高考物理系統(tǒng)性復(fù)習(xí) 第十四章 近代物理初步 章末綜合檢測（附解析）

第十四章近代物理初步章末綜合檢測第Ⅰ卷(選擇題共46分)一、選擇題(本題共10小題。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，第1~7題只有一項(xiàng)符合題目要求，每個小題4分；第8~10題有多項(xiàng)符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有錯選或不答的得0分)1．(2022?北京市石景山區(qū)高三(下)一模)圖1是α、β、γ三種射線穿透能力的示意圖。圖2是某軋鋼廠的熱軋機(jī)上安裝的射線測厚儀裝置示意圖，讓射線穿過鋼板，探測器探測到的射線強(qiáng)度與鋼板的厚度有關(guān)，將射線強(qiáng)度的信號輸入計(jì)算機(jī)，可對鋼板的厚度進(jìn)行自動控制。射線測厚儀所利用的射線最適合的是()A．α射線 B．β射線C．γ射線 D．三種射線都可以【解析】由α、β、γ三種射線的特點(diǎn)和題圖1可知，γ射線穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，α射線電離能力最強(qiáng)，穿透能力最弱，射線測厚儀所利用的射線最適合的是γ射線，ABD錯誤，C正確。故選C?！敬鸢浮緾2．(2022?山東濰坊市高三(下)一模)已知半衰期為，其衰變方程為，X是某種粒子，為釋放的核能。真空中光速為c，用質(zhì)譜儀測得原子核質(zhì)量為m。下列說法正確的是()A．發(fā)生的是衰變B．原子核質(zhì)量大于mC．100個原子核經(jīng)過，一定有75個發(fā)生了衰變D．若中子質(zhì)量為，質(zhì)子質(zhì)量為，則核的比結(jié)合能為【解析】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒電荷數(shù)守恒可知，X是，發(fā)生的是.．衰變，故A錯誤；B．因?yàn)樗プ冞^程有質(zhì)量虧損，所以原子核質(zhì)量小于m，故B錯誤；C．半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，統(tǒng)計(jì)少量個數(shù)原子核是沒有意義的，故C錯誤；D．若中子質(zhì)量為，質(zhì)子質(zhì)量為，則核的比結(jié)合能為，N為核子數(shù)，故D正確。故選D。【答案】D3．(2022?江蘇如皋市高三(下)一調(diào))利用如圖所示的電路研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，滑片P的位置在O點(diǎn)的正上方。已知入射光的頻率大于陰極K的截止頻率，且光的強(qiáng)度較大，則()A．減弱入射光的強(qiáng)度，遏止電壓變小B．P不移動時，微安表的示數(shù)為零C．P向a端移動，微安表的示數(shù)增大D．P向b端移動，光電子到達(dá)陽極A的最大動能增大【解析】A．遏止電壓僅與入射光頻率有關(guān)，與強(qiáng)度無關(guān)，故A錯誤；B．P不移動時，由于圖中在光電管中所加電壓為正向電壓，管中電場向左，電子從K向右逸出所受電場力向右，電子加速從A端流出形成光電流，微安表應(yīng)有示數(shù)，故B錯誤；C．P向a端移動，則分壓所得正向電壓變小，電子加速從A端出去的速度變小，則光電流變小，微安表的示數(shù)變小，故C錯誤；D．P向b端移動，則分壓所得正向電壓變大，由，光電子到達(dá)陽極A的最大動能增大，故D正確。故選D。【答案】D4．(2022?河北省張家口高三(下)一模)目前在我國光刻機(jī)設(shè)備生產(chǎn)領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了90nm制程的光刻機(jī)量產(chǎn)，上海微電子預(yù)計(jì)推出28nm的光刻機(jī)，光刻機(jī)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)就是激光光源的控制。若某激光光源發(fā)射出一束波長為的單色平行激光束，發(fā)光的功率為P，已知真空中的光速為c，普朗克常量為h，不考慮激光在傳播過程中的衰減，則該激光光源發(fā)出的激光束在長度1m內(nèi)的平均光子個數(shù)為()A． B． C． D．