2023届北京市高考物理模拟试题知识点分类训练：近代物理2

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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2 一、单选题1．（2023·北京朝阳·统考一模）下列说法正确的是（　　）A．雨后出现的彩虹属于光的反射现象B．光的干涉和衍射现象说明光是一种横波C．用光导纤维传输信息利用了光的全反射现象D．测体温的额温枪是通过测量人体辐射的紫外线进行测温2．（2023·北京朝阳·统考一模）氢原子的能级图如图甲所示，一群处于能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中发出的光照射图乙电路中的阴极K，其中只有a、b两种频率的光能使之发生光电效应。分别用这两种频率的光照射阴极K，测得图乙中电流表随电压表读数变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　）A．题中的氢原子跃迁共能发出4种不同频率的光子B．a光是从能级向能级跃迁产生的C．a光的波长小于b光的波长D．a光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比b光照射时的大3．（2023·北京·模拟预测）2023年春节期间，中国科幻电影《流浪地球2》热映．《流浪地球》系列影片设定：若干年后，太阳上的氢元素将被耗尽，太阳由“氢核聚变”阶段进入“氦核聚变”阶段，并成为一颗红巨星，地球将被太阳吞没、气化．因此，人类启动了“流浪地球”计划．人类的自救之旅的第一阶段是“刹车阶段”，利用2000台安装在地球赤道上的“转向式行星发动机”，通过喷射高能高压的粒子流，推动地球停止自转；第二阶段是“逃逸阶段”，利用“推进式行星发动机”推动地球加速，增大公转速度，逐渐脱离太阳系，开启“流浪”之旅．根据以上素材，结合所学，判断下列说法正确的是（    ）A．不考虑其它因素，地球停止自转的过程中，赤道上的物体所受重力逐渐减小B．不考虑其它因素，地球停止自转的过程中，南北极处的物体所受重力逐渐增大C．“转向式行星发动机”的喷口方向应该与自转速度方向相反，“推进式行星发动机”的喷口方向应该与公转速度方向相反D．聚变要克服原子核之间的库仑斥力，因此氦核聚变比氢核聚变需要的温度更高4．（2023·北京·统考模拟预测）科学研究表明，香烟会释放一种危险的放射性元素“钋（）”，如果每天抽2包香烟，一年后累积的辐射相当于400次胸透的辐射。的半衰期是138天，可以连续发生一次α衰变和一次β衰变后产生了新核，则下列说法正确的是（　　）A．制做香烟时通过高温可以减小的半衰期，从而减小辐射对人体的伤害B．吸烟时因为发生化学反应，所以的半衰期会减小C．发生衰变时，会发生质量亏损D．新核的中子数是206，电荷数为835．（2023·北京丰台·统考一模）下列各种现象中都表现出光具有波动性的是（　　）A．光的直线传播现象、反射现象B．光的全反射现象、折射现象C．光的衍射现象、干涉现象D．光的康普顿效应、光电效应6．（2023·北京丰台·统考一模）下列核反应方程中，属于衰变的是（　　）A． B．C． D．7．（2023·北京·模拟预测）如图所示为氢原子的能级示意图，则下列说法正确的是（　　）A．氢原子由能级跃迁到能级时，氢原子的电势能减小B．如果能级的氢原子吸收某电子的能量跃迁到能级，则该电子的能量一定等于C．大量处于基态的氢原子吸收某频率的光子跃迁到能级时，可向外辐射两种不同频率的光子D．用氢原子从能级跃迁到能级辐射出的光照射逸出功为的金属时，逸出的光电子的最大初动能为8．（2023·北京·模拟预测）某实验小组用完全相同的双缝干涉实验装置进行实验，仅换用频率不同的单色光a、b得到的干涉图样分别如图甲、乙所示，下列说法中不正确的是（　　）A．a光子的能量大于b光子的能量B．a光更容易发生明显的衍射现象C．单色光a在水中的传播速度比b光快D．从同一种介质射入空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角9．（2023·北京·模拟预测）2022年诺贝尔物理学奖揭晓，三位量子信息科学家获奖，以表彰他们在纠缠光子实验、验证违反贝尔不等式和开创量子信息科学方面所作出的贡献。长期以来，人类对自然规律进行不断的探索，物理学就是这些探索过程中结出的最重要果实之一，下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，并测出了氦原子光谱C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性10．（2023·北京·模拟预测）下列说法中正确的是（    ）A．当氢原子从n＝2的状态跃迁到n＝6的状态时，发射出光子B．