第十六单元 近代物理初步 单元提升卷-【十年砺剑】2026年高考物理一轮复习单元达标检测示范卷

( 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) ( 姓名 班级 考号 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) 单元提升卷 100分,限时75分钟 一、选择题(本题共11小题,共44分。在每小题给出的四个选项中,第1—7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8—11题有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分) 1.现代核电站主要是通过可控链式裂变反应来实现核能的和平利用的U是核裂变的主要燃料之一。铀核裂变的产物是多样的,一种典型的铀核裂变是生成钡和氪,同时放出3个中子,核反应方程是U+XBaKr+n。关于该核反应,下列说法正确的是 (　　) A.X是质子,质子是卢瑟福通过实验最先发现的 BU与BaK相比U核子数最多,结合能最大,最稳定 CU有放射性,经过一个半衰期,1 000个U只剩下500个未衰变 D.该核反应中,X的速度不能太快,否则铀核不能“捉”住它,不能发生核裂变 2.核电池是利用同位素自然衰变产生的热量,通过温差热电效应将核能转化为电能的装置,其基本结构如图所示。某款核电池是利用锶90(半衰期约为28年)的衰变来工作的,其中锶90的衰变方程为SrY+X,下列说法正确的是 (　　) A.锶90发生的是α衰变 B.经过56年,核电池的质量约减小 C.锶90衰变产生的射线X是一种电磁波 D.射线X本质上是高速电子流 3.食盐被灼烧时会发出黄光,主要是由食盐蒸气中钠原子的能级跃迁造成的。在钠原子光谱的四个线系中,只有主线系的下级是基态,在光谱学中,称主线系的第一组线(双线)为共振线,钠原子的共振线就是有名的黄双线(波长为589.0 nm、589.6 nm),已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,元电荷e=1.6×10-19 C,光速c=3×108 m/s。下列说法正确的是 (　　) A.玻尔理论能解释钠原子的光谱现象 B.灼烧时钠原子处于高能级是因为从火中吸收了能量 C.黄双线能使逸出功为2.25 eV的金属发生光电效应 D.太阳光谱中有题述两种波长的光,说明太阳中有钠元素 4.自然界中一些放射性重元素往往会发生一系列连续的递次衰变,又称为放射系或衰变链。每个放射性衰变系都有一个半衰期很长的始祖核素,经过若干次连续衰变,直至生成一个稳定核素。钍Th系衰变的示意图如图所示,横坐标为质子数,纵坐标为中子数。下列判断中正确的是 (　　) A.该图中的始祖元素质量数为228 B.最终生成的稳定核素为Tl C.衰变全过程最终生成稳定核素,共有四种不同的衰变路径 D.衰变全过程最终生成稳定核素,共发生了6次α衰变,4次β衰变 5.微光夜视仪可以在极低亮度的环境下,利用火光、月光、星光、大气辉光等微弱光线或者发射红外探测光照射物体,物体反射的光通过像增强器放大后转变成人眼可清晰观察的图像,从而实现在夜间对目标进行观察。微光夜视仪的核心部件是像增强器,它主要由光电阴极、微通道板、荧光屏三个部分组成(如图所示)。光电阴极将微弱的原始光信号通过光电效应转化成光电子,再通过微通道板对电子进行倍增,利用二次发射的电子能将光电子数量增加数百上千倍,最后在荧光屏(阳极)上将增强后的电子信号再次转换为光学信号,让人眼可以看到。在整个过程中,电子会被外加的静电场加速,进一步增强信号,下列说法正确的是 (　　) A.原始光信号无论频率多少,都能使光电阴极发生光电效应 B.原始光信号频率越大,经过光电阴极发生光电效应后光电子的最大初动能越大 C.原始光信号转化而成的光电子就是光子 D.电子被外加静电场加速,说明该电场方向与电子运动方向相同 6.目前,秦山核电基地共有9台核电机组运行,总装机容量是666万千瓦,年发电量约520亿千瓦时,其中包括中国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆机组。