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（山东专用）

专题01 近代物理 1、（2024·枣庄市高考三模）2024年4月19日起，日本开始排放第五批福岛核污染水，预计排放19天。核污染水中含有一定量的放射性核素“氚”，该核素可在生物体内富集，导致内照射，从而损害生物体的健康。已知氚的衰变方程为，半衰期约为12年，下列说法正确的是（　　） A. 氚核发生的是α衰变 B. 衰变产物X来自氚的核外电子 C. 衰变产生的射线能穿透几厘米厚的铅板 D. 若立即停止排放，12年后因排污导致核辐射量会减少50% 2、（2024·烟台市招远市高考三模）近日，中国科学家在人造太阳领域取得了重大突破，新一代人造太阳“中国环流三号”成功完成了一系列实验，并取得了重大科研进展，标志着我国掌握了可控核聚变高约束先进控制技术。若两个氘核对心碰撞发生核聚变，核反应方程为。其中氘核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，下列说法中正确的是（　　） A. X为质子 B. 该核反应前后核子的总质量相等 C. 该核反应释放的核能为 D. 氦核的比结合能E2小于氘核的比结合能E1 3、（2024·潍坊市高考三模）如图所示为氢原子能级图，用频率为ν的单色光照射大量处于基态的氢原子，氢原子辐射出频率分别为的ν1、ν2、ν3三种光子，且ν1 < ν2 < ν3。用该单色光照射到某新型材料上，逸出光电子的最大初动能与频率为ν2光子的能量相等。下列说法正确的是（ ） A. ν3 > ν1＋ν2 B. ν = ν1＋ν2＋ν3 C. 该单色光光子的能量为12.75eV D. 该新型材料的逸出功为1.89eV 4、（2024·泰安市高考三模）氢原子的能级图如图所示，现有大量处于能级的氢原子向能级跃迁，用产生的光子照射某金属材料，其中能量最低的光子刚好能使该金属材料发生光电效应，则逸出的光电子的最大初动能为（　　） A. 13.6eV B. 10.2eV C. 3.4eV D. 1.89eV 5、（2024·青岛市高考三模）“玉兔二号”月球车于2022年7月5日后开始休眠。月球夜晚温度低至零下180℃，为避免低温损坏仪器，月球车携带的放射性元素钚会不断衰变，释放能量为仪器保温。通过以下反应得到：，，下列说法正确的是（　　） A. ，X为电子 B. 是重核裂变 C. 的比结合能比的大 D. 衰变前的质量等于衰变后X和的质量之和 6、（2024·聊城市高考三模）如图所示，（a）为氢原子能级图，（b）为某放射性元素剩余质量m与原质量的比值随时间t的变化图像，（c）为轧制钢板时动态监测钢板厚度的装置图，（d）为原子核的比结合能随质量数变化图像。下列与四幅图对应的四种说法，正确的是（　　） A. 图（a）中，能量为10.5eV的光子轰击处于基态的氢原子，可能使之发生跃迁 B. 图（b）中，由放射性元素剩余质量m与原质量的比值随时间t的变化规律可知其半衰期为 C. 图（c）中，探测器接收到的可能是射线 D 图（d）中，比结合能越大，平均核子质量越大，原子核越稳定 7、（2024·淄博市高考三模） 2024年4月20日，我国首次利用核电商用堆批量生产碳14同位素，这标志着将彻底破解国内碳14同位素依赖进口的难题，实现碳14供应全面国产化。碳14发生β衰变时的反应方程为，则是（　　） A. B. C. D. 8、（2024·滨州市高考三模）铀235（）裂变的产物是多样的，其中一种裂变的核反应方程是，方程中的x、y分别是（　　） A. 53，89 B. 56，86 C. 53，86 D. 56，89 9、（2024·济宁市高考三模）某兴趣小组设计了一种光电烟雾报警器，其结构和原理如图所示。光源向外发射某一特定频率的光，发生火情时有烟雾进入报警器内，会使部分光改变传播方向，绕过挡板进入光电管从而发生光电效应，于是有电流输入报警系统，电流大于就会触发报警系统报警。某次实验中，当滑动变阻器的滑片P处于图示位置，烟雾浓度增大到n时恰好报警。假设烟雾浓度越大，单位时间内光电管接收到的光子数越多。下列说法可能正确的是（　　） A. 光线绕过挡板进入光电管利用了光的折射 B. 为提高光电烟雾报警器的灵敏度，可以将滑片P向右移动少许 C. 仅将电源的正负极反接，在烟雾浓度为n时也可能触发报警 D. 报警器恰好报警时，将滑片P向右移动后，警报有可能会被解除 10、（2024·济南市高考三模）2024年4月20日，我国首次利用核电商用堆批量生产碳14同位素，这标志着将彻底破解国内碳14同位素依赖进口的难题，实现碳14供应全面国产化。