专题07 近代物理（考题猜想）-2024-2025学年高二物理下学期期末考点大串讲（沪科版2020）

专题07 近代物理 考题猜想（解析版） 考点1：黑体辐射与能量量子化 1 考点2：光电效应与波粒二象性、物质波 2 考点3：原子结构及光谱 5 考点4：原子核、衰变、半衰期及核反应 10 考点1：黑体辐射与能量量子化 1．（多选）下列说法正确的是（　　） A．黑体都是黑色的 B．我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关 C．普朗克的能量子假设认为能量只能是某一最小能量值的整数倍 D．能量的耗散表明，能源在利用过程中能量在数量上减少了 【答案】BC 【详解】A．黑体自身辐射电磁波，但不一定是黑色的，故A错误； B．我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关，选项B正确； C．普朗克的能量子假设认为能量只能是某一最小能量值的整数倍，选项C正确； D．能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但是在可利用的品质上降低了，故D错误。 故选BC。 2．氦氖激光器发射波长为的单色光，已知该激光器发射功率为P，真空中光的传播速度为c，普朗克常量为h，求： (1)该单色光的光子能量E； (2)激光器每秒发射光子数N。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）该单色光的光子能量 其中 可得 （2）激光器每秒发射光子数 考点2：光电效应与波粒二象性、物质波 3．（23-24高二下·上海长宁·期末）激光冷却中性原子的原理如图所示，质量为m、速度为v0的原子连续吸收多个迎面射来的频率为v的光子后，速度减小。不考虑原子质量的变化，光速为c。激光冷却利用了光的 性，单个光子的动量大小为 ，每吸收一个光子中性原子的速度变化量为 。 【答案】 粒子 【详解】[1]在激光制冷中体现了激光的粒子性； [2]单个光子的动量为 [3]根据动量守恒定律有，每吸收一个光子中性原子的速度变化量为 4．如图甲所示是研究光电效应的电路图。当强度一定的红光照射到光电管阴极K上时，测得电流表的示数随电压表示数变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．若增大红光的强度，则饱和光电流不变 B．若用相同强度的蓝光照射，则饱和光电流不变 C．若用蓝光照射，则图线与横轴的交点在A点的右侧 D．若用蓝光照射，则金属的逸出功不变 【答案】D 【详解】A．若增大红光的强度，单位时间内产生的光电子数增多，饱和光电流会增大，故A错误； B．若用相同强度的蓝光照射，单位时间内产生的光电子数减少，饱和光电流会变小，故B错误； C．由可知若用蓝光照射，遏止电压增大，图线与横轴的交点在A点的左侧，故C错误； D．金属的逸出功和光的频率无关，若用蓝光照射，金属的逸出功不变，故D正确。 故选D。 5．如图为氢原子能级图。赖曼系是指大量氢原子从激发态向基态跃迁时所产生的相应光谱。现有大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁，若用跃迁时产生的赖曼系谱线去照射金属钨（逸出功），则从钨表面逸出的光电子的最大初动能为（　　） A．5.66eV B．7.55eV C． D． 【答案】D 【详解】处于激发态的氢原子向基态跃迁，产生的赖曼系谱线能量最高，根据玻尔理论可得，结合光电效应方程，代入数据解得从钨表面逸出的光电子的最大初动能为 故选D。 6．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1所示。氢原子从能级跃迁到能级时产生可见光I，从能级跃迁到能级时产生可见光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2、3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4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4可以证明光具有波动性 B．图2和图3可以证明光具有粒子性 C．图1可以判断可见光I对应的是 D．图3可能是可见光II的干涉条纹 【答案】D 【详解】AB．光具有波粒二象性，光的频率越高，光电效应现象越容易发生，光的粒子性越明显，图4可以证明光具有粒子性，图2和图3可以证明光具有波动性，故AB错误； C．氢原子发生能级跃迁，由，可知，可见光I的频率高，波长小，可见光II的频率低，波长大，图1中的是四种可见光中频率最低的，故不可能是可见光I，故C错误； D．图3的干涉条纹的间距比图2的干涉条纹的间距宽，由公式可知，图3对应的是波长较长的光，即可能是可见光II，故D正确。 故选D。 7．（多选）1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，如果先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，则验电器的张角变大 B．