押题精选14 近代物理初步-2022年高考物理108所名校押题精选

押题精选14    近代物理初步

1．肆虐全球的新冠肺炎由新冠病毒引发，新冠病毒直径约60-140nm，通常需要借助电子显微镜才能看到。如图所示为某型号电子显微镜，竖直圆筒的上下两端分别装着电极，电子在两电极间从上向下加速，电子的动量越大，显微镜的分辨率就越高。假设电子由静止开始加速，下列说法正确的是（　　）

A．圆筒上端为正极，下端为负极

B．两极间电压越大，电子离开电极时的波长越长

C．若两极间电压不变，增大圆筒长度可提高显微镜的分辨率

D．若将电子改为质子，以相同电压加速时质子显微镜分辨率更高

2．2016年诺贝尔物理学奖颁发给了三位美国科学家，以表彰他们将拓扑概念应用于物理研究所做的贡献。我们知道，按导电性能不同传统材料大致可分为导体和绝缘体两类，而拓扑绝缘体性质独特，它是一种边界上导电、体内绝缘的新型量子材料。例如，在通常条件下石墨烯正常导电，但在温度极低、外加强磁场的情况下，其电导率（即电阻率的倒数）突然不能连续改变，而是成倍变化，此即量子霍尔效应（关于霍尔效应，可见下文注释）。在这种情况下，电流只会流经石墨烯边缘，其内部绝缘，导电过程不会发热，石墨烯变身为拓扑绝缘体。但由于产生量子霍尔效应需要极低温度和强磁场的条件，所以其低能耗的优点很难被推广应用。2012年10月，由清华大学薛其坤院士领衔的中国团队，首次在实验中发现了量子反常霍尔效应，被称为中国“诺贝尔奖级的发现”。量子反常霍尔效应不需要外加强磁场，所需磁场由材料本身的自发磁化产生。这一发现使得拓扑绝缘材料在电子器件中的广泛应用成为可能。注释：霍尔效应是指将载流导体放在匀强磁场中，当磁场方向与电流方向垂直时，导体将在与磁场、电流垂直的方向上形成电势差。根据以上材料推断，下列说法正确的是（　　）

A．拓扑绝缘体导电时不具有量子化的特征

B．霍尔效应与运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力无关

C．在量子反常霍尔效应中运动电荷不再受磁场的作用

D．若将拓扑绝缘材料制成电脑芯片有望解决其工作时的发热问题

3．为防范新冠病毒的蔓延，额温枪成为重要的防疫装备。有一种红外测温仪的原理是：任何物体在高于绝对零度（-273℃）以上时都会向外发出红外线，额温枪通过红外线照射到温度传感器，发生光电效应，将光信号转化为电信号，计算出温度数据。已知人体温正常时能辐射波长为10um的红外光，如图甲所示，用该红外光照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，得到的电流随电压变化图像如图乙所示，已知h=6.63×10-34J·s，e=1.6×10-19C，c=3×108m/s，则（　　）

A．将图甲的电源反接，一定不会产生电信号

B．人体温度升高，辐射红外线的强度减弱，光电流强度增大

C．波长10µm的红外光在真空中的频率为3×1014Hz

D．由图乙数据可知该光电管的阴极金属逸出功约为0.1eV

4．2021年3月中旬，我国大部分地区经历了近10年来最强的沙尘暴，给人们的生活带来了极大不便。假设一团沙尘暴中所含物质种类及每种物质质量均不变，关于这团沙尘暴，以下说法正确的是（　　）

