阴极射线的本质是电磁波 B．发生光电效应，入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大 C．光的波长越长，其粒子性越强，光的波长越短，其波动性越强 D．根据玻尔的原子模型，氢原子辐射出光子后，其绕核运动的电子动能变小 【答案】B 【详解】A．阴极射线的本质是电子流，不是电磁波，选项A错误； B．发生光电效应，入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大，选项B正确； C．光的波长越长，其波动性越强，光的波长越短，其粒子性越强，故C错误； D．根据玻尔的原子模型，氢原子辐射出光子后，其绕核运动的电子轨道半径减小，根据 可知，电子的动能变大，选项D错误。 故选B。 3．下列说法正确的是（　　） A．所有放射性元素均有半衰期，且半衰期与该元素所处的环境温度有关，温度越高半衰期越短 B．根据玻尔的原子理论，氢原子从基态跃迁到激发态需要吸收能量 C．铀核裂变的一种核反应为，该核反应由于会有更多的中子产生，所以反应开始阶段不需要提供中子 D．在光电效应实验中，某金属的截止频率为，若用频率为()的单色光照射该金属会发生光电效应 【答案】B 【详解】A．所有放射性元素均有半衰期，放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度无关，故A错误； B．根据玻尔理论可知，氢原子从基态跃迁到激发态时能量增大，所以需要吸收能量，故B正确； C．用中子轰击铀核铀核发生了裂变，铀核裂变的一种核反应为，虽然该核反应由于会有更多的中子产生，但反应开始阶段需要提供中子轰击铀核，故C错误； D．在光电效应实验中，某金属的截止频率为，若用频率为()的单色光照射该金属不会发生光电效应，故D错误。 故选B。 4．根据里克特在 1953 年提出的公式计算，每一级地震释放的能量 E2与次一级地震能量E1的关系为 lg（E2/E1）=1.5，其中 1.0 级地震释放能量为 2.0106J．广岛原子弹爆炸的能量约相等于 13000 吨的 TNT 烈性炸药，即大概为 5.51013J．2008 年 5 月中国地震局将四川汶川大地震定为里氏 8.0级，那么汶川大地震的能量相当于多少颗广岛原子弹爆炸释放的能量（ ） A．10 颗 B．100 颗 C．1000 颗 D．10000 颗 【答案】C 【详解】四川汶川大地震定为里氏 8.0级，释放能量为：，所以，所以，相当于原子弹数目：，ABD错误，C正确 5．中国最新一代“人造太阳”实验装置，于2006年9月28日在合肥成功放电，这是世界首个投入运行的全超导非圆截面核聚变实验装置．“人造太阳”以探索无限而清洁的核聚变能源为目标，由于它和太阳产生能量的原理相同，都是热核聚变反应，所以被外界称为“人造太阳”．你认为“人造太阳”中所涉及的核反应方程是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】聚变反应是质量较轻的核聚变生成质量较大的核，由题目知C正确．故选C． 【点睛】本题考查了有关聚变的基础知识，要知道核聚变反应的方程，也就是“人造小太阳”的反应；在平时学习中注意基础知识的理解和应用． 6．如图所示是一款光电烟雾探测器的原理图。当有烟雾由开口处进入探测器时，来自光源的光被烟雾散射后进入光电管，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于限制电流，便会触发报警系统，则（　　） A．无论发出多大频率的光，该报警器均可正常工作 B．只增大光源发光的频率，烟雾报警器灵敏度将降低 C．烟雾浓度增大时，钠表面逸出的光电子数目将减少 D．只增大光源发光强度，烟雾探测器灵敏度将提高 【答案】D 【详解】A．光电效应的发生需要入射光的频率大于金属的极限频率。对于光电管中的钠表面，只有当光源发出的光的频率大于钠的极限频率时，才能产生光电效应，进而产生光电流使报警器工作，并非无论多大频率的光都能正常工作，A错误； B．增大光源发光的频率，根据光电效应方程 为光电子最大初动能，为光子能量，为金属逸出功，光电子的最大初动能会增大，但这与烟雾报警器灵敏度无关。对烟雾散射光的响应能力，主要取决于单位时间内产生的光电子数，B错误； C．烟雾浓度增大时，烟雾散射的光更多，进入光电管的光子数增多，根据光电效应，钠表面逸出的光电子数目将增多，而不是减少，C错误； D．增大光源发光强度，单位时间内光源发出的光子数增多，烟雾散射后进入光电管的光子数也会增多，单位时间内产生的光电子数增多，光电流更易大于限制电流，烟雾探测器对烟雾的检测更灵敏，即灵敏度将提高，D正确。 故选D。 7．下列粒子在同一匀强电场中，所受电场力最大的是（    ） A．粒子 B．粒子 C．质子 D．中子 【答案】A 【详解】根据电场力公式 粒子电荷量为，粒子电荷量为，质子电荷量为，中子不带电，所以同一匀强电场中，所受电场力最大的是粒子。 故选A。 