专题13 近代物理相关-【好题汇编】1年（2022-2024）高考1年模拟物理真题分类汇编（上海专用）

专题13 近代物理相关 （上海市2024年等级考物理试卷）氢的同位素 氢元素是宇宙中最简单的元素，有三种同位素。科学家利用电磁场操控并筛选这三种同位素，使其应用于核研究中。 9. 原子核之间由于相互作用会产生新核，这一过程具有多种形式。 （1）（3分）质量较小的原子核结合成质量较大原子核的过程称为______。 A．链式反应 B．衰变 C．核聚变 D．核裂变 （2）（2分）核的质量为，核的质量为，它们通过核反应形成一个质量为的氮原子核，此过程释放的能量为______。（真空中光速为c） 10. 某回旋加速器的示意图如图所示。磁感应强度大小为B的匀强磁场仅分布于两个相同且正对的半圆形中空金属盒，内，且与金属盒表面垂直。交变电源通过Ⅰ，Ⅱ分别与，相连，仅在，缝隙间的狭窄区域产生交变电场。初动能为零的带电粒子自缝隙中靠近的圆心O处经缝隙间的电场加速后，以垂直磁场的速度进入。 （1）（3分）粒子在，运动过程中，洛伦兹力对粒子做功为W，冲量为I，则______； A．， B．， C．， D．， （2）（3分）核和核自图中O处同时释放，Ⅰ，Ⅱ间电势差绝对值始终为U，电场方向做周期性变化，核在每次经过缝隙间时均被加速（假设粒子通过缝隙的时间和粒子间相互作用可忽略）。核完成3次加速时的动能与此时核的动能之比为______。 A． B． C． D． E． 11. 如图，静电选择器由两块相互绝缘、半径很大的同心圆弧形电极组成。电极间所加电压为U。由于两电极间距d很小，可近似认为两电极半径均为，且电极间的电场强度大小处处相等，方向沿径向垂直于电极。 （1）（2分）电极间电场强度大小为______； （2）（3分）由核、核和核组成的粒子流从狭缝进入选择器，若不计粒子间相互作用，部分粒子在电场力作用下能沿圆弧路径从选择器出射。 ①出射的粒子具有相同的______； A．速度 B．动能 C．动量 D．比荷 ②（5分）对上述①中的选择做出解释。（论证） 【静电场、磁场、近代物理】 【答案】9.①. C ②. 10.①. D ②. E 11.①. ②. B ③. 电场力作为向心力，q、E、r相同，则由上式可知也相同，即动能相同。 【解析】 【9题详解】 [1]质量较小的原子核结合成质量较大原子核的反应称为核聚变，C正确。 故选C。 [2]根据质能方程可知，此过程释放的能量为 【10题详解】 [1]由于粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力不做功，即，洛伦兹力的冲量，D正确。 故选D。 [2]由题意可知，核与核的电荷量之比为，，核与核的质量之比为，根据带点粒子在磁场中运动的周期 可知，核与核的周期之比为，核完成3次加速后，实际在磁场中转了2个半圈，时间为一个完整周期，则此时核在磁场中转了圈，只加速了1次。根据动能定理可知，对核有 对核有 解得动能之比为，E正确。 故选E。 【11题详解】 [1]由题意可知，电极间可视为匀强电场，因此电场强度大小为 [2][3]由题意可知，电场力提供向心力，则 其中场强、半径相同，三种原子核电荷量相同，则三种原子的相同，即动能相同，B正确。 故选B。 （上海市普陀区2024届高三物理二模试卷）1934年，约里奥—居里夫妇用粒子轰击铝箔，获得了中子和，放射性同位素又衰变产生和正电子。磷30是首个通过人工方法获得的放射性同位素。 16．同位素具有相同的( ) A．核子数　　B．中子数　　C．质子数 17．磷30具有放射性，其衰变方程为 。的半衰期是，经过后还剩 。 18．如图所示，将粒子、中子、正电子，以及离子和等五种粒子一起注入到加速电场的中心（忽略各粒子的初速度），部分粒子经电场加速从加速电场负极板上的小孔射出；然后沿以为圆心、为半径的圆弧通过静电分析器，再经速度选择器筛选后，某种粒子进入磁分析器中，在磁场中偏转后被磁场边界处的探测板收集。设原子核中每个核子的质量均为，已知元电荷为（整个系统处于真空中，不计粒子重力和粒子间的相互作用力）。 （1）经电场加速从加速电场负极板上的小孔射出的粒子有 。 （2）若加速电场两极板间的电压大小为，两极板间距为；静电分析器中与圆心等距离的各点场强大小相等，方向指向圆心。则在加速电场中所受电场力大小为 。 静电分析器中，与圆心距离为处的电场强度的大小为 。 （3）（论证）在（2）的条件下，若粒子进入速度选择器后，它们的运动轨迹如图中虚线①、②、③所示，分析说明到达探测板的粒子是 。 （4）（计算）在（2）（3）的条件下，若磁分析器中以为圆心的足够大半圆形区域内，分布着方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为，求在磁分析器中运动的时间和位移大小 。 【近代物理、磁场、静电场】 【答案】16．C 17． 0.25 18．粒子、正电子和 见解析 ， 【解析】16．同位素具有相同的质子数，不用的中子数，所以核子数也不同。 故选C。 17．[1]根据质量数守恒和核电荷数守恒可知，其衰变方程为 [2]经过后还剩余 18．（1）[1]由题意可知，带正电的粒子可以经电场加速从加速电场负极板上的小孔射出，故能够从小孔射出粒子有粒子、正电子和。 （2）[2]在加速电场中所受电场力大小为 [3]由电场力提供向心力可得 在加速电场中，由动能定理得 联立可得，静电分析器中，与圆心距离为处的电场强度的大小为为 （3）[4]设粒子的质量为M，粒子经过加速度电场获得的速度为 在速度选择器中比较洛伦兹力和电场力的大小关系，对于粒子、正电子和三种粒子的比荷关系为 可知能到达探测板的粒子是，即虚线①是正电子，虚线②是粒子，虚线③是。 （4）[5]对于粒子质量为，电荷量为，在此分析其中沿半圆弧轨迹偏转，由洛伦兹力提供向心力 其中粒子经过加速度电场获得的速度为 联立可得，偏转半径为 所以在磁分析器中运动的位移大小为 在磁分析器中运动的时间为 （上海市闵行区2024届高三物理二模试卷）4．测定金属的逸出功。 金属的逸出功是材料科学、电子工程等领域研究和应用的重要参数之一，对现代科技和生活产生着深远影响。 (1)用图（a）所示装置得到图（b），选择有效区域后得到图中的间距 ΔX，已知双缝间距为d，双缝到光强分布传感器的距离为D，则激光器中的单色光波长为 。 (2)分别用两束单色光a、b在图（c）中研究光电效应，得到光电流和电压的关系如图（d）所示。 ①判断单色光a、b的光强 I和频率 ν的大小关系 A．频率 νa > νb，光强 Ia > Ib B．频率 νa = νb，光强 Ia > Ib C．频率 νa > νb，光强 Ia = Ib ②已知元电荷e，光电子的最大初动能为 。 (3)若第（2）题中的光束来自第（1）题中的激光器，则图（c）中金属板K的逸出功W= 。（已知普朗克常量为h，光速为c） 【近代物理】 【答案】(1) (2)B eUc (3) 【详解】（1）由图（b）可知，双缝干涉相邻明条纹的间距为 根据 解得 （2）[1]由图（d）可知，单色光a、b的遏止电压相同，根据 可知二者频率相同，单色光a的饱和电流较大，所以单色光a的光强较大。 故选B。 [2]光电子的最大初动能为 （3）根据 联立解得 （上海市闵行区2024届高三物理二模试卷）6．“称”出电子的质量 1897年真空管阴极射线实验证明了电子的存在。电子的发现，和X射线、放射性一起，成为十九世纪末物理学的三大发现。通过测量电子的比荷（带电粒子电荷量与质量的比）和电荷量大小，人类第一次“称”出了电子的质量。 (1)如图所示为阴极射线管，电子经过电压为U1的直流高压电源加速后，进入长度为L、间距为d、垂直于纸面的匀强磁场区域，磁感应强度为B。