设一吨标准煤可以发电3 000度,每户人家平均每月用电200度。根据以上信息,以下分析正确的是 (　　) A.所用核燃料每年减轻的质量大约为2.08 kg B.秦山核电站每年发电量可以为2.5×108户家庭供电一年 C.秦山核电站利用核聚变产生巨大核能 D.秦山核电站的年发电量相当于少燃烧约1.7×107吨标准煤 7.光子既有能量又有动量,当物体表面对光产生反射或折射时,光的动量被改变,光对物体会产生力的作用。如图所示,一束功率为P的激光束照射到透明介质小球上时,若忽略光的吸收和反射,经两次折射后,光的传播方向改变了60°,则光对介质小球的作用力为(光子的能量E和动量p之间的关系是E=pc,其中c为光速) (　　) A.　　　　B.　　　　C.　　　　D. 8.与下图相关的说法正确的是　 (　　) A.图甲:汤姆孙的气体放电管实验可估测电子的比荷 B.图乙:卢瑟福的α粒子散射实验可估测原子核的半径 C.图丙:康普顿认为光子与电子碰撞之后,动量减小、波长变短 D.图丁:玻尔理论可以解释多种物质发出的线状光谱 9.图甲是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图像(直线与横轴的交点的横坐标为4.29,与纵轴的交点的纵坐标为0.5),图乙是可见光光谱图,氢原子的能级图如图丙所示,已知元电荷e=1.6×10-19 C,以下说法正确的是 (　　) A.根据甲图能求出普朗克常量h=6.6×10-34 J·s B.氢原子可能向外辐射出能量为12 eV的光子 C.大量处在n=3能级的氢原子向低能级跃迁可发出1种可见光 D.用n=4能级的氢原子跃迁到n=3能级时所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应 10.如图甲所示,一束复色光从空气射向一个球状玻璃后被分成了a、b两束单色光,分别将这两束单色光射向图乙所示的装置,仅有一束光能发生光电效应。调节滑片P的位置,当电流表示数恰为零时,电压表示数为Uc。已知该种金属的极限频率为ν0,电子电荷量的绝对值为e,普朗克常量为h,下列说法正确的是 (　　) 　　　　 A.a光在玻璃中的传播速度比b光的小 B.b光的光子能量为hν0+eUc C.保持光强不变,滑片P由图示位置向左移,电流表示数变大 D.用同一双缝干涉实验装置做光的干涉实验,a光产生的干涉条纹间距比b光的大 11.有一匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外,一个原来静止在A处的原子核,发生衰变放射出某种粒子,两个新核的运动轨迹如图所示,已知两个相切圆半径分别为r1、r2。下列说法正确的是 (　　) A.原子核发生α衰变,根据已知条件可以算出两个新核的质量比 B.衰变形成的两个粒子带同种电荷 C.衰变过程中原子核遵循动量守恒定律 D.衰变形成的两个粒子电荷量的关系为q1∶q2=r2∶r1 二、非选择题(本题共3小题,共56分) 12.(16分)过量接收电磁辐射对人体健康有害。按照有关规定,工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过某个临界值W。若某无线电通信装置的电磁辐射功率为P,辐射电磁波的波长为λ,光速为c。求: (1)符合规定的安全区域到该通信装置的最小距离d; (2)在(1)问最小距离处,正对通信装置面积为S的人体,单位时间内接收的光子个数。 13.(18分)在火星上太阳能电池板发电能力有限,因此科学家们用放射性材料——PuO2作为发电能源为火星车供电(PuO2中的Pu是Pu)。已知Pu衰变后变为U和α粒子。若静止的Pu在匀强磁场中发生衰变,α粒子的动能为E,α粒子的速度方向与匀强磁场的方向垂直,在磁场中做匀速圆周运动的周期为T0,衰变放出的光子的动量可忽略,衰变释放的核能全部转化为U和α粒子的动能。已知光在真空中的传播速度为c。求: (1Pu衰变过程中的质量亏损Δm; (2)从开始衰变到U和α粒子再次相遇的最短时间t。 14.(22分)如图所示,建立空间直角坐标系,位于P点(0,0,15R)的静止碳14原子核C)发生β衰变形成一个粒子源,在P点下方放置一半径为13R的足够长金属圆柱筒(圆柱筒接地且电阻不计),筒的轴线与y轴重合,圆柱筒外存在方向沿y轴正方向的匀强磁场。