新教材2024高考物理二轮专题复习第三编高考夺分训练课时提升训练14近代物理（附解析）

这是一份新教材2024高考物理二轮专题复习第三编高考夺分训练课时提升训练14近代物理（附解析），共8页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。

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·上海卷]关于α粒子散射实验正确的是( )
A．实验要在真空中进行
B．荧光屏是为了阻挡α粒子
C．实验中显微镜必须正对放射源
D．证明了原子核中有质子存在
3．[2023·北京卷]下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是( )
A． eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(92)) U＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n→ eq \\al(\s\up1(144),\s\d1(56)) Ba＋ eq \\al(\s\up1(89),\s\d1(36)) Kr＋( )
B． eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(92)) U→ eq \\al(\s\up1(234),\s\d1(90)) Th＋( )
C． eq \\al(\s\up1(14),\s\d1()) 7N＋ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He→ eq \\al(\s\up1(17),\s\d1()) 8O＋( )
D． eq \\al(\s\up1(14),\s\d1()) 6C→ eq \\al(\s\up1(14),\s\d1()) 7N＋( )
4．[2023·天津卷]关于太阳上进行的核聚变，下列说法正确的是( )
A．核聚变需要在高温下进行
B．核聚变中电荷不守恒
C．太阳质量不变
D．太阳上进行的核反应为 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(92)) U＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n―→ eq \\al(\s\up1(144),\s\d1(56)) Ba＋ eq \\al(\s\up1(89),\s\d1(36)) Kr＋3 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n
5.[2023·全国甲卷]在下列两个核反应方程中X＋ eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(7)) N―→Y＋ eq \\al(\s\up1(17),\s\d1(8)) O、Y＋ eq \\al(\s\up1(7),\s\d1(3)) Li―→2X，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．Z＝1，A＝1B．Z＝1，A＝2
C．Z＝2，A＝3D．Z＝2，A＝4
6．[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h＝6.63×10－34J·s，元电荷e＝1.60×10－19C)( )
A．103HzB．106Hz
C．109HzD．1012Hz
7．[2023·浙江1月]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η(η<1)倍被天眼接收，天眼每秒接收到该天体发出的频率为ν的N个光子．普朗克常量为h，则该天体发射频率为ν光子的功率为( )
A．eq \f(4NL2hν,R2η)B．eq \f(2NL2hν,R2η)
C．eq \f(ηL2hν,4R2N)D．eq \f(ηL2hν,2R2N)
8．[2024·福建漳州一模]2022年8月9日，中核集团漳州核电2号机组反应堆压力容器顺利吊装就位，向投产发电迈出了重要一步，该核电项目投产后核反应堆中存在如下核反应，eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(92))U＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n→ eq \\al(\s\up1(A),\s\d1(56)) Ba＋ eq \\al(\s\up1(89),\s\d1(36)) Kr＋3 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n，则( )
A．该核反应为核聚变反应
B．该核反应过程没有质量亏损
C．该核反应方程式中A＝144
D． eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(92)) U的质子数是235，中子数是92
9．[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121.6nm的氢原子谱线(对应的光子能量为10.2eV).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．n＝2和n＝1能级之间的跃迁
B．n＝3和n＝1能级之间的跃迁
C．n＝3和n＝2能级之间的跃迁
D．n＝4和n＝2能级之间的跃迁
10．“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ν0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ν1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ν3的光子回到基态．该原子钟产生的钟激光的频率ν2为( )
A．ν0＋ν1＋ν3B．ν0＋ν1－ν3
C．ν0－ν1＋ν3D．ν0－ν1－ν3
11．[2023·浙江1月]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会产生核反应： eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(7)) N＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n―→ eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(6)) C＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H，产生的 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(6)) C能自发进行β衰变，其半衰期为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． eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(6)) C发生β衰变的产物是 eq \\al(\s\up1(15),\s\d1(7)) N
B．β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 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(6)) C的半衰期发生微小变化
D．若测得一古木样品的 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(6)) C含量为活体植物的eq \f(1,4)，则该古木距今约为11460年
二、多项选择题
12．[2024·广东省惠州市高三调研]图中甲、乙、丙、丁四幅图涉及不同的原子物理知识，其中说法正确的是( )
A.图甲说明大量电子的运动表现为波动性，少量电子的运动表现为粒子性
B．图乙的α粒子散射实验中，当显微镜放在D位置时，荧光屏上观察不到闪光
C．图丙中A、B、C分别表示不同能级间跃迁时释放出的光子，频率最低的是C光子
D．图丁中轧制钢板时需要动态监测钢板的厚度，探测器接收到的可能是α射线
