第十六单元 近代物理初步 单元检测-2026年高考物理一轮复习

( 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) 第十六单元　近代物理初步 单元检测 满分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—8题只有一项符合题目要求,每小题4分;第9—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.量子技术是当前物理学应用研究的热点,下列关于量子论的说法正确的是 (　　) A.普朗克认为黑体辐射的能量是连续的 B.光电效应实验中,红光照射可以让电子从某金属表面逸出,若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出 C.康普顿研究石墨对X射线散射时,发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分 D.德布罗意认为质子具有波动性,而电子不具有波动性 2.太阳能电池板是利用光电效应将光能转化为电能的设备,图甲是研究制作电池板的材料发生光电效应的电路图。用不同频率的光照射K极板发生光电效应,得到图乙中遏止电压Uc与入射光的频率ν间的关系图像。下列说法正确的是 (　　) 　　　 A.增大入射光频率,K极板的逸出功增大 B.增大入射光频率,产生光电子的最大初动能减小 C.增大入射光强度,产生光电子的最大初动能不变 D.遏止电压Uc与入射光频率ν关系图像的斜率表示普朗克常量 3.我国造出世界首个人造迷你心脏,人造心脏的放射性同位素动力源用的燃料是钚238,钚238衰变快慢有一定的规律。如图所示,横坐标表示时间,纵坐标表示任意时刻钚238的质量m与t=0时的质量m0的比值。则经过43.2年剩余钚238的质量与初始值的比值约为 (　　) A.0.250　　　　B.0.875　　　　C.0.500　　　　D.0.707 4.已知氘核质量为2.014 1 u,氚核质量为3.016 1 u,氦核质量为4.002 6 u,中子质量为1.008 7 u,阿伏加德罗常数NA取6.0×1023 mol-1,氘核摩尔质量为2 g·mol-1,1 u相当于931.5 MeV。关于氘与氚聚变成氦,下列说法正确的是 (　　) A.核反应方程式为HHHen B.氘核的比结合能比氦核的大 C.氘核与氚核的间距达到10-10 m就能发生核聚变 D.4 g氘完全参与聚变释放出能量的数量级为1025 MeV 5.不同原子核的比结合能是不一样的,如图是按照实际测量结果画的比结合能随原子核的质量数变化的图线,根据该图线,下列判断正确的是 (　　) A.比结合能越小的原子核越稳定 B.重核裂变会放出能量,轻核聚变也会放出能量 C.重核裂变会放出能量,轻核聚变则需要吸收能量 D.12C核的比结合能大于14C核的比结合能,12C核的结合能也一定大于14C核的结合能 6.地铁列车车体和站台屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示,若靠站时光线被乘客阻挡,电流发生变化,工作电路立即报警。如图乙所示,光线发射器内大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁时,辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子,图丙所示为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压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大于1.89 eV B.a光的频率高于b光的频率 C.经同一障碍物时,b光比a更容易发生明显衍射 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.历史上第一次利用加速器实现的核反应,是利用加速后动能为Ek1的质子H轰击静止的Li核,生成两个动能均为Ek2的He核,已知光速为c,反应中释放的核能全部转化为He核的动能,则此核反应中的质量亏损为 (　　) A.　　　　　　B. C.　　　　　　D. 8.真空中有一平行板电容器,两极板分别由铂和钾(其极限波长分别为λ1和λ2)制成,极板正对面积为S,间距为d,相对介电常数εr=1。已知真空中光速为c,静电力常量为k,普朗克常量为h,元电荷为e。现用波长为λ(λ1<λ<λ2)的单色光持续照射两板内表面,则电容器的最终带电荷量Q等于 (　　) A.　　　　　　B. C.　　　　　　D. 9.原子核U是不稳定的,会经过多次α和β衰变成为稳定的原子核Pb,下列说法正确的是 (　　) AU的比结合能大于Pb的比结合能 B.β粒子是核内中子转化为质子过程中释放出来的 C.可能发生的β衰变方程为PoAte D.可能发生的β衰变方程为FrRae 10.根据如图所给图片及课本中有关历史事实,结合有关物理知识,判断下列说法正确的是 (　　) 　 　 A.图1是发生光电效应现象的示意图,如滑片向右滑动,电流表示数一定增大 B.图2是链式反应的示意图,该链式反应方程式可能是UnBaKr+n C.