熱點12　近代物理
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1．(多選)(2019•山東濟南歷城區(qū)高三模擬)下列四幅圖的有關說法中正確的是(　　)

A．圖(1)中的人用大錘連續(xù)敲打，小車能在光滑的水平面上持續(xù)向右運動
B．圖(2)中若改用綠光照射，驗電器金屬箔可能不張開
C．圖(3)為氫原子能級示意圖，一群氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當它們自發(fā)地躍遷到較低能級時，能使逸出功為2.21 eV的金屬鉀發(fā)生光電效應的光譜線有4條
D．圖(4)可以得知原子核F的比結合能小于原子核E的比結合能，原子核D和E聚變成原子核F時會有質量虧損，要釋放能量
2．如圖所示為氫原子能級示意圖，現有大量的氫原子處于n＝4 的激發(fā)態(tài)，當向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光，下列說法正確的是(　　)
A．這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光
B．由n＝2能級躍遷到n＝1能級產生的光頻率最小
C．由n＝4能級躍遷到n＝1能級產生的光最容易表現出衍射現象
D．用由n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應
3．(2019•全國押題卷二)生物在生存的時候，由于需要呼吸，其體內的14C含量大致不變，生物死去后停止呼吸，此時體內的14C會發(fā)生β衰變，變成氮(N)元素．人們可通過檢測一件古物的14C含量，來估計它的大概年齡，這種方法稱之為放射性碳定年法．現將一個靜止原子核14C放入勻強磁場中，那么能近似反映其衰變后粒子運動軌跡的是(　　)

4．(多選)在光電效應實驗中，兩個實驗小組分別在各自的實驗室，約定用相同頻率的單色光分別照射鋅和銀的表面，結果都能發(fā)生光電效應，如圖甲，并記錄相關數據．對于這兩組實驗，下列判斷正確的是(　　)
　
A．飽和光電流一定不同，光電子的最大初動能不同
B．因為材料不同，逸出功不同，所以遏止電壓Uc不同
C．因為光強不確定，所以單位時間內逸出的光電子數可能相同
D．分別用不同頻率的光照射之后繪制Uc－ν圖象(ν為照射光頻率，圖乙為其中一小組繪制的圖象)，圖線的斜率可能不同
5．(多選)蒙德•戴維斯因研究來自太陽的中微子(νe)而獲得了諾貝爾物理學獎．他探測中微子所用的探測器的主體是一個貯滿615噸四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶．中微子可以將一個氯核轉變?yōu)橐粋€氬核，其核反應方程式為νe＋3717Cl→3718Ar＋　　0－1e，已知3717Cl核的質量為36.956 58 u，3718Ar核的質量為36.956 91 u，　　0－1 e的質量為0.000 55 u, 1 u質量對應的能量為931.5 MeV.根據以上信息，可以判斷(　　)
A．中微子不帶電
B．中微子就是中子
C.3717Cl和3718Ar是同位素
D．參與上述反應的中微子的最小能量約為0.82 MeV
6．(2019•北京平谷區(qū)高三模擬)國際權威學術期刊《自然》發(fā)表了中國首顆暗物質探測衛(wèi)星“悟空”的首批成果：發(fā)現太空中的反常電子信號．“悟空”采用的是由中國科學家自主提出的分辨粒子種類的新探測技術方法，既能探測低能區(qū)，也能探測高能區(qū)，特別是首次走進能量為1 TeV(1 TeV＝1.0×1012 eV，e＝1.6×10－19 C)以上的“無人區(qū)”，“悟空”首次直接測量到了能譜在1 TeV處的“拐折”及在1.4 TeV處的“尖峰”．從目前數據分析來看，產生“奇異”電子信號的來源很可能是暗物質湮滅或衰變．如果進一步證實了這種觀點，人們就可以根據“悟空”的探測結果獲知暗物質粒子的質量和湮滅率．結合上述信息，下列說法正確的是(　　)
A．“拐折”處的電子宇宙射線粒子的能量高達1.6×1031 J
B．電子宇宙射線從地球赤道上空垂直射向地面時，在地球磁場的作用下會向西偏轉
C．假設暗物質湮滅虧損的質量為Δm，則湮滅過程中釋放的能量為ΔE＝Δmc(c為光在真空中的傳播速度)
D．若暗物質衰變的規(guī)律與普通放射性元素相同，則其半衰期隨溫度的升高而減小
7．(2019•北京高三模擬)LED，是英文lightemittingdiode的簡稱，又稱發(fā)光二極管．LED的心臟是一個半導體的晶片，它由兩部分組成，一部分是P型半導體，里面擁有多余的帶正電荷的空穴，另一端是N型半導體，里面擁有多余的電子．電流通過導線作用于這個晶片，自由電子在通過二極管時會陷入P型層中的空穴，這一過程中電子會從傳導帶向低軌道躍遷，因而電子會以光子的形式釋放出能量．晶片材料的傳導帶與低軌道之間的能級差，決定光子的頻率，當二極管由某些特定材料制成時，就能發(fā)出可見光光子．LED因其獨特的構造，多數光子不會被半導體材料自身吸收，因而能向外釋放大量的光子．根據以上信息，下列說法正確的是(　　)
A．白熾燈是通過加熱燈絲發(fā)光的，LED燈也需要通過加熱才能發(fā)光，它們工作時都會散發(fā)大量的熱
B．傳導帶與低軌道之間的能級差越大，電子躍遷時輻射出光子的波長越長
C．普通硅二極管工作時不能產生可見光，只會發(fā)出紅外線，是由于該材料的傳導帶與低軌道之間的能級差太小
D．LED燈與普通燈泡一樣，沒有正負極
8．(2019•山師大附中高三期中)下列描繪兩種溫度下黑體輻射強度與頻率關系的圖中，符合黑體輻射實驗規(guī)律的是(　　)

