2024年高考物理总复习 近代物理初步 周测卷二十二

考案（二十八）周测卷二十二近代物理初步

本试卷满分100分，考试时间90分钟。

一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。每小题只有一个选项符合题

目要求。

1.（2024•湖南高三开学考试）随着科技的发展，大量的科学试验促进了人们对微观领

域的相识。下列说法正确的是（A）

A.玻尔把量子化的观念应用到原子系统，胜利地说明了氢原子光谱

B.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

C.汤姆逊通过。粒子轰击氮核试验的探讨，发觉了质子

D.用威尔逊云室探测放出的射线，£射线的轨迹直而清楚，。射线的轨迹几乎看不到

［解析］玻尔把量子化的观念应用到原子系统，胜利地说明了氢原子光谱，A正确；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，B错误；卢瑟

福通过。粒子轰击氮核试验的探讨，发觉了质子，C错误；用威尔逊云室探测放出的射线，

。射线电离作用强，轨迹直而清楚，£射线电离作用弱径迹常是弯曲的，而且比较细。r

粒子的电离本事更小，在云室中一般看不到它的径迹，D错误。故选A。

2.（2024•河南高三检测）如图所示为氢原子的能级图。已知氢原子从n=2能级跃迁到

〃=1能级时，辐射出4光；当6光照耀氢原子时，可以使处于〃=2能级的氢原子跃迁到〃

=3能级。以下推断正确的是（D）

nE/eV

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

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

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

A./光的波长大于8光的波长

B.4光比8光更简单发生衍射

C.4光光子的动量小于8光光子的动量

D.从n=3能级跃迁到77=2能级时辐射的光子可以使逸出功为1.88eV的金属发生光

电效应

［解析］氢原子从n=2能级跃迁到”=1能级的能级差大于从n=2能级跃迁到〃=3能级

时的能级差，依据瓦一瓦=力丫=后知，/光的波长小于8光的波长，故A错误；波长越长

的光越简单发生衍射，所以8光更简单发生衍射，故B错误；依据0=4,可知/光光子的

A

动量大于8光光子的动量，故C错误；从〃=3能级跃迁到〃=2能级时辐射的光子的能量

魇=笈一笈=一1.51eV-（-3.4eV）=1.89eV>l.88eV,可知能使逸出功为1.88eV的金

属发生光电效应，故D正确。

3.（2024•天津高三专题练习）长期以来，人类对自然规律进行不断的探究，物理学就

是这些探究过程中结出的最重要果实之一，下列四幅图涉及到不同的物理学问，其中说法正

确的是（A）

丙

A.图甲：普朗克通过探讨黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一

B.图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，并测出了氢原子光谱

C.图丙：卢瑟福通过分析。粒子散射试验结果，发觉了质子和中子

D.图丁：依据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性

［解析］普朗克通过探讨黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故A

正确；玻尔理论指出氢原子能级是分立的，只测出了氢原子光谱，故B错误；卢瑟福通过分

析。粒子散射试验结果，提出了原子的核式结构模型，故C错误；依据电子束通过铝箔后

的衍射图样，说明电子具有波动性，故D错误。

4.（2024•广东卷）目前科学家已经能够制备出能量量子数〃较大的氢原子。氢原子第

R

n能级的能量为Ef，其中^=-13.6eV。下图是按能量排列的电磁波谱,要使.=20

的氢原子汲取一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被汲取的光子是（A）

可；

红外线li紫外线X射线

10-21O-110°10'1021O3

能量(eV)

