资源描述
专题13 近代物理初步
【母题来源一】2022年高考湖南卷
【母题题文】（2022·湖南卷·T1）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（ ）
A. 卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征
B. 玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律
C. 光电效应揭示了光的粒子性
D. 电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性
【母题来源二】2022年高考广东卷
【母题题文】（2022·广东卷·T5）目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为，其中。图是按能量排列的电磁波谱，要使的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是（ ）
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
【母题来源三】2022年高考山东卷
【母题题文】（2022·山东卷·T1）碘125衰变时产生射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的（ ）
A. B. C. D.
【母题来源四】2022年高考全国甲卷
【母题题文】（2022·全国甲卷·T17）两种放射性元素的半衰期分别为和，在时刻这两种元素的原子核总数为N，在时刻，尚未衰变的原子核总数为，则在时刻，尚未衰变的原子核总数为（ ）
A. B. C. D.
【母题来源五】2022年高考浙江卷
【母题题文】（2022·浙江卷·T14）秦山核电站生产的核反应方程为，其产物的衰变方程为。下列说法正确的是（ ）
A. X是 B. 可以用作示踪原子
C. 来自原子核外 D. 经过一个半衰期，10个将剩下5个
【母题来源六】2022年高考浙江卷
【母题题文】（2022·浙江6月卷·T7）如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n=3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2.29eV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10.80eV
B. n=3跃迁到n=1放出的光电子动量最大
C. 有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应
D. 用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n=4激发态
【母题来源七】2022年高考浙江1月卷
【母题题文】（2022·浙江1月卷·T14）2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约6.9×1011kW·h，相当于减排二氧化碳六亿多吨。为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热。下列说法正确的是（ ）
A. 秦山核电站利用的是核聚变释放的能量
B. 秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6kg
C. 核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度
D. 反应堆中存在的核反应
【母题来源八】2022年高考湖北卷
【母题题文】(2022·湖北·T1) 上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即 + →X + 。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。下列说法正确的是（ ）
A. 原子核X是 B. 核反应前后的总质子数不变
C. 核反应前后总质量数不同 D. 中微子的电荷量与电子的相同
【命题意图】本题考查近代物理知识中的一个重要考点—玻尔理论，意在考查考生的理解能力。
【考试方向】近代物理部分，涉及的考点较多，主要有光电效应、波粒二象性、原子结构、玻尔理论、衰变、核反应和核能等，主要以选择题的形式命题，可能单独命题，但更多的是通过多个选项命制综合题。
【得分要点】光电效应 波粒二象性主要考查方向有以下几个方面，其主要破解方法也一并总结如下：[来源:学科网ZXXK]
1、由Ek－ν图象可以得到的信息:
（1）极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc.
（2）逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值E=W0.
（3）普朗克常量：图线的斜率k=h.
2、光电效应中两条线索
线索一：通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。
线索二：通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大。
3、对光的波粒二象性、物质波的考查
光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：
（1）个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性．
（2）频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强．
（3）光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性
（4）由光子的能量E=hν，光子的动量表达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。由以上两式和波速公式c=λν还可以得出：E=pc。[来源:学。科。网Z。X。X。K]
玻尔理论的主要考查方向有以下几个方面，其主要破解方法也一并总结如下：
（1）原子从基态跃迁到激发态需要吸收能量，而从激发态跃迁到基态则会以光子的形式向外放出能量。不论是吸收能量还是放出能量，这个能量值不是任意的，而是等于发生跃迁的这两个能级间的能量差，即hν=Em-En。