碳14发生β衰变时的反应方程为，则是（　　） A. B. C. D. 11、（2024·菏泽市外国语学校高考三模）镍63（）核电池是一种利用镍63同位素进行能量转换的装置，工作原理基于镍63同位素的放射性衰变，其半衰期为100.1年，在衰变过程中，镍63同位素会释放出一个高能电子，同时转变成稳定的铜63（）同位素。核电池中含有大量的镍63同位素，当这些同位素发生衰变时，释放出的高能电子会被捕获并导入电路中，电子的流动产生的电流可以用来驱动各种电子设备或充电电池。下列说法正确的是（　　） A. 镍63的衰变方程为 B. 镍63的比结合能小于铜63的比结合能 C. 镍63的衰变是由于强相互作用引起的 D. 100个镍63经过200.2年还剩下25个 12、（2024·齐鲁名校大联考高考三模）锶90具有放射性，其半衰期为28.5天，衰变方程为。锶90在生产生活中有很多用途，深空探测卫星利用其衰变产生的能量可以在极端环境下正常工作。关于锶90，下列说法正确的是（　　） A. 8个Sr核经过57天可能还剩3个未衰变 B. 锶90衰变时原子的核外电子会减少一个 C. Sr核的质量与其衰变产生的Y核的质量相等 D. Sr核的质量与其衰变产生的Y核和-e的总质量相等 13、（2024·德州市一中高考三模）如图甲所示为研究光电效应规律的实验装置，同一入射光照射到不同金属材料表面，发生光电效应时的遏止电压与金属材料的逸出功的关系如图乙所示，已知普朗克常量为h，则入射光的频率为（　　） A. B. C. D. 14、（2024·山东省实验中学高考三模）如图甲是研究光电效应实验原理图，阴极K金属的逸出功为3.0eV。如图乙是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射K极，求： （1）有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV； （2）从图示位置向左移动滑片P至某处，电压表示数为2.29V，光电子到达A极的最大动能为多少eV。 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·枣庄市高考三模）2024年4月19日起，日本开始排放第五批福岛核污染水，预计排放19天。核污染水中含有一定量的放射性核素“氚”，该核素可在生物体内富集，导致内照射，从而损害生物体的健康。已知氚的衰变方程为，半衰期约为12年，下列说法正确的是（　　） A. 氚核发生的是α衰变 B. 衰变产物X来自氚的核外电子 C. 衰变产生的射线能穿透几厘米厚的铅板 D. 若立即停止排放，12年后因排污导致核辐射量会减少50% 【答案】D 【解析】 A．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0，电荷数为-1，则X为电子，则氚核发生的是β衰变，选项A错误； B．衰变产物X来自氚核内的中子转化为质子时放出的电子，选项B错误； C．β射线的穿透能力较弱，不能穿透几厘米厚的铅板，选项C错误； D．若立即停止排放，12年后即经过一个半衰期，会有一半氚核发生衰变，即因排污导致的核辐射量会减少50%，选项D正确。 故选D。 2、（2024·烟台市招远市高考三模）近日，中国科学家在人造太阳领域取得了重大突破，新一代人造太阳“中国环流三号”成功完成了一系列实验，并取得了重大科研进展，标志着我国掌握了可控核聚变高约束先进控制技术。若两个氘核对心碰撞发生核聚变，核反应方程为。其中氘核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，下列说法中正确的是（　　） A. X为质子 B. 该核反应前后核子的总质量相等 C. 该核反应释放的核能为 D. 氦核的比结合能E2小于氘核的比结合能E1 【答案】C 【解析】 A．根据核反应方程满足电荷数守恒和质量数守恒，可知X为，是中子，故A错误； B．两个氘核对心碰撞发生核聚变，质量亏损释放核能，则反应前总质量大于反应后的总质量，故B错误； C．核反应释放核能等于生成物结合释放的能量与反应物拆开吸收能量之差，故有 故C正确； D．因氦核的结合释放的能量大于氘核拆开吸收的能量，则氦核的比结合能E2大于氘核的比结合能E1，故D错误。 故选C。 3、（2024·潍坊市高考三模）如图所示为氢原子能级图，用频率为ν的单色光照射大量处于基态的氢原子，氢原子辐射出频率分别为的ν1、ν2、ν3三种光子，且ν1 < ν2 < ν3。用该单色光照射到某新型材料上，逸出光电子的最大初动能与频率为ν2光子的能量相等。