2026高考总复习优化设计二轮物理习题_15.近代物理（含解析）

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基础巩固练
1.(2024河北卷)锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料。研究表明,锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应,其中一种核反应方程为 612C+Li+211H+X,式中的X为( )
A.01nB.-1 0eC.10eD.24He
2.(2025重庆卷)在科学实验中可利用激光使原子减速,若一个处于基态的原子朝某方向运动,吸收一个沿相反方向运动的能量为E的光子后跃迁到相邻激发态,原子速度减小,动量变为p。普朗克常量为h,光速为c,则( )
A.光子的波长为Ehc
B.该原子吸收光子后质量减少了Ec2
C.该原子吸收光子后德布罗意波长为hp
D.一个波长更长的光子也能使该基态原子跃迁到激发态
3.(多选)(2024黑吉辽卷)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子,并对光电子进行分析的科研仪器,用某一频率的X光照射某种金属表面,逸出了光电子,若增加此X光的强度,则( )
A.该金属逸出功增大
B.X光的光子能量不变
C.逸出的光电子最大初动能增大
D.单位时间逸出的光电子数增多
4.(2024安徽卷)大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置,其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图,已知紫外光的光子能量大于3.11 eV,当大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,辐射不同频率的紫外光有( )
A.1种B.2种C.3种D.4种
5.(多选)(2025河北保定模拟)氚核是最简单的放射性原子核,夜光手表是利用氚核衰变产生的β射线激发荧光物质发光。氚核发生β衰变过程中除了产生β粒子和新核外,还会放出质量数和电荷数为零的反中微子。氚核的半衰期为12.5年,下列说法正确的是( )
A.衰变方程为 13HHe+-1 0e+νe
B.23He的比结合能小于 13H的比结合能
C.若有质量为168 g的氚核,经过25年后,剩余氚核的质量为42 g
D.氚与氧反应生成的超重水没有放射性
6.(多选)(2025四川雅安二模)中国将在2025年开工建设全球首座商用钍基熔盐堆,预计2029年投入运行,这是核能领域又一重大突破。如图是不易裂变的 90232Th转化为易裂变的 90233U的过程示意图。下列说法正确的是( )
A. 90233Th衰变为 91233Pa是β衰变
B. 91233Pa的比结合能小于 92233U的比结合能
C. 91233Pa衰变为 92233U放出的电子来自原子核外电子
D.可以通过升温、加压的方式改变核废料的半衰期
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7.(2025河北石家庄二模)用α粒子轰击静止的氮核,核反应方程为α+ 714NO+X+γ。已知γ光子的频率为ν,氮核的质量为m1,α粒子的质量为mα,氧核的质量为m2,X的质量为m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c。下列说法正确的是( )
A.X核为氘核
B.γ光子的动量大小为hcν
C.释放的核能大小为(m1+mα-m2-m3)c2
D.反应后氧核和X核的总动量等于α粒子的初动量
8.(2025重庆二模)北斗二期导航系统的“心脏”是上海天文台自主研发的星载氢原子钟,它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟的,如图为氢原子能级图,a、b、c为氢原子能级跃迁过程中所发出的三种光,则下列说法正确的是( )
A.氢原子从低能级向高能级跃迁时辐射光子
B.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,形成的线状光谱总共有3条亮线
C.在相同条件下,a、b、c三种光中,b光最容易发生明显的衍射现象
D.用b光照射处于n=2能级的氢原子,氢原子会发生电离
9.(2024浙江1月选考)氢原子光谱按频率展开的谱线如图所示,此四条谱线满足巴耳末公式1λ=R∞122-1n2(n=3,4,5,6,…)。用Hδ和Hγ光进行如下实验研究,则( )
A.照射同一单缝衍射装置,Hδ光的中央明条纹宽度宽
B.以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖,Hδ光的侧移量小
C.以相同功率发射的细光束,真空中单位长度上Hγ光的平均光子数多
D.相同光强的光分别照射同一光电效应装置,Hγ光的饱和光电流小
10.(2025山东青岛模拟)图甲为氢原子光谱示意图,图乙为氢原子部分能级示意图。图甲中的Hα、Hβ、Hγ、Hδ是氢原子在可见光区的四条谱线,这四条谱线为氢原子从n≥3能级向n=2能级跃迁时产生的。已知可见光的光子能量范围为1.62~3.11 eV。下列说法正确的是( )
甲
乙
A.Hα对应的光子能量比Hγ对应的光子能量大
