第16章近代物理章末檢測(cè)卷

第16章近代物理章末檢測(cè)卷滿分100分，考試時(shí)長(zhǎng)90分鐘一、單選題（本題共10小題，每題4分，共40分）1．光刻機(jī)是制造芯片的核心裝備，如圖甲所示，它采用類似照片沖印的技術(shù)，通過(guò)曝光去除晶圓表面保護(hù)膜的方式，先將掩膜版上的精細(xì)圖形印制到硅片上，然后將晶圓浸泡在腐化劑中，失去保護(hù)膜的部分被腐蝕掉后便形成電路。某光刻機(jī)使用的是真空中波長(zhǎng)為的極紫外線光源（），如圖乙所示，在光刻膠和投影物鏡之間填充了折射率為1.8的液體用于提高光刻機(jī)投影精細(xì)圖的能力，則該紫外線由真空進(jìn)入液體后（）A．光子能量減小 B．傳播速度不變C．波長(zhǎng)變?yōu)?D．更容易發(fā)生明顯衍射【答案】C【詳解】A．紫外線由真空進(jìn)入液體后，頻率不變，根據(jù)公式可知光子能量不變，故A錯(cuò)誤；BC．由于頻率不變，傳播速度減小，波長(zhǎng)變短，根據(jù)公式可得，故B錯(cuò)誤，C正確；D．由于波長(zhǎng)變短，所以更不容易發(fā)生明顯衍射，故D錯(cuò)誤。故選C。2．下列四個(gè)核反應(yīng)方程，屬于聚變的是（）A． B．C． D．【答案】B【詳解】A．該核反應(yīng)是放射性元素發(fā)生衰變，故A錯(cuò)誤；B．該核反應(yīng)是輕核結(jié)合成較重的原子核，屬于聚變，故B正確；C．該核反應(yīng)是高能粒子轟擊原子核使之轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N原子核，屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變，故C錯(cuò)誤；D．該核反應(yīng)是重核分裂成兩個(gè)質(zhì)量較小的原子核，屬于裂變，故D錯(cuò)誤。故選B。。3．在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，下列圖景正確的是（）A．

B．

C．

D．

【答案】B【詳解】AB．當(dāng)粒子進(jìn)入原子區(qū)域后，離帶正電的原子核遠(yuǎn)的受到的庫(kù)侖斥力小，運(yùn)動(dòng)方向改變小。只有極少數(shù)粒子在穿過(guò)時(shí)距離正電體很近，受到很強(qiáng)的庫(kù)侖斥力，發(fā)生大角度散射，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．由庫(kù)侖定律和原子核式結(jié)構(gòu)模型可知，電子的質(zhì)量只有粒子的，它對(duì)粒子速度的大小和方向的影響的影響，完全可以忽略，粒子偏轉(zhuǎn)主要是帶正電的原子核造成的，故CD錯(cuò)誤；故選B。4．下列與粒子相關(guān)的說(shuō)法中正確的是（）A．（鈾238）核放出一個(gè)粒子后就變?yōu)椋ㄢQ234）B．天然放射性現(xiàn)象中產(chǎn)生的射線速度與光速相當(dāng)，貫穿能力很強(qiáng)C．高速粒子轟擊氮核可從氮核中打出中子，核反應(yīng)方程為D．丹麥物理學(xué)家玻爾進(jìn)行了粒子散射實(shí)驗(yàn)并首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型【答案】A【詳解】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，（鈾238）核放出一個(gè)粒子后就變?yōu)椋ㄢQ234），故A正確；B．天然放射性現(xiàn)象中產(chǎn)生的射線速度大約為光速的，貫穿能力很弱，故B錯(cuò)誤；C．高速粒子轟擊氮核可從氮核中打出質(zhì)子，核反應(yīng)方程為故C錯(cuò)誤；D．盧瑟福進(jìn)行了粒子散射實(shí)驗(yàn)并首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故D錯(cuò)誤。故選A。5．人們認(rèn)識(shí)量子論的第一步始于對(duì)黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的解釋，下圖畫(huà)出了、兩種溫度下黑體的輻射強(qiáng)度與其輻射光波長(zhǎng)的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是（）A．B．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)C．