2021年高考物理一輪復習考點全攻關專題（80）近代物理單元過關檢測（解析版）選擇題：本題共8小題，每小題6分，滿分48分。在每小題給出的四個選項中，第1～9只有一項是符合題目要求，第10～14題有多項符合題目要求，全部選對得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。2018年3月14日，著名物理學家斯蒂芬·威廉·霍金逝世，引發全球各界悼念．在物理學發展的歷程中，許多物理學家的科學研究為物理學的建立做出了巨大的貢獻．關于下列幾位物理學家所做科學貢獻的敘述中，正確的是()A．卡文迪許將行星與太陽、地球與月球、地球與地面物體之間的引力規律推廣到宇宙中的一切物體，得出萬有引力定律B．法拉第通過長時間的實驗研究發現了通電導線周圍存在磁場C．查德威克用α粒子轟擊Be原子核發現了中子D．愛因斯坦的光子說認為，只要光照時間足夠長，所有電子最終都能躍出金屬表面成為光電子【答案】C【解析】牛頓將行星與太陽、地球與月球、地球與地面物體之間的引力規律推廣到宇宙中的一切物體，得出萬有引力定律，選項A錯誤；奧斯特通過長時間的實驗研究發現了通電導線周圍存在磁場，選項B錯誤；查德威克用α粒子轟擊Be原子核發現了中子，選項C正確；愛因斯坦的光子說認為，能否發生光電效應與入射光的頻率有關，與光照時間無關，選項D錯誤．下列說法正確的是()A．英國物理學家湯姆孫發現電子，并通過油滴實驗精確測定了元電荷e的電荷量B．開普勒通過對行星觀測記錄的研究，發現了萬有引力定律C．伽利略通過實驗和合理的推理提出質量并不是影響落體運動快慢的原因D．電場和磁場的概念分別是由奧斯特和楞次建立的【答案】C【解析】英國物理學家湯姆孫發現電子，密立根通過油滴實驗精確測定了元電荷e的電荷量，選項A錯誤；開普勒通過對行星觀測記錄的研究，發現了行星運動定律，牛頓發現了萬有引力定律，選項B錯誤；伽利略通過實驗和合理的推理提出質量并不是影響落體運動快慢的原因，選項C正確；電場和磁場的概念是由法拉第建立的，選項D錯誤．下列現象中，原子核結構發生了改變的是()A．氫氣放電管發出可見光B．β衰變放出β粒子C．α粒子散射現象D．光電效應現象【答案】B【解析】氫氣放電管發出可見光是原子從較高能級躍遷至較低能級的結果，是由于原子內部電子運動產生的，與原子核內部變化無關，故A錯誤；β衰變放出β粒子是原子核內一個中子轉變為一個質子和一個電子，所以導致原子核結構發生了改變，故B正確；α粒子散射實驗表明原子具有核式結構，故C錯誤；光電效應是原子核外電子吸收光子能量逃逸出來的現象，跟原子核內部變化無關，故D錯誤．在盧瑟福α粒子散射實驗中，金箔中的原子核可以看做靜止不動，下列各圖畫出的是其中兩個α粒子經歷金箔散射過程的徑跡，其中正確的是()【答案】C【解析】α粒子與原子核相互排斥，A、D錯誤；運動軌跡與原子核越近，力越大，運動方向變化越明顯，B錯誤，C正確．下列說法正確的是()A．原子核的結合能越大，原子核越穩定B．β衰變釋放出電子，說明原子核內有電子C．氡的半衰期為3.8天，8個氡原子核經過7.6天后剩下2個氡原子核D．用頻率為ν的入射光照射光電管的陰極，遏止電壓為Uc，改用頻率為2ν的入射光照射同一光電管，遏止電壓大于2Uc【答案】D【解析】原子核的比結合能越大，原子核越穩定，故A錯誤；β衰變釋放出電子，是中子轉化為質子放出的，不能說明原子核內有電子，故B錯誤；半衰期的概念是對大量原子核而言的，對于個別原子核無意義，故C錯誤；由光電效應方程：eUc＝hν－W0，當改用頻率為2ν的入射光照射同一光電管，遏止電壓滿足關系式eUc′＝h·2ν－W0，則Uc′>2Uc，故D正確．貝可勒爾在120年前首先發現了天然放射現象，如今原子核的放射性在眾多領域中有著重要作用，下列屬于放射性元素衰變的是()A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeB.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(131,53)I＋eq\o\al(103,39)Y＋2eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n【答案】A【解析】A選項的反應釋放出α粒子，屬于α衰變，故A正確；B選項屬于重核裂變，故B錯誤；C選項屬于輕核聚變，故C錯誤；D選項是原子核的人工轉變，不是放射性衰變，故D錯誤．