根据图乙可知，黄光越强，光电流越大，说明光子的能量与光强有关 C．图丙中，若电子的电荷量用e表示，、、普朗克常量h已知，则该金属的截止频率为 D．图丁中，由光电子最大初动能与入射光频率的关系图像可知该金属的逸出功为E或 【答案】CD 【详解】A．先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，由于光电效应电子从金属板上飞出，锌板负电荷减少，张角变小，如果紫外线灯继续照射锌板，就会使锌板带正电，验电器的张角又变大，故A错误； B．黄光越强，光子数越多，产生光电子越多，光电流越大，但光子的能量与光强无关，故B错误； C．根据公式，可得，可知该金属的截止频率，故C正确； D．根据爱因斯坦光电效应方程有，当时，有，当时，有，故D正确。 故选CD。 考点3：原子结构及光谱 8．（23-24高二下·上海长宁·期末）卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子 模型，α粒子以某一初速度接近金原子核，其运动轨迹如图所示，则从Q到M过程中α粒子的电势能的变化情况为 ，加速度大小的变化情况为 。 【答案】 核式结构 先增大后减小 先增大后减小 【详解】[1]卢瑟福通过α粒子散射实验提出原子的核式结构模型； [2][3]α粒子在接近金原子核的过程中，斥力越来越大，加速度越来越大，做负功；在远离金原子核的过程中，斥力越来越小，加速度越来越小，斥力做正功，所以从Q到M过程中α粒子的电势能先增大后减小，加速度先增大后减小。 9．极光的形成是高能带电粒子进入地球的高层大气（通常在80至500公里的高度）时，与大气中的原子和分子发生碰撞。这些碰撞导致大气分子被激发到高能态，随后它们会回落到更稳定的低能态，释放出能量并产生可见光。如图为氢原子的能级示意图，现有大量氢原子处于n=3的激发态，当原子向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，若氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时所辐射出的光正好使某种金属A发生光电效应。则下列说法正确的是（　　）    A．频率最小的光是由n=3能级跃迁到n=1能级产生的 B．最容易发生衍射现象的光是由n=3能级跃迁到n=2能级产生的 C．这些氢原子总共可辐射出2种不同频率的光 D．这群氢原子辐射出的光中共有3种频率的光能使金属A发生光电效应 【答案】B 【详解】A．频率最小的光对应的能级差最小的越迁，即是由n=3能级跃迁到n=2能级产生的，选项A错误； B．最容易发生衍射现象的光是波长最长的，即频率最小的，即能级差最小的，是由n=3能级跃迁到n=2能级产生的，选项B正确； C．大量氢原子从n=3向低能级跃迁时总共可辐射出种不同频率的光，选项C错误； D．氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时所辐射出的光正好使某种金属A发生光电效应，则从n=3能级向n=1能级跃迁时所辐射出的光也能使金属A发生光电效应，即这群氢原子辐射出的光中共有2种频率的光能使金属A发生光电效应，选项D错误。 故选B。 10．（23-24高二下·上海·期末）2022年10月，中国科学院国家天文台利用中国天眼FAST进行成像观测，在致密星系群“斯蒂芬五重星系”及周围天区，发现了巨大原子气体系统，也就是大量弥散的氢原子气体。氢原子内部质子和电子间距离为 5.3×10-11m，质子与电子的相关数据、引力恒量、静电力常量见表。氢只有三种同位素：氕(P)原子核内有1个质子，无中子；氘(D)(重氢)原子核内有1个质子，1个中子；氚(T)(超重氢)原子核内有1个质子，2个中子。 线度(半径)(m) 质量(kg) 电量(C) 质子 10-15 1.67×10-27 1.6×10-19 电子 10-18 9.1×10-31 1.6×10-19 引力恒量 G=6.67×10-11N·m2/kg2 静电力常量 k=9×109N·m2/C2 (1)在计算质子和电子间相互作用力的大小时 (选择： A．能  B．不能)将二者看作质点和点电荷，判断依据是 (2)质了与电子之间同时存在万有引力FG和静电力Fe，则（    ） A．>>1 B．>1 C．<<1 D．<1 (3)氢原子的能级图如图所示。 a.已知红光的能量范围为1.61~2.00eV，绿光的能量范围为2.14~2.53eV，蓝光的能量范围为2.53~2.76eV，紫光的能最范围为2.76~3.10eV。若基态的原子吸收了12.09eV 的能量，则能发出光是 A．红光    B．绿光    C．蓝光    D．紫光 b.普朗克常量取6.610-34J·s，处于n=6能级的氢原子，其能量为 eV。大量处于n=4能级的氢原子，发出电磁波的最大波长为 m。(结果均保留两位有效数字) c.大量的氢原子处于n=4的激发态，当氢原子中的电子发生自发跃迁时，在此过程中 A．原子辐射一系列频率的光子 B．原子吸收一系列频率的光子 C．原子吸收某一频率的光子 D．