分层突破练15 近代物理--2026高考物理的二轮专题巩固练（含解析）
文档属性
| 名称 | 分层突破练15 近代物理--2026高考物理的二轮专题巩固练（含解析） |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 829.9KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2026-01-14 00:00:00 | ||
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文档简介
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2026高考物理的二轮专题
专题分层突破练15 近代物理
基础巩固
1.(2025黑龙江哈尔滨模拟)图甲是研究天然放射现象的示意图,图乙是电子束穿过铝箔后的衍射图样,下列描述正确的是( )
A.图甲中②粒子束是α射线
B.图甲中③粒子束是α射线
C.图乙证明了电子具有波动性
D.图乙证明了电子具有粒子性
2.(2024湖南卷)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
3.在医学研究中把Sr-87m引入患者体内,待骨骼吸收后,用辐射检测器可测定其在患者骨骼中所处的位置,并确定患者体内出现的异常情况。Sr-87m的半衰期为2.8 h,对于质量为m0的Sr-87m,经过时间t后剩余的质量为m,其-t图线如图所示。从图中提供的信息,可知Sr-87m的半衰期可表示为( )
A.t1-0 B.t3-t1
C.t2-t1 D.t3-t2
4.(2025黑龙江哈尔滨模拟)发现质子的核反应方程为HeNXH。患有严重心衰及具有高风险心脏骤停的病人,植入心脏起搏器(如图)是现在比较有效的治疗方式。有些心脏起搏器的电池是Z粒子辐射电池,它是一种利用放射性同位素衰变时释放的Z粒子直接转换为电能的装置,衰变方程为Y+Z,下列说法正确的是( )
A.核反应方程中的X为O
B.查德威克通过实验证实了质子的存在
C.衰变方程中的Z为e
DSr衰变前后质量守恒
5.(2023山东卷)“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空,对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系,原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ,然后自发辐射出频率为ν1的光子,跃迁到钟跃迁的上能级2,并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1,实现受激辐射,发出钟激光,最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为( )
A.ν0+ν1+ν3 B.ν0+ν1-ν3
C.ν0-ν1+ν3 D.ν0-ν1-ν3
6.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论,其中的两个核反应方程为H+CX+Q1H+CHe+Q2,方程式中Q1、Q2表示释放的能量,相关的原子核质量见下表。以下推断正确的是( )
原子核 H He C N N
质量/u 1.007 8 4.002 6 12.000 0 13.005 7 15.000 1
A.X是N,Q2>Q1
B.X是N,Q2>Q1
C.X是N,Q2D.X是N,Q27.(2025黑龙江哈尔滨模拟)如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n=3能级的激发态,在向低能级跃迁时放出光子,用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠。下列说法正确的是( )
A.逸出光电子的最大初动能为10.80 eV
B.n=3能级跃迁到n=1能级放出的光子动量最大
C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应
D.用0.85 eV的光子照射,氢原子能跃迁到n=4能级的激发态
8.某防盗报警器工作原理如图所示。用紫外线照射光敏材料制成的阴极时,逸出的光电子在电路中产生电流,电流经放大后使电磁铁吸住铁条。当光源与阴极间有障碍物时,报警器响起。下列说法正确的是( )
A.若用红外光源代替紫外光源,该报警器一定能正常工作
B.逸出光电子的最大初动能与照射光频率成正比
C.若用更强的同一频率紫外线照射阴极,光电流变大
D.若用更强的同一频率紫外线照射阴极,所有光电子的初动能均增大
综合提升