A．该沙尘暴的内能是其中所有空气的气体分子的无规则运动的动能和势能以及其它物质颗粒无规则运动的动能和势能的总和

B．该沙尘暴从温度较低的内蒙古高原吹到温度较高的黄淮地区，温度逐渐升高、风势逐渐减弱，则其内能逐渐减小

C．沙尘暴中的沙尘颗粒具有波动性

D．沙尘暴中的所有沙尘颗粒所做的无规则运动是布朗运动

5．智能手机带有光线传感功能，可以自动调整亮度，光线传感器的工作原理是光电效应。下面关于光电效应的说法正确的（　　）

A．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

B．在研究光电效应饱和电流时，由可知，光电管所加电压越大，电子获得的速度越大，饱和电流越大

C．入射光频率为v时，刚好发生光电效应现象，将入射光频率变为3v时，此时光电流的遏止电压为

D．用一束单色光分别照射A、B两种金属，若照射A得到光电子的最大初动能比照射B得到光电子的最大初动能大，则金属A的截止频率比金属B的截止频率高

6．太赫兹辐射通常是指频率在0.1~10 THz（1THz=1012Hz）、即频率在微波与红外线之间的电磁辐射，其频率高于微波，低于红外线、紫外线，远低于X射线。太赫兹波对人体安全, 可以穿透衣物等不透明物体, 实现对隐匿物体的成像。近年来太赫兹技术在国家安全、信息技术等诸多领域取得了快速发展，被誉为“改变未来世界十大技术”之一。由上述信息可知，太赫兹波（　　）

A．其光子的能量比红外线光子的能量更大

B．比微波更容易发生衍射现象

C．比紫外线更难使金属发生光电效应

D．比X射线穿透性更强

7．2021年央视春晚首次采用5G信号“云”传播方式，使“云”观众、“云”演员和春晚互动起来，与4G信号相比，5G信号使用频率更高的电磁波，每秒传送的数据量是4G的50～100倍，5G信号网络的高性能很好的实现了观众的良好体验。相比4G信号（　　）

A．5G信号的光子能量更大 B．5G信号的衍射更明显

C．5G信号的传播速度更大 D．5G信号的波长更长

8．2021年1月21日，包括中国科研人员在内的一支国际团队“拍摄”到了基于冷冻镜断层成像技术的新冠病毒的3D影像测得新冠病毒的平均尺度是，如图所示。波长为的光，其光子动量大小数量级为（普朗克常量为）（　　）

A． B． C． D．

9．1985年华裔物理学家朱棣文成功利用激光冷冻原子，现代激光致冷技术可实现10-9K的低温。一个频率为的光子被一个相向运动的原子吸收，使得原子速度减为零，已知真空中光速为c，根据上述条件可确定原子吸收光子前的（　　）

A．速度 B．动能 C．物质波的波长 D．物质波的频率

10．光电鼠标轻便舒适，深受使用者喜爱，光电鼠标中的一个重要元件是光电管，它的原理是光电效应。频率为的入射光照射某金属时刚好发生光电效应，照射某金属时光电子的最大初动能为。已知普朗克常量为，电子电荷量大小为，下列说法正确的是（　　）

A．增大照射金属的入射光的强度，可以增大光电子的最大初动能

B．金属的逸出功为金属B逸出功的2倍

C．金属B的遏止电压为

D．若用频率为的光分别照射、B两种金属，光电子的最大初动能之比为3：5

11．2020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

12．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10-8A时，便会触发报警系统报警。已知钠的极限频率为6.0×1014Hz，普朗克常量h=6.63×10-34J·s，光速c=3.0×108m/s，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5.0×10-7m

B．若光电管发生光电效应，那么光源的光变强时，并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．当报警器报警时，钠表面每秒释放出的光电子最少数目是N=6.25×1010个

13．如图所示，真空中有一平行板电容器，电容为C，两极板 M、N 分别由银和钠(其极限频率分别为v1和v2)制成，板间距离为 d．现用频率为 v(v2＜v＜v1)的单色光持续照射两极板内表面，设电子的电荷量为 e，则电容器两个极板最终带电情况是(    )

A．N 极板带负电，带电荷量为

B．N 极板带正电，带电荷量为

C．M 极板带负电，带电荷量为

D．M 极板带正电，带电荷量为

14．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子极短时间内能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意如图．用频率为v的普通光源照射阴极k，没有发生光电效应，换同样频率为v的强激光照射阴极k，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极k接电源正极，阳极A接电源负极，在k、A之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量）

