专题13 近代物理 题组1 -【高考密码】备战2025年高考物理2020-2024五年真题分类汇编

五年高考真题分类集训 物理 专题十三 近代物理 题组 用时： 易错记录： 1.(2024·山东卷)2024年是中国航天大年，神舟 3.52×10-19J),普朗克常量h=6.63× 十八号、嫦娥六号等已陆续飞天，部分航天器装 10一34J·s,则发光频率约为 ( 载了具有抗干扰性强的核电池。已知8Sr衰变 E. 为8Y的半衰期约为29年，8Pu衰变为2酷U的 半接期约为87年。现用相同数目的93Sr和2Pu 2.20eV 各做一块核电池，下列说法正确的是 A.8Sr衰变为8Y时产生a粒子 E B.2Pu衰变为酷U时产生3粒子 A.6.38×1014Hz B.5.67×1014Hz C.50年后，剩余的8Sr数目大于2Pu的数目 C.5.31×1014Hz D.4.67×1014Hz D.87年后，剩余的8Sr数目小于2Pu的数目 6.(2023·山东卷)“梦天号”Ⅱ 2.(2024·黑吉辽卷)（多选）X射线光电子能谐仪 实验舱携带世界首套可相 2 是利用X光照射材料表面激发出光电子，并对光 互比对的冷原子钟组发射 钟激光 电子进行分析的科研仪器。用某一频率的X光 升空，对提升我国导航定 照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X 位、深空探测等技术具有I 光的强度，则 重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级 A.该金属的逸出功增大 体系，原子吸收频率为0的光子从基态能级I B.X光的光子能量不变 跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为？ C.逸出的光电子最大初动能增大 的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条 D.单位时间逸出的光电子数增多 件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐 3.(2024·湖南卷)量子技术是当前物理学应用研 射，发出钟激光，最后辐射出颜率为g的光子回 究的热点，下列关于量子论的说法正确的是 到基态。该原子钟产生的钟激光的频率2为 () A.普朗克认为黑体辐射的能量是连续的 A.0十山十 B.0十一3 B.光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金 C.%一均十g D.0一1一均 属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子 7.(2023·全国乙卷)2022年10月，全球众多天文 从该金属表面逸出 设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的 C.康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射 “慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件 后仅有波长小于原波长的射线成分 观测中作出重要贡献.由观测结果推断，该伽马 D.德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具 射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048J.假 有波动性 设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟 4.(2024·湖北卷)硼中子俘获疗法是目前治疗癌 平均减少的质量量级为（光速为3×10m/s) 症最先进的手段之一、gB十n→X+Y是该疗 ( 法中一种核反应的方程，其中X、Y代表两种不 A.1019kg B.1024kg 同的原子核，则 C.1029kg D.1034kg A.a=7,b=1 B.a=7,b=2 8.(2023·全国甲卷)在下列两个核反应方程中X C.a=6,b=1 D.a=6,b=2 +1N-→Y+O、Y+Li→2X,X和Y代表两种 5.