如圖1，用光電管進行光電效應實驗，當用某一頻率的光照射時，有光電流產生．則飽和光電流()圖1A．與照射時間成正比B．與入射光的強度無關C．與入射光的強度成正比D．與兩極間的電壓成正比【答案】C【解析】當某種頻率的光入射到金屬上能發生光電效應時，飽和光電流的大小只與入射光的強度有關，且與入射光的強度成正比，與光照時間以及光電管兩極間的電壓無關．1933年至1934年間，約里奧·居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時，發生的核反應方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n，反應生成物eq\o\al(30,15)P像天然放射性元素一樣衰變，放出正電子e，且伴隨產生中微子eq\o\al(A,Z)ν，核反應方程為eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(A,Z)ν.則下列說法正確的是()A．當溫度、壓強等條件變化時，放射性元素eq\o\al(30,15)P的半衰期隨之變化B．中微子的質量數A＝0，電荷數Z＝0C．正電子產生的原因可能是核外電子轉變成的D．兩個質子和兩個中子結合成一個α粒子，則質子與中子的質量之和一定等于α粒子的質量【答案】B【解析】放射性元素的半衰期與外界因素無關，選項A錯誤；根據核反應的質量數和電荷數守恒可知，中微子的質量數A＝0，電荷數Z＝0，選項B正確；正電子產生的原因是核內的質子轉化為中子時放出的，選項C錯誤；兩個質子和兩個中子結合成一個α粒子要釋放能量，根據愛因斯坦質能方程及質量虧損可知，兩個質子與兩個中子的質量之和大于α粒子的質量，選項D錯誤．9．兩個氘核以相等的動能Ek對心碰撞發生核聚變，核反應方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n，其中氘核的質量為m1，氦核的質量為m2，中子的質量為m3.假設核反應釋放的核能E全部轉化為動能，下列說法正確的是()A．核反應后氦核與中子的動量相同B．該核反應釋放的能量為E＝(m1－m2－m3)c2C．核反應后氦核的動能為eq\f(E＋2Ek,4)D．核反應后中子的動能為eq\f(E＋Ek,4)【答案】C【解析】核反應前兩氘核動量和為零，因而核反應后氦核與中子的動量等大反向，故A錯誤；該核反應釋放的能量E＝(2m1－m2－m3)c2，故B錯誤；由能量守恒可得：核反應后的總能量為E＋2Ek，由動能與動量的關系Ek＝eq\f(p2,2m)，且mHe＝3mn可知，核反應后氦核的動能為eq\f(E＋2Ek,4)，核反應后中子的動能為eq\f(3E＋2Ek,4)，故C正確，D錯誤．10.如圖2，我國核聚變反應研究大科學裝置“人造太陽”2018年獲得重大突破，等離子體中心電子溫度首次達到1億攝氏度，為人類開發利用核聚變能源奠定了重要的技術基礎．下列關于聚變的說法正確的是()圖2A．核聚變比核裂變更為安全、清潔B．任何兩個原子核都可以發生聚變C．兩個輕核結合成質量較大的核，總質量較聚變前增加D．兩個輕核結合成質量較大的核，核子的比結合能增加【答案】AD【解析】與核裂變相比輕核聚變更為安全、清潔，A正確；自然界中最容易發生的聚變反應是氫的同位素氘與氚的聚變，不是任意兩個原子核都能發生核聚變，B錯誤；兩個輕核發生聚變結合成質量較大的核時，放出巨大的能量，根據E＝mc2可知，聚變反應中存在質量虧損，則總質量較聚變前減少，C錯誤；兩個輕核結合成質量較大的核的過程中要釋放能量，核子的平均質量減少，所以核子的比結合能增加，D正確．11．關于原子物理知識，下列說法正確的是()A．升高放射性物質的溫度，其半衰期變短B．發生光電效應現象時，增大入射光的頻率，同一金屬的逸出功變大C.eq\o\al(237,93)Np經過7次α衰變和4次β衰變后變成eq\o\al(209,83)BiD．根據玻爾理論，氫原子向低能級躍遷時只放出符合兩能級能量差的光子【答案】CD【解析】半衰期與溫度無關，即升高放射性物質的溫度，其半衰期不會發生變化，故A錯誤；金屬的逸出功由金屬材料決定，與入射光的頻率無關，故B錯誤；設需要經過x次α衰變和y次β衰變，根據質量數守恒和電荷數守恒有：93＝2x－y＋83,4x＝237－209，所以解得：x＝7，y＝4，故C正確；根據玻爾理論，氫原子向低能級躍遷時只放出符合兩能級能量差的光子，D正確．