A.红外线波段的光子B.可见光波段的光子

C.紫外线波段的光子D.X射线波段的光子

［解析］）=20的氢原子能量为蜃=而=—0.034eV,该氢原子的电离能为0.034eV。

汲取一个光子，恰好失去一个电子变成氢离子，由题图所示按能量排列的电磁波谱可知，被

汲取的光子是红外线波段的光子，A项正确。

5.（2024•江苏扬州中学模拟预料）如图所示，某轧钢厂的热轧机上安装了一个射线测

厚仪，探测器探测到的射线强度与钢板的厚度有关。已知测厚仪采纳放射性同位素监丘作为

放射源，嵋Ir发生£衰变时放出£射线和y射线，半衰期为74天，适合透照厚度在10mm〜

100mm之间的钢板，若衰变产生的新核用力表示，下列说法正确的是（A）

A.嵋Ir的衰变方程为嚼Ir-嘿X+3e

B.探测器探测到的射线增加，说明钢板的厚度增加

C.192g放射性同位素％Ir经过148天全部完成衰变

D「徇r的比结合能比衰变后的产物才的比结合能大

［解析］£衰变的实质是原子核里的一个中子放出一个电子变为一个质子，反应过程中

遵循质量数守恒和核电荷数守恒，衰变方程为噜丘一喝X+\e,故A正确；探测器探测到的

射线增加，说明钢板的厚度减小，故B错误；192g放射性同位素%Ir经过，148天（2个半

衰期），剩余的质量为原来的;，故C错误；核反应方程式中生成物比反应物稳定，与之对应

的是衰变后的产物才的比结合能比崂Ir的比结合能大，故D错误。

6.（2024•广东模拟预料）用如图的装置探讨光电效应现象，当用光子能量为2.5eV

的光照耀到光电管上时，电流表G的读数为0.2mA,移动变阻器的滑片乙当电压表的示数

大于或等于0.7V时，电流表读数为0,则（A）

A.光电管阴极的逸出功为1.8eV

B.开关S断开后，没有电流流过电流表G

C.光电子的最大初动能为1.8eV

D.改用能量为1.5eV的光子照耀，电流表G也有电流，但电流较小

［解析］由题图可知，光电管两端所加的电压为反向电压，由电压表的示数大于或等于

0.7V时，电流表示数为0,可知光电子的最大初动能为0.7eV,依据光电效应方程氐=//V

一%,可得质=1.8eV,A正确，C错误；开关S断开后，用光子能量为2.5eV的光照耀到

光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，B错误；改用能量为1.5

eV的光子照耀，由于光子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，D错误。故选

Ao

7.（2024•江苏高三模拟）为了更形象地描述氢原子能级和氢原子轨道的关系，作出如

图所示的能级轨道图，处于〃=4能级的氢原子向〃=2能级跃迁时辐射出可见光a,处于A

=3能级的氢原子向〃=2能级跃迁时辐射出可见光6,则以下说法正确的是（D）

<3,4：eV

E.=-0*5eV

A.a光的波长比6光的波长长

B.辐射出6光时，电子的动能和电势能都会变大

C.一个处于〃=4能级的氢原子自发跃迁可释放6种频率的光

D.a光照耀逸出功为2.14eV的金属时，光电子的最大初动能为0.41eV

［解析］处于〃=4能级的氢原子向n=2能级跃迁时辐射出可见光a,有ELEz=hva=

2.55eV,处于n=3能级的氢原子向n=2能级跃迁时辐射出可见光6,有ELEz=hvb=1.89

eV,所以a光的频率将大于6光的频率，由于光的频率越大其波长越小，则a光的波长比6

光的波长小，所以A错误；辐射出6光时，电子的动能变大，电势能减小，总能量减小，所

以B错误；一群处于〃=4能级的氢原子自发跃迁可释放鬃=第=6种频率的光，一个处于A

=4能级的氢原子自发跃迁最多可释放3种频率的光，所以C错误；a光照耀逸出功为2.14

eV的金属时，依据光电效应方程有右嗯一版=反，联立解得不=0.41eV,所以D正确。

8.（2024•福建省龙岩第一中学高三阶段练习）氢原子能级如图甲所示。一群处于〃=4

能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出多种频率的光，分别用这些频率的光照耀图乙电路的

阴极K,只能得到3条电流随电压改变的图线，如图丙所示。下列说法正确的是（C）

nE/eV

oc-

5'-4).54

4-0.85

3-1.51

2--3.40

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

甲

A.阴极K材料的逸出功为12.75

B.a光的频率小于c光的频率

C.图中〃点的数值为-6.34

D.滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表的示数肯定持续增大

［解析］一群氢原子从〃=4跃迁回基态过程中，一共能辐射出6种频率的光，其中频率

最高的三条为能级差最大的三条，分别为4-1,3-1,2-1,由遏止电压与最大初动能关系

