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专题15 近代物理
1．（2024·广东深圳·一模）科学家设想未来较为理想的可控核聚变反应方程为H+
B→3X，下列说法正确的是（ ）
A．X 为
C
B．该方程为α 衰变方程
C．该反应质量数守恒
D．大亚湾核电站采用核聚变反应发电
【答案】C
【详解】AC．根据质量数和电荷数守恒可知，
的质量数为
，电荷数为
，则
为
，故A 错误，C 正确；B．该方程为可控核聚变，故B 错误；D．大亚湾核电站采
用核裂变反应发电，故D 错误。故选C。
2．（2024·天津·一模）下列说法正确的是（ ）
A．原子能级跃迁时一定向外辐射光子
B．放射性元素的半衰期随温度升高而减小
C．电子的发现使人们认识到原子是可以再分的
D．组成原子核的核子越多，比结合能一定越大
【答案】C
【详解】A．原子从高能级向低能级跃迁时才会向外辐射光子，故A 错误；B．半衰期
是对大量放射性元素的统计规律，是由元素本身决定的，与外界因素无关，故B 错误；
C．电子的发现使人们认识到原子是可以再分的，故C 正确；D．质量中等的原子核，
比结合能最大，因此组成原子核的核子数越多，它的比结合能不一定越大，故D 错误。
故选C。
3．（2024·湖南长沙·一模）轧钢厂的热轧机上安装射线测厚仪，仪器探测到的
射线
强度与钢板的厚度有关。如图所示，某射线测厚仪采用放射性同位素铱192 作为放射
源，其化学符号是Ir，原子序数为77，放射源在进行衰变产生新核X 的同时会释放
出
射线，放射性元素的半衰期为74 天，下列说法正确的是（ ）
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A．上述衰变方程为
B．衰变放射出的粒子来自于原子核内一个中子转化为一个质子和电子
C．若有4.0g 铱192，经过148 天有1.0g 发生了衰变
D．若探测器测得的射线强度变弱时，说明钢板厚度变小
【答案】B
【详解】A．根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒，可知衰变方程为
故A 错误；B．原子核内中子转化为质子和电子，衰变放射出的粒子来自于原子核内
转化的电子，故B 正确；C．半衰期为74 天，若有
铱192，经过148 天有
发
生了衰变，故C 错误；D．若探测器测得的射线强度变弱时，说明钢板厚度变大，故
D 错误。故选B。
4．（2018·北京海淀·一模）一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出中子，释放
17.6 MeV 的能量．已知氘核、氚核、氦核和中子的质量分别为m1、m2、m3和m4．下
列说法正确的是
A．该核反应方程是
B．该核反应中的核燃料是当前核电站采用的核燃料
C．
D．该核反应可以在常温下进行
【答案】C
【详解】A．该反应为氢核聚变反应，根据质量数和电荷数守恒，反应中应该释放出1
个中子，故A 错误；B．核电站主要是核裂变，而该反应是核聚变反应，故B 错误；
C．根据爱因斯坦的质能亏损方程，因反应放出能量，则质量一定有亏损，故C 正确；
D．该反应不能在常温下进行，只能在很高的温度下进行，故D 错误
5．（2024·云南·一模）“量子化”是二十世纪以来最重要的物理思想之一，下列选项
中与“量子化”思想无关的是（ ）
A．普朗克为解释黑体辐射实验规律提出的能量子假说
B．卢瑟福通过α 粒子散射实验提出的原子核式结构模型
C．波尔提出原子结构假说成功解释了氢光谱
D．爱因斯坦提出光子说并用于光电效应的解释
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【答案】B
【详解】A．普朗克为解释黑体辐射实验规律提出的能量子假说，故A 不符合题意要
求；
B．卢瑟福通过α 粒子散射实验提出的原子核式结构模型，与“量子化”思想无关，故
B 符合题意要求；C．波尔提出原子结构假说，认为电子轨道量子化，原子能量量子化，
成功解释了氢光谱，故C 不符合题意要求；D．爱因斯坦提出光子说，认为光的能量
是一份一份的，并用于光电效应的解释，故D 不符合题意要求。故选B。
6．（2024·安徽·一模）2023 年8 月24 日，日本启动核污染水排海，排放核污染水里含
64 种核放射性元素，将对全人类和海洋生命产生长久的重大威胁，核废水中的
发
生衰变时的核反应方程为
，该核反应过程中放出的能量为Q，设
的比结合能为E1，
的比结合能为E2，X 的比结合能为E3，已知光在真空中
的传播速度为c，
的半衰期为138 天，则下列说法正确的是（ ）
A．该核反应中
发生了β 衰变
B．该核反应过程中放出的能量
C．100 个
原子核经过138 天，还剩50 个原子核未衰变
D．该核反应过程中的质量亏损为
【答案】D
【详解】A．根据核反应前后质量数和电荷数守恒可得，X 的质量数为4，电荷数为
2，即X 为
，该反应为α 衰变，故A 错误；B．核反应过程中放出的核能为反应后
生成的所有新核的总结合能与反应前所有原子核的总结合能之差，即
故B 错误；C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数
几个原子核无意义，故C 错误；D．该核反应过程中的质量亏损为
故D
正确。故选D。
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7．（2024·黑龙江哈尔滨·一模）2023 年8 月，日本不顾多个国家的反对，公然将含有
大量放射性物质的核废水排放到太平洋中，其中有一种放射性物质是碳14，它的半衰
期大约为5730 年，其衰变方程为
；则下列说法正确的是（ ）
A．衰变方程中X 为
粒子
B．如果有100 个碳14，经过5730 年将有50 个原子核发生衰变
C．碳14 半衰期很长，所以短期内不会对人类造成影响
D．衰变产生的X 粒子电离本领比
光子强
【答案】D
【详解】
A．根据质量数和电荷数守恒，衰变方程为
