专题01 近代物理-【好题汇编】2024年高考物理三模试题分类汇编（江苏专用）

专题01 近代物理 1、（2024·南京市盐城市高考三模）在医学上，放射性同位素锶90（）制成表面敷贴器，可贴于体表治疗神经性皮炎等疾病。锶90（）会发生β衰变，其衰变产物中有钇（Y）的同位素，半衰期为28.8年。下列说法正确的是（　　） A. 该衰变过程质量守恒 B. 的比结合能比衰变产物中钇（Y）的同位素的比结合能大 C. β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的 D. 0.4mol的原子核经过57.6年后还剩余0.3mol 2、（2024·苏州市八校联盟高考三模） 2024年2月 19日中国科学家成功合成两种新的核素：锇160（）钨156（）。锇160发生α衰变发射出的高能粒子能使空气电离，钨156发生 衰变（正电子）生成钽156（）。下列说法正确的是（　　） A. 不同温度下，锇160的半衰期不同 B. 能使空气电离的高能粒子主要是γ射线 C. 钨156发生β⁺衰变产生的新核与钨156是一对同位素 D. 锇160发生α衰变产生的钨156的比结合能大于锇160的比结合能 3、（2024·徐州市高考三模）我国成功研制出高纯度钼。用高频光子轰击钼100得到钼，钼99衰变生成医学常用的元素锝，衰变方程为。则（　　） A. 正电子 B. 与中子数相同 C. 比的结合能小 D. 比的结合能小 4、（2024·徐州市高考三模）汤姆孙利用电子束穿过铝箔，得到如图所示的衍射图样。则（　　） A. 该实验现象是电子粒子性的表现 B. 该实验证实了原子具有核式结构 C. 实验中电子的物质波波长与铝箔中原子间距差不多 D. 实验中增大电子的速度，其物质波波长变长 5、（2024·扬州市高考三模）原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用光①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则（　　） A. ②光子的频率大于④光子的频率 B. ①光子的动量与③光子的动量大小相等 C. 用②照射该金属一定能发生光电效应 D. 用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek 6、（2024·扬州市高考三模） 呼气实验可用于检测胃部有无感染幽门螺杆菌，通过检测呼吸呼出的CO2是否具有放射性即可诊断。已知发生衰变的半衰期为5730年，衰变方程为。下列说法正确的是（　　） A. X为 B. 射线比射线的穿透能力弱 C. 衰变产生的是核外电子被电离产生的 D. 一般服下药物15分钟后再检测，是为了避免由于的衰变而明显降低检测准确性 7、（2024·连云港市高考三模）正电子发射计算机断层扫描是核医学领域较先进的临床检查影像技术，使用作为原料产生正电子，其反应方程式为。真空中存在垂直于纸面的匀强磁场，某个静止的原子核在其中发生衰变，生成的硼核及正电子运动轨迹及方向如图所示，则（　　） A. 正电子动量大于硼核动量 B. 空间中磁场方向垂直纸面向外 C. 半径较大的轨迹是正电子轨迹 D. 正电子运动周期大于硼核周期 8、（2024·宜兴中学高考三模）物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法不符合事实的是(    ) A. 贝可勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 B. 汤姆孙用实验证实了阴极射线是带电粒子流 C. 查德威克用粒子轰击获得反冲核，发现了中子 D. 卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型 9、（2024·苏州市高考三模）原子核存在一种衰变链，其中第1次由衰变成原子核，第2次由衰变成原子核下列说法正确的是 A. 两次均为衰变 B. 两次均为衰变 C. 第1次为衰变，第2次为衰变 D. 第1次为衰变，第2次为衰变 10、（2024·连云港市高考三模）某种光伏电池的工作原理如图所示。半径为的透明导电的球壳为阳极A，球形感光材料为阴极K。现用动量为的黄光照射K极，K极能发射出最大初动能为的光电子。已知电子电荷量为，光速为，普朗克常量为，忽略光电子重力及之间的相互作用。下列说法正确旳是（　　） A. 入射光子的波长为 B. 阴极感光材料的逸出功为 C. 若仅增大入射光强度，电压表的示数将增大 D. 若用紫光照射K极，电压表的最大示数将小于 11、（2024·南京市临江高级中学高考三模）我国于2024年1月研发出全球首款民用核电池。