9.(2025黑龙江哈尔滨模拟)2025年开年之际,国际上唯一的我国超导托卡马克大科学装置集群正在加快推动聚变能源的开发和应用,其中一种核聚变反应方程为HHen,已知各元素原子核及中子的质量如下表,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。则下列说法正确的是( )
元素原子 核或中子 氘核H) 氚核H) 氦核He) 中子n)
质量(单位:u) 2.014 1 3.016 1 4.002 6 1.008 7
A.该核反应过程释放能量,不满足能量守恒定律
B.氘核的比结合能比氦核的大
C.氘核与氚核间距达到10-10 m量级即可发生核聚变反应
D.4 g氘完全参与聚变释放出能量的量级为1025 MeV
10.如图所示,金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子,最大速率为vm。正对M放置一金属网N,在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d(远小于板长),电子的质量为m,电荷量为e,则( )
A.M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大
B.只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能+eU
C.电子从M到N过程中y方向位移大小最大为vmd
D.M、N之间的遏止电压等于
11.(多选)(2025内蒙古包头模拟)如图所示,图甲为演示光电效应的实验装置;图乙为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线;图丙为氢原子的能级图。下列说法正确的是( )
A.同一介质中a光的波长大于c光的波长
B.若b光为可见光,则a光可能是紫外线
C.若b光光子能量为2.86 eV,用它直接照射大量处于n=2能级的氢原子,可以产生6种不同频率的光
D.若b光光子是由处于n=3能级的氢原子向n=2能级跃迁产生的,则a光光子也可能是由处于n=3能级的氢原子向n=2能级跃迁产生的
专题分层突破练15 近代物理
基础巩固
1.(2025黑龙江哈尔滨模拟)图甲是研究天然放射现象的示意图,图乙是电子束穿过铝箔后的衍射图样,下列描述正确的是( )
A.图甲中②粒子束是α射线
B.图甲中③粒子束是α射线
C.图乙证明了电子具有波动性
D.图乙证明了电子具有粒子性
答案 C
解析 由题图甲中粒子束的偏转情况可知,①粒子束带正电,②粒子束不带电,③粒子束带负电,而α射线是高速运动的氦核流,带正电,穿透能力较弱,故题图甲中①粒子束是α射线,β射线是高速运动的电子流,带负电,穿透能力较强,故题图甲中③粒子束是β射线,A、B错误;题图乙是电子束穿过铝箔后的衍射图样,证明了电子具有波动性,C正确,D错误。
2.(2024湖南卷)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
答案 B
解析 普朗克认为黑体辐射的能量是量子化的,故A错误;入射光的频率大于或等于金属的截止频率能产生光电效应,紫光的频率大于红光的频率,红光能让金属产生光电效应,则紫光也能让金属产生光电效应,故B正确;石墨对X射线的散射过程遵循动量守恒,光子和电子碰撞后,电子获得一定的动量,光子动量变小,根据λ=可知波长变长,故C错误;德布罗意认为物质都具有波动性,故D错误。
3.在医学研究中把Sr-87m引入患者体内,待骨骼吸收后,用辐射检测器可测定其在患者骨骼中所处的位置,并确定患者体内出现的异常情况。Sr-87m的半衰期为2.8 h,对于质量为m0的Sr-87m,经过时间t后剩余的质量为m,其-t图线如图所示。从图中提供的信息,可知Sr-87m的半衰期可表示为( )
A.t1-0 B.t3-t1
C.t2-t1 D.t3-t2
答案 B
解析 由图可知从=0.8到=0.4恰好衰变了一半,根据半衰期的定义可知半衰期为τ=t3-t1,故选B。
4.(2025黑龙江哈尔滨模拟)发现质子的核反应方程为HeNXH。患有严重心衰及具有高风险心脏骤停的病人,植入心脏起搏器(如图)是现在比较有效的治疗方式。有些心脏起搏器的电池是Z粒子辐射电池,它是一种利用放射性同位素衰变时释放的Z粒子直接转换为电能的装置,衰变方程为Y+Z,下列说法正确的是( )
A.核反应方程中的X为O
B.查德威克通过实验证实了质子的存在
C.衰变方程中的Z为e
DSr衰变前后质量守恒
答案 C
解析 根据核反应过程中质量数和电荷数守恒,X的质量数为4+14-1=17,电荷数为2+7-1=8,则X为O,A错误;查德威克通过实验证实了中子的存在,B错误;根据衰变过程中质量数和电荷数守恒,Z的质量数为90-90=0,电荷数为38-39=-1,则Z为e,C正确Sr衰变过程中质量数守恒,质量不守恒,D错误。
