2019年高考物理考纲解读与热点难点突破专题13机械振动和机械波光原子结构与原子核热点难点突破.doc
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1、1专题 13 机械振动和机械波 光 原子结构与原子核1在光电效应的实验结果中,与光的波动理论不矛盾的是( )A光电效应是瞬时发生的B所有金属都存在极限频率C光电流随着入射光增强而变大D入射光频率越大,光电子最大初动能越大【答案】C2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,普朗克常量 h6.6310 34 Js,由图可知( )A该金属的极限频率为 4.31014 HzB该金属的极限频率为 5.51014 HzC该金属的逸出功为 81020 JD该图线斜率的倒数表示普朗克常量【答案】A【解析】由光电效应方程 Ekm h W0知该图线的斜率为普朗克常量,图线与横轴
2、交点的横坐标为金属的极限频率 0,即 04.310 14 Hz,A 选项正确,B、D 选项均错误;金属的逸出功W h 06.6310 34 4.31014 J2.8510 19 J,C 选项错误3核电站泄漏的污染物中含有碘 131 和铯 137.碘 131 的半衰期约为 8 天,会释放 射线;铯 137 是铯 133 的同位素,半衰期约为 30 年,发生衰变时会辐射 射线下列说法正确的是( )2A碘 131 释放的 射线由氦核组成B铯 137 衰变时辐射出的 光子能量小于可见光光子能量C与铯 137 相比,碘 131 衰变更慢D铯 133 和铯 137 含有相同的质子数【答案】D【解析】 射线
3、是高速运动的电子流,不是氦原子核,A 错误; 射线的频率大于可见光的频率,根据 E h 可知, 射线光子能量大于可见光光子能量,B 错误;半衰期越短,衰变越快,C 错误;铯 133和铯 137 都是铯元素,是质子数相同而中子数不同的同位素,所以 D 正确4.如图所示为氢原子的能级结构示意图,一群氢原子处于 n3 的激发态,在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子,用这些光子照射逸出功为 2.49 eV 的金属钠下列说法正确的是( )A这群氢原子能辐射出三种不同频率的光,其中从 n3 能级跃迁到 n2 能级所发出的光波长最短B这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减小,电势能增大C能发生光
4、电效应的光有三种D金属钠表面发出的光电子的最大初动能是 9.60 eV【答案】D5 14C 测年法是利用 14C 衰变规律对古生物进行年代测定的方法若以横坐标 t 表示时间,纵坐标 m表示任意时刻 14C 的质量, m0为 t0 时 14C 的质量,下面四幅图中能正确反映 14C 衰变规律的是( )【答案】C3【解析】 14C 的衰变规律满足式 m m0 ,其中 T 为半衰期,故 C 项正确(12)tT 6在光电效应实验中,用频率为 的光照射光电管阴极,发生了光电效应,下列说法正确的是( )A增大入射光的强度,光电流增大B减小入射光的强度,光电效应现象消失C改用频率小于 的光照射,一定不发生光
5、电效应D改用频率大于 的光照射,光电子的最大初动能变大【答案】AD7研制核武器的钚 239( Pu)可由铀 239( U)经过衰变而产生,下列叙述正确的是( )23994 23992A钚 239 和铀 239 是同位素B大量铀 239 经过一个半衰期时原子核的数量减少为原来的一半C铀 239 经过一次 衰变产生钚 239D铀 239 经过二次 衰变产生钚 239【答案】BD【解析】同位素具有相同的质子数和不同的中子数,故 A 错误;由半衰期的概念可知 B 正确;由U Pu2 e,可知 C 错误,D 正确23992 23994 0 18关于原子结构和核反应的说法中正确的是( )A卢瑟福在 粒子散
6、射实验的基础上提出了原子的核式结构模型B发现中子的核反应方程是 Be He C n94 42 126 10C200 万个 U 的原子核经过两个半衰期后剩下 50 万个 U23892 23892D据图可知,原子核 D 和 E 聚变成原子核 F 要吸收能量4【答案】AB【解析】本题考查核裂变、核聚变以及核反应方程卢瑟福在 粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型,选项 A 正确;发现中子的核反应方程为 Be He C n,选项 B 正确;半衰期为统94 42 126 10计规律,适用于大量的原子发生衰变,选项 C 错误;在核反应过程中,若有质量亏损,将放出能量,由题图中核子的平均质量可知,原子