【解析】每個光子的能量為，設(shè)在時間t內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)為N，則有，該過程中激光傳播的距離為，這些光子平均分布在距離L上，則長度1m的光束內(nèi)的平均光子個數(shù)為，故A正確，BCD錯誤。故選A?！敬鸢浮緼5．(2022?山東淄博市高三(下)一模)人眼對綠光最為敏感，如果每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺?，F(xiàn)有一個光源以10W的功率均勻地向各個方向發(fā)射波長為5.3×10-7m的綠光，已知瞳孔的直徑為4mm，普朗克常量為，光速為3×108m/s，不計(jì)空氣對光的吸收，則眼睛能夠看到這個光源的最遠(yuǎn)距離約為()A．2×107m B．2×106m C．2×105m D．2×104m【解析】一個光子的能量為，為光的頻率，光的波長與頻率有以下關(guān)系，光源每秒發(fā)出的光子的個數(shù)為，P為光源的功率，光子以球面波的形式傳播，那么以光源為原點(diǎn)的球面上的光子數(shù)相同，人眼瞳孔面積，其中d為瞳孔直徑，由題意，如果每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼鏡就能察覺到，也就是說在瞳孔所處的球面上能保證每秒6個綠光的光子射入瞳孔，設(shè)人距光源的距離為r，那么人眼所處的球面的表面積為S=4πr2，所以，聯(lián)立以上各式解得，B正確，ACD錯誤。故選B?！敬鸢浮緽6．(2022?四川德陽市高三(下)二模)2021年5月28日，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院升級改造后的可控核聚變裝置創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。已知該裝置內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)方程為，氘核的質(zhì)量為，氚核的質(zhì)量為，氦核的質(zhì)量為，反應(yīng)中釋放的能量為E，光速為c，則下列說法正確的是()A．X是質(zhì)子B．X的質(zhì)量為C．該反應(yīng)屬于衰變D．氦核的比結(jié)合能與氚核的比結(jié)合能相同【解析】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知X的電荷數(shù)為0，質(zhì)量數(shù)為1，為中子，故A錯誤；B．設(shè)X的質(zhì)量為，根據(jù)質(zhì)能方程得，解得，故B正確；C．該反應(yīng)屬于氫核聚變，故C錯誤；D．核反應(yīng)方程式中，生成物比反應(yīng)物穩(wěn)定，所以氦核的比結(jié)合能大于氚核的比結(jié)合，故D錯誤。故選B。【答案】B7．(2022?北京市海淀區(qū)高三(下)一模)如圖所示為氦離子的能級圖，根據(jù)玻爾原子理論，關(guān)于氦離子能級躍遷，下列說法正確的是()A．大量處于能級的氦離子，最多可輻射2種不同頻率的光子B．從向能級躍遷，需吸收能量C．處于能級的氦離子，可以吸收的能量而發(fā)生電離D．從躍遷到能級比從躍遷到能級輻射出的光子頻率低【解析】A．大量處于能級的氦離子，最多可輻射種不同頻率的光子，故A錯誤；B．因?yàn)閺南蚰芗壾S遷，是從高能級向低能級躍遷，要釋放能量，故B錯誤；C．由圖可知，處于能級的氦離子要發(fā)生電離，需要吸收的能量應(yīng)滿足，故C錯誤；D．因?yàn)閺能S遷到能級輻射的光子能量為，而從躍遷到能級輻射的光子能量為，即從躍遷到能級比從躍遷到能級輻射出的光子的能量小，又因?yàn)椋詮能S遷到能級比從躍遷到能級輻射出的光子頻率低，故D正確。故選D?！敬鸢浮緿8．(多選)核反應(yīng)堆是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng)，釋放出大量核能.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋aX是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種，X是某種粒子，a是X粒子的個數(shù)，用mU、mBa、mKr分別表示eq\o\al(235,)92U、eq\o\al(141,56)Ba、eq\o\al(92,36)Kr核的質(zhì)量，mX表示X粒子的質(zhì)量，c為真空中的光速，以下說法正確的是()A．