专题12 近代物理【练】（原卷版）

专题12近代物理

一、单选题

1．（2022·广东广州·模拟预测）每一年年末物理学会都会公布当年物理学的十项重大进展，全科学界十分关注物理学的发展。下列对历史上的重大发现说法正确的是（　　）

A．电子的发现说明原子核内部有复杂结构

B．电子衍射现象的发现说明实物粒子也有波动性

C．天然放射现象的发现说明原子内部有复杂结构

D．光电效应现象可以用连续的能量观解释

2．（2022·福建漳州·一模）2022年8月9日，中核集团漳州核电2号机组反应堆压力容器顺利吊装就位，向投产发电迈出了重要一步，该核电项目投产后核反应堆中存在如下核反应，，则（   ）

A．该反应为核聚变反应

B．该核反应过程没有质量亏损

C．该核反应方程式中A = 144

D．的质子数是235，中子数是92

3．（2022·山东·模拟预测）如图所示为宾馆内的烟雾探测器，探测器中装有大约的镅，它是一种半衰期长达年的放射性金属，会释放出射线和射线。当空气分子穿过探测器时，释放出的射线将其电离，电离产生的正、负离子在电场力作用下移动，形成微小电流，可被探测器内芯片探测到，下列说法正确的是（　　）

A．镅需要及时更换，保证探测器工作的稳定性

B．发生衰变的方程是

C．的比结合能大于的比结合能

D．使空气分子发生电离的主要是射线

4．（2022·山东·模拟预测）钴60（Co）是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年。它发生β衰变变成镍60（）同时放出能量高达315keV的高速电子和两束γ射线。钴60的应用非常广泛，几乎遍及各行各业。在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制等；在医学上，常用于人体肿瘤的放射治疗。关于钴60，下列说法正确的是（　　）

A．发生β衰变的衰变方程为

B．将钴60放入高温高压环境中可以加快其衰变

C．钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收

D．10g钴60经过10.54年全部发生衰变

5．（2022·河北·模拟预测）由于太阳自身巨大的重力挤压，使其核心的压力和温度变得极高，形成了可以发生核聚变反应的环境。太阳内发生核聚变反应主要为：，已知氘核的比结合能是，氦核的比结合能是。则该反应释放的核能约为（　　）

A． B． C． D．

6．（2022·黑龙江哈尔滨·模拟预测）2021年12月15日，秦山核电站成为安全发电30年的核电基地，9台机组运行业绩多年稳定处于世界先进水平。图是当前普遍使用的核反应堆的示意图。下列说法正确的是（　　）

A．核反应堆内核燃料发生核聚变

B．石墨起到吸收中子的作用

C．镉棒起到使中子减速的作用

D．与相同功率的火电站相比，核电站所需原料少，造成污染小

7．（2022·江苏省海头高级中学二模）如图是氦离子的能级图。通常我们认为可见光光子的能量在1.64－3.19eV之间。按照这一标准，下列操作中不能使处于基态的氦离子辐射可见光的是（　　）

A．用能量为48.36eV的光子照射时

B．用能量为52.89eV的光子照射时

C．用能量为53.89eV的电子轰击时

D．用能量为56.45eV的电子轰击时

8．（2022·湖北·模拟预测）如图有关量子力学建立之初的几个重要实验，下列说法错误的是（　　）

A．普朗克为解释图甲的实验数据，提出了能量子的概念，被称为“量子力学之父”

B．如图乙，在光照下，电流表发生了偏转，则无论如何调节滑动变阻器的滑片，都无法使电流表示数变为零

C．康普顿依据爱因斯坦光电效应方程，测量计算出普朗克常量，与普朗克根据黑体辐射得出的值在误差允许的范围内是一致的

D．可以用图丙中的原子特征谱线来做光谱分析

9．（2022·山西·怀仁市第一中学校模拟预测）碳14是碳的一种放射性同位素，是通过宇宙射线撞击空气中的氮14原子产生的，其半衰期为5730年，衰变后又转变为氮14。由于其不断地产生、衰变使得大气中的碳14达到动态平衡，从而使大气及活体生物中碳元素的碳14丰度（碳14原子占碳原子总数的百分比）保持一个定值，而死亡的生物体中的碳14原子却由于衰变而不断减少，这就是碳14测定年代的原理。根据以上描述，以下说法正确的是（　　）

A．碳14发生的衰变是衰变

B．若某待测生物体样本的碳14丰度为大气的12.5%，则可判定该生物体死亡约17190年

C．衰变产生的氮14新核的质量大于碳14的质量

D．碳14的半衰期会受到环境温度、湿度以及所处化学状态（化合态或游离态）的影响

10．（2022·浙江·模拟预测）大量处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时产生的a、b两种单色光照射某光电管的阴极时，测得遏止电压之比为2:1，根据该信息下列说法正确的是（    ）