4个某放射性元素的原子核，经过一个半衰期一定有2个发生了衰变C．同一元素的两种同位素具有相同的质子数D．中子与质子结合成氘核时吸收能量11．（2023·北京西城·统考一模）下列核反应方程式中，属于衰变的是（　　）A．B．C．D．12．（2023·北京·模拟预测）某学校科技活动小组设计了一个光电烟雾探测器（如图甲），当有烟雾进入探测器时（如图乙），来自光源S的光会被烟雾散射进入光电管C，当光射到光电管中的钠表面时会产生光电流，当光电流大于时，便会触发报警系统报警。已知钠的极限频率为，普朗克常量，光速，电子电荷量，则下列说法正确的是（　　）A．要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能小于B．光电管发生光电效应，同时光源的光变强时，不能改变光电烟雾探测器的灵敏度C．光电管C中能发生光电效应是因为光发生了全反射现象D．报警器报警时，钠表面每秒释放出的光电子数最少为个13．（2023·北京·模拟预测）2021年5月28日，在中科院合肥等离子体所，东方超环（）再创世界纪录：实现了可重复1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向可控核聚变又靠近了一步。如图所示，装置的主体是一组超导磁体，其中有环形螺线管负责产生水平环形纵向磁场，还有水平绕向的线圈负责提供竖直方向的极向磁场（图中未画出），高温等离子体氘核和电子被约束在环形磁场真空室里。下列说法正确的是（　　）A．聚变反应的产物中有中子，因为磁场特别强它们也将被约束在真空室里B．如果等离子体中电子和氘核的动能近似相等，它们的活动范围也近似相等C．如果氘核恰好沿环在真空室内做圆周运动，负责产生向心力的磁场是D．纵向磁场越大等离子体的活动空间越小14．（2023·北京·统考模拟预测）在探究光电效应现象时，某同学分别用频率为ν1、ν2的两单色光照射密封真空管的钠阴极，钠阴极发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流，实验得到了两条光电流与电压之间的关系曲线（甲、乙），如图所示，已知U1=2U2，ν1>ν2，普朗克常量用h表示。则以下说法正确的是（　　）A．曲线甲为频率为ν1的光照射时的图像B．频率为ν1的光在单位时间内照射到钠阴极的光子数多C．两单色光的频率之比为2:1D．该金属的逸出功为h（2ν2-ν1）15．（2023·北京·统考模拟预测）关于近代物理的知识，下列说法正确的是（　　）A．是重核裂变反应方程B．β衰变是原子核内的一个中子转化为一个质子和电子，电子以β射线的形式释放出来C．在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固D．若氢原子从能级n=3向能级n=2跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从能级n=3向能级n=1跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应16．（2023·北京·模拟预测）根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时（　　）A．要放出光子，氢原子的能量减小，电子的动能增大B．要吸收光子，氢原子的能量增加，电子的动能增大C．要放出光子，氢原子的能量减小，电子的动能减小D．要吸收光子，氢原子的能量增加，电子的动能减小17．（2023·北京·模拟预测）2020年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，它与光学显微镜相比具有更高的分辨率，其原因是电子的物质波波长远小于可见光波长。在电子显微镜中，电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚和发散作用。其中的一种电子透镜由两个金属圆环M、N组成，其结构如图甲所示，图乙为图甲的截面示意图。显微镜工作时，两圆环的电势，图乙中虚线表示两圆环之间的等势面（相邻等势面间电势差相等）。现有一束电子经电压U加速后，沿着平行于两金属圆环轴线的方向进入金属圆环M。根据题目信息和所学知识，下列推断正确的是A．电子比可见光的波动性强，衍射更为明显B．增大电子的加速电压U，可提升该显微镜的分辨率C．该电子透镜对入射的电子束能起到发散作用D．电子在穿越电子透镜的过程中速度不断减小18．（2023·北京平谷·统考一模）根据玻尔理论，氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上时，下列说法正确的是A．放出光子，原子的能量变大B．放出光子，原子的能量变小C．吸收光子，原子的能量变大D．吸收光子，原子的能量变小19．