7、核 D 和 E 聚变成原子核 F 过程中,有质量亏损,要放出能量,选项 D 错误9中国“氢弹之父”于敏获得 2014 年度国家最高科学技术奖氢弹是利用原子弹爆炸的能量引发氢的同位素的聚变反应而瞬时释放出巨大能量的核武器下列有关氢弹爆炸可能出现的核反应及说法正确的是( )A. U n Ba Kr3 n23592 10 14456 8936 10B. H H He n21 31 42 10C轻核聚变过程中无质量亏损D氢弹爆炸后不会产生放射性污染【答案】AB10核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少,我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素,它可破坏细
8、胞基因,提高患癌的风险已知钚的一种同位素 94Pu 的半衰期为 24 100 年,其衰变方程为 94PuX He,下列有关说法正确的是( )239 239 42A衰变发出的 射线是波长很短的光子,穿透能力很强BX 原子核中含有 92 个中子C8 个 94Pu 经过 24 100 年后一定还剩余 4 个239D由于衰变时释放巨大能量,根据 E mc2,衰变过程总质量不变【答案】A【解析】衰变发出的 射线是波长很短的光子,具有很强的穿透能力,故 A 正确;根据电荷数守恒、质量数守恒知,X 的电荷数为 92,质量数为 235,则中子数为 143,故 B 错误;半衰期具有统计规律,对大量的原子核适用,
9、故 C 错误;由于衰变时释放巨大能量,根据 E mc2,衰变过程总质量减小,故 D 错误11如图所示,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为 ,经折射5后射出 a、 b 两束光线则( )A在玻璃中, a 光的传播速度小于 b 光的传播速度B在真空中, a 光的波长小于 b 光的波长C玻璃砖对 a 光的折射率小于对 b 光的折射率D若改变光束的入射方向使 角逐渐变大,则折射光线 a 首先消失E分别用 a、 b 光在同一个双缝干涉实验装置上做实验, a 光的干涉条纹间距大于 b 光的干涉条纹间距【答案】ABD12.一列简谐横波沿 x 轴正方向传播,在 t 时刻与 t0.2
10、 s 两个时刻, x 轴上(3 m,3 m)区间的波形完全相同,如图所示图中 M、 N 两质点在 t 时刻位移均为振幅 a 的一半,下列说法中正确的是( )A该波的波速可能为 20 m/sB t0.1 s 时刻, x2 m 处的质点位移一定是 aC从 t 时刻起, x2 m 处的质点比 x2.5 m 处的质点先回到平衡位置D从 t 时刻起,在质点 M 第一次到达平衡位置时,质点 N 恰好到达波峰E该列波在传播过程中遇到宽度为 d3 m 的狭缝时会发生明显的衍射现象【答案】ACE【解析】已知波沿 x 轴正方向传播,则在 t0.2 s 时间内,波传播的距离为6 x n (n1,2,3,),则该波的
11、波速 v 5 n (m/s)(n1,2,3,),当 n1 时, v20 x tm/s,所以 A 正确;由于周期不确定,0.1 s 不一定等于半个周期的奇数倍,则 t0.1 s 时刻, x2 m处的质点位移不一定是 a,B 错误;因波沿 x 轴正方向传播,再结合波形图可知从 t 时刻起,在 x2 m 处的质点比 x2.5 m 处的质点先回到平衡位置,则 C 正确;利用波的“平移法”可判断,当质点 M 第一次到达平衡位置时, N 质点还在继续向上振动,没有到达波峰,所以 D 错误;此波的波长 4 m d3 m,由发生明显衍射现象的条件可判断,E 正确13.在光电效应实验中,用同一种单色光,先后照射
12、锌和银的表面,都能发生光电效应。对于这两个过程,下列四个物理过程中,一定相同的是( )A.遏止电压B.饱和光电流C.光电子的最大初动能D.逸出功【答案】B【解析】同一种单色光照射不同的金属,入射光的频率和光子能量一定相同,金属逸出功不同,根据光电效应方程 Ekm h W0知,最大初动能不同,则遏止电压不同;同一种单色光照射,入射光的强度相同,所以饱和光电流相同。故选 B。 14.如图 1 所示是某原子的能级图, a、 b、 c 为原子跃迁所发出的三种波长的光。在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则正确的是( )图 17【答案】B【解 析】根据玻尔的原子跃迁公式 h Em E