原子辐射某一频率的光子 (4)人造地球卫星绕地球做圆周运动与玻尔氢原子模型中电子绕原子核做圆周运动类似。 a.下列说法正确的是 A．它们做圆周运动的向心力大小跟轨道半径成反比 B．它们都只能在一系列不连续的轨道运动 C．电子轨道半径越大，氢原子能量越大 D．同一卫星在不同轨道运动时，机械能相等 b.人造地球卫星与氢原子模型中电子的运动高度相似的原因是： c.根据玻尔原子模型，氢原子在辐射电磁波后，原子的电势能 ，氢原子的核外电子的速度 (均选填“减小”“不变”或“增大”) 【答案】(1) A 两者间距远大于其线度 (2)C (3) A 1.9×10-6 A (4) C 人造地球卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力，它们运动的向心力的大小都跟半径的二次方成反比 减小 增大 【详解】（1）[1][2]在计算质子和电子间相互作用力的大小时能将二者看作质点和点电荷，判断依据是两者间距远大于其线度。 （2），，代入数据可知<<1，故选C。 （3）a[1]若基态的原子吸收了12.09eV 的能量，刚好跃迁到n=3能级，由n=3能级跃迁到n=1能级释放光子能量为12.09eV，不在红光、绿光和蓝光的能量范围，由n=3能级跃迁到n=2能级释放光子能量为1.89eV，在红光能量范围内，不在绿光和蓝光的能量范围内。 故选A。 b[2]处于n=6能级的氢原子，其能量为 [3]由n=4能级跃迁到n=3能级释放光子能量最小，为E=0.66eV，根据，代入数据得发出电磁波的最大波长为 c[4]大量的氢原子处于n=4的激发态，当氢原子中的电子发生自发跃迁时，在此过程中可辐射出，种不同频率的光子，即原子辐射一系列频率的光子。故选A。 （4）a[1]A．它们做圆周运动的向心力大小跟轨道半径的平方成反比，故A错误； B．人造卫星能在连续轨道运动，而电子只能在一系列不连续轨道运动，故B错误； C．电子轨道半径越大，氢原子能量越大，故C正确； D．同一卫星由低轨道变向高轨道，有其他能量转化为机械能，卫星的机械能增大，故D错误。 故选C。 b[2]人造地球卫星与氢原子模型中电子的运动高度相似的原因是：人造地球卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力，它们运动的向心力的大小都跟半径的二次方成反比。 c[3][4]氢原子在辐射电磁波后，从高能级向低能级跃迁，轨道半径减小，能级减小，根据，知动能增大，因原子能量等于电势能和电子动能之和，由于能量减小，动能增大，则电势能减小。 11．氢原子能级示意图如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　） A．这群氢原子最多可能辐射3种不同频率的光子 B．从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短 C．从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率低 D．在能级的氢原子至少需吸收13.6eV能量的光子才能电离 【答案】B 【详解】A．这群氢原子最多可能辐射种不同频率的光子，故A错误； B．从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波光子能量最大，光子频率最大，根据光子能量 可知光子能量越大，波长越短，故从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短，故B正确； C．根据玻尔理论可知从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子能量大，结合B选项分析可知，光子能量越大，频率越大，故从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率高，故C错误； D．在能级的氢原子至少需吸收能量的光子才能电离，故D错误。 故选B。 考点4：原子核、衰变、半衰期及核反应 12．（23-24高二下·上海·期末）如图，放射性元素镭在衰变过程中释放α、β、γ种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，则表示α射线的是 ，表示β射线的是 ；若射线都是垂直电场和磁场进入，则射线⑥将做以下三种运动中的哪一种：A．匀速圆周运动B．类平抛运动C．一般曲线运动，填写你的选项并阐述理由 。 【答案】 ③④ ①⑥ A；理由见解析 【详解】[1]α射线实质为氦核，带正电，根据电荷所受电场力特点可知：③为α射线；在磁场中α射线受到的洛伦兹力向左，故④是α射线。 [2]β射线为电子流，带负电，根据电荷所受电场力特点可知：①为β射线；在磁场中β射线受到的洛伦兹力向右，故⑥是β射线。 [3]⑥是β射线，在磁场中粒子仅受洛伦兹力，洛伦兹力始终垂直于速度方向提供向心力，故在磁场中做匀速圆周运动。 故选A。 13．