2023届北京市高考物理模拟试题知识点分类训练：近代物理1

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2023届北京市高考物理模拟试题知识点分类训练：近代物理1 一、单选题1．（2023·北京朝阳·统考二模）如图所示，细光束从空气射向平行玻璃砖上表面，经折射后分为a、b两束从下表面射出，则（　　）A．在玻璃中传播时，a光的速度较大B．从同一种介质射向真空，a光发生全反射的临界角较小C．若增大入射光在上表面的入射角，则a光先在下表面发生全反射D．若a光照射某金属能发生光电效应，则b光照射该金属一定也能发生光电效应2．（2023·北京朝阳·统考二模）下列说法正确的是（　　）A．氢原子由激发态向基态跃迁时放出光子B．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态有关C．核聚变与核裂变均释放能量，因此核反应前后质量数不守恒D．卢瑟福的核式结构模型可以解释氢原子光谱不连续的现象3．（2023·北京海淀·统考二模）氢原子在可见光区的4条特征谱线是玻尔理论的实验基础。如图所示，这4条特征谱线（记作Hα、Hβ、Hγ和Hδ）分别对应着氢原子从n=3、4、5、6能级向n=2能级的跃迁，下面4幅光谱图中，合理的是（选项图中长度标尺的刻度均匀分布，刻度值从左至右增大）（　　）A． B．C． D．4．（2023·北京海淀·统考二模）如图所示为光电效应实验中某金属的遏止电压Uc与入射光的频率的关系图像。已知元电荷e。根据该图像不能得出的是（　　）A．饱和光电流 B．该金属的逸出功C．普朗克常量 D．该金属的截止频率5．（2023·北京海淀·统考二模）在范围足够大的匀强磁场中，静止在P点的核发生一次β衰变，衰变产生的核与电子恰好在纸面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　）A．该β衰变过程反映了核中至少含有1个电子B．电子在磁场中做匀速圆周运动的半径较小C．电子与核形成的等效电流可能均沿逆时针方向D．电子第一次回到P点时核也恰好到达P点6．（2023·北京丰台·统考二模）如图是研究光电效应的实验装置，开始时滑列变阻器的滑片P与固定点O正对。用频率为ν的光照射光电管的阴极K，观察到微安表指针偏转，不计光电子间的相互作用。下列说法正确的是（　　）A．仅减小照射光频率，微安表指针一定不偏转B．仅减小照射光强度，微安表指针一定不偏转C．仅将滑片P向a端移动，微安表示数变大D．仅将滑片P向b端移动，光电子向A板运动的过程中动能变大7．（2023·北京丰台·统考二模）卢瑟福通过对粒子散射实验的结果分析，提出的理论是（　　）A．原子的核式结构模型B．电子是原子的组成部分C．原子核由质子和中子组成D．电子在不同的轨道运动时，原子具有不同的能量8．（2023·北京海淀·统考一模）低温为研究物质结构与性质提供了独特的条件。2022年10月31日“梦天实验舱”进入预定轨道，其上搭载了世界领先的微重力超冷原子物理实验平台，可以制备地面无法实现的以下的超冷原子构成的气体。超冷原子是指温度接近状态下的原子，其热运动速率只有室温下的倍。制备时，先利用激光冷却技术，将原子置于相向传播且频率略不同于原子跃迁能级所对应频率的激光束中运动时，由于多普勒效应，原子受到激光束对其产生的阻力，从而使原子的速度降低。又利用磁场将原子束缚在一定的区域内形成原子团，实现较长时间的原子与激光相互作用。再利用蒸发冷却技术，将原子团中速率较大的原子“蒸发”掉，使温度进一步降低。根据上述信息，下列说法正确的是（　　）A．激光频率一定时，原子质量越大，激光制冷的效果越好B．