已知衰变生成的电子的速率为v,质量为m,电荷量为e,不计粒子所受的重力、阻力和粒子间的相互作用。 (1)写出衰变方程,求某次衰变生成的电子和新原子核在xOz平面内做圆周运动的半径之比。 (2)若该粒子源在xOz平面内向各个方向均匀发射n0个电子和n0个新原子核,且磁感应强度B可以保证所有新原子核恰好都无法打到圆筒上。 ①求满足要求的磁感应强度的大小B0; ②圆筒上某区域内的同一位置先后两次接收到电子,该区域称为“二次感光区”,求打在“二次感光区”的电子总数n。 $$ ( 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) ( 姓名 班级 考号 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) 答案全解全析 1.D　据质量数和电荷数守恒可知,X的质量数为1,电荷数为0,故X是中子,中子是查德威克通过实验最先发现的,A错误U核子数最多,结合能最大,但BaK比结合能较大,较稳定,B错误;半衰期针对的是大量原子核的统计规律,对于1 000个U不适用,C错误;核裂变中,中子的速度不能太快,否则铀核不能“捉”住它,不能发生核裂变,D正确。故选D。 2.D　根据质量数守恒和电荷数守恒知SrYe,则锶90发生的是β衰变,故A错误;经过56年,即经过两个半衰期,锶90有衰变为其他物质,不是质量减小,故B错误;射线X的本质为高速电子流,不是电磁波,故C错误,D正确。故选D。 3.B　玻尔理论成功解释了氢原子光谱的实验规律,但无法解释复杂原子的光谱现象,故A错误;食盐被灼烧时,钠原子吸收能量处于高能级,向低能级跃迁时放出光子,故B正确;黄双线的光子能量约为E=h=6.63×10-34× J≈2.11 eV,根据发生光电效应的条件可知,不能使逸出功为2.25 eV的金属发生光电效应,故C错误;太阳光谱是吸收光谱,太阳光谱中有题述两种波长的光,说明太阳大气层有钠元素,故D错误。故选B。 4.D 识图有法 解析　始祖元素对应最上方的点,横坐标为质子数,纵坐标为中子数,可知质量数为232,故A错误;最终的稳定核素为Pb,故B错误;从图中可知有两种衰变路径,故C错误;横、纵坐标均减小2的路径对应α衰变,横坐标增加1,纵坐标减小1的路径对应β衰变,由图中信息可知衰变全过程最终生成稳定核素,共发生了6次α衰变,4次β衰变,故D正确。故选D。 5.B　原始光信号频率低于极限频率时,不能发生光电效应,选项A错误;原始光信号频率越大,经过光电阴极发生光电效应后光电子的最大初动能越大,选项B正确;原始光信号转化而成的光电子是电子,而非光子,选项C错误;电子被外加静电场加速,说明该电场方向与电子运动方向相反,选项D错误。故选B。 归纳总结　(1)能否发生光电效应,不取决于光的强度而取决于光的频率。 (2)光电效应中的“光”不是特指可见光,也包括不可见光。 (3)逸出功的大小由金属本身决定,与入射光无关。 (4)光电子不是光子,而是电子,即吸收光子能量后逸出的电子。 6.D　由题可得年发电量E=520×108 kW·h=520×108×3.6×106 J=1.872×1017 J,而根据质能方程E=Δmc2,解得Δm=2.08 kg,而核燃料在释放能量后会产生大量的核废料,因此可知所用核燃料每年减轻的质量大于2.08 kg,故A错误;由题可得每户人家平均每年用电量为E'=200×12×3.6×106 J=8.64×109 J,则可得秦山核电站每年发电量可以供电一年的家庭户数为n==≈2.17×107户,故B错误;秦山核电站利用的是重核裂变产生的巨大核能,故C错误;一吨标准煤可产生的电能为E″=3 000×3.6×106 J=1.08×1010 J,则秦山核电站的年发电量相当于少燃烧标准煤的吨数为x==≈1.7×107吨,故D正确。故选D。 7.A　在Δt时间内,有PΔt能量的光被介质小球折射,其动量为p=,因光的传播方向改变了60°,即光的动量方向改变了60°,其动量变化量Δp=,所以光束受介质小球的作用力为F==,则其反作用力也为。故选A。 8.AB　汤姆孙通过研究求出了阴极射线的比荷,明确阴极射线是电子,故A正确;卢瑟福根据α粒子散射实验的结果,提出原子核式结构学说,根据α粒子散射实验能估测原子核的半径,故B正确;康普顿认为光子与电子碰撞之后,动量减小、波长变长,故C错误;玻尔理论只可以解释氢原子的光谱现象,故D错误。