A．U=- B．U=- C．U=2hv-W D．U=-

15．弗兰克-赫兹实验是研究汞原子能量是否具有量子化特点的重要实验。实验原理如图甲所示，灯丝K发射出初速度不计的电子，K与栅极G间的电场使电子加速，G、A间加有电压为0.5V的反向电场，使电子减速，电流表的示数大小间接反映了单位时间内能到达A极电子的多少。在原来真空的容器中充稀薄汞蒸气后，发现K、G间电压U每升高4.9V时，电流表的示数I就会显著下降，如图乙所示。科学家猜测电流的变化与电子和汞原子的碰撞有关，玻尔进一步指出该现象应从汞原子能量量子化的角度去解释。依据本实验结果下列判断合理的是（　　）

A．电子运动过程中只可能与汞原子发生一次碰撞

B．汞原子基态和第一激发态的能级之差可能为4.9eV

C．K、G间电子的动能越大，越容易使汞原子发生跃迁

D．K、G间电压越大，单位时间内到达A极的电子数越多

16．如图所示放电管两端加上高压，管内的稀薄气体会发光，从其中的氢气放电管观察氢原子的光谱，发现它只有一些分立的不连续的亮线，下列说法正确的是（　　）

A．亮线分立是因为氢原子有时发光，有时不发光

B．有几条谱线，就对应着氢原子有几个能级

C．核式结构决定了氢原子有这种分立的光谱

D．光谱不连续对应着氢原子辐射光子能量的不连续

17．2021年1月12日消息，北斗三号氢原子钟性能碾压GPS系统的原子钟，是世界上最先进的原子钟。如图所示为氢原子能级图，让一束单色光照射到大量处于基态（量子数n=1）的氢原子上，被激发的氢原子只辐射出三种不同波长的光a、b、c，波长λa <λb<λc，下列说法正确的是（    ）

A．照射氢原子的光子能量为15.11 eV

B．从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光波长为λa

C．从n=3能级跃迁到n=1能级辐射出的光波长为λc

D．光a能使逸出功为10.2eV的某金属发生光电效应

18．“实时荧光定量PCR”是目前检测新型冠状病毒的最常见的方法。一般情况下，当特定的荧光染料被一定波长的光照射时，入射光的一部分能量被该物质吸收，剩余的能量将荧光染料中的原子激发，由低能级跃迁到较高能级，经过较短时间后荧光染料便可发出荧光。仅考虑以上情况，下列关于荧光染料发出的荧光的说法中正确的是（　　）

A．荧光光谱是连续谱 B．荧光光谱是吸收光谱

C．荧光波长可能小于入射光的波长 D．荧光波长一定等于入射光的波长

19．如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子。其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙。下列说法正确的是（　　）

A．光电子的最大初动能为6eV，金属的逸出功6.75 eV

B．氢原子跃迁时共发出4种频率的光

C．光电子最大初动能与入射光的频率成正比

D．氢原子跃迁放出的光子中有2种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象

20．为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。红外测温仪的原理是：被测物体辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号。图为氢原子能级示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62eV，要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，最少应给处于激发态的氢原子提供的能量为（　　）

A．10.20eV B．2.89eV C．2.55eV D．1.89eV

21．原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子．例如在某种条件下，铬原子的n = 2能级上的电子跃迁到n = 1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n = 4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化表示为  ，式中n=l，2，3，… 表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是

A． B． C． D．

22．2021年3月三星堆遗址出土了大量文物，进一步证实了中国历史上商代的存在。考古人员对“祭祀坑”中出土的碳屑样本通过用年代检测方法进行了分析，进而推算出商朝年代。的衰变方程为，下列说法正确的是（　　）

A．发生的是衰变

B．衰变时电荷数守恒，但质量数不守恒

C．的半衰期不会受到阳光、温度、气候变化等自然环境因素影响

D．生物体中以形式存在的半衰期比单质的半衰期更长

23．2020年11月27日00时41分，华龙一号全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功。华龙一号全球首堆并网成功，标志着我国打破了国外核电技术垄断，正式进入核电技术先进国家行列。结合你所学知识，以下说法正确的是（　　）