该核电池利用半衰期约为100年的镍63来工作，其衰变方程为：，则（　　） A．X是电子 B．X是粒子 C．Y与Ni是同位素 D．Y的中子数为29 12、（2024·镇江市高考三模）激光可以冷却中性原子，此过程光子和原子的物质波波长近似相等，则二者具有相近的 A. 速度 B. 动量 C. 质量 D. 能量 13、（2024·镇江市高考三模）氢原子有多个谱线系，产生方式可借助能级图表达，如图所示，用某单色光照射大量处于基态的氢原子后，氢原子辐射的光对应谱线有一部分属于帕邢系，则该单色光的光子能量可能为 A. B. C. D. 14、（2024·苏州市高考三模）实验表明，当强激光照射金属时，一个电子在极短时间内可吸收多个光子，从而形成多光子光电效应．现用频率为的强激光照射逸出功为W的金属表面，一个电子至多可以吸收n个光子，普朗克常量为h，则逸出的光电子最大初动能为 A. B. C. D. 15、（2024·南京市临江高级中学高考三模）如图为某款条形码扫描笔的工作原理图，发光二极管发出的光频率为。将扫描笔笔口打开，在条形码上匀速移动，遇到黑色线条光几乎全部被吸收；遇到白色线条光被大量反射到光电管中的金属表面（截止频率），产生光电流，如果光电流大于某个值，会使信号处理系统导通，将条形码变成一个个脉冲电信号。下列说法正确的是（　　） A．扫描笔在条形码上移动的速度会影响相邻脉冲电信号的时间间隔 B．频率为的光照到光电管的金属表面立即产生光电子 C．若发光二极管发出频率为的光，则一定无法识别条形码 D．若发光二极管发出频率为的光，扫描笔缓慢移动，也能正常识别条形码 16、年月日，我国科学家利用东方超环实现了万摄氏度下长脉冲高参数等离子体持续运行秒，这是人类首次实现人造太阳持续脉冲过千秒，对世界的可控核聚变发展来说都具有里程碑的意义。已知两个氘核聚变生成一个氦和一个中子，氘核质量为，中子质量为，核的质量为质量亏损为时，释放的能量为。除了计算质量亏损外，的质量可以认为是中子的倍。计算结果单位为，保留两位有效数字 写出该反应的核反应方程。 若两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成并放出一个中子，释放的核能也全部转化为核与中子的动能。反应前每个氘核的动能为，求反应后氦和中子的动能分别为多少。 17、（2024·南通市高考三模）用中子轰击锂核会生成粒子和氢的同位素，同时释放出的能量.已知元电荷，光在真空中的速度 写出核反应方程; 计算核反应过程的质量亏损以kg为单位，结果保留三位有效数字 18、（2024·镇江市高考三模）1919年，卢瑟福用镭放射出的粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素——和一种新的粒子会发生衰变，形成新的核素 粒子X是什么？写出的衰变方程； 取质子的质量为，中子的质量为，粒子的质量为m，光速为c，求粒子的比结合能． 19、（2024·扬州市高考三模）波长的伦琴射线使金箔发射光电子，电子在磁感应强度为的匀强磁场区域内做最大半径为的匀速圆周运动，已知，，，试求： （1）光电子的最大初动能； （2）金属的逸出功； （3）该电子的物质波的波长。 试卷第4页，共5页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！3 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题01 近代物理 1、（2024·南京市盐城市高考三模）在医学上，放射性同位素锶90（）制成表面敷贴器，可贴于体表治疗神经性皮炎等疾病。锶90（）会发生β衰变，其衰变产物中有钇（Y）的同位素，半衰期为28.8年。下列说法正确的是（　　） A. 该衰变过程质量守恒 B. 的比结合能比衰变产物中钇（Y）的同位素的比结合能大 C. β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的 D. 0.4mol的原子核经过57.6年后还剩余0.3mol 【答案】C 【解析】 A．衰变过程释放核能，根据质能方程可知，该衰变过程存在质量亏损，即衰变过程质量减小了，故A错误； B．衰变过程释放核能，表明生成核比反应核更加稳定，原子核越稳定，比结合能越大，即的比结合能比衰变产物中钇（Y）的同位素的比结合能小，故B错误； C．β衰变的本质是原子核内的一个中子转变成一个质子与一个电子，电子从原子核内射出的过程，可知衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，故C正确； D．根据半衰期的规律有 可知，0.4mol的原子核经过57.6年后还剩余0.1mol，故D错误。 故选C。 