5.(2023山东卷)“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空,对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系,原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ,然后自发辐射出频率为ν1的光子,跃迁到钟跃迁的上能级2,并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1,实现受激辐射,发出钟激光,最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为( )
A.ν0+ν1+ν3 B.ν0+ν1-ν3
C.ν0-ν1+ν3 D.ν0-ν1-ν3
答案 D
解析 根据能级图可得hν0=hν1+hν2+hν3,解得ν2=ν0-ν1-ν3,选项A、B、C错误,D正确。
6.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论,其中的两个核反应方程为H+CX+Q1H+CHe+Q2,方程式中Q1、Q2表示释放的能量,相关的原子核质量见下表。以下推断正确的是( )
原子核 H He C N N
质量/u 1.007 8 4.002 6 12.000 0 13.005 7 15.000 1
A.X是N,Q2>Q1
B.X是N,Q2>Q1
C.X是N,Q2D.X是N,Q2答案 A
解析 根据质量数和电荷数守恒可知,X是N,前一核反应过程的质量亏损Δm1=(1.007 8+12.000 0-13.005 7) u=0.002 1 u,后一核反应的质量亏损Δm2=(1.007 8+15.000 1-12.000 0-4.002 6) u=0.005 3 u,Δm2>Δm1,根据质能方程E=Δmc2可知Q2>Q1,A正确。
7.(2025黑龙江哈尔滨模拟)如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n=3能级的激发态,在向低能级跃迁时放出光子,用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠。下列说法正确的是( )
A.逸出光电子的最大初动能为10.80 eV
B.n=3能级跃迁到n=1能级放出的光子动量最大
C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应
D.用0.85 eV的光子照射,氢原子能跃迁到n=4能级的激发态
答案 B
解析 从n=3能级跃迁到n=1能级放出的光电子能量最大,Ek=E-W0,E=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,最大初动能为Ek=9.8 eV,A错误;由题意可知W0=2.29 eV,p=,E=hν,动量最大,B正确;大量氢原子从n=3能级的激发态跃迁放出的光子数为=3种,从n=3能级跃迁到n=2能级放出的能量ΔEk=-1.51 eV-(-3.40 eV)=1.89 eV<2.29 eV,不能使金属钠产生光电效应,C错误;从n=3能级跃迁到n=4能级吸收能量ΔE=-0.85 eV-(-1.51 eV)=0.66 eV≠0.85 eV,用0.85 eV的光子照射,不能使氢原子跃迁到n=4能级的激发态,D错误。
8.某防盗报警器工作原理如图所示。用紫外线照射光敏材料制成的阴极时,逸出的光电子在电路中产生电流,电流经放大后使电磁铁吸住铁条。当光源与阴极间有障碍物时,报警器响起。下列说法正确的是( )
A.若用红外光源代替紫外光源,该报警器一定能正常工作
B.逸出光电子的最大初动能与照射光频率成正比
C.若用更强的同一频率紫外线照射阴极,光电流变大
D.若用更强的同一频率紫外线照射阴极,所有光电子的初动能均增大
答案 C
解析 由光电效应方程知hν=W0+Ek,紫外光频率大于红外光频率,该光敏材料截止频率未知,不能确保红外光照射会发生光电效应,A错误;由光电效应方程知,逸出光电子的最大初动能与照射光频率有关,但不成正比,B错误;光照越强,光电子越多,光电流越大,C正确;由光电效应方程知,光电子的最大初动能只与光的频率有关,与光照强弱无关,D错误。
综合提升
9.(2025黑龙江哈尔滨模拟)2025年开年之际,国际上唯一的我国超导托卡马克大科学装置集群正在加快推动聚变能源的开发和应用,其中一种核聚变反应方程为HHen,已知各元素原子核及中子的质量如下表,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。则下列说法正确的是( )
元素原子 核或中子 氘核H) 氚核H) 氦核He) 中子n)
质量(单位:u) 2.014 1 3.016 1 4.002 6 1.008 7
A.该核反应过程释放能量,不满足能量守恒定律
B.氘核的比结合能比氦核的大
C.氘核与氚核间距达到10-10 m量级即可发生核聚变反应
D.4 g氘完全参与聚变释放出能量的量级为1025 MeV
答案 D