激光制冷技术只能使特定速率的原子减速，而其余原子的速率保持不变C．与室温下的原子相比，超冷原子更容易发生衍射D．传播方向与原子运动方向相反的激光的频率应当略高于（为普朗克常量）9．（2023·北京海淀·统考一模）下列现象中，揭示了光的波动性的是（　　）A．光电效应 B．黑体辐射C．光的偏振 D．康普顿效应10．（2023·北京海淀·统考一模）处于第3激发态的氢原子，向第1激发态跃迁时（　　）A．吸收光子，能量增加 B．吸收光子，能量减少C．放出光子，能量增加 D．放出光子，能量减少11．（2023·北京门头沟·统考一模）20世纪40年代，我国著名物理学家朱洪元先生提出，电子在匀强磁场中做匀速圆周运动时会发出“同步辐射光”，辐射光的频率是电子做匀速圆周运动每秒转数的k倍。大量实验不但证实了这个理论是正确的，而且准确测定了k值。近年来，同步辐射光已被应用在大规模集成电路的光刻工艺中。若电子在某匀强磁场中做匀速圆周运动时产生的同步辐射光的频率为，电子质量为m，电荷量为e，不计电子发出同步辐射光时所损失的能量以及对其运动速率和轨道的影响，则下列说法不正确的是（　　）A．若测出电子做匀速圆周运动的轨道半径为R，可以求其运动的速率vB．可以求匀强磁场磁感应强度B的大小C．同步辐射光一个光子的能量为D．电子比可见光的波动性强，衍射更为明显12．（2023·北京门头沟·统考一模）如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为a、b、c三束单色光。下列说法正确的是（　　）A．c光的光子能量最大B．在真空中a光的速度最大C．玻璃对a光的折射率最大D．从玻璃射向空气，a光发生全发射的临界角最小13．（2023·北京门头沟·统考一模）在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料作为发电能源为火星车供电。中的Pu元素是，Pu核可发生衰变，衰变为。这个衰变的方程式是（　　）A．B．C．D．14．（2023·北京·统考一模）下列说法不正确的是（　　）A．是衰变方程B．是核聚变方程C．是核裂变方程D．发生衰变时原子核放出电子，说明电子是原子核的组成部分15．（2023·北京·统考一模）关于光现象，下列说法正确的是（　　）A．光导纤维是利用光的折射传输信息B．泊松亮斑属于光的干涉现象C．一束白光通过三棱镜形成彩色光带是因为不同颜色的光折射率不同D．紫外线灯照射锌板，入射光越强，光电子的最大初动能越大16．（2023·北京·统考一模）粒子以某一初速度接近重金属核，其运动轨迹如图所示，M、N、Q为轨迹上的三点，N点离重金属核最近，Q点比M点离重金属核更远。在重金属核产生的电场中，下列说法正确的是（　　）A．N点的电场强度比Q点小B．N点的电势最高C．粒子从Q点运动到M点过程中，电势能减小D．粒子从Q点运动到M点过程中，速度一直减小17．（2023·北京海淀·统考一模）下列现象中，揭示了光的粒子性的是（　　）A．光电效应 B．光的干涉C．光的偏振 D．光的衍射18．（2023·北京海淀·统考一模）2022年10月31日“梦天”实验舱成功发射，其上配置了世界领先的微重力超冷原子物理实验平台，利用太空中的微重力环境和冷却技术，可获得地面无法制备的超冷原子。超冷原子是指温度接近0K状态下的原子（质量约10-27kg），其运动速度约为室温下原子速度（约500m/s）的5×10-5倍。超冷原子的制备要先利用激光冷却技术，使用方向相反的两束激光照射原子，原子会吸收激光的光子然后再向四周随机辐射光子，经过多次吸收和辐射后，原子的速度减小。同时施加磁场将原子束缚在一定区域内，避免原子逃逸，以延长原子与激光作用的时间。