B.Hδ可能是氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时产生的
C.若氢原子从n=4能级向n=3能级跃迁,则辐射出的光属于红外线
D.若氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁,则需要吸收10.2 eV的能量
11.(2024北京卷)产生阿秒光脉冲的研究工作获得2023年的诺贝尔物理学奖,阿秒(as)是时间单位,1 as=1×10-18 s,阿秒光脉冲是发光持续时间在阿秒量级的极短闪光,提供了阿秒量级的超快“光快门”,使探测原子内电子的动态过程成为可能。设有一个持续时间为100 as的阿秒光脉冲,持续时间内至少包含一个完整的光波周期。取真空中光速c=3.0×108 m/s,普朗克常量h=6.6×10-34 J·s,下列说法正确的是( )
A.对于0.1 mm宽的单缝,此阿秒光脉冲比波长为550 nm的可见光的洐射现象更明显
B.此阿秒光脉冲和波长为550 nm的可见光束总能量相等时,阿秒光脉冲的光子数更多
C.此阿秒光脉冲可以使能量为-13.6 eV(-2.2×10-18 J)的基态氢原子电离
D.为了探测原子内电子的动态过程,阿秒光脉冲的持续时间应大于电子的运动周期
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12.(2025河南郑州三模)氢原子能级如图甲所示。用某一频率的光照射一群处于基态的氢原子后向低能级跃迁时能发出6种频率的光,分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K,其中只有3种不同频率的光a、b、c能够发生光电效应,用如图乙所示的电路研究光电效应规律,可得电压U与光电流之间的关系如图丙所示,元电荷为e。下列说法正确的是( )
甲
乙
丙
A.当滑片向左端移动时,光电流I将增大
B.阴极K材料的逸出功大于10.2 eV
C.a光照射得到的光电流最弱,所以a光光子能量最小
D.图丙中3条图线对应的遏止电压,一定有Ub-Uc=1.89 V
参考答案
1.D 解析 根据质量数守恒和电荷数守恒解得X的质量数为4,电荷数为2,故X为 24He,故D正确。
2.C 解析 光子能量公式为E=hcλ,解得波长λ=hcE,故A错误;原子吸收光子后,能量增加E,根据质能方程Δm=Ec2可知,质量应增加而非减少,故B错误;德布罗意波长公式为λ=hp,题目明确吸收后原子动量为p,因此波长为hp,故C正确;吸收光子跃迁需光子能量严格等于能级差,波长更长的光子能量更低(E'=hcλ'3.11 eV,ΔE23.11 eV,所以辐射不同频率的紫外光有2种。故选B。
5.AC 解析 根据核反应质量数和电荷数守恒,核反应方程为 13HHe+-1 0e+νe,A正确;23He更稳定,23He的比结合能大于 13H的比结合能,B错误;根据m=m012tτ,可得m=168×122512.5 g=42 g,C正确;元素具有放射性,与元素处于单质还是化合物状态无关,D错误。
6.AB 解析 90233Th衰变为 91233Pa满足质量数守恒和电荷数守恒,可知生成物为电子,则为β衰变,故A正确; 91233Pa衰变为 92233U释放出能量,则生成物比反应物更稳定,即生成物 92233U的比结合能大于反应物 91233Pa的比结合能,故B正确;衰变辐射出的电子来自中子转化成一个质子和一个电子,故C错误;放射性元素的半衰期由原子核决定,与外界的温度、压强无关,与化学状态也无关,故D错误。
7.C 解析 根据核电荷数守恒和质量数守恒,可得X的电荷数为2+7-8=1,质量数为4+14-17=1,X核为氕核,故A错误;γ光子的频率为ν,可知其动量为p=hλ=hνc,故B错误;核反应过程中的质量亏损为Δm=m1+mα-m2-m3,反应过程中释放的核能为ΔE=Δmc2=(m1+mα-m2-m3)c2,故C正确;根据动量守恒定律,反应后氧核和X核以及γ光子的总动量等于α粒子的初动量,故D错误。
8.C 解析 氢原子从低能级向高能级跃迁时吸收光子,故A错误;大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,形成的线状光谱总共有C42=6条谱线,故B错误;根据公式ε=hν=hcλ=Em-En可知,在相同条件下,a、b、c三种光中,b光的波长最长,最容易发生明显的衍射现象,故C正确;用b光照射处于n=2能级的氢原子,氢原子是否能发生电离取决于b光的能量是否足以使氢原子从n=2能级跃迁到电离态,b光的能量ΔE=E4-E2=2.55 eV[-0.85-(-3.4)] eV=2.55 eV,故B错误;a光照射得到的光电流最弱,说明a光强度弱,但a光遏止电压最大,则a光光子频率最大,能量最大,故C错误;图像可知c光遏止电压最小,则c光为氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时辐射的光子,则光子能量为ΔEc=-3.4-(-13.6) eV=10.2 eV,同理,b光为氢原子从n=3能级向n=1能级跃迁时辐射的光子,则光子能量为ΔEb=-1.51-(-13.6) eV=12.09 eV,根据光电效应方程,对c光有eUc=Ek=hν-W0=ΔEc-W0,同理,对b光有eUb=Ek=hν-W0=ΔEb-W0,联立解得Ub-Uc=1.89 V,故D正确。