第51讲 近代物理初步（专项训练）（四川专用）（学生版）

第51讲近代物理初步目录TOC\o"1-2"\h\u01课标达标练题型01黑体辐射能量子题型02光电效应题型03波粒二象性物质波题型04原子核式结构题型05原子核的衰变题型06核反应02核心突破练03真题溯源练01黑体辐射能量子1.在T1、T2两种温度条件下，黑体辐射强度与辐射波长的关系图像如下图所示，则下列关于黑体辐射，说法正确的是（）A．TB．随着温度的升高，黑体辐射的峰值向长波方向移动C．图像与坐标轴围成的面积相等且都是1D．黑体不仅可以反射电磁波，还可以向外辐射电磁波2.对比学习可以帮助同学们抓住规律的要点。对比教材中两组相似的曲线，图甲为某气体在0℃和100℃温度下单位速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化规律；图乙为在T1、T2两种温度下黑体的辐射强度与其辐射电磁波波长的关系。下列说法正确的是（）A．图甲中虚线对应100℃时的情形B．由图甲可知，温度升高后每个速率区间的分子数占总分子数的百分比都变大了C．由图乙可知，温度升高后各种波长的辐射强度都增加了D．由图乙可知，温度升高后黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动3.关于对能量子和热辐射的认识，下列说法正确的是（）A．能量子与电磁波的频率成反比B．能量子假说与现实世界相矛盾，因而是错误的C．物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较短的电磁波D．带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍4.1900年，普朗克提出了能量子假设，这是对经典物理学思想与观念的一次突破。关于能量子下列说法正确的是（）A．微观粒子的能量是连续的B．不同颜色光的能量子相同C．电磁波波长越长，其能量子越大D．能量子假设很好的解释了黑体辐射实验规律02光电效应5.做光电效应实验的装置如图所示，闭合开关S，用一发光功率为P、光子能量为E的激光光源照射金属K，调节滑动变阻器R，当电压表示数为U时，电流表示数恰好为0，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，则（）A．光的波长为EB．该阴极材料的逸出功为eU−EC．断开开关S，电流表示数为0D．光源单位时间内发出的光子数为P6.氢原子的能级图如图甲所示，一群处于n=4能级的氢原子，发出不同频率的光，其中只有频率为νa、νb两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为νa、νb的两种光照射阴极K，测得光电流随电压变化的图像如图丙中a、b所示，已知电子电量大小为A．这群处于n=4能级的氢原子，最多能发出6种不同频率的光B．频率为νaC．光电管阴极K材料的逸出功可以表达为ℎD．光电管阴极K材料的逸出功可能为10.09eV7.用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，毫安表的示数不为零；移动变阻器的触头，发现当电压表的示数大于或等于1.7A．光电管阴极的逸出功为1.7B．光电子的最大初动能为0.8C．相同频率下，入射光的强度越大，则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大D．实验中用光子能量为1.6eV8.用如图所示的装置做光电效应实验，闭合开关S，用一发光功率为P的激光光源照射金属K，移动变阻器的滑片，当电压表的示数为U时，电流表示数恰好为0，已知金属K的逸出功为W0，电子电荷量为e，则光源单位时间内发出的光子数为（）A．PW0 B．PeU C．P9.在研究光电效应的实验中，用频率ν1的光照射某金属表面，能发生光电效应，遏止电压为U1；改用频率为ν2ν2>ν1的光照射同一金属表面，遏止电压为A．该金属的截止频率为eB．若用波长为λλ>C．两种情况下，光电子的最大初动能之差为eD．若保持频率为ν110.利用如图甲所示的电路完成光电效应实验，遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图乙所示，图乙中U1、ν1、νA．光电效应实验中产生的光电子从本质上来说就是光子B．由Uc−νC．入射光频率为ν1时，光电子的最大初动能D．滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一定一直增加11.研究光电效应所用电路如图所示。用不同频率、不同强度的光分别照射密封真空管中的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列说法正确的是（）A．用同一种光照射时，饱和光电流随入射光强度的增大而增大B．光电流的大小与入射光频率成正比C．遏止电压随入射光强度的增大而增大D．入射光的强度越大，阴极K发射光电子的时间越短12.