（23-24高二下·上海长宁·期末）1919年，卢瑟福首创用原子核人工转变的方法，用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，实验装置如图所示，当装置的容器内通入氮气时，荧光屏上观察到闪光，该核反应方程为 ，银箔的作用是 。自然界的四种相互作用为 相互作用、 相互作用、电磁相互作用和引力相互作用。 【答案】 见解析 弱 强 【详解】[1]核反应方程为 [2]银箔的作用是刚好阻挡α粒子打到荧光屏，但是不能阻挡其它粒子的穿过，这样可判断是否有新的粒子产生； [3][4]自然界的四种相互作用为弱相互作用、强相互作用、电磁相互作用和引力相互作用。 14．“烛龙一号”碳14核电池，体积小，理论上可持续放电五千年以上，可用于心脏起搏器，其工作原理为。下列相关说法正确的是（　　） A．碳14半衰期很短 B．e是来自原子核外的电子 C．碳14发生的是α衰变 D．比更稳定 【答案】D 【详解】A．半衰期是描述大量原子核衰变快慢的物理量，由题可知碳14半衰期大约为五千年以上，故A错误； B．e是原子核内中子向质子转化的过程中形成的，不是来自原子核外的电子，故B错误； C．生成电子，故碳14发生的是衰变，故C错误； D．碳14发生的是衰变，衰变反应释放能量，反应后的原子核更稳定，故比更稳定，故D正确。 故选D。 15．原子核的比结合能曲线如图所示，其中为结合能，A为核子数。根据该曲线，下列判断中正确的是（　　） A．核比核更稳定 B．核的结合能约为5.4MeV C．两个核结合成核时释放能量 D．核中核子的结合能比核中的大 【答案】C 【详解】A．核的比结合能比更大，则核比更稳定，选项A错误； B．由图可知核的比结合能约为5.4MeV，核的比结合能小于5.4MeV，在，则结合能需要再乘以6，因此大于5.4MeV，选项B错误； C．两个核结合成核时，因核比结合能比核更大，可知释放能量，选项C正确； D．核中核子的比结合能比核中的大，但是由于核的核子数量比核大，可知核中核子的结合能比核中的小，选项D错误。 故选C。 16．2025年3月，我国新一代人造太阳“中国环流三号”实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”突破，将人类向“能源自由”的终极目标推进了一大步。人造太阳利用氘核与氚核聚变反应释放能量，聚变资源储量丰富，主要产物清洁安全，被称为“人类未来的理想能源”。我国自主研发的高功率微波回旋管，单次注入功率达2.5兆瓦，精准“轰击”等离子体升温，实现电子温度1.6亿度。高功率中性束注入加热系统（提升原子核温度的核心设备），单条束线最大功率达7兆瓦，可将氢原子加速到每秒数千公里，为反应堆“点火”提供初始能量。关于该装置及核聚变相关原理，下列说法不正确的是（　　） A．核聚变反应中，氘核与氚核结合生成氦核并释放中子，反应方程为： B．中国环流三号产生的能量主要来源于氢原子被加速后获得的动能 C．等离子体温度升高，其粒子热运动的平均动能变大 D．若某次聚变反应质量亏损，则释放的能量为（c为真空中的光速） 【答案】B 【详解】A．核聚变反应中，氘核与氚核结合生成氦核并释放中子，核反应方程为，故A正确，不符合题意； B．中国环流三号产生的能量主要来源于氘核与氚核的核聚变反 应，根据爱因斯坦质能方程，可知核聚变过程中质量亏损转化为能量释放出来，而不是氢原子被加速后获得的动能，故B错误，符合题意； C．温度是分子热运动平均动能的标志，等离子体温度升高，其 粒子热运动的平均动能变大，故C正确，不符合题意； D．根据爱因斯坦质能方程，若某次聚变反应亏损，则释放的能量为(c为真空中的光速） 故D正确，不符合题意。 故选B。 17．2025年3月9日，我国首款基于碳化硅半导体材料的碳14核电池“烛龙一号”研制成功。碳14半衰期长达5730年，理论上使其能持续放电数千年；目前，搭载该电池的LED灯已持续工作近4个月，完成超35000次脉冲闪烁，并成功驱动蓝牙射频芯片发射信号，充分验证了其稳定性和可靠性。碳14核电池“烛龙一号”通过碳14的核衰变释放核能，进而转化为电能。下列说法正确的是（　　） A．碳14的衰变产物为氧16 B．升高温度，可以减小碳14的半衰期 C．衰变的实质是核外电子跃迁 D．经17190年，核电池中碳14的个数变为原来的 【答案】D 【详解】A．碳14的衰变方程为，故A错误； B．半衰期不随温度、压强等因素的改变而改变，故B错误； C．衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，故C错误； D．根据半衰期公式有，故D正确。 故选D。 18．（23-24高二下·上海浦东新·期末）用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达1000多种，每种元素都有放射性同位素，放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用。 (1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失。其原因是（    ） A．射线的贯穿作用 B．射线的电离作用 C．射线的物理、化学作用 D．