解析 该核反应过程是将损失的质量转化为能量,满足能量守恒定律,A错误;氦核的比结合能大于氘核,B错误;核反应需要核间距达到核力作用范围,约为10-15 m,C错误;一个氘核和一个氚核发生核聚变反应亏损的质量Δm=(2.014 1+3.016 1-4.002 6-1.008 7) u=0.018 9 u,则一个氘核参与聚变释放的能量ΔE=0.018 9×931.5 MeV≈17.6 MeV,4 g氘完全参与聚变释放出的能量E=NAΔE=2×6.0×1023×17.6 MeV=2.112×1025 MeV,D正确。
10.如图所示,金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子,最大速率为vm。正对M放置一金属网N,在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d(远小于板长),电子的质量为m,电荷量为e,则( )
A.M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大
B.只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能+eU
C.电子从M到N过程中y方向位移大小最大为vmd
D.M、N之间的遏止电压等于
答案 C
解析 M、N间距离增大时,由于M、N间的电压不变,电场力对电子做功不变,则电子到达N的动能并不会随着距离的增大而增大,A错误;电子从M到N运动过程,根据动能定理可得eU=,可知无论从哪个方向逸出的电子到达N时的最大动能都为+eU,B错误;当电子从M板沿y方向逸出,且速度最大时,电子从M到N过程中y方向位移大小最大,则有ym=vmt,沿x方向有d=at2,a=,联立可得ym=vmd,C正确;设M、N之间的遏止电压为Uc,根据动能定理可得-eUc=0-,解得Uc=,D错误。
11.(多选)(2025内蒙古包头模拟)如图所示,图甲为演示光电效应的实验装置;图乙为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线;图丙为氢原子的能级图。下列说法正确的是( )
A.同一介质中a光的波长大于c光的波长
B.若b光为可见光,则a光可能是紫外线
C.若b光光子能量为2.86 eV,用它直接照射大量处于n=2能级的氢原子,可以产生6种不同频率的光
D.若b光光子是由处于n=3能级的氢原子向n=2能级跃迁产生的,则a光光子也可能是由处于n=3能级的氢原子向n=2能级跃迁产生的
答案 AD
解析 由题图乙可知,a光与c光曲线相比,遏止电压更低,由eUc=hν-W0,同一光电管阴极的逸出功W0相同,所以a光的频率更小,能量更小,波长更长,A正确;由A选项分析可知,a、b光的遏止电压相同,则频率相同,是同种光,紫外线不是可见光,B错误,D正确;吸收2.86 eV的能量,处于n=2能级的氢原子可以跃迁到第5能级,此后向下跃迁,由=10知可以产生10种不同的光子,C错误。
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2026高考物理的二轮专题
专题分层突破练15 近代物理
基础巩固
1.(2025黑龙江哈尔滨模拟)图甲是研究天然放射现象的示意图,图乙是电子束穿过铝箔后的衍射图样,下列描述正确的是( )
A.图甲中②粒子束是α射线
B.图甲中③粒子束是α射线
C.图乙证明了电子具有波动性
D.图乙证明了电子具有粒子性
2.(2024湖南卷)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
3.在医学研究中把Sr-87m引入患者体内,待骨骼吸收后,用辐射检测器可测定其在患者骨骼中所处的位置,并确定患者体内出现的异常情况。Sr-87m的半衰期为2.8 h,对于质量为m0的Sr-87m,经过时间t后剩余的质量为m,其-t图线如图所示。从图中提供的信息,可知Sr-87m的半衰期可表示为( )
A.t1-0 B.t3-t1
C.t2-t1 D.t3-t2
4.(2025黑龙江哈尔滨模拟)发现质子的核反应方程为HeNXH。患有严重心衰及具有高风险心脏骤停的病人,植入心脏起搏器(如图)是现在比较有效的治疗方式。有些心脏起搏器的电池是Z粒子辐射电池,它是一种利用放射性同位素衰变时释放的Z粒子直接转换为电能的装置,衰变方程为Y+Z,下列说法正确的是( )
A.核反应方程中的X为O
B.查德威克通过实验证实了质子的存在
C.衰变方程中的Z为e
DSr衰变前后质量守恒
5.(2023山东卷)“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空,对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系,原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ,然后自发辐射出频率为ν1的光子,跃迁到钟跃迁的上能级2,并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1,实现受激辐射,发出钟激光,最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为( )
