2025届高考物理二轮专题复习与测试专题强化练十八近代物理初步和物理学史

专题强化练（十八）近代物理初步和物理学史1．(多选)如图所示的是关于近代物理学的图像，下列说法正确的有(CD)A．如图甲所示，由黑体的辐射强度与辐射光波长的关系可知，随温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长方向移动B．如图乙所示，发生光电效应时，入射光光强越强，光电子的最大初动能也就越大C．如图丙所示，α粒子散射实验中，α粒子与金原子中的原子核碰撞可能会发生大角度偏转D．如图丁所示，大量氢原子处于n＝4的激发态，跃迁过程中可能释放出6种频率的光子，其中从n＝4的能级跃迁到n＝3能级辐射的光子波长最长解析：如题图甲所示，由黑体的辐射强度与辐射光波长的关系可知，随温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，A错误；如题图乙所示，发生光电效应时，入射光频率越大，光电子的最大初动能也就越大，与入射光的强度无关，B错误；如题图丙所示，α粒子散射实验中，α粒子与金原子中的原子核碰撞可能会发生大角度偏转，C正确；如题图丁所示，大量氢原子处于n＝4的激发态，跃迁过程中可能释放出Ceq\o\al(2,4)＝6种频率的光子，其中从n＝4的能级跃迁到n＝3能级能级差最小，则辐射的光子频率最小，波长最长，D正确。2．(2024·汕头市二模)扫描隧道显微镜让人类对原子有了直观的感受，下列关于原子结构的说法正确的是(D)A．玻尔的原子结构假说认为核外电子可在任意轨道上运动B．α粒子散射实验中，绝大多数α粒子发生了大角度散射C．原子光谱是线状谱，不同原子的光谱可能相同D．氢原子在激发态自发跃迁时，氢原子能量减少解析：玻尔的原子结构假说认为核外电子的轨道是量子化的，电子只能在特定的轨道上运动，故A错误；α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿着原来的方向前进，少数α粒子穿过金箔后发生了大角度的偏转，极少数α粒子甚至被反弹回来，故B错误；原子光谱是线状谱，不同原子的光谱不同，故C错误；氢原子在激发态自发跃迁时，辐射光子释放能量，氢原子能量减少，故D正确。3．(2024华南师大附中三模)我国在第四代核能系统方面处于领先地位，其中高温气冷堆的核燃料是eq\o\al(235,92)U，核燃料的裂变反应方程为eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3Y，下列说法正确的是(B)A．Y为电子B．Y为中子C．该反应过程吸收能量D．该反应是太阳内部的聚变反应解析：根据核反应中电荷数守恒与质量数守恒可知Y的质量数为1，电荷数为0，故Y为中子，故A错误，B正确；该反应过程释放能量，为重核裂变，故C、D错误。4．(2024·江苏卷，T5)在原子跃迁中，辐射如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，是哪一种(C)A．λ1 B．λ2C．λ3 D．λ4解析：根据光电方程可知，当只有一种光子可使某金属发生光电效应，该光子对应的能量最大，根据图中能级图可知跃迁时对应波长为λ3的光子能量最大。5．有些金属原子受激后，从某激发态跃迁回基态时，会发出特定颜色的光。图甲所示的是钠原子和锂原子分别从激发态跃迁回基态的能级差值，钠原子发出频率为5.09×1014Hz的黄光，可见光谱如图乙所示。锂原子从激发态跃迁回基态发光颜色为(A)A．红色 B．橙色C．绿色 D．青色解析：由波尔理论结合普朗克的量子假说，即E＝hν，根据题图甲可得ENa＝hνNa，ELi＝hνLi，代入数据可得νLi≈4.48×1014Hz，对照题图乙可知，锂原子从激发态跃迁回基态发光颜色为红色。6．我国的火星探测车用放射性材料PuO2作为燃料，PuO2中的Pu元素是eq\o\al(238,94)Pu。eq\o\al(238,94)Pu发生衰变的方程为eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(234,92)U＋X，eq\o\al(238,94)Pu的半衰期为87.7年，则(C)A．方程中X是电子B．衰变过程质量数减小C．放出的射线是α射线，它的电离能力很强D．100个eq\o\al(238,94)Pu原子核经过87.7年后还有50个未衰变解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知，发生的是α衰变，方程中X是氦核，故A、B错误；α衰变放出的是α射线，它的电离能力很强，穿透能力很弱，故C正确；原子核的半衰期是针对大量原子核得出的统计规律，对少数原子核衰变不适用，故D错误。7．(2024·广东部分学校下学期模拟)“玉兔二号”上装配的放射性同位素电池，能将eq\o\al(238,94)Pu衰变释放的部分核能转化成电能。eq\o\al(238,94)Pu发生的核反应方程为eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(234,92)U＋X，下列核反应与eq\o\al(238,94)Pu发生的核反应属于同一种类型的是(A)A．eq\o\al(226,88)Ra→eq\o\al(222,86)Pu＋X1B．eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋X2C．eq\o\al(214,82)Pb→eq\o\al(214,83)Bi＋X3D．eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(89,36)Kr＋eq\o\al(144,56)Ba＋3X4解析：根据核反应中质量数与电荷数守恒，可知X为eq\o\al(4,2)He，eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(234,92)U＋X为α衰变。同理X1为eq\o\al(4,2)He，eq\o\al(226,88)Ra→eq\o\al(222,86)Rn＋X1为α衰变。