以上三个选项都不是 (2)下图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图。如果工厂生产的是厚度为1毫米的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是 射线。（选填A．α、B．β、C．γ） (3)有一块手表，夜光材料是锰和硫化锌混合物，镭的衰变方程为。下列说法正确的是（    ） A．镭的衰变为β衰变 B．镭在高温时衰变比在低温时衰变更快 C．X的质量数比其核电荷数大2 D．X能穿透lcm厚的纸板 (4)居里夫人一份约120年前的手稿被保存在法国国立图书馆，记载了放射性元素钋和镭的发现，手稿中残留的铺至今仍具有放射性，因此存放在铅盒里。已知镭的半衰期是1620年。如图所示表示细含量的直方图中，“今年”表示今年手稿上镭的含量，则可以表示当年手稿上铺含量的是（    ） A．① B．② C．③ D．④ (5)嫦娥四号探测器上安装了一块核电池，利用放射性同位素发射的高能射线照射热电元件，将热能转化为电能，符合这种核电池原理的核反应方程是（    ） A． B． C． D． 【答案】(1)B (2)B (3)C (4)B (5)C 【详解】（1）由于放射线的电离作用，空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与之中和，从而使验电器所带电荷消失。 故选B。 （2）α射线的贯穿本领很小，一张白纸就把它挡住，更穿不过1mm的铝板，γ射线穿透能力很强，能穿透几厘米厚的铅板，穿越1mm的铝板如同高速子弹穿过薄纸一样，当铝板厚度发生变化时，探测器不能明显反映这种变化，而β射线穿透能力较强，能够穿透几mm厚的铝板，当铝板厚度发生变化时，探测器能明显反映这种变化，可知，对铝板的厚度控制起主要作用的是β射线。 故选B。 （3）C．根据质量数与电荷数守恒可知，X的质量数与电荷数分别为226-222=4，88-86=2 可知，X 的质量数比其核电荷数大2，故C正确； A．结合上述可知，X为氦核，则镭的衰变为α衰变，故A错误； D．结合上述可知，X为α射线，其贯穿本领很小，不能穿透lcm厚的纸板，故D错误； B．半衰期与元素的物理性质和化学性质无关，由元素自身决定，可知，镭在高温时衰变与在低温时衰变快慢相同，故B错误。 故选C。 （4）设当年手稿上镭含量是x，则根据半衰期的概念可知，解得，即当年手稿上铺含量略大于今年的含量，②符合要求。 故选B。 （5）A．该方程为轻核聚变反应方程，故A错误； B．该方程为人工核转变反应方程，故B错误； C．该方程为同位素的α衰变方程，故C正确； D．该方程为重核裂变反应方程，故D错误。 故选C。 19．原子核的链式反应也可以在人工控制下进行。如图所示为当前普遍使用的“慢中子”核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，其中一种反应方程为，已知该反应过程中释放的能量为，则下列说法正确的是（　　） A．的比结合能为 B．捕获中子发生裂变，比更稳定 C．新核Y含有89个核子 D．镉棒的作用是使快中子变成慢中子 【答案】C 【详解】A．比结合能为结合能与核子总数的比值，不是结合能，则的比结合能不是，故A错误； B．核裂变反应中，重核（）分裂成较轻的核（），通常较轻的核比重核更稳定，这是因为重核核子的比结合能较低，而轻核的核子的比结合能较高，即比更稳定，故B错误； C．核反应中质量数守恒，故新核Y的质量数为：，质量数为质子数和中子数的总和，即核子总数，故C正确； D．在核反应堆中，镉棒通常用作控制棒，镉具有很高的中子吸收截面，能够吸收中子，即镉棒的作用是吸收中子，而不是将快中子变成慢中子，故D错误； 故选C。 20．如图为全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），通过在其真空室内加入氘（）和氚（）进行的核聚变反应释放出大量能量，被誉为“人造太阳”，是中国自主设计、研制的世界首个全超导非圆截面托卡马克装置。2025年1月20日，首次实现1亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，标志着聚变研究从前沿的基础研究转向工程实践，是一次重大跨越。已知原子核质量m1、原子核质量m2、原子核质量m3、质子质量mp、中子质量mn，以下说法错误的是（　　） A．反应方程为 B．反应出现的高温等离子体可以通过磁约束使其不与器壁接触而作螺旋运动 C．核的结合能为 D．一个原子核与一个原子核反应后释放的能量为 【答案】C 【详解】A．核反应遵循质量数守恒和核电荷数守恒，故A正确； B．工作时，高温等离子体中的带电粒子被强匀强磁场约束在环形真空室内部，而不与器壁碰撞，故B正确； C．将核子结合为原子核时所释放的能量即为结合能，中有两个质子和两个中子，它们结合为时，质量亏损为，可知的结合能为，故C错误； D．个原子核与一个原子核反应后质量亏损为，释放的能量为，故D正确。 本题选择错误的，故选C。 21．“沉睡三千年，一醒惊天下”，三星堆遗址考古已入选世界重大考古发现。考古工作者经常运用碳14定年技术推测文物年代。