2、（2024·苏州市八校联盟高考三模） 2024年2月 19日中国科学家成功合成两种新的核素：锇160（）钨156（）。锇160发生α衰变发射出的高能粒子能使空气电离，钨156发生 衰变（正电子）生成钽156（）。下列说法正确的是（　　） A. 不同温度下，锇160的半衰期不同 B. 能使空气电离的高能粒子主要是γ射线 C. 钨156发生β⁺衰变产生的新核与钨156是一对同位素 D. 锇160发生α衰变产生的钨156的比结合能大于锇160的比结合能 【答案】D 【解析】 A．半衰期与温度无关，故A错误； B．能使空气电离的高能粒子主要是射线，故B错误； C．由题意可知核反应方程为 由于钨156发生β⁺衰变产生的新核与钨156质子数不同，故二者不是同位素，故C错误； D．比结合能越大越稳定，自然衰变的产物比结合能会变大，故锇160发生α衰变产生的钨156的比结合能大于锇160的比结合能，故D正确。 故选D。 3、（2024·徐州市高考三模）我国成功研制出高纯度钼。用高频光子轰击钼100得到钼，钼99衰变生成医学常用的元素锝，衰变方程为。则（　　） A. 正电子 B. 与中子数相同 C. 比的结合能小 D. 比的结合能小 【答案】C 【解析】 A．根据衰变过程质量数守恒电荷数守恒，可知x的质量数为0，电荷数为-1。所以x是负电子。故A错误； B．的中子数为57，,的中子数为58，它们的中子数不相同。故B错误； CD．比结合能越大原子核越稳定，所以比的结合能大。比的结合能小。 故C正确；D错误。 故选C。 4、（2024·徐州市高考三模）汤姆孙利用电子束穿过铝箔，得到如图所示的衍射图样。则（　　） A. 该实验现象是电子粒子性的表现 B. 该实验证实了原子具有核式结构 C. 实验中电子的物质波波长与铝箔中原子间距差不多 D. 实验中增大电子的速度，其物质波波长变长 【答案】C 【解析】 A．衍射是波的特性，该实验现象是电子波动性的表现，故A错误； B．电子的发现证明原子能够再分，该实验是波的衍射现象，说明电子具有波动性，该实验不能够证实原子具有核式结构，故B错误； C．发生明显衍射现象的条件是波长与孔的尺寸差不多，可知，实验中电子的物质波波长与铝箔中原子间距差不多，故C正确； D．根据物质波表达式有 可知，实验中增大电子的速度，其物质波波长变短，故D错误。 故选C。 5、（2024·扬州市高考三模）原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用光①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则（　　） A. ②光子的频率大于④光子的频率 B. ①光子的动量与③光子的动量大小相等 C. 用②照射该金属一定能发生光电效应 D. 用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek 【答案】B 【解析】 A．由图可知，②光子的能量小于④光子的能量，根据 可知②光子的频率小于④光子的频率，故A错误； B．由图可知①光子的能量等于③光子的能量，则①光子的频率等于③光子的频率，①光子的波长等于③光子的波长，根据 可知①光子的动量与③光子的动量大小相等，故B正确； C．由图可知②光子的能量小于①光子的能量，则用②照射该金属不一定能发生光电效应，故C错误； D．根据光电效应方程 由于④光子的能量大于①光子的能量，则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek，故D错误。 故选B。 6、（2024·扬州市高考三模） 呼气实验可用于检测胃部有无感染幽门螺杆菌，通过检测呼吸呼出的CO2是否具有放射性即可诊断。已知发生衰变的半衰期为5730年，衰变方程为。下列说法正确的是（　　） A. X为 B. 射线比射线的穿透能力弱 C. 衰变产生的是核外电子被电离产生的 D. 一般服下药物15分钟后再检测，是为了避免由于的衰变而明显降低检测准确性 【答案】B 【解析】 A．根据核反应前后，质量数和电荷数守恒，可以得到X为，故A错误； B．三种射线穿透能力依次是 故B正确； C．衰变释放的电子是原子的核内一个中子转化为质子和一个电子，来自原子核内部，故C错误； D．的半衰期为5730年，15分钟几乎不影响。服药15分钟后再检测，是为了使药里面的充分消化分解，释放到呼吸系统，提高检测准确性，故D错误。 故选B。 7、（2024·连云港市高考三模）正电子发射计算机断层扫描是核医学领域较先进的临床检查影像技术，使用作为原料产生正电子，其反应方程式为。真空中存在垂直于纸面的匀强磁场，某个静止的原子核在其中发生衰变，生成的硼核及正电子运动轨迹及方向如图所示，则（　　） A. 