2021新高考衡水名师物理：专题十七近代物理初步

1、2021新高考衡水名师物理专题卷专题十七近代物理初步考点66光电效应 光的波粒二象性（16、18）考点67原子结构 能级跃迁（713、19、20）考点68原子核 核能（1417）、选择题（本题共17个小题，每题4分，共68分。每题给出的四个选项中，有的只有个选项符合题意，有的有多个选项符合题意，选错或不答的得0分）1 .下列宏观概念中，是量子化的为（）A.物体的质量C.汽车的个数2 .如图所示为黑体辐射的强度与波长的关系图像全部选又的得4分，选对但不全的得 2分，有B.弹簧振子的能量D.卫星绕地球运行的轨道，从图像可以看出，随着温度的升高（）辐射强度波长A.各种波长的辐射强度都减小B.只有波长

2、短的辐射强度增加C.辐射电磁波的波长先增大后减小D.辐射强度的极大值向波长较短的方向移动3 .某金属被光照射后产生了光电效应现象，实验测得该金属的遏止电压5与入射光频率v之间的关系如图所示。已知图线的斜率为b,与V轴交点的横坐标为a,电子的电荷量为 e,则由图可知（）A.遏止电压与入射光的频率无关B.普朗克常量为bC.该金属的逸出功为aeD.入射光的频率为3a时，产生的光电子的最大初动能为2abe4 .用如图所示的装置演示光电效应现象。当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表G的读数为i。则下列说法正确的是（）A.若将电池的正负极性反转，则电流表示数一定变为0B.若将电键S断开，也一定会有电流

3、流过电流表GC.若将变阻器的滑片由 c点向b端略微移动一些，则这一过程中电流表示数一定会减小一D.若换用频率更高的光照射到光电管上，电流表G的读数一定比原来大己知直线的纵、横截距分别为-a、b,5 .如图，直线为光电子最大初动能与光子频率的关系,电子电量为e,下列表达式正确的是（）A.金属极限频率Vo bB.普朗克常量h b aC.金属逸出功W0aD.若入射光频率为 2b,则光电子的初动能一定为6 .如图甲是研究光电效应的电路图，当用频率为。的黄光照射阴极 K发生了光电效应，测出光电流i随电压U的变化图象如图乙所示。已知普朗克常量为h,电子的电荷量为 e。下A.光电子的最大初动能为h 0B.该

4、金属的逸出功为h 0 eUcC.随正向电压的增大，光电流将一直增大D.若用强度较小的蓝光照射该金属，也可以发生光电效应7 .如图甲所示为氢原子部分能级图，大量处于n 4能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，其中用从n 3能级向n 1能级跃迁时辐射的光照射图乙所示光电管的阴极K时，恰好发生光电效应，则下列说法正确的是（）E/rV0 0+-85 广. 一,51不正后k ' -34113.6图甲A.从n 2能级向n 1能级跃迁时辐射的光，也一定能使阴极K发生光电效应B.用从n 4能级向n 1能级跃迁时辐射的光照射阴极K,阴极K的逸出功会变大C.在光的频率不变的情况下，饱和电流不

5、随入射光强度的变化而变化D.用从n 3能级向n 2能级跃迁时辐射的光照射n 4能级的氢原子，可以使其电离8.氯原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氨离子，已知一个处于基态的氮离子的能量Ei54.4 eV,氯离子的部分能级图如图所示。一群处于n 4能级的氨离子在跃迁过程中放出一定数量的光子，用这些光子照射逸出功为6.34 eV的钳，下列说法正确的是（）£/eVA. 一个处于n 4能级的氯离子发生跃迁时最多能发出6种不同频率的光8 .这群氯离子发出的光中有 5种不同频率的光均能使金属钳发生光电效应C.金属钳表面逸出的光电子的最大初动能一定小于13.6 eVD.金属钳表面逸出的所有光电

