2023山东版物理高考第二轮复习-专题十三 近代物理初步

2023山东版物理高考第二轮复习

专题十三近代物理初步

一、选择题

1.物理科技（2022河南南阳期终质量评估）光电管是光控电路的核心元件。如图为一种在自动化控制中

常用的光控继电器示意图,当用一束单色光照射光电管时,未能发生光电效应。为使光电管发生光电效

应，下列可采取的措施是（）

A.增大该光的照射强度

B.延长该光的照射时间

C.改用频率更高的光照射光电管

D.改用波长更长的光照射光电管

答案C是否发生光电效应,取决于入射光的频率是否达到或超过极限频率,故可以改用频率更高的

光照射光电管，与入射光的强度及照射时间无关,A、B错误,C正确。改用波长更长的光，由可知，

频率更低，更不可能发生光电效应,D错误。

2.物理生活|（2022贵州4月适应性测试）香烟中含有天然放射性元素钞210（盆叩。），吸烟会使盆°P。进

入体内并在肺组织中蓄积,研究表明，吸烟者体内|1°Po含量比不吸烟者高广2个数量级。已知毋0Po发

生衰变时会伴随着放出Y射线,下列说法正确的是（）

A曷叩。的半衰期会随时间增长而不断地减小

B曷叩。发生衰变后产物的结合能之和一定大于il°Po的结合能

C.通过化学方法可以改变香烟中U°Po的化学状态,从而减小其放射强度

D曷°P。衰变时放出的Y射线是核外电子从高能级向低能级跃迁而辐射的高频电磁波

答案B2ioPo的半衰期始终不变,故A错误扁。P。发生衰变时会产生质量亏损并释放能量,所以衰

变后产物的结合能之和一定大于!1°Po的结合能,故B正确;放射性元素的放射强度由原子核决定,与元

素的化学状态无关，故C错误易叩。衰变时放出的y射线是新核从高能级向低能级跃迁而辐射的高频

电磁波，故D错误。

3.物理科技I（2022江西九江第一次统考）202（）年6月23日，1日全球组网卫星的收官之星发射成功，其

中“北斗三号”采用星载氢原子钟，通过氢原子的能级跃迁而产生的电磁波校准时钟。氢原子的部分能

级结构如图，则（）

nE/eV

8-----------------0

4--------------------0.85

3--------------------1.51

2--------------------3.40

1-------------------13.6

A.氢原子由基态跃迁到激发态后,核外电子动能增大,原子的电势能减小

B.大量处于n=3激发态的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出2种不同频率的光子

C.用11eV的光子照射,能使处于基态的氢原子跃迁到激发态

D.用4eV的光子照射处于n=2激发态的氢原子,可以使之电离

答案D氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子运动半径变大，动能减小，原子的电势能增大，故A错

误;大量处于『3激发态的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出的光子的频率种类为白当卫3种，故B错误;