可知衰变方程中X 为电子，
故A 错误；B．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核衰变不适用，故B
错误；C．碳14 半衰期很长，短期内会对人类造成影响，故C 错误；D．衰变产生的
X 粒子电离本领比
光子强，故D 正确。故选D。
8．（2024·黑龙江·一模）红外测温仪只能捕获红外线，红外线光子的能量为
。如图为氢原子的能级图，大量处在
能级的氢原子向外辐射的光子
中，能被红外线测温仪捕获的不同频率的光子共有（ ）
A．2 种
B．3 种
C．4 种
D．5 种
【答案】A
【详解】由氢原子能级示意图可知，氢原子从激发态向低能级跃迁时，根据
可知，所辐射光子能量为0.31eV、0.97eV、2.86eV、13.06eV、0.66eV、
2.55eV、12.75eV、1.89eV、12.09eV、10.2eV，红外线光子的能量为
，则
能被红外线测温仪捕获的不同频率的光子共有2 种。故选A。
9．（2024·全国·一模）医学治疗中常用放射性核素
产生
射线，而
是由半衰
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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．
【答案】C
【详解】由图可知从
到
恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知半衰期
为
故选C。
10．（2024·甘肃·一模）硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，它的工
作原理与光电效应类似：当光照射硅光电池，回路里就会产生电流。关于光电效应，
下列说法正确的是（ ）
A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的
光电子的最大初动能也就越大
B．对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值，才能产生光电效应
C．任意频率的光照射到金属上，只要光照时间足够长就能产生光电流
D．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光
照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
【答案】A
【详解】A．由爱因斯坦光电效应方程
可知，当某种色光照射金属表面时，
能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能也就越大，A 正
确；
BC．对某金属来说，入射光频率必须大于金属的极限频率，才能产生光电效应，如果
光的频率小于金属的极限频率，无论光照时间多长都不能发生光电效应，BC 错误；
D．光电效应的产生具有瞬时性，入射光的强度不影响发出光电子的时间间隔，D 错误。
故选A。
11．（2024·河南·一模）关于下面四幅图涉及到的物理知识，下列说法正确的是
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（ ）
A．图①：泊松首先在实验中观察到了这个亮斑
B．图②：大量处于
激发态的氢原子最多可以辐射出两种不同频率的光子
C．图③：b 光折射率小于c 光折射率
D．图④：汤姆孙通过电子的发现，揭示出原子可以再分
【答案】D
【详解】A．菲涅尔首先在实验中观察到了泊松亮斑，故A 错误；B．大量处于
激发态的氢原子，根据
可知最多可以辐射出3 种不同频率的光子，故B 错误；
C．由光路图可知，b 光的偏转程度大于c 光的偏转程度，则b 光折射率大于c 光折射
率，故C 错误；D．汤姆孙通过电子的发现，揭示出原子可以再分，故D 正确。故选
D。
12．（2024·广西河池·一模）人工核转变是指人类通过特定的实验手段，将原子核中的
质子、中子和其他粒子进行增加、减少、替换等改变，从而使原子核的性质发生变化
的过程。在核反应方程
中，X 表示的是（ ）
A．电子
B．质子
C．中子
D．α 粒子
【答案】B
【详解】根据质量数守恒和电荷数守恒可得，X 的质量数为1，电荷数为1，则X 表示
的是质子。故选B。
13．（2024·江西·一模）已知轨道量子数为
的氢原子能级为
（
为氢原子处
于基态时的能级，
）。现用单色光A 照射大量处于基态的氢原子，只能产
生一种频率的光子；用单色光B 照射大量处于基态的氢原子，能产生三种不同频率的
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光子，则单色光A 和单色光B 的光子能量之比为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【详解】现用单色光A 照射大量处于基态的氢原子，只能产生一种频率的光子，则单
色光A 的能量为
用单色光B 照射大量处于基态的氢原子，能产生三
种不同频率的光子，则单色光B 的能量为
则单色光A 和单色光B 的
光子能量之比为
。故选D。
14．（2024·贵州贵阳·一模）紫光光子的能量范围为2.76~3.10eV，蓝光光子的能量范
围为2.53~2.76eV。如图所示为氢原子的能级图，光子能量为12.75eV 的光照射大量处
于基态的氢原子使这些氢原子处于激发态，这些氢原子向低能级跃迁时，关于上述两
种光的辐射情况，下列说法正确的是（ ）
A．只辐射紫光
B．只辐射蓝光
C．既辐射紫光，又辐射蓝光
D．既不辐射紫光，也不辐射蓝光
【答案】B
【详解】氢原子吸收12.75eV 的光后的能量为
氢原子会从基态跃迁到第4 能级，然后再自发地向低能级跃迁，根据
可知氢原子跃迁释放的能量分别为0.66eV；2.55eV；12.75eV；1.89eV；12.09eV；
10.2eV，结合题意可知只辐射蓝光。故选B。
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