近代物理初步O1 量子论初步光的粒子性 20．O1[2022·北京卷]以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意如图．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应．换用同样频率ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量)( )A．U＝－B．U＝－C．U＝2hν－WD．U＝－20．B [解析]根据题目信息可知，普通光源照射时，电子不能吸收一个光子而成为自由电子，但激光照射时，电子则可以吸收多个光子而成为自由电子，设电子吸收了n个光子，即nhν－W＝Ek，当光电子在反向电压的作用下使光电流减小到0时，有Ek＝eU，联立可得U＝，B项正确.14．O1[2022·浙江卷]“物理3－5”模块(10分)小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.甲 乙(1)图甲中电极A为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压UC与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νC＝________Hz，逸出功W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek-5-\n＝________J.14．(1)阳极(2)(5.12～5.18)×1014 (3.39～3.43)×10－19(3)(1.21～1.25)×10－19[解析](1)电路图为利用光电管产生光电流的实验电路，.光电子从K极发射出来，故K为光电管的阴极，A为光电管的阳极．(2)遏制电压对光电子做负功，有eUC＝Ek＝hν－W0，结合图像，当UC＝0时，极限频率ν0＝5.15×1014Hz，故逸出功W0＝hν0＝3.41×10－19J.(3)光电子的最大初动能Ek＝hν－W0＝hν－hν0＝1.23×10－19J.1．O1、O2[2022·天津卷]下列说法正确的是( )A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关1．C [解析]原子核发生衰变时遵守电荷数守恒和质量数守恒，而不是电荷守恒和质量守恒，A错误；三种射线中，α、β射线为高速运动的带电粒子流，而γ射线为光子流，B错误；氢原子从激发态向基态跃迁时，只能辐射与能级差相对应的特定频率的光子，C正确；发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光的频率有关，D错误．O2 原子核 2．O2[2022·重庆卷]铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：U＋n―→a＋b＋2n，则a＋b可能是( )A.Xe＋KrB.Ba＋KrC.Ba＋SrD.Xe＋Sr2．D [解析]本题主要考查核反应方程中的质量数和电荷数守恒．题目的核反应方程中左边的质量数为236，电荷数为92；A项代入右边后，质量数为235，电荷数为90，选项A错误；B项代入后，质量数为235，电荷数为92，选项B错误；C项代入后，质量数为236，电荷数为94，选项C错误；D项代入后，质量数为236，电荷数为92，选项D正确．1．O1、O2[2022·天津卷]下列说法正确的是( )A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关1．C [解析]原子核发生衰变时遵守电荷数守恒和质量数守恒，而不是电荷守恒和质量守恒，A错误；三种射线中，α、β射线为高速运动的带电粒子流，而γ射线为光子流，B错误；氢原子从激发态向基态跃迁时，只能辐射与能级差相对应的特定频率的光子，C正确；发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光的频率有关，D错误．35．[物理——选修3－5](15分)O2[2022·新课标全国卷Ⅱ](1)(5分)关于原子核的结合能，下列说法正确的是________(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)．A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量-5-\nB．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C．铯原子核(Cs)的结合能小于铅原子核(Pb)的结合能D．比结合能越大，原子核越不稳定E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能35．(1)ABC [解析]根据结合能的概念，将原子核分解成自由核子所需要的最小能量等于结合能，A正确；结合能越大，原子核越稳定，重核衰变放出能量，转化为结合能更大的衰变产物，B正确；组成原子核的核子越多，它的结合能越高，故铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能，C正确；比结合能是指原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量，所以比结合能越大，原子核越牢固，D错误；自由核子组成原子核时，放出的能量与组成的原子核的结合能相等，E错误．35．O2[2022·新课标全国卷Ⅱ]如图，光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C.B的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计)．设A以速度v0朝B运动，压缩弹簧；当A、B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动．假设B和C碰撞过程时间极短．求从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中，(ⅰ)整个系统损失的机械能；(ⅱ)弹簧被压缩到最短时的弹性势能．35．(2)[解析](ⅰ)从A压缩弹簧到A与B具有相同速度v1时，对A、B与弹簧组成的系统，由动量守恒定律得mv0＝2mv1 ①此时B与C发生完全非弹性碰撞，设碰撞后的瞬时速度为v2，损失的机械能为ΔE.对B、C组成的系统，由动量守恒和能量守恒定律得mv1＝2mv2 ②mv＝ΔE＋(2m)v ③联立①②③式得ΔE＝mv ④(ⅱ)由②式可知v2＜v1，A将继续压缩弹簧，直至A、B、C三者速度相同，设此速度为v3，此时弹簧被压缩至最短，其弹性势能为Ep.由动量守恒和能量守恒定律得mv0＝3mv3 ⑤mv－ΔE＝(3m)v＋Ep ⑥联立④⑤⑥式得Ep＝mv ⑦35．[物理——选修3－5](15分)O2[2022·新课标全国卷Ⅰ](1)一质子束入射到静止靶核Al上，产生如下核反应：p＋Al→X＋n式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核．由反应式可知，新核X的质子数为________，中子数为________．35．(1)14 13-5-\n[解析]由电荷数守恒可知，新核的质子数为1＋13＝14；根据质量数守恒可知，新核的中子数为1＋27－1－14＝13.35．O2[2022·新课标全国卷Ⅰ](2)在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块A和B，两者相距为d.现给A一初速度，使A与B发生弹性正碰，碰撞时间极短．当两木块都停止运动后，相距仍然为d.已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为μ，B的质量为A的2倍，重力加速度大小为g.求A的初速度的大小．35．(2)[解析]设在发生碰撞前的瞬间，木块A的速度大小为v；在碰撞后的瞬间，A和B的速度分别为v1和v2.在碰撞过程中，由能量和动量守恒定律，得mv2＝mv＋(2m)v①mv＝mv1＋(2m)v2②式中，以碰撞前木块A的速度方向为正．由①②式得v1＝－③设碰撞后A和B运动的距离分别为d1和d2，由动能定理得μmgd1＝mv④μ(2m)gd2＝(2m)v⑤按题意有 d＝d1＋d2⑥设A的初速度大小为v0，由动能定理得μmgd＝mv－mv2⑦联立②至⑦式，得 v0＝⑧17．O2[2022·广东卷]铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是92U＋n―→68Ba＋Kr＋3n.下列说法正确的有( )A．上述裂变反应中伴随着中子放出B．铀块体积对链式反应的发生无影响C．铀核的链式反应可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响17．AC [解析]由核反应方程知有中子生成，选项A正确；铀块体积和铀块纯度对链式反应的发生都有重要影响，B错误；核反应堆的铀核链式反应的速度可人工控制，C正确；放射性元素的半衰期由核本身的因素决定，与环境温度无关，D错误．16．O2[2022·全国卷]放射性元素氡(86Rn)经α衰变成为钋(84Po)，半衰期约为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素86Rn的矿石，其原因是( )A．目前地壳中的86Rn主要来自于其他放射性元素的衰变B．在地球形成的初期，地壳中元素86Rn的含量足够高C．当衰变产物84Po积累到一定量以后，84Po的增加会减慢86Rn的衰变进程D.86Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期16．A [解析]放射性元素半衰期规律决定放射性物质会越来越少，无论初始质量是多少，经足够长时间后氡含量应几乎为零，因此不是由于地球初始时期氡含量较高，而只能认为-5-\n目前氡的存在源于其他放射性元素的衰变，A正确，B错误；半衰期规律不受外界条件影响，C、D错误．O3 近代物理初步综合 -5-