(2024·江西卷)近年来，江西省科学家发明硅衬 不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数 底氮化镓基系列发光二极管(LED),开创了国际 和质量数，则 () 上第三条LED技术路线。某氨化镓基LED材 A.Z=1,A=1 B.Z=1,A=2 料的简化能级如图所示，若能级差为2.20eV( C.Z=2,A=3 D.Z=2,A=4 78 专题十三近代物理 9.(2023·新课标卷)铯原子基态的两个超精细能 B.氢原子从n=3的能级向n=2的能级跃迁时 级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，绝原子 会辐射出红外线 钟利用的两能级的能量差量级为10-5eV,跃迁 C.处于=3能级的氢原子可以吸收任意频率 发射的光子的频率量级为（普朗克常量h=6.63 的紫外线并发生电离 ×10-34J·s,元电荷e=1.60×10-19C)( D.大量氢原子从n=4能级向低能级跃迁时可 A.103Hz B.105 Hz 辐射出2种频率的可见光 C.10Hz D.1012Hz 15.(2020·浙江7月选考)下列说法正确的是 10.(2022·全国乙卷)一点光源以113W的功率向 ( 周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10一？m A.质子的德布罗意波长与其动能成正比 的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每 B.天然放射的三种射线中穿透能力最强的是α 平方米的光子数为3×1014个.普朗克常量为 射线 h=6.63×10-34J·s.R约为 ( C.光电效应实验中的截止频率与人射光的频 A.1×102m B.3×102m 率有关 C.6×102m D.9×102m D.电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具 11.(2022·全国甲卷)两种放射性元素的半衰期分 有波动性 别为to和2o,在t=0时刻这两种元素的原子 16.(2020·浙江1月选考)下列说法正确的是 核总数为N,在t=2o时刻，尚未衰变的原子核 ( ) 总数为，则在1=46时刻，尚未：变的原子核 A.a射线的穿透能力比Y射线强 B.天然放射现象说明原子具有复杂的结构 总数为 ( C.核聚变中平均每个核子放出的能量比裂变 A告 B 中平均每个核子的小 D.半衰期跟放射性元素是以单质或化合物形 c 式存在无关 二、非选择题 12.(2021·全国乙卷)医学 17.(2023·江苏卷)“夸父一号”太阳探测卫星可以 治疗中常用放射性核 1.0 观测太阳辐射的硬X射线.硬X射线是波长很 素13In产生Y射线， 23 短的光子，设波长为入.若太阳均匀地向各个方 而1131n是由半衰期相对 向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳， 较长的113Sn衰变产生 06731824 每秒接收到N个该种光子.已知探测仪镜头面 的.对于质量为mo的113Sn,经过时间t后剩余 积为S,卫星离太阳中心的距离为R,普朗克常 的13Sn质量为m,其m一t图线如图所示.从 量为h,光速为c,求： mo (1)每个光子的动量p和能量E: 图中可以得到l3Sn的半衰期为 ( (2)太阳辐射硬X射线的总功率P. A.67.3d B.101.0d C.115.1d D.124.9d 13.(2021·广东卷)科学家发现银河系中存在大量 的放射性同位素铝26.铝26的半衰期为72万 年，其衰变方程为A1→Mg十Y.下列说法 正确的是 ( A.Y是氮核 B.Y是质子 C.再经过72万年，现有的铝26衰变一半 D.再经过144万年，现有的铝26全部衰变 14.(2020·浙江1月选考)（多 E./ev 选)由玻尔原子模型求得氢 0.85 原子能级如图所示，已知可 3 -1.51 见光的光子能量在1.62eV2 -3.4 到3.11eV之间，则() A.氢原子从高能级向低能1 -13.6 级跃迁时可能辐射出Y射线 79可 详解答案 17.A开关S闭合时，副线图总的电阻减小，由于变压器的臣 石墨对X射线的散射过程遵循动量守恒，光 数比和输入的电压都不变，所以输出的电压也不变，即V 子和电子碰撞后，电子获得一定动量，光子 示数不变，但因副线图的总电阻减小，则副线图的总电流增 大，则原线圈的电流增大，故A的示数变大：由于副线图的 动量变小，根据波长A一人可知波长变长 电流增大，故串联在制线图的电阻R两端的电压增大，而副 线圆的总电压不变，所以副线圆并联韩分的电压减小，即 德布罗意认为物质都具有波动性，包括质子 V2的示数减小，故电流表A2的示数减小，故A正确，BCD D 和电子 错误，故选A 4。 