下列说法正确的是（ ） A. ν3 > ν1＋ν2 B. ν = ν1＋ν2＋ν3 C. 该单色光光子的能量为12.75eV D. 该新型材料的逸出功为1.89eV 【答案】D 【解析】 由题知，频率为ν的单色光照射大量处于基态的氢原子，氢原子辐射出频率分别为的ν1、ν2、ν3三种光子，且ν1 < ν2 < ν3，则说明 hν=hν3 = 12.09eV，hν2 = 10.2eV，hν1 = 1.89eV A．则可知 ν3 = ν1＋ν2 故A错误； BC．根据以上分析可知ν = ν3，且该单色光光子的能量为12.09eV，故BC错误； D．用该单色光照射到某新型材料上，逸出光电子的最大初动能与频率为ν2光子的能量相等，则由 hν－W0 = hν2 解得 W0 = 1.89eV 故D正确。 故选D。 4、（2024·泰安市高考三模）氢原子的能级图如图所示，现有大量处于能级的氢原子向能级跃迁，用产生的光子照射某金属材料，其中能量最低的光子刚好能使该金属材料发生光电效应，则逸出的光电子的最大初动能为（　　） A. 13.6eV B. 10.2eV C. 3.4eV D. 1.89eV 【答案】B 【解析】 大量处于能级的氢原子向能级跃迁可以产生3种能量的光子，从高到低分别是、，能量最低的光子刚好能使该金属逸出光电子，说明该金属材料的逸出功为 所以能量最高的光子照射该金属产生的光电子初动能最大，则有 故选B。 5、（2024·青岛市高考三模）“玉兔二号”月球车于2022年7月5日后开始休眠。月球夜晚温度低至零下180℃，为避免低温损坏仪器，月球车携带的放射性元素钚会不断衰变，释放能量为仪器保温。通过以下反应得到：，，下列说法正确的是（　　） A. ，X为电子 B. 是重核裂变 C. 的比结合能比的大 D. 衰变前的质量等于衰变后X和的质量之和 【答案】C 【解析】 A．衰变方程为 由质量数守恒，核电荷数可得X为电子 在核反应方程 由质量数守恒可得 解得 A错误； B．核反应方程 不是聚变反应，是人工核反应，B错误； C．衰变方程为 该反应释放核能，总核子数不变，所以的比结合能比的大，C正确； D．衰变方程为 该反应释放核能，有质量亏损，所以衰变前的质量大于衰变后X和的质量之和，D错误。 故选C。 6、（2024·聊城市高考三模）如图所示，（a）为氢原子能级图，（b）为某放射性元素剩余质量m与原质量的比值随时间t的变化图像，（c）为轧制钢板时动态监测钢板厚度的装置图，（d）为原子核的比结合能随质量数变化图像。下列与四幅图对应的四种说法，正确的是（　　） A. 图（a）中，能量为10.5eV的光子轰击处于基态的氢原子，可能使之发生跃迁 B. 图（b）中，由放射性元素剩余质量m与原质量的比值随时间t的变化规律可知其半衰期为 C. 图（c）中，探测器接收到的可能是射线 D 图（d）中，比结合能越大，平均核子质量越大，原子核越稳定 【答案】B 【解析】 A．10.2eV恰好为氢原子2能级和1能级的能极差，所以处于基态的氢原子恰好能吸收，发生跃迁，故选项A错误； B．放射性原子核从衰变为，所用时间 有半数发生衰变，所以半衰期为，故选项B正确； C．粒子穿透能力比较弱，不能穿透钢板，故选项C错误； D．比结合能越大，平均核子质量越小，故D错误。 故选B。 7、（2024·淄博市高考三模） 2024年4月20日，我国首次利用核电商用堆批量生产碳14同位素，这标志着将彻底破解国内碳14同位素依赖进口的难题，实现碳14供应全面国产化。碳14发生β衰变时的反应方程为，则是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 由质量数守恒有 解得 由电荷数守恒有 解得 综上所述，其为。 故选B。 8、（2024·滨州市高考三模）铀235（）裂变的产物是多样的，其中一种裂变的核反应方程是，方程中的x、y分别是（　　） A. 53，89 B. 56，86 C. 53，86 D. 56，89 【答案】D 【解析】 根据质量数与电荷数守恒有 ， 解得 ， 故选D。 9、（2024·济宁市高考三模）某兴趣小组设计了一种光电烟雾报警器，其结构和原理如图所示。光源向外发射某一特定频率的光，发生火情时有烟雾进入报警器内，会使部分光改变传播方向，绕过挡板进入光电管从而发生光电效应，于是有电流输入报警系统，电流大于就会触发报警系统报警。某次实验中，当滑动变阻器的滑片P处于图示位置，烟雾浓度增大到n时恰好报警。假设烟雾浓度越大，单位时间内光电管接收到的光子数越多。下列说法可能正确的是（　　） A. 光线绕过挡板进入光电管利用了光的折射 B. 为提高光电烟雾报警器的灵敏度，可以将滑片P向右移动少许 C. 