13、n可知,两个能级间的能量差值越大,辐射光的波长越c短,从图中可看出,能量差值最大的是 E3 E1,辐射光的波长 a 最短,能量差值最小的是 E3 E2,辐射光的波长 b 最长,所以谱线从左向右的波长依次增大的是 a、 c、 b,C 正确。15.核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少,我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素,它可破坏细胞基因,提高罹患癌 症的风险。已知钚的一种同位素 Pu 的半衰期为 24 100 年,其衰变方程为 PuX He,下列说法中正确的是( )23994 23994 42A.X 原子核中含有 92 个中子B.100 个
14、 Pu 经过 24 100 年后一定还剩余 50 个23994C.由于衰变时释放巨大能量,根据 E mc2,衰变过程总质量增加D.衰变发出的 射线是波长很短的光子,具有很强的穿透能力【答案】D16.如图 2 所示为氢原子能级示意图,现有大量的氢原子处于 n4 的激发态,当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光,下列说法正确的是( )图 2A.这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光B.由 n2 能级跃迁到 n1 能级产生的光频率最小C.由 n4 能级跃迁到 n1 能级产生的光最容易发生衍射现象D.用 n2 能级跃迁到 n1 能级辐射出的光照射逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光电效应【
15、答案】D【解析】由原子跃迁、光电效应的规律分析。这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出 6 种光子,A 错误;8由 n4 能级跃迁到 n3 能级产生的光子能量最小,光频率最小,B 错误;由 n4 能级跃迁到 n1 能级产生的光子能量最大,光频率最大,光波长最小,最不容易发生衍射现象,C 错误;由 n2 能级跃迁到n1 能级辐射出的光子能量为 10.20 eV6.34 eV,所以能使金属铂发生光电效应,D 正确。17.氢原子从能级 m 跃迁到能级 n 时辐射红光的频率为 1,从能级 n 跃迁到能级 k 时吸收紫光的频率为 2,已知普朗克常量为 h,若氢原子从能级 k 跃迁到能级 m,则( )A.吸收光
16、子的能量为 h 1 h 2B.辐射光子的能量为 h 1 h 2C.吸收光子的能量为 h 2 h 1D.辐射光子的能量为 h 2 h 1【答案】D【解析】氢原子从能级 m 跃迁到能级 n 时辐射红光,说明能级 m 高于能级 n,而从能级 n 跃迁到能级k 时吸收紫光,说明能级 k 也比能级 n 高,而紫光的频率 2大于红光的频率 1,所以 h 2h 1,因此能级 k 比能级 m 高,所以若氢原子从能级 k 跃迁到能级 m,应辐射光子,且光子能量应为 h 2 h 1。故选项 D 正确。 18.一中子与一质量数为 A(A1)的原子核发生弹性正碰。若碰前原子核静止,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为(
17、)A. B.A 1A 1 A 1A 1C. D.4A( A 1) 2 ( A 1) 2( A 1) 2【答案】A19.氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是 m1、 m2、 m3和 m4,如果氘核和氚核结合生成氦核,则下列说法中正确的是( )A.核反应方程式为 H H He n21 31 42 10B.这是一个裂变反应C.核反应过程中的质量亏损 m m1 m2 m39D.核反应过程中释放的核能 E( m1 m2 m3 m4)c2【答案】AD【解析】由氘核和氚核的结合以及电荷数、质量数守恒可知选项 A 正确;该核反应为聚变反应,选项B 错误;核反应 过程中的质量亏损为 m m1 m2 m3 m4,选