电子运动轨迹如图，离开磁场时速度方向偏转了α。 ①磁场的方向为 ； ②（计算）求电子的比荷。 (2)1903年威尔逊想到一种测量电子电量的方法。如图，一个大玻璃筒内有过饱和蒸汽，当带电微粒通过时，就会形成以带电微粒为核心液滴。实验可观察到某液滴在重力和粘滞阻力f作用下最终以v0匀速运动。已知该球形液滴密度为ρ，在空气中运动时受到的粘滞阻力f与液滴的半径r、液滴的速度 成正比，即，粘滞系数η已知。求： ①该带电液滴的体积为 ； ②威尔逊改进了实验，给云室施加场强为E的竖直方向电场，使得该液滴能悬停在空中，那么带电微粒的电荷量为 ； ③（简答）在威尔逊云室实验的基础上，分析物理学家最后是如何得到电子电荷量的 。 【直线运动、磁场、静电场、机械能、近代物理】 【答案】(1)[1]垂直纸面向里；[2] (2) 见解析 【详解】（1）[1]由图，电子向下偏转，即电子进入磁场时，所受洛伦兹力竖直向下，由左手定则，磁场垂直纸面向里。 [2]电子通过加速电场 电子在磁场中 由几何关系 由洛伦兹力提供向心力 则电子的比荷 （2）[1]带电液滴匀速运动 球的体积 解得 [2]液滴悬停 解得带电微粒的电荷量为 代入 解得 [3]通过威尔逊云室实验可得到液滴的带电量，后来物理学家密立根通过油滴实验测量了数千个带电油滴的电荷量，发现这些电荷量都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小的电荷量就是电子所带的由荷量。 （上海市杨浦区2024届高三物理二模试卷）三、原子内的各种粒子 阴极射线的研究和电子的发现揭开了人类探索物质微观结构的序幕，放射性射线的研究深入到原子核的内部。已知质子质量，中子质量。 5．如图，放射源发出未知射线，移开强磁场后计数器测得的数值保持不变，再将薄铝片移开，计数器的测得的数值大幅上升，则未知射线中包含（    ） A．射线 B．射线 C．射线 6．根据量子理论可以推断或解释的是（    ） A．实物粒子都具有波动性 B．光电子的最大初动能与入射光的强度无关 C．电子绕原子核旋转对外辐射电磁波，能量会越来越少 D．经物质散射的光除了传播方向发生变化，频率也会发生变化 7．某原子从能级A跃迁到能级B时辐射出波长为的光子，从能级A跃迁到能级C时辐射出波长为的光子，且，则该原子从能级B跃迁到能级C将 （选填“吸收”或“发射”）光子，光子的波长为 。 8．电子显微镜可观测的分子线度为电子的德布罗意波长的n倍（）。已知普朗克常量为h。能观测到线度为d的分子的电子动量为 。 9．已知粒子的结合能为，则粒子的质量约为（    ） A． B． C． 10．在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个静止的原子序数为Z的放射性原子核X发生了一次衰变。放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做半径为的圆周运动。设粒子的质量为，产生的新核Y的质量为M。电子电量为e。求： （1）新核Y在磁场中做圆周运动的半径； （2）新核Y获得的动能。 【近代物理】 【答案】5．AC 6．BCD 7．吸收 8． 9．A 10．（1）；（2） 【解析】5．移开强磁场后，计数器所得计数值保持不变，说明穿过铝片的射线中无带电粒子，故只有射线；将薄铝片移开，计数器的测得的数值大幅上升，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即射线。因此放射源可能是和混合放射源。 故选AC。 6．A．在波粒二象性的基础上建立了量子力学，故A错误； B．量子理论成功解释了爱因斯坦光电效应理论，故B正确； C．量子理论成功解释了玻尔氢原子理论，故C正确； D．量子理论成功解释了康普顿散射，故D正确。 故选BCD。 7．[1]原子从能级A跃迁到能级B时辐射出波长为的光子，则 从能级A跃迁到能级C时辐射出波长为的光子，则 由于 则 原子从能级B跃迁到能级C将吸收光子。 [2]根据 光子的波长为 8．观测到线度为d的分子的电子的德布罗意波长为 解得线度为d的分子的电子动量为 9．组成粒子的核子与粒子的质量差为 根据质能方程，粒子的结合能为 解得粒子的质量约为 故选A。 10．（1）根据洛伦兹力提供向心力 可得 衰变过程中，系统动量守恒，则 解得新核Y在磁场中做圆周运动的半径 （2）根据洛伦兹力提供向心力 解得 新核Y获得的动能为 （上海市延安中学2024届高三下学期适应考物理试卷）微观粒子 对微观粒子性质的研究，是近代物理最重要的方向之一。 17．如图所示是氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，可以辐射出多种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向能级跃迁时释放的光子。则（　　） A．最多可放出6种频率不同的光子，全部属于巴耳末系 B．放出的光子中波长最长的是激发态跃迁到激发态时产生的 C．用动能为12.7eV的电子撞击氢原子，可使处于基态的氢原子跃迁至的激发态 D．用能量为2.56eV的光子照射处于能级的氢原子，可以使它跃迁到的激发态 18．（多选）康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现散射的X射线中，除了有与入射波长相同的成分外，还有其他波长的X射线，这是由入射光子与晶体中的电子碰撞引起的。已知普朗克常量为h。则（　　） A．康普顿效应揭示了光的粒子性 B．光子散射后波长变大 C．光子与电子碰撞后速度变小 D．若碰撞后电子的动量为p，则其物质波波长为 19．如图，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值随电压U变化关系的图像是（　　） A． B． C． D． 20．（多选）钚（）静止时衰变为激发态和α粒子，激发态铀核立即衰变为稳态铀核，并放出能量为Eγ的γ光子。已知钚、稳态轴核和α粒子的质量分别记为mPu，mU和mα，衰变放出光子的动量可忽略且该过程释放的核能除去γ光子的能量Eγ外全部转化为和α粒子的动能。在匀强磁场中衰变产生的和α粒子，两者速度方向均与磁场垂直，做匀速圆周运动，则（　　） A．和α粒子在磁场中匀速圆周运动轨迹为外切圆 B．的比结合能大于的比结合能 C．的动能为 D．α粒子的动能为 【光学、近代物理、磁场、动量】 【答案】17．B 18．ABD 19．C 20．ABD 【解析】17．A．最多可放出6种频率不同的光子，属于巴尔末系的只有两种，故A错误； B．光子波长最长时，其频率最小，即光子能量最小，所以放出的光子中波长最长的是激发态跃迁到激发态时产生的，故B正确； C．氢原子与实物粒子发生碰撞而跃迁，实物粒子的能量需大于等于能级差值，则处于基态的氢原子跃迁至的激发态需要的能量为 因此，用动能为12.7eV的电子撞击氢原子，不能使处于基态的氢原子跃迁至的激发态，故C错误； D．处于能级的氢原子跃迁到能级需要吸收的能量 而氢原子吸收光子发生跃迁，必须吸收等于能级差值的光子的能量，故D错误。 故选B。 18．A．康普顿效应揭示了光的粒子性，故A正确； B．光子散射后能量减小，则频率减小，波长变大，故B正确； C．X射线是电磁波，则光子与电子碰撞后速度不变，故C错误； D．若碰撞后电子的动量为p，则其物质波波长为 故D正确。 故选ABD。 19．光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值 可知图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因，则图像C正确，ABD错误。 