仅将电源的正负极反接，在烟雾浓度为n时也可能触发报警 D. 报警器恰好报警时，将滑片P向右移动后，警报有可能会被解除 【答案】B 【解析】 A．光电烟雾报警器利用了烟雾对光的散射，是光的反射原理，故A错误； B．将滑片P向右移动少许，可增加光电管的正向电压，从而增加光电流，提高光电烟雾报警器的灵敏度，故B正确； C．图中光电管两端加的是正向电压，若正负极反接则光电管两端加负向电压，光照强度一定时，根据光电流与电压的关系，可知接正向电压在单位时间内会比接负向电压有更多光电子到达A极，所以反接后光电流会减小，在烟雾浓度为时无法触发报警系统，故C错误； D．恰好报警时将滑片P向右移动，会增大两极间的正向电压，不可能降低报警器的灵敏度，所以不会解除警报，故D错误。 故选B。 10、（2024·济南市高考三模）2024年4月20日，我国首次利用核电商用堆批量生产碳14同位素，这标志着将彻底破解国内碳14同位素依赖进口的难题，实现碳14供应全面国产化。碳14发生β衰变时的反应方程为，则是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 由质量数守恒有 解得 由电荷数守恒有 解得 综上所述，其为。 故选B。 11、（2024·菏泽市外国语学校高考三模）镍63（）核电池是一种利用镍63同位素进行能量转换的装置，工作原理基于镍63同位素的放射性衰变，其半衰期为100.1年，在衰变过程中，镍63同位素会释放出一个高能电子，同时转变成稳定的铜63（）同位素。核电池中含有大量的镍63同位素，当这些同位素发生衰变时，释放出的高能电子会被捕获并导入电路中，电子的流动产生的电流可以用来驱动各种电子设备或充电电池。下列说法正确的是（　　） A. 镍63的衰变方程为 B. 镍63的比结合能小于铜63的比结合能 C. 镍63的衰变是由于强相互作用引起的 D. 100个镍63经过200.2年还剩下25个 【答案】B 【解析】 A．因为核反应前后发生质量亏损，所以核方程不能写成等号，只能用箭头表示，A错误； B．核反应后释放核能，反应朝着比结合能增大的方向进行，故镍63的比结合能小于铜63的比结合能，B正确； C．衰变是原子核内中子不稳定，由弱相互作用引起的，C错误； D．半衰期是统计规律，具体到少数样本的个数计算是错误的，D错误。 故选B。 12、（2024·齐鲁名校大联考高考三模）锶90具有放射性，其半衰期为28.5天，衰变方程为。锶90在生产生活中有很多用途，深空探测卫星利用其衰变产生的能量可以在极端环境下正常工作。关于锶90，下列说法正确的是（　　） A. 8个Sr核经过57天可能还剩3个未衰变 B. 锶90衰变时原子的核外电子会减少一个 C. Sr核的质量与其衰变产生的Y核的质量相等 D. Sr核的质量与其衰变产生的Y核和-e的总质量相等 【答案】A 【解析】 A．半衰期是统计学规律，只有大量的原子核在衰变时才遵循该统计学规律，所以8个Sr核经过57天可能还剩3个未衰变，故A正确； B．锶90的衰变为衰变，其释放出的电子是由核内的中子转变而来，核外电子不会减少，故B错误； CD．锶90衰变时，有质量亏损，Sr核的质量大于其衰变产生的Y核和e的总的质量，故CD 错误。 故选A。 13、（2024·德州市一中高考三模）如图甲所示为研究光电效应规律的实验装置，同一入射光照射到不同金属材料表面，发生光电效应时的遏止电压与金属材料的逸出功的关系如图乙所示，已知普朗克常量为h，则入射光的频率为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 根据爱因斯坦光电方程 结合 联立可得 结合图乙可得 联立可得 故选A。 14、（2024·山东省实验中学高考三模）如图甲是研究光电效应实验原理图，阴极K金属的逸出功为3.0eV。如图乙是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射K极，求： （1）有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV； （2）从图示位置向左移动滑片P至某处，电压表示数为2.29V，光电子到达A极的最大动能为多少eV。 【答案】（1）2种，；（2） 【解析】 （1）大量处于能级的氢原子跃迁发出的光子能量分别为 ，， 的光子有2种，频率最大的光子能量是 （2）光电子最大初动能为 由图甲可知，向左移动滑片P时，K极电势高于A极，根据动能定理有 可得光电子到达A极的最大动能为 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 $$