（多选）如图所示，电源的电动势为E，内阻不计。K是光电管的阴极，A是光电管的阳极，它们都是半径为r的圆形金属板，两圆心间距离为l，两圆心连线与两板垂直，当两板间存在电压时，板间的电场可视为匀强电场。R为滑动变阻器，长度ab=bc=cd=df。电压表V（0刻度在表盘中间）和灵敏电流计G均为理想电表。频率为ν的细激光束照射到K的中心O上，使阴极发射光电子。不计光电子之间的相互作用和重力，普朗克常量为h，电子带电量为−e（e为元电荷），电子质量为m，下列说法正确的是（）A．保持激光束的频率不变而增加激光束的强度，遏止电压会增大B．合上开关S，当滑动变阻器的滑动触头P从c向左端a滑动时，灵敏电流计G读数逐渐减小，且有可能变为0C．当滑动变阻器的滑动触头P从c向右滑动，灵敏电流计G的读数将随电压表V读数的增大而一直增大D．若滑动变阻器的滑动触头P从c向左滑动到达b处时，灵敏电流计G读数刚好为0，则阴极K的金属材料的逸出功为ℎν−03波粒二象性物质波13.阿秒（as）脉冲光是一种非常短的光脉冲，1as=1×10-18s。设有一个持续时间为100as的阿秒光脉冲，刚好含有两个完整的光波周期。取真空中光速c=3×108m/s，普朗克常量取h=6.6×10-34J·s，下列说法正确的是（）A．此阿秒光脉冲波长为150nmB．此阿秒光脉冲和波长590nm的可见光束总能量相等时，阿秒光脉冲的光子数更多C．此阿秒光脉冲光子的动量约为4.4×10-26kg·m/sD．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14.康普顿效应的解释：康普顿用光子的模型成功地解释了这种效应。他的基本思想是：光子不仅具有能量，而且具有动量，光子的动量p与光的波长λ和普朗克常量h有关。这三个量之间的关系式为p=。在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分转移给电子，因而，光子动量可能会变小。动量p减小，意味着波长λ变大，因此，这些光子散射后波长。15.关于波粒二象性，下列说法正确的是（）A．爱因斯坦提出“物质波”假说，认为一切物质都具有波粒二象性B．大量光子易表现出粒子性，个别光子易表现出波动性C．X射线的衍射实验和电子的衍射实验，都证实了物质波假设是正确的D．爱因斯坦的光电效应实验可验证光的粒子性16.如图为人们利用量子理论研制的电子显微镜拍摄到的铀酰微晶照片，放大了约1亿倍，这是光学显微镜做不到的。对于量子理论的建立过程，下列说法符合事实的是（）A．卢瑟福提出的能量子假说很好地解释了黑体辐射实验规律B．爱因斯坦的光子说解释了光电效应实验规律，说明了光具有波动性C．德布罗意提出了物质波的概念，说明实物粒子具有波动性D．量子力学认为牛顿力学是错误的17.（多选）下列实验中，能证明光具有粒子性的是（）A．光电效应实验 B．光的双缝干涉实验C．光的圆孔衍射实验 D．康普顿效应实验04原子核式结构18.α粒子散射实验中，两个相同能量的α粒子以不同的角度散射出来，则散射角度大的α粒子（）A．与电子发生碰撞B．与原子核发生碰撞C．受到较大库仑力作用D．受到较大的核力作用19.下列关于原子模型及其建立过程叙述正确的是（）A．阴极射线是电子流，J.J.汤姆孙测出了电子的比荷，并精确测定了电子电荷量B．J.J.汤姆孙认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布于球内，电子镶嵌其中;该理论无法解释α粒子散射现象，后被卢瑟福核式结构模型所取代C．通过α粒子散射实验可以估算出原子核尺度数量级为10-10mD．卢瑟福根据α粒子散射实验指出原子的全部正电荷和全部质量都集中在一个很小的区域——原子核20.电子的发现揭示了（）A．原子可再分B．原子具有核式结构C．原子核可再分D．原子核由质子和中子组成21.关于玻尔氢原子理论，下列说法正确的是（）A．氢原子的能级不连续，但氢原子的电子可以在任意轨道上运行B．氢原子的电子只能在特定轨道上运行，但能量可以任意取值C．氢原子从高能级向低能级跃迁时，会释放光子D．氢原子的基态是最低能级，电子绕核运动的动能最小22.氢原子的光谱如图所示，图中的Hα、Hβ、Hγ、Hδ四条谱线都在可见光区。这四条谱线对应的光子能量最高的是（）A．Hα谱线 B．Hβ谱线 C．Hγ谱线 D．Hδ谱线23.2024年5月10日晚至5月11日晨，全球多地出现罕见极光（如图）。人们看到的极光，主要是太阳喷出的高速电子撞击空气中的一些原子，造成这些原子处于激发态，其核外电子由高能级轨道向低能级轨道跃迁时发出的。极光光谱中最重要的谱线是氧原子发出的波长为λ0A．极光中含有多种颜色的光，极光光谱是连续谱B．极光绿线是氧原子的特征谱线C．激发态氧原子的核外电子向低能级轨道跃迁时，其动能减小，电势能增大D．激发态氧原子的核外电子向低能级轨道跃迁时，其动能和电势能都减小24.下列关于光谱的说法正确的是（

