2022年高考物理母题题源系列专题近代物理初步 .pdf

学习好资料欢迎下载专题 16 近代物理初步【母题来源一】2016 年上海卷【母题原题】研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则：（）Aa为电源正极，到达A板的为 射线 Ba为电源正极，到达A板的为 射线Ca为电源负极，到达A板的为 射线 Da为电源负极，到达A板的为 射线【答案】 B 【考点定位】带电粒子在匀强电场中的偏转、 射线和 射线的本质【方法技巧】 通过类平抛运动计算粒子在竖直方向的位移关系式，根据公式分析该位移与比荷的关系，再结合图示进行比较判断。【母题来源二】2016 年北京卷【母题原题】处于n=3 能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有：（）A1 种B2 种C3 种D4 种【答案】 C 【考点定位】考查了氢原子跃迁【方法技巧】解决本题的关键知道能级间跃迁辐射或吸收光子的能量等于两能级间的能级差，知道数学组合公式2Cn的应用，另外需要注意题中给的是“大量”氢原子还是一个氢原精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页学习好资料欢迎下载子。【命题意图】 本题考查近代物理知识中的一个重要考点玻尔理论，意在考查考生的理解能力。【考试方向】 近代物理部分，涉及的考点较多，主要有光电效应、波粒二象性、原子结构、玻尔理论、衰变、核反应和核能等，主要以选择题的形式命题，可能单独命题，但更多的是通过多个选项命制综合题。【得分要点】 光电效应波粒二象性主要考查方向有以下几个方面，其主要破解方法也一并总结如下：1、由 Ek图象可以得到的信息: （1）极限频率：图线与 轴交点的横坐标c. （2）逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值E=W0. （3）普朗克常量：图线的斜率k=h. 2、光电效应中两条线索线索一：通过频率分析：光子频率高光子能量大产生光电子的最大初动能大。线索二：通过光的强度分析：入射光强度大光子数目多产生的光电子多光电流大。3、对光的波粒二象性、物质波的考查光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：（1）个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性（2）频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强（3）光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性（4）由光子的能量E=h，光子的动量hp表达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量频率和波长 。由以上两式和波速公式c=还可以得出：E=pc。玻尔理论的主要考查方向有以下几个方面，其主要破解方法也一并总结如下：（1）原子从基态跃迁到激发态需要吸收能量，而从激发态跃迁到基态则会以光子的形式向精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 10 页学习好资料欢迎下载外放出能量。 不论是吸收能量还是放出能量，这个能量值不是任意的，而是等于发生跃迁的这两个能级间的能量差，即h=Em-En。（2）原子从激发态向基态跃迁时发出光子的种类：当单个氢原子自发辐射，由量子数为n（n1）的能级向低能级跃迁时最多只能形成（n-1 ）条谱线，或者说产生（n-1 ）种不同频率的光子；当大量处于第n激发态的原子向低能级跃迁时最多可辐射2)1(2nnCNn种光子。（3）原子跃迁时电子动能、原子势能和原子能量的变化（与天体运动规律相同）：当轨道半径减小时，库仑引力引力做正功，电子动能增大，原子的电势能减小，原子能量减小；当轨道半径增大时，库仑引力引力做负功，电子动能减小，原子的电势能增大，原子能量增大。原子核核反应方程主要考查方向有以下几个方面，其主要破解方法也一并总结如下：1、确定衰变次数的方法（1）设放射性元素XAZ经过n次衰变和m次衰变后，变成稳定的新元素YAZ，则表示该核反应的方程为emHenYXAZAZ0142根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：AA 4n，ZZ 2nm（2）确定衰变次数，因为衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定衰变的次数，然后再根据衰变规律确定衰变的次数。2、核能的计算方法（1）利用爱因斯坦的质能方程计算核能：利用爱因斯坦的质能方程计算核能，关键是求出质量亏损， 而求质量亏损主要是利用其核反应方程式，再利用质量与能量相当的关系求出核能。（2）利用阿伏加德罗常数计算核能：求宏观物体原子核发生核反应过程中所释放的核能，一般利用核反应方程及其比例关系和阿伏加德罗常数。（3）由动量守恒和能量守恒计算核能：由动量守恒定律和能量守恒定律来求。（4）说明：根据 E mc2计算，计算时 m的单位是“ kg” ，c 的单位是“ m/s” ，E的单位是“ J” 根据 E m 931.5 MeV 计算因1 原子质量单位(u) 相当于 931.5 MeV 的能量，所以计算时 m的单位是“u” ，E的单位是“ MeV ” 利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算【母题 1】下列说法正确的是。 （填入正确选项前的字母，选对一个给3 分，选对两个给4分，选对三个给5 分，每选错一个扣3 分，最低得分为0 分）A.如果用紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光照射该金属一定发生光电效应B. 粒子散射实验中少数 粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页学习好资料欢迎下载要依据之一C在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此，光子散射后波长变长D某放射性原子核经过2 次 衰变和一次 衰变，核内质子数减少4 个E根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，原子的电势能减小。【答案】 BCE 考点：原子核衰变及半衰期、衰变速度【名师点睛】本题考查光电效应、粒子散射实验、衰变衰变的区别、康普顿效应等基础知识点，比较简单，关键熟悉教材，牢记这些基础知识点，并强化训练。