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专题 12 近代物理
一、单选题
1．（2022·广东广州·模拟预测）每一年年末物理学会都会公布当年物理学的十项重大进展，全科学界十
分关注物理学的发展。下列对历史上的重大发现说法正确的是（ ）
A．电子的发现说明原子核内部有复杂结构
B．电子衍射现象的发现说明实物粒子也有波动性
C．天然放射现象的发现说明原子内部有复杂结构
D．光电效应现象可以用连续的能量观解释
2．（2022·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，
，则（ ）
A．该反应为核聚变反应
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． 的质子数是235，中子数是92
3．（2022·山东·模拟预测）如图所示为宾馆内的烟雾探测器，探测器中装有大约 的镅 ，它是
一种半衰期长达 年的放射性金属，会释放出 射线和 射线。当空气分子穿过探测器时， 释放
出的射线将其电离，电离产生的正、负离子在电场力作用下移动，形成微小电流，可被探测器内芯片探
测到，下列说法正确的是（ ）
A．镅 需要及时更换，保证探测器工作的稳定性B． 发生衰变的方程是
C． 的比结合能大于 的比结合能
D．使空气分子发生电离的主要是 射线
4．（2022·山东·模拟预测）钴60（ Co）是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年。它发
生β衰变变成镍60（ ）同时放出能量高达315keV的高速电子和两束γ射线。钴60的应用非常广泛，
几乎遍及各行各业。在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、
辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制等；在医学上，常用于人体肿瘤的放射治疗。关于钴
60，下列说法正确的是（ ）
A．发生β衰变的衰变方程为
B．将钴60放入高温高压环境中可以加快其衰变
C．钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收
D．10g钴60经过10.54年全部发生衰变
5．（2022·河北·模拟预测）由于太阳自身巨大的重力挤压，使其核心的压力和温度变得极高，形成了可
以发生核聚变反应的环境。太阳内发生核聚变反应主要为： ，已知氘核的比结合能是
，氦核的比结合能是 。则该反应释放的核能约为（ ）
A． B． C． D．
6．（2022·黑龙江哈尔滨·模拟预测）2021年12月15日，秦山核电站成为安全发电30年的核电基地，9
台机组运行业绩多年稳定处于世界先进水平。图是当前普遍使用的核反应堆的示意图。下列说法正确的
是（ ）
A．核反应堆内核燃料发生核聚变B．石墨起到吸收中子的作用
C．镉棒起到使中子减速的作用
D．与相同功率的火电站相比，核电站所需原料少，造成污染小
7．（2022·江苏省海头高级中学二模）如图是氦离子 的能级图。通常我们认为可见光光子的能量在
1.64－3.19eV之间。按照这一标准，下列操作中不能使处于基态的氦离子辐射可见光的是（ ）
A．用能量为48.36eV的光子照射时
B．用能量为52.89eV的光子照射时
C．用能量为53.89eV的电子轰击时
D．用能量为56.45eV的电子轰击时
8．（2022·湖北·模拟预测）如图有关量子力学建立之初的几个重要实验，下列说法错误的是（ ）
A．普朗克为解释图甲的实验数据，提出了能量子的概念，被称为“量子力学之父”
B．如图乙，在光照下，电流表发生了偏转，则无论如何调节滑动变阻器的滑片，都无法使电流表示数变
为零
C．康普顿依据爱因斯坦光电效应方程，测量计算出普朗克常量，与普朗克根据黑体辐射得出的值在误差
允许的范围内是一致的
D．可以用图丙中的原子特征谱线来做光谱分析
9．（2022·山西·怀仁市第一中学校模拟预测）碳14是碳的一种放射性同位素，是通过宇宙射线撞击空气
中的氮14原子产生的，其半衰期为5730年，衰变后又转变为氮14。由于其不断地产生、衰变使得大气中的碳14达到动态平衡，从而使大气及活体生物中碳元素的碳14丰度（碳14原子占碳原子总数的百分
比）保持一个定值，而死亡的生物体中的碳14原子却由于衰变而不断减少，这就是碳14测定年代的原
理。根据以上描述，以下说法正确的是（ ）
A．碳14发生的衰变是 衰变
B．若某待测生物体样本的碳14丰度为大气的12.5%，则可判定该生物体死亡约17190年
C．衰变产生的氮14新核的质量大于碳14的质量
D．碳14的半衰期会受到环境温度、湿度以及所处化学状态（化合态或游离态）的影响
10．（2022·浙江·模拟预测）大量处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时产生的a、b两种单色光照射某
光电管的阴极时，测得遏止电压之比为2:1，根据该信息下列说法正确的是（ ）
A．在同种介质中，b光的传播速度是a光的 倍
B．若b光是跃迁到n=3能级产生的，则a光可能是跃迁到n=4能级产生的
C．用同样的装置做双缝干涉实验，b光束的条纹间距是a光束的两倍
D．当两种光从水中射向空气时，a光的临界角小于b光的临界角
二、多选题
11．（2022·江西景德镇·二模）如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，原子在
