課時提升訓練14近代物理一、單項選擇題1.[2023·海南卷]釷元素衰變時會放出β粒子，其中β粒子是()A．中子B．質子C．電子D．光子2．[2023·上海卷]關于α粒子散射實驗正確的是()A．實驗要在真空中進行B．熒光屏是為了阻擋α粒子C．實驗中顯微鏡必須正對放射源D．證明了原子核中有質子存在3．[2023·北京卷]下列核反應方程中括號內的粒子為中子的是()A．eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(144),\s\do1(56))Ba＋eq\o\al(\s\up1(89),\s\do1(36))Kr＋()B．eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U→eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(90))Th＋()C．eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1())7N＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He→eq\o\al(\s\up1(17),\s\do1())8O＋()D．eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1())6C→eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1())7N＋()4．[2023·天津卷]關于太陽上進行的核聚變，下列說法正確的是()A．核聚變需要在高溫下進行B．核聚變中電荷不守恒C．太陽質量不變D．太陽上進行的核反應為eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(144),\s\do1(56))Ba＋eq\o\al(\s\up1(89),\s\do1(36))Kr＋3eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n5.[2023·全國甲卷]在下列兩個核反應方程中X＋eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N→Y＋eq\o\al(\s\up1(17),\s\do1(8))O、Y＋eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li→2X，X和Y代表兩種不同的原子核，以Z和A分別表示X的電荷數和質量數，則()A．Z＝1，A＝1B．Z＝1，A＝2C．Z＝2，A＝3D．Z＝2，A＝46．[2023·新課標卷]銫原子基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷發(fā)射的光子具有穩(wěn)定的頻率，銫原子鐘利用的兩能級的能量差量級為10－5eV，躍遷發(fā)射的光子的頻率量級為(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，元電荷e＝1.60×10－19C)()A．103HzB．106HzC．109HzD．1012Hz7．[2023·浙江1月]被譽為“中國天眼”的大口徑球面射電望遠鏡已發(fā)現660余顆新脈沖星，領先世界．天眼對距地球為L的天體進行觀測，其接收光子的橫截面半徑為R.若天體射向天眼的輻射光子中，有η(η<1)倍被天眼接收，天眼每秒接收到該天體發(fā)出的頻率為ν的N個光子．普朗克常量為h，則該天體發(fā)射頻率為ν光子的功率為()A．eq\f(4NL2hν,R2η)B．eq\f(2NL2hν,R2η)C．eq\f(ηL2hν,4R2N)D．eq\f(ηL2hν,2R2N)8．[2024·福建漳州一模]2022年8月9日，中核集團漳州核電2號機組反應堆壓力容器順利吊裝就位，向投產發(fā)電邁出了重要一步，該核電項目投產后核反應堆中存在如下核反應，eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(A),\s\do1(56))Ba＋eq\o\al(\s\up1(89),\s\do1(36))Kr＋3eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n，則()A．該核反應為核聚變反應B．該核反應過程沒有質量虧損C．該核反應方程式中A＝144D．eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U的質子數是235，中子數是929．[2023·湖北卷]2022年10月，我國自主研發(fā)的“夸父一號”太陽探測衛(wèi)星成功發(fā)射．該衛(wèi)星搭載的萊曼阿爾法太陽望遠鏡可用于探測波長為121.6nm的氫原子譜線(對應的光子能量為10.2eV).