处于基态的氢原子跃迁到n=2激发态需要吸收的能量为E=E2-E,=10.2eV,跃迁到n=3激发态需要吸收的

能量为E=E3-E,=12.09eV,用11eV的光子照射,并不能使处于基态的氢原子跃迁到激发态,故C错误；

处于n=2激发态的氢原子能量为-3.4eV,其绝对值小于光子能量4eV,因此用4eV的光子照射处于n=2

激发态的氢原子,可以使之电离,故D正确。

4.物理探索（2022东北师大附中测试七）现代已知碳的同位素共有十五种,有碳8至碳22,其中碳12和

碳13属于稳定型,碳14是宇宙射线透过空气时撞击氮原子核产生的,碳14是一种放射性的元素,衰变

为氮14。图中包含碳14衰变相关信息，结合这些信息可以判定下列说法正确的是（）

A.碳14转变为氮14,衰变方式为B衰变

B.100个碳14原子核在经过一个半衰期后，一定还剩50个

C.若氮14生成碳14的核反应方程为/N+X-yC+弭则X为质子

D.当氮14数量是碳14数量的7倍时,碳14衰变所经历时间为22920年

答案A由电荷数守恒和质量数守恒可得衰变方程为铲C-LN+^e,可知碳14转变为氮14是B衰

变,A正确;半衰期是大量原子核衰变时的统计规律,个别原子核经多长时间衰变无法预测,即对个别或

少数原子核无半衰期可言,B错误;由电荷数守恒和质量数守恒可知,X为中子粉,C错误;当氮14数量是

碳14数量的7倍时,碳14数量占总原子核数量的!,经过3个半衰期即17190年,D错误。

5.自然现象I（2022甘肃兰州二模）科学家发现太阳的核聚变反应区只是中心很小的一部分,由于太阳强

大的引力和磁场的束缚，使太阳内部的能量可以向外持续稳定地释放,而不会像氢弹那样瞬间爆炸,这

3

就是可控核聚变技术的由来。太阳内部核聚变反应的一种可能形式为曲+：H-X+M，设包、］H、X和和

的质量分别为皿、nu、rm和M光速为c,则下列说法正确的是（）

A.X是郛e

B.该核反应释放的核能为（nb+im-nh-nh）c2

C.核反应中比结合能较小的原子核变成了比结合能较大的原子核

D.核反应中核子平均质量较小的原子核变成了核子平均质量较大的原子核

答案C根据质量数守恒和电荷数守恒知X的质量数为4,电荷数为2,则X是和e,故A错误;根据质能

方程知,该核反应释放的核能为△E=c2,故B错误;核反应方程式中生成物比反应物稳定，则

生成物的比结合能大于反应物的比结合能,即核反应中比结合能较小的原子核变成了比结合能较大的

原子核，又知比结合能大的原子核核子的平均质量小,故C正确,D错误。

6.物理科技（2022重庆二模）我国科学家通过一种功能纳米膜成功地从海水中大规模提取铀元素,这对

于国家发展具有十分重要的战略意义。用中子Jn轰击铀核235U,铀核发生裂变，其中一种典型反应是

1

5_1

92U+on*zBa+36Kr+3on0若用叭m“、mB„vm*分别表示龙5工。仄尹“Ba和短Kr的质量，关于这个

核反应，下列说法正确的是（）

A.方程中Z=56,A=89

=

B.方程中mnniBa+niKr+2nin

C.只要用中子轰击铀核，就一定会发生链式反应

D.释放的核能为（mi-rnn.-niK,）c2

答案A根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒,有235+l=144+A+3,92=Z+36,解得A=89,Z=56,