向较低能级跃迁的过程中向外发出光子。若用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，则下列说法正确的
是（ ）
A．这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最长
B．这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光频率最高
C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11eV
D．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV
12．（2022·新疆·博乐市高级中学（华中师大一附中博乐分校）模拟预测）如图，图甲为氢原子的能级图，
大量处于 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．光电管阴极K金属材料的逸出功为
B．这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光
C．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为负极
D．氢原子跃迁放出的光子中共有2种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象
13．（2022·福建省福州第一中学模拟预测）1899年，苏联物理学家列别捷夫首先从实验上证实了“光射
到物体表面上时会产生压力”，我们将光对物体单位面积的压力叫压强或光压。已知频率为 的光子的
动量为 ，式中h为普朗克常量（h=6.63×10-34J·s），c为光速（c=3×108m/s），某激光器发出的激光功
率为P=1000W，该光束垂直射到某平整元件上，其光束截面积为S=1.00mm2，该激光的波长 =500nm
下列说法正确的有（ ）
A．该激光器单位时间内发出的光子数可表示为
B．该激光定能使金属钨（截止频率为1.095×1015Hz）发生光电效应
C．该激光不能使处于第一激发态的氢原子（E=-3.4eV=-5.44×10-19J）电离
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D．该光束可能产生的最大光压约为6.67Pa
三、解答题
14．（2022·上海徐汇·三模）1945年7月16日，美国的第一颗原子弹在新墨西哥州的沙漠中试爆成功。
由于当时美国对原子弹武器的细节都是绝对保密的，因此试爆后测量的各种数据都是不为人知的。到了
1947年，美国军方只是公布了原子弹爆炸火球随时间变化的照片，这些原子弹爆炸产生的蘑菇云照片在
当时引起了人们极大的兴趣，出现在世界各地的报纸和杂志上。
（1）该原子弹是以钚（ ）为核原料的，在中子的轰击下，一种典型的核裂变产物是氙（ ）和
锆（ ），试写出此核反应方程；
（2）英国物理学家杰弗里·泰勒爵士通过对照片的分析，认为原子弹爆炸火球的实时半径 与时间 ，爆
炸能量 以及空气密度 有关。请你写出 会影响 的理由，并指出当 增大时， 将增大还是减小；
（3）接上问，如果认为 只与 ， ， 有关，可以得到： ，其中 、 、 、 是无单位的常数．试求出 、 、 的数值；
（4）接上问，我们假定常数 ，取空气密度 。观察图片可得，当 时，火球半
径约等于 。已知1吨TNT当量 ，试估算该次核爆炸的当量 。
15．（2022·北京·高考真题）利用物理模型对问题进行分析，是重要的科学思维方法。
（1）某质量为m的行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，在近日点速度为v，在远日点速度为v。求从近日点
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到远日点过程中太阳对行星所做的功W；
（2）设行星与恒星的距离为r，请根据开普勒第三定律（ ）及向心力相关知识，证明恒星对行星
的作用力F与r的平方成反比；
（3）宇宙中某恒星质量是太阳质量的2倍，单位时间内向外辐射的能量是太阳的16倍。设想地球“流
浪”后绕此恒星公转，且在新公转轨道上的温度与“流浪”前一样。地球绕太阳公转的周期为T，绕此
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恒星公转的周期为T，求 。
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16．（2022·北京·101中学三模）（1）用波长为 的光照射金属表面所产生的光电子垂直进入磁感强度为
B的匀强磁场中作匀速圆周运动时，其最大半径为R，电子质量为m，电量为e，光速为c，普朗克常量为
h，求金属的逸出功W；
（2）一个光源以 的功率向四周均匀地发射能量。在离光源距离 处放置一小钾箔，钾的
逸出功 ，假设入射光的能量是连续地和平稳地垂直传给钾箔，光的平均波长为 。
①根据爱因斯坦的光子说和质能方程，证明光子动量 （h是普朗克恒量）。
②假设钾箔完全吸收所有照射到它上面的能量。求：
a．钾箔在垂直入射光方向上单位面积上受到光的平均作用力（用题目中的物理符号表示）。b．按照经典电磁理论，钾箔只需吸收足够的能量就可以逐出电子，若一个要被逐出的电子收集能量的圆
形截面的半径约为一个典型原子的半径 ，求：此光源照射条件下，用此光源照射时电子将
被逐出的时间。
c．根据你的计算结果，你认为经典电磁理论在解释光电效应现象时是否合理？谈谈你的看法。
