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2026江苏高考物理的二轮专题
专题突破练13　近代物理
一、单项选择题:共10题,每题4分,共40分。
1.(2025·苏锡常镇一模)太阳中存在一种核反应HHe+X,下列说法正确的是(　　)
AHe中有两个中子 BHe中有四个中子
C.X为质子 D.X为电子
2.(2025·南京一模)已知Co的半衰期约为5.26年,其衰变方程是CoNi+X+。其中是反中微子,它的电荷量为零,质量可忽略。下列说法正确的是(　　)
ACo发生的是α衰变
B.X是来自原子核外的电子
CNi的比结合能比Co的大
D.2个Co原子核经过10.52年一定全部发生了衰变
3.(2025·泰州期中)下列说法正确的是(　　)
A.由图甲可知,黑体既不反射电磁波,也不向外辐射电磁波
B.由图乙可知,达到热平衡的系统具有相同的温度
C.图丙是核反应堆示意图,其中镉棒的作用是释放中子以保证核裂变能持续进行
D.图丁是射线测厚装置示意图,工业上利用β射线来对金属板的厚度进行自动控制
4.(2025·苏锡常镇一模)如图所示为玻尔的氢原子电子轨道示意图。一群处于n=4能级的原子向低能级跃迁,下列说法正确的是(　　)
A.一共能产生3种不同的光子
B.一共能产生4种不同的光子
C.其中从能级n=4跃迁到n=1产生的光子动量最小
D.其中从能级n=4跃迁到n=1产生的光子能量最大
5.(2025·连云港一模)如图所示为氢原子最低的五个能级,一束光子能量为12.09 eV的单色光入射到大量处于基态的氢原子上,产生的光谱线是(　　)
6.图示为氢原子能级图,一群处于基态的氢原子被某单色光照射后跃迁到激发态,然后自发辐射的谱线中只有两根属于巴耳末系,则该单色光光子的能量为(　　)
A.12.09 eV B.12.75 eV
C.13.06 eV D.14.14 eV
7.根据图示的原子核的比结合能曲线,以下判断正确的是 (　　)
A.O核的结合能比Li核的结合能更小
B.两个H核结合成He时要释放能量
C.两个H结合成He时要吸收能量
DU中核子的平均质量比Ba中核子的平均质量小
8.(2025·南京期中)一个中子n被U捕获后生成Xe和Sr的过程中释放出ΔE的核能。已知真空中的光速为c,下列说法正确的是(　　)
A.该反应是原子核的聚变
BU没有放射性
C.该反应过程中的质量亏损为
DU的比结合能为
9.(2025·常州一模)不同波长的电磁波具有不同的特性,在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.若a、b光均由氢原子能级跃迁产生,产生a光的能级能量差大
B.若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应,a光的遏止电压低
C.若a、b光分别照射同一小孔发生衍射,a光没有b光的衍射现象明显
D.若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时,a光的干涉条纹间距小
10.氢原子能级如图甲所示,一群处于高能级的氢原子,向低能级跃迁时发出多种可见光,分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K,其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示,已知可见光波长范围约为400 nm到760 nm之间,a光的光子能量为2.86 eV。则(　　)
A.一群氢原子从n=4能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的可见光
B.当滑片P向d端移动时,光电流I将增大
C.a光照射得到的光电流最弱,所以a光光子动量最小
D.图丙中3条图线对应的遏止电压,一定有=0.66 V
二、非选择题:共2题,共16分。
11.(8分)(2023·江苏卷)“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子,设波长为λ。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线,卫星探测仪镜头正对着太阳,每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S,卫星离太阳中心的距离为R,普朗克常量为h,光速为c,求:
(1)每个光子的动量p和能量E;
(2)太阳辐射硬X射线的总功率P。
12.(8分)(2025·苏北四市一模)有一种新型光电效应量子材料,其逸出功为W0。当紫外光照射该材料时,只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d的双缝,在与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹,测得条纹间距为Δx。已知电子质量为m,普朗克常量为h,光速为c,求:
(1)电子的动能;
(2)光子的动量。
参考答案
1.A　解析 由于He的质子数为2,质量数为4,则中子数为2,A正确,B错误;根据核反应前后质量数、电荷数守恒,可得X的电荷数是0,质量数为1,所以X为中子,C、D错误。故选A。
2.C　解析 根据质量数与电荷数守恒有60-60=0,27-28=-1,可知,X是电子,即Co发生的是β衰变,故A错误;β衰变中的电子来源于原子核内一个中子转化为一个质子与一个电子,故B错误;β衰变释放能量,生成核比反应核更加稳定,原子核越稳定,比结合能越大,即Ni的比结合能比Co的大,故C正确;半衰期是一个统计规律,只针对大量原子核才成立,对少数个别原子核不成立,即2个Co原子核经过10.52年不一定全部发生衰变,故D错误。故选C。