A.ν0+ν1+ν3 B.ν0+ν1-ν3
C.ν0-ν1+ν3 D.ν0-ν1-ν3
6.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论,其中的两个核反应方程为H+CX+Q1H+CHe+Q2,方程式中Q1、Q2表示释放的能量,相关的原子核质量见下表。以下推断正确的是( )
原子核 H He C N N
质量/u 1.007 8 4.002 6 12.000 0 13.005 7 15.000 1
A.X是N,Q2>Q1
B.X是N,Q2>Q1
C.X是N,Q2
A.逸出光电子的最大初动能为10.80 eV
B.n=3能级跃迁到n=1能级放出的光子动量最大
C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应
D.用0.85 eV的光子照射,氢原子能跃迁到n=4能级的激发态
8.某防盗报警器工作原理如图所示。用紫外线照射光敏材料制成的阴极时,逸出的光电子在电路中产生电流,电流经放大后使电磁铁吸住铁条。当光源与阴极间有障碍物时,报警器响起。下列说法正确的是( )
A.若用红外光源代替紫外光源,该报警器一定能正常工作
B.逸出光电子的最大初动能与照射光频率成正比
C.若用更强的同一频率紫外线照射阴极,光电流变大
D.若用更强的同一频率紫外线照射阴极,所有光电子的初动能均增大
综合提升
9.(2025黑龙江哈尔滨模拟)2025年开年之际,国际上唯一的我国超导托卡马克大科学装置集群正在加快推动聚变能源的开发和应用,其中一种核聚变反应方程为HHen,已知各元素原子核及中子的质量如下表,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。则下列说法正确的是( )
元素原子 核或中子 氘核H) 氚核H) 氦核He) 中子n)
质量(单位:u) 2.014 1 3.016 1 4.002 6 1.008 7
A.该核反应过程释放能量,不满足能量守恒定律
B.氘核的比结合能比氦核的大
C.氘核与氚核间距达到10-10 m量级即可发生核聚变反应
D.4 g氘完全参与聚变释放出能量的量级为1025 MeV
10.如图所示,金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子,最大速率为vm。正对M放置一金属网N,在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d(远小于板长),电子的质量为m,电荷量为e,则( )
A.M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大
B.只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能+eU
C.电子从M到N过程中y方向位移大小最大为vmd
D.M、N之间的遏止电压等于
11.(多选)(2025内蒙古包头模拟)如图所示,图甲为演示光电效应的实验装置;图乙为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线;图丙为氢原子的能级图。下列说法正确的是( )
A.同一介质中a光的波长大于c光的波长
B.若b光为可见光,则a光可能是紫外线
C.若b光光子能量为2.86 eV,用它直接照射大量处于n=2能级的氢原子,可以产生6种不同频率的光
D.若b光光子是由处于n=3能级的氢原子向n=2能级跃迁产生的,则a光光子也可能是由处于n=3能级的氢原子向n=2能级跃迁产生的
专题分层突破练15 近代物理
基础巩固
1.(2025黑龙江哈尔滨模拟)图甲是研究天然放射现象的示意图,图乙是电子束穿过铝箔后的衍射图样,下列描述正确的是( )
A.图甲中②粒子束是α射线
B.图甲中③粒子束是α射线
C.图乙证明了电子具有波动性
D.图乙证明了电子具有粒子性
答案 C
解析 由题图甲中粒子束的偏转情况可知,①粒子束带正电,②粒子束不带电,③粒子束带负电,而α射线是高速运动的氦核流,带正电,穿透能力较弱,故题图甲中①粒子束是α射线,β射线是高速运动的电子流,带负电,穿透能力较强,故题图甲中③粒子束是β射线,A、B错误;题图乙是电子束穿过铝箔后的衍射图样,证明了电子具有波动性,C正确,D错误。
2.(2024湖南卷)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
答案 B
解析 普朗克认为黑体辐射的能量是量子化的,故A错误;入射光的频率大于或等于金属的截止频率能产生光电效应,紫光的频率大于红光的频率,红光能让金属产生光电效应,则紫光也能让金属产生光电效应,故B正确;石墨对X射线的散射过程遵循动量守恒,光子和电子碰撞后,电子获得一定的动量,光子动量变小,根据λ=可知波长变长,故C错误;德布罗意认为物质都具有波动性,故D错误。
3.在医学研究中把Sr-87m引入患者体内,待骨骼吸收后,用辐射检测器可测定其在患者骨骼中所处的位置,并确定患者体内出现的异常情况。Sr-87m的半衰期为2.8 h,对于质量为m0的Sr-87m,经过时间t后剩余的质量为m,其-t图线如图所示。从图中提供的信息,可知Sr-87m的半衰期可表示为( )
A.t1-0 B.t3-t1
C.t2-t1 D.t3-t2
答案 B
解析 由图可知从=0.8到=0.4恰好衰变了一半,根据半衰期的定义可知半衰期为τ=t3-t1,故选B。
4.(2025黑龙江哈尔滨模拟)发现质子的核反应方程为HeNXH。患有严重心衰及具有高风险心脏骤停的病人,植入心脏起搏器(如图)是现在比较有效的治疗方式。有些心脏起搏器的电池是Z粒子辐射电池,它是一种利用放射性同位素衰变时释放的Z粒子直接转换为电能的装置,衰变方程为Y+Z,下列说法正确的是( )
A.核反应方程中的X为O
B.查德威克通过实验证实了质子的存在
C.衰变方程中的Z为e
DSr衰变前后质量守恒
答案 C
解析 根据核反应过程中质量数和电荷数守恒,X的质量数为4+14-1=17,电荷数为2+7-1=8,则X为O,A错误;查德威克通过实验证实了中子的存在,B错误;根据衰变过程中质量数和电荷数守恒,Z的质量数为90-90=0,电荷数为38-39=-1,则Z为e,C正确Sr衰变过程中质量数守恒,质量不守恒,D错误。
5.(2023山东卷)“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空,对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系,原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ,然后自发辐射出频率为ν1的光子,跃迁到钟跃迁的上能级2,并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1,实现受激辐射,发出钟激光,最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为( )
A.ν0+ν1+ν3 B.ν0+ν1-ν3
C.ν0-ν1+ν3 D.ν0-ν1-ν3
答案 D
解析 根据能级图可得hν0=hν1+hν2+hν3,解得ν2=ν0-ν1-ν3,选项A、B、C错误,D正确。
6.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论,其中的两个核反应方程为H+CX+Q1H+CHe+Q2,方程式中Q1、Q2表示释放的能量,相关的原子核质量见下表。以下推断正确的是( )
原子核 H He C N N
质量/u 1.007 8 4.002 6 12.000 0 13.005 7 15.000 1
A.X是N,Q2>Q1
B.X是N,Q2>Q1
C.X是N,Q2
解析 根据质量数和电荷数守恒可知,X是N,前一核反应过程的质量亏损Δm1=(1.007 8+12.000 0-13.005 7) u=0.002 1 u,后一核反应的质量亏损Δm2=(1.007 8+15.000 1-12.000 0-4.002 6) u=0.005 3 u,Δm2>Δm1,根据质能方程E=Δmc2可知Q2>Q1,A正确。
7.(2025黑龙江哈尔滨模拟)如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n=3能级的激发态,在向低能级跃迁时放出光子,用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠。下列说法正确的是( )
A.逸出光电子的最大初动能为10.80 eV
B.n=3能级跃迁到n=1能级放出的光子动量最大
C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应
D.用0.85 eV的光子照射,氢原子能跃迁到n=4能级的激发态
答案 B
解析 从n=3能级跃迁到n=1能级放出的光电子能量最大,Ek=E-W0,E=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,最大初动能为Ek=9.8 eV,A错误;由题意可知W0=2.29 eV,p=,E=hν,动量最大,B正确;大量氢原子从n=3能级的激发态跃迁放出的光子数为=3种,从n=3能级跃迁到n=2能级放出的能量ΔEk=-1.51 eV-(-3.40 eV)=1.89 eV<2.29 eV,不能使金属钠产生光电效应,C错误;从n=3能级跃迁到n=4能级吸收能量ΔE=-0.85 eV-(-1.51 eV)=0.66 eV≠0.85 eV,用0.85 eV的光子照射,不能使氢原子跃迁到n=4能级的激发态,D错误。
