2023年高考物理母题题源解密（全国通用）专题13 近代物理初步（原卷版）

专题13近代物理初步专题目录近年真题对比考向一原子物理考向二原子核命题规律解密名校模拟探源易错易混速记关注高考物理（ID：gkwl100），获取更多学习资料【命题意图】高考对近代物理的命题主要集中在光电效应、氢原子能级跃迁、原子核的衰变及半衰期、核反应方程与核能的计算等知识点上．一般以选择题为主，难度不大，主要考查对基础知识的掌握为主。【考查要点】（1）光电效应方程及其规律；（2）原子能级和跃迁；（3）核反应方程与核能的计算。【课标链接】预测2024年高考对近代物理的考查主要是能级跃迁；光电效应规律和电路；半衰期、核反应和核能的计算以及物理学史和物理学思想方法等知识点。题型仍然是选择题，难度中等考向一原子物理1.（2023新课标卷）铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10-5eV，跃迁发射的光子的频率量级为（普朗克常量，元电荷）（）A.103Hz B.106Hz C.109Hz D.1012Hz2．（2023浙江1月卷）被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660余颗新脉冲星，领先世界．天眼对距地球为L的天体进行观测，其接收光子的横截面半径为R．若天体射向天眼的辐射光子中，有倍被天眼接收，天眼每秒接收到该天体发出的频率为v的N个光子．普朗克常量为h，则该天体发射频率为v光子的功率为（）A．B．C．D．3.（2023湖北卷）2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为的氢原子谱线（对应的光子能量为）。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子（）A.和能级之间的跃迁 B.和能级之间的跃迁C.和能级之间的跃迁 D.和能级之间的跃迁4.（2023江苏卷）“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，最后辐射出频率为的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率为（）A. B. C. D.5.（2023浙江6月卷）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∆x。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 B.电子的动能C.光子的能量 D.光子的动量6.（2023辽宁卷）原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则（）A.①和③的能量相等B.②的频率大于④的频率C.用②照射该金属一定能发生光电效应D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek7.（2023海南卷）已知一个激光发射器功率为，发射波长为的光，光速为，普朗克常量为，则（）A.光的频率为 B.光子的能量为C.光子的动量为 D.在时间内激光器发射的光子数为8．（2023浙江1月卷）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示．氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ．用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹．用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应．下列说法正确的是（）A．图1中的对应的是ⅠB．图2中的干涉条纹对应的是ⅡC．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大9.（2023江苏卷）“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求：（1）每个光子的动量p和能量E；（2）太阳辐射硬X射线的总功率P。考向二原子核1.（2023海南卷）钍元素衰变时会放出β粒子，其中β粒子是（）A.中子 B.质子 C.电子 D.光子2.（2023全国甲卷）在下列两个核反应方程中、，X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则（）A.， B.， C.， D.，3.（2023全国乙卷）2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为。假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为（光速为）A. B. C. D.4.（2023浙江6月卷）“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将衰变释放的核能一部分转换成电能。的衰变方程为，则（）A.衰变方程中的X等于233 B.的穿透能力比γ射线强C.比的比结合能小 D.月夜的寒冷导致的半衰期变大5.（2023湖南卷）2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置（EAST）创下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步，下列关于核反应的说法正确的是（）A.相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多B.氘氚核聚变的核反应方程为C.核聚变的核反应燃料主要是铀235D.核聚变反应过程中没有质量亏损6．（2023浙江1卷）宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应：，产生的能自发进行衰变，其半接期为5730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代．