专题15 近代物理学-【好题汇编】2024年高考物理三模试题分类汇编（广东专用）

专题15 近代物理学 一、单选题 1．（2024·广东·三模）2024年2月，我国科学家率先合成新核素锇-160和钨-156，为理解天体环境的演化提供了重要信息，已知锇-160的衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．锇-160发生的是β衰变 B．Y具有很强的穿透能力 C．锇-160发生衰变需要吸收能量 D．锇-160的比结合能比钨-156的比结合能小 2．（2024·河北·三模）如图甲，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子。阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。分别用单色光束①、②照射光电管，电流表示数I与电压表示数U之间的关系如图乙所示，则以下说法正确的是（　　） A．两种光的光子能量关系 B．两种光的波长关系 C．两种光的动量关系 D．光电子最大初动能关系 3．（2024·山东济南·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． 4．（2024·陕西·三模）心脏起搏器中的微型核电池以钽铂合金作外壳，内装有钚238，可在患者胸内连续安全使用10年以上。现有某型号核电池，只有重，体积仅，内装钚。已知钚的半衰期为87.7年，钚衰变时会放出射线和光子，生成新核X。下列说法正确的是（　　） A．新核X的中子数为142 B．该核电池中的核反应属于核裂变 C．温度升高，钚的半衰期将小于87.7年 D．经43.85年，的钚还剩余 5．（2024·辽宁·三模）如图甲所示的光电管是基于光电效应的一种光电转换器件，光电管可将光信号转换成电信号，在自动控制电路中有广泛应用。光电管的基本工作原理如图乙所示，当有光照在金属极k上，电路导通；无光照射时，电路不通。下列说法正确的是（　　） A．只要照射到金属k极上的光足够强电路就能导通 B．只有入射光的频率小于某一定值，电路才能导通 C．电路导通情况下，通过电阻的电流方向是从下向上 D．电路导通情况下，光照越强，电阻R上的电压越大 一、单选题 6．（2024·辽宁沈阳·三模）地铁列车和屏蔽门之间装有光电传感器。图甲为光电传感器，若光线被乘客阻挡，电流发生变化，系统立即报警。图乙中光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光只有a、b两种可使该光电管逸出光电子，图丙为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管电压U的关系图线。下列说法正确的是（　　） A．该光电管阴极材料的逸出功不能小于 B．a光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光 C．若部分光线被遮挡，光电子飞出阴极时的最大初动能变小 D．若部分光线被遮挡，则放大器的电流将增大，从而引发报警 7．（2024·浙江温州·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 8．（2024·四川泸州·三模）中国参与全球最大“人造太阳”国际热核聚变实验堆（ITER）研制，它利用氘和聚变成氦释放能量，旨在探索受控核聚变技术商业化的可行性。我国每年进口约5亿吨原油，已知1kg原油可以获得约的能量。关于此核反应，下列说法中正确的是（    ） A．核反应方程为： B．核反应方程为： C．核子质量亏损约1500kg释放的能量，相当于5亿吨原油释放的能量 D．核子质量亏损约150kg释放的能量，相当于5亿吨原油释放的能量 9．（2024·湖南永州·三模）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图甲所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ，用同一双缝干涉装置研究这两种光的干涉现象，得到如图乙和图丙所示的干涉条纹，用这两种光分别照射如图丁所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　） A．图甲中的对应的是Ⅱ B．图乙中的干涉条纹对应的是Ⅱ C．Ⅰ的光子动量小于Ⅱ的光子动量 D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大 一、实验题 10．（2024·辽宁辽阳·一模）同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验，使用的双缝间距d＝0.30mm，双缝到光屏的距离L＝900mm，该同学观察到的干涉条纹如图甲所示。 (1)在测量头上的是一个螺旋测微器（又叫“千分尺”），分划板上的刻度线处于、位置时，对应的示数如图乙、丙所示，则相邻亮条纹的间距 mm（结果保留三位小数）。 (2)计算单色光的波长的公式λ＝ （用L、d、、表示），可得波长λ＝ nm（结果保留三位有效数字）。 (3)若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，则用波长更长的单色光照射时，一定 （填“能”或“不能”）发生光电效应。 试卷第16页，共16页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题15 近代物理学 一、单选题 1．（2024·广东·三模）2024年2月，我国科学家率先合成新核素锇-160和钨-156，为理解天体环境的演化提供了重要信息，已知锇-160的衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．锇-160发生的是β衰变 B．Y具有很强的穿透能力 C．锇-160发生衰变需要吸收能量 D．锇-160的比结合能比钨-156的比结合能小 【答案】D 【详解】A．根据电荷数和质量数守恒，可知Y的质量数为4电荷数为2，可知Y为粒子，则锇—160发生的是衰变。故A错误； B．粒子有很强的电离能力。故B错误； CD．衰变都是释放能量的，比结合能增大，锇—160的比结合能比钨—156的比结合能小。故C错误；D正确。 故选D。 2．（2024·河北·三模）如图甲，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子。阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。分别用单色光束①、②照射光电管，电流表示数I与电压表示数U之间的关系如图乙所示，则以下说法正确的是（　　） A．两种光的光子能量关系 B．两种光的波长关系 C．两种光的动量关系 D．光电子最大初动能关系 【答案】D 【详解】A．用单色光束①、②照射光电管，设遏止电压是，由动能定理可得 可知对同一光电管逸出功一定，遏止电压越大，则照射光的频率越大，由题图乙可知，可知单色光束①的频率大于②，即有，由光子的能量公式，则有，A错误； B．单色光束①的频率大于②，由波长与频率的关系式可知，两种光的波长关系，B错误； C．由光子的动量公式可知，有，两种光的动量关系，C错误； D．由光电效应方程，由于，逸出功相同，可知光电子最大初动能关系，D正确。 故选D。 3．（2024·山东济南·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 【详解】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。 4．（2024·陕西·三模）心脏起搏器中的微型核电池以钽铂合金作外壳，内装有钚238，可在患者胸内连续安全使用10年以上。现有某型号核电池，只有重，体积仅，内装钚。已知钚的半衰期为87.7年，钚衰变时会放出射线和光子，生成新核X。下列说法正确的是（　　） A．新核X的中子数为142 B．该核电池中的核反应属于核裂变 C．温度升高，钚的半衰期将小于87.7年 D．经43.85年，的钚还剩余 【答案】A 【详解】A．钚的衰变方程 新核X的中子数234-92=142，故A正确； B．核电池中的核反应属于衰变，故B错误； C．温度升高，钚的半衰期不变，故C错误； D．经87.7年，的钚还剩余，故D错误。 故选A。 5．（2024·辽宁·三模）如图甲所示的光电管是基于光电效应的一种光电转换器件，光电管可将光信号转换成电信号，在自动控制电路中有广泛应用。光电管的基本工作原理如图乙所示，当有光照在金属极k上，电路导通；无光照射时，电路不通。下列说法正确的是（　　） A．只要照射到金属k极上的光足够强电路就能导通 B．只有入射光的频率小于某一定值，电路才能导通 C．电路导通情况下，通过电阻的电流方向是从下向上 D．电路导通情况下，光照越强，电阻R上的电压越大 【答案】D 【详解】AB．当入射光的频率大于截止频率时，金属k极就能发生光电效应，即电路可以导通，光强增大而频率小于截止频率不会发生光电效应，故AB错误； C．电路导通情况下，即光电子的运动方向向左，光电管内的电流方向向右，所以通过电阻的电流方向是从上向下，故C错误； D．电路导通情况下，光照越强，电流越大，所以电阻R上的电压越大，故D正确。 故选D。 一、单选题 6．（2024·辽宁沈阳·三模）地铁列车和屏蔽门之间装有光电传感器。图甲为光电传感器，若光线被乘客阻挡，电流发生变化，系统立即报警。图乙中光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光只有a、b两种可使该光电管逸出光电子，图丙为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管电压U的关系图线。下列说法正确的是（　　） A．该光电管阴极材料的逸出功不能小于 B．a光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光 C．若部分光线被遮挡，光电子飞出阴极时的最大初动能变小 D．若部分光线被遮挡，则放大器的电流将增大，从而引发报警 【答案】AB 【详解】A．