）A．月光是连续谱B．日光灯产生的光谱是连续谱C．酒精灯中燃烧的钠蒸气所产生的光谱是线状谱D．气体发出的光只能产生线状谱25.氢原子第n能级的能量为EnA．从n=2的能级向基态跃迁时发出的光是可见光B．从n=3的能级向n=2的能级跃迁时发出的光是可见光C．从n=2的能级向基态跃迁时发出的光与从n=3的能级向n=2的能级跃迁时发出的光从空气中射入同一玻璃时，前者的折射率较小D．从n=2的能级向基态跃迁时发出的光与从n=3的能级向n=2的能级跃迁时发出的光都从同一玻璃射向空气时，前者发生全反射的临界角较大26.我国自主研发的氢原子钟已运用于北斗卫星导航系统中，氢原子钟是利用氢原子跃迁频率稳定的特性来获取精准时间频率信号的设备，对提高导航的精度极为重要。氢原子能级如图所示，大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁的过程中，下列说法正确的是（）A．氢原子最多能发出2种不同频率的光B．氢原子发出光子中的最大能量为12.09eVC．氢原子发出光子中的最小能量为0.66eVD．氢原子由n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出光子的频率最高27.氢原子的能级示意图如图所示，现有大量的氢原子处于n=4能级，a、b、c是氢原子跃迁过程中所产生的光，a、b、c三种光在真空中的波长分别为λ1、λ2、A．大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多产生4种不同频率的光B．λC．λD．与c光相比，b光光子能量更大28.（多选）波尔的原子结构模型认为：氢原子的核外电子（带电量为−e）在不同的轨道上绕原子核（带电量为+e）做匀速圆周运动，氢原子具有的总能量为核外电子动能和“电子-原子核”系统的电势能的总和。已知系统具有的电势能与电子绕原子核运动的半径r的关系为A．轨道半径越大，核外电子动能越大B．轨道半径越大，核外电子动能越小C．轨道半径越大，氢原子系统总能量越大D．轨道半径越大，氢原子系统总能量越小29.（多选）质子数与中子数互换的核互为镜像核，例如23He是13HA．713N和B．715N和C．715N和D．互为镜像核的两个核质量数相同30.（多选）关于天然放射现象，下列说法正确的是（）A．是玛丽·居里夫妇首先发现的B．说明了原子核不是单一的粒子C．原子序数大于83的元素都能自发地发出射线D．γ射线的实质是高速电子流05原子核的衰变31.137Cs释放出β射线后变为137A．β射线实际为24B．γ射线的穿透能力和电离能力比β射线都强C．一个137Cs核比一个137D．10个137Cs核经过30.17年后还有5个13732.2025年3月，国内首款碳14核电池原型机“烛龙一号”研制成功。该核电池工作原理是：碳14衰变为氮14并释放β粒子，半导体材料捕获这些β粒子并转化为电流。碳14的半衰期长达5730年，下列说法正确的是（）A．当环境温度升高时，“烛龙一号”中碳14的半衰期会变长B．经过5730年后，“烛龙一号”中的碳14将全部发生衰变C．“烛龙一号”的使用寿命只有几十年D．碳14衰变过程中，质量数和电荷数都守恒33.放射性元素衰变快慢有一定的规律，医用碘131是不稳定的，会发生β衰变，现有碘131质量为m0，测出不同时刻未衰变碘的质量m与初始时刻质量m0的比值，作出其比值对数log2A．碘131的半衰期为16天B．经过16天已衰变碘131的质量为mC．每经过8天，未衰变碘131质量变为衰变前的一半D．对于任意选定的几个碘131原子核可以根据半衰期预测它们的衰变时间34.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—PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中的Pu元素是94238A．ZAU中的B．α衰变放出的α粒子流的电离作用和穿透能力都很强C．大约要经过263年会有未衰变时12.5%D．温度的升高或与其他元素形成化合物不影响Pu元素的半衰期35.（多选）下列图片及其相应描述正确的是（）A．图甲是衰变现象中的三种射线，它们的偏转方向是正确的B．图乙是电子的干涉现象，证实了电子的粒子性C．图丙是核裂变反应堆的控制系统，为了减慢反应速率，应将镉棒插入深些D．图丁是轧钢机钢板厚度自控装置的改装图，利用了α粒子的穿透性很强06核反应36.2025年3月，我国新一代人造太阳“中国环流三号”实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”突破，将人类向“能源自由”的终极目标推进了一大步。人造太阳利用氘核与氚核聚变反应释放能量，核反应方程为12H+A．X为质子B．24HeC．中国环流三号产生的能量主要来源于氢原子被加速后获得的动能D．若某次聚变反应释放的能量为ΔE，则亏损的质量为Δ37.（多选）央视曝光“能量石”的核辐射严重超标，该“能量石”含有放射性元素钍90232Th，90232Th连续衰变方程为90232A．X比90232Th少12+y个中子 B．衰变产生的α射线比C．X的比结合能大于90232Th的比结合能 D．