8．一对正、负电子可形成一种寿命比较短的称为“电子偶素”的新粒子．电子偶素中的正电子与负电子都以速率v绕它们连线的中点做圆周运动．假定玻尔关于氢原子的理论可用于电子偶素，电子的质量m、速率v和正、负电子间的距离r的乘积也满足量子化条件，即，式中n称为量子数，可取整数值1、2、3、，h为普朗克常量．已知静电力常量为k，电子质量为m、电荷量为e，当它们之间的距离为r时，电子偶素的电势能，则关于电子偶素处在基态时的能量，下列说法中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】设n=1时正、负电子间的距离为、电子的速率为，则 由量子化条件可得 联立解得 每个电子的动能 系统的电势能 则电子偶素处在基态时的能量 解得 故选C。 9．钠的放射性同位素Na静止在匀强磁场中，某时刻一个Na原子核发生核反应，仅产生的两新粒子（分别标记为1、2)，沿垂直磁场方向运动，形成的轨迹如图所示，两粒子的速率为 、，电荷量为q1、q2，轨迹半径为r1、r2，两轨迹半径比为。下列关于该核反应说法正确的是（　　） A．该核反应为裂变反应 B．该核反应为α衰变 C．两粒子的电荷量之比 D．两粒子的速率之比 【答案】C 【详解】A．该反应为原子核的衰变，A错误； BC．根据 可得 根据动量守恒定律 可知两个粒子动量大小相等，方向相反，可得 又因为Na原子的电荷量为11e，可知 ， 所以粒子1为电子，该核反应为衰变，B错误，C正确； D．由于两粒子动量大小相等，所以有 由于电子质量相比原子质量很小很小，所以两粒子的速率之比不为12:1，D错误。 故选C。 10．1899年，苏联物理学家列别捷夫首先从实验上证实了“光射到物体表面上时会产生压力”，和大量气体分子与器壁的频繁碰撞类似，将产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”。某同学设计了如图所示的探测器，利用太阳光的“光压”为探测器提供动力，以使太阳光对太阳帆的压力超过太阳对探测器的引力，将太阳系中的探测器送到太阳系以外。假设质量为m的探测器正朝远离太阳的方向运动，帆面的面积为S，且始终与太阳光垂直，探测器到太阳中心的距离为r，不考虑行星对探测器的引力。已知：单位时间内从太阳单位面积辐射的电磁波的总能量与太阳绝对温度的四次方成正比，即，其中T为太阳表面的温度，为常量。引力常量为G，太阳的质量为M，太阳的半径为R，光子的动量，光速为c。下列说法正确的是（　　） A．常量的单位为 B．t时间内探测器在r处太阳帆受到太阳辐射的能量 C．若照射到太阳帆上的光一半被太阳帆吸收一半被反射，探测器太阳帆的面积S至少为 D．若照射到太阳帆上的光全部被太阳帆吸收，探测器在r处太阳帆受到的太阳光对光帆的压力 【答案】D 【详解】A．P0是单位时间从太阳单位面积辐射的电磁波的能量，所以单位为，则 则常量的单位为 故A错误； B．t时间内探测器在r处太阳帆受到太阳辐射的能量 故B错误； C．辐射到太阳帆的光子的总数 一半光子被吸收，一半反射，则有 其中 联立可得 故C错误； D．若照射到太阳帆上的光全部被太阳帆吸收，则有 可得探测器在r处太阳帆受到的太阳光对光帆的压力 故D正确。 故选D。 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有 一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11．下列叙述的情况中正确的是       (   ) A．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体一样 B．光是波，与橡皮绳上的波类似 C．光是波，但与宏观概念的波有本质的区别 D．光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的 【答案】CD 【详解】光的粒子性说明光是一种粒子，但到达空间某位置的概率遵守波动规律，与宏观概念的粒子和波有着本质的不同，所以选项AB错误，C正确．根据光电效应可知，光是一种粒子，光和物质相作用时是“一份一份”进行的，从这个意义上说光是一种粒子，所以选项D正确． 12．下列关于实物粒子，光的波粒二象性说法正确的是（　　） A．对于同种金属产生光电效应时，照射光的频率越大，逸出的所有光电子的初动能也越大 B．德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想 C．光电效应和康普顿效应都为光子具有粒子性提供了有力的证据 D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构说明了实物粒子也具有波动性 【答案】BCD 【详解】A．根据光电效应方程知 光电子的频率越大最大初动能越大，但并不是所有光电子的动能越大，故A错误； B．德布罗意首先提出了物质波的猜想，之后1927年的电子衍射实验证实了他的猜想，故B正确； C．