再用蒸发冷却技术，将速度较大的原子从该区域中排除，进一步降低温度。取普朗克常量h=6.63×10-34J·s。下列说法错误的是（　　）A．太空中的微重力环境可使实验舱中的原子长时间处于悬浮状态，利于获得超冷原子B．超冷原子的物质波波长约为10-5m量级C．原子减速是通过原子向四周随机辐射光子实现的D．超冷原子的蒸发冷却的机制，与室温下水杯中的水蒸发冷却的机制类似19．（2023·北京海淀·统考一模）处于n=4能级的氢原子，向n=2能级跃迁时（　　）A．吸收光子，能量增加 B．吸收光子，能量减少C．放出光子，能量增加 D．放出光子，能量减少20．（2023·北京东城·统考一模）某型号智能手环在工作时会发出红光和绿光，与绿光相比（    ）A．红光频率高 B．红光波长短C．红光光子能量小 D．红光在真空中的传播速度快21．（2023·北京东城·统考一模）我国科研人员对“嫦娥五号”返回器携带的月壤样品进行研究，取得了重大科研成果，科研人员通过X射线衍射、聚焦离子束等一系列技术手段对样品进行分析研究，首次发现了一种新矿物并确定其晶体结构，被国际权威机构命名为“嫦娥石”。聚焦离子束技术是利用电场将离子束聚焦成极小尺寸的显微加工技术，经过聚焦的高能离子束轰击样品，与其表面原子的相互作用过程比较复杂，若表面原子受碰撞后运动方向是离开表面，而且能量超过一定数值时，会有粒子从表面射出，粒子可能是原子、分子，也可能是正负离子、电子、光子。除发现“嫦娥石”外，科研人员还首次准确测定了月壤样品中氦3（）的含量和提取温度，氦3被科学家视为未来核聚变反应的理想原料。若氦3参与核聚变反应，不会产生核辐射，且可以释放更多能量，氦3主要来自太阳风——太阳喷射出来的高能粒子流。月球没有磁场和大气的保护，太阳风可以直接降落在月球表面，使其携带的氦3得以保存，但氦3在地球上含量极少，根据以上信息及所学知识判断，下列说法错误的是（　　）A．X射线照射在晶体上会发生明显的衍射现象，是由于其波长与原子间距相近B．利用聚焦离子束技术可以将光束聚焦后照射金属表面，使其发生光电效应C．氦3参与聚变反应，虽然不会产生核辐射，但反应过程中会存在质量亏损D．地磁场会使太阳风中的氦3发生偏转，影响其到达地面22．（2023·北京东城·统考一模）如图所示，在足够大的匀强磁场中，一个静止的氡原子核（）发生衰变，放出一个粒子后成为一个新核。已知粒子与新核的运动轨迹是两个相外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42∶1，下列说法正确的是（　　）A．大圆是粒子的轨迹，该粒子是粒子 B．大圆是粒子的轨迹，该粒子是粒子C．小圆是粒子的轨迹，该粒子是粒子 D．小圆是粒子的轨迹，该粒子是粒子 二、解答题23．（2023·北京海淀·统考一模）反冲是大自然中的常见现象。静止的铀核放出动能为的粒子后，衰变为钍核。计算中不考虑相对论效应，不考虑核子间质量的差异。（1）请写出上述过程的核反应方程；（2）求反冲的钍核的动能。24．（2023·北京海淀·统考一模）反冲是常见的现象。（1）静止的铀核（）放出1个动能为E的未知粒子后，衰变为1个钍核（）。a．请写出上述衰变过程的核反应方程；b．求反冲的钍核的动能。（计算中可忽略质子和中子质量的差异，不考虑相对论效应）（2）如图所示，用轻绳连接的滑块A和B（均可视为质点）静止在光滑水平面上，其间有一被轻绳束缚而处于压缩状态的轻质弹簧，已知滑块A的质量为m，弹簧的弹性势能为。请证明：滑块B的质量M越大，剪断轻绳，当弹簧恢复原长时，滑块A获得的动能就越大。（3）如图所示，以地心为参考系，质量为M的卫星只在地球引力的作用下沿与赤道面共面的椭圆轨道运动。卫星的发动机短暂点火可使卫星变更轨道：将质量为的气体在极短时间内一次性向后喷出。