13．如图为氢原子的能级图．现有两束光，a光由图中跃迁①发出的光子组成，b光由图中跃迁②发出的光子组成，已知a光照射x金属时刚好能发生光电效应，则下列说法正确的是( )
A．a光的频率大于b光的频率
B．x金属的逸出功为2.86eV
C．氢原子发生跃迁①后，原子的能量将减小3.4eV
D．用b光照射x金属，打出的光电子的最大初动能为7.34eV
14.[2023·辽宁省大连市高三上学期期末]下列叙述正确的是( )
A．图甲是α粒子散射实验装置，卢瑟福和他的学生在该实验中发现了质子和中子
B．利用图乙研究光电效应，滑动变阻器的滑片从中点向右移动，电流表示数变小
C．图丙是氢原子能级图，用动能为12.5eV的电子轰击处于基态的氢原子，氢原子可能发生能级跃迁
D．由图丁可知比结合能越大，平均核子质量越小，原子核越稳定
15．[2023·陕西省西安市长安区质量检测]碳14是宇宙射线撞击空气中的氮14原子所产生的，具有放射性，碳14原子核发生β衰变转变为氮14.生物存活期间需要呼吸，其体内的碳14含量大致不变；生物停止呼吸后，体内的碳14开始减少．可以根据死亡生物体内残余碳14含量来推断它的死亡时间．碳14各个半衰期所剩原子比例如图所示，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的三分之一．下列说法正确的是( )
A.碳14的衰变方程为 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(6)) C―→ eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(7)) N＋ eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(－1)) e
B．该古木的年代距今小于11460年
C．14C和14N中含有的中子个数相等
D．如果古木处于高温、高压下测量结果可能有较大误差
16．[2023·广东模拟预测]地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器．如图甲所示，若光线被乘客阻挡，电流发生变化，工作电路立即报警．如图乙所示，光线发射器内大量处于n＝3激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线．已知光电管阴极材料的逸出功为2.55eV，可见光光子的能量范围是1.62eV～3.11eV，下列说法正确的是( )
A．光线发射器中发出的光有一种为可见光
B．题述条件下，光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能为9.54eV
C．题述a光为氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时发出的光
D．若部分光线被遮挡，光电子飞出阴极时的最大初动能变小，光电流减小
课时提升训练14
1．解析：由教材知识可知，β粒子为电子，C对．
答案：C
2．解析：为避免其它空气粒子的干扰，α粒子散射实验应在真空中进行，A正确；荧光屏是为了接收α粒子，α粒子打在荧光屏上会发出闪光，方便显微镜观察记录，B错误；为观察不同方向α粒子的射出情况，带荧光屏的显微镜要在水平面内不同方向移动，C错误；卢瑟福通过α粒子的散射实验说明了原子的核式结构模型，D错误．
答案：A
3．解析：根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(92)) U＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n―→ eq \\al(\s\up1(144),\s\d1(56)) Ba＋ eq \\al(\s\up1(89),\s\d1(36)) Kr＋3（eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n），故A符合题意；
根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1(92)) U―→ eq \\al(\s\up1(234),\s\d1(90)) Th＋（ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He），故B不符合题意；
根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1()) 7N＋ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He―→ eq \\al(\s\up1(17),\s\d1()) 8O＋（ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H），故C不符合题意；
根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1()) 6C―→ eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(7)) N＋（ eq \\al(\s\up1( 0),\s\d1(－1)) e），故D不符合题意．故选A.
答案：A
4．解析：因为高温时原子核的热运动剧烈，使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服库仑斥力，碰撞时十分接近，发生聚变，故聚变也叫热核反应，需要在高温下进行，A正确；由于核反应过程遵循质量数守恒以及电荷数守恒，因此核聚变中电荷数是守恒的，即电荷也是守恒的，B错误；轻核聚变释放出巨大的能量，由爱因斯坦质能方程可知核聚变存在质量亏损，所以太阳进行核聚变时，其质量减小，C错误；太阳上进行的是核聚变，而eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(92))U＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n―→ eq \\al(\s\up1(144),\s\d1(56)) Ba＋ eq \\al(\s\up1(89),\s\d1(36)) Kr＋3 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0)) n是重核的裂变反应，故D错误．
答案：A
5．解析：设Y电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知第一个核反应方程的核电荷数和质量数满足，A＋14＝n＋17，Z＋7＝m＋8，第二个核反应方程的核电荷数和质量数满足，n＋7＝2A，m＋3＝2Z，联立解得，Z＝2，A＝4，故选D.
答案：D
6．解析：铯原子利用的两能级的能量差量级对应的能量为ε＝10－5eV＝10－5×1.6×10－19J＝1.6×10－24J
由光子能量的表达式ε＝hν可得，跃迁发射的光子的频率量级为ν＝eq \f(ε,h)＝eq \f(1.6×10－24,6.63×10－34)Hz≈2.4×109Hz
跃迁发射的光子的频率量级为109Hz.故选C.
答案：C
7．解析：设天体的发射功率为P，则t时间内该天体向外辐射的光子的总能量为E＝Pt，以天体为圆心、L为半径的球面面积为S1＝4πL2，则地球上单位面积接收到的光子的能量为E0＝eq \f(E,S1)＝eq \f(Pt,4πL2)，又天眼的接收面积为S2＝πR2，所以t时间内天眼接收的光子能量为E′＝ηE0S2＝eq \f(ηPtR2,4L2)，又由题意可知t时间内天眼接收的光子能量也可表达为E′＝Nhνt，解得P＝eq \f(4NhνL2,ηR2)，A正确，BCD错误．
答案：A
8．解析：该反应为核裂变反应，A错误；核裂变会产生大量能量，则该核反应过程发生质量亏损，B错误；根据质量数相同235＋1＝A＋89＋3，解得A＝144，故C正确； eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(92)) U的质子数是92，核子数为235，则中子数为143，D错误．
答案：C
9．解析：由图中可知n＝2和n＝1的能级差之间的能量差值为ΔE＝E2－E1＝－3.4eV－（－13.6eV）＝10.2eV，与探测器探测到的谱线能量相等，故可知此谱线来源于太阳中氢原子n＝2和n＝1能级之间的跃迁．故选A.