图3是氢原子能级图,一个处于n=4能级的氢原子,跃迁最多可以产生3种光子 D.图4是氡的衰变规律示意图,氡的半衰期是3.8天,若有16个氡原子核,经过7.6天后一定只剩下4个氡原子核 11.1898年,居里夫妇发现了一种能够发出很强射线的新元素—钋Po),为此居里夫人获得了诺贝尔化学奖。现把Po原子核静止放在匀强磁场中的a点,某一时刻发生β衰变,产生了新核At,形成了如图所示的A和B两个圆轨迹。下列说法正确的是 (　　) APo的衰变方程为PoAte B.把Po放在磁场中,其半衰期会增大 C.A、B两个圆的半径之比为85∶1 D.释放出的粒子和反冲核圆周运动的旋转方向均为顺时针方向 二、非选择题(本题共4小题,共56分) 12.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ν的光子后,速度减小。不考虑原子质量的变化,光速为c。求: (1)一个光子的动量; (2)原子吸收第一个光子后速度的大小。 13.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。 14.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。 15.在量子力学诞生以前,玻尔提出了原子结构假说,建构了原子模型:电子在库仑引力作用下绕原子核做匀速圆周运动时,原子只能处于一系列不连续的能量状态(定态)中,原子在各定态所具有的能量值叫能级,不同能级对应电子的不同运行轨道。电荷量为+Q的点电荷A固定在真空中,将一电荷量为-q的点电荷从无穷远移动到距A为r的过程中,库仑力做功W=k。已知电子质量为m、元电荷为e、静电力常量为k、普朗克常量为h,规定无穷远处电势能为零。 (1)若已知电子运行在半径为r1的轨道上,请根据玻尔原子模型,求电子的动能Ek1及氢原子系统的能级E1。 (2)为了计算玻尔原子模型的这些轨道半径,需要引入额外的假设,即量子化条件。物理学家索末菲提出了“索末菲量子化条件”,它可以表述为:电子绕原子核(可看作静止)做圆周运动的轨道周长为电子物质波波长(电子物质波波长λ与其动量p的关系为λ=)的整数倍,倍数n即轨道量子数。 ①请结合索末菲量子化条件,求氢原子轨道量子数为n的轨道半径rn及其所对应的能级En。 ②玻尔的原子模型除了可以解释氢原子的光谱,还可以解释核外只有一个电子的一价氦离子(He+)的光谱。已知氢原子基态的能级为-13.6 eV,请计算为使处于基态的He+跃迁到激发态,入射光子所需的最小能量。 答案 1.B　 2.C　 3.D　 4.D　 5.B　 6.A　 7.D　 8.A　 9.BD　 10.BC　 11.AC　 12.(1)　(2)v0- 解　(1)根据波长与频率的关系λ= (2分) 及德布罗意波长公式λ= (2分) 可得一个光子的动量为p= (2分) (2)根据动量守恒有mv0-p=mv1 (2分) 所以原子吸收第一个光子后速度的大小为v1=v0- (2分) 13.(1)　(2) 解　(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== (2分) 解得d= (2分) (2)每个光子的能量E0=hν (2分) 光子频率和波长的关系为ν= (2分) 单位时间内接收的光子个数N= (2分) 解得N= (2分) 14.(1)　(2)117T0 解　(1)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= (1分) 铀核的动能EU= (1分) 则=== (1分) 所以释放的能量为ΔE=Eα+EU=E (2分) 且ΔE=Δmc2 (1分) 解得Δm= (1分) (2)根据周期公式T= (2分) 得Tα=TU(1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各自周期的整数倍,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,所以相遇最短时间t=117Tα=117T0 (2分) 15.(1)　-　(2)①　-　②40.8 eV 解　(1)设电子在半径为r1的轨道上运动的速度大小为v, 根据牛顿第二定律有k=m (2分) 电子在轨道上运动的动能Ek1=mv2= (1分) 电子在轨道上运动的势能Ep1=-W=- (1分) 电子在轨道上运动时氢原子的能量即动能和势能之和E1=Ek1+Ep1=- (1分) (2)①电子绕原子核做圆周运动的轨道周长为电子物质波波长的整数倍,即2πrn=n (1分) 设此时电子的速率为vn,则p=mvn (1分) 根据牛顿第二定律有k=m (2分) 以上各式联立,解得vn=,rn= (2分) 此时,电子的动能为Ekn=m= (1分) 电子的势能为Epn=-Wn=-=- (1分) 所以此时的能级为En=Ekn+Epn=- (2分) ②He+原子核电荷量为2e,类比以上分析可知,He+系统基态的能量为氢原子基态能量的4倍,即He+的基态能量为E1'=-13.6 eV×4=-54.4 eV(2分) 由En'=可知,第二能级E2'==-13.6 eV(1分) 为使处于基态的He+跃迁到激发态,入射光子所需的最小能量(即跃迁到第二能级所需的能量)为 E光=ΔE=E2'-E1'=40.8 eV(2分) $