可得e&=&：=/iK—%,由丙图可知，a光的遏止电压最大，6光的遏止电压略小，故a光

是从〃=4跃迁到〃=1发出的光，6光是从跃迁到〃=1发出的光，a光对应的遏止电

压为〃=7V,a光子的能量为良=分嗅=—0.85eV—（—13.6）eV=12.75eV,阴极K材料

的逸出功为%=h嗯一e〃=12.75eV-7eV=5.75eV,6光子的能量为Eb=hvb=-\.51eV

-（-13.6）eV=12.09eV,可得。=人乙一%=12.09eV-5.75eV=6.34eV,即6光

对应的遏止电压为〃'°=6.34V,可知图中〃点的数值为-6.34,故A错误，C正确；由丙

图可知，a光的遏止电压大于c光的遏止电压，可知a光的光子能量大于c光的光子能量，

则a光的频率大于。光的频率，故B错误；滑动变阻器的滑片向右滑动时，光电管两端电压

增大，会有更多的光电子到达阳极，电流表的示数渐渐增大，当达到饱和光电流后，电流表

示数不再增大，故D错误。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目

要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9.（2024•浙江6月卷）秦山核电站生产长的核反应方程为号N+掂一乳+X,其产物乳

的衰变方程为P一号N+一°e。下列说法正确的是（AB）

A.X是;H

B.tC可以用作示踪原子

C..「e来自原子核外

D.经过一个半衰期，10个长将剩下5个

［解析］依据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知X为质子;H,A正确；由于用

C具有放射性，且C是构成生物体的主要元素之一，所以真可以用作示踪原子，B正确；£

衰变放出的电子-Je来自原子核，C错误；由于半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少

量原子核不适用，所以经过一个半衰期，10个竟不肯定剩下5个，D错误。

10.（2024•陕西高三模拟）一种典型的铀核反应生成领和氟同时放出3个中子的核反应

方程是端U+X一端Ba+款r+3；n,已知部分原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下

列说法正确的是（AD）

A.核反应方程中，X粒子是中子

B.核反应方程中，X粒子是质子

C.端U、嚷Ba、器Kr相比，嘿Ba的比结合能最大，它最稳定

D.畸U、嘿Ba、瓢r相比，的核子数最多，它的结合能最大

［解析］X粒子表示为如依据质量数守恒和电荷数守恒可得235+/=144+89+3,92+Z

=56+36,可知X粒子的质量数为1,电荷数为0,X粒子是中子，A正确，B错误；从题图

中可知,%U、嘿Ba、】Kr相比,款r的比结合能最大，它最稳定，C错误；原子核的结合能

等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，原子核的结合能等于比结合能乘以核子数，

原子核的核子数越多，它的结合能越大，结合图像可知嗡U结合能最大，D正确。

11.（2024•山西高三月考）试验视察到，静止在匀强磁场中/点的原子核发生衰变，衰

变产生的新核和释放出的粒子恰能在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹如图所示。下

列说法正确的是（BC）

A.原子核发生的是a衰变

B.磁场方向垂直于纸面对里

C.轨迹2是新核的

D.释放出的粒子和新核具有相同的动能

［解析］衰变后新核和粒子的运动方向相反，由洛伦兹力供应向心力可知，新核和粒子的

电性相反，新核带正电荷，则粒子带负电荷，所以应当是£衰变，A错误；原子核发生衰

变时，依据动量守恒可知新核和粒子的动量大小相等方向相反，在磁场中运动时洛伦兹力供

V2mvD

应向心力，即整理得7=玄=高，电子的电荷量小于新核的电荷量，其运动半径

大于新核的运动半径，所以轨迹2是新核的，再依据左手定则可知，磁场方向垂直于纸面对

里，BC正确；依据动能和动量的公式£='汽p=mv,可知少=源，因为释放的粒子和新核

质量不同，所以动能不同，D错误。故选BC。

12.（2024•山东潍坊模拟）一束波长为500mm、功率为LOW的激光可聚焦成一个半

径为500nm的光斑，此激光照耀在半径和高度均为500nm的圆柱体上，如图所示。假设圆

柱体的密度与水相同且完全汲取辐射，已知普朗克常量为6.626X10—4J・s,则（BC）

A.每个光子的动量大小为1.33X10-3°kg•m/s

B.激光每秒放射的光子约为2.5X1024个

C.圆柱体的加速度约为&5X10,m/s，

D.圆柱体受到的作用力随着激光功率的增大而减小

［解析］由公式可知，每个光子的动量大小"=1.33X1073kg•m/s,故A错误;

