模块十六 近代物理（综合训练）（全国通用）2027年高考物理一轮复习讲练测

模块十六 近代物理 本卷满分100分，考试时间75分钟。 第I卷（选择题） 1、 单选题（共44分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 A D C B D B C D C B C 第II卷（非选择题） 二、实验题（共15分） 12．（本题15分） 【答案】(1) 饱和电流 遏止电压 (2)图线 (3) 图线 (4)D 三、解答题（共41分） 13．（本题6分） 【答案】(1)个 (2)个 【详解】（1）每个光子的能量 则每秒电台发射的光子数个 （2）设球状天线每秒接收的最大光子数为n个，以电台发射天线为球心，则半径为R的球面积 而球状天线的面积 所以个 14．（本题8分） 【答案】(1)1.2×1015Hz (2)2.2×1014个 【详解】（1）由题图乙可知遏止电压为 根据爱因斯坦光电效应方程可得 联立解得 （2）由题图乙知饱和电流为 则每秒到达A极的电子数为 因此每秒射到光电管阴极K的光子数至少为 15．（本题12分） 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）频率最大的光子对应电子从能级跃迁到能级。据题意可知 根据玻尔理论，跃迁时发出光子的能量等于两能级能量之差，有 解得 （2）由发生光电效应知识可知 根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能为 由和得 则 根据德布罗意关系有，最大初动量对应最短物质波波长，故 （3）达到饱和电流时，由电流定义得 其中为每秒逸出的光电子数。一个光子至多使一个电子逸出。由于只有的入射光子产生光电效应，每秒入射的光子数为 每个光子的能量为，故每秒照射到阴极的光子总能量为 16．（本题15分） 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）聚变反应方程可表示为： 反应过程中的质量亏损为： 释放的能量为： （2）氢核的物质的量 所以氢核含有的氢核个数为个 由于每4个氢核发生一次聚变，总共能发生的聚变反应次数为次 释放的总能量为 （3）设需要煤的质量为，根据热值公式 有： 试卷第2页（共3页） 试卷第3页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 模块十六 近代物理 本卷满分100分，考试时间75分钟。 注意事项： 1. 答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2. 回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3. 考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第I卷（选择题） 本部分共11小题，每小题4分，共44分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意 一、单选题（共44分） 1．（本题4分）氢原子核外电子可在不同的轨道围绕原子核高速旋转。取无穷远处为零电势能点，氢原子核外电子在半径为r的轨道上电势能，e为电子电荷量，k为静电力常量。如图所示，氢原子核外电子从半径为r1的轨道1跃迁到半径为r2的轨道2，需要吸收的能量为E，则（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】轨道1上的电势能 轨道2上的电势能 轨道1上有 解得对应动能 轨道2上有 解得对应动能 轨道2上总能量 轨道1上总能量 核外电子从半径为r1的轨道1跃迁到半径为r2的轨道2，需吸收的能量 故A正确。 2．（本题4分）图1为研究光电效应的实验电路图，用甲、乙、丙三束单色光分别照射阴极K，得到的光电流I与A、K两极间电压U的关系如图2所示。下列说法正确的是（     ） A．若要测量遏止电压，应将图1中滑动变阻器的滑片向b端移动 B．若加正向电压，光电子的最大初动能变大 C．甲光的饱和光电流大于乙光，故甲光的频率大于乙光 D．对应于图2中的甲、乙曲线交点，单位时间到达阳极A的光电子数目，甲等于乙 【答案】D 【详解】A．要测遏止电压，需要给光电管加反向电压即K电势高于A。 