专题15 近代物理——【全国通用】2020-2022三年高考物理真题分类汇编（原卷版+解析版）

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专题15 近代物理  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·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. 4、（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. 5、（2022·浙江6月卷·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6、（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   1．（2021·山东卷）在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的，其衰变方程为。以下说法正确的是（　　）A．衰变方程中的X是电子B．升高温度可以加快的衰变C．与的质量差等于衰变的质量亏损D．方程中的X来自于内质子向中子的转化2．（2021·河北卷）普朗克常量，光速为c，电子质量为，则在国际单位制下的单位是（　　）A． B．m C． D．3．（2021·浙江卷）已知普朗克常量，电子的质量为，一个电子和一滴直径约为的油滴具有相同动能，则电子与油滴的德布罗意波长之比的数量级为（　　）A． B． C． D．4．（2021·广东卷）科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26，铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为，下列说法正确的是（　　）A．Y是氦核B．Y是质子C．再经过72万年，现有的铝26衰变一半D．再经过144万年，现有的铝26全部衰变5．（2021·湖南卷）核废料具有很强的放射性，需要妥善处理。下列说法正确的是（　　）A．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽B．原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒C．改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期D．过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害6．（2021·全国卷）如图，一个原子核X经图中所示的一系列、衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为（　　）A．6 B．8 C．10 D．147．（2021·全国卷）医学治疗中常用放射性核素产生射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为（　　）
 A． B． C． D．8．（2021·河北卷）银河系中存在大量的铝同位素，核衰变的衰变方程为，测得核的半衰期为72万年，下列说法正确的是（　　）A．核的质量等于核的质量B．核的中子数大于核的中子数C．将铝同位素放置在低温低压的环境中，其半衰期不变D．银河系中现有的铝同位素将在144万年后全部衰变为9．（2021·浙江卷）2020年12月我国科学家在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。关于量子，下列说法正确的是（　　）A．是计算机运算的一种程序 B．表示运算速度的一个单位C．表示微观世界的不连续性观念 D．类似于质子、中子的微观粒子10．（2021·浙江卷）下列说法正确的是（　　）A．光的波动性是光子之间相互作用的结果B．玻尔第一次将“量子”入原子领域，提出了定态和跃迁的概念C．光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量D．α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方，验电器金属箔的张角会变大11．（2021·浙江卷）对四个核反应方程（1）；（2）；（3）；（4）。下列说法正确的是（　　）A．（1）（2）式核反应没有释放能量B．（1）（2）（3）式均是原子核衰变方程C．（3）式是人类第一次实现原子核转变的方程D．利用激光引发可控的（4）式核聚变是正在尝试的技术之一12．（2021·浙江卷）如图所示是我国全超导托卡马克核聚变实验装置。2018年11月，该装置实现了1×108℃等离子体运行等多项重大突破，为未来和平利用聚变能量迈出了重要一步。关于核聚变，下列说法正确的是（　　）A．聚变又叫热核反应B．太阳就是一个巨大的热核反应堆C．高温能使原子核克服核力而聚变D．对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多    1．（2020·海南卷）100年前，卢瑟福猜想在原子核内除质子外还存在着另一种粒子X，后来科学家用粒子轰击铍核证实了这一猜想，该核反应方程为：，则（    ）A．，，X是中子B．，，X是电子C．，，X是中子D．，，X是电子2．（2020·北京卷）氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　）A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子B．从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子频率低C．从能级跃迁到能级需吸收的能量D．能级的氢原子电离至少需要吸收的能量3．（2020·天津卷）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是（    ）A． B．C． D．4．（2020·江苏卷）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是（　　）A．I增大，增大 B．I增大，减小C．I减小，增大 D．I减小，减小5．（2020·山东卷）氚核发生β衰变成为氦核。假设含氚材料中发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2104 s时间内形成的平均电流为5.010-8 A。已知电子电荷量为1.610-19 C，在这段时间内发生β衰变的氚核的个数为（　　）A． B． C． D．6．（2020·浙江卷）下列说法正确的是（　　）A．质子的德布罗意波长与其动能成正比B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性7．（2020·全国卷）氘核可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J，1 MeV= 1.6×10–13J，则M约为（　　）A．40 kg B．100 kg C．400  kg D．1 000 kg 8．（2020·浙江卷）下列说法正确的是（    ）A．射线的穿透能力比射线强B．天然放射现象说明原子具有复杂的结构C．核聚变中平均每个核子放出的能量比裂变中平均每个核子的小D．半衰期跟放射性元素以单质或化合物形式存在无关9．（2020·浙江卷）太阳辐射的总功率约为，其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应中，一个质量为（c为真空中的光速）的氘核（）和一个质量为的氚核（）结合为一个质量为的氦核（），并放出一个X粒子，同时释放大约的能量。下列说法正确的是（　　）A．X粒子是质子B．X粒子的质量为C．太阳每秒因为辐射损失的质量约为D．太阳每秒因为辐射损失的质量约为10．（2020·全国卷）1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为：。X会衰变成原子核Y，衰变方程为，则（　　）A．X的质量数与Y的质量数相等 B．X的电荷数比Y的电荷数少1C．X的电荷数比的电荷数多2 D．X的质量数与的质量数相等11．（2020·全国卷）下列核反应方程中，X1，X2，X3，X4代表α粒子的有（　　）A． B．C． D．12．（2020·浙江卷）如图所示，波长为和的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色光a和b，则这两束光（    ）
 A．照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能B．射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距C．在水中的传播速度D．光子动量13．（2020·浙江卷）由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，则（    ）A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出射线B．氢原子从的能级向的能级跃迁时会辐射出红外线C．处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离D．大量氢原子从能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光14．（2020·江苏卷）大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为和，则该激发态与基态的能量差为_____，波长为的光子的动量为_____。（已知普朗克常量为h，光速为c）15．（2020·浙江卷）通过测量质子在磁场中的运动轨迹和打到探测板上的计数率（即打到探测板上质子数与衰变产生总质子数N的比值），可研究中子（）的衰变。中子衰变后转化成质子和电子，同时放出质量可视为零的反中微子。如图所示，位于P点的静止中子经衰变可形成一个质子源，该质子源在纸面内各向均匀地发射N个质子。在P点下方放置有长度以O为中点的探测板，P点离探测板的垂直距离为a。在探测板的上方存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场。已知电子质量，中子质量，质子质量（c为光速，不考虑粒子之间的相互作用）。若质子的动量。（1）写出中子衰变的核反应式，求电子和反中微子的总动能（以为能量单位）；（2）当，时，求计数率；（3）若取不同的值，可通过调节的大小获得与（2）问中同样的计数率，求与的关系并给出的范围。