光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性，故C正确； D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，说明电子可以产生衍射现象，说明具有波动性，故D正确。 故选BCD。 13．爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释了光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率v的关系如图所示，其中v0为极限频率。从图中可以确定的是（　　） A．逸出功与v有关 B．Ek与入射光强度成正比 C．当v≥v0时，会逸出光电子 D．图中直线的斜率与普朗克常量有关 【答案】CD 【详解】A．金属的逸出功是由金属本射性质决定的，与入射光的频率无关，A错误； B．光电子的最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B错误； C．只有当 时才会发生光电效应，逸出光电子，C正确； D．由爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－W0 而 W0＝hν0 可得 Ek＝hν－hν0 可见图象的斜率表示普朗克常量，D正确； 故选CD。 非选择题部分 三、非选择题(本题共6小题，共58分) 14．如图所示为光电实验装置示意图，用光强相同、频率分别为和、且的两束光照射光电管内的K极时，测得相应的遏止电压分别为和；元电荷为e。 （1）图中K极为光电管的______（填“阴极”或“阳极”）。 （2）灵敏电流表的电流减小，可能是滑动变阻器的滑片P向______（填“上”或“下”）滑动时造成的。 （3）和的大小关系为______（填“<”“=”或“>”）。 （4）用频率为的光照射时，光电子的最大初动能为______。 （5）不改变入射光的频率，只减小入射光的强度，那么光电子的最大初动能将______（填“增加”“减小”或“不变”）。 【答案】 阴极 下 < 不变 【详解】（1）[1]光照射光电管内的K极发生光电效应，K极逸出光电子，因此K极是阴极。 （2）[2]根据电路图可知，A、K之间加的是减速电压，灵敏电流表的电流减小，电源输出的减速电压增大，可知可能是滑动变阻器的滑片P向下滑动时造成的。 （3）[3]根据 可知，光的频率越大，遏止电压越高，由于 可知 < （4）[4]根据上述可知，用频率为的光照射时，光电子的最大初动能为。 （5）[5]根据 可知，不改变入射光的频率，只减小入射光的强度，那么光电子的最大初动能将不变。 15．如图甲所示，一验电器与锌片相连，在O处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角。 （1）现用一带少量负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将______（选填“增大”“减小”或“不变”）； （2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转。那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针______（选填“有”或“无”）偏转； （3）为了进一步研究光电效应的规律，设计了如图乙所示的电路，图中A和K为光电管的两极，其中K为阴极，A为阳极。现接通电源，用光子能量为9.3eV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，则光电管阴极材料的逸出功为______eV。 【答案】 减小 无 3.3 【详解】（1）[1]在A处用紫光灯照射锌板，锌板产生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，用一带少量负电的金属小球与锌板接触，会使锌板上带的正电荷减少，则验电器指针偏转角将减小。 （2）[2]产生光电效应需要入射光的频率达到截止频率以上，与光照强度无关。用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明黄光不能使锌板产生光电效应，即黄光的频率低于截止频率。改用强度更大的红外线灯照射锌板，红外线的频率小于黄光的频率，则红外线也不能使锌板产生光电效应，则验电器指针无偏转。 （3）[3]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，说明遏止电压为6.0V。则最大初动能为 由光电效应方程 可得光电管阴极材料的逸出功为 16．（注：衰变生成的新核均由X来表示） （1）写出所给放射性元素的β衰变方程：（铋核） （2）写出所给放射性元素的α衰变方程：（钍核） （3）已知钍234的半衰期是24天，1g钍经过120天后还剩多少？