（2023·北京·模拟预测）托卡马克（Tokamak）是一种复杂的环形装置，结构如图所示。环心处有一欧姆线圈，四周是一个环形真空室，真空室外部排列着环向场线圈和极向场线圈。当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加速，从而达到较高的温度。再通过其他方式的进一步加热，就可以达到核聚变的临界温度。同时，环形真空室中的高温等离子体形成等离子体电流，与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域形成闭合磁笼，将高温等离子体约束在真空室中，有利于核聚变的进行。已知真空室内等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，下列说法正确的是（    ）A．托卡马克装置中核聚变的原理和目前核电站中核反应的原理是相同的B．极向场线圈和环向场线圈的主要作用是加热等离子体C．欧姆线圈中通以恒定电流时，托卡马克装置中的等离子体将不能发生核聚变D．为了约束温度为T的等离子体，所需要的磁感应强度B必须正比于温度T20．（2023·北京延庆·统考一模）在核反应方程中，X表示的是A．质子 B．中子 C．电子 D．α粒子21．（2023·北京石景山·统考一模）从1907 年起，密立根就开始测量金属的遏止电压 （即图1 所示的电路中电流表G 的读数减小到零时加在电极K 、A 之间的反向电压）与入射光的频率，由此算出普朗克常量h ，并与普朗克根据黑体辐射得出的h 相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性．按照密立根的方法我们利用图示装置进行实验，得到了某金属的图像如图2 所示．下列说法正确的是A．该金属的截止频率约为4．27× 1014 HzB．该金属的截止频率约为5．50× 1014 HzC．该图线的斜率为普朗克常量D．该图线的斜率为这种金属的逸出功22．（2023·北京石景山·统考一模）在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是（　　）A． B．C． D． 二、解答题23．（2023·北京石景山·统考一模）1913年，玻尔建立氢原子模型时，仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。他认为，氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。已知电子质量为m，电荷量为，静电力常量为k，氢原子处于基态时电子的轨道半径为。不考虑相对论效应。（1）氢原子处于基态时，电子绕原子核运动，求电子的动能。（2）氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。已知当取无穷远处电势为零时，点电荷电场中距场源电荷Q为r处的各点的电势。求处于基态的氢原子的能量。（3）许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径。利用氢气放电管可获得氢原子光谱。1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用巴尔末公式表示，写做（n=3，4，5…），式中R叫做里德伯常量。玻尔回忆说：“当我看到巴尔末公式时，我立刻感到一切都明白了。”根据玻尔理论可知，氢原子的基态能量为，激发态能量为，其中n=2，3，4…。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，请根据玻尔理论推导里德伯常量R。24．（2023·北京·模拟预测）如图所示，密封在真空中的两块等大、正对的金属板M、N竖直平行放置，间距为d。将金属板M、N与电源相连，两板间的电压大小恒为U。MN可看作平行板电容器，忽略边缘效应。用一束单色平行光照射金属板M恰好发生光电效应。金属板M的面积为S，逸出功为W，普朗克常量为h。已知单色平行光均匀照射到整个金属板M上，照射到金属板M上的功率为P，能引起光电效应的概率为，光电子从金属板M逸出（不计初速度），经过两板间电场加速后打到金属板N上形成稳定的光电流，电子打到板N上可视为完全非弹性碰撞。电子的质量为m，电荷量为e。忽略光电子之间的相互作用。求：（1）该单色光的频率；（2）稳定时光电流的大小I；（3）光电子对板N的撞击力的大小F；（4）通过计算说明两金属板间电子的分布规律。