（2）原子从激发态向基态跃迁时发出光子的种类：当单个氢原子自发辐射，由量子数为 n（n＞1）的能级向低能级跃迁时最多只能形成（n-1）条谱线，或者说产生（n-1）种不同频率的光子；当大量处于第n激发态的原子向低能级跃迁时最多可辐射种光子。
（3）原子跃迁时电子动能、原子势能和原子能量的变化（与天体运动规律相同）：当轨道半径减小时，库仑引力引力做正功，电子动能增大，原子的电势能减小，原子能量减小；当轨道半径增大时，库仑引力引力做负功，电子动能减小，原子的电势能增大，原子能量增大。
原子核、核反应方程主要考查方向有以下几个方面，其主要破解方法也一并总结如下：
1、确定衰变次数的方法
（1）设放射性元素经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素，则表示该核反应的方程为
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m
（2）确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。
2、核能的计算方法
（1）利用爱因斯坦的质能方程计算核能：利用爱因斯坦的质能方程计算核能，关键是求出质量亏损，而求质量亏损主要是利用其核反应方程式，再利用质量与能量相当的关系求出核能。
（2）利用阿伏加德罗常数计算核能：求宏观物体原子核发生核反应过程中所释放的核能，一般利用核反应方程及其比例关系和阿伏加德罗常数。
（3）由动量守恒和能量守恒计算核能：由动量守恒定律和能量守恒定律来求。
（4）说明：
①根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．
②根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．
③利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．
1、（2022·安徽合肥市高三下学期二模）2021年12月30日，在中科院合肥等离子体物理研究所内，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克实验装置（EAST）实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，这是目前世界上该装置高温等离子体运行的最长时间。该装置内发生的核反应方程为，已知氘核（）的质量为2.0136u，X的质量为1.0087u，氦核（He）的质量为3.0150u，u为原子质量单位，1u相当于931MeV，下列关于该核反应的说法正确的是（ ）
A. X为质子
B. 反应前后核总质量相等
C. 反应过程中中子数减少了1个
D. 反应过程中释放的核能
2、（2022·福建福州市高三下学期三月质检）下列说法正确的是（ ）
A. 卢瑟福的粒子散射实验揭示子原子核有复杂的结构
B. 在重核裂变过程中，原子核比结合能（即平均结合能）减小
C. 光电效应实验中遏止电压与入射光的频率和金属材料的逸出功均有关
D. 氢原子核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能减小
3、（2022·广东深圳市高三下学期一模）下列说法正确的是（ ）
A. 电子的衍现象说明实物粒子具有波动性
B. 235U的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短
C. 原子核内部某个质子转变中子时，放出β射线
D. 在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最弱
4、（2022·广东肇庆市高三下学期三模）如图甲所示，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子。阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。闭合开关后，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流。现分别用蓝光、弱黄光、强黄光照射阴极K，形成的光电流与电压的关系图像如图乙示，图中a、b、c光依次为（ ）
A 蓝光、弱黄光、强黄光 B. 弱黄光、蓝光、强黄光
C. 强黄光、蓝光、弱黄光 D. 蓝光、强黄光、弱黄光
5、（2022·河北石家庄市高三下学期二模）如图为光电倍增管的原理图，管内由一个阴极K、一个阳极A和K、A间若干对倍增电极构成。使用时在阴极K、各倍增电极和阳极A间加上电压，使阴极K、各倍增电极到阳极A的电势依次升高。当满足一定条件的光照射阴极K时，就会有电子射出，在加速电场作用下，电子以较大的动能撞击到第一个倍增电极上，电子能从这个倍增电极上激发出更多电子，最后阴极A收集到的电子数比最初从阴极发射的电子数增加了很多倍。下列说法正确的是（ ）
A. 光电倍增管适用于各种频率的光
B. 保持入射光不变，增大各级间电压，阳极收集到的电子数可能增多
C. 增大入射光的频率，阴极K发射出的所有光电子的初动能都会增大
D. 保持入射光频率和各级间电压不变，增大入射光光强不影响阳极收集到的电子数
。
6、（2022·河南洛阳市高三下学期二模）下列说法正确的是（ ）
A. 氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出光子的波长
B. 原子核的平均结合能越小表示该核中的核子结合得越牢固
C. （铀）衰变为（镤）要经过1次α衰变和2次β衰变
D. 紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应，当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出光电子的最大初动能也随之增大
7、（2022·河南许昌市高三下学期二模）下列核反应方程中，符号“x"表示电子的是（ ）
A. →h+x B. +→+x
C. → +x D. → +2x
8、（2022·湖北省七市高三下学期三月调研）我国首辆火星车“祝融号”采用放射性材料作为发电能源为火星车供电。中的元素Pu是，其发生衰变的半衰期为87.7年。下列说法中正确的是（ ）
A. 衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子
B. 发生衰变核反应方程为
C. 经过263.1年，大约还有12.5%的原子核Pu没发生衰变
D. 当气温和引力环境发生改变，Pu的半衰期可能会发生变化
9、（2022·湖北省七市高三下学期三月调研）波长为入的单色光可使某金属发生光电效应，已知逸出的光电子的最大初动能为E，普朗克常量为h，光速为c，则该金属的逸出功为（ ）