100个9023238.钚的核裂变反应方程式为94aPu+0bX→A．a=238、b=2、c=144B．a=239、b=1、c=144C．a=238、b=2、c=143D．a=239、b=1、c=14339.一静止的铝原子核 1327Al俘获一速度为1.0×107A．核反应方程为 B．核反应过程中系统动量守恒C．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和D．硅原子核速度的数量级为10540.太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，其中一种核反应方程为24He+X→48A．X粒子是2B．此核反应是裂变反应C．若使48D．经过2T时间，一定质量的48Be还有41.正电子发射计算机断层扫描是核医学领域较先进的临床检查影像技术，使用611C作为原料产生正电子，其反应方程式为611A．正电子动量大于硼核动量B．空间中磁场方向垂直纸面向外C．半径较大的轨迹是硼核轨迹D．正电子运动周期小于硼核周期42.2024年6月，嫦娥六号成功从月球背面采样1935.3g月壤返回地面。2025年3月，中国科学院国家天文台公布月壤的研究结果，发现月壤中有含量极高的氦-3同位素。氦-3是安全可控的核聚变原料，核反应式为：23A．X为质子 B．X为中子 C．X为电子 D．X为正电子43.位于连云港的田湾核电站是我国最重要的核电基地之一，其核反应堆利用92235U作为核燃料，铀235在发生核裂变反应时会释放大量能量，并产生中子和其它裂变产物，已知92235A．该核反应需要持续不断的提供大量中子B．Ba比铀235结合能更大C．温度升高，92235D．核反应方程中X的质子数比中子数少5344.下列核反应中表示核裂变的是（）A．92238U→C．614C→45.四种温度下黑体的辐射强度与λ的关系如图所示，其中1700K时辐射强度最大的为a光，1100K时辐射强度最大的为b光，下列说法正确的是（）A．a光的频率小于b光的频率B．若用b光照射某金属材料没有发生光电效应，则换用a光照射也一定不会发生光电效应C．a光光子的能量大于b光光子的能量D．a光光子的动量小于b光光子的动量46.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁过程中，能发出x种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路中的光电管K极上，只有两种光能在电路中形成光电流，其形成的电流随电压变化的图像如图乙所示。已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列说法正确的是（）A．x=5B．电极K金属的逸出功可能为12.10C．图乙中a光是氢原子从n=3能级跃迁到基态发出的光D．图乙中b光的光子能量为12.0947.如图是工业生产中用到的光控继电器示意图（部分），它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等组成。当用紫光照射光电管阴极K发生光电效应时，回路中产生光电流，电磁铁吸住衔铁。下列说法正确的是（）A．为增大光电流，b端应该接电源正极 B．红光照射阴极K时一定能发生光电效应C．减小紫光的强度，光电子的最大初动能不变 D．若将电源正负极对调，衔铁一定断开48.光电传感器如图甲所示，若通过放大器的电流变大，则工作电路立即报警。图乙为a、b两种单色光分别照射K极时，光电子到达A极时动能的最大值Ekm与光电管两端电压U的关系图像，电子的电荷量为eA．图乙中图线a、b的斜率均为eB．单色光a、b的频率之比为1C．用同一装置做双缝干涉实验，b光的条纹间距较大D．图甲中电源电压及滑动变阻器滑片位置不变，部分光线被遮挡，一定会报警49.（多选）如图所示为某实验小组探究金属甲和金属乙的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图（图中所标物理量均为已知量）。电子的电量为e，普朗克常量为h，金属甲的逸出功为W1，金属乙的逸出功为W2。下列说法正确的是（）A．W1>W2 B．WC．ℎ=eU050.如图所示，等腰直角三棱镜ABC，直角边长为a，一束波长为λ的单色光垂直AB面从距离B点0.6a位置的D点处射入棱镜，棱镜对该光的折射率为n=3A．有折射光从AC面射出B．使入射光绕D点顺时针转动60°的过程中，该光在棱镜BC界面上会发生全反射C．入射光绕D点顺时针转动，当入射角等于60°时，该光在棱镜中传播所用的时间t=D．当入射角等于60°，在AB界面上发生折射的光子动量变化的大小为Δp=ℎλ51.在核物理实验室中，科学家们使用电场加速氢的三种同位素氕11H、氘12A．1:12:13 B．1:252.（多选）实物粒子和光都具有波粒二象性。下列选项中，突出体现波动性的是（）A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B．人们利用中子衍射来研究晶体的结构C．