下列说法正确的是（）A．发生衰变的产物是B．衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子C．近年来由于地球的温室效应，引起的半衰期发生微小变化D若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为11460年【考向一原子物理1.（2022·湖南卷·T1）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（）A.卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征B.玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律C.光电效应揭示了光的粒子性D.电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性2.（2022·广东卷·T5）目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为，其中。图是按能量排列的电磁波谱，要使的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是（）A.红外线波段的光子 B.可见光波段的光子C.紫外线波段的光子 D.X射线波段的光子3.（2022·浙江6月卷·T7）如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n=3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是（）A.逸出光电子的最大初动能为10.80eVB.n=3跃迁到n=1放出的光电子动量最大C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应D.用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n=4激发态考向二原子核4.（2022·山东卷·T1）碘125衰变时产生射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的（）A. B. C. D.5.（2022·全国甲卷·T17）两种放射性元素的半衰期分别为和，在时刻这两种元素的原子核总数为N，在时刻，尚未衰变的原子核总数为，则在时刻，尚未衰变的原子核总数为（）A. B. C. D.6.（2022·浙江卷·T14）秦山核电站生产的核反应方程为，其产物的衰变方程为。下列说法正确的是（）A.X是 B.可以用作示踪原子C.来自原子核外 D.经过一个半衰期，10个将剩下5个7.（2022·浙江1月卷·T14）2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约6.9×1011kW·h，相当于减排二氧化碳六亿多吨。为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热。下列说法正确的是（）A.秦山核电站利用的是核聚变释放的能量B.秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6kgC.核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度D.反应堆中存在的核反应8.(2022·湖北·T1)上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即+→X+。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。下列说法正确的是（）A.原子核X是 B.核反应前后的总质子数不变C.核反应前后总质量数不同 D.中微子的电荷量与电子的相同高考对近代物理的命题主要集中在光电效应、氢原子能级跃迁、原子核的衰变及半衰期、核反应方程与核能的计算等知识点上．一般以选择题为主，难度不大，主要考查对基础知识的掌握为主。1.（2023·广东潮州二模）2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并首次实现利用核聚变放电，下列方程中，正确的核聚变反应方程是（）A.HenB.ThHeC.BaKr+nD.HeAlP+n2.（2023·广东江门一模）图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子的光谱，、、、是可见光区的四条谱线，其中谱线是氢原子从能级跃迁到能级辐射产生的，下列说法正确的是（）A.这四条谱线中，谱线光子频率最大B.氢原子的发射光谱属于连续光谱C.用能量为3.5eV的光子照射处于激发态的氢原子，氢原子不发生电离D.若、、、中只有一种光能使某金属产生光电效应，那一定是3.（2023·大连葫芦岛一模）对于质量为的放射性元素p，经过时间t后剩余p的质量为m，其图线如图所示，从图中可以得到p的半衰期为（）A.0.6d B.2.2d C.3.0d D.3.6d4.（2023·辽宁省教研联盟一模）宇宙射线与地球大气作用产生中子，中子撞击大气层中的氮引发核反应产生碳14。核反应方程为，碳14具有放射性，能够自发地进行β衰变而变成氮，核反应方程为。碳14可以用来测定物质年代，碳14的半衰期为5730年，下列说法正确的是（）A.X表示电子B.Y表示质子C.一块古木样品中碳14的含量是现代植物的，说明古木的历史大概有5730年D.一块古木样品中碳14的含量是现代植物的，说明古木的历史大概有11460年5.（2023·广东深圳二模）今年两会期间，核聚变领域首席专家段旭如表示，可控核聚变技术研发已进入快车道，预计再过30年可以实现商用。下列相关描述正确的是（）A.目前核电站使用的都是核聚变技术B.核反应是核聚变C.太阳是一个巨大的核聚变反应堆D.原子弹是利用核聚变原理制成的6.