18.C理想变压露原线圈所接电源电压有效值U1=220V,由 变压器的变压原理有号-=得，又角·则=41，解得U 质量数守恒：10+1=a+4 n2 →a=7,b=2.B对 55V,则电压表的示数为55V,C正骑，由欧姆定律得，副线 B+n一X+iY 圈的电流=爱-需A=1A,则制线调的脸出功率几，= 电荷数守恒：5+0=3+b U212=55×1W=55W,又变压器的输入功率等于输出功 5.C根据题意可知，辐射出的光子能量e=3.52×10一19J,由e 率，故原线圈的输入功率等于55W,A错误：由P=U1J1 =hy代入数摇解得v=5.31×101Hz,C正确. P 6.D设对应能级的能量分别为E1,E■、E1,E2,由跃迁理论 得1一0 A0.25A,则电流表的示数为0.25A,B 可知，原子暖收频率为如的光子从基态能级I跃迁到激发 错误：由交流电源的表达式可知，波交流电的频率为50Hz, 态能级Ⅱ，%=E■=E1,从激发态能级Ⅱ到自发辐射频率 而变压器不能改变交流电的领率，故流过定值电阻R的交 为的光子跃到能级2，h山=EⅡ一E2,接着跃迁到能级1 变电流的领率为50Hz,D错误. 辐射出频卓为的光子，h吃=E2一E,最后辐射出频率为 19.AD由变压器不会使交流电的周期改变和题图(b)可知所 的的光子回到基态能级I,h的=E:一E1,联立以上四式可 用交流电的周期为2X1025,可求得所用交流电的频率为 知的=的一均一g,D正确. 50Hz,选项A正确：由题图(b)可知通过R:的电流的有效 7.C根据质能方程E■m2可知，则每秒钟平均减少的质量 值为1A,由事，并联特，点可知通过R3的电流（即通过电流 Eo 1018 1030 表的电流)为0,5A,故耐线圈的电流I2=1.5A,由歌婷定 为△n=60260x(3x10厚kg=4k,则每秒钟年均 排可得制线圈两端的电压U2=1×10V=10V,由变压器 减少的质量量领为10kg.故选C. 原，副线圈两端电压之比与原、制线图臣数之比的关系可 8.D设Y电荷数和质量数分别为m和n,根据核反应方程质 得，原线圈两端的电压U- 量数和电荷数守恒可知第一个核反应方程的核电荷数和质 1=100V,再根据原线图电 量数满足A十14=n十17，Z+7=m十8 路的串联关系可得R,两端的电压Uv=220V一100V= 第二个核反应方程的核电荷数和质量数满足”十7=2A,m十 120V,选项B、C均错误：根据变压器原理可得变压器传输 3=2Z 的电功率P=U2L2=10×1.5W=15.0W,选项D正确. 联立解得Z=2,A=4 20.解析(1)设原线图两端电压为U1,副线圈两瑞电压为U2, 故选D, 对理超支压器有号-品则时线圈两瑞电压一可 9.C艳原子利用的两能级之间的能量差量级对应的能量为 =10-5eV=10-3×1.6×10-19J=1.6×10-24J,由光子能 _U路U 量的表达式e=h,可得，联迁发射的光子的频单量级为y 又U,=,负我消耗的电功率P:=尺一0品 E=1.6×10-24 √2 6.63X10可H2.4X10H,跃迁发射的光子的频率 U 则支压器的输出功率P-P,一50示· 量级为10°Hz.故选C 10.B一个光子的能量为E=hv, (2)对封闭的理想气体，加热前后气体发生等容变化，容器 为光的频率，光的波长与频率有以下关系c=A, 内初始气体压强设为，由查理定律得会别 光源每秒发出的光子的个数为n= P To -股，P为光源的功 解得加热后气体的温度T2一2T。 率，光子以球面波的形式传播，那么以光源为源点的球面上 则气体吸枚的热量Q=C△T=C(2To一To)■CT。 的光子数相同，此时距光的距离为R处，每秒垂直通过每 义Q=P2t 平方米的光子数为3×104个，那么此处的球面的表面积 50CTR 联立解得1= U 为S=4知R,则号-3X10,联立以上各式解得R≈3× U 答案(1)50R 50CToR 102m,故选B. (2) 11.C根据题意设半衰期为6的元素原子核数为x,另一种元 专题十目 近代物理 素原子核数为y,依题意有x十y=N 题组 经历20后有 +- 1.D 质量数守恒都Sr→BY十_9e>B衰变，A错 联立可得x=名Ny■3N 电荷数守恒28Pu→U+He→a表变，B错 在t一4t0时，原子核数为x的元素经历了4个半衰期，原子 相同时同 核数为y的元素经历了2个半衰期，则此时未囊变的原子 <NuC错D对。 