大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时,能够辐射出三种能量的光子，分别是 能级跃迁所释放的能量，因为只有两种辐射光能使光电管发生光电效应，所以光电管阴极材料的逸出功不能小于。故A正确； B．由光电效应方程及可得 因为 所以 结合上一选项解析，可知a光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光。 故B正确； C．由光电效应方程可知，光电子飞出阴极时的最大初动能与光线多少无关。故C错误； D．若部分光线被遮挡，光子数减少，光电流变小，则放大器的电流将减小，从而引发报警。故D错误。 故选AB。 7．（2024·浙江温州·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】AB 【详解】A．根据题意，扫描笔在条形码上移动的速度越快，邻脉冲电信号的时间间隔越短，故A正确； 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，大于截止频率，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，小于截止频率，无法产生光电流，即无法正常识别条形码，故D错误。 故选AB。 8．（2024·四川泸州·三模）中国参与全球最大“人造太阳”国际热核聚变实验堆（ITER）研制，它利用氘和聚变成氦释放能量，旨在探索受控核聚变技术商业化的可行性。我国每年进口约5亿吨原油，已知1kg原油可以获得约的能量。关于此核反应，下列说法中正确的是（    ） A．核反应方程为： B．核反应方程为： C．核子质量亏损约1500kg释放的能量，相当于5亿吨原油释放的能量 D．核子质量亏损约150kg释放的能量，相当于5亿吨原油释放的能量 【答案】BD 【详解】AB．根据质量数和电荷数守恒，核反应方程为 故A错误，B正确； CD．5亿吨原油释放的能量 根据质能方程 联立解得 故核子质量亏损约150kg释放的能量，相当于5亿吨原油释放的能量，故C错误，D正确。 故选BD。 9．（2024·湖南永州·三模）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图甲所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ，用同一双缝干涉装置研究这两种光的干涉现象，得到如图乙和图丙所示的干涉条纹，用这两种光分别照射如图丁所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　） A．图甲中的对应的是Ⅱ B．图乙中的干涉条纹对应的是Ⅱ C．Ⅰ的光子动量小于Ⅱ的光子动量 D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大 【答案】AD 【详解】A．由题意可知，氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ，故可见光Ⅰ的能量大于可见光Ⅱ，可见光Ⅰ的频率大于可见光Ⅱ，故可见光Ⅰ是紫光，可见光Ⅱ是红光，图1中的Hα对应的是Ⅱ，故A正确； B．因可见光Ⅱ的频率小，故可见光Ⅱ波长大，其条纹间距较大，根据 可知图丙中的干涉条纹对应的是Ⅱ，故B错误； C．根据 可知Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，故C错误； D．根据爱因斯坦光电效应方程 可得 可知发生光电效应时I对应的遏制电压大，则P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，故D正确。 故选AD。 一、实验题 10．（2024·辽宁辽阳·一模）同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验，使用的双缝间距d＝0.30mm，双缝到光屏的距离L＝900mm，该同学观察到的干涉条纹如图甲所示。 (1)在测量头上的是一个螺旋测微器（又叫“千分尺”），分划板上的刻度线处于、位置时，对应的示数如图乙、丙所示，则相邻亮条纹的间距 mm（结果保留三位小数）。 (2)计算单色光的波长的公式λ＝ （用L、d、、表示），可得波长λ＝ nm（结果保留三位有效数字）。 (3)若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，则用波长更长的单色光照射时，一定 （填“能”或“不能”）发生光电效应。 【答案】(1)1.235/1.236/1.237 (2) 412 (3)不能 【详解】（1）乙和丙对应的读数分别为 x1=1.5mm+0.01mm×19.0=1.690mm x2=7.5mm+0.01mm×37.0=7.870mm 则 （2）根据 其中 解得 带入数据解得 （3）若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，因波长越长，频率越小，则用波长更长的单色光照射时，则一定不能发生光电效应。 试卷第16页，共16页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 $$