故选C。 20．A．由题意可知衰变产生的和α粒子带电性相同，速度方向相反，故两粒子在同一匀强磁场中外切，故A正确； B．由于衰变时放出核能，比结合能增大，所以的比结合能大于的比结合能，故B正确； C．由能量守恒可知 由爱因斯坦质能方程可知 解得 故C错误； D．根据动量守恒定律有 联立可得 故D正确。故选ABD。 （上海市徐汇区2024届高三物理二模试卷）X射线 产生X射线的最简单方法是用加速后的电子撞击金属靶，经加速电场加速后的电子高速撞击金属靶而减速，损失的动能越多，放出的光子能量越大，并形成X射线谱线。1921年，我国物理学家叶企孙利用该原理较为精确地测定普朗克常量的大小。 12．若测得加速电场的电压为U、放出X射线的最短波长为λ，已知真空中的光速为c，元电荷为e，电子加速前的初速度忽略不计。 （1）普朗克常数可用所测物理量表示为h= 。 （2）h的单位可用国际单位制中的基本单位表示为 。 13．为测量波长，可使X射线斜射向氯化钠晶体。如图所示，射线将在晶体的两层物质微粒平面上分别反射。 （1）逐渐改变入射角，可观测到反射光的 A．频率大小变化            B．波长大小变化            C．波速大小变化            D．强度大小变化 （2）已知X射线在氯化钠晶体中的折射率为n，且n略小于1.则可能使X射线发生全反射的情况是 A．从真空斜射入氯化钠晶体，入射角大于 arcsin（n） B．从真空斜射入氯化钠晶体，入射角大于 arcsin（1/n） C．从氯化钠晶体斜射入真空，入射角大于 arcsin（n） D．从氯化钠晶体斜射入真空，入射角大于 arcsin（1/n） 14．增大加速电压，电子的动能增大，将可能把靶原子的最内层电子撞出而形成空穴。外层电子跃迁回最内层填补空穴所释放的光子在谱线中形成如图所示的两条强度峰a、b。 （1）靶原子中至少应有 层电子； （2）若所有高能级轨道上的电子均有可能向基态跃迁，则强度峰a、b所对应的X射线光子能量之比Ea：Eb ≈ （保留两位有效数字）。 【近代物理、单位制、光学】 【答案】12． 13．D A 14．3 1.1 【解析】12．[1][2]X射线的能量为 电子损失的能量为 由题意有 联立得 h的单位可用国际单位制中的基本单位表示为。 13．（1）逐渐改变入射角，入射光频率不变，所以反射光频率不变。由公式 可知介质不变，光的频率不变，所以波速不变，故波长不变。但折射光线减弱，所以反射光线强度增强。 故选D。 （2）因为X射线在氯化钠晶体中的折射率为n，且n略小于1。即从真空入射到氯化钠晶体时，有入射角比折射角小。所以要使X射线发生全反射必须让X射线从真空斜射入氯化钠晶体，设全发射临界角为C，由公式 得 故选A。 14．（1）要释放两种频率的光，所以原子中至少应有3层电子。 （2）电子能量为 由图可见a光的波长短，所以能量大，对应第3层到基态发射的X射线，它的光子能量 b为第2层到基态发射的X射线，它的光子能量 强度峰a、b所对应的X射线光子能量之比 （上海市虹口区2024届高三物理二模试卷）通过对微观粒子碰撞的研究，科学家发现了质子、中子和中微子等基本粒子，对微观世界的认识不断深入。 13．下列粒子中，质量最小的是( ) A．电子      B．质子       C．中子       D．粒子 14．图为卢瑟福所做微观粒子撞击的实验装置图。该装置中，放射源R放出的粒子是 。转动显微镜，在荧光屏S上观察到有个别粒子发生了大角度的偏转，据此提出了原子的 模型。 15．查德威克用钋放出的α射线轰击铍，从而发现了中子。装置图中的粒子B为 ，发现中子的核反应方程为：+→ +。 16．（计算题）在核反应堆中常用石墨做减速剂。已知碳核质量是中子质量的12倍，碰撞前中子的动能为Ek0，碳核均处于静止状态，中子与碳核相遇即发生弹性正碰。 （1）与碳核发生一次碰撞，中子损失的动能ΔEk为多少？ （2）一个中子至少与碳核发生几次碰撞，其动能才可减小为原来的万分之一？ 【近代物理】 【答案】13．A 14．粒子 核式结构 15．质子 16．（1）；（2）28 【解析】13．电子、中子、质子、粒子的质量关系满足 粒子>中子>质子>电子 故选A。 14．[1][2]卢瑟福在实验室用粒子放射源放出的粒子去轰击金箔从而观察到有个别粒子发生了大角度的偏转，据此提出了原子的核式结构模型。 15．[1]图中A为中子流，中子流轰击石蜡将氢中的质子打出，可知图中B为质子。 [2]根据质量数守恒和电荷数守恒可得发现中子的核反应方程为 16．（1）根据动量守恒和能量守恒有 解得 ， 而 解得 可得与一个碳核碰撞后中子损失的动能为 （2）设第二次碰撞后中子的速度大小为，同理可得 第三次碰撞后中子的速度大小 则第次碰撞后中子的速度大小 可令 即有 由数学知识有 解得 （上海市崇明区2024届高三物理二模试卷）物质的微观结构 物质是由分子或原子组成，电子的发现揭开了人类探索物质微观世界的序幕，人们意识到原子并非是组成物质的最小粒子，原子内部还有复杂的结构。 1．分子的运动：单个分子的运动是随机的，大量分子的运动符合统计规律。我们用 来量度物体分子热运动的平均动能。物体内部所有分子热运动的动能和势能的总和，叫做物体的 。 2．分子有大小：由于分子太小，人类无法直接测量。在“用单分子油膜估测分子大小”的实验中，我们把组成物质的分子视作是球形；把油膜看作是油酸分子一个紧挨着一个平铺开来而形成的单分子油膜。 （1）这一处理方法在物理科学思维方法中与下列哪种方法最接近( ) A．控制变量        B．积累法            C．估测法            D．科学建模 （2）已知配置好的油酸酒精溶液浓度为c，测得n滴油酸酒精溶液的体积为V0.则一滴油酸酒精溶液中，油酸的体积 。滴入一滴油酸酒精溶液至均匀撒有痱子粉的水面上，油膜充分散开后的面积为S。则可以估测出油酸分子的直径为 。 3．（多选题）分子间相互作用：在液体与固体接触的地方，由于固体分子对附着层内液体分子的作用力和液体内部分子间作用力的大小不同，液体对固体表面有浸润和不浸润两种现象。对下列判断正确的是（　　） A．水对玻璃是浸润的 B．水对医用脱脂棉是不浸润的 C．水银对玻璃是浸润的 D．水对防水衣材料是不浸润的 4．原子的模型：玻尔在卢瑟福原子核式结构的基础上，引入了量子化概念，提出了玻尔原子理论。根据这一理论，原子从一个能量状态跃迁到另外一个能量状态，会吸收或发射一定频率的光子。 （1）如果氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子( ) A．放出光子，能量增加                B．放出光子，能量减少 C．吸收光子，能量增加                D．吸收光子，能量减少 （2）如一束复色光a在图示平面内，经圆心O从空气中射入半圆形玻璃砖，出射光为b、c两束单色光。这是光的 现象；玻璃砖对b、c两束光的折射率大小 （填“等于”、“大于”或“小于”）。 5．原子核内部有结构：卢瑟福发现了质子以后，猜想在原子核内除质子外还存在着另一种粒子X，后来科学家用粒子轰击铍核实验证实了这一猜想，该核反应方程为：，则（　　） A．X是中子，， B．X是电子，， C．X是中子，， D．X是电子，， 【热学和近代物理、光学】 【答案】1．温度 内能 2．D 3．AD 4．B 折射或色散 大于 5．A 【解析】1．[1]分子的运动：单个分子的运动是随机的，大量分子的运动符合统计规律。我们用温度来量度物体分子热运动的平均动能。 [2]物体内部所有分子热运动的动能和势能的总和，叫做物体的内能。 2．（1）[1]这一处理方法在物理科学思维方法中属于建立理想模型，故选D。 （2）[2]已知配置好的油酸酒精溶液浓度为c，测得n滴油酸酒精溶液的体积为V0.则一滴油酸酒精溶液中，油酸的体积 [3]滴入一滴油酸酒精溶液至均匀撒有痱子粉的水面上，油膜充分散开后的面积为S。则可以估测出油酸分子的直径为 3．A．水对玻璃是浸润的，选项A正确； B．水对医用脱脂棉是浸润的，选项B错误； C．水银对玻璃是不浸润的，选项C错误； D．水对防水衣材料是不浸润的，选项D正确。 故选AD。 4．（1）[1]根据波尔理论，如果氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子能量减小，同时放出一定频率的光子，故选B。 （2）[2]光线进入玻璃砖时传播方向发生了改变，则该现象为光的折射现象； [3]两束光入射角相等，光线b的折射角较小，根据 则b的折射率较大，b、c两束光的折射率大小大于。 5．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，m=1，n=0，则X是中子，故选A。 （上海市宝山区2024届高三物理二模试卷）太阳是一颗自己能发光发热的气体星球，太阳能来源于太阳内部氢的核聚变，太阳能既便捷又环保。 11．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。若太阳每秒钟减少的质量为，由爱因斯坦质能方程可算得，太阳每秒钟辐射出的能量最接近于（　　） A． B． C． D． 12．在中国“人造太阳”全超导托卡马克实验装置中，氘核（）和氚核（）聚变结合成一个新的原子核，并放出一个中子，该新的原子核为（　　） A．氕核 B．氧核 C．氦核 D．氮核 13．2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测频率为的氢原子谱线，该谱线对应的光子能量为 J（结果保留三位有效数字）。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子 和 能级之间的跃迁。（已知普朗克常量） 14．“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线，这种射线光子的波长很短，设其波长为 λ。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，辐射的总功率为 P，卫星探测仪镜头正对着太阳。已知探测仪镜头面积为 S，卫星离太阳中心的距离为 L，普朗克常量为 h，光速为 c、则硬X射线光子的动量为 ，探测仪镜头每秒可接收到 个该种光子。 15．（计算）太阳能汽车是利用太阳能电池，将太阳能直接转化为电能，再利用电动机驱动汽车的一种新型汽车，目前正处在实验阶段。某辆实验车，太阳能电池板的总面积，太阳光照射到电池板单位面积上的辐射功率，对电动机的供电效率，提供的电压，电动机的内阻，实验车内部机件摩擦的能耗率在水平路面行驶时车受到的阻力。求这辆实验车在该路面上行驶的最大速率。 【近代物理、电路和牛顿定律】 【答案】11．C 12．C 13． 2 1 14． 15． 【解析】11．由爱因斯坦质能方程可知 代入数据可得 C正确。 故选C。 12．根据题意写出核反应方程 根据质量数守恒、电荷数守恒可知 ， 则新的原子核为，C正确。 故选C。 13．[1]该谱线对应的光子能量为 [2] [3]该光子的能量为 由图中可知和的能级差之前的能量差为。 14．[1]根据光子的动量可知 [2]太阳每秒辐射个硬X射线光子，镜头每秒可接收到的光子数为，则有 太阳辐射的总功率为，即太阳每秒辐射的能量为 联立解得 15．有题意可知，太阳能电池对电动机提供的电功率为 流过电动机的电流为 电动机产生的牵引力的功率为 实验车达最大速率时做匀速直线运动，此时，则 （上海市静安区2024届高三物理二模试卷）随着人们对物质结构不断探索，人们对组成物质的粒子有了越来越多的认识和应用。 1．打破原子不可分的物质观的基础是（　　） A． 粒子散射实验 B．质子的发现 C． 射线的发现 D．对阴极射线的研究 2．氢原子的核外电子，由外层轨道向内层轨道跃迁放出光子的过程中（　　） A．原子电势能的增加量等于电子动能的减少量 B．原子电势能的增加量小于电子动能的减少量 C．原子电势能的减少量等于电子动能的增加量 D．原子电势能的减少量大于电子动能的增加量 3．如图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，其中 光的波长更长。若用a、b两光照射某金属，仅其中一种光能使该金属表面逸出光电子，则该光为 光。电子通过双缝也能产生干涉图样，这说明电子具有 性。 4．科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是，若的质量为m1，的质量为m2，的质量为m3，真空中的光速为c。氘核聚变反应中释放的能量为（　　） A．（2m1 + m2 – m3）c B．（2m1 − m2 – m3）c C．（2m1 + m2 – m3）c2 D．（2m1 − m2 – m3）c2 【近代物理】 【答案】1．D 2．D 3．b a 波动 4．D 【解析】1．打破原子不可分的物质观的基础是对阴极射线的研究。 故选D。 2．氢原子的核外电子，由外层轨道向内层轨道跃迁放出光子的过程中，原子电势能的减少量等于电子动能的增加量与光子能量之和。故ABC错误；D正确。 故选D。 3．[1]根据结合图像可知b光的波长更长。 [2]发生光电效应时，存在极限波长，当入射光的波长小于极限波长才能发生光电效应，所以若用a、b两光照射某金属，仅其中一种光能使该金属表面逸出光电子，则该光为a光。 [3]电子通过双缝也能产生干涉图样，这说明电子具有波动性。 4．根据质能方程可知氘核聚变反应中释放的能量为 故选D。 （上海市金山区2024届高三物理二模试卷）大量随机事件的整体表现所显示的规律性叫做统计规律。 1．根据统计规律的含义，完成下表 随机事件 规律性 “伽尔顿板”实验 某个小球落入哪个槽内是随机的 越靠近中间小球越多 原子核的衰变 （1）某个原子核的衰变是一个 过程 每经过特定的时间，大量原子核的数目由于衰变减少至原来一半 单光子的双缝干涉 通过双缝后的某个光子在荧光屏上的落点是随机的 （2）通过双缝后，大量光子在荧光屏上会叠加形成 （描述条纹分布特点）的条纹 2．“伽尔顿板”实验中，让大量小球从上方漏斗形入口落下，最终小球都落在槽内。重复多次实验后发现（　　） A．某个小球落在哪个槽是确定的 B．大量小球在槽内的分布是有一定规律的 C．大量小球落入槽内后均匀分布在各槽中 D．越远离漏斗形入口处的槽内，小球聚集得越少 3．若有10g某放射性元素，其半衰期是T。 （1）经过时间4T后，该元素还剩 g； （2）若将该元素和另一元素（半衰期大于T）化学反应后形成化合物，化合物中该元素的半衰期为T’，则( ) A．T’>T            B．T’=T            C．T’＜T 4．单光子的双缝干涉实验现象显示了光具有 。在体现光具有粒子性的光电效应现象中，若某金属在不同单色光照射下反向遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图所示，则可知普朗克常数h= （用U1、ν0、ν1和e表示）。 【近代物理】 【答案】1．随机的 明暗相间、等间距 2．BD 3．0.625 B 4．波粒二象性 【解析】1．[1]对于一个特定的原子，我们只知道它发生衰变的概率，而不知道它将何时发生衰变，单个微观事件不可以预测，即某个原子核的衰变是一个随机的过程； [2]光波是一种概率波，光子落在光屏上各点的概率是不同的，大量光子通过双缝后打在底片上的情况呈现出规律性，所以大量光子的运动体现波动性，在光屏上形成等间距的明暗相间的条纹。 