2,BD金属的遮出功与金属本身有关，与入射光无关，A错 核总数为n= .故选C 误：光子的能量Eh,与入射光强度无关，B正确：根据爱因 斯坦光电效应方程hv=En十W。可知，逸出的光电子最大初 12,C由周可知从吧-号到二=弓恰好表变了一丰，楼搭半 mo 动能与入射光的强度无关，C错误，入射光的强度增加，可知 衰期的定义可知半衰期为 单位时间内入射的总能量增加，每个光子的能量不变，故单 T=182.4d-67.3d=115.1d.故速C 位时间内入射的光子数增多，则单位时间内逸出的光电子数 13.C半衰期指原子核有半数发生表变需要的时间，经过一个 增多，D正确。 半囊期，铝26有半数发生境变，经过两个半衰期，剩余的铝 3.B 占原有数量的四分之一，C正确， 普朝克认为黑体幅射的能量是一份一份的， 14.CD氧原子从高能级向低能级联迁时只能辐射出紫外线、 是量子化的，并不连续 可见光和红外线，而Y射线是原子核辐射的，选项A错误： 氢原于从n=3能纸向n=2能级跃迁时锅射出可见光，不 产生光电效应的条件是>w。,紫光的频率 会辐射出红外线，选项B错误，由于紫外线光子能量大于处 高于红光，红光能使金属产生光电数应，则 于n=3能级氢原子的电离能1.51eV,所以处于n=3能级 紫光也能使该金属产生光电效应 的氢原于可以吸收任意频率的紫外线并发生电离，选项C 181 五年高考真题分类集训 物理 正确：大量氢原子从H■4能级向低能级跃迁时可以辐射出 确：频率越大，光子能量越大，相同光强的光，H,光的光子数 6种不同频率的光子，其中只有从n=4能城跃迁到n=2能 多，故分别那射网一光电效应装置时H,光的饱和光电流大 城和从n=3能领跃迁到n=2能颇时辐射的光子能量在可 D错误。 见光光子能量范国内，所以可辐射出2种频率的可见光，选 5.C根据核反应方程Y+铝Am金X+26n 项D正确， 根据质子数守恒设Y的质子数为y,则有y十95=119十0，可 15,D由德布罗意波长公式A=么可知，质子的波长与动查成 得y=24,即Y为数Cr:根据质量数宇恒，别有54十243=A十 2,了得，A=295,故选C, 反比，而动量与动能关系为P=√2mE,所以A项错误，天 6.C根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为P山· 然放射的三种射线中穿透能力最强的是Y射线，B项错误； 8影U+gHe 光电效应实验中的戴止领率是指使金属恰好发生光电效应 即衰变方程中的X■234，故A错误： 时入射光的频率，即hy=W。,只与金属的途出功W。有关， C项错误：析射是波的特性，所以电子束穿过铝箔的粉射图 He是a粒子，穿诗能力比y射线弱，故B错误：比结合能越 择说明电子具有波动性，D项正确， 大越稳定，由于2Pu衰变成为了鞋U,故酷U比Pu稳定， 16.D用一张纸就能挡住Q射线，而Y射线能穿透几厘米厚的 即Pu比经U的比结合能小，故C正确：羊表期由原子核 铅板，Y射线的穿透能力比a射线的穿透能力强，A错误：天 本身决定的，与温度等外部因素无关，故D错误.故进C 然放射现象跳明原于植具有复杂的结构，B错误：一次核聚 7.A由图可知①和③对应的跃迁能级差相同，可知①和③的 变反应释放的能量不一定比核梨变反应的多，但核聚变反 能量相等，选项A正确：因②对应的能级差小于④对应的能 应中平均每个核于释放的能量一定大于核裂变反应中平均 级差，可知②的能量小于④的能量，根据E=y可知②的频 每个核子放出的能量，C错误，放射性元素衰变的快慢是由 单小于④的频率，选项B错误：固②对应的能镀差小于①对 核内部自身的因素决定的，跟原子所处的物理状态（如温 应的能级差，可知②的能量小于①，②的频率小于①，则若用 度、压强等)以及化学状态（如单质、化合物等）无关，D ①孤射某金属表面时能发生光电效应，用②照射诚金属不一 正确. 定能发生光电效应，选项C错误，因④对应的能级差大于① 17,解析(1)由题意可知每个光子的动量为p= 对应的能级基，可知④的能量大于①，即④的频率大于①，因 用①瓶射某金属表雨时能透出光电子的最大初动能为E: 每个光子的能量为E=v=h号 根搭E=y一W造由地，则用④瓶射孩金属逸出光电子的最 大初动能大于E,选项D错联.故选A. (2)太阳均匀地向各个方向幅射硬X射线，根据题意设1秽 8.AB选项核聚变的核反应方程不满足质量数守恒和电荷数 发射总光子数为，则员= 守恒，C选项中抽235是桩裂变的核反应燃料，不是核聚变 的核反应燃料，D选项无论是核裂变还是核聚变，都有质量 可得n=4πR2N 亏损.故选A. 9.A由田中可知n=2和n=1的能级差之间的能量差值为 所以1秒括射先手的芯能量W-E一h会-如N恤 △E=E2-E1=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV 与探测器探测到的谱线能量相等，故可知此语线来源于太阳 太阳辐射硬X射线的总功率P-W_4RNhc 中氯原子n=2和n=1能级之间的跃迁. SA 故逃A. 答案Ip=会，E=h分：(2)红Y 10.B确125的半袭期为60天，180天是三个半衰期，由半衰 SA 题组二 期定义可知，此时刺余的碘125的质量m=(分)）m= 1,D根据核反应前后质量数和电荷数守板得，A=12十1一7 一2×1=4，Z=6十1一3一2×1■2，则X为2He,D正确。 8g,故B正确，ACD错误 2.D核反应过程中质量数和电荷数守慢，核反应方程式为日 11.C光电效应就明光子具有能量，褐示了光的粒子性，C 十H·He十n,A错误：核反应过程中，生成物比反应物要 正确 稳定，比结合能越大，原子核越稳定，故氘核的比结合能比氨 12.A要使处于程20的氢原子吸收一个光子后给好失去一 核的小，B错误，核力是短程力，数量级在105m内才会发 个电子变成数离子，剩雾要吸收光子的能量为E=0一 生核聚变，故氘核与惫核的间距达到10-10m不会发生核聚 变，C错误：一个氘核与一个原核聚变反应质量亏损△m= (0)ev-0.o34ev (2.0141+3.0161-4.0026一1.0087)u=0.0189u,聚变反 则被吸收的光子是红外线波段的光子。故选A. 应释救的能量是△E=△m·931.5McV≈17.6McV,4g纸 13.BA.从n=3跃迁到n=1放出的光电子能量最大，根据 完全参与聚支释放出能量E-号×6.0X102×AE≈2.11× Ek=E一W。 可得此时最大初动能为E=9.8cV,故A蜡误； 1025MeV,数量蝛为102MeV,D正痛. 3,C由动能定理得eU一E一Eo,故电子到达N的动能与 B报据D-左-仁E-加 又因为从n=3跃迁到n=1放出的光子能量最大，故可知 M,N间距离无关，A错误：由动能定理得U=E一乞m2, 动量最大，故B正确： 到达N的电子的最大动能与初速度方向无关，B错课，遮 C,大量氢原子从n=3的激发态跃迁到基态能放出C号=3 出的光电子初速度最大且方向沿y方向时，y方向位移最 种频率的光子，其中从n=3跃迁到n=2放出的光于能 大，由 出=md=名r,=,联立解得yd√阅 量为 △E.=3.4eV-1.51eV=1.89eV<2.29eV 不能使金属的产生光电效应，其他两种均可以，故C错误： C正确：由动能定理得。号m呢，解得U。=,D 2e D,由于从程=3跃迁到n=4能城需要吸收的光子能量为 错误。 △E-1.51eV-0.85eV=0.66eV≠0.85eV 所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n=4激 4C由} 发态，故D错误.故选B. 越大，频率越大，相邻光的频率之差越小，由题图知，H:的频 14.ABA.根摇质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为 率大于H的频率，由c=Af知，H。的波长小于H,的波长， 1,电荷数为1，即为H,故A正确： 由波长越长衍射现象越明显知，照射同一材射装置，H。的中 B.常用的示除原子有：C,O,iH,故B正确； 央明条纹宽度窄，A错误：频率越大，折射率越大，偏新程度 C.9e由原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电 越大，以相同入射角斜射入平行玻璃砖，H光的侧移量大，B 子，电子被释放出来，所以9e来自原子核内，故C错误， 错误：功率P=h,故以相问功单发射的细光来，频率越大， D.半囊期是一个统计规律，对于大量原子核囊变是成立的， 光子数越少，真空中单住长度上H,光的平均光子数多，C正 个数较少时规律不成立，故D错误。故选AB. 182