假设无论发动机在什么位置短暂点火，点火后喷出气体相对点火后卫星的速度大小u都相同。如果想使点火后卫星的动能尽可能大，请通过分析，指出最佳的点火位置。25．（2023·北京朝阳·统考一模）密立根油滴实验将微观量转化为宏观量进行测量，揭示了电荷的不连续性，并测定了元电荷的数值。实验设计简单巧妙，被称为物理学史上最美实验之一。该实验的简化装置如图所示。水平放置、间距为d的两平行金属极板接在电源上，在上极板中间开一小孔，用喷雾器将油滴喷入并从小孔飘落到两极板间。已知油滴带负电。油滴所受空气阻力，式中η为已知量，r为油滴的半径，v为油滴的速度大小。已知油的密度为ρ，重力加速度为g。（1）在极板间不加电压，由于空气阻力作用，观测到某一油滴以恒定速率缓慢下降距离L所用的时间为，求该油滴的半径r；（2）在极板间加电压U，经过一段时间后，观测到（1）问中的油滴以恒定速率缓慢上升距离L所用的时间为。求该油滴所带的电荷量Q；（3）实验中通过在两极板间照射X射线不断改变油滴的电荷量。图是通过多次实验所测电荷量的分布图，横轴表示不同油滴的编号，纵轴表示电荷量。请说明图中油滴所带电荷量的分布特点，并说明如何处理数据进而得出元电荷的数值。
参考答案：1．B【详解】A．根据折射定律入射角相同，a光的折射角小，玻璃对a光的折射率大，根据可知在玻璃中传播时，a光的速度较小，故A错误；B．根据临界角公式可知a光发生全反射的临界角较小，故B正确；C．光在上表面的折射角等于在下表面的入射角，若增大入射光在上表面的入射角时，在下表面的入射角总小于临界角，可知a光先在下表面不会发生全反射，故C错误；D．a光的折射率大于b光的折射率，a光的频率大于b光的频率，根据光电效应方程可知a光照射某金属能发生光电效应，b光照射该金属不一定发生光电效应，故D错误。故选B。2．A【详解】A．根据波尔理论可知，氢原子由激发态向基态跃迁时，向外辐射光子，原子能量减少，故A正确；B．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态及外部条件无关，故B错误；C．根据核反应方程的守恒条件，必须满足质量数守恒，核电荷数守恒，故C错误；D．卢瑟福的粒子散射实验证明了原子的核式结构，波尔理论解释了氢原子光谱的连续性，故D错误。故答案选A。3．A【详解】光谱图中谱线位置表示相应光子的波长。氢原子从n=3、4、5、6能级分别向n=2能级跃迁时，发射的光子能量增大，所以光子频率增大，光子波长减小，在标尺上Hα、Hβ、Hγ和Hδ谱线应从右向左排列。由于氢原子从n=3、4、5、6能级分别向n=2能级跃迁释放光子能量的差值越来越小，所以，从右向左4条谱线排列越来越紧密，故A正确。故选A。4．A【详解】设金属的逸出功为W0，截止频率为νc，则有W0=hνc光电子的最大初动能Ekm与遏止电压Uc的关系是Ekm=eUc光电效应方程为Ekm=hν-W0联立两式可得故Uc与图象的斜率为，从而解得普朗克常量；当Uc=0时，可解得：ν=νc可得该金属的截止频率和逸出功；但是不能求解饱和光电流，故选项A符合题意，BCD不符合题意。故选A。5．C【详解】A．该β衰变是原子核内一个中子转化为一个质子和一个电子。也是其衰变过程中电子的来源，所以并不能说明核中有电子，故A项错误；B．静止的发生衰变，其产生的电子和核组成的系统动量守恒，有所以电子和氮核的动量大小相等，方向相反。其均在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有解得由于电子和氮核在同一磁场，且动量大小相等。但是氮核的带电量大于电子的带电量，所以电子在磁场中做匀速圆周运动的半径较大，故B项错误；C．