【母题 2】受日本福岛核泄漏的影响, 中国内地部分地区在空气中相继检测出极微量人工核素碘 131、铯 137 等. 已知碘 131( 即13153I) 的半衰期为8 天, 则下列有关福岛核泄露问题的说法正确的是。 （填入正确选项前的字母，选对一个给3 分，选对两个给4 分，选对三个给5分，每选错一个扣3 分，最低得分为0 分） A.核反应堆发生的是轻核聚变反应B.20 个放射性核素碘131( 即13153I), 经过 8 天后 , 未衰变的个数不一定是10 个C.4 月份以后 , 随着气温升高、风力增强, 碘 131(即13153I) 的半衰期会逐渐减小D.碘 131(即13153I) 衰变放出的 射线是原子核受激产生的E原子弹的反应类型和反应堆的反应类型相同【答案】 BD E 【解析】 核反应堆发生的是重核裂变反应，选项 A错误；因半衰期是大量原子核的统计意义，对少量原子核不适应， 故 20 个放射性核素碘131( 即13153I), 经过 8 天后 , 未衰变的个数不一定是 10 个，选项B正确；半衰期与外部因素无关，选项C错误；碘131( 即13153I) 衰变放出的 射线是原子核受激产生的，选项D正确；原子弹的反应类型和反应堆的反应类型相同，都是重核的裂变反应，选项E正确；故选BDE. 考点：核反应；半衰期；三种衰变；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页学习好资料欢迎下载【名师点睛】 本题比较简单， 考查了有关原子核的基础知识，对于这些基本知识也要注意积累和记忆，平时加强理解和应用。【母题 3】下列说法正确的是。 （填入正确选项前的字母，选对一个给3 分，选对两个给4分，选对三个给5 分，每选错一个扣3 分，最低得分为0 分）A、产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能为kE，对于同种金属，kE与照射光的波长成正比B、根据波尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大C、一块纯的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，它的质量仅剩下原来质量的一半D、23290Th经过 6 次衰变和 4 次衰变后成为稳定的原子核20882PbE、在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此，光子散射后波长变长【答案】 BDE 考点：光电效应、衰变、【名师点睛】 考查黑体辐射的规律，掌握物理史实， 知道衰变产生新核，理解光电效应方程，本题考查的知识点较多，难度不大，需要我们在学习选修课本时要全面掌握，多看多记。【母题 4】下列说法正确的是。 （填入正确选项前的字母，选对一个给3 分，选对两个给4分，选对三个给5 分，每选错一个扣3 分，最低得分为0 分）A.如果用紫光照射某种金属发生光电效应, 改用绿光照射这种金属不一定发生光电效应B.由玻尔理论可知,氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时, 要释放一定频率的光子, 同时电子的动能减小, 电势能增大C. 粒子散射实验中少数 粒子发生了较大偏转, 这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一D.原子核的比结合能大小可反映原子核的稳定程度, 该值随质量数的增加而增大精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页学习好资料欢迎下载E.放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的, 与外界的物理条件和所处的化学状态无关【答案】 ACE 【解析】 如果用紫光照射某种金属发生光电效应，知紫光的频率大于金属的极限频率，由于绿光的频率小于紫光的频率，所以绿光照射不一定发生光电效应故 A正确 由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，能量减小，轨道半径减小，根据222kemvrr知，电子的动能增大，由于能量等于电子动能和电势能的总和，则电势能减小故B错误 粒子散射实验中少数 粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一故 C正确 比结合能越大， 表示原子核中核子结合得越牢靠， 原子核越稳定，比结合能并非随着质量数的最大而增大，故D错误；放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，与外界的物理条件和所处的化学状态无关，故 E正确；故选ACE. 考点：光电效应、粒子散射实验、能级的跃迁、衰变、半衰期【名师点睛】本题考查光电效应、粒子散射实验、能级的跃迁、衰变、半衰期等基础知识点，比较简单，关键熟悉教材，牢记这些基础知识点，并强化训练；【母题 5】以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是。（填入正确选项前的字母，选对一个给 3 分，选对两个给4 分，选对三个给5 分，每选错一个扣3 分，最低得分为0 分）A紫外线照射到金属锌板表面时能发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B波尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的C射线是原子核外电子高速运动形成的D光子不仅具有能量，也具有动量E根据波尔能级理论，氢原子辐射出一个光子后，将由高能级向较低能级跃迁，核外电子的动能增加【答案】 BDE 考点：光电效应；物质波；氢原子的能级公式和跃迁精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页学习好资料欢迎下载【名师点睛】 本题全面考查了选修3-5 中的基础知识， 对于该部分知识一是注意平时的积累与记忆，并掌握光电效应方程的内容，理解玻尔理论的内容，注意射线来自原子核内。【母题 6】如图为氢原子的能级图，已知可见光的光子的能量范围为162311 eV ，锌板的电子逸出功为334 eV ，那么对氢原子在能级跃迁的过程中辐射或吸收光子的特征认识正确的是。 （填入正确选项前的字母，选对一个给3 分，选对两个给4 分，选对三个给5分，每选错一个扣3 分，最低得分为0 分）A用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板，一定不能产生光电效应现象B用能量为110 eV 的自由电子轰击，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C处于 n2 能级的氢原子能吸收任意频率的紫外线D处于 n3 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离E用波长为60 nm 的伦琴射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子【答案】 BDE 考点：氢原子的能级公式和跃迁精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页学习好资料欢迎下载【名师点睛】解决本题的关键知道什么是电离，以及能级的跃迁满足mnhEE ，注意吸收光子是向高能级跃迁，释放光子是向低能级跃迁，同时掌握吸收或释放能量要正好等于能级之差。【母题 7】下列的若干叙述中，正确的是。（填入正确选项前的字母，选对一个给3 分，选对两个给4 分，选对三个给5 分，每选错一个扣3 分，最低得分为0 分）A黑体辐射电磁波的强度按波长分布只与黑体的温度有关B对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与照射光的频率成线性关系C一块纯净的放射性元素矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量仅剩下一半D按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的能量也减小了E将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用【答案】 ABE 考点：光电效应；玻尔模型和氢原子的能级结构【名师点睛】 考查黑体辐射的规律，掌握物理史实， 知道衰变产生新核，理解光电效应方程，本题考查的知识点较多，难度不大，需要我们在学习选修课本时要全面掌握，多看多记。【母题 8】 2009 年诺贝尔物理学奖得主威拉德.博伊尔和乔治. 史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件（ CCD ）图像传感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律，图中标有A和K的为光电管，其中A为阴极，K为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源， 用光子能量为 10.5eV 的光照射阴极A，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压有的示数为6.0V ；现保持滑片P位置不变，以下判断正确的是。（填入正确选项前的字母，选对一个给3 分，选对两个给4分，选对三个给5 分，每选错一个扣3 分，最低得分为0 分）A、光电管阴极A射出的光电子是具有瞬时性的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 10 页学习好资料欢迎下载B、光电管阴极材料的逸出功为4.5eVC、若增大入射光的强度，电流计的读数不为零D、若用光子能量为12eV 的光照射阴极A，光电子的最大初动能一定变大E、若用光子能量为9.5eV 的光照射阴极A，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零【答案】 ABD 【解析】射出的光电子是具有瞬时性的，故 A正确；电流计的读数恰好为零，此时电压表的示数为 6.0V ，根据动能定理得，6KmeUEeV，再根据光电效应方程知：010.564.5KmWhEeV ，故 B正确； 光电效应的产生的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，故C错误；增大入射光的光子能量，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能变大，故D正确；若用光子能量为9.5eV的光照射阴极A，能发生光电效应，但是把滑片P向左移动少许，电流计的读数不一定不为零，故E错误。考点：光电效应、爱因斯坦光电效应方程【名师点睛】 图示电路所加的电压为反向电压，当电流计的读数恰好为零时，根据动能定理可以求出光电子的最大初动能，通过光电效应方程可以求出逸出功的大小；本题考查了光电效应、质能方程等基础知识，比较简单，关键掌握这些知识点的基本概念和基本规律。【母题 9】 2015 年诺贝尔物理学奖授予一名日本科学家和一名加拿大科学家，以表彰他们发现并证明了中微子(Ve) 振荡现象，揭示出中微子无论多小都具有质量，这是粒子物理学历史性的发现已知中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为37371718VeClArB 上述核反应中B粒子为。已知3717Cl核的质量为36.95658u ，3718Ar核的质量为36.9569lu ，B粒子的质量为0.00055u ，1u 质量对应的能量为931.5MeV根据以上数据，可以判断参与上述反应的中微子的最小能量为MeV （结果保留两位有效数字）【答案】电子或e01 ; 0.82考点：考查核反应、核能. 【名师点睛】本题考查了核反应方程的书写规律，掌握能量守恒在原子物理知识中的应用，要解答这类问题关键是在计算上不要出错【母题 10】某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV，用波长为2.5 10- 7 m的紫外线照射阴极，已知真空中的光速为3.0 108 m/s，元电荷为1.6 10-19 C，普朗克常量为 6.6310-34 Js。则钾的极限频率是Hz，该光电管发射的光电子的最大初动能是J。（保留二位有效数字）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页学习好资料欢迎下载【答案】（1）5.3 1014 ，4.4 10-19 【解析】（ 1）根据据逸出功W0=h0，得：191400342.21 1.6 105.3 106.63 10WHzh；（2）根据光电效应方程：EK=h-W0光速、波长、频率之间关系为：c由解得： EK=4.410-19 J 考点：光电效应方程【名师点睛】本题考察知识点简单，但是学生在学习中要牢记公式以及物理量之间的关系，逸出功 W0=h0，和光电效应方程：EK=h-W；同时注意逸出功计算时的单位，及运算的准确性。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页