2020年高考物理《近代物理》专题训练卷及答案解析

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1、20202020 年高考物理年高考物理专题专题训练训练卷卷 近代物理近代物理 选择题选择题 1.关于下列物理史实与物理现象，说法正确的是 A光电效应现象由德国物理学家赫兹发现，爱因斯坦对其做出了正确的解释 B只有入射光的频率低于截止频率，才会发生光电效应 C根据爱因斯坦的光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 D光电效应现象证明光是一种波 解析 1887 年德国物理学家赫兹发现了光电效应现象，爱因斯坦对光电效应的实验规 律做出了正确的解释，故 A 正确；每种金属都有一个截止频率，只有入射光的频率高于截止 频率，才会发生光电效应，故 B 错误；爱因斯坦的光电效应方程EkhW0，

2、光电子的最 大初动能与入射光的频率不成正比， 故 C 错误； 光电效应现象证明光具有粒子性， 故 D 错误； 故选 A。 答案 A 2.在核反应方程 4 2He 14 7N 17 8OX 中，X 表示的是 A质子 B中子 C电子 D 粒子 解析 由核反应中电荷数和质量数均守恒，可知 X 为 1 1H，选项 A 正确。 答案 A 3.氢原子能级示意图如图所示。光子能量在 1.63 eV3.10 eV 的光为可见光。要使处 于基态(n1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为 A12.09 eV B10.20 eV C1.89 eV D1.51 eV 解析 因为可见光光子的

3、能量范围是 1.63 eV3.10 eV，所以氢原子至少要被激发到n 3 能级，要给氢原子提供的能量最少为E(1.5113.60) eV12.09 eV，即选项 A 正 确。 答案 A 4.1934 年， 约里奥居里夫妇用 粒子轰击铝核13 27Al， 产生了第一个人工放射性核素 X：13 27AlnX。X 的原子序数和质量数分别为 A15 和 28 B15 和 30 C16 和 30 D17 和 31 解析 本题考查核反应方程。在核反应过程中，质量数和电荷数分别守恒，则 X 的原子 序数为 213015，X 的质量数为 427130，选项 B 正确。 答案 B 5.2017 年度中国 10

4、项重大科学进展中，位列榜首的是实现千公里级量子纠缠和密钥分 发，突破了多项国际领先的关键技术。下列与量子理论有关的说法正确的是 A德布罗意首先提出了量子理论 B普朗克在研究氢原子结构时引入了量子理论 C爱因斯坦认为光子能量是量子化的，光子能量h D增大光的照射强度，光电子的最大初动能增加 解析 普朗克首先提出了量子理论， 选项 A 错误； 玻尔在研究氢原子结构时引入了量子 理论，成功解释了氢原子光谱，选项 B 错误；爱因斯坦认为光子能量是量子化的，光子能量 h，选项 C 正确；根据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的 频率有关，与入射光的强度无关，选项 D 错误。 答案 C

5、6.用波长为 300 nm 的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为 1.2810 19 J。 已知普朗克常量为 6.6310 34 Js，真空中的光速为 3.00108 ms1。能使锌产生光电 效应的单色光的最低频率约为 A110 14 Hz B81014 Hz C210 15 Hz D81015 Hz 解析 本题考查光电效应规律。由光电效应方程得Ekhc W 0，而能使锌产生光电效应 的单色光的最低频率0应满足h0W0，联立得0 c Ek h810 14 Hz，故选项 B 正确。 答案 B 7.用如图所示的装置研究光电效应现象。闭合开关 S，用频率为的光照射光电管时 发生了光电效应。下

6、图是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率 的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，b)，下列说法中 正确的是 A普朗克常量为ha b B断开开关 S 后，电流表 G 的示数不为零 C仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大 D保持照射光频率不变，仅提高照射光强度，电流表 G 的示数保持不变 解析 根据EkmhW0得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于b。当最大初 动能为零时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为0a，那么普朗克常量 为hb a，故 A 错误；开关 S 断开后，因光电效应现象中，光电子存在最大初动能，因此电 流表

7、 G 的示数不为零， 故 B 正确。 根据光电效应方程可知， 最大初动能与入射光的频率有关， 与光的强度无关， 故 C 错误。 若保持照射光频率不变， 仅提高照射光强度， 则光子数目增大， 那么电流表 G 的示数会增大，故 D 错误。故选 B。 答案 B 8.(多选)如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n4 能级的激发态，在向 较低能级跃迁的过程中向外辐射光子，用这些光照射逸出功为 1.90 eV 的金属铯，下列说法 正确的是 A这群氢原子最多能发生 6 种不同频率的光，其中从n4 能级跃迁到n3 能级所发 出的光的波长最长 B这群氢原子能发出频率不同的光，其中从n4 能级跃迁到n1

8、能级所发出的光的 频率最高 C金属铯表面所逸出的光电子的最大初动能为 12.75 eV D金属铯表面所逸出的光电子的最大初动能为 10.19 eV 解析 一群氢原子处于n4 能级的激发态，在向较低能级跃迁的过程中最多能发出 6 种频率不同的光， 其中从n4 能级跃迁到n3 能级所发出的光的能量最小， 由Ehhc 可知，波长最长，从n4 能级跃迁到n1 能级所发出的光的能量最大，频率最高，选项 AB正确； 氢原子从n4能级跃迁到n1能级所发出的光子能量为E(0.85 eV)(13.6 eV)12.75 eV，照射逸出功为 1.90 eV 的金属铯，由爱因斯坦光电效应方程有EkEW0， 可得金属铯

9、表面所逸出的光电子的最大初动能为 10.85 eV，选项 CD 错误。 答案 AB 9.(多选)核电站的核能来源于 235 92 U 核的裂变，下列说法中正确的是 A反应后的核废料已不具有放射性，不需要进一步处理 B. 235 92 U 的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，如 139 54 Xe 和 95 38 Sr，反应方程为 235 92 U 1 0 n 139 54 Xe 95 38 Sr2 1 0 n C. 235 92 U 是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为 45 亿年，升高温度半衰期缩短 D一个 235 92 U 核裂变的质量亏损为 m0.215 5 u，则释放的核能约

10、 201 MeV 解析 反应后的核废料仍然具有放射性，需要进一步处理，故 A 错误；发生核反应的过 程满足电荷数和质量数守恒，故反应方程为 235 92 U 1 0 n 139 54 Xe 95 38 Sr2 1 0 n，故 B 正确；半 衰期的大小由原子核内部因素决定，与外部环境无关，即升高温度并不能使半衰期缩短，故 C 错误；根据质能方程 E0.215 5931 MeV201 MeV，故 D 正确。 答案 BD 10.氢原子光谱如图甲所示，图中给出了谱线对应的波长。玻尔的氢原子能级图如图乙 所示。已知普朗克常量h6.6310 34 Js，则 AH谱线对应光子的能量大于 H谱线对应光子的能量

11、 B用图甲中几种谱线对应的光照射同种金属进行光电效应实验，形成光电流的饱和值 一定不同 CH对应光子的能量约为 10.2 eV DH谱线对应的跃迁是从n3 能级跃迁到n2 能级 解析 因 H谱线对应光子的波长大于 H谱线对应光子的波长，由波速、频率及波长的 关系 c 知，H 的频率较小，再由Eh知 H的能量较小，则 A 错误；H对应光子的 能量Eh c 2.55 eV，则 C 错误；光电流与光的强度有关，频率的高低不能确定光电流 的大小， 故 B 错误； 根据光子能量公式Ehh c 可知 H 谱线对应光子的能量为 1.89 eV， 结合能级图可知， 从n3 能级跃迁到n2 能级时辐射的光子能量

12、为1.51(3.4) eV 1.89 eV，则 D 正确。 答案 D 11.下列说法正确的是 A核反应 3 1H 2 1H 4 2HeX 是聚变反应，其中 X 为中子 B物质发生聚变时释放的能量与同样质量的物质裂变时释放的能量相差不多 C铀核反应堆是通过调节快中子数目以控制反应速度 D核电站发电对环境的污染要比火力发电大 解析 较轻原子核(氘和氚)结合成较重的原子核(氦)时能放出巨大能量， 这种核反应称 为核聚变，根据在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒，可知 X 为 1 0n，是中子，选项 A 正确； 相同质量的物质发生聚变时释放的能量比较多， 选项 B 错误； 铀核反应堆是通过调节慢中子 数

13、目以控制反应速度， 选项 C 错误； 核电站发电对环境的污染要比火力发电小， 选项 D 错误。 答案 A 12下列说法正确的是 A. 226 88Ra 222 86Rn 4 2He 是 衰变 B. 2 1H 3 1H 4 2He 1 0n 是聚变 C. 235 92U 1 0n 140 54Xe 94 38Sr2 1 0n 是衰变 D. 24 11Na 24 12Mg 0 1e 是裂变 解析 A 项中自发地放出氦原子核，是 衰变，选项 A 错误；聚变是质量轻的核结合 成质量大的核，选项 B 正确；裂变是质量较大的核分裂成质量较轻的几个核，C 项中的反应 是裂变，选项 C 错误；D 项中自发地放

14、出电子，是 衰变，选项 D 错误。 答案 B 13.用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等物理量的 关系。图中 A、K 两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调，分别用a、b、c三束 单色光照射，调节 A、K 间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知 A单色光a和c的频率相同，且a光更弱些，b光频率最大 B单色光a和c的频率相同，且a光更强些，b光频率最大 C单色光a和c的频率相同，且a光更弱些，b光频率最小 D单色光a和c的频率不同，且a光更强些，b光频率最小 解析 a、c两光照射后遏止电压相同，根据EkmeUc，可知产生的光电子最大初动能相

15、等，可知a、c两光的频率相等，光子能量相等。由于a光的饱和电流较大，则a光的强度 较大。单色光b照射后遏止电压较大，根据EkmeUc，可知b光照射后产生的光电子最大初 动能较大。根据光电效应方程EkmhW0得，b光的频率大于a光的频率，故 ACD 错误，B 正确；故选 B。 答案 B 14. 66 29Cu 是铜的一种同位素， 研究发现 66 29Cu 具有放射性， 其发生衰变时伴有 光子辐射， 衰变方程为 66 29Cu 62 27Co 4 2He，则下列说法中正确的是 A 光子是衰变过程中 66 29Cu 核辐射的 B8 个 66 29Cu 核在经过 2 个半衰期后，一定还有 2 个 66

16、 29Cu 核未发生衰变 C由于衰变时有能量释放，所以 62 27Co 比 66 29Cu 的比结合能小 D原子核的天然放射现象说明原子核是可分的 解析 衰变时，蕴含在 66 29Cu 核内的能量会释放出来，使产生的新核 62 27Co 处于激发态，当 它向低能级跃迁时辐射出 光子，故选项 A 错误；半衰期是统计规律，对大量的原子核适 用，对少数原子核不适用，故选项 B 错误；由于衰变时有能量释放，所以 62 27Co 比 66 29Cu 的比结 合能大，故选项 C 错误；原子核的天然放射现象说明原子核内部具有复杂结构，并且说明原 子核是可分的，故选项 D 正确。 答案 D 15.(多选)原子

17、核的比结合能随质量数的变化图象如图所示，下列判断正确的是 A比结合能越大，原子核越稳定 B. 2 1H 核比 6 3Li 核更稳定 C. 235 92U 核裂变成两个中等质量的核时释放能量 D. 89 36Kr 核的结合能比 235 92U 核的大 解析 比结合能越大原子核越稳定， 故 A 正确。 由题图可知 2 1H 核比 6 3Li 核的比结合能小， 故 2 1H 核比 6 3Li 核更不稳定，故 B 错误；重核裂变成中等质量的核，有质量亏损，释放能量， 故 C 正确；由图可知， 89 36Kr 核的比结合能比 235 92U 核的大，但是 89 36Kr 核的结合能小于 235 92U

18、核的结 合能，故 D 错误，故选 AC。 答案 AC 16已知真空中的光速c3.010 8 m/s，下列说法正确的是 A铋 210 的半衰期是 5 天，经过 10 天，32 个铋 210 衰变后还剩下 8 个 B用中子轰击铀核的核反应方程为 235 92U 1 0n 144 56Ba 89 36Kr3 1 0n，属于原子核的衰变 C若核反应 1 0n 1 1H 2 1H 释放出 2.2 MeV 能量，该过程质量亏损为 3.910 30 kg D某原子核 A ZX 吸收一个中子后，放出一个电子，最后分裂为两个 粒子，则A7，Z 2 解析 半衰期是针对大量原子核的衰变行为的统计规律， 少数原子核不

19、适用此规律， 选 项 A 错误； 235 92U 1 0n 144 56Ba 89 36Kr3 1 0n 是原子核的裂变，选项 B 错误；根据 Emc 2，可得 m3.910 30 kg，选项 C 正确；核反应方程为A ZX 1 0n 0 1e2 4 2He，根据质量数和电荷数 守恒可知A18，Z14，则A7，Z3，选项 D 错误。 答案 C 17.(多选)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的 变化图线，直线与横轴的交点坐标(4.27,0)，与纵轴交点坐标为(0,0.5)。由图可知 A该金属的截止频率为 4.2710 14 Hz B该金属的截止频率为 5.510

20、14 Hz C该图线的斜率表示普朗克常量 D该金属的逸出功为 0.5 eV 解析 由光电效应方程EkhW0可知，图中横轴的截距为该金属的截止频率，选项 A 正确，B 错误；图线的斜率表示普朗克常量h，选项 C 正确；该金属的逸出功W0h0 6.6310 344.271014 J1.77 eV 或 W0hEk6.6310 345.51014 J0.5 eV 1.78 eV，选项 D 错误。 答案 AC 18.(多选)如图所示是玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图。大量处于n3 能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子，设普朗克常量为h，下列说法正确的是 A能产生 3 种不同频率的光子 B

21、产生的光子的最大频率为E 3E1 h C当氢原子从能级n2 跃迁到n1 时，氢原子的能量变大 D若氢原子从能级n2 跃迁到n1 时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，则 当氢原子从能级n3 跃迁到n1 时放出的光子照到该金属表面时， 逸出的光电子的最大初 动能为E3E2 解析 从n3 能级跃迁能产生 C 2 33 种光子，A 正确；产生的光子有最大能量的是从n 3 能级向n1 能级跃迁时产生的，根据公式hE3E1，解得E 3E1 h ，B 正确；从高 能级向低能级跃迁，释放光子，氢原子能量变小，C 错误；若氢原子从能级n2 跃迁到n 1 时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应， 则当氢原子从能级n3 跃迁到n1 时放 出的光子照到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为E3E2，故 D 正确。 答案 ABD