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专题15 近代物理
1、（2022·湖南卷·T1）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（ ）
A. 卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征
B. 玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律
C. 光电效应揭示了光的粒子性
D. 电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性
2、（2022·广东卷·T5）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
，其中
。图是按能量排列的电磁波谱，要使
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
3、（2022·山东卷·T1）碘125 衰变时产生
射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125 的半衰期
为60 天，若将一定质量的碘125 植入患者病灶组织，经过180 天剩余碘125 的质量为刚植入时的（ ）
A.
B.
C.
D.
4、（2022·全国甲卷·T17）两种放射性元素的半衰期分别为
和
，在
时刻这两种元素的原子核
总数为N，在
时刻，尚未衰变的原子核总数为
，则在
时刻，尚未衰变的原子核总数为（
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）
A.
B.
C.
D.
5、（2022·浙江6 月卷·T14）秦山核电站生产
的核反应方程为
，其产物
的
衰变方程为
。下列说法正确的是（ ）
A. X 是
B.
可以用作示踪原子
C.
来自原子核外
D. 经过一个半衰期，10 个
将剩下5 个
6、（2022·浙江6 月卷·T7）如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n=3 的激发态，在向低能级跃迁时
放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV 的金属钠。下列说法正确的是（ ）
A. 逸出光电子的最大初动能为10.80eV
B. n=3 跃迁到n=1 放出的光电子动量最大
C. 有3 种频率的光子能使金属钠产生光电效应
D. 用0.85eV 的光子照射，氢原子跃迁到n=4 激发态
7、（2022·浙江1 月卷·T14）2021 年12 月15 日秦山核电站迎来了安全发电30 周年，核电站累计发电约
6.9×1011kW·h，相当于减排二氧化碳六亿多吨。为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民
供热。下列说法正确的是（ ）
A. 秦山核电站利用的是核聚变释放的能量
B. 秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6kg
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C. 核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度
D. 反应堆中存在
的核反应
8、(2022·湖北·T1) 上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如
果静止原子核
俘获核外K 层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即
+
→X +
。根据核反应后原子核X 的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。
下列说法正确的是（ ）
A. 原子核X 是
B. 核反应前后的总质子数不变
C. 核反应前后总质量数不同
D. 中微子
的电荷量与电子的相同
1．（2021·山东卷）在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的
，其
衰变方程为
。以下说法正确的是（ ）
A．衰变方程中的X 是电子
B．升高温度可以加快
的衰变
C．
与
的质量差等于衰变的质量亏损
D．方程中的X 来自于
内质子向中子的转化
2．（2021·河北卷）普朗克常量
，光速为c，电子质量为
，则
在国际单位制
下的单位是（ ）
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A．
B．m
C．
D．
3．（2021·浙江卷）已知普朗克常量
，电子的质量为
，一个电子和一滴
直径约为
的油滴具有相同动能，则电子与油滴的德布罗意波长之比的数量级为（ ）
A．
B．
C．
D．
4．（2021·广东卷）科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26，铝26 的半衰期为72 万年，其衰
变方程为
，下列说法正确的是（ ）
A．Y 是氦核
B．Y 是质子
C．再经过72 万年，现有的铝26 衰变一半
D．再经过144 万年，现有的铝26 全部衰变
5．（2021·湖南卷）核废料具有很强的放射性，需要妥善处理。下列说法正确的是（ ）
A．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽
B．原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒
C．改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期
D．过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害
6．（2021·全国卷）如图，一个原子核X 经图中所示的一系列
、
衰变后，生成稳定的原子核Y，在此
过程中放射出电子的总个数为（ ）
A．6
B．8
C．10
D．14
7．（2021·全国卷）医学治疗中常用放射性核素
产生
射线，而
是由半衰期相对较长的
衰
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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．
8．（2021·河北卷）银河系中存在大量的铝同位素
，
核
衰变的衰变方程为
，
测得
核的半衰期为72 万年，下列说法正确的是（ ）
A．
核的质量等于
核的质量
B．
核的中子数大于
核的中子数
C．将铝同位素
放置在低温低压的环境中，其半衰期不变
D．银河系中现有的铝同位素
将在144 万年后全部衰变为
9．（2021·浙江卷）2020 年12 月我国科学家在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76 个光子100
个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百
万亿倍。关于量子，下列说法正确的是（ ）
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A．是计算机运算的一种程序
B．表示运算速度的一个单位
C．表示微观世界的不连续性观念
D．类似于质子、中子的微观粒子
10．（2021·浙江卷）下列说法正确的是（ ）
A．光的波动性是光子之间相互作用的结果
B．玻尔第一次将“量子”入原子领域，提出了定态和跃迁的概念
C．光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量
D．α 射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方，验电器金属箔的张角会变大
11．（2021·浙江卷）对四个核反应方程（1）
；（2）
；（3）
；（4）