18、项 C 错误;由爱因斯坦质能方程可知核反应过程中释放的核能 E mc2,可知选项 D 正确。20.下列说法正确的是( )A.一个氢原子从 n3 的能级发生跃迁,可能只辐射一种频率的光子B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应C.比结合能越小,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定D.铀核( U)衰变为铅核( Pb),要经过 8 次 衰变和 10 次 衰变23892 20682【答案】ABD21. (1)(5 分)一列简谐横波沿着 x 轴正方向传播,波中 A、 B 两质点在平衡位置间的距离为 0.5 m,且小于一个波长,如图甲所示, A、 B 两质点振动图象如图乙所示由此可知_(填正确答
19、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波中质点在一个周期内通过的路程为 8 cmB该机械波的波长为 4 mC该机械波的波速为 0.5 m/sD t1.5 s 时, A、 B 两质点的位移相同E t1.5 s 时, A、 B 两质点的振动速度相同(2)(10 分)10有一个上、下表面平行且足够大的玻璃平板,玻璃平板的折射率为 n ,厚度为 d12 cm.现在其上43方的空气中放置一点光源 S,点光源距玻璃板上表面的距离为 L18 cm,从 S 发出的光射向玻璃板,光线与竖直方向夹角最大为 53,经过玻璃板后从下
20、表面射出,形成一个圆形光斑,如图所示求玻璃板下表面圆形光斑的半径(sin530.8,cos530.6)【答案】(1)ACE (2)33 cm【解析】(1)根据 A、 B 两质点的振动图象可知该波的周期为 4 s,振幅为 2 cm,波中质点在一个周期内通过的路程为 4 个振幅,为 42 cm8 cm,选项 A 正确;根据 A、 B 两质点的振动图象可画出 A、 B 两点之间的波形图, A、 B 两点之间的距离为 波长,即 0.5 m,该波的波长为 2 m,选项 B 错误;14 14该机械波的传播速度为 v 0.5 m/s,选项 C 正确;在 t1.5 s 时, A 质点的位移为负值, B 质点的
21、位 T移为正值,两质点位移一定不同,选项 D 错误;在 t1.5 s 时, A 质点的振动速度方向沿 y 轴负方向, B质点的振动速度方向沿 y 轴负方向,且两质点位移大小相同,故两质点振动速度相同,选项 E 正确 (2)22(1)(5 分)下列说法中正确的是_(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水中的气泡看上去比较明亮是因为有一部分光发生了衍射现象B雷达发射的电磁波是由均匀变化的电场或磁场产生的11C拍摄玻璃橱窗内的物品时,可在 镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光D红色和蓝色的激光在不
22、同介质中传播时波长可能相同D狭义相对论认为:真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的(2)(10 分)如图所示,点 S 为振源,其频率为 20 Hz,所产生的简谐横波向右传播,波速为 40 m/s, P、 Q 是波传播途中的两点,已知 SP3.0 m, SQ3.5 m.判断当 S 通过平衡位置向上运动时, P、 Q 两点的位置及运动方向以 S 通过平衡位置向上运动时为计时起点,作出经过 t0.087 5 s 时波的图象,并标出 S、 P 和 Q三点的位置【答案】(1)CDE (2)见解析(2)该波的波长为 2 m(2 分)vfSP3.0 m1.5 ,故点 P 通过平衡位置向下运动(2 分)SQ
23、3.5 m1.75 ,故点 Q 在波峰,向下运动(2 分) 该波的周期为 T 0.05 s, t0.0875 s1.75 T,作图如图所示(4 分)1f23 (1)(6 分)如图甲所示,一列简谐横波在 x 轴上传播, t 时刻的波形图如图甲所示,质点 A 从t0.3 s 时刻开始计时,振动图象如图乙所示,若设 y 方向为振动正方向,则下列说法中正确的是_(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 6 分每选错 1 个扣 3 分,最低得分为 0 分)12A该简谐横波沿 x 轴负方向传播B该简谐横波波速为 10 m/sC若该波发生明显的衍射现象,则该波所遇到的障
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