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1．解析：選BC.用錘打車，是人(包括鐵錘)和車系統的內力，系統在水平方向所受的外力之和為零，所以系統的總動量守恒，人和車的初動量為零，根據動量守恒定律，如果錘頭打下去時錘頭向右運動，車就向左運動，舉起錘頭時錘頭向左運動，車就向右運動，用錘頭連續(xù)敲擊時，車只是左右運動，錘頭不動，車就停下來，故A項錯誤；紫光燈照射時，金屬板產生光電效應，換用頻率更小的綠光照射，可能不產生光電效應，驗電器金屬箔可能不張開，故B項正確；一群氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當它們自發(fā)地躍遷到較低能級時，一共能產生6條光譜線，其中n＝4到n＝3的光子能量不能使鉀發(fā)生光電效應，還有n＝3到n＝2的光子能量不能使鉀發(fā)生光電效應，其余4種光子能量都大于2.21 eV，能使鉀發(fā)生光電效應，故C項正確；原子核F的平均核子質量小于原子核E的平均核子質量，原子核F的比結合能大于原子核E的比結合能，原子核D和E聚變成原子核F時核子平均質量減小，會有質量虧損，要釋放能量，故D項錯誤．
2．解析：選D.這些氫原子總共可輻射出6種不同頻率的光，A錯；由n＝4能級躍遷到n＝3能級產生的光，能量最小，頻率最小，由n＝4能級躍遷到n＝1能級產生的光，能量最大，頻率最大，波長最小，最不容易表現出衍射現象，B、C錯；由n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子的能量為10.2 eV，用它照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應，D對．
3．解析：選D.14C衰變過程中系統動量守恒，釋放出的電子跟新生核14N的運動方向相反，由于電性相異，根據左手定則，在洛倫茲力作用下運動軌跡為兩個內切圓，故排除A、B選項；洛倫茲力提供向心力，即qvB＝mv2r，所以做勻速圓周運動的軌道半徑為r＝mvqB，衰變時放出的電子與反沖核14N的動量大小相等，因此在同一個磁場中做圓周運動的軌道半徑與它們的電荷量成反比，即RβRN＝qNqβ＝71，可見電子運動的軌道半徑較大，D正確．
4．解析：選BC.雖然光的頻率相同，但是被照射的材料不同，光電子的最大初動能不同，光強不確定，所以單位時間內逸出的光電子數可能相同，飽和光電流可能相同，故A項錯誤，C項正確；根據光電效應方程Ekm＝hν－W0和eUc＝Ekm可知，照射光頻率相同，材料的逸出功不同，則光電子的最大初動能不同，遏止電壓也不同，故B項正確；由Uc＝hνe－W0e知圖線的斜率等于he，圖線的斜率相同，故D項錯誤．
5．解析：選AD.在核反應中，電荷數守恒，質量數守恒，可以判斷中微子所帶電荷數為零，質量數為零，故A項正確；中子的質量數是1，故B項錯誤；同位素是電荷數相等，質量數不等的同種元素，而3717Cl和3718Ar是兩種不同的元素，故C項錯誤；由愛因斯坦質能方程得中微子的質量應不小于m＝(0.000 55＋36.956 91－36.956 58) u＝0.000 88 u，而1 u質量對應的能量為931.5 MeV，所以中微子的最小能量是E＝931.5×0.000 88 MeV≈0.82 MeV，故D項正確．
6．解析：選B.“拐折”處的電子宇宙射線粒子的能量高達1.0×1012 eV＝1.0×1012×1.6×10－19 J＝1.6×10－7 J，故A錯誤；根據左手定則，電子宇宙射線從地球赤道上空垂直射向地面時，在地球磁場的作用下會向西偏轉，故B正確；假設暗物質湮滅虧損的質量為Δm，根據質能方程則湮滅過程中釋放的能量為ΔE＝Δmc2，故C錯誤；若暗物質衰變的規(guī)律與普通放射性元素相同，衰變是由原子核內部因素決定的，與外界環(huán)境無關，故D錯誤．
7．解析：選C.LED燈的發(fā)光效率比白熾燈高，用起來比白熾燈省電，其原因在于LED燈和白熾燈的發(fā)光方式不同，LED燈的發(fā)光原理就有所不同，故A錯誤；傳導帶與低軌道之間的能級差越大，電子躍遷時輻射出光子的頻率越高，電子躍遷時輻射出光子的波長越短，故B錯誤；普通硅二極管工作時不能產生可見光，而只會發(fā)出紅外線，是由于該材料的傳導帶與低軌道之間的能級差太小，電子躍遷時輻射出的光子的頻率太低，故C正確；單個LED燈是分正負極的，反向不能發(fā)光，LED節(jié)能燈就不分正負，直接用在交流電上，故D錯誤．
8．解析：選B.根據黑體輻射實驗規(guī)律，黑體熱輻射的強度與波長的關系為：隨著溫度的升高，一方面，各種波長的輻射強度都有增加，則各種頻率的輻射強度也都增加；另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，即向頻率較大的方向移動，分析圖象，只有B項符合黑體輻射實驗規(guī)律，故B項正確．

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