8.某防盗报警器工作原理如图所示。用紫外线照射光敏材料制成的阴极时,逸出的光电子在电路中产生电流,电流经放大后使电磁铁吸住铁条。当光源与阴极间有障碍物时,报警器响起。下列说法正确的是( )
A.若用红外光源代替紫外光源,该报警器一定能正常工作
B.逸出光电子的最大初动能与照射光频率成正比
C.若用更强的同一频率紫外线照射阴极,光电流变大
D.若用更强的同一频率紫外线照射阴极,所有光电子的初动能均增大
答案 C
解析 由光电效应方程知hν=W0+Ek,紫外光频率大于红外光频率,该光敏材料截止频率未知,不能确保红外光照射会发生光电效应,A错误;由光电效应方程知,逸出光电子的最大初动能与照射光频率有关,但不成正比,B错误;光照越强,光电子越多,光电流越大,C正确;由光电效应方程知,光电子的最大初动能只与光的频率有关,与光照强弱无关,D错误。
综合提升
9.(2025黑龙江哈尔滨模拟)2025年开年之际,国际上唯一的我国超导托卡马克大科学装置集群正在加快推动聚变能源的开发和应用,其中一种核聚变反应方程为HHen,已知各元素原子核及中子的质量如下表,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。则下列说法正确的是( )
元素原子 核或中子 氘核H) 氚核H) 氦核He) 中子n)
质量(单位:u) 2.014 1 3.016 1 4.002 6 1.008 7
A.该核反应过程释放能量,不满足能量守恒定律
B.氘核的比结合能比氦核的大
C.氘核与氚核间距达到10-10 m量级即可发生核聚变反应
D.4 g氘完全参与聚变释放出能量的量级为1025 MeV
答案 D
解析 该核反应过程是将损失的质量转化为能量,满足能量守恒定律,A错误;氦核的比结合能大于氘核,B错误;核反应需要核间距达到核力作用范围,约为10-15 m,C错误;一个氘核和一个氚核发生核聚变反应亏损的质量Δm=(2.014 1+3.016 1-4.002 6-1.008 7) u=0.018 9 u,则一个氘核参与聚变释放的能量ΔE=0.018 9×931.5 MeV≈17.6 MeV,4 g氘完全参与聚变释放出的能量E=NAΔE=2×6.0×1023×17.6 MeV=2.112×1025 MeV,D正确。
10.如图所示,金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子,最大速率为vm。正对M放置一金属网N,在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d(远小于板长),电子的质量为m,电荷量为e,则( )
A.M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大
B.只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能+eU
C.电子从M到N过程中y方向位移大小最大为vmd
D.M、N之间的遏止电压等于
答案 C
解析 M、N间距离增大时,由于M、N间的电压不变,电场力对电子做功不变,则电子到达N的动能并不会随着距离的增大而增大,A错误;电子从M到N运动过程,根据动能定理可得eU=,可知无论从哪个方向逸出的电子到达N时的最大动能都为+eU,B错误;当电子从M板沿y方向逸出,且速度最大时,电子从M到N过程中y方向位移大小最大,则有ym=vmt,沿x方向有d=at2,a=,联立可得ym=vmd,C正确;设M、N之间的遏止电压为Uc,根据动能定理可得-eUc=0-,解得Uc=,D错误。
11.(多选)(2025内蒙古包头模拟)如图所示,图甲为演示光电效应的实验装置;图乙为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线;图丙为氢原子的能级图。下列说法正确的是( )
A.同一介质中a光的波长大于c光的波长
B.若b光为可见光,则a光可能是紫外线
C.若b光光子能量为2.86 eV,用它直接照射大量处于n=2能级的氢原子,可以产生6种不同频率的光
D.若b光光子是由处于n=3能级的氢原子向n=2能级跃迁产生的,则a光光子也可能是由处于n=3能级的氢原子向n=2能级跃迁产生的
答案 AD
解析 由题图乙可知,a光与c光曲线相比,遏止电压更低,由eUc=hν-W0,同一光电管阴极的逸出功W0相同,所以a光的频率更小,能量更小,波长更长,A正确;由A选项分析可知,a、b光的遏止电压相同,则频率相同,是同种光,紫外线不是可见光,B错误,D正确;吸收2.86 eV的能量,处于n=2能级的氢原子可以跃迁到第5能级,此后向下跃迁,由=10知可以产生10种不同的光子,C错误。
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