滑片向b移动时，A 的电势升高，是正向电压；滑片向a移动为反向电压，故A错误； B．根据 可知光电子最大初动能只由入射光频率和金属逸出功决定，和外加电压无关。加正向电压只会加速光电子，不会改变最大初动能，故B错误； C．根据爱因斯坦光电效应方程以及最大初动能与遏止电压之间的关系有 可知，入射光的频率越大则发生光电效应后逸出的光电子的最大初动能越大，遏止电压越大，根据图2可知甲光和丙光对应的遏止电压相同，则可知甲光和丙光为同一种光，而乙光对应的遏止电压大于甲光和丙光对应的遏止电压，因此可得，且饱和光电流的大小与光照的强弱有关，与频率无关，故C错误； D．对应于图2中的甲、乙曲线交点，二者光电流相等，根据可知单位时间到达阳极A的光电子数目，甲等于乙，故D正确。 故选D。 3．（本题4分）1905年爱因斯坦提出光子假设，成功地解释了光电效应，因此获得1921年诺贝尔物理学奖，下列关于光电效应的说法正确的是（     ） A．只有入射光的波长大于金属的极限波长才能发生光电效应 B．电子脱离某种金属所做的功叫这种金属的逸出功，其与入射光的频率和强度有关 C．发生光电效应时，若入射光频率不变，减弱入射光的强度，单位时间内射出的光电子数将减少 D．用不同频率的光照射同种金属，发生光电效应时逸出的光电子的最大初动能都相同 【答案】C 【详解】A．光电效应发生的条件是入射光频率大于金属极限频率，由可知，对应入射光波长需小于金属极限波长，故A错误； B．逸出功是电子脱离金属所需做功的最小值，属于金属的固有属性，仅由金属本身性质决定，与入射光的频率、强度均无关，故B错误； C．入射光频率不变时，单个光子能量不变，减弱入射光强度意味着单位时间内入射的光子数减少，满足光电效应条件时，单位时间内逸出的光电子数减少，故C正确； D．根据爱因斯坦光电效应方程，同种金属逸出功相同，入射光频率不同时，光电子的最大初动能不同，故D错误。 故选C。 4．（本题4分）关于人类对原子核的认识中，下列说法正确的是（     ） A．原子核发生衰变，说明原子核内有电子 B．原子核的比结合能越大，表示核子结合得越牢固，原子核就越稳定 C．已知的半衰期是87.7年，100个经过87.7年后一定还剩余50个 D．原子核衰变过程中，电荷数守恒，但因为有质量亏损，所以质量数不守恒 【答案】B 【详解】A．原子核发生衰变时，释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，不能说明原子核内有电子，故A错误； B．比结合能是原子核的结合能与核子数的比值，其物理意义是反映原子核中核子结合的牢固程度。比结合能越大，表示核子结合得越牢固，原子核就越稳定。该说法符合比结合能的定义，故B正确； C．半衰期是大量放射性原子核衰变的统计规律，仅对数量足够多的原子核适用。100个经过一个半衰期后，剩余数量是随机的，不一定为50个，故C错误； D．原子核衰变过程中，遵循电荷数守恒和质量数守恒。质量亏损是指衰变前后原子核的质量不相等（亏损的质量以能量形式释放），但质量数（质子数与中子数之和）始终守恒，故D错误。 故选B。 5．（本题4分）一种新型的核电池可用来制造，这种电池有超长的使用寿命。它的一种核反应方程式为，另一种核反应方程式为，下列说法正确的是（     ） A．第一种核反应是衰变，第二种核反应为衰变 B．的比结合能小于的比结合能 C．比更稳定 D．第一种核反应后，原子核的原子序数增加了，反应体系的总质量却减小了 【答案】D 【详解】A．根据核反应中质量数和电荷数守恒，可知为氚核。第一种核反应放出电子，是衰变；第二种核反应为，是轻核聚变，A错误； B．自由中子的结合能为0，而氘核具有正的结合能，因此氘核的比结合能大于自由中子的比结合能，B错误； C．氚核具有放射性，而是稳定的原子核，且比结合能更大，因此更稳定，C错误； D．第一种核反应是衰变，原子核中的一个中子转化为一个质子，同时放出一个电子，原子序数增加1。该反应释放核能，由质能方程可知，反应前后粒子的静止质量总和减小，D正确。 故选D。 6．（本题4分）下列说法正确的是（     ） A．某种金属在发生光电效应时，逸出光电子的能量随入射光强度的增大而增大 B．衰变方程中的射线是核释放的 C．只有原子序数大于83的原子核才具有放射性 D．粒子散射实验现象说明原子核内部有复杂结构 【答案】B 【详解】A．由爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能满足，其中为入射光频率、为金属逸出功。在频率不变时，增大光强只会增加单位时间到达金属表面的光子数，不会增大单个光子的能量或光电子的最大初动能，故A错误； B．核若处于激发态，跃迁到较低能级时会放出射线；因此衰变方程中的射线由核释放，故B正确； C．原子序数小于等于83的原子核也可能具有放射性，例如放射性核素会发生衰变，故C错误； D．粒子散射实验中少数粒子发生大角度偏转，说明原子内正电荷和绝大部分质量集中在很小的原子核内，由此建立了原子核式结构模型；该实验不能说明原子核内部具有复杂结构，故D错误。 故选B。 7．（本题4分）在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核，新核与放出的粒子在磁场中运动的轨迹均为圆，如图所示，则轨迹1与轨迹2的半径之比为（     ） A．9：2 B．5：1 C．12：1 D．11：2 【答案】C 【详解】衰变时间极短，外力冲量可忽略。原核静止，由动量守恒定律可知，新核与放出粒子的动量大小相等、方向相反。题图两圆内切，衰变点处两轨迹的弯曲方向相同，洛伦兹力同向；结合初速度反向和左手定则，可知两粒子电荷异号。下图在衰变点处标出有关方向，下标1、2分别对应轨迹1、2 新核带正电，故放出的是带负电的电子，钠核发生衰变。衰变的本质是核内一个中子转化为质子并放出一个电子，新核质量数不变。设新核的电荷数为，由电荷数守恒得 解得，因此新核为镁核，电子和新核的电荷量绝对值分别为和，其中为元电荷。设两粒子共同的动量大小为。对任一粒子，设其质量为，速率为，电荷量绝对值为，轨道半径为。粒子垂直磁场运动，由洛伦兹力提供向心力，有，结合动量定义式，可得 两粒子的动量大小相等，所处磁场相同，故半径与电荷量绝对值成反比。电子的电荷量绝对值较小，轨迹半径较大，因此轨迹1对应电子，轨迹2对应新核，半径之比为 故选C。 8．（本题4分）α粒子散射实验，是近代物理的经典实验之一、以下说法正确的是（　　） A．卢瑟福在实验中发现当α粒子撞击金箔时有大量α粒子发生大角度散射 B．卢瑟福在实验中发现当α粒子撞击金箔时极少数α粒子几乎沿直线穿过金箔 C．卢瑟福由α粒子散射实验估算得原子核的半径数量级是 D．卢瑟福由α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 【答案】D 【详解】A．α粒子散射实验中只有少数α粒子发生大角度散射，并非大量，故A错误； B．绝大多数α粒子几乎沿直线穿过金箔，仅极少数发生大角度偏转，故B错误； C．原子核半径的数量级为，是原子整体的半径数量级，故C错误； D．卢瑟福根据α粒子散射实验的现象，否定了之前的枣糕模型，提出了原子的核式结构模型，故D正确。 故选D。 9．（本题4分）关于黑体、热辐射和黑体辐射，下列说法中正确的是（     ） A．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关 B．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的 C．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个带小孔的空腔就近似为一个黑体 D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关 【答案】C 【详解】A．一般物体的热辐射强度除与温度有关外，还与材料种类、表面状况有关，故A错误； B．黑体自身会辐射电磁波，若温度较高，辐射的可见光强度大，看上去并不一定是黑的，故B错误； C．射入空腔小孔的电磁波经多次反射、吸收后几乎无法射出，符合黑体完全吸收入射电磁波的特性，因此该带小孔的空腔可近似为黑体，故C正确； D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料种类、表面状况无关，故D错误。 故选C。 10．（本题4分）如图所示，光电管接入电路，用紫外线照射光电管阴极时发生了光电效应，回路中形成电流。下列说法正确的是（    ） A．电流方向为a→R→b B．增大电源电压，电流不一定增大 C．光照时间越长，光电子的最大初动能越大 D．入射光光强增大，光电子的最大初动能增大 【答案】B 【详解】A．电流方向规定为正电荷定向移动的方向，本题中电流方向应为b→R→a，故A错误； B．若没有达到饱和光电流，增加电压，电流会随之增加；若已经达到饱和光电流，电压增加电流不会发生变化，故B正确； CD．发生光电效应时光电子的最大初动能，即由入射光子能量和逸出功决定，与光照时间无关，与入射光强度无关，故C、D错误； 故选B。 11．（本题4分）氢原子钟是北斗导航系统的“心脏”，它利用氢原子能级跃迁时辐射出的特定频率的电磁波授时。已知可见光光子的能量范围在1.65 eV~3.11 eV之间，氢原子的能级图如图所示，下列说法正确的是（　　） A．氢原子由高能级向低能级跃迁时，电子的动能减小 B．大量处在能级的氢原子向低能级跃迁时，可以辐射3种可见光 C．用11 eV的电子碰撞处于基态的氢原子，有可能使其发生跃迁 D．氢原子的能级越高，向基态跃迁时辐射出光子的波长越长 【答案】C 【详解】A．氢原子由高能级向低能级跃迁时，轨道半径减小，根据库仑力提供向心力得 可知，电子的动能增大，故A错误； B．大量处在能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射光子的能量分别为 ， ， ， ， ， ， 其中能量在之间的可见光只有和这2种，故B错误； C．基态氢原子跃迁到能级需要的能量为 用的电子碰撞处于基态的氢原子，如果电子恰好将的能量传递给氢原子，电子剩余的动能，有可能使处于基态的氢原子发生跃迁，故C正确； D．氢原子的能级越高，能量值越大（绝对值越小），向基态跃迁时的能级差越大。 根据可知，辐射出光子的波长越短，故D错误。 故选C。 第II卷（非选择题） 本部分共5题，共56分。其中第13题-第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 二、实验题（共15分） 12．（本题15分）实验小组研究光电效应相关规律，按照图甲所示电路图连接仪器。    (1)用蓝光照射光电管，逐渐增大光电管上的正反向电压时，观察光电流的变化。当正向电压增大时，光电流逐渐增大，光电管存在着_____；当反向电压增大时，光电流逐渐减小，光电管存在着_____。（选填“遏止电压”或“饱和电流”） (2)用蓝光照射光电管，以光电管所加电压为横坐标，以光电流为纵坐标，如图乙所示，研究光电流随所加电压变化的关系为图线；现增大蓝光强度，再次研究光电流随所加电压变化的关系应是_____（选填“图线”或“图线”）。 (3)换用紫光进行实验，如图丙所示，研究光电流随所加电压变化的关系应是_____（选填“图线”或“图线”）。若已知蓝光频率为，则金属的逸出功为_____，紫光频率为_____（已知普朗克常量为，电子电荷量为）。 (4)有关本实验，下列说法正确的是（     ） A．流过表的电流是电源提供的 B．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多 C．测定频率的光照的饱和电流值，触头P应向端滑动 D．若，则光照出的光电子的最大初动能大 【答案】(1) 饱和电流 遏止电压 (2)图线 (3) 图线 (4)D 【详解】（1）[1]用蓝光照射光电管，当正向电压增大，光电流逐渐增大，最终达到定值，说明光电管存在着饱和电流。 [2]当反向电压增大，光电流逐渐减小，光电管存在着遏止电压。 （2）增大蓝光强度，饱和光电流增大，遏止电压不变，故再次研究光电流随所加电压变化的关系应是图线。 （3）[1]换用紫光进行实验，紫光频率高，根据，可知紫光的遏止电压高，故应为图线。 [2]蓝光频率为，对应的遏止电压为，根据 可得金属的逸出功为 [3]紫光照射时有，解得 （4）A．流过表的电流是由于光电管在发生光电效应的情况下，产生的光电子通过表而形成的，故A错误； B．入射光的光强一定时，单位时间内发出光电子的数目一定，频率越高，光子的数量越少，单位时间内逸出的光电子数就越少，故B错误； C．测定频率的光照的饱和电流值，应加正向电压，即应使K极的电势低于A极，即触头P向b端滑动，故C错误； D．根据光电效应方程得当频率越高，光电子的最大初动能越大。若，则光照出的光电子的最大初动能大，故D正确。 故选D。 三、解答题（共41分） 13．（本题6分）某广播电台的发射功率为10 kW，发射的是在空气中波长为187.5 m的电磁波，则：（普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108m/s） (1)该电台每秒从天线发射多少个能量子？ (2)若发射的能量子在以天线为球心的同一球面上的分布视为均匀的，求在离天线2.5 km处，直径为2 m的球状天线每秒接收的能量子个数。 【答案】(1)个 (2)个 【详解】（1）每个光子的能量 则每秒电台发射的光子数个 （2）设球状天线每秒接收的最大光子数为n个，以电台发射天线为球心，则半径为R的球面积 而球状天线的面积 所以个 14．（本题8分）图甲为利用光电管研究光电效应的电路图，其中光电管阴极K的材料是钾，钾的逸出功为W0=3.6×10-19J，图乙为实验中用某一频率的光照射光电管时，测量得到的光电管的伏安特性曲线，当U=-2.5V时，光电流刚好为0，已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s，电子电荷量e=1.6×10-19C。求：（结果均保留两位有效数字） (1)本次实验入射光的频率是多少？ (2)每秒射到光电管阴极K的光子至少为多少个？ 【答案】(1)1.2×1015Hz (2)2.2×1014个 【详解】（1）由题图乙可知遏止电压为 根据爱因斯坦光电效应方程可得 联立解得 （2）由题图乙知饱和电流为 则每秒到达A极的电子数为 因此每秒射到光电管阴极K的光子数至少为 15．（本题12分）根据玻尔理论，氢原子处于激发态的能量与轨道量子数的关系为表示氢原子处于基态的能量，具体数值未知一群处于能级的该原子，向低能级跃迁时发出多种频率的光，光的频率中最大的为已知普朗克常量为，电子电荷量的绝对值为，电子质量为。求： (1)氢原子处于基态的能量； (2)若频率为的光照射逸出功为W的某种金属能发生光电效应，从金属表面逸出的电子的物质波的最短波长是多少； (3)当用跃迁产生频率为的光去照射某种金属时，调节光电管两端电压，达到饱和光电流为I，若入射的光子有80%引发了光电效应。求此时每秒钟照射到阴极K的光子总能量E。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）频率最大的光子对应电子从能级跃迁到能级。据题意可知 根据玻尔理论，跃迁时发出光子的能量等于两能级能量之差，有 解得 （2）由发生光电效应知识可知 根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能为 由和得 则 根据德布罗意关系有，最大初动量对应最短物质波波长，故 （3）达到饱和电流时，由电流定义得 其中为每秒逸出的光电子数。一个光子至多使一个电子逸出。由于只有的入射光子产生光电效应，每秒入射的光子数为 每个光子的能量为，故每秒照射到阴极的光子总能量为 16．（本题15分）有一种聚变反应是四个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子。已知氢核质量为1.008142u，氦核质量为4.001509u，电子的质量为0.000549u，，为光速，煤的热值，阿伏加德罗常数为。 (1)该聚变反应释放多少能量？ (2)若1g氢完全聚变，能释放多少能量？ (3)1g氢完全聚变，释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的热量？ 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）聚变反应方程可表示为： 反应过程中的质量亏损为： 释放的能量为： （2）氢核的物质的量 所以氢核含有的氢核个数为个 由于每4个氢核发生一次聚变，总共能发生的聚变反应次数为次 释放的总能量为 （3）设需要煤的质量为，根据热值公式 有： 试卷第12页（共12页） 试卷第11页（共12页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 模块十六 近代物理 本卷满分100分，考试时间75分钟。 注意事项： 1. 答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2. 回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3. 考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第I卷（选择题） 本部分共11小题，每小题4分，共44分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意 一、单选题（共44分） 1．（本题4分）氢原子核外电子可在不同的轨道围绕原子核高速旋转。取无穷远处为零电势能点，氢原子核外电子在半径为r的轨道上电势能，e为电子电荷量，k为静电力常量。如图所示，氢原子核外电子从半径为r1的轨道1跃迁到半径为r2的轨道2，需要吸收的能量为E，则（　　） A． B． C． D． 2．（本题4分）图1为研究光电效应的实验电路图，用甲、乙、丙三束单色光分别照射阴极K，得到的光电流I与A、K两极间电压U的关系如图2所示。下列说法正确的是（     ） A．若要测量遏止电压，应将图1中滑动变阻器的滑片向b端移动 B．若加正向电压，光电子的最大初动能变大 C．甲光的饱和光电流大于乙光，故甲光的频率大于乙光 D．对应于图2中的甲、乙曲线交点，单位时间到达阳极A的光电子数目，甲等于乙 3．（本题4分）1905年爱因斯坦提出光子假设，成功地解释了光电效应，因此获得1921年诺贝尔物理学奖，下列关于光电效应的说法正确的是（     ） A．只有入射光的波长大于金属的极限波长才能发生光电效应 B．电子脱离某种金属所做的功叫这种金属的逸出功，其与入射光的频率和强度有关 C．发生光电效应时，若入射光频率不变，减弱入射光的强度，单位时间内射出的光电子数将减少 D．用不同频率的光照射同种金属，发生光电效应时逸出的光电子的最大初动能都相同 4．（本题4分）关于人类对原子核的认识中，下列说法正确的是（     ） A．原子核发生衰变，说明原子核内有电子 B．原子核的比结合能越大，表示核子结合得越牢固，原子核就越稳定 C．已知的半衰期是87.7年，100个经过87.7年后一定还剩余50个 D．原子核衰变过程中，电荷数守恒，但因为有质量亏损，所以质量数不守恒 5．（本题4分）一种新型的核电池可用来制造，这种电池有超长的使用寿命。它的一种核反应方程式为，另一种核反应方程式为，下列说法正确的是（     ） A．第一种核反应是衰变，第二种核反应为衰变 B．的比结合能小于的比结合能 C．比更稳定 D．第一种核反应后，原子核的原子序数增加了，反应体系的总质量却减小了 6．（本题4分）下列说法正确的是（     ） A．某种金属在发生光电效应时，逸出光电子的能量随入射光强度的增大而增大 B．衰变方程中的射线是核释放的 C．只有原子序数大于83的原子核才具有放射性 D．粒子散射实验现象说明原子核内部有复杂结构 7．（本题4分）在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核，新核与放出的粒子在磁场中运动的轨迹均为圆，如图所示，则轨迹1与轨迹2的半径之比为（     ） A．9：2 B．5：1 C．12：1 D．11：2 8．（本题4分）α粒子散射实验，是近代物理的经典实验之一、以下说法正确的是（　　） A．卢瑟福在实验中发现当α粒子撞击金箔时有大量α粒子发生大角度散射 B．卢瑟福在实验中发现当α粒子撞击金箔时极少数α粒子几乎沿直线穿过金箔 C．卢瑟福由α粒子散射实验估算得原子核的半径数量级是 D．卢瑟福由α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 9．（本题4分）关于黑体、热辐射和黑体辐射，下列说法中正确的是（     ） A．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关 B．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的 C．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个带小孔的空腔就近似为一个黑体 D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关 10．（本题4分）如图所示，光电管接入电路，用紫外线照射光电管阴极时发生了光电效应，回路中形成电流。下列说法正确的是（    ） A．电流方向为a→R→b B．增大电源电压，电流不一定增大 C．光照时间越长，光电子的最大初动能越大 D．入射光光强增大，光电子的最大初动能增大 11．（本题4分）氢原子钟是北斗导航系统的“心脏”，它利用氢原子能级跃迁时辐射出的特定频率的电磁波授时。已知可见光光子的能量范围在1.65 eV~3.11 eV之间，氢原子的能级图如图所示，下列说法正确的是（　　） A．氢原子由高能级向低能级跃迁时，电子的动能减小 B．大量处在能级的氢原子向低能级跃迁时，可以辐射3种可见光 C．用11 eV的电子碰撞处于基态的氢原子，有可能使其发生跃迁 D．氢原子的能级越高，向基态跃迁时辐射出光子的波长越长 第II卷（非选择题） 本部分共5题，共56分。其中第13题-第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 二、实验题（共15分） 12．（本题15分）实验小组研究光电效应相关规律，按照图甲所示电路图连接仪器。    (1)用蓝光照射光电管，逐渐增大光电管上的正反向电压时，观察光电流的变化。当正向电压增大时，光电流逐渐增大，光电管存在着_____；当反向电压增大时，光电流逐渐减小，光电管存在着_____。（选填“遏止电压”或“饱和电流”） (2)用蓝光照射光电管，以光电管所加电压为横坐标，以光电流为纵坐标，如图乙所示，研究光电流随所加电压变化的关系为图线；现增大蓝光强度，再次研究光电流随所加电压变化的关系应是_____（选填“图线”或“图线”）。 (3)换用紫光进行实验，如图丙所示，研究光电流随所加电压变化的关系应是_____（选填“图线”或“图线”）。若已知蓝光频率为，则金属的逸出功为_____，紫光频率为_____（已知普朗克常量为，电子电荷量为）。 (4)有关本实验，下列说法正确的是（     ） A．流过表的电流是电源提供的 B．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多 C．测定频率的光照的饱和电流值，触头P应向端滑动 D．若，则光照出的光电子的最大初动能大 三、解答题（共41分） 13．（本题6分）某广播电台的发射功率为10 kW，发射的是在空气中波长为187.5 m的电磁波，则：（普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108m/s） (1)该电台每秒从天线发射多少个能量子？ (2)若发射的能量子在以天线为球心的同一球面上的分布视为均匀的，求在离天线2.5 km处，直径为2 m的球状天线每秒接收的能量子个数。 14．（本题8分）图甲为利用光电管研究光电效应的电路图，其中光电管阴极K的材料是钾，钾的逸出功为W0=3.6×10-19J，图乙为实验中用某一频率的光照射光电管时，测量得到的光电管的伏安特性曲线，当U=-2.5V时，光电流刚好为0，已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s，电子电荷量e=1.6×10-19C。求：（结果均保留两位有效数字） (1)本次实验入射光的频率是多少？ (2)每秒射到光电管阴极K的光子至少为多少个？ 15．（本题12分）根据玻尔理论，氢原子处于激发态的能量与轨道量子数的关系为表示氢原子处于基态的能量，具体数值未知一群处于能级的该原子，向低能级跃迁时发出多种频率的光，光的频率中最大的为已知普朗克常量为，电子电荷量的绝对值为，电子质量为。求： (1)氢原子处于基态的能量； (2)若频率为的光照射逸出功为W的某种金属能发生光电效应，从金属表面逸出的电子的物质波的最短波长是多少； (3)当用跃迁产生频率为的光去照射某种金属时，调节光电管两端电压，达到饱和光电流为I，若入射的光子有80%引发了光电效应。求此时每秒钟照射到阴极K的光子总能量E。 16．（本题15分）有一种聚变反应是四个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子。已知氢核质量为1.008142u，氦核质量为4.001509u，电子的质量为0.000549u，，为光速，煤的热值，阿伏加德罗常数为。 (1)该聚变反应释放多少能量？ (2)若1g氢完全聚变，能释放多少能量？ (3)1g氢完全聚变，释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的热量？ 试卷第12页（共12页） 试卷第11页（共12页） 学科网（北京）股份有限公司 $