2．如果从入口处投入单个小球或者少量小球，小球落在哪个槽是偶然、随机的，大量小球投入，落入槽的分布情况是有规律的，多次重复实验可知，小球落在槽内的分布是不均匀的，中间槽最多，两边最少，越接近漏斗形入口处的槽内，小球最多。 故选BD。 3．[1]该元素还剩余质量为 [2]放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关。故选B。 4．[1]使光子一个一个地通过双缝，如果时间足够长，底片上会出现双缝干涉图样，光波是一种概率波，光子落在光屏上各点的概率是不同的，单个光子通过双缝后打在底片的情况呈现出随机性，大量光子通过双缝后打在底片上的情况呈现出规律性，所以个别光子的运动体现粒子性，大量光子的运动体现波动性，故单光子的双缝干涉实验现象显示了光具有波粒二象性； [2]当时，遏止电压为，根据爱因斯坦光电效应方程 遏止电压 由图像可得 以上各式联立，解得 （上海市青浦区2024届高三物理二模试卷）一、北斗卫星导航系统 北斗卫星导航系统（简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主研发的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、高精度的定位、导航的国家重要基础设施。 1．北斗系统用电磁波传递信息，下列选项不属于电磁波的是（　　） A．无线电波 B．紫外线 C．超声波 D．X射线 2．在发射北斗导航卫星的过程中，某2s内卫星速度随时间的变化规律为v=（8t+3）m/s，由此可知（　　） A．卫星的加速度为3m/s2 B．卫星在2s内通过的位移为22m C．卫星2s末的速度为16m/s D．卫星做变加速直线运动 3．如图一颗北斗导航卫星在做轨道半径为r的匀速圆周运动。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，这颗北斗卫星的运行周期为 ；向心加速度为 。 4．某颗北斗卫星质量为m，该卫星原来在半径为R1的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其做圆周运动的半径变为R2，则R1 R2（选填“<”、“=”或“>”）。若已知G为引力常量，M为地球质量，则此过程中合外力对该卫星做功为 。 5．北斗导航卫星中的“北斗三号"搭载了氢原子钟，原子钟通过氢原子能级跃迁产生电磁波校准时钟。氢原子的部分能级结构如图，则（　　） A．用10.5eV的光子照射，能使处于基态的氢原子跃迁到激发态 B．氢原子由基态跃迁到激发态后，原子的电势能增大 C．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射出3种不同频率的光子 D．一群处于用n=2能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的光照射金属铂（铂逸出功为6.34eV），能发生光电效应 【电磁波、直线运动、万有引力定律、原子物理】 【答案】1．C 2．B 3． 4． > 5．BD 【解析】1．无线电波、紫外线、X射线都属于电磁波，超声波属于机械波，则不属于电磁波的选C。 2．AD．某2s内卫星速度随时间的变化规律为v=（8t+3）m/s，可知卫星做匀加速直线运动，加速度为 故AD错误； B．卫星做匀加速直线运动，在2s内通过的位移为 故B正确； C．卫星2s末的速度为 故C错误。 故选B。 3．[1][2]北斗导航卫星在做轨道半径为r的匀速圆周运动，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，有 联立解得卫星的周期和向心加速度为 ， 4．[1]卫星受到极稀薄空气的摩擦作用，则其线速度变小，万有引力大于向心力，则卫星做向心运动，轨道半径变小，即； [2]轨道半径为时，有 卫星的引力势能为 轨道半径为时，有 卫星的引力势能为 合外力对该卫星做功变为摩擦产生的热量，根据能量守恒定律得 解得 5．A．处于基态的氢离子跃迁到激发态，如果到第2能级 如果到第3能级 10.5eV的光子能量都不符合跃迁条件，故A错误； B．按照波尔理论，氢原子由基态跃迁到激发态，核外电子从低轨道跃迁到高轨道，克服库仑力做功，原子的电势能增大，故B正确； C．大量处于激发态的氢原子，向低能级跃迁能辐射有 即能辐射6种光子，故C错误； D．的氢原子从激发态向低能级跃迁，释放最大10.2eV能量的光子，因 发出的光照射金属铂（铂逸出功为6.34eV），能发生光电效应，故D正确。 故选BD。 （上海市杨浦区2024届高三物理二模试卷）二、测速 现代科技发展提供了很多测量物体运动速度的方法。我们教材介绍的门式结构光电门传感器如图所示，两臂上有A、B两孔，A孔内的发光管发射红外线，B孔内的光电管接收红外线。 (1)如图2所示，为了测量物体运动的速度，在物体上安装挡光片。用光电门传感器测量运动物体经过光电门时的速度，需要测量的物理量有 和 。 (2)光电门传感器是根据光电效应，利用光电转换元件将光信号转换成电信号的器件。如图3所示为某种金属在各种频率单色光照射下反向遏止电压U与入射光频率v之间的关系。从图中数据可知该金属的极限频率为 Hz（计算结果保留2位有效数字）。已知红外线的波长范围约在，用红外线照射该金属 （选填“能”或“不能”）产生光电效应。（普朗克常量，电子电量） (3)图（a）中磁铁安装在半径为R的自行车前轮上，磁铁到前轮圆心的距离为r。磁铁每次靠近霍尔传感器，传感器就输出一个电压信号到速度计上。 （1）测得连续N个电压信号的时间间隔为t，则在这段时间内自行车前进的平均速度 。 （2）自行车做匀变速直线运动，某段时间内测得电流信号强度I随时间t的变化如图（b）所示，则自行车的加速度 （以车前进方向为正方向）。 （3）如图（c）所示，电流从上往下通过霍尔元件A（自由电荷为电子），当磁铁C沿图示方向运动经过霍尔元件附近时，会有图示方向的磁场穿过霍尔元件，在元件的左右两面间能检测到电势差。则磁铁经过霍尔元件的过程中（由空间磁场变化所激发的电场可忽略不计） A．磁铁C的N极靠近元件且    B．磁铁C的S极靠近元件且 C． 磁铁C的N极靠近元件且    D．磁铁C的S极靠近元件且 (4)用微波传感器测量飞行网球的速度，利用发送信号与接收信号的频率差，通过公式计算出物体运动的速度。当球远离传感器运动时，单位时间内测得的信号数和波长（    ） A．变多，变长 B．变多，变短 C．变少，变短 D．变少，变长 【光学、圆周运动、运动学和电磁学】 【答案】(1)挡光片的宽度 挡光片通过光电门的时间 (2) 不能 (3) C (4)D 【详解】（1）测量物体运动的速度，根据 可知，需要测量挡光片的宽度和挡光片通过光电门的时间； （2）[1]由光电效应方程 将，代入上式解得 又有 解得 [2]根据 解得 均未达到截止频率，故不能产生光电效应。 （3）（1）[1]如果在时间t内得到的脉冲数为，则自行车的转速为 速度 （2）[2]根据公式可得 则 （3）[3]产生如图所示的磁场，故磁铁C的N极靠近元件；当通如图所示的电流时，实际是自由电子在向上运动，其受到的洛伦兹力向左，累积在a端，故a端电势低，故。 故选C。 （4）根据多普勒效应可知，远离时，接收到的频率减小，故单位时间内测得的信号数减小；根据 可得波长变长。 故选D。 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题13 近代物理相关 （上海市2024年等级考物理试卷）氢的同位素 氢元素是宇宙中最简单的元素，有三种同位素。