电子显微镜的精度会因电子的衍射而受到影响D．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关53.在物理发展史上许多科学家都作出了不可磨灭的贡献，下列说法正确的是（）A．汤姆孙对阴极射线的研究发现电子，并提出了原子的核式结构模型B．贝克勒尔发现天然放射现象，通过科学家们进一步研究说明原子核是有结构的C．玻尔的原子理论具有局限性，它只能解释氢原子光谱中可见光部分的实验规律D．爱因斯坦的光电效应理论认为“光子”不仅具有能量，而且还具有动量54.核能的利用离不开人类对微观世界的不断探索。下图表示了科学家对原子认识的演变史，下列说法正确的是（）A．德布罗意基于电子的发现事实建构了枣糕模型B．卢瑟福建构的行星模型（核式结构模型）不仅揭示了原子内存在原子核而且揭示了原子核的组成结构C．玻尔基于行星模型（核式结构模型）和氢原子光谱的实验规律建构了氢原子模型并做了有限推广D．基于量子理论建构的电子云模型完全否定了玻尔模型的正确性及其科学研究价值55.（多选）关于光谱，下列说法正确的是()A．一切光源发出的光谱都是连续谱B．各种原子的发射光谱是线状谱C．原子吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的发射光谱中的一条亮线相对应D．做光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的化学组成56.（多选）我国自主研发的氢原子钟已成功应用于北斗卫星导航系统，氢原子钟是利用氢原子跃迁频率稳定的特性来获取精准时间频率信号的设备，对提高导航的精度极为重要。氢原子的部分能级图如图所示，已知可见光的光子能量范围为1.62∼3.11eV，根据玻尔原子理论，当大量处于n=4A．最多可辐射出5种频率的光子B．最多可辐射出2种频率的可见光光子C．氢原子由n=4能级跃迁到n=1能级辐射出的光子能量最小D．氢原子由n=4能级跃迁到n=1能级辐射出的光子动量最大57.（多选）已知88226RaA．两者具有相同的质子数和不同的质量数B．两者具有相同的中子数和不同的原子序数C．两者具有相同的核电荷数和不同的中子数D．两者具有相同的核外电子数和不同的化学性质58.（多选）下列说法中正确的是（）A．极限频率越大的金属逸出功越大B．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性C．汤姆孙根据α粒子散射实验的结论提出了原子的核式结构模型D．贝可勒尔根据天然放射现象发现了原子核的存在59.（多选）在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（ZAX）发生了一次α衰变。放射出的α粒子（24He）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、qA．新核Y在磁场中做圆周运动的半径为RB．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为I=C．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为ΔD．发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中的运动轨迹正确的是图丙60.氡（86222Rn）是一种天然的放射性元素，氡核发生衰变后变成钋核（84218Po），氡的衰变规律如图所示。已知86222Rn核质量为m(1)写出衰变方程；(2)原子核86222Rn(3)假设一块矿石中含有4kg的86222Rn61.（多选）关于经典力学、相对论与量子论的说法正确的是（

）A．当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了B．相对论和量子力学的出现，使经典力学失去了意义C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性D．万有引力定律也适用于强相互作用力62.2023年3月，我国新一代人造太阳“中国环流三号”可控核聚变技术取得重大进展。其核反应方程为12A．当前核电站主要是利用核聚变发电 B．反应中释放出的X粒子是电子C．核聚变又叫热核反应 D．12H原子核比63.某放射性元素的一个原子核静止在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中。由于发生了α（或β）衰变而得到两种粒子，其中一种是α（或β）粒子，另一种是反冲核。如图所示为衰变后两种粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹，已知衰变前原子核的质量为m，衰变后形成的两种新粒子的质量分别为m1、m2，在磁场中的轨迹半径分别为R1、RA．该原子核发生的是α衰变，得到的两种新粒子在磁场中做圆周运动的绕向相反B．原来静止的原子核的原子序数为92，反冲核的轨道半径为RC．衰变过程释放的核能E