故A正确;重核裂变会释放核能，伴随质量亏损，有c2=m-mQm-2m,,）c2,故B、D错误;发生链

式反应的条件为铀块的体积大于等于临界体积,故C错误。

7.物理学史I（2022湖北模拟预测）（多选）丹麦物理学家玻尔意识到了经典理论在解释原子结构方面的

困难。在普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子的概念的启发下，他在1913年提出了自己

的原子结构假说。如图为氢原子的电子轨道示意图,下列说法正确的是（）

5

hv

n=3（激学/）

：4（激发态

5（激发态）

A.电子离原子核越远,原子的总能量越大,氢原子的总能量是负值

B.电子从n=3能级跃迁到n=4能级,电子的电势能增加，动能减少

C.电子从n=5能级跃迁到n=4能级,电子电势能的减少量大于动能的增加量

D.电子从n=5能级跃迁到n=4能级辐射的光子的能量比电子从n=3能级跃迁到n=4能级吸收的光子的

能量大

答案BC电子离原子核越远，原子的总能量越大，当规定离原子核无穷远处的电势能为零时,氢原子

的总能量是负值,当没有规定零电势能的位置时,无法判断氢原子总能量的正负,A错误;电子从n=3能

级跃迁到n=4能级,库仑力做负功,电子的电势能增加,动能减少,B正确;电子从n=5能级跃迁到n=4能

级，库仑力做正功,电子的电势能减少，动能增加,还辐射出光子,因此电子电势能的减少量大于动能的

增加量,C正确;根据玻尔理论可知,跃迁时辐射和吸收光子的能量由前后两个能级的能量差决定,电子

从n=5能级跃迁到n=4能级辐射的光子的能量小于电子从n=3能级跃迁到n=4能级吸收的光子的能量,D

错误。

8.物理科技I[2022广东六校联考（四），1]硅光电池是利用光电效应原理制成的器件,下列表述正确的是

（）

A.硅光电池是把电能转化为光能的一种装置

B.逸出的光电子的最大初动能与入射光的强度有关

C.在频率一定的情况下,光照强度越强,饱和光电流越大

D.只要有光照射到硅光电池，就一定能够产生光电效应

答案C硅光电池是利用光电效应将光能转化为电能的一种装置，故A错误;光电子的最大初动能与入

射光的频率有关，随着入射光的频率增大而增大,与入射光的强度无关,故B错误;在频率一定的情况下,

光照强度越强,逸出的光电子越多,饱和光电流越大,故C正确;只有当入射光的频率大于金属的极限频

率时才能发生光电效应,故D错误。

思路总结光电效应的研究思路

9.物理生活I（2022广东一轮复习联考,2）智能手机带有感光功能，可以自动调整屏幕亮度,其光线传感

器的工作原理是光电效应。在光电效应中,当一定频率的光照射某种金属时,实验得到的遏止电压口与

入射光的频率v的关系如图所示,其横截距为a,纵截距为-b,元电荷为eo下列说法正确的是（）

A.遏止电压与入射光的频率成正比

B.金属的截止频率为b

C.金属的逸出功为eb

D.普朗克常量

答案C由eUc=E『hV-w。得U.=-V-既,入射光的频率与遏止电压成线性关系但不是成正比关系,故A

ee

错误;由公式w0=hV0,得金属的截止频率V产a,故B错误;结合图像得k上上,.b,故金属的逸出功凡=eb,

eae

普朗克常量h图,故C正确,D错误。

a

10.物理生活（2022广东汕头一模,1）如图烟雾自动报警器的探测器中装有放射性元素锢241,其衰变方

程为第】Amf梦Np+和e+丫。下列说法正确的是（）

A.Y射线是光子流，不具有能量

B别e是a粒子，有很强的电离本领

C.冬天气温较低,锢241的衰变速度会变慢

D.锯241衰变过程要吸收能量，故翁1Am比1fNp的原子核更稳定

答案BY射线是光子流，具有能量,A错误片He是a粒子,有很强的电离本领,B正确;铺241的衰变

速度由原子核本身决定,与外界因素无关,C错误;锯241衰变过程要放出能量,故用74比第1Am的原子

核更稳定,D错误。

H.（2022长沙新高考适应性考试,3）2021年5月28日，中科院合肥物质科学研究院升级改造后的可控

核聚变装置创造了新的世界纪录。已知该装置内部发生的核反应方程为料+汨一卯e+X,气核的质量为

m；,氤核的质量为m2,氨核的质量为附反应中释放的能量为E,光速为c,则下列说法正确的是（）

A.X是质子

B.X的质量为rni+m2_in-^

C.该反应属于a衰变

D.气核和氤核之间的库仑力表现为引力

2

答案B根据电荷数和质量数守恒可知X是中子,故A错误;根据质能方程可得E=(m,+m2-m3-mx)c,解得

mx=mi+m2-m：-^故B正确;该反应属于核聚变反应,故C错误;气核和氤核之间的库仑力表现为斥力,故D

错误。

12.(2022岳阳二模,2)在火星上，太阳能电池板的发电能力有限,因止科学家用放射性材料PuO：作为发

238

电能源为火星车供电。PuO2中的Pu元素是需8p%具有天然放射性，半衰期为87.7年。Pu发生a衰

94

变的核反应方程为磊8pu-x+狙e,则下列说法正确的是()

A.X原子核的中子数为141

B.磊8pu原子核发生a衰变后产生的新核的比结合能比算8Pu核的比结合能小

C.10个磊8pu原子核经过87.7年后一定还会剩余5个

D.Pu的半衰期是由核内部自身的因素决定,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系

答案1)根据质量数和电荷数守恒可知,X原子核的中子数为(238-4)-(94-2)=142,故A错误卷8pu原

子核发生a衰变后产生的新核更稳定，所以新核的比结合能比登8pu核的比结合能大，故B错误;生衰期

是针对大蹒子核的统计规律,对少数原子核不适用,故C错误；半衰期是由原子核内部自身的因素决定,

跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系,故D正确。

13.(2022衡阳一模,1)2021年开始实行的“十四五”规划提出，把新材料领域、生物工程、量子技术、

热核反应和人工智能一起列为重点研发对象,中国已有多项专利领先发达国家,下列有关说法正确的是

()