科学家利用电磁场操控并筛选这三种同位素，使其应用于核研究中。 9. 原子核之间由于相互作用会产生新核，这一过程具有多种形式。 （1）（3分）质量较小的原子核结合成质量较大原子核的过程称为______。 A．链式反应 B．衰变 C．核聚变 D．核裂变 （2）（2分）核的质量为，核的质量为，它们通过核反应形成一个质量为的氮原子核，此过程释放的能量为______。（真空中光速为c） 10. 某回旋加速器的示意图如图所示。磁感应强度大小为B的匀强磁场仅分布于两个相同且正对的半圆形中空金属盒，内，且与金属盒表面垂直。交变电源通过Ⅰ，Ⅱ分别与，相连，仅在，缝隙间的狭窄区域产生交变电场。初动能为零的带电粒子自缝隙中靠近的圆心O处经缝隙间的电场加速后，以垂直磁场的速度进入。 （1）（3分）粒子在，运动过程中，洛伦兹力对粒子做功为W，冲量为I，则______； A．， B．， C．， D．， （2）（3分）核和核自图中O处同时释放，Ⅰ，Ⅱ间电势差绝对值始终为U，电场方向做周期性变化，核在每次经过缝隙间时均被加速（假设粒子通过缝隙的时间和粒子间相互作用可忽略）。核完成3次加速时的动能与此时核的动能之比为______。 A． B． C． D． E． 11. 如图，静电选择器由两块相互绝缘、半径很大的同心圆弧形电极组成。电极间所加电压为U。由于两电极间距d很小，可近似认为两电极半径均为，且电极间的电场强度大小处处相等，方向沿径向垂直于电极。 （1）（2分）电极间电场强度大小为______； （2）（3分）由核、核和核组成的粒子流从狭缝进入选择器，若不计粒子间相互作用，部分粒子在电场力作用下能沿圆弧路径从选择器出射。 ①出射的粒子具有相同的______； A．速度 B．动能 C．动量 D．比荷 ②（5分）对上述①中的选择做出解释。（论证） （上海市普陀区2024届高三物理二模试卷）1934年，约里奥—居里夫妇用粒子轰击铝箔，获得了中子和，放射性同位素又衰变产生和正电子。磷30是首个通过人工方法获得的放射性同位素。 16．同位素具有相同的( ) A．核子数　　B．中子数　　C．质子数 17．磷30具有放射性，其衰变方程为 。的半衰期是，经过后还剩 。 18．如图所示，将粒子、中子、正电子，以及离子和等五种粒子一起注入到加速电场的中心（忽略各粒子的初速度），部分粒子经电场加速从加速电场负极板上的小孔射出；然后沿以为圆心、为半径的圆弧通过静电分析器，再经速度选择器筛选后，某种粒子进入磁分析器中，在磁场中偏转后被磁场边界处的探测板收集。设原子核中每个核子的质量均为，已知元电荷为（整个系统处于真空中，不计粒子重力和粒子间的相互作用力）。 （1）经电场加速从加速电场负极板上的小孔射出的粒子有 。 （2）若加速电场两极板间的电压大小为，两极板间距为；静电分析器中与圆心等距离的各点场强大小相等，方向指向圆心。则在加速电场中所受电场力大小为 。 静电分析器中，与圆心距离为处的电场强度的大小为 。 （3）（论证）在（2）的条件下，若粒子进入速度选择器后，它们的运动轨迹如图中虚线①、②、③所示，分析说明到达探测板的粒子是 。 （4）（计算）在（2）（3）的条件下，若磁分析器中以为圆心的足够大半圆形区域内，分布着方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为，求在磁分析器中运动的时间和位移大小 。 （上海市闵行区2024届高三物理二模试卷）4．测定金属的逸出功。 金属的逸出功是材料科学、电子工程等领域研究和应用的重要参数之一，对现代科技和生活产生着深远影响。 (1)用图（a）所示装置得到图（b），选择有效区域后得到图中的间距 ΔX，已知双缝间距为d，双缝到光强分布传感器的距离为D，则激光器中的单色光波长为 。 (2)分别用两束单色光a、b在图（c）中研究光电效应，得到光电流和电压的关系如图（d）所示。 ①判断单色光a、b的光强 I和频率 ν的大小关系 A．频率 νa > νb，光强 Ia > Ib B．频率 νa = νb，光强 Ia > Ib C．频率 νa > νb，光强 Ia = Ib ②已知元电荷e，光电子的最大初动能为 。 (3)若第（2）题中的光束来自第（1）题中的激光器，则图（c）中金属板K的逸出功W= 。（已知普朗克常量为h，光速为c） （上海市闵行区2024届高三物理二模试卷）6．“称”出电子的质量 1897年真空管阴极射线实验证明了电子的存在。电子的发现，和X射线、放射性一起，成为十九世纪末物理学的三大发现。通过测量电子的比荷（带电粒子电荷量与质量的比）和电荷量大小，人类第一次“称”出了电子的质量。 (1)如图所示为阴极射线管，电子经过电压为U1的直流高压电源加速后，进入长度为L、间距为d、垂直于纸面的匀强磁场区域，磁感应强度为B。电子运动轨迹如图，离开磁场时速度方向偏转了α。 ①磁场的方向为 ； ②（计算）求电子的比荷。 (2)1903年威尔逊想到一种测量电子电量的方法。如图，一个大玻璃筒内有过饱和蒸汽，当带电微粒通过时，就会形成以带电微粒为核心液滴。实验可观察到某液滴在重力和粘滞阻力f作用下最终以v0匀速运动。已知该球形液滴密度为ρ，在空气中运动时受到的粘滞阻力f与液滴的半径r、液滴的速度 成正比，即，粘滞系数η已知。求： ①该带电液滴的体积为 ； ②威尔逊改进了实验，给云室施加场强为E的竖直方向电场，使得该液滴能悬停在空中，那么带电微粒的电荷量为 ； ③（简答）在威尔逊云室实验的基础上，分析物理学家最后是如何得到电子电荷量的 。 （上海市杨浦区2024届高三物理二模试卷）三、原子内的各种粒子 阴极射线的研究和电子的发现揭开了人类探索物质微观结构的序幕，放射性射线的研究深入到原子核的内部。已知质子质量，中子质量。 5．如图，放射源发出未知射线，移开强磁场后计数器测得的数值保持不变，再将薄铝片移开，计数器的测得的数值大幅上升，则未知射线中包含（    ） A．射线 B．射线 C．射线 6．根据量子理论可以推断或解释的是（    ） A．实物粒子都具有波动性 B．光电子的最大初动能与入射光的强度无关 C．电子绕原子核旋转对外辐射电磁波，能量会越来越少 D．经物质散射的光除了传播方向发生变化，频率也会发生变化 7．某原子从能级A跃迁到能级B时辐射出波长为的光子，从能级A跃迁到能级C时辐射出波长为的光子，且，则该原子从能级B跃迁到能级C将 （选填“吸收”或“发射”）光子，光子的波长为 。 8．电子显微镜可观测的分子线度为电子的德布罗意波长的n倍（）。已知普朗克常量为h。能观测到线度为d的分子的电子动量为 。 9．已知粒子的结合能为，则粒子的质量约为（    ） A． B． C． 10．在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个静止的原子序数为Z的放射性原子核X发生了一次衰变。放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做半径为的圆周运动。设粒子的质量为，产生的新核Y的质量为M。电子电量为e。求： （1）新核Y在磁场中做圆周运动的半径； （2）新核Y获得的动能。 （上海市延安中学2024届高三下学期适应考物理试卷）微观粒子 对微观粒子性质的研究，是近代物理最重要的方向之一。 17．如图所示是氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，可以辐射出多种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向能级跃迁时释放的光子。则（　　） A．最多可放出6种频率不同的光子，全部属于巴耳末系 B．放出的光子中波长最长的是激发态跃迁到激发态时产生的 C．