专题十三 近代物理初步及物理学史
『经典特训题组』
1．以下事实可作为“原子核可再分”的依据是( ) A．天然放射现象 B．α粒子散射实验 C．电子的发现 答案 A
解析 天然放射现象与元素的化学性质无关，说明射线来自原子核，其中α射线为2He粒子流，这说明原子核可再分，故A正确；α粒子散射实验为卢瑟福建立原子的核式结构模型提供了实验基础，不能说明原子核可再分，故B错误；电子的发现说明原子可以再分，不能说明原子核可再分，故C错误；氢原子发光说明核外电子的跃迁，不能说明原子核可再分，故D错误。
2．关于原子或原子核的相关知识，下列说法中正确的是( ) A．α粒子散射现象说明原子核具有一定的结构 B．原子序数较小的元素都不能自发放出射线 C．原子发光现象没有涉及到原子核内部的变化
D．光电效应现象中逸出的电子是原子核内中子转变成质子时产生的 答案 C
解析 α粒子散射现象为卢瑟福建立原子的核式结构模型提供了实验基础，不能得出原子核内部具有复杂结构，故A错误；原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能自发地放出射线，故B错误；原子发光现象是原子从高能级向低能级跃迁时辐射出光子，没有涉及原子核内部的变化，故C正确；光电效应现象中逸出的电子是核外电子吸收光子能量后获得足够的能量摆脱原子核的束缚而逸出，故D错误。
3．(多选)下列说法正确的是( )
A. 92U的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短 B．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型 C．结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定
D．任何金属都存在一个“极限频率”，入射光的频率大于这个频率，才能发生光电效应 答案 BD
解析 放射性元素的半衰期与外界环境的变化无关，A错误；卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，B正确；比结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定，C错误；任何金属都存在一个“极限频率”，入射光的频率大于这个频率，才能发生光电效应，D正确。
4．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是( )
235
4
D．氢原子发光
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A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成功解释了光电效应 B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率是不连续的 C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 D．图丁：电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性 答案 B
解析 普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，爱因斯坦第一个成功地解释了光电效应，故A错误；玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故B正确；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，而不是发现了质子和中子，故C错误；电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，而不是粒子性，故D错误。
5．以下有关近代物理的内容叙述正确的是( )
A．放射性元素在发生α衰变时2个中子和2个质子结合为一个α粒子，设中子、质子和α粒子的质量分别为m1、m2、m3，则2(m1＋m2)＝m3
B．在关于物质波的表达式ν＝和λ＝中，能量E和动量p是描述物质的波动性的重要物理量，波长λ和频率ν是描述物质的粒子性的典型物理量
C．在原子核发生衰变后，新核往往处于不稳定的高能级状态，会自发地向低能级跃迁 D．重核的裂变过程质量增大，轻核的聚变过程有质量亏损 答案 C
解析 放射性元素在发生α衰变时2个中子和2个质子结合为一个α粒子，有质量亏损，即2m1＋2m2≠m3，故A错误；在关于物质波的表达式ν＝和λ＝中，能量E和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量，波长λ和频率ν是描述物质的波动性的典型物理量，故B错误；在原子核发生衰变后，新核往往处于不稳定的高能级状态，会自发地向低能级跃迁，C正确；重核的裂变过程和轻核的聚变过程都有能量放出，都有质量亏损，D错误。
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EhhpEhhp6．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为En＝2，其中n＝2,3,4…，已知普朗克常量为h，则下列说法正确的是( )
A．氢原子跃迁到激发态后，核外电子动能增大，原子的电势能减小
B．基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为 2hν－E1
E1nm
C．大量处于n＝3能级的激发态的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出3种不同频率的光子
D．若原子从n＝6能级向n＝1能级跃迁时所产生的电磁波能使某金属发生光电效应，则原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时所产生的电磁波也一定能使该金属发生光电效应
答案 C
e2v2
解析 氢原子由基态跃迁到激发态时，能量增大，轨道半径增大，根据k2＝m知，电
rr子动能减小，库仑力做负功，故电势能增大，故A错误；基态氢原子中的电子吸收一频率为
ν的光子被电离后，则电子电离后的动能为Ek＝mv2＝hν＋E1，因此电子的速度大小为v＝
2
1
2
hν＋E12
，故B错误；根据C3＝3知，这些氢原子可能辐射出三种不同频率的光子，
m所以C正确；已知原子从n＝6能级向n＝1能级跃迁时所产生的电磁波能使某金属发生光电效应，而原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时所产生的电磁波能量小于原子从n＝6能级向n＝1能级跃迁时所产生的电磁波能量，故此电磁波不一定能使该金属发生光电效应，故D错误。
1
7．氢原子的能级公式为En＝2E1(n＝1,2,3，…)，其中基态能量E1＝－13.6 eV，能级图
