新教材2024届高考物理二轮专项分层特训卷第一部分专题特训练专题五机械振动和机械波光电磁波热学近代物理初步考点4近代物理初步（附解析）

考点4　近代物理初步1.[2023·湖南卷]2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步，下列关于核反应的说法正确的是(　　)A．相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多B．氘氚核聚变的核反应方程为H＋H―→He＋eC．核聚变的核反应燃料主要是铀235D．核聚变反应过程中没有质量亏损2．[2023·全国乙卷]2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献．由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048J.假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108m/s)(　　)A．1019kgB．1024kgC．1029kgD．1034kg3．[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．106HzC．109HzD．1012Hz4．[2023·浙江6月卷]“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜．核电池将Pu衰变释放的核能一部分转换成电能．Pu的衰变方程为Pu―→U＋He，则(　　)A．衰变方程中的X等于233B．He的穿透能力比γ射线强C．Pu比U的比结合能小D．月夜的寒冷导致Pu的半衰期变大5．[2022·广东卷]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En＝，其中E1＝－13.6eV.如图是按能量排列的电磁波谱，要使n＝20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射线波段的光子题组一　光电效应　能级跃迁6．[2023·山东省聊城市模拟]智能手机和平板电脑给人类生活和学习带来便利的同时，也给人们的健康带来了威胁，如电子屏幕散发出的短波蓝光辐射(波长在400～450nm)对眼睛的伤害就是其一．为此，人们专门研制了防蓝光手机膜，以减少或阻断对人眼有害的短波蓝光及紫外光．已知普朗克常数h＝6.63×10－34J·s，光在真空中传播速度为c＝3×108m/s，电子电荷量e＝1.60×10－19C．下列说法正确的是(　　)A．防蓝光手机膜是利用光的衍射将蓝光过滤B．防蓝光手机膜是利用光的偏振将蓝光过滤C．短波蓝光透过防蓝光手机膜后光的频率将减小D．若用波长为400nm的蓝光照射某金属材料，恰好能使其发生光电效应，则该金属材料的逸出功约为3.1eV7.[2023·河北省邯郸市一模]如图所示为研究光电效应的实验装置，用频率为ν的光照射电极K，从电极K逸出的光电子可向各个方向运动．某同学进行了如下操作：(1)用频率为ν1的光照射光电管，此时微安表中有电流．调节滑动变阻器，使微安表示数恰好变为0，记下此时电压表的示数U1.(2)用频率为ν2的光照射光电管，重复(1)中的步骤，记下电压表的示数U2.已知电子的电荷量为e.下列说法正确的是(　　)A．为了使微安表的示数为零，实验中滑动变阻器的滑片P应该向b端移动B．根据题中数据可以得到普朗克常量为h＝C．若仅降低(1)中的光照强度，则微安表最初读数减小，遏止电压会变小D．滑动变阻器的滑片位于b端时，流过微安表的电流方向是从上往下8.2023年正月十三至正月二十二，已有上千年历史的涿州市元宵灯会上以三国文化为主题的各类霓虹灯悉数登场，多姿多彩的霓虹灯使人们在红红火火的元宵花灯节上感受着浓浓的新春气息．霓虹灯发光原理是不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光子而呈现五颜六色，如图所示为氢原子能级图，氢原子处于n＝5能级上，已知可见光的光子能量范围为1.62～3.11eV，则下列说法正确的是(　　)A．一个处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，最多产生10种谱线 B．氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁过程中发出的光为可见光C．氢原子从n＝3能级向n＝1能级跃迁过程中发出光不能使逸出功为2.29eV的金属钠发生光电效应D．氢原子从n＝5能级向n＝1能级跃迁过程中发出光的波长最长9．[2023·辽宁省抚顺市模拟]德布罗意认为实物粒子也具有波动性，他给出了德布罗意波长的表达式λ＝.现用同样的直流电压加速原来静止的一价氢离子H＋和二价钙离子Ca2＋，已知氢离子与钙离子的质量比为1∶40，加速后的氢离子和钙离子的德布罗意波的波长之比为(　　)A．1∶4B．4∶1C．1∶4D．4∶1题组二　核反应和核能10．[2023·广东省惠州市一模]医学影像诊断设备PET/CT是借助于示踪剂可以聚集到病变部位的特点来发现疾病．示踪剂常利用同位素116C作示踪原子标记，其半衰期仅为20min.116C由小型回旋加速器输出的高速质子轰击147N获得，则下列说法正确的是(　　)A．用高速质子轰击147N，生成116C的同时释放出中子B．用高速质子轰击147N，生成116C的同时释放出α粒子C．1g的116C经40min后，剩余116C的质量为0.2gD．将116C置于回旋加速器加速时，其半衰期可能会发生变化11．[2023·山东省泰安市调研]质量为m0的某放射性元素原子核发生衰变，经过时间t，该元素原子核剩余的质量为m，其t关系如图所示．该元素的半衰期约为(　　)A．41.5dB．100dC．141.5dD．183d12．