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）根据质量数与电荷数守恒，该核反应方程为 （2）根据质量数与电荷数守恒，该核反应方程为 （3）120天是5个半衰期，则1g钍经过120天后还剩 17．静止在匀强磁场中的放射性原子核X发生衰变，衰变后带电粒子运动速度和磁感线垂直，两粒子的电荷量之比，带电粒子的质量数之比，设衰变过程释放的核能全部转化成射线粒子和反冲核的动能，已知该衰变过程前后原子核的质量亏损为m。 (1)该衰变为 衰变。 (2)写出核反应方程： 。 (3)计算射线粒子和反冲核的动能。 【答案】（1）；（2） ；（3）， 【详解】（1）（2）回旋半径 a和b初动量大小相等 回旋周期 该核反应是衰变；b的电荷数2，质量数4；a的电荷数90，质量数234，衰变方程 （3）由 得 又 得 18．如图所示，一个有界的匀强磁场，磁感应强度B=0.50T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界。在距磁场左边界MN的1.0m处有一个放射源A，内装放射物质（镭）， 发生α衰变生成新核Rn（氡）。放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的α粒子，此时接收器位置距直线OA的距离为1.0m。 （1）试写出Ra的衰变方程； （2）求衰变后Rn（氡）的速率。（质子、中子的质量为1.6×10-27kg，电子电量e=1.6×10-19C）。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）衰变方程：； （2）衰变后α粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力由牛顿第二定律得 衰变过程系统动量守恒，以α粒子的速度方向为正方向，由动量守恒定律得 代入数据解得 19．物体中的原子总是在不停地做热运动，原子热运动越激烈，物体温度越高；反之，温度就越低．所以，只要降低原子运动速度，就能降低物体温度．“激光制冷”的原理就是利用大量光子阻碍原子运动，使其减速，从而降低了物体温度．使原子减速的物理过程可以简化为如下情况：如图所示，某原子的动量大小为将一束激光即大量具有相同动量的光子流沿与原子运动的相反方向照射原子，原子每吸收一个动量大小为的光子后自身不稳定，又立即发射一个动量大小为的光子，原子通过不断吸收和发射光子而减速．已知、均远小于，普朗克常量为h，忽略原子受重力的影响    若动量大小为的原子在吸收一个光子后，又向自身运动方向发射一个光子，求原子发射光子后动量p的大小； 从长时间来看，该原子不断吸收和发射光子，且向各个方向发射光子的概率相同，原子吸收光子的平均时间间隔为求动量大小为的原子在减速到零的过程中，原子与光子发生“吸收发射”这一相互作用所需要的次数n和原子受到的平均作用力f的大小； 根据量子理论，原子只能在吸收或发射特定频率的光子时，发生能级跃迁并同时伴随动量的变化．此外，运动的原子在吸收光子过程中会受到类似机械波的多普勒效应的影响，即光源与观察者相对靠近时，观察者接收到的光频率会增大，而相对远离时则减小，这一频率的“偏移量”会随着两者相对速度的变化而变化． 为使该原子能够吸收相向运动的激光光子，请定性判断激光光子的频率和原子发生跃迁时的能量变化与h的比值之间应有怎样的大小关系； 若某种气态物质中含有大量做热运动的原子，为使该物质能够持续降温，可同时使用6个频率可调的激光光源，从相互垂直的3个维度、6个方向上向该种物质照射激光．请你运用所知所学，简要论述这样做的合理性与可行性． 【答案】（1）    （2）；    （3） 【详解】解：（1）原子吸收和放出一个光子，由动量守恒定律有： 原子放出光子后的动量为： （2）由于原子向各个方向均匀地发射光子，所以放出的所有光子总动量为零．设原子经n次相互作用后速度变为零： 所以： 由动量定理：fnt0=p0 可得： （3）a．静止的原子吸收光子发生跃迁，跃迁频率应为，考虑多普勒效应，由于光子与原子相向运动，原子接收到的光子频率会增大．所以为使原子能够发生跃迁，照射原子的激光光子频率 b．①对于大量沿任意方向运动的原子，速度矢量均可在同一个三维坐标系中完全分解到相互垂直的3个纬度上； ②考虑多普勒效应，选用频率的激光，原子只能吸收反向运动的光子使动量减小．通过适当调整激光频率，可保证减速的原子能够不断吸收、发射光子而持续减小动量； ③大量原子的热运动速率具有一定的分布规律，总有部分原子的速率能够符合光子吸收条件而被减速．被减速的原子通过与其他原子的频繁碰撞，能够使大量原子的平均动能减小，温度降低； 所以，从彼此垂直、两两相对的6个方向照射激光，能使该物质持续降温，这样做是可行的，合理的． 试卷第16页，共17页 试卷第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $