近代物理初步(高考真题+模拟新题)(有详解答案)近代物理初步 习题1．[2011·课标全国卷] O1(1)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做实验，则其遏止电压为________．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e 、c 和h .2．O1[2011·四川卷] 氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为ν1，从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h ，若氢原子从能级k 跃迁到能级m ，则( )A ．吸收光子的能量为hν1＋hν2B ．辐射光子的能量为hν1＋hν2C ．吸收光子的能量为hν2－hν1D ．辐射光子的能量为hν2－hν13．O1[2011·全国卷] 已知氢原子的基态能量为E 1，激发态能量E n ＝E 1n 2，其中n ＝2,3，….用h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为( )A ．－4hc 3E 1B ．－2hc E 1C ．－4hc E 1D ．－9hcE 14．O1[2011·广东物理卷] 光电效应实验中，下列表述正确的是( )A ．光照时间越长光电流越大B ．入射光足够强就可以有光电流C ．遏止电压与入射光的频率有关D ．入射光频率大于极限频率才能产生光电子5．[2011·江苏物理卷] 【选做题】本题包括A 、B 、C 三小题，请选定其中两．．．．．．题．，并在相应的答．．．．．．．题．区域内．．．作答．．，若三题都做，则按A 、B 两题评分． C ．(选修模块3－5)(12分)(1)O1[2011·江苏物理卷] 下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是( )A B C D图116．(1)O1[2011·福建卷] (1)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能E km 与入射光频率ν的关系如图1－13所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是________．(填选项前的字母)A ．逸出功与ν有关B ．E km 与入射光强度成正比C ．当ν<ν0时，会逸出光电子D ．图中直线的斜率与普朗克常量有关图1－137．O2[2011·山东卷](1)碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．①碘131核的衰变方程：131 53I →________(衰变后的元素用X 表示)． ②经过________天有 75%的碘131核发生了衰变．(2)如图1－22所示，甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m 、12m ，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为2v 0、v 0.为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m 的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度．(不计水的阻力) 图1－228．O2[2011·重庆卷]核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是() A．碘131释放的β射线由氦核组成B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C．与铯137相比，碘131衰变更慢D．铯133和铯137含有相同的质子数9．O2[2011·浙江卷] 关于天然放射现象，下列说法正确的是()A．α射线是由氦原子核衰变产生B．β射线是由原子核外电子电离产生C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D．通过化学反应不能改变物质的放射性10．O2[2011·天津卷] 下列能揭示原子具有核式结构的实验是()A．光电效应实验B．伦琴射线的发现C. α粒子散射实验D. 氢原子光谱的发现11．O2[2011·北京卷] 表示放射性元素碘131(131 53I)β衰变的方程是()A. 131 53I―→127 51Sb＋42HeB. 131 53I―→131 54Xe＋0－1eC. 131 53I―→130 53I＋10nD. 131 53I―→130 52Te＋11H 12．[2011·东北模拟]卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现．关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是()A．证明了质子的存在 B．证明了原子核是由质子和中子组成的C．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动13．[2011·福州模拟]如图X31－1所示为卢瑟福和他的同事们做α示意图，荧光屏和显微镜分别放在图中的A、B、C、D的说法中正确的是()图X31－1A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少14．[2011·锦州模拟]已知金属钙的逸出功为2.7 eV，氢原子的能级图如图X31－2所示，一群氢原子处于量子数n＝4能级状态，则()A．氢原子可能辐射6种频率的光子B．氢原子可能辐射5种频率的光子C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应图X31－2 15．[2011·温州模拟]如图X31－3所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光子照射逸出功为 2.49 eV的金属钠，下列说法中正确的是()A．这群氢原子能辐射出三种频率不同的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出的光波长最短B．这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减小，电势能增大C．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为11.11 eVD．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为9.60 eV图X31－316.[2011·苏北模拟]若氢原子的基态能量为E(E＜0 )，各个定态的能量值为E n＝En2(n＝1,2,3…)，则为使一处于基态的氢原子核外电子脱离原子核的束缚，所需的最小能量为________；若有一群处于n＝2能级的氢原子，发生跃迁时释放的光子照射某金属能产生光电效应现象，则该金属的逸出功至多为________(结果均用字母表示)．17.[2011·西平模拟]由于放射性元素237 93Np 的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知237 93Np 经过一系列α衰变和β衰变后变成209 83Bi ，下列论断中正确的是( ) A. 209 83Bi 的原子核比237 93Np 的原子核少28个中子B. 209 83Bi 的原子核比237 93Np 的原子核少18个中子C ．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变D ．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变18．[2011·东北模拟 ]关于下列核反应或核衰变方程，说法正确的是( )A.94Be ＋42He →12 6C ＋X ，符号“X”表示中子B. 14 7N ＋42He →17 8O ＋X ，符号“X”表示中子C. 2411Na →2412Mg ＋ 0－1e 是裂变D. 235 92U ＋10n →140 54Xe ＋9438Sr ＋210n 是聚变19．[2011·温州模拟]2010年7月25日早7时，美国“乔治·华盛顿”号核航母驶离韩南部釜山港赴东部海域参加军演，标志此次代号为“不屈的意志”的美韩联合军演正式开始．在现代兵器体系中，潜艇和航母几乎算得上是一对天生的冤家对头，整个二战期间，潜艇共击沉航母17艘，占全部沉没航母数量的40.5%.中国有亚洲最大的潜艇部队，拥有自行开发的宋级柴电动力潜艇和汉级核动力潜艇，核动力潜艇中核反应堆释放的核能被转化成动能和电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量的核能．方程235 92U ＋n →141 56Ba ＋9236Kr ＋a X 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n 为中子，X 为待求粒子，a 为X 的个数，则( )A ．X 为质子，a ＝3B ．X 为质子，a ＝2C ．X 为中子，a ＝2D ．X 为中子，a ＝320.【2011•甘肃模拟】下列说法正确的是 ( )A ．天然放射现象说明原子核内部具有复杂结构B ． 粒子散射实验说明原子核内部具有复杂结构C ．原子核能发生β衰变说明原子核内存在电子D ．氢原子从定态n =3跃迁到n =2，再跃迁到n =l 定态，则后一次跃迁辐射出的光子波长比前一次的长21.【2011•苏北模拟】在某些恒星内，3个α粒子可以结合成一个C 126核，已知C 126核的质量为1.99502×10-26kg, α粒子的质量为6.64672×10-27kg ，真空中的光速c =3×108m/s ，计算这个反应中所释放的核能（结果保留一位有效数字）。

近代物理初步 习题答案1【答案】h c λ0 hc e ·λ0－λλ0λ【解析】 截止频率即刚好发生光电效应的频率，此时光电子的最大初动能为零，由爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0和c ＝λ0ν得：W 0＝h c λ0.若用波长为λ的单色光做实验，光电子的最大初动能E k ＝hν－W 0＝h c λ－h c λ0，设其截止电压为U ，则eU ＝E k ，解得：U ＝hc e ·λ0－λλ0λ. 2【解析】 D 氢原子从m 能级跃迁到n 能级辐射能量，即E m －E n ＝hν1，氢原子从n 能级跃迁到k 能级吸收能量，即E k －E n ＝hν2，氢原子从k 能级跃迁到m 能级，E k －E m ＝hν2＋E n －hν1－E n ＝hν2－hν1，因紫光的频率ν2大于红光的频率ν1，所以E k >E m ，即辐射光子的能量为hν2－hν1，D 正确．3【解析】 C 从第一激发态到电离状态吸收的能量ΔE ＝0－E 122＝－E 14，根据ΔE ＝hν＝h c λ，所以λ＝－4hc E 1，因此答案为C. 4．O1[2011·广东物理卷] CD 【解析】 各种金属都存在着极限频率，低于极限频率的任何入射光强度再大、照射时间再长都不会发生光电效应；发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比；遏止电压随入射光的频率增大而增大，故CD 选项正确．5【解析】 随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加，另一方面辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，所以A 正确．6．(1)O1[2011·福建卷] D 【解析】 由爱因斯坦光电方程E k ＝hν－W 和W ＝hν0(W 为金属的逸出功)可得，E k ＝hν－hν0，可见图象的斜率表示普朗克常量，D 正确；只有ν≥ν0时才会发生光电效应，C 错；金属的逸出功只和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，A 错；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．7【答案】 ①131 54X ＋ 0－1e ②16【解析】 ①在衰变的过程中，质量数守恒，核电荷数守恒，即131 53I →131 54X ＋ 0－1e.②经过8天后，有一半发生衰变，即50%发生衰变，再经过8天，剩下一半的一半发生衰变，这时有75%的碘131核发生了衰变，所以共用时间16天．(2)【解析】 设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为v min ，抛出货物后船的速度为v 1，甲船上的人接到货物后船的速度为v 2，由动量守恒定律得12m ·v 0＝11m ·v 1－m ·v min ①10m ·2v 0－m ·v min ＝11m ·v 2②为避免两船相撞，应满足v 1＝v 2③联立①②③式得v min ＝4v 08．O2[2011·重庆卷] D 【解析】 β射线实际是电子流，A 错误；γ射线是高频电磁波，其光子能量大于可见光的能量，B 错误；半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，碘131的半衰期为8天，铯137半衰期为30年，碘131衰变更快，C 错误；同位素是具有相同的质子数和不同的中子数的元素，故铯133和铯137含有相同的质子数，D 正确．9【解析】 D α射线是由氦原子核组成的，不是由氦原子核衰变产生的，A 选项错误；β射线中的电子是原子核内部一个中子转变成一个质子的同时从原子核逸出的，B 选项错误；γ射线是由原子核内部受激发产生的，常伴随着α衰变和β衰变，C 选项错误；物质的放射性反映的是物质的物理性质，与其是否参与化学反应无关，D 选项正确．10．[2011·天津卷] C 【解析】 卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出了原子的核式结构，C 正确．11．O2[2011·北京卷] B 【解析】 β衰变放出的为电子，只有B 项正确．12．C 【解析】 α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核．数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以C 对，A 、B 错．玻尔发现了电子轨道量子化，D 错．13．AD 【解析】 α粒子散射实验的结果是，绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转．因此，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A 、B 、C 、D 四个位置时，在相同时间内观察到屏上的闪光次数分别为绝大多数、少数、少数、极少数，故A 、D 正确．14. AC 【解析】 一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，可辐射的光谱线的条数为N ＝n ()n －12，故A 对，B 错；这6种频率的光子有3种能量大于2.7 eV ，C 对，D 错．15. D 【解析】 从n ＝3跃迁到n ＝2所发出的光频率最小，波长最大，A 错；氢原子在辐射光子的过程后，轨道半径减小，动能增大，电势能减小，总能量减小，B 错；辐射光子的最大能量为12.09 eV ，所以金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为(12.09－2.49) eV ＝9.60 eV ，C 错，D 对．16．－E －34E 【解析】 若氢原子的基态能量为E (E ＜0 )，各个定态的能量值为E n ＝E n 2(n ＝1,2,3…)，则为使一处于基态的氢原子核外电子脱离原子核的束缚，电子需吸收能量跃迁到无穷远处，所需的最小能量为0－E ＝－E ；处于n ＝2能级的氢原子，辐射光子的能量为－34E ，所以要使某金属能产生光电效应现象，则该金属的逸出功至多为－34E . 17．BC 【解析】 209 83Bi 的中子数为209－83＝126，237 93Np 的中子数为237－93＝144，209 83Bi 的原子核比237 93Np 的原子核少18个中子，A 错、B 对；衰变过程中共发生了α衰变的次数为237－2094＝7次，β 衰变的次数是2×7－(93－83)＝4次，C 对、D 错．18．A 【解析】 由核反应中质量数守恒、电荷数守恒可知A 对、B 错；C 中反应是衰变，D 中反应是裂变，C 、D 均错．19. D 【解析】 由核反应中质量数守恒、电荷数守恒可知D 对．20.【答案】A21.【答案】由爱因斯坦质能方程△E =△mc 2代入数据得△E = 9×10-13 J。