第17题 近代物理——【新课标全国卷】2022届高考物理考点题号一对一

第17题 近代物理—【新课标全国卷】2022届高考物理二轮复习考点题号一对一

1.研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生。由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动。光电流i由电流计G测出，反向电压U由电压表V测出。当电流计示数恰好为零时，电压表的示数称为遏止电压。在图表示光电效应实验规律的图像中，错误的是(   )
 

A. B.

C. D.

2.处于基态的一群氢原子被一束单色光照射后，最多能发出6种频率的光，氢原子的能级图如图所示，如果用这束光照射某一金属，测得从该金属中射出电子的最大初动能为10.54 eV，则该金属的逸出功是(   )
 

A.12.75 eV B.12.1 eV C.2.21 eV D.1.56 eV

3.如图所示，氢原子在不同能级间发生三种跃迁时，释放光子的波长分别是，则下列说法正确的是(   )
 

A.从能级跃迁到能级时，释放光子的波长可表示为

B.从能级跃迁到能级时，电子的势能减小，氢原子的能量增加

C.用11 eV的电子碰撞处于基态的氢原子时，氢原子一定不会发生跃迁

D.用13 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，可以发出三种频率的光

4.芯片制作工艺非常复杂，光刻机是制作芯片的关键设备，其曝光系统最核心的部件之一是紫外光源。常见光源有可见光：436 nm；紫外光（UV）：365 nm；深紫外光（DUV）（包括KrF准分子激光：248 nm；ArF准分子激光：193 nm）；极紫外光（EUV）：10~14 nm。下列说法正确的是(   )

A.波长越短，可曝光的特征尺寸就越小，就表示光刻的刀锋越锋利，刻蚀对于精度控制要求越高

B.光源波长越长，能量越大，曝光时间就越短

C.如果紫外光不能让某金属发生光电效应，极紫外光也一定不能

D.由康普顿效应可知，深紫外光通过实物物质发生散射时会出现波长更短的成分

5.在研究光电效应的实验中，滑动变阻器的滑片在图所示位置时，用强度较弱的单色光P照射光电管，发现电流计指针会发生偏转；用强度较强的单色光Q照射光电管时不发生光电效应。下列说法正确的是(   )
 

A.P光光子的能量大于Q光光子的能量

B.增强P光的强度，照射光电管时逸出的光电子的最大初动能将增大

C.用Q光照射光电管，当滑动变阻器的滑片移到右端时，电流计指针可能会发生偏转

D.用P光照射光电管，在滑动变阻器的滑片向右移动的过程中，电流计的示数一定一直增大

6.人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系.下列关于原子结构和核反应的说法错误的是(   )
 

A.由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损要放出核能

B.由图可知原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能

C.已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大

D.在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度

7.真空中一个静止的镭原子核经一次α衰变后变成一个新核Rn，衰变方程为，下列说法正确的是(   )

A.衰变后核的动量与α粒子的动量相同

B.衰变后核的质量与α粒子的质量之和等于衰变前镭核的质量

C.若镭元素的半衰期为，则经过的时间，8个核中有4个已经发生了衰变

D.若镭元素的半衰期为，则经过的时间，2 kg的核中有1.5 kg已经发生了衰变

8.2020年3月15日中国散裂中子源（CSNS）利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究。散裂中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。下列关于中子研究的说法中正确的是(   )。

A.α粒子轰击，产生，并同时产生中子

B.经过4次α衰变，2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了10个

C.γ射线实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗

D.核电站可通过“慢化剂”控制中子数目来控制核反应的速度

9.福岛核电站核泄漏事故已过去十年，其核危害至今仍未消除。核泄漏中的放射性元素钚具有致癌作用，钚的一种同位素的衰变方程为，下列说法正确的是(   )

A.衰变过程总质量不变

B.衰变放出的是由原子核外电子受激发而产生的

C.γ射线是波长很短的光子，它的贯穿本领比α射线的强

D.核泄漏中的钚渗入深海中后，半衰期将变长

10.2021年1月21日，包括中国科研人员在内的一支国际团队“拍摄”到了基于冷冻电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100 nm，如图所示。波长为100 nm的光，其光子动量大小数量级为（普朗克常量为）(   )

A. B. C. D.

11.山东海阳核电站是中国核电AP1000技术的标志性项目，其反应堆的核反应方程为，下列说法中正确的是(   )

A.该反应中X是质子  B.该反应中X是电子

C.中有88个中子  D.的结合能比的结合能大

12.2019年4月23日，海军建军70周年阅兵仪式上，首先接受检阅的是“长征10号”战略导弹核潜艇，如图所示，“长征10号”是新型战略核潜艇，也是中国建造的排水量最大的潜艇，核反应堆是其动力源.关于核反应，下列说法正确的是(   )

A.核反应方程属于β衰变，β射线来自原子核外的电子

B.核反应方程属于聚变反应，该反应作为核潜艇的清洁动力源使用

C.核反应方程属于裂变，是原子弹裂变的反应原理

D.核反应遵从反应前后核电荷数、质量守恒，所以生成物的质量和反应物的质量始终相等

答案以及解析

1.答案：B

解析：反向电压U和频率ν一定时，光电流i与光电子数目成正比，光电子数与入射光强成正比，故A正确。由和，有，则与频率ν不成正比，故B错误。光电流随反向电压U的增大而减小，反向电压等于遏止电压时，光电流为零，故C正确。产生光电流的时间不超过，即光电效应几乎是瞬时发生的，故D正确。