。下列说法正确的是（ ）
A．（1）（2）式核反应没有释放能量
B．（1）（2）（3）式均是原子核衰变方程
C．（3）式是人类第一次实现原子核转变的方程
D．利用激光引发可控的（4）式核聚变是正在尝试的技术之一
12．（2021·浙江卷）如图所示是我国全超导托卡马克核聚变实验装置。2018 年11 月，该装置实现了
1×108℃等离子体运行等多项重大突破，为未来和平利用聚变能量迈出了重要一步。关于核聚变，下列说法
正确的是（ ）
A．聚变又叫热核反应
B．太阳就是一个巨大的热核反应堆
C．高温能使原子核克服核力而聚变
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D．对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多
1．（2020·海南卷）100 年前，卢瑟福猜想在原子核内除质子外还存在着另一种粒子X，后来科学家用
粒子轰击铍核证实了这一猜想，该核反应方程为：
，则（ ）
A．
，
，X 是中子
B．
，
，X 是电子
C．
，
，X 是中子
D．
，
，X 是电子
2．（2020·北京卷）氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于
能级上，下列说法正确的是（ ）
A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出2 种频率的光子
B．从
能级跃迁到
能级比跃迁到
能级辐射的光子频率低
C．从
能级跃迁到
能级需吸收
的能量
D．
能级的氢原子电离至少需要吸收
的能量
3．（2020·天津卷）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确
的理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是（ ）
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A．
B．
C．
D．
4．（2020·江苏卷）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。
它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体
热辐射强度I 及其极大值对应的波长
的变化情况是（ ）
A．I 增大，
增大
B．I 增大，
减小
C．I 减小，
增大
D．I 减小，
减小
5．（2020·山东卷）氚核
发生β 衰变成为氦核
。假设含氚材料中
发生β 衰变产生的电子可以全
部定向移动，在3.2
104 s 时间内形成的平均电流为5.0
10-8 A。已知电子电荷量为1.6
10-19 C，在这段时
间内发生β 衰变的氚核
的个数为（ ）
A．
B．
C．
D．
6．（2020·浙江卷）下列说法正确的是（ ）
A．质子的德布罗意波长与其动能成正比
B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是
射线
C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性
7．（2020·全国卷）氘核
可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式
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表示。海水中富含氘，已知1kg 海水中含有的氘核约为1.0×1022个，
若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M 的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg 标准煤燃烧释
放的热量约为2.9×107 J，1 MeV= 1.6×10–13J，则M 约为（ ）
A．40 kg
B．100 kg
C．400 kg
D．1 000 kg
8．（2020·浙江卷）下列说法正确的是（ ）
A．
射线的穿透能力比
射线强
B．天然放射现象说明原子具有复杂的结构
C．核聚变中平均每个核子放出的能量比裂变中平均每个核子的小
D．半衰期跟放射性元素以单质或化合物形式存在无关
9．（2020·浙江卷）太阳辐射的总功率约为
，其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应中，一
个质量为
（c 为真空中的光速）的氘核（
）和一个质量为
的氚核（
）结合为一个质量为
的氦核（
），并放出一个X 粒子，同时释放大约
的能量。下列说法正确的是（ ）
A．X 粒子是质子
B．X 粒子的质量为
C．太阳每秒因为辐射损失的质量约为
D．太阳每秒因为辐射损失的质量约为
10．（2020·全国卷）1934 年，约里奥—居里夫妇用α 粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反
应方程为：
。X 会衰变成原子核Y，衰变方程为
，则（ ）
A．X 的质量数与Y 的质量数相等
B．X 的电荷数比Y 的电荷数少1
C．X 的电荷数比
的电荷数多2
D．X 的质量数与
的质量数相等
11．（2020·全国卷）下列核反应方程中，X1，X2，X3，X4代表α 粒子的有（ ）
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A．
B．
C．
D．
12．（2020·浙江卷）如图所示，波长为
和
的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色光a 和
b，则这两束光（ ）
A．照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能
B．射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距
C．在水中的传播速度
D．光子动量
13．（2020·浙江卷）由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV 到
3.11eV 之间，则（ ）
A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出
射线
B．氢原子从
的能级向
的能级跃迁时会辐射出红外线
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C．处于
能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离
D．大量氢原子从
能级向低能级跃迁时可辐射出2 种频率的可见光
14．（2020·江苏卷）大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为
和
，
则该激发态与基态的能量差为_____，波长为
的光子的动量为_____。（已知普朗克常量为h，光速为
c）
15．（2020·浙江卷）通过测量质子在磁场中的运动轨迹和打到探测板上的计数率（即打到探测板上质子数
与衰变产生总质子数N 的比值），可研究中子（
）的
衰变。中子衰变后转化成质子和电子，同时放
出质量可视为零的反中微子
。如图所示，位于P 点的静止中子经衰变可形成一个质子源，该质子源在纸
面内各向均匀地发射N 个质子。在P 点下方放置有长度
以O 为中点的探测板，P 点离探测板的垂
直距离
为a。在探测板的上方存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B 的匀强磁场。
已知电子质量
，中子质量
，质子质量
（c 为光速，不考虑粒子之间的相互作用）。
若质子的动量
。
（1）写出中子衰变的核反应式，求电子和反中微子的总动能（以
为能量单位）；
（2）当
，
时，求计数率；
（3）若
取不同的值，可通过调节
的大小获得与（2）问中同样的计数率，求
与
的关系并给出
的
范围。
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