若发生β衰变后，电子顺时针做匀速圆周运动，根据系统的动量守恒可知氮核逆时针做匀速圆周运动，根据电流方向的判定，则电子与核形成的等效电流均沿逆时针方向，故C项正确；D．发生β衰变后，两带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，有整理有因为电子和氮核的比荷不一致，故两粒子的周期不同，所以当电子回到P点，即完成一个周期后，氮核没有在P点，故D项错误。故选C。6．D【详解】A．仅减小照射光频率，仍可能发生光电效应，微安表指针可能偏转，故A错误；B．能否发生光电效应是由入射光的频率决定，与入射光的强度无关，故B错误；C．将滑片P向a端移动，光电管所加的电压为反向电压，所以光电流会一直减小，故C错误；D．仅将滑片P向b端移动，光电管所加的电压为正向电压，管中电场向左，电子从K向右逸出所受电场力向右，光电子向A板运动的过程中动能变大，故D正确。故选D。7．A【详解】粒子散射实验中，少数粒子发生了大角度的偏转，这种现象枣糕模型不能够解释，卢瑟福通过对粒子散射实验的结果分析，提出了原子的核式结构模型。故选A。8．C【详解】ABD．激光冷却是指当原子在频率略低于原子跃迁能级差且相向传播的一对激光中运动时，由于多普勒效应，原子倾向余吸收原子运动方向相反的光子，两激光产生一个与原子运动方向相反的阻尼力，由牛顿第二定律可知，原子质量越大，加速度越小，其减速效果差，即制冷效果不好且由上述原理可知，激光制冷技术不是使特定速率原子减速，故ABD错误；C．物质具有波粒二象性，即原子也具有波的性质，由德布罗意波波长公式有原子的速度越大，其德布罗意波的波长越短，所以超冷原子的波长要长，由发生衍射的明显现象条件可知，其波长与障碍物的尺寸差不多的时候衍射现象明显，所以与室温下的原子相比，超冷原子更容易发生衍射，故C项正确。故选C。9．C【详解】光的干涉、衍射、色散说明光具有波动性；黑体辐射、光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性。故选C。10．D【详解】处于第3激发态的氢原子，向第1激发态跃迁时，要放出光子，原子的能量减小。故选D。11．D【详解】AB．设电子在磁场中做匀速圆周运动的速率为v，则根据牛顿第二定律和洛伦兹力公式有   ①则电子的回旋周期为   ②由题意可知   ③联立②③解得   ④联立①④解得    ⑤AB正确；C．同步辐射光一个光子的能量C正确；D．可见光的波动性比电子的波动性强，则可见光的衍射更为明显，D错误。本题选不正确项，故选D。12．A【详解】AC．根据题意，由图可知，光的偏折角最小，折射率最小，频率最小，由可知，c光的光子能量最大，故C错误，A正确；B．在真空中三束单色光的速度相等，故B错误；D．由公式可知，a光发生全发射的临界角最大，故D错误。故选A。13．A【详解】依题意，衰变的方程式是故选A。14．D【详解】A． 是衰变方程，A正确，不满足题意要求；B． 是核聚变方程，B正确，不满足题意要求；C．是核裂变方程，C正确，不满足题意要求；D．发生衰变时原子核放出电子，是因为中子转化为质子而放出电子，电子不是原子核的组成部分，D错误，满足题意要求。故选D。15．C【详解】A．光导纤维是利用光的全反射传输信息的，故A错误；B．泊松亮斑属于光的衍射现象，故B错误；C．白光是由各种色光混合而成，而由于不同颜色的光折射率不同，通过三棱镜后偏转角度不同，从而形成彩色光带，故C正确；D．光电子最大初动能与光照强度无关，入射光的频率越大，光电子初动能越大，光照强度越大，光电子个数越多，故D错误。故选C。16．B【详解】A．由点电荷电场的电场强度公式可得离重金属核最近的N点电场强度最大，故A错误；B．