A.普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子,预言实物粒子也具有波动性

B.原子核衰变成新核时,新原子核处于高能级,状态不稳定,会向低能级跃迁,跃迁时放出一些特定频率

的Y射线,因此Y射线是新核发生跃迁时的产物

C.动能相同的一个质子和电子,电子的德布罗意波长比质子的德布罗意波长短

D.核反应方程：尹N+,He-?0+出为热核反应

答案B德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子,预言实物粒子也具有波动性,A错误;根

据丫衰变的本质可知，原子核衰变成新核时,新原子核处于高能级，状态不稳定，会向低能级跃迁，跃迁

时放出一些特定频率的Y射线,因此Y射线是新核发生跃迁时的产物,B正确;根据p=展画,因为质

子质量大于电子质量，所以质子的动量大于电子的动量,由X彳可知,质子的德布罗意波长比电子的

短,C错误;热核反应方程为汨+科一邪e+仙D错误。

14.（2022部分区一模,1）下列说法中正确的是（）

A.为了解释光电效应规律,爱因斯坦提出了光子说

B.卢瑟福根据a粒子散射实验，提出了原子的能级结构

C.在原子核人工转变的实验中,查德威克发现了质子

D.玻尔通过对黑体辐射进行实验研究,创立了黑体辐射理论

答案A爱因斯坦通过光电效应现象，提出了光子说,A对;卢瑟福根据a粒子散射实验，提出了原子

的核式结构,而玻尔提出了原子的能级结构,B错;在原子核人工转变的实验中，查德威克发现了中子,C

错；普朗克通过对黑体辐射进行实验研究,创立了黑体辐射理论,D错。

15.（2022部分区二模,3）钠和钙两种金属的遏止电压U,与入射光频率v的关系如图所示。用h、e分

别表示普朗克常量和电子的电荷量，则（）

A.钠的逸出功大于钙的逸出功

B.图中直线的斜率为关

C.在得到这两条直线时,必须保证入射光的光强相同

D.若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能,则照射到钠的光频率较低

答案D根据Exhv-W0=hv-hv°,又E『e&,解得U,»v-%』v-也,当遏止电压为0时,对应的频率

eeee

为金属的极限频率,结合图可知钠的极限频率小,则钠的逸出功小于钙的逸出功，故A错误;根据

v-学，可知U-v图线的斜率k=g,故B错误;根据v-华知图线的特点与光的强度无关,故C

错误;钠的逸出功小,结合Ekm=hv-W„,可知若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射

到钙的光频率较高,照射到钠的光频率较低,故D正确。

16.（2022河西一模,1）下列核反应方程中,属于太阳内部核聚变反应的方程是（）

A.238U->234Th+4He

B.^4N+^He-170+1H

C.卷5（J+HBa+瑞Kr+3加

D.JH+汨f$He+1n

答案|）238u_234Th+4He是a衰变方程,A错;/N+知e-，0+小是原子核的人工转变方程,B错

噬5U+和一劈Ba+然Kr+32n是重核裂变方程,C错剂+汨一：He+/是轻核聚变方程，也是太阳内部核

聚变反应方程,D对。

17.物理常识（2022浙江余杭高级中学选考模拟,6）2021年4月23日,南海舰队一次性入列了三艘主战

舰艇,其中战略导弹核潜艇长征18号艇的入列尤其引人注意。核潜艇以核反应堆作为动力源,关于核反

应，下列说法正确的是（）

A.核反应方程/C-尹N+'e属于P衰变，因为核内产生电子所以电荷数不守恒

B.核反应方程犯+汨f$He+/n属于核聚变，是“人造太阳”核聚变原理

C.核反应方程比5u+/f盘4Ba+弱Kr+3/n属于核裂变，是氢弹核反应原理

D.核反应前后核子数量不变,所以核反应前后总质量不变

答案B核反应方程/C-/N+o】e,属于B衰变，虽然核内产生电子，但是电荷数仍守恒，选项A错误;