故选A、B。 9.AC　由爱因斯坦光电效应方程可得Ek=hν-W0,结合图像可得h=k= J·s≈6.6×10-34 J·s,故A正确;当某一能级能量为-1.6 eV时跃迁至n=1能级即可向外辐射出能量为12 eV的光子,由能级图可知无该能级,故B错误;大量处在n=3能级的氢原子向低能级跃迁可发出光子的能量为1.89 eV、12.09 eV、10.2 eV,由ε=hν可得对应的光的频率为4.58×1014 Hz、2.93×1015 Hz、2.47×1015 Hz,可知只有一种可见光,故C正确;由图甲可知该金属的极限频率为4.29×1014 Hz,n=4能级的氢原子跃迁到n=3能级时所辐射的光的能量为0.66 eV,可得该光的频率为ν== Hz=1.6×1014 Hz<4.29×1014 Hz,所以无法发生光电效应,故D错误。故选A、C。 10.BD　由图甲知,由于两束光入射角相同,b光的折射角小,根据n=,可知玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率,根据v=知b光在玻璃中的传播速度比a光的小,A错误;由折射率和频率的关系可知,b光的频率大于a光的频率,故b光发生光电效应,根据爱因斯坦光电效应方程结合动能定理有Ek=hν-W0=eUc,又有W0=hν0,所以b光的光子能量为hν=hν0+eUc,B正确;保持光强不变,滑片P由图示位置向左移,则A、K两端的反向电压变大,则电流表示数变小,C错误;由以上分析知a光的波长大于b光的波长,根据Δx=λ,用同一双缝干涉实验装置做光的干涉实验,a光产生的干涉条纹间距比b光的大,D正确。故选B、D。 11.BCD　原子核衰变过程系统动量守恒,由动量守恒定律可知,衰变生成的两粒子的动量方向相反,粒子速度方向相反,由左手定则可知,若生成的两粒子电性相反,则在磁场中的轨迹为内切圆,若电性相同,则在磁场中的轨迹外切,由题图可知衰变形成的两个粒子电性相同,原子核发生了α衰变;粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得qvB=m,解得r==,p大小相等,B相同,其他量关系不清楚,根据已知条件不可以算出两个新核的质量比,故A错误,B、C正确。根据以上分析可知,衰变形成的两个粒子电荷量的关系为q1∶q2=r2∶r1,故D正确。故选B、C、D。 12.答案　(1)　(2) 模型建构 光辐射模型 解析　(1)距离通信装置d处,单位时间内垂直通过球面上单位面积的电磁辐射能量W== (3分) 解得d= (2分) (2)每个光子的能量E0=hν (3分) 光子频率和波长的关系为ν= (3分) 单位时间内接收的光子个数N= (3分) 解得N= (2分) 13.答案　(1)　(2)117T0 解析　(1)α衰变方程为PuUHe(2分) 根据动量守恒定律可知α粒子和铀核的动量大小相等,设为p,α粒子的动能Eα= (2分) 铀核的动能EU= (2分) 则=== (2分) 所以释放的能量为ΔE=Eα+EU=E (2分) 且ΔE=Δmc2 解得Δm= (2分) (2)根据周期方程T= (2分) 得Tα=TU(2分) 因为想再次相遇,必然是在裂变的切点处,所以每个粒子运动的时间必须为整数倍周期,这样就应有Δt=nT0=mTU,而n、m必须为整数,所以根据T0与TU的比例关系,则时间最短时n=117或m=92,这就意味着Δt=117T0 所以相遇最短时间t=117Tα=117T0 (2分) 14.答案　(1CNe,7∶1　(2)①　②n0 解析　(1)衰变方程为CNe(2分) 根据qvB=m (2分) 动量守恒mNvN=meve(2分) 得= (2分) (2)①氮原子核沿x轴正方向打入磁场,轨迹与圆筒相切如图1, rN=R= (2分) 所以B0= (2分) 此时re=7R (2分) ②二次感光区如图2所示,A点为电子轨迹圆与圆筒的切点,C点为电子轨迹圆直径与圆筒的交点, 由余弦定理可得 cos α==0.8 (2分) 得α=37° (2分) 由图3几何关系知速度夹角与半径夹角相等,有n=n0 (2分) 故n=n0 (2分) 　　 $$