隨著溫度升高，波長(zhǎng)短的輻射強(qiáng)度增大，波長(zhǎng)長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度減小D．愛(ài)因斯坦提出的能量子假說(shuō)很好地解釋了黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律【答案】B【詳解】A．對(duì)于黑體輻射，溫度越高，輻射強(qiáng)度越強(qiáng)，且極大值向著波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，因此根據(jù)圖像可知，，故A錯(cuò)誤；B．黑體輻射隨著波長(zhǎng)越短、溫度越高則輻射越強(qiáng)，所以黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)，故B正確；C．隨著溫度升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度均增大有增加，但輻射強(qiáng)度的極大值向著波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D．普朗克提出了能量子假說(shuō)并根據(jù)能量子假說(shuō)很好地解釋了黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，破除了“能量是連續(xù)變化的”傳統(tǒng)觀念，故D錯(cuò)誤。故選B。6．2023年4月12日，我國(guó)科學(xué)家利用自主設(shè)計(jì)的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST），成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運(yùn)行403秒的新世界紀(jì)錄。該核聚變反應(yīng)方程為，其中粒子X(jué)是（）A．中子 B．電子 C．質(zhì)子 D．正電子【答案】A【詳解】由核聚變前后的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可知X的電荷數(shù)為1+12=0X的質(zhì)量數(shù)為2+34=1，所以X是中子。故選A。7．如圖甲所示為某實(shí)驗(yàn)小組成員研究某金屬發(fā)生光電效應(yīng)的遏止電壓隨照射光頻率變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)原理圖，圖乙為實(shí)驗(yàn)得到的遏止電壓隨照射光頻率變化的關(guān)系圖像，電子的電荷量，則下列說(shuō)法正確的是（）A．由圖乙可得普朗克常量為B．由圖乙可知，該金屬的極限頻率為C．圖甲中入射光的頻率為時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為D．圖甲中入射光的頻率為時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端，電流計(jì)G的示數(shù)為零【答案】C【詳解】AB．根據(jù)題意，由光電效應(yīng)方程有又有整理可得由圖乙可知，，解得結(jié)合圖乙可知，當(dāng)，該金屬的極限頻率，故AB錯(cuò)誤；C．由光電效應(yīng)方程有，則當(dāng)入射光的頻率為時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)能為，故C正確；D．圖甲中入射光的頻率為時(shí)，大于極限頻率，能夠發(fā)生光電效應(yīng)，滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端時(shí)，光電管、電流計(jì)和電壓表組成回路，則電流計(jì)G的示數(shù)不為零，故D錯(cuò)誤。故選C。8．在光電效應(yīng)中，當(dāng)一定頻率的光照射某種金屬時(shí)，實(shí)驗(yàn)得到的遏止電壓與入射光的頻率的關(guān)系如圖所示，其橫軸截距為，縱軸截距為，元電荷電量為。下列說(shuō)法正確的是（）A．遏止電壓與入射光的頻率成正比 B．金屬的逸出功為C．金屬的截止頻率為 D．普朗克常量【答案】B【詳解】根據(jù)光電效應(yīng)方程可得電子的最大初動(dòng)能為根據(jù)動(dòng)能定理可得聯(lián)立可得可知遏止電壓與入射光的頻率不成正比關(guān)系，圖像的斜率為解得普朗克常量為圖像的縱軸截距為解得金屬的逸出功為金屬的截止頻率為故選B。