核反应方程汨+汨一红【e+/属于核聚变，是“人造太阳”核聚变原理，选项B正确;核反应方程

/5U+/f转，Ba+弱任+3同属于核裂变,是原子弹反应原理,选项C错误;核反应前后核子数量不变,

但是核反应前后总质量要变化，出现质量亏损,选项D错误。

18.物理模型（2022浙江山水联盟选考,6）已知钠原子从b、c、d几个能级向a能级跃迁时辐射的光的

波长分别为：589nm(b-a),330nm(c-»a),285nm(d-a)0普朗克常量为h=6.63X10第J•s,真空中光

19

速c=3X10'm/s.leV=1.6X10Jo设最高能级为0,下列关于钠原子在这几个能量范围的能级图，可

能正确的是（）

b0d0

cc

h

AB

0d0

bc

ca

bb

D

小竽可得—聂磊卷昌

答案B由eV=2.1eV,同理可得E「&=3.8eV、E「E“=4.4eV,

故B正确,A、C、D错误。

19.物理科技I（2022浙江缙云选考,15）（多选）电子显微镜与光学显微镜相比具有更高的分辨率，其原因

是电子比可见光的波动性弱。在电子显微镜中，电子通过“静电透镜”实现会聚或发散。如图所示，某

静电透镜区域的等势面为图中虚线，其中M、N两点电势5〉小、。现有一束正电子经电压U加速后，从M

点沿垂直虚线的方向进入“透镜”电场，正电子运动过程中仅受电场力，最终穿过小孔。下列说法正确

的是

A.进入“透镜”电场后正电子可能经过N点

B.从进入“透镜”电场至穿过小孔的过程中，电场力对正电子做正功

C.加速后的正电子,其物质波波长大于可见光波长

D.保持加速电压U不变,将正电子换成质子,加速后质子的物质波波长小于原正电子的物质波波长

答案BD进入“透镜”电场后正电子受到的电场力与电场方向相同，由图中等势面可知，正电子应向

上穿过小孔，不会经过N点,A错误;正电子从进入“透镜”电场至穿过小孔的过程中，从电势高的位置

运动到电势低的位置,且正电子带正电,故电场力对正电子做正功,B正确;由题意,正电子比可见光的波

动性弱,即正电子的波长小于可见光波长,结合物质波波长表达式人T可知加速后的正电子,其物质波

波长变小,故加速后的正电子,其物质波波长肯定小于可见光波长,C错误;正电子经过加速电场后,由动

能定理可得解得正电子动量为二网而，正电子的物质波波长为入品，保持加速电

压U不变,将正电子换成质子,由于质子电荷量与正电子电荷量相等,质子质量大于正电子质量,可知加

速后质子的物质波波长小于原正电子的物质波波长,D正确。

20.物理科技（2022江苏常州一模,2）核动力航空母舰因其性能强劲堪称海上霸主,它利用可控制核裂

变释放的核能获得动力。有一种核裂变的方程为X+相Sr+10/,关于该核裂变,下列说法正确

的是（）

A.X的核子数为141

B.X的中子数为75

C.核反应方程可以简化为^sU-X+^Sr+9jn

D.X比毅U稳定

答案D根据质量数守恒可知,X的核子数为235+1-94-10X1=132,故A错误;根据电荷数守恒可知,X

的质子数为92-38=54,中子数为132-54=78,故B错误;中子参与核反应，不能消去，故C错误噬反应

生成X,释放能量,说明X比芨5（j稳定,故D正确。

规律应用核反应过程中释放能量时,新核的比结合能大于反应前核的比结合能,新产生的核更加稳定。

21.物理科技（2022江苏南京月考,3）碳14具有放射性。碳14呼气试验是临床上用于检测幽门螺旋杆

菌感染的一种试验，具有敏感度高、特异性强、操作方便、安全、无创、简单、经济的特点。检查方法:

口服标有碳14的尿素后,如果被检测人胃内存在幽门螺旋杆菌,胃中的尿素酶可将尿素分解为氨和含有

碳14的二氧化碳,含有碳14的二氧化碳通过血液经呼气排出，定时收集呼出的气体,通过分析呼气中标

有碳14的二氧化碳含量,即可判断患者是否存在幽门螺旋杆菌感染。已知碳14的衰变为3衰变，关于

碳14,下列说法正确的是（）

A.高温高压可以改变碳14的半衰期

B.P衰变与弱相互作用有关

C.衰变过程要吸收能量

D.P粒子为正电子

答案B半衰期不受外界因素影响，故A错误；B衰变，即中子转变为质子和电子的原因与弱相互作用

有关,故B正确;衰变过程是自然发生的过程,要放出能量,故C错误;本题中B粒子为电子,带负电,故I）

错误。

22.物理科技（2022江苏苏州调研,3）新冠病毒是一种传染病毒,传染病的传播过程十分复杂，但是可以

构建最简单的传播模型来描述,这个最简模型称为链式模型，类似于核裂变链式反应模型,铀核裂变反

应方程为$5u+和一i44Ba+89心+膨必其中n表示中子,裂变后产生的中子能继续发生反应的次数

称为链式反应的“传染系数”，下列说法正确的有（）

〜M—

某种原子核

中子。一

病毒

易感人群

中毒后出现“分裂”

病状放出三个病毒.

即理论上可以继续

传给3个易感人员，

称之为传染系数

A.从铀核裂变反应方程看，“传染系数”R=2

B.核反应堆中通过镉棒吸收中子降低“传染系数

C.链式反应的临界值对应的实际“传染系数”为3

D.核反应堆中的实际“传染系数”与铀浓度无关

答案B中子的电荷数Z=0,质量数A=l,核反应遵循电荷数守恒及质量数守回因此可计算得R=3,故A

错误;核反应堆中通过镉棒吸收中子，减少轰击铀核的中子数，最终起到降低实际“传染系数”的作用，

故B正确;在链式反应中，当实际“传染系数”R21时，反应才能持续发展下去,当实际“传染系

数”R〈1时，反应将趋于停滞,即R=1是链式反应持续下去的临界值,故C错误;核反应堆中还可以通过镉

棒来控制核反应的速率，实际上就是通过调整铀浓度来控制实际“传染系数”，故