6、子的最大初动能均为6.34 eV9 .红宝石激光器的工作物质红宝石含有铭离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铭离子产生激光。铭离子的能级如图所示，Ei是基态，E2是亚稳态，E3是激发态，若以脉冲氤灯发出波长为加的绿光照射晶体，处于基态的铭离子受激发跃迁到E3,然后自发跃迁到 E2,释放波长为力的光子，处于亚稳态 E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长 为（）A.B.C.D.10 .氢原子能级如图，当氢原子从n 3跃迁到n 2的能级时，辐射光的波长为656nm。以下 判断正确的是（）n £/eV4-0.53L5123.41 116A.氢原子从n 2跃迁到n 1的能级时，辐

7、射光的波长大于656nmB.用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n 1跃迁到n 2的能级C. 一群处于n 3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生2种谱线D.用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从n 2跃迁到n 3的能级11 .氢原子部分能级图如图所示，某金属的逸出功为2.50 eV, 一群处于基态（n 1）的氢原子被激发后能辐射出不同频率的光子,这些光子能够使该金属发生光电效应的有3种，至少应给氢原子提供的能量为（）-13.60A.12.75 eVB.12.09 eVC.10.20 eVD.1.51 eV12 .如图所示为氢原子能级示意图的一部分，从n 4能级跃迁到n 2能级时辐射的光

8、子照在某种金属表面上能够发生光电效应，下列说法正确的是（），/；7eV8 05-0544-（K K53L512 3,4I- 13.6A.从n 4能级跃迁到n 3能级比从n 3能级跃迁到n 2能级辐射出的电磁波的波长长B.从n 5能级跃迁到n 1能级比从n 5能级跃迁到n 4能级辐射出的电磁波的速度大C.若用从n 4能级跃迁到n 3能级放出的光子照射该金属时能发生光电效应，则逸出的光 电子的最大初动能将减小D.若减弱入射光的强度，保持频率不变，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少13.图示为氢原子能级图以及氢原子从n=3、4、5、6能级跃迁到n=2能级时辐射的四条光谱线,已知氢原子从n=3

9、能级跃迁到n=2能级时辐射光子的波长为656nm，下列叙述正确的有() > A.四条谱线中频率最大的是HB.用633nm的光照射能使氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级C.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种谱线D.如果用能量为10.3eV的电子轰击，可以使基态的氢原子受激发238238 . .234 _14.静止的92 U发生暴变，其暴变万程为92 U90 Th X Y,此盘变过程中方损的质量为m ,光在真空中的速度为c ,则（）A. X为中子B. X为质子2一 一C.光子的能量等于mcD. X为 粒子15.2020年1月10日，工程院院士黄旭华获国家最高科学技术奖，

10、他为核潜艇研制和跨越式发展作出了巨大贡献。关于原子核的知识，下列表述正确的是（）A.核潜艇的核反应堆用镉棒控制核反应速度B.原子弹中铀或钵元素的质量可小于临界质量C.原子核在常温下就能发生轻核聚变D.核聚变和核裂变都能放出核能，故一切核反应都能释放核能31 一16 .一定质量的某种放射性元素，经过120天,有一的原子核发生了聂变，则该兀素的半盘期32为（）A.120 天B.24 天C.21.6 天D.20 天17 .如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图。下列说法中正确的是（）核子平均质址I*正确云Fe ZA.若D、E能结合成F ,结合过程一定要释放能量B.若D、E能结合成F ,结

11、合过程一定要吸收能量C.若A能分裂成B、C ,分裂过程一定要释放能量D.若A能分裂成日C ,分裂过程一定要吸收能量二、非选择题(共3小题，共32分，按题目要求作答，计算题应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)18 .用波长为4M0-7m的紫光照射某金属，发出的光电子垂直进入 3M04T的匀强磁场中，光电子所形成的圆轨道的最大半径为1.2cm (电子电荷量e=1.6M0-19C,其质量m=9.1 M0-31kg).求：(1)紫光光子的能量；(2)光电子的最大初动能；(3)该金属发生光电效应的极限频率.19 .如图所示为氢原

12、子能级图，试回答下列问题：n£4V 1 |40.853-L5123.40113.60(1) 一群处于能级n 4的氢原子跃迁后可能辐射出几种频率的光子；(2)通过计算判断：氢原子从n 4能级跃迁到n 2能级时辐射出的光子的最大频率为多大； /34 x(h 6.63 10 J s)(3)设氢原子处于基态时电子的轨道半径为J ,动能为Eki ,处于第n能级时电子的轨道半Eki720.氢原子基态能量Ei=-13.6eV,电子绕核做圆周运动的半径门=0.53 10-1°m。求氢原子处于径为rn ,动能为Ekn ,已知rnn2ri，试用库仑定律和牛顿运动定律证明Eknn=4激发态时：(