9．用如圖所示的裝置做單色光的光學(xué)實(shí)驗(yàn)，光屏上得到明暗相間的條紋，發(fā)現(xiàn)用a光做實(shí)驗(yàn)時(shí)，光屏中部同樣范圍內(nèi)亮條紋的條數(shù)比用b光做實(shí)驗(yàn)時(shí)多。實(shí)驗(yàn)中雙縫間距不變，雙縫到光屏的距離不變。下列說(shuō)法正確的是（）A．a(chǎn)光的頻率小于b光的頻率B．若用a、b光分別照射某金屬均能夠發(fā)生光電效應(yīng)，用a光照射得到光電子的最大初動(dòng)能小C．若a光是氫原子從能級(jí)躍遷到產(chǎn)生的，則b光可能是氫原子從能級(jí)躍遷到產(chǎn)生的D．在真空中，a光的傳播速度小于b光【答案】C【詳解】A．由雙縫干涉原理可得，發(fā)現(xiàn)用a光做實(shí)驗(yàn)時(shí)，光屏中部同樣范圍內(nèi)亮條紋的條數(shù)比用b光做實(shí)驗(yàn)時(shí)多，說(shuō)明a光條紋間距x較小，a光波長(zhǎng)較小，a光頻率較高，A錯(cuò)誤；D．在真空中，a光的傳播速度與b光傳播速度相同，均為光速c，D錯(cuò)誤；C．a(chǎn)光頻率較高，光子能量較大，若a光是氫原子從能級(jí)躍遷到產(chǎn)生的，則b光可能是氫原子從能級(jí)躍遷到產(chǎn)生的，C正確；B．光電效應(yīng)方程為，若用a、b光分別照射某金屬均能夠發(fā)生光電效應(yīng)，用a光照射得到光電子的最大初動(dòng)能較大，B錯(cuò)誤。故選C。10．某種金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率的關(guān)系如圖所示，其中為極限頻率。下列說(shuō)法正確的是（）A．逸出功隨入射光頻率增大而減小 B．最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度成正比C．最大初動(dòng)能與入射光頻率成正比 D．圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān)【答案】D【詳解】A．逸出功是金屬的固有屬性，與金屬本身有關(guān)，與入射光的頻率無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；BC．根據(jù)光電效應(yīng)方程知，最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，但最大初動(dòng)能與入射光的頻率不是成正比關(guān)系，故BC錯(cuò)誤；D．根據(jù)結(jié)合圖象可知，圖線的斜率表示普朗克常量，故D正確。故選D。二、多選題（本題共4小題，每題4分，共16分，漏選得2分，錯(cuò)選得0分，全部選對(duì)得4分）11．對(duì)于原子和原子核的說(shuō)法，下列正確的是（

）A．原子核的結(jié)合能越大，說(shuō)明該原子核越穩(wěn)定B．一群氫原子從的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，有可能輻射出10種不同頻率的光子C．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了原子核是有結(jié)構(gòu)的D．原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒【答案】BD【詳解】A．應(yīng)該是原子核的比結(jié)合能越大，說(shuō)明該原子核越穩(wěn)定，故A錯(cuò)誤；B．一群氫原子從的激發(fā)態(tài)遷到基態(tài)時(shí)，有可能輻射出不同頻率的光子為種，故B正確；C．盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了原子的核式結(jié)構(gòu)理論，故C錯(cuò)誤；D．原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，故D正確。故選BD。12．核反應(yīng)是指入射粒子（或原子核）與原子核（稱靶核）碰撞導(dǎo)致原子核狀態(tài)發(fā)生變化或形成新核的過(guò)程?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，核反應(yīng)，將氦核（）轉(zhuǎn)化為碳核（），下列說(shuō)法正確的是（