碳14具有放射性，发生β衰变的半衰期约为5730年。以下说法正确的是（　　） A．地下遗址温度较低会影响碳14的半衰期 B．100个碳14原子核经过5730年后，一定还剩50个 C．碳14发生β衰变后新核质子数比碳14多1 D．某出土稻米样品中碳14含量不到现代作物的一半，说明该稻米样品距今不到5730年 【答案】C 【详解】A．半衰期是放射性物质固有属性，由原子核自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，因此“碳14”的半衰期不受温度、压强的影响，故A错误； B．半衰期是统计规律，是大量原子核的衰变规律，故B错误； C．碳14发生β衰变的实质是原子核内中子转变为质子时释放电子的过程，质子数增加1，即新核质子数比碳14多1，故C正确； D．根据半衰期公式有，由题知，某出土稻米样品中碳14含量不到现代作物的一半，即，联立可得，即，解得，故D错误。 故选C。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题07 近代物理 考题猜想（原卷版） 考点1：黑体辐射与能量量子化 1 考点2：光电效应与波粒二象性、物质波 2 考点3：原子结构及光谱 4 考点4：原子核、衰变、半衰期及核反应 6 考点1：黑体辐射与能量量子化 1．（多选）下列说法正确的是（　　） A．黑体都是黑色的 B．我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关 C．普朗克的能量子假设认为能量只能是某一最小能量值的整数倍 D．能量的耗散表明，能源在利用过程中能量在数量上减少了 2．氦氖激光器发射波长为的单色光，已知该激光器发射功率为P，真空中光的传播速度为c，普朗克常量为h，求： (1)该单色光的光子能量E； (2)激光器每秒发射光子数N。 考点2：光电效应与波粒二象性、物质波 3．（23-24高二下·上海长宁·期末）激光冷却中性原子的原理如图所示，质量为m、速度为v0的原子连续吸收多个迎面射来的频率为v的光子后，速度减小。不考虑原子质量的变化，光速为c。激光冷却利用了光的 性，单个光子的动量大小为 ，每吸收一个光子中性原子的速度变化量为 。 4．如图甲所示是研究光电效应的电路图。当强度一定的红光照射到光电管阴极K上时，测得电流表的示数随电压表示数变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．若增大红光的强度，则饱和光电流不变 B．若用相同强度的蓝光照射，则饱和光电流不变 C．若用蓝光照射，则图线与横轴的交点在A点的右侧 D．若用蓝光照射，则金属的逸出功不变 5．如图为氢原子能级图。赖曼系是指大量氢原子从激发态向基态跃迁时所产生的相应光谱。现有大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁，若用跃迁时产生的赖曼系谱线去照射金属钨（逸出功），则从钨表面逸出的光电子的最大初动能为（　　） A．5.66eV B．7.55eV C． D． 6．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1所示。氢原子从能级跃迁到能级时产生可见光I，从能级跃迁到能级时产生可见光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2、3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4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4可以证明光具有波动性 B．图2和图3可以证明光具有粒子性 C．图1可以判断可见光I对应的是 D．图3可能是可见光II的干涉条纹 7．（多选）1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，如果先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，则验电器的张角变大 B．根据图乙可知，黄光越强，光电流越大，说明光子的能量与光强有关 C．图丙中，若电子的电荷量用e表示，、、普朗克常量h已知，则该金属的截止频率为 D．图丁中，由光电子最大初动能与入射光频率的关系图像可知该金属的逸出功为E或 考点3：原子结构及光谱 8．（23-24高二下·上海长宁·期末）卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子 模型，α粒子以某一初速度接近金原子核，其运动轨迹如图所示，则从Q到M过程中α粒子的电势能的变化情况为 ，加速度大小的变化情况为 。 9．极光的形成是高能带电粒子进入地球的高层大气（通常在80至500公里的高度）时，与大气中的原子和分子发生碰撞。这些碰撞导致大气分子被激发到高能态，随后它们会回落到更稳定的低能态，释放出能量并产生可见光。