A．在同种介质中，b光的传播速度是a光的倍

B．若b光是跃迁到n=3能级产生的，则a光可能是跃迁到n=4能级产生的

C．用同样的装置做双缝干涉实验，b光束的条纹间距是a光束的两倍

D．当两种光从水中射向空气时，a光的临界角小于b光的临界角

二、多选题

11．（2022·江西景德镇·二模）如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，原子在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子。若用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，则下列说法正确的是（　　）

A．这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最长

B．这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高

C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11eV

D．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV

12．（2022·新疆·博乐市高级中学（华中师大一附中博乐分校）模拟预测）如图，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙。下列说法正确的是（　　）

A．光电管阴极K金属材料的逸出功为

B．这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光

C．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为负极

D．氢原子跃迁放出的光子中共有2种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象

13．（2022·福建省福州第一中学模拟预测）1899年，苏联物理学家列别捷夫首先从实验上证实了“光射到物体表面上时会产生压力”，我们将光对物体单位面积的压力叫压强或光压。已知频率为的光子的动量为，式中h为普朗克常量（h=6.63×10-34J·s），c为光速（c=3×108m/s），某激光器发出的激光功率为P=1000W，该光束垂直射到某平整元件上，其光束截面积为S=1.00mm2，该激光的波长=500nm下列说法正确的有（　　）

A．该激光器单位时间内发出的光子数可表示为

B．该激光定能使金属钨（截止频率为1.095×1015Hz）发生光电效应

C．该激光不能使处于第一激发态的氢原子（E2=-3.4eV=-5.44×10-19J）电离

D．该光束可能产生的最大光压约为6.67Pa

三、解答题

14．（2022·上海徐汇·三模）1945年7月16日，美国的第一颗原子弹在新墨西哥州的沙漠中试爆成功。由于当时美国对原子弹武器的细节都是绝对保密的，因此试爆后测量的各种数据都是不为人知的。到了1947年，美国军方只是公布了原子弹爆炸火球随时间变化的照片，这些原子弹爆炸产生的蘑菇云照片在当时引起了人们极大的兴趣，出现在世界各地的报纸和杂志上。

（1）该原子弹是以钚（）为核原料的，在中子的轰击下，一种典型的核裂变产物是氙（）和锆（），试写出此核反应方程；

（2）英国物理学家杰弗里·泰勒爵士通过对照片的分析，认为原子弹爆炸火球的实时半径与时间，爆炸能量以及空气密度有关。请你写出会影响的理由，并指出当增大时，将增大还是减小；

（3）接上问，如果认为只与，，有关，可以得到：，其中、、、是无单位的常数．试求出、、的数值；

（4）接上问，我们假定常数，取空气密度。观察图片可得，当时，火球半径约等于。已知1吨TNT当量，试估算该次核爆炸的当量。

15．（2022·北京·高考真题）利用物理模型对问题进行分析，是重要的科学思维方法。

（1）某质量为m的行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，在近日点速度为v1，在远日点速度为v2。求从近日点到远日点过程中太阳对行星所做的功W；

（2）设行星与恒星的距离为r，请根据开普勒第三定律（）及向心力相关知识，证明恒星对行星的作用力F与r的平方成反比；

（3）宇宙中某恒星质量是太阳质量的2倍，单位时间内向外辐射的能量是太阳的16倍。设想地球“流浪”后绕此恒星公转，且在新公转轨道上的温度与“流浪”前一样。地球绕太阳公转的周期为T1，绕此恒星公转的周期为T2，求。

16．（2022·北京·101中学三模）（1）用波长为的光照射金属表面所产生的光电子垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中作匀速圆周运动时，其最大半径为R，电子质量为m，电量为e，光速为c，普朗克常量为h，求金属的逸出功W；

（2）一个光源以的功率向四周均匀地发射能量。在离光源距离处放置一小钾箔，钾的逸出功，假设入射光的能量是连续地和平稳地垂直传给钾箔，光的平均波长为。

①根据爱因斯坦的光子说和质能方程，证明光子动量（h是普朗克恒量）。

②假设钾箔完全吸收所有照射到它上面的能量。求：

a．钾箔在垂直入射光方向上单位面积上受到光的平均作用力（用题目中的物理符号表示）。

b．按照经典电磁理论，钾箔只需吸收足够的能量就可以逐出电子，若一个要被逐出的电子收集能量的圆形截面的半径约为一个典型原子的半径，求：此光源照射条件下，用此光源照射时电子将被逐出的时间。

c．根据你的计算结果，你认为经典电磁理论在解释光电效应现象时是否合理？谈谈你的看法。