[2023·安徽省检测]传统的航母动力来源是燃油蒸汽轮机，燃油限制了航母的载重量、续航里程和战斗力.2021年，我国研发的全球首个小型核反应堆“玲珑一号”问世，为我国建造核动力航母奠定了基础，“玲珑一号”的核燃料为浓缩铀，体积小，功率大，U的一种核反应方程为U＋n―→Ba＋Kr＋3X，生成的Ba还会发生β衰变．下列说法正确的是(　　)A．X粒子带负电B．Ba发生β衰变的半衰期不能通过调节压强和温度来控制C．Ba发生β衰变时产生的β射线是钡原子核外的电子跃迁形成的D．U的比结合能大于Ba的比结合能 13．[2023·重庆市北碚区模拟]钍基盐熔堆是第四代核反应堆之一，其中一种核反应为Th→Pa＋e，用mTh、mPa分别表示Th、Pa核的质量，反应中释放的核能为ΔE，c为真空中的光速．该核反应中(　　)A．Pa的中子数为91B．β粒子的质量为mTh－－mPaC．Th的比结合能比H的小D．Th静止在匀强磁场中，β粒子速度若垂直于磁场，则Pa和β粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为91∶114．(多选)因为慢中子更适宜引发裂变，但是重核裂变产生的中子大部分是速度很大的“快中子”，因此需要“慢化剂”使“快中子”减速．“快中子”与“慢化剂”的原子核发生碰撞后，中子能量减小，变为“慢中子”．假设中子与“慢化剂”原子核的每次碰撞都是弹性碰撞，而且认为碰撞前“慢化剂”原子核都是静止的，下列说法正确的是(　　)A．“慢化剂”原子核质量越大，每次碰撞中中子损失的能量越多，更适宜作为“慢化剂”B．若“慢化剂”采用普通水，中子与普通水中的氢原子核发生碰撞，中子的减速效果很好C．若用石墨做“慢化剂”，碳原子核的质量是中子质量的12倍，一次碰撞前后中子速度大小之比为13∶11D．若用石墨做“慢化剂”，碳原子核的质量是中子质量的12倍，一个“快中子”连续与三个静止的碳原子核碰撞后“快中子”的动能与其初动能之比为15.爱因斯坦提出了受激辐射的概念，即在特定频率外来光子作用下，处在高能级的原子向低能级跃迁，并发出与外来光子完全相同的另一光子，原理示意图如图所示．已知普朗克常量为h.下列说法正确的是(　　)A．外来光子的频率为B．受激辐射过程原子的能量增加C．受激辐射过程原子动量守恒D．引起受激辐射的光子可能是γ射线16.[2023·浙江省台州市监测]如图所示，某激光器的一端固定于圆心O点，以角速度ω绕O点转动，转动过程中从激光器的另一端连续发出波长为λ的细激光束(不计光束截面积)，在半径为R的虚线圆某处固定一弧形接收屏，接收屏沿虚线圆的长度为l.激光器转动一周的过程中，接收屏接收到的光子数为n，已知普朗克常数为h，激光传播的速度为c，则激光器的发射功率为(　　) A．B．C．D．17．[2023·山东省菏泽市预测]铝26是天体物理研究中最为重要的放射性核素之一，银河系中存在大量铝26，它可以通过放射性衰变提供足够的能量，以产生具有内部分层的行星体，其衰变方程为Al―→X＋e以下说法正确的是(　　)A．X中的中子个数为12B．衰变前Al的质量与衰变后X和e的总质量相等C．10个量Al经过一个半衰期可能还剩6个没衰变D．Al在高温环境中的衰变会加快18．[2023·河北省部分重点高中模拟]原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中不正确的是(　　)A．168O核的结合能约为128MeVB．He核比Li核更稳定C．两个H核结合成He核时释放能量D．23592U核中核子的平均结合能比Kr核中的大19．[2023·广东省广州市统考]如图所示的火灾自动报警器具有稳定性好、安全性高的特点，应用非常广泛，其工作原理为：放射源处的镅24195Am放出的α粒子，使壳内气室空气电离而导电，当烟雾进入壳内气室时，α粒子被烟雾颗粒阻挡，导致工作电路的电流减小，于是锋鸣器报警．则(　　) 　A.发生火灾时温度升高，24195Am的半衰期变短B．这种报警装置应用了α射线贯穿本领强的特点C．24195Am发生α衰变的核反应方程是24194Pu―→24195Am＋eD．24195Am发生α衰变的核反应方程是24195Am―→23793Np＋He20．[2023·湖南省长沙市一模](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．合上开关S，当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；当滑动变阻器的滑动触头P从c向右滑动到d后，再向f滑动的过程中，电压表V读数增大而灵敏电流计G的读数保持不变．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．光电子的最大初动能为B．阴极K的金属材料的逸出功为hν－C．阳极A的半径不小于2lD．换用光强更大的同种激光照射阴极K，滑动变阻器的滑动触头P从c向右滑动到d后，再向f滑动的过程中，电压表V读数增大，灵敏电流计G的读数也增大21．[2023·湖北省模拟]电影《流浪地球2》中太阳核心聚变加速，导致内核温度高达一亿度，足以点燃太阳，产生氮闪．如图所示，现实中太阳内层的氢发生聚变，每4个H会聚变成1个He，即质子—质子链反应．下列说法不正确的是(　　) A．两个H合成H的过程中产生一个正电子B．H比H少一个中子C．H和H聚合成He，反应前后质量数守恒D．He的比结合能小于H的比结合能22.[2023·北京市海淀区一模]氢原子在可见光区的4条特征谱线是玻尔理论的实验基础．如图所示，这4条特征谱线(记作Hα、Hβ、Hγ和Hδ)分别对应着氢原子从n＝3、4、5、6能级向n＝2能级的跃迁，下面4幅光谱图中，合理的是(选项图中长度标尺的刻度均匀分布，刻度值从左至右增大)(　　)[答题区]题号1234567891011答案题号1213141516171819202122答案