离正点电荷场源最近的N点的电势最高，B正确；CD．粒子为氦原子核，故带正电，又因为，所以从Q点运动到M点过程中，电场力先做负功再做正功，粒子的速度先减小再增加，电势能先增大再减小，故C、D错误。故选B。17．A【详解】A．光电效应、康普顿效应能说明光具有粒子性，A正确；BCD．光的干涉、光的偏振和光的衍射能说明光具有波动性，BCD错误。故选A。18．C【详解】A．在微重力环境下，原子几乎不受外力，故而能够长时间处于悬浮状态，有利于激光照射，故利于获得超冷原子，A正确，不符合题意；B．由德布罗意波波长公式其中解得超冷原子的物质波波长故B正确，不符合题意；C．原子减速是通过吸收迎面射来的激光光子的能量，从而动量减少，速度减小，故C错误，符合题意；D．超冷原子的蒸发冷却的机制，与室温下水杯中的水蒸发冷却的机制类似，D正确，不符合题意。故选C。19．D【详解】处于n=4能级的氢原子，向n=2能级跃迁时，氢原子的能量减少，放出光子。故选D。20．C【详解】红光与绿光相比，频率较低，光子能量较小，波长较长，光在真空中的传播速度一样快。故选C。21．B【详解】A．X射线照射在晶体上会发生明显的衍射现象，是由于其波长与原子间距相近，故A正确，不符合题意；B．利用聚焦离子束技术可以将离子束聚焦后照射金属表面，使其发生光电效应，故B错误，符合题意；C．氦3参与聚变反应，虽然不会产生核辐射，但反应过程中会存在质量亏损，释放能量，故C正确，不符合题意；D．地磁场会使太阳风中的氦3发生偏转，影响其到达地面，故D正确，不符合题意；故选B。22．B【详解】AC．由左手定则知α衰变后产生的径迹是两个外切的圆，β衰变后产生的径迹是两个内切的圆，故AC错误；BD．根据可知因为发生衰变后动量守恒，两微粒的动量大小相等，则在磁场中的运动半径之比与电荷数成反比，则大圆是粒子的轨迹，故B正确，D错误。故选B。23．（1）；（2）【详解】（1）根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒，核反应方程为（2）设氦核的质量为，速度大小为，钍核的质量为，速度大小为，根据动量守恒可得又联立解得反冲的钍核的动能为24．（1）a．；b．；（2）见解析；（3）卫星应该在其速率最大的近地点处点火喷气【详解】（1）a．根据质量数和质子数守恒，则铀核衰变方程为b．设质子和中子的质量均为m，衰变后氦核的速度为，钍核的速度为，选氦核的运动方向为正方向，根据动量守恒定律得解得钍核的速度大小为又则反冲的钍核的动能（2）滑块A和B系统动量守恒，设弹簧恢复原长时，滑块A和B的速度分别为和，选取滑块A运动方向为正方向，则根据动量守恒定律可得又由能量守恒定律可知，弹簧弹性势能为则滑块A获得的动能为m和均为定值，因此滑块B的质量M越大，剪断轻绳，当弹簧恢复原长时，滑块A获得的动能就越大。（3）卫星喷气的过程中，可认为卫星和喷出的气体所组成的系统动量守恒，设喷气前卫星沿椭圆轨道运动的速度为，喷出后卫星的速度为v，以喷气前卫星运动方向为正方向，根据动量守恒定律，有解得由上式可知，卫星在椭圆轨道上运动速度大的地方喷气，喷气后卫星的动能也就越大，因此卫星应该在其速率最大的近地点处点火喷气。25．（1）；（2）；（3）电荷量的分布呈现出明显的不连续性，见解析【详解】（1）板间未加电压时，油滴的速度为，根据平衡条件有其中得（2）板间加电压时，油滴的速度为，根据平衡条件有其中得（3）电荷量的分布呈现出明显的不连续性，这是量子化的表现；根据图中数据分布的特点，可将电荷量数值近似相等的数据分为一组，求出每组电荷量的平均值；再对各平均值求差值。在实验误差允许范围内，若发现各平均值及差值均为某一最小数值的整数倍，则这个最小数值即为元电荷的数值。