X2为eq\o\al(1,1)H，eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋X2为原子核的人工转变。X3为eq\o\al(0,－1)e，eq\o\al(214,82)Pb→eq\o\al(214,83)Bi＋X3为β衰变。X4为eq\o\al(1,0)n，eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(89,36)Kr＋eq\o\al(144,56)Ba＋3X4为重核裂变。8．今年两会期间，核聚变领域首席专家段旭如表示，可控核聚变技术研发已进入快车道，预计再过30年可以实现商用。下列相关描述正确的是(C)A．目前核电站使用的都是核聚变技术B．核反应eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核聚变C．太阳是一个巨大的核聚变反应堆D．原子弹是利用核聚变原理制成的解析：目前核电站使用的都是核裂变技术，故A错误；核反应eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂变，故B错误；恒星、氢弹、太阳都是利用核聚变释放能量，而原子弹利用的核裂变，故C正确，D错误。9．(2024·江门市二模)核污水与核废水在危害程度上存在巨大差别，核污水中某放射性原子核X释放出一个α粒子后转变为新核Y，下列说法正确的是(D)A．原子核X比新核Y少2个质子B．原子核X比新核Y少2个中子C．原子核发生α衰变后，原子序数向后移动两位D．原子核X的比结合能比新核Y的比结合能小解析：原子核发生α衰变后，质量数减4，原子序数减2，原子核X比新核Y多2个中子、2个质子，故A、B错误；原子核发生α衰变后，原子序数向前移动两位，故C错误；原子核X的比结合能比新核Y的比结合能小，故D正确。10．医学影像诊断设备PET/CT是借助于示踪剂可以聚集到病变部位的特点来发现疾病。示踪剂常利用同位素eq\o\al(11,6)C作示踪原子标记，其半衰期仅为20min。eq\o\al(11,6)C由小型回旋加速器输出的高速质子轰击eq\o\al(14,7)N获得，则下列说法正确的是(B)A．用高速质子轰击eq\o\al(14,7)N，生成eq\o\al(11,6)C的同时释放出中子B．用高速质子轰击eq\o\al(14,7)N，生成eq\o\al(11,6)C的同时释放出α粒子C．1g的eq\o\al(11,6)C经40min后，剩余eq\o\al(11,6)C的质量为0.2gD．将eq\o\al(11,6)C置于回旋加速器加速时，其半衰期可能会发生变化解析：根据质量数守恒和电荷数守恒，写出用高速质子轰击eq\o\al(14,7)N生成eq\o\al(11,6)C的核反应方程式为eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(11,6)C＋eq\o\al(4,2)He，可知同时释放出α粒子，A错误，B正确；eq\o\al(11,6)C的半衰期为20min，1g的eq\o\al(11,6)C经40min后，剩余eq\o\al(11,6)C的质量为0.25g，C错误；放射性物质的半衰期是物质本身的属性，与外界物理环境或化学环境无关，故将eq\o\al(11,6)C置于回旋加速器加速时，其半衰期不会发生变化，D错误。11．我国的火星探测车用放射性材料PuO2作为燃料，PuO2中的Pu元素是eq\o\al(238,94)Pu，已知eq\o\al(238,94)Pu发生衰变的核反应方程为eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(234,92)U＋mX，eq\o\al(238,94)Pu的半衰期为87.7年。下列说法正确的是(A)A．衰变过程一定释放能量B．方程中m＝2，X是eq\o\al(1,1)HC．100个eq\o\al(238,94)Pu原子核经过87.7年后还有50个未衰变D．放出的射线是高速氦核流，它的贯穿能力很强解析：由于衰变过程中存在质量亏损，则一定释放能量，故A正确；根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒可知，方程中的mX质量数为4，电荷数为2，则X是eq\o\al(4,2)He，可得m＝1，故B错误；半衰期是统计规律，对少数原子核衰变不适用，故C错误；放出的射线是高速氦核流，它的电离能力强，但是贯穿能力很弱，故D错误。12．氦元素对地球来说是一种非常稀少和宝贵的资源。如图所示的是氦离子(He＋)的能级图，根据玻尔原子理论，关于氦离子能级跃迁，下列说法正确的是(B)A．大量处于n＝3能级的氦原子，最多可辐射2种不同频率的光子B．从n＝4向n＝3能级跃迁，要向外辐射光子的能量2.64eVC．处于n＝1能级的氦原子，可以吸收54.0eV的能量而发生电离D．从n＝3跃迁到n＝2能级比从n＝2跃迁到n＝1能级辐射出的光子波长短解析：大量处于n＝3能级的氦离子，最多可辐射Ceq\o\al(2,3)＝3种不同频率的光子，故A错误；因为从n＝4向n＝3能级跃迁，要向外辐射光子的能量ΔE43＝E4－E3＝2.64eV，故B正确；由题图可知，处于n＝1能级的氦离子要发生电离，需要吸收的能量应满足ΔE≥0－E1＝54.4eV，故C错误；因为从n＝3跃迁到n＝2能级辐射的光子能量ΔE′＝E3－E2＝7.56eV，而从n＝2跃迁到n＝1能级辐射的光子能量ΔE″＝E2－E1＝40.8eV，即从n＝3跃迁到n＝2能级比从n＝2跃迁到n＝1能级辐射出的光子的能量小，又因为ε＝hν，所以从n＝3跃迁到n＝2能级比从n＝2跃迁到n＝1能级辐射出的光子频率低，波长长，故D错误。13．(多选)一个静止的铀核eq\o\al(232,92)U经α衰变后产生一个新核X，已1u相当于931.5MeV的能量，则(BD)A．新核的中子数为90B．释放出的核能约为5.5MeVC．反应物的结合能之和大于生成物的结合能之和D．若释放的核能全部转