（2023·广东深圳一模）有些金属原子受激后，从某激发态跃迁回基态时，会发出特定颜色的光。图甲所示为钠原子和锂原子分别从激发态跃迁回基态的能级差值，钠原子发出频率为的黄光，可见光谱如图乙所示。锂原子从激发态跃迁回基态发光颜色为（）A.红色 B.橙色 C.绿色 D.青色7．（2023·广东湛江一模）实现核能电池的小型化、安全可控化一直是人们的目标．现在有一种“氚电池”，它的体积比一元硬币还要小，有的心脏起搏器就是使用“氚电池”供电，使用寿命长达20年．已知氚核的衰变方程为，其中是质量可忽略不计的中性粒子，氚核的半衰期为12.5年．设反应前的质量为，反应后的质量为，的质量为，光在真空中的传播速度为c．下列说法正确的是（）．A．，，原子核衰变时电荷数和质量数都守恒B．100个经过25年后一定还剩余25个C．发生的是衰变，射线的穿透能力最强D．该衰变过程释放的能量为8.（2023·福建福州2月检测）（多选）下列关于原子物理相关知识说法正确的是（）A.在裂变反应→中，钡核的平均结合能比铀核的平均结合能大B.放射性元素铀的半衰期为138天，100g的铀经过276天，还剩有25g的铀未衰变C.β衰变中产生的β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的D.核反应→属于α衰变9.（2023·福建厦门四模）2023年4月12日，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒，创造了新世界纪录，其内部发生的核反应方程为，则（）A.X为正电子 B.该反应为衰变C.反应前后质量守恒 D.的平均结合能比的平均结合能大10.（2023·河北大数据调研）原子核有可能发生衰变，方程为，衰变过程释放的核能是；有的可能发生衰变，方程为，衰变过程释放的核能是，。已知的比结合能为E，普朗克常量为h，真空中光速为c，正负电子质量相等，下列说法正确的是（）A.由于释放核能，所以衰变过程质量数不守恒B.的质量比质量小C.的比结合能为D.比结合能为11.（2023·河北省适应性考试）为了解释氢原子的发光现象，玻尔于1913年提出了原子假说。如图所示，一电子绕氢原子核做匀速圆周运动，基态的轨道半径为，电子在该轨道上运动的动能为，基态原子的能量为，某激发态的轨道半径为，电子在该轨道上运动的动能为，该激发态原子的能量为。下列说法中正确的是（）A.B.电子可以在和之间的任意轨道上稳定运动C.处于该激发态的原子向基态跃迁时释放的光子频率为D.氢原子的上述能级跃迁释放能量的方式和氢弹释放能量的相同12.（2023·湖南彬州三模）下列说法正确的是（）A.结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定B.衰变为经过4次α衰变，2次β衰变C.原子核发生β衰变过程中所放出的电子来自原子的外层电子D.根据玻尔理论可知，一个氢原子核外电子从能级向低能级跃迁最多可辐射6种不同频率的光子13.（2023·湖南邵阳三模）一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图（a）电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像如图（b）所示，已知氢原子的能级图如图（c）所示，则下列推断正确的是（）A.只有b光照射时，仅增加其强度，则对应的遏止电压增大B.阴极金属的逸出功可能为C.图（b）中的a光是氢原子由第2能级向基态跃迁发出的D.图（b）中的c光光子能量为10.2eV14.（2023·江苏南京三模）用中子轰击静止的锂核，核反应方程为。已知光子的频率为v，锂核的比结合能为，氦核的比结合能为，X核的比结合能为，普朗克常量为h，真空中光速为c、下列说法中正确的是（）A.X核为核 B.光子的动量C.释放的核能 D.质量亏损15.（2023·江苏苏锡常镇四市一模）用如图电路研究光电管的特性，入射光频率为ν，U为光电管K、A两极的电势差，取A端电势高时为正值。若光电管K极材料的极限频率为νc，普朗克常量为h，电子电量为e，则在U-ν坐标系中，阴影部分表示能产生光电流的U和ν取值范围，下列阴影标识完全正确的是（）A. B.C. D.16.（2023·辽宁大连一模）如图所示为光电效应演示实验中，用a、b、c三束光照射某金属得到的电流与电压之间的关系曲线。下列说法正确的是（）A.同一介质中a光的波长大于c光的波长 B.同一介质中a光的速度小于c光速度C.a光的光照强度小于b光的光照强度 D.a光照射时光电子最大初动能最大1．α衰变、β衰变的比较衰变类型α衰变β衰变衰变过程

ZAX→Z

ZAX→Z+1衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出211H+201个中子转化为1个质子和1个电子

01n→1匀强磁场中轨迹形状衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒2．半衰期的理解(1)半衰期研究对象一定是大量的、具有统计意义的数量；(2)半衰期永远不变；(3)半衰期的公式N余＝N原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(\f(t,τ))，m余＝m原eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(\f(t,τ))、3.光电效应中三个重要关系(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。(2)光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系：Ek＝eUc。(3)逸出功W0与极限频率νc的关系：W0＝hνc。4.光电效应的研究思路5.玻尔理论的主要考查方向有以下几个方面，其主要破解方法也一并总结如下：（1）原子从基态跃迁到激发态需要吸收能量，而从激发态跃迁到基态则会以光子的形式向外放出能量。不论是吸收能量还是放出能量，这个能量值不是任意的