3.B　解析 根据黑体定义知黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不反射电磁波。根据热辐射定义知,一切物体都在辐射电磁波,故A错误;热平衡的标志就是两个系统的温度相等,所以达到热平衡的系统具有相同的温度,故B正确;图丙是核反应堆示意图,利用镉棒对中子吸收能力强的特点,通过改变镉棒的插入深度,从而改变中子的数量来控制反应速度,故C错误;图丁是射线测厚装置示意图,工业上利用γ射线来对金属板的厚度进行自动控制,故D错误。故选B。
4.D　解析 一群处于n=4能级的原子向低能级跃迁,一共能产生6种不同的光子,A、B错误;由氢原子的能级公式可知,从能级n=4跃迁到n=1产生的光子能量最大,因而辐射光子的能量(频率)最大,对应的波长最小,根据p=,从能级n=4跃迁到n=1产生的光子的动量最大,故C错误,D正确。故选D。
5.C　解析 由氢原子的能级图得到,能级n=3的激发态与基态的能级差为ΔE=E4-E1=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,所以用能量为12.09 eV的光子去照射大量处于基态的氢原子,氢原子能从基态跃迁到能级n=3的激发态,氢原子吸收光子的能量跃迁到能级n=3的激发态后,向低能级跃迁时,任意两个能级之间发生一次跃迁,共发射=3种频率不同的光,故C正确,A、B、D错误。故选C。
6.B　解析 根据能级图可知,巴耳末系是高能级氢原子跃迁到n=2能级的谱线图,氢原子辐射的光对应谱线只有两根谱线属于巴耳末系,则氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时有两根谱线属于巴耳末系,则单色光的光子能量为E=-0.85 eV-(-13.6 eV)=12.75 eV,故B项正确,A、C、D项错误。
7.B　解析 由题图可知Li核的比结合能约为5 MeV,则Li核的结合能约为30 MeV。可知O核的比结合能约为8 MeV,则O核的结合能约为128 MeV,所以O核的结合能比Li核的结合能更大,故A项错误;两个H核聚变结合成He核时,有质量亏损,由质能方程可知,两个H核结合成He时要释放能量,故B项正确,C项错误;由题图可知U核的比结合能比Ba核的比结合能小,由于平均质量越小的原子核,其比结合能越大,所以U中核子的平均质量比Ba中核子的平均质量大,故D项错误。
8.C　解析 由质量数守恒、电荷数守恒可得,核反应方程为n+Sr+1n,该反应属于原子核的裂变,故A错误;原子序数大于83的所有天然存在的元素都具有放射性U有放射性,故B错误;已知真空中的光速为c,根据ΔE=Δmc2,可得反应过程中的质量亏损为Δm=,故C正确U的结合能并不是它衰变时放出的能量,所以U的比结合能不是,故D错误。故选C。
9.B　解析 因a光频率小于b光,则a光光子能量小于b光,则若a、b光均由氢原子能级跃迁产生,产生a光的能级能量差小,选项A错误;若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应,根据Uce==hν-W逸出功,因a光频率小于b光,可知a光的遏止电压低,选项B正确;若a、b光分别照射同一小孔发生衍射,因a光波长较长,则a光比b光的衍射现象更明显,选项C错误;若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时,因a光波长较长,则根据Δx=λ,可知a光的干涉条纹间距大,选项D错误。故选B。
10.D　解析 可见光波长范围约为400 nm到760 nm之间,可知可见光的光子能量范围约为1.64 eV到3.11 eV之间。一群氢原子从n=4能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的光,只有2种可见光,分别为从n=4能级向n=2能级跃迁和从n=3能级向n=2能级跃迁,故A项错误;当滑片P向d端移动时,施加反向电压,光电流I将减小,故B项错误;根据hν-W0=eU可知频率越大,遏止电压越大,故a光的频率最大,根据λ=可知频率越大,波长越短,故a光的波长最短,根据p=可知a光光子动量最大,故C项错误;可见光波长范围约为400 nm到760 nm之间,根据氢原子能级图可知氢光谱可见光只有4条,而题图丙中a光的能量最大,且a光是氢原子从n=5能级向n=2能级跃迁发出的光,能量为2.86 eV,故排除氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁的可能,b光是氢原子从n=4能级向n=2能级跃迁发出的光,能量为2.55 eV,c光是氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁发出的光,能量为1.89 eV,故图丙中3条图线对应的遏止电压,一定有=0.66 V,故D项正确。
11.答案 (1)　h　(2)
解析 (1)由题意可知每个光子的动量为
p=
每个光子的能量为
E=hν=h。
(2)太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线,根据题意设t秒发射总光子数为n,则
可得
n=
所以t秒辐射光子的总能量
W=E'=nh
太阳辐射硬X射线的总功率
P=。
12.答案 (1)　(2)
解析 (1)根据条纹间距公式Δx=λ,可得λ=
根据pe=,可得pe=
根据动能和动量的关系Ek=,可得Ek=。
(2)光子的能量E=W0+Ek=W0+,光子的动量p=m0c,光子的能量E=m0c2,联立可得p=,则光子的动量p=。
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