X為中子，a＝2B．X為中子，a＝3C．上述核反應(yīng)中放出的核能ΔE＝(mU－mBa－mKr－2mX)c2D．上述核反應(yīng)中放出的核能ΔE＝(mU－mBa－mKr－3mX)c2【解析】核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，則知eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋aX中X為eq\o\al(1,0)n，a＝3，則A錯誤，B正確；由ΔE＝Δmc2可得：ΔE＝(mU＋mX－mBa－mKr－3mX)c2＝(mU－mBa－mKr－2mX)c2，則C正確，D錯誤．【答案】BC9．(多選)(2022?浙江杭州市高三(下)二模)在火星上太陽能電池板發(fā)電能力有限，因此科學(xué)家用放射性材料作為發(fā)電能源為火星車供電。中的元素是，其半衰期是87.7年，可衰變?yōu)?。某次火星探測時火星車儲存了的放射性材料。下列說法正確的是()A．的同位素的半衰期一定為87.7年B．的衰變方程為C．的比結(jié)合能小于的比結(jié)合能D．經(jīng)過87.7年該火星車上的能釋放約的能量【解析】A．半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，則的半衰期不一定為準(zhǔn)確的87.7年，故A錯誤；B．衰變過程滿足質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，則衰變?yōu)楹停渌プ兎嚍?，故B正確；C．重核和輕核的比結(jié)合能較小，中核的比結(jié)合能較大，則的比結(jié)合能小于的比結(jié)合能，故C正確；D．經(jīng)過87.7年，有2.5kg的衰變，而不是質(zhì)量虧損2.5kg，所以不能直接將2.5kg代入公式來算出釋放的能量，故D錯誤。故選BC。【答案】BC10．(多選)(2022?山東聊城市高三(下)一模)一群處于能級的氫原子，向低能級躍遷過程中發(fā)出6種不同頻率的光，將這些光分別照射到圖甲所示電路中的陰極K上，只能測得3條電流隨電壓變化的圖像，如圖乙所示．氫原子的能級圖如圖丙所示，可見光光子的能量范圍為1.62~3.11eV，則下列推斷正確的是()A．這群氫原子躍遷時最多可發(fā)出4種可見光B．圖乙中的光光子能量為12.09eVC．圖乙中的c光光子是氫原子由能級向基態(tài)躍遷發(fā)出的D．陰極金屬的逸出功可能為【解析】A．于能級的氫原子，向低能級躍遷過程中發(fā)出6種頻率的光子的能量為，，，，，，只有和在1.62~3.11eV范圍內(nèi)，所以可發(fā)出2種可見光，故A錯誤；BC．由于只能測得3條電流隨電壓變化的圖像，只有三種較大頻率的光才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，它們的光子能量為，，，由乙圖可知遏制電壓的關(guān)系為，由遏制電壓與頻率關(guān)系，可知光子的能量越大，遏制電壓越高，所以b光對應(yīng)的光子能量為，c光對應(yīng)的光子能量為，即c光光子是由能級向基態(tài)躍遷發(fā)出的，故B正確，C錯誤；D．由題意知能量為，，的光子才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，能量為，，的光子不能發(fā)生光電效應(yīng)，由光電效應(yīng)發(fā)生的條件，可知逸出功可能為，故D正確。故選BD?！敬鸢浮緽D第Ⅱ卷(非選擇題共54分)二、非選擇題(本題共5小題，共54分)11．(2022?福建廈門市高三(下)二模)如圖甲所示，某同學(xué)探究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中遏止電壓Uc隨入射光頻率變化的關(guān)系。現(xiàn)用單色光照射光電管的陰極K，發(fā)生了光電效應(yīng)。圖乙為測得的遏止電壓Uc隨入射光頻率變化的關(guān)系圖像。已知圖線的橫坐標(biāo)截距為，斜率為k，普朗克常量為h，則該光電管陰極材料的逸出功為____________，若換用不同陰極材料制成的光電管，圖像的斜率____________(選填“不變”或“改變”)?！