12．如圖3所示，甲圖為演示光電效應的實驗裝置；乙圖為a、b、c三種光照射下得到的三條電流表與電壓表讀數之間的關系曲線；丙圖為氫原子的能級圖；丁圖給出了幾種金屬的逸出功和截止頻率．以下說法正確的是()圖3A．若b光為綠光，c光可能是紫光B．若a光為綠光，c光可能是紫光C．若b光光子能量為2.81eV，用它照射由金屬銣制成的陰極，所產生的大量具有最大初動能的光電子去撞擊大量處于n＝3激發態的氫原子，可以產生6種不同頻率的光D．若b光光子能量為2.81eV，用它直接照射大量處于n＝2激發態的氫原子，可以產生6種不同頻率的光【答案】BC【解析】由光電效應方程Ek＝hν－W0和eUc＝Ek，聯立解得eUc＝hν－W0，即光照射同一塊金屬時，只要遏止電壓一樣，說明光的頻率一樣，遏止電壓越大，光的頻率越大，因此可知b光和c光的頻率一樣，大于a光的頻率，故A錯誤，B正確；b光照射由金屬銣制成的陰極產生的光電子的最大初動能為Ek＝hν－W0＝(2.81－2.13)eV＝0.68eV，光電子撞擊氫原子，氫原子只吸收兩個能級差的能量，因此n＝3能級的氫原子吸收的能量為ΔEk＝－0.85eV－(－1.51eV)＝0.66eV，這時氫原子處在n＝4的能級上，可輻射6種頻率的光，C正確；若用光子照射氫原子，氫原子只能吸收光子能量恰好為能級能量差的光子，2.81eV能量的光子不被吸收，D錯誤．13．如圖4，在磁感應強度為B的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核(eq\o\al(A,Z)X)發生了一次α衰變．放射出的α粒子(eq\o\al(4,2)He)在與磁場垂直的平面內做圓周運動，其軌道半徑為R.以m、q分別表示α粒子的質量和電荷量，生成的新核用Y表示．下列說法正確的是()圖4A．新核Y在磁場中圓周運動的半徑為RY＝eq\f(2,Z－2)RB．α粒子的圓周運動可以等效成一個環形電流，且電流大小為I＝eq\f(Bq2,2πm)C．若衰變過程中釋放的核能都轉化為α粒子和新核的動能，則衰變過程中的質量虧損為Δm＝eq\f(AqBR2,2mA－4c2)D．發生衰變后產生的α粒子與新核Y在磁場中運動的軌跡正確的是圖丙【答案】ABC【解析】由題可知：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(A－4,Z－2)Y，生成的新核Y和α粒子動量大小相等，方向相反，而且洛倫茲力提供向心力，即qvB＝meq\f(v2,R)，則R＝eq\f(mv,qB)，可知：eq\f(RY,R)＝eq\f(2,Z－2)，即RY＝eq\f(2,Z－2)R，故A正確；由于圓周運動周期T＝eq\f(2πm,qB)，則環形電流為：I＝eq\f(q,T)＝eq\f(Bq2,2πm)，故B正確；對α粒子，由洛倫茲力提供向心力qvB＝meq\f(v2,R)，可得v＝eq\f(BqR,m)由質量關系可知，衰變后新核Y質量為M＝eq\f(A－4,4)m由衰變過程動量守恒可得Mv′－mv＝0可知：v′＝eq\f(m,M)v則系統增加的能量為：ΔE＝eq\f(1,2)Mv′2＋eq\f(1,2)mv2，由質能方程得：ΔE＝Δmc2聯立可得Δm＝eq\f(AqBR2,2mA－4c2)，故C正確；由動量守恒可知，衰變后α粒子與新核Y運動方向相反，所以，軌跡圓應外切，由圓周運動的半徑公式R＝eq\f(mv,qB)可知，α粒子半徑大，由左手定則可知題圖丁正確，故D錯誤．14．人們發現，不同的原子核，其核子的平均質量(原子核的質量除以核子數)與原子序數有如圖所示的關系．下列關于原子結構和核反應的說法正確的是()A．由圖可知，原子核D和E聚變成原子核F時會有質量虧損，要吸收能量B．由圖可知，原子核A裂變成原子核B和C時會有質量虧損，要放出核能C．已知原子核A裂變成原子核B和C時放出的γ射線能使某金屬板逸出光電子，若增加γ射線強度，則逸出光電子的最大初動能增大D．在核反應堆的鈾棒之間插入鎘棒是為了控制核反應速度【答案】BD【解析】原子核D、E聚變成原子核F，放出能量，A錯誤；A裂變成B、C，放出能量，B正確；增加入射光強度，光電子的最大初動能不變，C錯誤；鎘棒能吸收中子，可控制核反應速度，D正確．二、非選擇題（本題共1小題，滿分16分）15．(2020·江蘇南通市一模)如圖5，兩足夠長的光滑平行導軌水平放置，處于磁感