答案：A
10．解析：原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ时有EⅡ－EⅠ＝hν0
且从激发态能级Ⅱ向下跃迁到基态Ⅰ的过程有
EⅡ－EⅠ＝hν1＋hν2＋hν3
联立解得ν2＝ν0－ν1－ν3
故选D.
答案：D
11．解析：由题意可知 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(6)) C能自发进行β衰变，则其核反应方程为 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(6)) C―→ eq \\al(\s\up1(0),\s\d1(－1)) e＋ eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(7)) N，所以产物为 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(7)) N，A错误；β衰变辐射出的电子是核内的中子转变成质子的同时向外释放的，B错误； eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(6)) C的半衰期不受外界因素的影响，与环境的压强、温度等无关，因此温室效应不会引起 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(6)) C的半衰期发生变化，C错误；若测得一古木样品的 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(6)) C含量为活体植物的eq \f(1,4)，由m＝m0·（eq \f(1,2)）n可知n＝2，则经过了两个半衰期，即11460年，D正确．
答案：D
12．解析：图甲说明大量光子的行为表现为波动性，个别光子的行为表现出粒子性，A正确；图乙的α粒子散射实验中，当显微镜放在D位置时，荧光屏上能观察到闪光（次数较少），B错误；图丙中A、B、C分别表示不同能级间跃迁时释放出的光子，频率最低的是从第四能级跃迁到第三能级释放出的光子，即C光子，C正确；图丁中轧制钢板时需要动态监测钢板的厚度，探测器接收到的可能是γ射线，D错误．故选C.
答案：AC
13．解析：a光子的能量值Ea＝E5－E2＝－0.54eV－（－3.4）eV＝2.86eV，a光照射x金属时刚好能发生光电效应，则金属的逸出功为2.86eV，b光子的能量Eb＝E2－E1＝－3.4eV－（－13.6）eV＝10.2eV，a的能量值小，则a的频率小，故A错误，B正确；氢原子辐射出α光子后，氢原子的能量减小了Ea＝2.86eV，故C错误；用b光光子照射x金属，打出的光电子的最大初动能为Ekm＝Eb－W＝（10.2－2.86）eV＝7.34eV，故D正确．
答案：BD
14．解析：图甲是α粒子散射实验装置，卢瑟福通过用α粒子轰击氮原子放出氢核，发现了质子；他的学生查德威克研究发现了中子，选项A错误；
利用图乙研究光电效应，滑动变阻器的滑片从中点向右移动，导致正向电压增大，根据光电效应的特点可知，在光照强度一定的条件下，电路中的电流随着光电管两端的正向电压的增大而增大，直到达到电路中的饱和光电流，再增大两端电压，饱和光电流保持不变，故电流表示数不可能减小，选项B错误；
图丙是氢原子能级图，用动能为12.5eV的电子轰击，处于基态的氢原子，由于E2－E1＝－3.4eV－（－13.6eV）＝10.2eV
可知氢原子可以吸收电子的一部分能量发生能级跃迁，选项C正确；
原子核的比结合能越大，则原子核中核子的平均核子质量越小，原子核越稳定，选项D正确．
答案：CD
15．解析：根据质量数守恒和电荷数守恒，又因为碳14发生β衰变，所以衰变方程为 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(6)) C―→ eq \\al(\s\up1(14),\s\d1(7)) N＋ eq \\al(\s\up1( 0),\s\d1(－1)) e，故A正确；根据图像可知，剩余三分之一，时间应该大于5730年小于11460年，故B正确；由元素序数知碳14中子数为8，氮14中子数为7，故C错误；半衰期与温度、压强无关，故D错误．
答案：AB
16．解析：光线发射器中发出的光子的能量分别为
E1＝－1.51eV－（－13.6）eV＝12.09eV
E2＝－3.40eV－（－13.6）eV＝10.2eV
E3＝－1.51eV－（－3.40）eV＝1.89eV
可见光光子的能量范围是1.62eV～3.11eV，光线发射器中发出的光有一种为可见光，A正确；
根据E1＝W0＋Ekm
光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能为Ekm＝9.54eV，B正确；
由图丙可知，a光遏止电压小于b光遏止电压，由E＝W0＋Ekm，eUc＝Ekm
得a光能量小于b光能量，则题述a光为氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出的光，C错误；
部分光线被遮挡，不改变光子能量，则光电子飞出阴极时的最大初动能不变．因为光子数量减少，则光电子数量减小，光电流变小，D错误．
答案：AB