窘馕觥縖1]根據(jù)，故可得該光電管陰極材料的逸出功為。[2]由，可知，圖像的斜率為，所以換用不同陰極材料制成的光電管，Uc-圖像的斜率不變?！敬鸢浮竣佗诓蛔?2．(2022?福建省龍巖市高三(下)一模)放射性同位素被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，它可以用來判定古生物體的年代。發(fā)生衰變，變成一個新核，其半衰期為5730年，該衰變?yōu)開__________(選填“”或“”)衰變。的生成和衰變通常是平衡的，即生物機(jī)體中的含量是不變的。當(dāng)生物體死亡后，將不再生成，機(jī)體內(nèi)的含量將會不斷減少。若測得一具古生物遺骸中含量只有活體中的25%，則這具遺骸距今約有___________年?！窘馕觥縖1]反應(yīng)方程應(yīng)該是，該衰變?yōu)樗プ?。[2]根據(jù)，則經(jīng)過了2個半衰期，時間為11460年?！敬鸢浮竣佴垄?146013．(2022?江蘇七市高三(下)二模)硼中子俘獲療法是腫瘤治療的新技術(shù)，其原理是進(jìn)入癌細(xì)胞內(nèi)的硼核吸收慢中子，轉(zhuǎn)變成鋰核和α粒子，釋放出光子。已知核反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損為Δm，光子的能量為Eo，硼核的比結(jié)合能為E1，鋰核的比結(jié)合能為E2，普朗克常量為h，真空中光速為c。(1)寫出核反應(yīng)方程并求出γ光子的波長λ；(2)求核反應(yīng)放出的能量E及氦核的比結(jié)合能E3?！窘馕觥?1)核反應(yīng)方程為根據(jù)可求得光子的波長(2)由質(zhì)能方程可知，核反應(yīng)中放出的能量由能量關(guān)系可得解得【答案】(1)，；(2)，14．(2022?北京市海淀區(qū)高三(下)一模)電荷的定向移動形成電流。已知電子質(zhì)量為m，元電荷為e。(1)兩個截面不同的均勻銅棒接在電路中通以穩(wěn)恒電流，已知電子定向移動通過導(dǎo)體橫截面A形A成的電流為。求時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面B的電子數(shù)N。(2)真空中一對半徑均為的圓形金屬板P、Q圓心正對平行放置，兩板距離為d，Q板中心鍍有一層半徑為的圓形鋅金屬薄膜。Q板受到紫外線持續(xù)照射后，鋅薄膜中的電子可吸收光的能量而逸出。現(xiàn)將兩金屬板P、Q與兩端電壓可調(diào)的電源、靈敏電流計(jì)G連接成如圖2所示的電路。已知單位時間內(nèi)從鋅薄膜中逸出的光電子數(shù)為n、逸出時的最大動能為，且光電子逸出的方向各不相同。忽略光電子的重力以及光電子之間的相互作用，不考慮平行板的邊緣效應(yīng)，光照條件保持不變，只有鋅金屬薄膜發(fā)生光電效應(yīng)。a．調(diào)整電源兩端電壓，使靈敏電流計(jì)示數(shù)恰好為零，求此時電壓。b．實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大于或等于某一電壓值時靈敏電流計(jì)示數(shù)始終為最大值，求和。c．保持不變，僅改變的大小，結(jié)合(2)a和(2)b的結(jié)論，在圖3中分別定性畫出當(dāng)時I隨變化的圖線①和當(dāng)時I隨變化的圖線②?！窘馕觥?1)根據(jù)可得單位時間通過導(dǎo)體橫截面A的電子數(shù)為因?yàn)閱挝粫r間通過導(dǎo)體橫截面A的電子數(shù)與通過導(dǎo)體橫截面B的電子數(shù)相等所以時間Δt內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面B的電子數(shù)為(2)a．以具有最大動能且沿垂直金屬板運(yùn)動的電子為研究對象，若其剛到達(dá)P板時速度剛好減小到0，則不會有電子經(jīng)過靈敏電流計(jì)G，此為I為零的臨界情況，意味著UPQ<0。根據(jù)動能定理，光電子由Q板到P板的過程中，有得b．當(dāng)UPQ＞0時，若從鋅膜邊緣平行Q板射出的動能最大的光電子做勻變速曲線(類平拋)運(yùn)動，剛好能到達(dá)P板邊緣時，則所有電子均能到達(dá)P板，此時電源兩端電壓為Um。設(shè)電子的初速度為v、運(yùn)動時間為t