A

5

每个光子的能量为E0=hv=k^=3.9756X10^J,每秒钟激光的能量为E=Pt=1.0J,

F

则激光每秒放射的光子N=­=2.5X/（个），故B正确；圆柱体的质量为m=PV=PX7

=3.925X10“kg,激光的总动量为。总=加=3.325X10-7kg•m/s,由动量定理可知分＜t

=P总，得-3.325X10TN,依据牛顿第三定律，可得圆柱体受到激光的冲击力为尸=F,

F

圆柱体的加速度大小为@=一心8.5乂1。6!!1/52,故C正确；激光功率越大，单位时间内的能

m

量越大，光子的个数越多，光子的总动量越大，激光对圆柱体的作用力越大。故D错误。

三、非选择题：本题共5小题，共52分。

13.（8分）（2024•全国高三课时练习）氢原子的能级图如图所示，某金属的极限频率恰

等于氢原子由〃=4能级跃迁到n=2能级所发出的光的频率。现在用氢原子由n=2能级跃

迁到〃=1能级时发出的光去照耀该金属，求：

nE/eV

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

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

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

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

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

⑴该金属的逸出功为多少电子伏特；

（2）从该金属表面逸出的光电子的最大初动能是多少电子伏特。

［答案］（1）2.55eV（2）7.65eV

［解析］（1）因该金属的极限频率恰等于氢原子由〃=4能级跃迁到n=2能级所发出的光

的频率，则有力人=匾=-0.85eV-(-3.4eV)=2.55eV

(2)氢原子由n=2能级跃迁到〃=1能级时发出光子的能量£=笈一笈=-3.4eV—(—

13.6eV)=10.2eV

从该金属表面逸出的光电子的最大初动能瓦=£一海

解得笈=7.65eV

14.(10分)(2024•辽宁高三检测)用波长为4X10-7nl的紫光照耀某金属，发出的光电

子垂直进入3X10TT的匀强磁场中，光电子所形成的圆轨道的最大半径为1.2cm(电子电

荷量e=l.6X10T9C,其质量R=9.1X10-1kg,A=6.63X10-34J•s)□求：

(1)紫光光子的能量；

(2)光电子的最大初动能；

(3)该金属发生光电效应的极限频率。

［答案］(1)4.97X10-19J(2)1.82X1()79j(3)4.75X1014Hz

［解析］(1)光子的能量£=hv=h^=&.63X10-34XJq4.97X10-9J。

44A1U

V

⑵光电子进入磁场后，受到的洛伦兹力等于做匀速圆周运动的向心力

存#1.62乂10-38义9><10-8><1.44X10

光电子的最大初动能反=］!启2X9.IXIQTI-尸1.82X10

(3)金属的极限频率满意跖=/1Ko,

由爱因斯坦光电效应方程Ek=hv-WQ=hv—hVo

15.(10分)(2024•安徽高三检测)铀238的半衰期是4.5X10,年，假设一块矿石中

含有2kg铀238,求：

(1)经过45亿年后还剩下多少铀238；假设发生衰变的铀238均变成了铅206,则此矿

石中含有多少铅；

(2)若测出某块矿石中的铀、铅含量比为119309,求此矿石的年龄。

［答案］(1)1kg,0.866kg(2)90亿年

［解析］⑴45亿年即4.5X10。年，由ni=n^,知剩余的铀238质量为片Zxgjkg

=1kg,

在此45亿年中将有1kg铀238发生衰变并获得了铅206,故有m'=煞(加一加，则m'

Zoo

206

=不装kg20.866kg,即矿石中含有铅0.866kg。

Zoo

(2)设此矿石中铀238原来的质量为此,此矿石的年龄为t,则现在剩余的铀238为m

r

那么在时间大内发生了衰变的铀238为外一勿=i—0『外，

设铅2°6的质量为血，则仁=为,即麽

所以现在矿石中的铀、铅含量之比%

砺，解得t=2T=90亿

16.(12分)(2024•重庆高三检测)一光电管的阴极用逸出功修2.25eV的钾制成，把

此光电管接入电路，如下图所示，现用频率K=1.0X1015Hz的紫外线射向阴极，求：

(1)光电子的最大初动能是多少？

(2)若要电流表G示数为零，光电管两极要加怎样的电压？

(3)若保持(2)问中的电压不变，而入射光的强度增加为原来的2倍，此时电流表示数又

是多少？

［答案］(1)3.03X10-9J(2)应使A的电势低于K的电势(即A