如图为氢原子的能级示意图，现有大量氢原子处于n=3的激发态，当原子向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，若氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时所辐射出的光正好使某种金属A发生光电效应。则下列说法正确的是（　　）    A．频率最小的光是由n=3能级跃迁到n=1能级产生的 B．最容易发生衍射现象的光是由n=3能级跃迁到n=2能级产生的 C．这些氢原子总共可辐射出2种不同频率的光 D．这群氢原子辐射出的光中共有3种频率的光能使金属A发生光电效应 10．（23-24高二下·上海·期末）2022年10月，中国科学院国家天文台利用中国天眼FAST进行成像观测，在致密星系群“斯蒂芬五重星系”及周围天区，发现了巨大原子气体系统，也就是大量弥散的氢原子气体。氢原子内部质子和电子间距离为 5.3×10-11m，质子与电子的相关数据、引力恒量、静电力常量见表。氢只有三种同位素：氕(P)原子核内有1个质子，无中子；氘(D)(重氢)原子核内有1个质子，1个中子；氚(T)(超重氢)原子核内有1个质子，2个中子。 线度(半径)(m) 质量(kg) 电量(C) 质子 10-15 1.67×10-27 1.6×10-19 电子 10-18 9.1×10-31 1.6×10-19 引力恒量 G=6.67×10-11N·m2/kg2 静电力常量 k=9×109N·m2/C2 (1)在计算质子和电子间相互作用力的大小时 (选择： A．能  B．不能)将二者看作质点和点电荷，判断依据是 (2)质了与电子之间同时存在万有引力FG和静电力Fe，则（    ） A．>>1 B．>1 C．<<1 D．<1 (3)氢原子的能级图如图所示。 a.已知红光的能量范围为1.61~2.00eV，绿光的能量范围为2.14~2.53eV，蓝光的能量范围为2.53~2.76eV，紫光的能最范围为2.76~3.10eV。若基态的原子吸收了12.09eV 的能量，则能发出光是 A．红光    B．绿光    C．蓝光    D．紫光 b.普朗克常量取6.610-34J·s，处于n=6能级的氢原子，其能量为 eV。大量处于n=4能级的氢原子，发出电磁波的最大波长为 m。(结果均保留两位有效数字) c.大量的氢原子处于n=4的激发态，当氢原子中的电子发生自发跃迁时，在此过程中 A．原子辐射一系列频率的光子 B．原子吸收一系列频率的光子 C．原子吸收某一频率的光子 D．原子辐射某一频率的光子 (4)人造地球卫星绕地球做圆周运动与玻尔氢原子模型中电子绕原子核做圆周运动类似。 a.下列说法正确的是 A．它们做圆周运动的向心力大小跟轨道半径成反比 B．它们都只能在一系列不连续的轨道运动 C．电子轨道半径越大，氢原子能量越大 D．同一卫星在不同轨道运动时，机械能相等 b.人造地球卫星与氢原子模型中电子的运动高度相似的原因是： c.根据玻尔原子模型，氢原子在辐射电磁波后，原子的电势能 ，氢原子的核外电子的速度 (均选填“减小”“不变”或“增大”) 11．氢原子能级示意图如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　） A．这群氢原子最多可能辐射3种不同频率的光子 B．从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短 C．从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率低 D．在能级的氢原子至少需吸收13.6eV能量的光子才能电离 考点4：原子核、衰变、半衰期及核反应 12．（23-24高二下·上海·期末）如图，放射性元素镭在衰变过程中释放α、β、γ种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，则表示α射线的是 ，表示β射线的是 ；若射线都是垂直电场和磁场进入，则射线⑥将做以下三种运动中的哪一种：A．匀速圆周运动B．类平抛运动C．一般曲线运动，填写你的选项并阐述理由 。 13．（23-24高二下·上海长宁·期末）1919年，卢瑟福首创用原子核人工转变的方法，用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，实验装置如图所示，当装置的容器内通入氮气时，荧光屏上观察到闪光，该核反应方程为 ，银箔的作用是 。自然界的四种相互作用为 相互作用、 相互作用、电磁相互作用和引力相互作用。 14．“烛龙一号”碳14核电池，体积小，理论上可持续放电五千年以上，可用于心脏起搏器，其工作原理为。下列相关说法正确的是（　　） A．碳14半衰期很短 B．e是来自原子核外的电子 C．碳14发生的是α衰变 D．比更稳定 15．原子核的比结合能曲线如图所示，其中为结合能，A为核子数。根据该曲线，下列判断中正确的是（　　） A．核比核更稳定 B．核的结合能约为5.4MeV C．两个核结合成核时释放能量 D．核中核子的结合能比核中的大 16．2025年3月，我国新一代人造太阳“中国环流三号”实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”突破，将人类向“能源自由”的终极目标推进了一大步。