13、已知能量关系EnE1,半径关系nrn n2ri, k 9.0 109N m2 /C2,e 1.6 1019c，普朗克常量 h=6.63 10-34J s)(1)原子系统具有的能量；(2)电子在n=4轨道上运动的动能；(3)若要使处于n=2能级的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子答案以及解析1答案：C解析：所谓量子化”是指不连续的情况，而选项A、B、D作为宏观物体的特性，具有连续性， 汽车个数不具有连续性2答案：D解析：由图像可以看出，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增大，且辐射强度的极大值向 波长较短的方向移动，故A、B错误，D正确随着温度的升高，黑体辐射增强，辐射电磁波的波

14、长变短，频率增大，故C错误3答案：D解析：由图可知，遏止电压 Uc随入射光频率 V的增大而增大，故选项 A错误；由光电效应方程可知，光电子的最大初动能Ek h W0 ,而最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系为hW0hEk eUc，故有eUc h W) ,整理可得Uc - ，结合图象可得-b ,故h be, eee选项B错误；当a时Uc 0,故有Wo ha abe,选项C错误；当入射光的频率为3a时,由Ek h Wo可得光电子的最大初动能为 2abe,故选项D正确。4答案：B解析：A.将电池正的极性反转，光电管中仍然有光电子产生，只是电流表读数可能为零，故A错误；B.即使开关S断开，由于该频率的光

15、仍然能使阴极发生光电效应，所以仍然有光电子能到达阳极时，则有电流流过电流表G,故B正确；C.若将变阻器的滑片由 c点向b端略微移动一些，则导致阳极与阴极的电压减小，这一过程中电流表示数可能减小，也可能不减小，与光电流是否已饱和有关，故 C错误；D.电流表的读数为光电流， 光电流的大小与入射光的强度有关，与光的频率无关，换用频率更高的光照射到光电管上，电流表G的读数不一定比原来大，故 D错误。故选：Bo5 .答案：AC解析：ABC、根据光电效应方程 EKm h WQ h h 0知电子的最大初动能 Ekm与入射光频率v不成正比,图线的斜率表示普朗克常量，根据图线斜率可得出普朗克常量即h刍，所以逸出

16、功为hb a.b横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，此时的频率等于金属的极限频率，也可能知道极限波长，故 AC正确，B错误；D.据光电效应方程可知，入射光频率为2b,初动能为：h 2b a a ,所以光电子的最大初动能为a,并非光电子的初动能一定为a,故D错误。故选：AC.6 .答案：BD解析：根据爱因斯坦光电效应方程可得，光电子的最大初动能 Ekm h 0双，A错误；将Ekm eUc代入光电效应方程可得 W) h 0 eUc , B正确；未饱和的光电流会随着正向电压 的增大而增大，但达到饱和后，光电流大小将保持不变，C错误；蓝光的频率比黄光的频率高，照射该金属时可以发生光电效应，是否发

17、生光电效应与光的强度无关，D正确。7答案：D解析：由玻尔理论知n 3和n 1能级的能级差大于 n 2和n 1能级的能级差，用从n 3能 级向n 1能级跃迁时辐射的光照射图乙所示光电管的阴极K时，恰好发生光电效应，若用从n 2能级向n 1能级跃迁时辐射的光照射阴极K,不能使阴极K发生光电效应，选项 A错误；逸出功由金属本身决定，与入射光频率大小无关，选项 B错误；在入射光的频率不 变的情况下，入射光越强，则单位时间逸出的光电子数越多，饱和电流越大，选项C错误；当处于n 4能级的氢原子吸收的能量大于或等于0.85 eV时，将会被电离，n 3能级与n 2能级间的能量差大于 0.85 eV , D正确

18、。8答案：B解析：一个处于n 4能级的氨离子向低能级跃迁时最多能发出3种不同频率的光，选项A错误;从高能级向低能级跃迁，能量大于6.34 eV的光均能使金属钳发生光电效应，这群氯离子发出的光中有5种不同频率的光均能使金属钳发生光电效应，选项B正确;根据爱因斯坦光电效应方程Ekm h W。知，用不同频率的光照射时，金属钳表面逸出的光电子的最大初动能不同 且一定不大于 3.4 eV ( 54.4 eV) 6.34eV 44.66 eV ,选项 C、D 均错误。9答案：A解析：由题意，根据 E h，可得& E1 -, E3 E2 如处于亚稳态E2的铭离子跃迁到 12hc基态时辐射出的光就是激

19、光,设这种激光的波长为E2 E1-由以上各式可得331 2故A正确2110 .答案：D解析：A.从n 3跃迁到n2的能级时,辐射光的波长为656nm，即有:hc1.513.4656nm1.6 10 19,而当从n=2跃迁到n=1的能级时，辐射能量更多，则频率更高，则波长小于 656nm.故A错误。B.当从n=1跃迁到n=2的能级，吸收的能量:hc 3.413.61.6 10 19,则吸收光的波长是122nm，小于325nm；故B错误；C.根据数学组合C32 3,可知一群n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谐线。故C错误。D.同理，氢原子的电子从n=2跃迁到n=3的能级，必须吸收的能量

20、为 E,与从n=3跃迁到n=2 的能级，放出能量相等，因此只能用波长 656nm的光照射，才能使得电子从n=2跃迁到n=3 的能级。故D正确。故选：D.11 .答案：A解析：金属逸出功为 2.50 eV,要发生光电效应则光子的能量必须大于等于2.50 eV,因此从高能级向低能级跃迁时两个能级之差必须大于等于2.50 eV,而且要有3种，所以处于基态的氢原子必须跃迁到 n 4能级，故答案选 Ao12 .答案：ACDc解析：辐射出的电磁波的能量E h hEm En,知从n 4能级跃迁到n 3能级比从n 3能级跃迁到n 2能级辐射出光子能量小，则辐射的光子频率小，辐射的电磁波的波长长，A正确；电磁波

21、在真空中的速度等于光速c, B错误；由爱因斯坦光电效应方程可知，若减弱入射光的频率，逸出的光电子的最大初动能将减小，C正确；若减弱入射光的强度，保持频率不变，仍能发生光电效应， 逸出的光电子的最大初动能不变，只是单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少，D正确。13 .答案：ACD 解析：频率最大的光子对应的能量最大，即跃迁时能量差最大，故氢原子从n=6能级跃迁到n=2 能级时辐射光子的频率域大 ，选项A正确；在氢原子跃迁过程中，吸收光子的能量应刚好等于c两能级的能重差，波长为633nm的光子能重E h 1.96eV，大于n=2能级与n=3能级之间的能量差，选项B错误;一群处于n=3能级上的

22、氢原子向低能级跃迁时 ，可以是3一2、2一1 或者是3一 1,即有三种频率不同的谱线，选项C正确；如果用10.3eV的电子轰击，基态氢原子吸 收部分能量而受激发，选项D正确。14 .答案：D解析：由质量数、电荷数守恒可知， X为4He,因此发生的是“衰变，A、B项错误，D项 正确；质量亏损释放的能量为 mc2 ,其中一部分以光子的形式释放，另一部分转化为234Th 和4He的动能，因此 光子的能量小于 mc2,因此C项错误。15 .答案：A解析：在核反应堆中插入镉棒是为了通过吸收中子来控制核反应速度，A正确；原子弹中铀或钵元素的质量不能小于临界质量，B错误；产生核聚变，必要条件是加热至几百万摄氏度以上，C错误；核聚变和核裂变大部分放出核能，有极少数的核反应吸收能量，D错误。16 .答案：B1解析：本题考查半盘期。由题意知未共变的原子核质量m 一m0,根据半衰期公式321 n. 一 120m mo(-),可解得n 5,故该兀素的半盘期 t 天 24天，B正确。 2517 .答案：AC解析：A.DE结合成F,有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放。故 A正确，B 错误。C.若A分裂成BC,也有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放。故 C正确，D错 误。故选AC.18 .答案：(1)紫光光子的能量，则有 E hf h-,代入数据，解得：E 6.63 10 31 3