参考答案：1．C【详解】A．雨后出现的彩虹属于光的色散现象。故A错误；B．光的干涉和衍射现象说明光是波。故B错误；C．用光导纤维传输信息利用了光的全反射现象。故C正确；D．测体温的额温枪是通过测量人体辐射的红外线进行测温。故D错误。故选C。2．B【详解】A．一群处于能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中，辐射出的光子的种类A错误；B．根据上述，6种光之中，只有2种能够使阴极K发生光电效应，可知这两种光在6种光之中的光子能量最大，即这两种是能级向能级跃迁与能级向能级跃迁产生的，根据图丙可知，a光的遏止电压小，则a光是从能级向能级跃迁产生的，B正确；C．根据上述，a光的光子能量小于b光的光子能量，根据可知，a光的波长大于b光的波长，C错误；D．根据由于a光的光子能量小于b光的光子能量，则a光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比b光照射时的小，D错误。故选B。3．D【详解】AB．不考虑其它因素，地球停止自转的过程中，赤道上的物体所受重力逐渐增大，而南北极处的物体本身不受地球自转的影响，因此在地球停止自转的过程南北极处物体的重力不变，故AB错误；C．“转向式行星发动机”的喷口方向应该与自转速度方向相同，“推进式行星发动机”的喷口方向应该与公转速度方向相反，以使地球在公转轨道实现跃迁，逃离太阳系，故C错误；D．聚变要克服原子核之间的库仑斥力，因此氦核聚变比氢核聚变需要的温度更高，故D正确。故选D。4．C【详解】AB．半衰期和元素本身有关，和高温以及元素是否发生化学反应无关，AB错误；C．发生衰变时要释放出核能，所以衰变过程伴随着质量亏损，C正确；D．根据题意写出核反应方程式根据质量数和电荷数守恒可知，新核的电荷数为83，则中子数是D错误。故选C。5．C【详解】光的直线传播、反射、折射、全反射、康普顿效应、光电效应证明了光具有粒子性，光的衍射、干涉、偏振现象证明了光具有波动性。故选C。6．C【详解】A．根据核反应的特点可知，该反应是原子核的人工转变方程，故A不符合题意；B．根据核反应的特点可知，该反应是氢核聚变，故B不符合题意；C．根据核反应的特点可知，该反应是β衰变，故C符合题意；D．根据核反应的特点可知，该反应是衰变，故D不符合题意。故选C。7．D【详解】A．氢原子由能级跃迁到能级时需吸收能量，原子的总能量增大，又核外电子轨道半径变大，根据可知则电子的动能减小，所以电势能变大，故A错误；B．如果由能级的氢原子吸收电子跃迁到能级，吸收的能量一定等于12.09eV，因此电子的能量大于或等于12.09eV即可，故B项错误；C．大量处于基态的氢原子吸收某频率的光子跃迁到能级时，由可知向外辐射三种不同频率的光子，故C项错误；D．氢原子从能级跃迁到能级辐射出的光子的能量为如果用该光照射逸出功为的金属时，由爱因斯坦光电效应方程得逸出的光电子的最大初动能为，故D项正确。故选D。8．A【详解】A、根据知，在屏幕上相邻的两条亮纹间距越大，则光的波长较长，则a光波长较大，由知频率越短，则a光子的能量越小，故A错误。B、a光波长大于b光波长，则a光比b光更容易发生明显的衍射现象，故B正确。C、a光的波长长，则频率小，则折射率小，根据知在介质中传播速度大。故C正确。D、从同一种介质射入空气发生全反射时，临界角，可知a光的临界角大于b光的临界角，故D正确。故选A。9．A【详解】A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故A正确。B．玻尔将量子观念引入原子领域，并能够解释氢原子的光谱特征，并非测出氦原子光谱。故B错误。C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了原子内部结构，故C错误。D．根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性，故D错误。故选A。10．C【详解】A．当氢原子从n=2的状态跃迁到n=6的状态时，即从低能级向高能级跃迁，吸收光子，故A错误；B．放射性元素的半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间，对大量原子核适用，是一个统计规律，故B错误；C．同位素的质子数相同，中子数不同，故C正确；D．中子和质子结合属于轻核聚变，出现质量亏损，会释放能量，故D错误。故选C。11．A【详解】A．反应核只有一个核，生成核中有粒子，属于衰变，A正确；B．反应核只有一个核，生成核中有粒子，属于衰变，B错误CD．反应核中的粒子均用来作为“炮弹”轰击相应原子核，属于人工核转变，CD错误。故选A。12．D【详解】A．因为钠的极限频率为，要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能大于选项A错误；B．光电管发生光电效应，同时光源的光变强时，光电管产生的光电流会变大，会改变光电烟雾探测器的灵敏度，选项B错误；C．光电管C中能发生光电效应是因为光的频率大于金属钠的极限频率，选项C错误；D．报警器报警时，钠表面每秒释放出的光电子数最少为个选项D正确。故选D。13．D【详解】A．