n如图所示。大量氢原子处于量子数为n的激发态，由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为－0.96E1，则n和可能发出的频率最小的光子能量分别为( )
A．n＝5,0.54 eV B．n＝5,0.31 eV C．n＝4,0.85 eV D．n＝4,0.66 eV 答案 B
解析 氢原子基态的能量为E1＝－13.6 eV，由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为－0.96E1，即量子数为n的激发态能级的能量E＝0.04E1＝－0.54 eV，即处
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在n＝5能级；频率最小的光子的能量为ΔE′＝－0.54 eV－(－0.85 eV)＝0.31 eV，故B正确。
8．关于天然放射现象，以下叙述正确的是( ) A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小 B．β衰变中释放出电子说明原子核内有电子
C．在α、β衰变中伴随产生γ射线，衰变前后的核子数不变，但存在质量亏损 D．铀核( 92U)衰变为铅核( 82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变 答案 C
解析 半衰期由原子核自身决定，与外界因素无关，故A错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的，故B错误；在α、β衰变时伴随产生γ射线，衰变前后的核子总数不变，因伴随能量释放，故根据ΔE＝Δmc可知，反应前后存在质量亏损，C正确；由质量数守恒知238＝206＋4m，得m＝8，即经过8次α衰变，再由电荷数守恒知92＝82＋8×2－n，得n＝6，即经过6次β衰变，故D错误。
9．(多选)关于近代物理学的结论中，下面叙述中正确的是( ) A．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的 C．一个氘核(1H)与一个氚核(1H)聚变生成一个氦核(2He)的同时，放出一个中子 D．质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c
答案 BCD
解析 比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故A错误；β衰变所释放的电子，是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，不是原子中的核外电子，故B正确；根据电荷数守恒和质量数守恒，一个氘核(1H)与一个氚核(1H)聚变生成一个氦核(2He)的同时，放出一个中子，故C正确；质子和中子结合成一个α粒子，质量亏损Δm＝2m1＋2m2－m3，由质能方程可知，释放的能量ΔE＝Δmc＝(2m1＋2m2－m3)c，故D正确。
10．氘核和氚核聚变的核反应方程为1H＋1H→2He＋0n，已知1H的比结合能是2.78 MeV，1H的比结合能是1.09 MeV，2He的比结合能是7.03 MeV，则( )
A．该核反应释放17.6 MeV能量 B．该核反应释放3.16 MeV能量 C．该核反应吸收176 MeV能量 D．该核反应吸收3.16 MeV能量 答案 A
解析 该核反应反应前的总结合能为：E1＝(1.09×2＋2.78×3)MeV＝10.52 MeV，反应后生成物的结合能为：E2＝7.03×4 MeV＝28.12 MeV，故该核反应释放出的核能为：ΔE＝E2
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2
3
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1
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2
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3
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2
238
206
－E1＝17.6 MeV，故A正确。
11．用图甲所示实验装置研究光电效应现象，分别用a、b、c三束光照射光电管阴极，得到光电管两端的电压与相应的光电流的关系如图乙所示，其中a、c两束光照射时对应的遏止电压相同，均为Ua，根据你所学的相关理论，下列论述不正确的是( )
A．a、c两束光的光强相同 B．a、c两束光的频率相同 C．b光束的波长最短 答案 A
解析 光电流恰为零时光电管两端加的电压为遏止电压，对应的光的频率为截止频率，12
根据eUc＝mvm＝hν－W0可知，入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大。因为a光、c光
2对应的遏止电压相等，所以a光、c光的频率相等，而b光对应的遏止电压最大，b光的频率最大，波长最短，故B、C正确；由图可知，a光对应的饱和光电流最大，因此a光束照射时单位时间内产生的光电子数最多，可知a光的光强比c光的大，故A错误；因为b光的频率最大，根据p＝＝D．b光束光子的动量最大
hhν，则b光束光子的动量最大，所以D正确。
λc12．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。下列表述符合物理学史的是( )
A．伽利略猜想自由落体运动的速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证 B．牛顿发现了万有引力定律，并预言了引力波的存在
C．法拉第首次引入电场线和磁感线，极大地促进了人类对电磁现象的研究 D．库仑提出了库仑定律，并用油滴实验测得了元电荷的值 答案 C
解析 伽利略是在斜面实验的基础上猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比，并未直接用实验进行验证，故A错误；牛顿发现了万有引力定律，但并没有预言引力波的存在，预言了引力波存在的物理学家是爱因斯坦，故B错误；法拉第首次引入电场线和磁感线，极大地促进了人类对电磁现象的研究，C正确；库仑提出了库仑定律，密立根用油滴实验测得了元电荷的值，D错误。
13．物理学的发展极大地丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了人类文明的进步，关于物理学中运动与力的发展过程和研究方法的认识，下列说法中
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2024届高考物理二轮复习刷题首秧专题十三近代物理初步及物理学史精练含解析