人造太阳利用氘核与氚核聚变反应释放能量，聚变资源储量丰富，主要产物清洁安全，被称为“人类未来的理想能源”。我国自主研发的高功率微波回旋管，单次注入功率达2.5兆瓦，精准“轰击”等离子体升温，实现电子温度1.6亿度。高功率中性束注入加热系统（提升原子核温度的核心设备），单条束线最大功率达7兆瓦，可将氢原子加速到每秒数千公里，为反应堆“点火”提供初始能量。关于该装置及核聚变相关原理，下列说法不正确的是（　　） A．核聚变反应中，氘核与氚核结合生成氦核并释放中子，反应方程为： B．中国环流三号产生的能量主要来源于氢原子被加速后获得的动能 C．等离子体温度升高，其粒子热运动的平均动能变大 D．若某次聚变反应质量亏损，则释放的能量为（c为真空中的光速） 17．2025年3月9日，我国首款基于碳化硅半导体材料的碳14核电池“烛龙一号”研制成功。碳14半衰期长达5730年，理论上使其能持续放电数千年；目前，搭载该电池的LED灯已持续工作近4个月，完成超35000次脉冲闪烁，并成功驱动蓝牙射频芯片发射信号，充分验证了其稳定性和可靠性。碳14核电池“烛龙一号”通过碳14的核衰变释放核能，进而转化为电能。下列说法正确的是（　　） A．碳14的衰变产物为氧16 B．升高温度，可以减小碳14的半衰期 C．衰变的实质是核外电子跃迁 D．经17190年，核电池中碳14的个数变为原来的 18．（23-24高二下·上海浦东新·期末）用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达1000多种，每种元素都有放射性同位素，放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用。 (1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失。其原因是（    ） A．射线的贯穿作用 B．射线的电离作用 C．射线的物理、化学作用 D．以上三个选项都不是 (2)下图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图。如果工厂生产的是厚度为1毫米的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是 射线。（选填A．α、B．β、C．γ） (3)有一块手表，夜光材料是锰和硫化锌混合物，镭的衰变方程为。下列说法正确的是（    ） A．镭的衰变为β衰变 B．镭在高温时衰变比在低温时衰变更快 C．X的质量数比其核电荷数大2 D．X能穿透lcm厚的纸板 (4)居里夫人一份约120年前的手稿被保存在法国国立图书馆，记载了放射性元素钋和镭的发现，手稿中残留的铺至今仍具有放射性，因此存放在铅盒里。已知镭的半衰期是1620年。如图所示表示细含量的直方图中，“今年”表示今年手稿上镭的含量，则可以表示当年手稿上铺含量的是（    ） A．① B．② C．③ D．④ (5)嫦娥四号探测器上安装了一块核电池，利用放射性同位素发射的高能射线照射热电元件，将热能转化为电能，符合这种核电池原理的核反应方程是（    ） A． B． C． D． 19．原子核的链式反应也可以在人工控制下进行。如图所示为当前普遍使用的“慢中子”核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，其中一种反应方程为，已知该反应过程中释放的能量为，则下列说法正确的是（　　） A．的比结合能为 B．捕获中子发生裂变，比更稳定 C．新核Y含有89个核子 D．镉棒的作用是使快中子变成慢中子 20．如图为全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），通过在其真空室内加入氘（）和氚（）进行的核聚变反应释放出大量能量，被誉为“人造太阳”，是中国自主设计、研制的世界首个全超导非圆截面托卡马克装置。2025年1月20日，首次实现1亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，标志着聚变研究从前沿的基础研究转向工程实践，是一次重大跨越。已知原子核质量m1、原子核质量m2、原子核质量m3、质子质量mp、中子质量mn，以下说法错误的是（　　） A．反应方程为 B．反应出现的高温等离子体可以通过磁约束使其不与器壁接触而作螺旋运动 C．核的结合能为 D．一个原子核与一个原子核反应后释放的能量为 21．“沉睡三千年，一醒惊天下”，三星堆遗址考古已入选世界重大考古发现。考古工作者经常运用碳14定年技术推测文物年代。碳14具有放射性，发生β衰变的半衰期约为5730年。以下说法正确的是（　　） A．地下遗址温度较低会影响碳14的半衰期 B．100个碳14原子核经过5730年后，一定还剩50个 C．碳14发生β衰变后新核质子数比碳14多1 D．某出土稻米样品中碳14含量不到现代作物的一半，说明该稻米样品距今不到5730年 1 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $$