2027年高考物理一轮复习101-高考真题集训16 近代物理（教用）

这是一份2027年高考物理一轮复习101-高考真题集训16 近代物理（教用），共15页。
A. 原子核衰变后生成新核并释放能量，新核总质量等于原核质量
B. 大量某放射性元素的原子核有半数发生衰变所需时间，为该元素的半衰期
C. 放射性元素的半衰期随环境温度升高而变长
D. 采用化学方法可以有效改变放射性元素的半衰期
【答案】B
【解析】原子核衰变释放能量，有质量亏损，新核总质量小于原核总质量，A错误；大量某放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间为该元素的半衰期，半衰期是大量原子核的统计规律，B正确；放射性元素的半衰期由原子核本身的性质决定，与温度、压强等物理条件无关，也与原子核所处的化学状态无关，C、D错误。
2．（2024·河北卷·1）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+​11H→​37Li+211H+X，式中的X为（ ）
A. ​01nB. ​−10eC. ​10eD. ​24He
【答案】D
【解析】设X的电荷数和质量数分别为Z、A，根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒有6+1=3+2×1+Z，12+1=7+2×1+A，解得Z=2，A=4,D正确。
3．（2024·湖北卷·2）硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一，​510B+​01n→​3aX+​b4Y是该疗法中一种核反应的方程，其中X、Y代表两种不同的原子核，则 （ ）
A. a=7，b=1B. a=7，b=2C. a=6，b=1D. a=6，b=2
【答案】B
【解析】由核反应前后质量数守恒和电荷数守恒可得10+1=a+4，5+0=3+b，解得a=7，b=2，B正确。
4．（2025·云南卷·1）2025年3月，我国科学家研制的碳14核电池原型机“烛龙一号”发布，标志着我国在核能技术领域与微型核电池领域取得突破。碳14的衰变方程为​614C→​714N+X,则（ ）
A. X为电子，是在核内中子转化为质子的过程中产生的
B. X为电子，是在核内质子转化为中子的过程中产生的
C. X为质子，是由核内中子转化而来的
D. X为中子，是由核内质子转化而来的
【答案】A
【解析】根据质量数和电荷数守恒有​614C→​714N+​−10e，可知X为电子，电子是在核内中子转化为质子的过程中产生的，故选A。
5．（2025· 陕晋青宁卷·5）我国首台拥有自主知识产权的场发射透射电镜TH−F120实现了超高分辨率成像，其分辨率提高是利用了高速电子束波长远小于可见光波长的物理性质。一个静止的电子经100V电压加速后，其德布罗意波长为λ ,若加速电压为10kV，不考虑相对论效应，则其德布罗意波长为（ ）
A. 100λB. 10λC. 110λD. 1100λ
【答案】C
【解析】电子由静止被加速，eU=Ek，电子的德布罗意波长λ=hp，电子的动量p=2mEk，联立解得λ=h2meU，故λ′λ=10010×103=110，即其德布罗意波长λ′=110λ ，C正确。
6．（2025·山东卷·1）在光电效应实验中，用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、3的金属，所得遏止电压如图所示，关于光电子最大初动能Ek的大小关系正确的是（ ）
A. Ek1>Ek2>Ek3B. Ek2>Ek3>Ek1
C. Ek3>Ek2>Ek1D. Ek3>Ek1>Ek2
【答案】B
【解析】光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系为Ek=eUc，若使用频率相同的单色光照射不同种类的金属，遏止电压越大，说明逸出的光电子最大初动能Ek也越大，根据图示可知Uc2>Uc3>Uc1，则Ek2>Ek3>Ek1，B正确，A、C、D错误。
7．（2023·山东卷·1）“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+ν3B. ν0+ν1−ν3C. ν0−ν1+ν3D. ν0−ν1−ν3
【答案】D
【解析】利用图示能级关系及能级跃迁理论可知光子的能量关系是hν0=hν1+hν2+hν3，解得ν2=ν0−ν1−ν3，D正确。
8．（2025·重庆卷·6）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原子从基态跃迁到激发态
【答案】C
【解析】根据E=hν、c=λν可得λ=hcE，A错误。原子吸收光子后能量增加了E,原子吸收光子后质量增加了Δm=Ec2，B错误。德布罗意波长λ=hp，C正确。根据c=λν可得，波长越长，光子的频率越小，由E=hν可得光子的能量越小，题目中所吸收的光子能量恰好使原子从基态跃迁至相邻激发态，所以波长更长的光子不可能使该原子发生能级跃迁，D错误。
9．（2025·北京卷·13）自然界中物质是常见的，反物质并不常见。反物质由反粒子构成，它是科学研究的前沿领域之一。目前发现的反粒子有正电子、反质子等；反氢原子由正电子和反质子组成。粒子与其对应的反粒子质量相等，电荷等量异种。粒子和其反粒子碰撞会湮灭。反粒子参与的物理过程也遵守电荷守恒、能量守恒和动量守恒。下列说法正确的是（ ）
A. 已知氢原子的基态能量为−13.6eV,则反氢原子的基态能量也为−13.6eV
B. 一个中子可以转化为一个质子和一个正电子
C. 一对正负电子等速率对撞，湮灭为一个光子
D. 反氘核和反氘核的核聚变反应吸收能量
【答案】A
【解析】氢原子基态能量由电子与质子共同决定，反氢原子由正电子和反质子构成，能级结构不变，其基态能量仍为−13.6eV，A正确。若中子转化为质子和正电子，即​01n→​11p+​10e，不符合电荷数守恒，B错误。正、负电子等速率对撞湮灭时，总动量为0，需产生至少两个光子以保证动量守恒，单个光子无法满足动量守恒，C错误。核聚变朝着比结合能增大的方向进行，即放出能量，D错误。
10．（2022·辽宁卷·2）2022年1月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验成果，表明我国核天体物理研究已跻身国际先进行列。实验中所用核反应方程为X+​1225Mg→​1326Al，已知X、​1225Mg、​1326Al的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c，该反应中释放的能量为E。下列说法正确的是（ ）
A. X为氘核​12HB. X为氚核​13H
C. E=(m1+m2+m3)c2D. E=(m1+m2−m3)c2
【答案】D
【解析】根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为1，故X为氕核​11H，A、B错误；根据质能方程可知，该核反应放出的能量为E=Δmc2=(m1+m2−m3)c2，C错误，D正确。
11．（2025· 黑吉辽蒙卷·8）多选 某理论研究认为，​42100M原子核可能发生双β 衰变，衰变方程为​42100M→​44ARu+y−10e。处于第二激发态的​44ARu原子核先后辐射能量分别为0.5908MeV和0.5395MeV的γ1、γ2两光子后回到基态。下列说法正确的是（ ）
A. A=100B. y=2
C. γ1的频率比γ2的大D. γ1的波长比γ2的大
【答案】ABC
【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒，可知A=100，y=2，A、B正确；γ1比γ2能量大，根据ε=hν可知，γ1的频率比γ2的频率大，C正确；根据c=λν可知，波长与频率成反比，γ1的波长比γ2的波长小，D错误。
12．（2025·浙江1月选考卷·11）多选 如图甲所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 分别射入同一单缝衍射装置时，Q的中央亮纹比R宽
B. P、Q产生的光电子在K处最小德布罗意波长P大于Q
C. 氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q对应的能级最高
D. 对应于图乙中的M点，单位时间到达阳极A的光电子数目P多于Q
【答案】BC
【解析】由题图乙可知，可见光Q频率最高，可见光P、R频率相等；对于同一单缝衍射装置，波长越长，中央亮条纹越宽，可见光Q波长最短，对应的中央亮条纹最窄，A错误。光束照射在K处时，可见光Q比P产生的光电子的最大初动能大，可知可见光Q产生的光电子的最大动量较大，故最小德布罗意波长较小，B正确。可见光Q频率最高，光子能量最大，C正确。由题图乙可知，对应于题图乙中的M点，可见光P和Q对应的光电流一样大，故单位时间到达阳极A的光电子数目相等，D错误。
13．（2023·浙江6月选考卷·15）多选 有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W0。当紫外光照射该材料时，只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，在与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹，测得条纹间距为Δx。已知电子质量为m，普朗克常量为h，光速为c，则（ ）
A. 电子的动量pe=hLdΔx
B. 电子的动能Ek=hL22md2(Δx)2
C. 光子的能量E=W0+chLdΔx
D. 光子的动量p=W0c+h2L22cmd2(Δx)2
【答案】AD
【解析】由题意知Δx=Lλd，则pe=hλ=hLdΔx，A正确；根据p2=2mEk，可知Ek=h2L22md2(Δx)2，B错误；根据爱因斯坦光电效应方程可知Ek=hν−W0，光子能量E=hν=W0+h2L22md2(Δx)2，C错误；入射紫外光的光子动量为p=hλ紫外，λ紫外=cν，解得p=W0c+h2L22cmd2(Δx)2，D正确。