）A．該核反應(yīng)前后有質(zhì)量虧損 B．該核反應(yīng)前后的核子數(shù)減少C．氦核的比結(jié)合能大于碳核的比結(jié)合能 D．一個(gè)碳核的中子數(shù)為6【答案】AD【詳解】A．該核反應(yīng)有能量放出，根據(jù)質(zhì)能方程可知該核反應(yīng)前后質(zhì)量有虧損，A正確；B．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可知，核反應(yīng)中的核子數(shù)保持不變，B錯(cuò)誤；C．該核反應(yīng)釋放能量，表明生成核比反應(yīng)核更加穩(wěn)定，而比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，因此碳核的比結(jié)合能大于氦核的比結(jié)合能，C錯(cuò)誤；D．一個(gè)碳核的中子數(shù)為，D正確。故選AD。13．一群處于基態(tài)的氫原子，在大量電子的碰撞下躍遷至的能級(jí)，然后從能級(jí)向低能級(jí)躍遷，如圖甲，氫原子從能級(jí)躍遷到能級(jí)產(chǎn)生可見(jiàn)光Ⅰ，從能級(jí)躍遷到能級(jí)產(chǎn)生可見(jiàn)光Ⅱ，圖乙是光Ⅰ、光Ⅱ?qū)νN材料照射時(shí)產(chǎn)生的光電流與電壓圖線，已知普朗克常量，元電荷，光在真空中的速度為，下列說(shuō)法正確的是（）A．使處于基態(tài)的氫原子躍遷至能級(jí)的電子動(dòng)能B．使處于基態(tài)的氫原子躍遷至能級(jí)的電子德布羅意波長(zhǎng)C．圖乙中的滿足關(guān)系D．圖乙的圖線對(duì)應(yīng)光Ⅰ【答案】AC【詳解】A．氫原子從基態(tài)躍遷至能級(jí)需要吸收的能量為則使處于基態(tài)的氫原子躍遷至能級(jí)的電子動(dòng)能需要滿足，故A正確；B．根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式設(shè)電子的質(zhì)量為，電子的動(dòng)量為可得電子德布羅意波長(zhǎng)為，故B錯(cuò)誤；D．根據(jù)，由圖乙可知，圖線對(duì)應(yīng)的遏止電壓小于圖線對(duì)應(yīng)的遏止電壓，則圖線對(duì)應(yīng)的電子最大初動(dòng)能小于圖線對(duì)應(yīng)的電子最大初動(dòng)能，由題意可知圖乙的圖線對(duì)應(yīng)光Ⅱ，故D錯(cuò)誤；C．由于圖乙的圖線對(duì)應(yīng)光Ⅱ，則有圖線對(duì)應(yīng)光Ⅰ，則有聯(lián)立可得，故C正確。故選AC。14．如圖所示，圖甲為氫原子的能級(jí)圖，大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時(shí)，發(fā)出頻率不同的大量光子，其中頻率最高的光子照射到圖乙電路中光電管陰極K上時(shí)，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖丙所示。下列說(shuō)法正確的是（）B．這些氫原子躍遷時(shí)共發(fā)出3種頻率的光C．若調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片能使光電流為零，則可判斷圖乙中電源右側(cè)為正極D．氫原子躍遷放出的光子中共有2種頻率的光子可以使陰極K發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象【答案】BD【詳解】A．由圖甲可知，大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時(shí)，發(fā)出頻率最高的光子的能量為根據(jù)圖丙可知，遏止電壓為，則光電子的初動(dòng)能根據(jù)光電效應(yīng)方程則光電管陰極K金屬材料的逸出功為，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)排列組合的規(guī)律可知，大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時(shí)，共發(fā)出3種頻率的光，故B正確；C．光電子由陰極K向?qū)γ娴臉O板運(yùn)動(dòng)，形成光電流，要阻止該電流，需要接反向電壓，則可判斷圖乙中電源左側(cè)為正極，故C錯(cuò)誤；D．通過(guò)A分析可知，只要光電子的能量大于，就可以使陰極K發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，由圖甲可知，大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時(shí)，有2種頻率的光子滿足要求，故D正確。