A．华龙一号涉及核反应可能为：He＋Al→P＋n

B．华龙一号涉及核反应可能为：U＋n→I＋Y＋2n

C．在核反应过程中，原子核平均核子质量增加

D．在核反应过程中，原子核比结合能减小

24．关于下列四幅图片说法正确的是（　　）

A．图甲说明发生光电效应时，频率大的光对应的饱和光电流一定大

B．图乙是α粒子散射图景，散射后绝大多数α粒子基本沿原方向前进

C．图丙中显示的是β粒子在威尔逊云室中又粗又直的径迹

D．图丁说明原子核的质量数越大，比结合能就越大

【

25．一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘和氚聚合成氦，并释放一个中子。已知氘核质量为2.0136u，氚核质量为3.0160u，氦核质量为4.0026u，中子质量为1.0087u，1u相当于931MeV。若建一座功率为3.0×105kW的核聚变电站，假设聚变所产生能量的50%转变为电能，则每年消耗的氘的质量约为（1年按3.2×107s计算，1MeV=1.6×10-13J）（　　）

A．23.4kg B．11.7kg C．35.1kg D．46.8kg

26．法国物理学家贝克勒尔发现自然界中有一些物质具有天然放射现象，能够发生衰变反应。一个静止的原子核衰变一个新核234Th，同时放出一个带电粒子，该粒子的动能大小为E，动量大小为p。下列说法正确的是（　　）

A．放出的带电粒子为电子

B． 的结合能比大

C．的动量大小为

D．的动能大小为

27．由中科院等离子体物理研究所设计制造的EAST全超导非圆截面托卡马克实验装置试用已经成功，标志着我国站在了世界核聚变研究的前端。设可控热核反应前氘核（）的质量为，氚核（）的质量为，反应后氦核（）的质量为，中子（）的质量为，已知真空中的光速为c。下列说法中正确的是（　　）

A．核反应放出的能量为

B．上述核反应过程中原子核的比结合能减小

C．这种热核反应释放出氦核，是衰变

D．这种装置的核反应原理与我国大亚湾核电站所使用核装置的原理相同

28．居里夫人一份约120年前的手稿被保存在法国国立图书馆，记载了放射性元素钋和镭的发现。手稿中残留有镭至今仍具有放射性，因此存放在铅盒里。已知镭的半衰期是1620年，如图所示表示镭含量的直方图中，“今年”表示今年手稿上镭的含量，则可以表示当年手稿上镭含量的是（　　）

A．① B．② C．③ D．④

29．2020年11月24日4时30分，我国用长征五号遥五运载火箭成功发射嫦娥五号探测器。该探测器顺利到达月球表面并取回月壤。氦3大量存在于月壤中，是未来的清洁能源。两个氦3聚变的核反应方程是，已知氦3、氦4和X粒子的质量分别为、和。下列说法正确的是（　　）

A．核裂变比核聚变更为安全、清洁

B．X粒子为中子

C．两个轻核结合成质量较大的核，比结合能较聚变前增大

D．由核反应过程质量守恒可知

30．爱因斯坦提出光子假设，成功解释了光电效应，并因此获得1921年诺贝尔物理学奖。某同学用如图所示的电路研究光电效应，当滑动变阻器的滑片位于A、B的中点，开关S闭合时，一束一定强度的绿光照射到光电管阴极K上，电流表G的指针发生偏转。以下说法正确的是（　　）

A．若仅把电源正负极调换，电流表G的指针偏转角度可能变大

B．若仅将绿光换成橙光照射阴极K，电流表G的指针一定不偏转

C．若仅将滑片P向B端移动，电流表G的指针偏转角度可能不变

D．若仅换用强度相同的紫外线照射阴极K，电流表G的指针偏转角度一定不变