正电子动量大于硼核动量 B. 空间中磁场方向垂直纸面向外 C. 半径较大的轨迹是正电子轨迹 D. 正电子运动周期大于硼核周期 【答案】C 【解析】 A．静止原子核在其中发生衰变，生成的硼核及正电子，由动量守恒定律可得 可知正电子动量大小等于硼核动量，故A错误； C．由，解得 可知半径较大的轨迹是电荷量小的正电子轨迹，故C正确； B．由硼核及正电子运动方向，根据左手定则可知空间中磁场方向垂直纸面向里，故B错误； D．硼核的比正电子的大，由可知正电子运动周期小于硼核周期，故D错误。 故选C。 8、（2024·宜兴中学高考三模）物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法不符合事实的是(    ) A. 贝可勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 B. 汤姆孙用实验证实了阴极射线是带电粒子流 C. 查德威克用粒子轰击获得反冲核，发现了中子 D. 卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型 【答案】C  【解析】A.贝可勒尔发现的天然放射性现象说明原子核具有复杂结构，故A说法正确，不符合题意； B.汤姆孙用实验证实了阴极射线是带电粒子流，故B说法正确，不符合题意； C.卢瑟福用粒子轰击  获得反冲核  ，发现了质子，故C说法错误，符合题意； D.卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，故D说法正确，不符合题意。 故选C 9、（2024·苏州市高考三模）原子核存在一种衰变链，其中第1次由衰变成原子核，第2次由衰变成原子核下列说法正确的是 A. 两次均为衰变 B. 两次均为衰变 C. 第1次为衰变，第2次为衰变 D. 第1次为衰变，第2次为衰变 【答案】A  【解析】 本题考查了原子核衰变相关知识。根据电荷数守恒和质量数守恒，结合题意分析解题即可。 根据电荷数守恒和质量数守恒写出衰变的表达式，可得出衰变次数。 【解答】 电荷数守恒和质量数守恒可知，第一次衰变 第二次衰变 可知两次均为  衰变； 故A正确，BCD错误。 10、（2024·连云港市高考三模）某种光伏电池的工作原理如图所示。半径为的透明导电的球壳为阳极A，球形感光材料为阴极K。现用动量为的黄光照射K极，K极能发射出最大初动能为的光电子。已知电子电荷量为，光速为，普朗克常量为，忽略光电子重力及之间的相互作用。下列说法正确旳是（　　） A. 入射光子的波长为 B. 阴极感光材料的逸出功为 C. 若仅增大入射光强度，电压表的示数将增大 D. 若用紫光照射K极，电压表的最大示数将小于 【答案】B 【解析】 A．根据德布罗意波长公式可知入射光子的波长为 故A错误； B．根据爱因斯坦光电效应方程有 解得阴极感光材料的逸出功为 故B正确； CD．随着K极逸出的光电子运动到A极，A、K之间的电压逐渐增大，若K电极逸出的最大动能的光电子恰好运动不到A电极，两极间电压达到最大，再增大入射光强度电压表示数不再增大，根据动能定理有 两极间的最大电压为 若用紫光照射K极，可知初动能增大，则有 故CD错误。 故选B。 11、（2024·南京市临江高级中学高考三模）我国于2024年1月研发出全球首款民用核电池。该核电池利用半衰期约为100年的镍63来工作，其衰变方程为：，则（　　） A．X是电子 B．X是粒子 C．Y与Ni是同位素 D．Y的中子数为29 【答案】A 【解析】AB．根据电荷数守恒、质量数守恒知镍63的衰变方程是 故A正确，B错误；CD．同位素是质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子，Y的质子数是29，与Ni不是同位素，Y的中子数为 故CD错误。故选A。 12、（2024·镇江市高考三模）激光可以冷却中性原子，此过程光子和原子的物质波波长近似相等，则二者具有相近的 A. 速度 B. 动量 C. 质量 D. 能量 【答案】B  【解析】 根据德布罗意波波长公式分析即可。 【解答】根据德布罗意波波长公式可知，若两个粒子产生的德布罗意波的波长相等，则两粒子一定具有相同的动量，故 B正确， ACD错误。 13、（2024·镇江市高考三模）氢原子有多个谱线系，产生方式可借助能级图表达，如图所示，用某单色光照射大量处于基态的氢原子后，氢原子辐射的光对应谱线有一部分属于帕邢系，则该单色光的光子能量可能为 A. B. C. D. 【答案】C  【解析】 本题主要考查了氢原子能级跃迁；注意分析单色光的光子能量等于两能级间的能级差。 