故選BD。三、解答題(本題共3小題，共44分）16．（14分）在火星上太陽(yáng)能電池板發(fā)電能力有限，因此科學(xué)家們用放射性材料——PuO2作為發(fā)電能源為火星車供電（PuO2中的Pu是）。已知衰變后變?yōu)楹土Ｗ印Ｈ綮o止的在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中發(fā)生衰變，粒子的動(dòng)能為E，粒子的速度方向與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為，衰變放出的光子的動(dòng)量可忽略，衰變釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為和粒子的動(dòng)能。已知光在真空中的傳播速度c．求：（1）衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損；（2）從開(kāi)始衰變到和粒子再次相遇的最短時(shí)間t?！敬鸢浮浚?）；（2）【詳解】（1）α衰變方程為根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知α粒子和鈾核的動(dòng)量大小相等，設(shè)為p，α粒子的動(dòng)能鈾核的動(dòng)能，則所以釋放能量為，且，解得（2）根據(jù)周期方程，因?yàn)橄朐俅蜗嘤?，必然是在裂變的切點(diǎn)處，所以每個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間必須為整數(shù)周期，這樣就應(yīng)有△t=nT0＝mTU，而n、m必須為整數(shù)，所以根據(jù)T0與TU的比例關(guān)系，則必須n=117或m=92，這就意味著△t=117T0所以相遇最短時(shí)間16．(14分)氫原子的能級(jí)圖如圖甲所示，一群處于的激發(fā)態(tài)的氫原子自發(fā)躍遷，輻射出的光子中僅有a、b兩種光能使圖乙中的光電管電路產(chǎn)生光電流，測(cè)量得到的光電流I與電壓U的關(guān)系曲線如圖丙所示。求：（1）b光產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能（結(jié)果用eV為單位）；（2）陰極K的逸出功W（結(jié)果用eV為單位）；（3）反向遏止電壓。【答案】（1）8.9eV；（2）；（3）【詳解】（1）對(duì)b光產(chǎn)生的光電子分析有解得（2）對(duì)b光的光子，有所以逸出功為（3）對(duì)a光的光子，有，，聯(lián)立解得17．（18分）如圖粒子源可以每秒發(fā)射出個(gè)粒子，其初速度均為，進(jìn)入電壓為的加速電場(chǎng)，從電場(chǎng)中射出后與靜止在反應(yīng)區(qū)A點(diǎn)的鈹核發(fā)生核反應(yīng)，兩個(gè)反應(yīng)產(chǎn)物垂直于邊界飛入探測(cè)區(qū)、探測(cè)區(qū)有一圓形磁場(chǎng)和粒子探測(cè)器、圓形磁場(chǎng)半徑為，其內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓形磁場(chǎng)邊界與相切，探測(cè)器與平行且距圓心距離為。實(shí)驗(yàn)中根據(jù)碰撞點(diǎn)的位置便可分析核反應(yīng)的生成物。為簡(jiǎn)化模型，假設(shè)每個(gè)粒子均可與鈹核發(fā)生核反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)中探測(cè)器上有兩個(gè)點(diǎn)（點(diǎn)和點(diǎn)）持續(xù)受到撞擊，點(diǎn)在一直線上，且，打在點(diǎn)粒子穿透探測(cè)器，被探測(cè)器吸收，其中穿透的粒子能量損失，打在點(diǎn)的粒子全部被吸收。已知質(zhì)子和中子的質(zhì)量均為，原子核的質(zhì)量為核子的總質(zhì)量，質(zhì)子電量為，不計(jì)粒子間相互作用（核反應(yīng)過(guò)程除外）求：（1）粒子射出加速電場(chǎng)后的速度大??；（2）完成粒子與鈹核發(fā)生核反應(yīng)方程：（3）判斷打在點(diǎn)的分別是什么粒子，計(jì)算其速度大??；（4）探測(cè)器上點(diǎn)每秒受到的撞擊力大小?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）點(diǎn)的為