用动能为12.7eV的电子撞击氢原子，可使处于基态的氢原子跃迁至的激发态 D．用能量为2.56eV的光子照射处于能级的氢原子，可以使它跃迁到的激发态 18．（多选）康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现散射的X射线中，除了有与入射波长相同的成分外，还有其他波长的X射线，这是由入射光子与晶体中的电子碰撞引起的。已知普朗克常量为h。则（　　） A．康普顿效应揭示了光的粒子性 B．光子散射后波长变大 C．光子与电子碰撞后速度变小 D．若碰撞后电子的动量为p，则其物质波波长为 19．如图，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值随电压U变化关系的图像是（　　） A． B． C． D． 20．（多选）钚（）静止时衰变为激发态和α粒子，激发态铀核立即衰变为稳态铀核，并放出能量为Eγ的γ光子。已知钚、稳态轴核和α粒子的质量分别记为mPu，mU和mα，衰变放出光子的动量可忽略且该过程释放的核能除去γ光子的能量Eγ外全部转化为和α粒子的动能。在匀强磁场中衰变产生的和α粒子，两者速度方向均与磁场垂直，做匀速圆周运动，则（　　） A．和α粒子在磁场中匀速圆周运动轨迹为外切圆 B．的比结合能大于的比结合能 C．的动能为 D．α粒子的动能为 （上海市徐汇区2024届高三物理二模试卷）X射线 产生X射线的最简单方法是用加速后的电子撞击金属靶，经加速电场加速后的电子高速撞击金属靶而减速，损失的动能越多，放出的光子能量越大，并形成X射线谱线。1921年，我国物理学家叶企孙利用该原理较为精确地测定普朗克常量的大小。 12．若测得加速电场的电压为U、放出X射线的最短波长为λ，已知真空中的光速为c，元电荷为e，电子加速前的初速度忽略不计。 （1）普朗克常数可用所测物理量表示为h= 。 （2）h的单位可用国际单位制中的基本单位表示为 。 13．为测量波长，可使X射线斜射向氯化钠晶体。如图所示，射线将在晶体的两层物质微粒平面上分别反射。 （1）逐渐改变入射角，可观测到反射光的 A．频率大小变化            B．波长大小变化            C．波速大小变化            D．强度大小变化 （2）已知X射线在氯化钠晶体中的折射率为n，且n略小于1.则可能使X射线发生全反射的情况是 A．从真空斜射入氯化钠晶体，入射角大于 arcsin（n） B．从真空斜射入氯化钠晶体，入射角大于 arcsin（1/n） C．从氯化钠晶体斜射入真空，入射角大于 arcsin（n） D．从氯化钠晶体斜射入真空，入射角大于 arcsin（1/n） 14．增大加速电压，电子的动能增大，将可能把靶原子的最内层电子撞出而形成空穴。外层电子跃迁回最内层填补空穴所释放的光子在谱线中形成如图所示的两条强度峰a、b。 （1）靶原子中至少应有 层电子； （2）若所有高能级轨道上的电子均有可能向基态跃迁，则强度峰a、b所对应的X射线光子能量之比Ea：Eb ≈ （保留两位有效数字）。 （上海市虹口区2024届高三物理二模试卷）通过对微观粒子碰撞的研究，科学家发现了质子、中子和中微子等基本粒子，对微观世界的认识不断深入。 13．下列粒子中，质量最小的是( ) A．电子      B．质子       C．中子       D．粒子 14．图为卢瑟福所做微观粒子撞击的实验装置图。该装置中，放射源R放出的粒子是 。转动显微镜，在荧光屏S上观察到有个别粒子发生了大角度的偏转，据此提出了原子的 模型。 15．查德威克用钋放出的α射线轰击铍，从而发现了中子。装置图中的粒子B为 ，发现中子的核反应方程为：+→ +。 16．（计算题）在核反应堆中常用石墨做减速剂。已知碳核质量是中子质量的12倍，碰撞前中子的动能为Ek0，碳核均处于静止状态，中子与碳核相遇即发生弹性正碰。 （1）与碳核发生一次碰撞，中子损失的动能ΔEk为多少？ （2）一个中子至少与碳核发生几次碰撞，其动能才可减小为原来的万分之一？ （上海市崇明区2024届高三物理二模试卷）物质的微观结构 物质是由分子或原子组成，电子的发现揭开了人类探索物质微观世界的序幕，人们意识到原子并非是组成物质的最小粒子，原子内部还有复杂的结构。 1．分子的运动：单个分子的运动是随机的，大量分子的运动符合统计规律。我们用 来量度物体分子热运动的平均动能。物体内部所有分子热运动的动能和势能的总和，叫做物体的 。 2．分子有大小：由于分子太小，人类无法直接测量。在“用单分子油膜估测分子大小”的实验中，我们把组成物质的分子视作是球形；把油膜看作是油酸分子一个紧挨着一个平铺开来而形成的单分子油膜。 （1）这一处理方法在物理科学思维方法中与下列哪种方法最接近( ) A．控制变量        B．积累法            C．估测法            D．科学建模 （2）已知配置好的油酸酒精溶液浓度为c，测得n滴油酸酒精溶液的体积为V0.则一滴油酸酒精溶液中，油酸的体积 。滴入一滴油酸酒精溶液至均匀撒有痱子粉的水面上，油膜充分散开后的面积为S。则可以估测出油酸分子的直径为 。 3．（多选题）分子间相互作用：在液体与固体接触的地方，由于固体分子对附着层内液体分子的作用力和液体内部分子间作用力的大小不同，液体对固体表面有浸润和不浸润两种现象。对下列判断正确的是（　　） A．水对玻璃是浸润的 B．水对医用脱脂棉是不浸润的 C．水银对玻璃是浸润的 D．水对防水衣材料是不浸润的 4．原子的模型：玻尔在卢瑟福原子核式结构的基础上，引入了量子化概念，提出了玻尔原子理论。根据这一理论，原子从一个能量状态跃迁到另外一个能量状态，会吸收或发射一定频率的光子。 （1）如果氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子( ) A．放出光子，能量增加                B．放出光子，能量减少 C．吸收光子，能量增加                D．吸收光子，能量减少 （2）如一束复色光a在图示平面内，经圆心O从空气中射入半圆形玻璃砖，出射光为b、c两束单色光。这是光的 现象；玻璃砖对b、c两束光的折射率大小 （填“等于”、“大于”或“小于”）。 5．原子核内部有结构：卢瑟福发现了质子以后，猜想在原子核内除质子外还存在着另一种粒子X，后来科学家用粒子轰击铍核实验证实了这一猜想，该核反应方程为：，则（　　） A．X是中子，， B．X是电子，， C．X是中子，， D．X是电子，， （上海市宝山区2024届高三物理二模试卷）太阳是一颗自己能发光发热的气体星球，太阳能来源于太阳内部氢的核聚变，太阳能既便捷又环保。 11．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。若太阳每秒钟减少的质量为，由爱因斯坦质能方程可算得，太阳每秒钟辐射出的能量最接近于（　　） A． B． C． D． 12．在中国“人造太阳”全超导托卡马克实验装置中，氘核（）和氚核（）聚变结合成一个新的原子核，并放出一个中子，该新的原子核为（　　） A．氕核 B．氧核 C．氦核 D．氮核 13．2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测频率为的氢原子谱线，该谱线对应的光子能量为 J（结果保留三位有效数字）。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子 和 能级之间的跃迁。（已知普朗克常量） 14．“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线，这种射线光子的波长很短，设其波长为 λ。