A. B. C. D.
10、（2022·湖北省常德市高三下学期高考模拟）能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一。下列关于核反应方程的说法，正确的是（ ）
A. H+H→He+n是衰变
B. U+n→Xe+Sr+10n是目前人类获得核能的主要方式
C. Th→Pa+X中的X是质子
D. H+H→He+n是核聚变，反应后的总质量较聚变前增加
11、（2022·湖南衡阳市高三下学期一模）2021年开始实行“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射线，因此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：为热核反应
12、（2022·江苏连云港市高三下学期二模）中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Pu，已知Pu发生衰变的核反应方程为Pu→U+mX，Pu的半衰期为87.7年。下列说法正确的是（ ）
A. 衰变过程一定释放能量
B. 方程中m=2，X是H
C 10000个Pu原子核经过87.7年后还有5000个未衰变
D. 放出的射线是高速氦核流，它的贯穿能力很强
13、（2022·江苏盐城市高三下学期二模）根据近代物理知识，你认为下列说法中正确的是（ ）
A. 在原子核中，结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固
B. 是核裂变反应
C. 氡的半衰期为3.8天，现有16个氡原子核，经过7.6天后剩下4个氡原子核
D. 一个氢原子从的激发态向低能级跃迁时，最多能辐射出6种不同频率的光子
14、（2022·山东聊城市高三下学期一模）一群处于能级的氢原子，向低能级跃迁过程中发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲所示电路中的阴极K上，只能测得3条电流随电压变化的图像，如图乙所示．氢原子的能级图如图丙所示，可见光光子的能量范围为1.62~3.11eV，则下列推断正确的是（ ）
A. 这群氢原子跃迁时最多可发出4种可见光
B. 图乙中的光光子能量为12.09eV
C. 图乙中的c光光子是氢原子由能级向基态跃迁发出的
D. 阴极金属的逸出功可能为
15、（2022·山东聊城市高三下学期一模）如图，烟雾自动报警器的探测器中装有放射性元素镅241，其衰变方程为．下列说法正确的是（ ）
A. 是光子，不具有能量 B. 是粒子，有很强的贯穿本领
C. 比的原子核更稳定 D. 冬天气温较低时，镅241的半衰期会变小
16、（2022·山东日照市高三下学期一模）在花岗岩、大理石等装饰材料中，都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法正确的是（ ）
A. 射线与射线都是高速运动的光子流
B. 的半衰期是5天，100克经过10天后还剩下50克
C. 在三种射线中，射线的穿透能力最强、电离能力最弱
D. 放射性元素发生衰变时，所释放的电子是原子核外电子挣脱原子核束缚形成的
17、（2022·山东淄博市高三下学期一模）人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6 个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一个光源以10W的功率均匀地向各个方向发射波长为5.3×10-7m的绿光，已知瞳孔的直径为4mm，普朗克常量为 ，光速为3×108m /s，不计空气对光的吸收，则眼睛能够看到这个光源的最远距离约为（ ）
A. 2×107m B. 2×106m C. 2×105m D. 2×104m
18、（2022·山东淄博市高三下学期一模）某光源发出的光由不同频率的光组成，不同频率的光的强度如图所示，表中给出了某些材料的极限频率，用该光源发出的光照射表中材料，下列说法正确的是（ ）
材料
钾
钙
钨
极限频率（Hz）
5. 44
7. 73
10. 95
A. 仅钾能产生光电子 B. 仅钨、钙能产生光电子
C. 仅钙、钾能产生光电子 D. 钨、钙、钾都能产生光电子
20、（2022·四川德阳市高三下学期二模）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，氘核的质量为，氚核的质量为，氦核的质量为，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
C. 该反应属于衰变
D. 氦核的比结合能与氚核的比结合能相同
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