运动的中子不受磁场力作用，所以热核反应产生的中子会以撞击器壁的方式释放动能，故A错误；B．带电粒子在磁场中垂直于磁场方向做圆周运动的半径电子的质量比氘核小得多，电子在环流器中流动的截面积比氘核在环流器中流动的截面积小得多，故B错误；C．氘核沿环做圆周运动的速度方向和方向重合，不受磁场的作用，故C错误；D．的作用是使粒子在环的截面上做圆周运动而不因为热运动散开，起到约束作用，D正确。故选D。14．D【详解】A．根据光是效应方程遏止电压与光电子最大初动能关系为联立可得则入射光的频率越大，遏止电压越大，所以曲线乙为频率为ν1的光照射时的图像，则A错误；B．由图像可知甲的饱和光电流比乙的大，甲的频率又比乙的频率小，所以频率为ν２的光在单位时间内照射到钠阴极的光子数多，则B错误；CD．由于U1=2U2联立解得 所以C错误；D正确；故选D。15．B【详解】A．是α衰变方程，选项A错误；B．β衰变是原子核内的一个中子转化为一个质子和电子，电子以β射线的形式释放出来，选项B正确；C．在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，选项C错误；D．因为3→1的跃迁能级差大于从3→2的能级差，则若氢原子从能级n=3向能级n=2跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从能级n=3向能级n=1跃迁时辐射出的光不一定不能使该金属发生光电效应，选项D错误。故选B。16．A【详解】根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，放出光子，氢原子的能量减小，电子的动能增大，电势能减小。故选A。17．B【详解】A．电子物质波的波长比可见光的波长短，因此不容易发生明显衍射，A错误；B．波长越短，衍射现象越不明显，根据德布罗意物质波波长关系式可知，增大电子的加速电压U，电子的速度增大，波长减小，则显微镜的分辨率增大，B正确；C．由于两圆环的电势，根据等势面的特点可知，电场线垂直于等势面向且凹侧向外，并由N指向M方向，如下图所示，则电子受力指向中间电场线，所以该电子透镜对入射的电子束能起到会聚作用，C错误；D．如上图所示，电子在穿越电子透镜的过程中，电场力一直对电子做正功，所以电子速度不断增大，D错误。故选B。18．B【详解】根据玻尔理论，氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上时，放出光子，动能增大，势能减小，原子的能量降低，故B选项正确，ACD错误．19．C【详解】A．目前核电站中核反应的原理是核裂变，原理不同，故A错误；B．极向场线圈、环向场线圈主要作用是将高温等离子体约束在真空室中，有利于核聚变的进行，故B错误；C．欧姆线圈中通以恒定的电流时，产生恒定的磁场，恒定的磁场无法激发电场，则在托卡马克的内部无法产生涡旋电场，等离子体无法被加速，因而不能发生核聚变，故C正确；D．带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，则由洛伦兹力提供向心力，则则有故D错误。故选C。20．A【详解】设X为：，根据核反应的质量数守恒：，则：电荷数守恒：，则，即X为：为质子，故选项A正确，BCD错误．点睛：本题考查了核反应方程式，要根据电荷数守恒、质量数守恒得出X的电荷数和质量数，从而确定X的种类．21．A【详解】试题分析：设金属的逸出功为，截止频率为，因此；光电子的最大初动能Ek 与遏止电压UC 的关系是，光电效应方程为；联立两式可得：，因此图像的斜率为，ＣＤ错误；当可解得，即金属的截止频率约为Hz，在误差允许范围内，可以认为A 正确；B 错误．考点：光电效应．22．C【详解】金箔原子核带正电，与α粒子带同种电荷，彼此间相互排斥，又由曲线运动特征可知，α粒子所受金箔的排斥力应指向曲线的凹侧。故选C。23．（1）；（2）；（3）见解析【详解】（1）电子绕原子核做匀速圆周运动，则有电子的动能为解得（2）电势能基态氢原子能量解得（3）根据玻尔理论，巴尔末系的光子能量则有根据巴尔末公式解得既有24．（1）；（2）；（3）；（4），即单位体积内电子数与到金属板M的距离的平方根成反比。【详解】（1）单色光照射在金属板上恰好发生光电效应，故有解得（2）设稳定时，任意时间内到达金属板M上的光子个数则时间内产生的光电子个数为（3）设光电子到达N板时速度为v，粒子在极板间加速，根据动能定理得时间内，到达N板光电子与板发生完全非弹性碰撞；根据动量定理，电子受到的平均作用力为根据牛顿三定律（4）平行板方向的平面内，电子均匀分布。因为电流处处相同，距离金属板M越近的平面内，电子的速度越小，电子分布越密集。电子加速到与金属板M的距离为x处，速度为根据动能定理任意时间内，截面积为S，长为的柱体内电子个数则单位体积的电子数与到金属板M的距离的平方根成反比。