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，辐射的总功率为 P，卫星探测仪镜头正对着太阳。已知探测仪镜头面积为 S，卫星离太阳中心的距离为 L，普朗克常量为 h，光速为 c、则硬X射线光子的动量为 ，探测仪镜头每秒可接收到 个该种光子。 15．（计算）太阳能汽车是利用太阳能电池，将太阳能直接转化为电能，再利用电动机驱动汽车的一种新型汽车，目前正处在实验阶段。某辆实验车，太阳能电池板的总面积，太阳光照射到电池板单位面积上的辐射功率，对电动机的供电效率，提供的电压，电动机的内阻，实验车内部机件摩擦的能耗率在水平路面行驶时车受到的阻力。求这辆实验车在该路面上行驶的最大速率。 （上海市静安区2024届高三物理二模试卷）随着人们对物质结构不断探索，人们对组成物质的粒子有了越来越多的认识和应用。 1．打破原子不可分的物质观的基础是（　　） A． 粒子散射实验 B．质子的发现 C． 射线的发现 D．对阴极射线的研究 2．氢原子的核外电子，由外层轨道向内层轨道跃迁放出光子的过程中（　　） A．原子电势能的增加量等于电子动能的减少量 B．原子电势能的增加量小于电子动能的减少量 C．原子电势能的减少量等于电子动能的增加量 D．原子电势能的减少量大于电子动能的增加量 3．如图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，其中 光的波长更长。若用a、b两光照射某金属，仅其中一种光能使该金属表面逸出光电子，则该光为 光。电子通过双缝也能产生干涉图样，这说明电子具有 性。 4．科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是，若的质量为m1，的质量为m2，的质量为m3，真空中的光速为c。氘核聚变反应中释放的能量为（　　） A．（2m1 + m2 – m3）c B．（2m1 − m2 – m3）c C．（2m1 + m2 – m3）c2 D．（2m1 − m2 – m3）c2 （上海市金山区2024届高三物理二模试卷）大量随机事件的整体表现所显示的规律性叫做统计规律。 1．根据统计规律的含义，完成下表 随机事件 规律性 “伽尔顿板”实验 某个小球落入哪个槽内是随机的 越靠近中间小球越多 原子核的衰变 （1）某个原子核的衰变是一个 过程 每经过特定的时间，大量原子核的数目由于衰变减少至原来一半 单光子的双缝干涉 通过双缝后的某个光子在荧光屏上的落点是随机的 （2）通过双缝后，大量光子在荧光屏上会叠加形成 （描述条纹分布特点）的条纹 2．“伽尔顿板”实验中，让大量小球从上方漏斗形入口落下，最终小球都落在槽内。重复多次实验后发现（　　） A．某个小球落在哪个槽是确定的 B．大量小球在槽内的分布是有一定规律的 C．大量小球落入槽内后均匀分布在各槽中 D．越远离漏斗形入口处的槽内，小球聚集得越少 3．若有10g某放射性元素，其半衰期是T。 （1）经过时间4T后，该元素还剩 g； （2）若将该元素和另一元素（半衰期大于T）化学反应后形成化合物，化合物中该元素的半衰期为T’，则( ) A．T’>T            B．T’=T            C．T’＜T 4．单光子的双缝干涉实验现象显示了光具有 。在体现光具有粒子性的光电效应现象中，若某金属在不同单色光照射下反向遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图所示，则可知普朗克常数h= （用U1、ν0、ν1和e表示）。 （上海市青浦区2024届高三物理二模试卷）一、北斗卫星导航系统 北斗卫星导航系统（简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主研发的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、高精度的定位、导航的国家重要基础设施。 1．北斗系统用电磁波传递信息，下列选项不属于电磁波的是（　　） A．无线电波 B．紫外线 C．超声波 D．X射线 2．在发射北斗导航卫星的过程中，某2s内卫星速度随时间的变化规律为v=（8t+3）m/s，由此可知（　　） A．卫星的加速度为3m/s2 B．卫星在2s内通过的位移为22m C．卫星2s末的速度为16m/s D．卫星做变加速直线运动 3．如图一颗北斗导航卫星在做轨道半径为r的匀速圆周运动。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，这颗北斗卫星的运行周期为 ；向心加速度为 。 4．某颗北斗卫星质量为m，该卫星原来在半径为R1的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其做圆周运动的半径变为R2，则R1 R2（选填“<”、“=”或“>”）。若已知G为引力常量，M为地球质量，则此过程中合外力对该卫星做功为 。 5．北斗导航卫星中的“北斗三号"搭载了氢原子钟，原子钟通过氢原子能级跃迁产生电磁波校准时钟。氢原子的部分能级结构如图，则（　　） A．用10.5eV的光子照射，能使处于基态的氢原子跃迁到激发态 B．氢原子由基态跃迁到激发态后，原子的电势能增大 C．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射出3种不同频率的光子 D．一群处于用n=2能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的光照射金属铂（铂逸出功为6.34eV），能发生光电效应 （上海市杨浦区2024届高三物理二模试卷）二、测速 现代科技发展提供了很多测量物体运动速度的方法。我们教材介绍的门式结构光电门传感器如图所示，两臂上有A、B两孔，A孔内的发光管发射红外线，B孔内的光电管接收红外线。 (1)如图2所示，为了测量物体运动的速度，在物体上安装挡光片。用光电门传感器测量运动物体经过光电门时的速度，需要测量的物理量有 和 。 (2)光电门传感器是根据光电效应，利用光电转换元件将光信号转换成电信号的器件。如图3所示为某种金属在各种频率单色光照射下反向遏止电压U与入射光频率v之间的关系。从图中数据可知该金属的极限频率为 Hz（计算结果保留2位有效数字）。已知红外线的波长范围约在，用红外线照射该金属 （选填“能”或“不能”）产生光电效应。（普朗克常量，电子电量） (3)图（a）中磁铁安装在半径为R的自行车前轮上，磁铁到前轮圆心的距离为r。磁铁每次靠近霍尔传感器，传感器就输出一个电压信号到速度计上。 （1）测得连续N个电压信号的时间间隔为t，则在这段时间内自行车前进的平均速度 。 （2）自行车做匀变速直线运动，某段时间内测得电流信号强度I随时间t的变化如图（b）所示，则自行车的加速度 （以车前进方向为正方向）。 （3）如图（c）所示，电流从上往下通过霍尔元件A（自由电荷为电子），当磁铁C沿图示方向运动经过霍尔元件附近时，会有图示方向的磁场穿过霍尔元件，在元件的左右两面间能检测到电势差。则磁铁经过霍尔元件的过程中（由空间磁场变化所激发的电场可忽略不计） A．磁铁C的N极靠近元件且    B．磁铁C的S极靠近元件且 C． 磁铁C的N极靠近元件且    D．磁铁C的S极靠近元件且 (4)用微波传感器测量飞行网球的速度，利用发送信号与接收信号的频率差，通过公式计算出物体运动的速度。当球远离传感器运动时，单位时间内测得的信号数和波长（    ） A．变多，变长 B．变多，变短 C．变少，变短 D．变少，变长 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$