2.答案：C

解析：因受到激发后的氢原子能辐射出6种不同频率的光子，故氢原子是从的能级跃迁，而从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是10.54 eV，则光子的能量要大于10.54 eV，满足条件的有
从跃迁到辐射出的能量为

用此种光子照射该金属，可得逸出功
光子从能级跃迁到能级辐射出的能量

用此种光子照射该金属，可得逸出功
符合上述分析的只有C选项。

3.答案：A

解析：因为，则有，解得，故A正确；能级跃迁到能级时，释放能量，则电子的势能减小，动能增加，而氢原子的能量减小，故B错误；用11 eV的电子碰撞处于基态的氢原子时，氢原子可以吸收10.2 eV的能量，可能会发生跃迁，故C错误；用13 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时，由于光子能量不等于能级差，则光子不能被吸收，故氢原子不发生跃迁，故D错误。

4.答案：A

解析：波长越短，可曝光的特征尺寸就越小，就表示光刻的刀锋越锋利，刻蚀对于精度控制要求越高，选项A正确；光源波长越长，则频率就越小，能量越小，选项B错误；极紫外光的波长小于紫外光的波长，则极紫外光的频率较大，如果紫外光不能让某金属发生光电效应，则极紫外光可能使该金属发生光电效应，选项C错误；由康普顿效应可知，深紫外光通过实物物质发生散射时能量变小，频率变小，则会出现波长更长的成分，选项D错误。

5.答案：A

解析：用单色光P照射光电管，发现电流计指针会发生偏转，说明能够产生光电子，则单色光P的光子能量大于逸出功，而用单色光Q照射光电管时不发生光电效应，说明单色光Q的光子能量小于逸出功，所以P光光子的能量大于Q光光子的能量，选项A正确；光电子的最大初动能和光子能量有关，和光照强度无关，所以增大光照强度，光电子的最大初动能不会改变，选项B错误；由于Q光光子能量小于逸出功，以无论如何都不会产生光电子，滑动变阻器不会对此产生影响，所以也就没有光电流，电流计指针不会发生偏转，选项C错误；用P光照射光电管，当滑动变阻器的滑片向右移动时，上方电路两端的电压增大，电流计示数增大，但当电流达到饱和电流时，电流计示数将不再增大，选项D错误。

6.答案：C

解析：由图像可知，D和E核子的平均质量大于F核子的平均质量，原子核D和E聚变成原子核F时，核子总质量减小，有质量亏损，要释放出核能，故A正确；A核子的平均质量大于B与C核子的平均质量，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要释放出核能，故B正确；对某种特定金属，逸出光电子的最大初动能是由入射光的频率决定的，与入射光的强度无关，增加入射光的强度，光电子的最大初动能不变，故C错误；在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度，故D正确；本题选说法错误的，故选C.

7.答案：D

解析：根据动量守恒定律可知，核与α粒子的动量大小相等，方向相反，所以二者动量不同，故A错误；镭核衰变成核过程中，存在质量亏损，导致衰变后核的质量与α粒子的质量之和小于衰变前镭核的质量，故B错误；少量放射性元素的衰变是一个随机事件，对于8个放射性元素，无法准确预测一段时间内其衰变的个数故C错误；2 kg的发生衰变符合统计规律，经过的时间，已有1.5 kg发生衰变，故D正确.

8.答案：B

解析：根据质量数守恒和电荷数守恒知，α粒子轰击，生成，并产生了质子，A项错误；每发生一次α衰变，核子的质量数少4，电荷数少2，所以中子数少2，每发生一次β衰变一个中子转化成一个质子和一个电子，所以中子数少1，所以经过4次α衰变，2次β衰变,新核与原来的原子核相比，中子数少，B项正确；γ射线实质是电磁波，不是中子流，C项错误；核电站通过镉棒控制中子数目来控制核反应的速度，慢化剂是用来使中子减速的，故D项错误。

9.答案：C

解析：该核反应为重核裂变，有核能放出，则该反应有质量亏损，所以反应前的质量大于反应后的质量，A错误；衰变放出的是由原子核受激发而产生的，B错误；γ射线的能量比较大，其实质是波长很短的光子，它的贯穿本领比α射线的强，C正确；放射性元素的半衰期不受外界因素影响，因此钚渗入深海后，半衰期不变，D错误。

10.答案：B

解析：由德布罗意波公式得，B正确，ACD错误。

11.答案：C

解析：设反应物X的电荷数为x，则有，解得，根据质量数守恒可知，所以该反应中X是中子，故A、B错误；中的中子数为，故C正确；是重核，其核子数比大得多，结合能也更大，故D错误.

12.答案：C

解析：β衰变是原子核内一个中子转化成一个质子的同时释放出一个电子的现象，故A错误；质量数较小的核转化为质量数较大的核，属于轻核聚变，是氢弹聚变的反应原理，质量数较大的核裂变为质量数中等的核，属于重核裂变，是原子弹裂变的反应原理，核潜艇的动力也是来自裂变，故B错误，C正确；核反应过程中有质量亏损才有能量产生，核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，故D错误.