【解答】 从氢原子能级图知帕邢系是高能级向第3能级跃迁时辐射的光谱，当处于基态的氢原子吸收光子能量后应跃迁到第4、5、能级，故或，选项C正确ABD错误。 14、（2024·苏州市高考三模）实验表明，当强激光照射金属时，一个电子在极短时间内可吸收多个光子，从而形成多光子光电效应．现用频率为的强激光照射逸出功为W的金属表面，一个电子至多可以吸收n个光子，普朗克常量为h，则逸出的光电子最大初动能为 A. B. C. D. 【答案】C  【解析】 本题考查的是光电效应的解释，电子吸收光子自身能量增大，由动能定理求出逸出的光电子最大初动能 【解答】 一个电子至多可以吸收n个光子，能量为，由动能定理得则逸出的光电子最大初动能为，故C正确，ABD错误。 15、（2024·南京市临江高级中学高考三模）如图为某款条形码扫描笔的工作原理图，发光二极管发出的光频率为。将扫描笔笔口打开，在条形码上匀速移动，遇到黑色线条光几乎全部被吸收；遇到白色线条光被大量反射到光电管中的金属表面（截止频率），产生光电流，如果光电流大于某个值，会使信号处理系统导通，将条形码变成一个个脉冲电信号。下列说法正确的是（　　） A．扫描笔在条形码上移动的速度会影响相邻脉冲电信号的时间间隔 B．频率为的光照到光电管的金属表面立即产生光电子 C．若发光二极管发出频率为的光，则一定无法识别条形码 D．若发光二极管发出频率为的光，扫描笔缓慢移动，也能正常识别条形码 【答案】B 【解析】A．邻脉冲电信号的时间间隔与扫描笔在条形码上移动的速度无关，故A错误； B．频率为的光照到光电管发生光电效应是瞬间的，即立刻产生光电子，故B正确； C．若发光二极管发出频率为的光，可以产生光电流，可以正常识别条形码，故C错误； D．若发光二极管发出频率为的光，无法产生光电流，即无法正常识别条形码，故D错误。 故选B。 16、年月日，我国科学家利用东方超环实现了万摄氏度下长脉冲高参数等离子体持续运行秒，这是人类首次实现人造太阳持续脉冲过千秒，对世界的可控核聚变发展来说都具有里程碑的意义。已知两个氘核聚变生成一个氦和一个中子，氘核质量为，中子质量为，核的质量为质量亏损为时，释放的能量为。除了计算质量亏损外，的质量可以认为是中子的倍。计算结果单位为，保留两位有效数字 写出该反应的核反应方程。 若两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成并放出一个中子，释放的核能也全部转化为核与中子的动能。反应前每个氘核的动能为，求反应后氦和中子的动能分别为多少。 【答案】解：两个氘核聚变生成一个氦和一个中子，则该反应的核反应方程 碰撞和反应过程动量守恒，则碰后氦和中子总动量为零，即 核反应释放的的能量 根据能量守恒 解得氦动能 中子的动能   【解析】本题考查了核反应与动量和能量的结合，难度一般。 17、（2024·南通市高考三模）用中子轰击锂核会生成粒子和氢的同位素，同时释放出的能量.已知元电荷，光在真空中的速度 写出核反应方程; 计算核反应过程的质量亏损以kg为单位，结果保留三位有效数字 【答案】解：核反应方程 质能方程 代入数据得  【解析】本题考查核反应方程和质能方程。解决问题的关键是会书写核反应方程，利用爱因斯坦的质能方程分析计算。 18、（2024·镇江市高考三模）1919年，卢瑟福用镭放射出的粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素——和一种新的粒子会发生衰变，形成新的核素 粒子X是什么？写出的衰变方程； 取质子的质量为，中子的质量为，粒子的质量为m，光速为c，求粒子的比结合能． 【答案】解：根据质量数和电荷数守恒可知，粒子X是质子 的衰变方程为 个质子与2个中子结合成粒子过程中的质量亏损为 粒子的比结合能为   【解析】本题考查核反应方程、质能方程和比结合能。解决问题的关键是清楚核反应过程质量数和电荷数守恒，根据质能方程、比结合能的概念分析计算。 19、（2024·扬州市高考三模）波长的伦琴射线使金箔发射光电子，电子在磁感应强度为的匀强磁场区域内做最大半径为的匀速圆周运动，已知，，，试求： （1）光电子的最大初动能； （2）金属的逸出功； （3）该电子的物质波的波长。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 （1）电子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，有 解得 电子的最大初动能为    （2）入射光子的能量为 根据爱因斯坦光电效应方程得金属的逸出功为 （3）物质波的波长为 试卷第4页，共5页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！3 学科网（北京）股份有限公司 $$