根據如圖所示的氫原子能級圖，可知此譜線來源于太陽中氫原子()A．n＝2和n＝1能級之間的躍遷B．n＝3和n＝1能級之間的躍遷C．n＝3和n＝2能級之間的躍遷D．n＝4和n＝2能級之間的躍遷10．“夢天號”實驗艙攜帶世界首套可相互比對的冷原子鐘組發(fā)射升空，對提升我國導航定位、深空探測等技術具有重要意義．如圖所示為某原子鐘工作的四能級體系，原子吸收頻率為ν0的光子從基態(tài)能級Ⅰ躍遷至激發(fā)態(tài)能級Ⅱ，然后自發(fā)輻射出頻率為ν1的光子，躍遷到鐘躍遷的上能級2，并在一定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級1，實現受激輻射，發(fā)出鐘激光，最后輻射出頻率為ν3的光子回到基態(tài)．該原子鐘產生的鐘激光的頻率ν2為()A．ν0＋ν1＋ν3B．ν0＋ν1－ν3C．ν0－ν1＋ν3D．ν0－ν1－ν311．[2023·浙江1月]宇宙射線進入地球大氣層與大氣作用會產生中子，中子與大氣中的氮14會產生核反應：eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H，產生的eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C能自發(fā)進行β衰變，其半衰期為5730年，利用碳14的衰變規(guī)律可推斷古木的年代．下列說法正確的是()A．eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C發(fā)生β衰變的產物是eq\o\al(\s\up1(15),\s\do1(7))NB．β衰變輻射出的電子來自于碳原子的核外電子C．近年來由于地球的溫室效應，引起eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C的半衰期發(fā)生微小變化D．若測得一古木樣品的eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C含量為活體植物的eq\f(1,4)，則該古木距今約為11460年二、多項選擇題12．[2024·廣東省惠州市高三調研]圖中甲、乙、丙、丁四幅圖涉及不同的原子物理知識，其中說法正確的是()A.圖甲說明大量電子的運動表現為波動性，少量電子的運動表現為粒子性B．圖乙的α粒子散射實驗中，當顯微鏡放在D位置時，熒光屏上觀察不到閃光C．圖丙中A、B、C分別表示不同能級間躍遷時釋放出的光子，頻率最低的是C光子D．圖丁中軋制鋼板時需要動態(tài)監(jiān)測鋼板的厚度，探測器接收到的可能是α射線13．如圖為氫原子的能級圖．現有兩束光，a光由圖中躍遷①發(fā)出的光子組成，b光由圖中躍遷②發(fā)出的光子組成，已知a光照射x金屬時剛好能發(fā)生光電效應，則下列說法正確的是()A．a光的頻率大于b光的頻率B．x金屬的逸出功為2.86eVC．氫原子發(fā)生躍遷①后，原子的能量將減小3.4eVD．用b光照射x金屬，打出的光電子的最大初動能為7.34eV14.[2023·遼寧省大連市高三上學期期末]下列敘述正確的是()A．圖甲是α粒子散射實驗裝置，盧瑟福和他的學生在該實驗中發(fā)現了質子和中子B．利用圖乙研究光電效應，滑動變阻器的滑片從中點向右移動，電流表示數變小C．圖丙是氫原子能級圖，用動能為12.5eV的電子轟擊處于基態(tài)的氫原子，氫原子可能發(fā)生能級躍遷D．由圖丁可知比結合能越大，平均核子質量越小，原子核越穩(wěn)定15．[2023·陜西省西安市長安區(qū)質量檢測]碳14是宇宙射線撞擊空氣中的氮14原子所產生的，具有放射性，碳14原子核發(fā)生β衰變轉變?yōu)榈?4.生物存活期間需要呼吸，其體內的碳14含量大致不變；生物停止呼吸后，體內的碳14開始減少．可以根據死亡生物體內殘余碳14含量來推斷它的死亡時間．碳14各個半衰期所剩原子比例如圖所示，某古木樣品中14C的比例正好是現代植物所制樣品的三分之一．下列說法正確的是()A.碳14的衰變方程為eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C→eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))eB．該古木的年代距今小于11460年C．14C和14N中含有的中子個數相等D．如果古木處于高溫、高壓下測量結果可能有較大誤差16．[2023·廣東模擬預測]地鐵靠站時列車車體和屏蔽門之間安裝有光電傳感器．如圖甲所示，若光線被乘客阻擋，電流發(fā)生變化，工作電路立即報警．如圖乙所示，光線發(fā)射器內大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，輻射出的光中只有a、b兩種可以使該光電管陰極逸出光電子，圖丙所示為a、b光單獨照射光電管時產生的光電流I與光電管兩端電壓U的關系圖線．已知光電管陰極材料的逸出功為2.55eV，可見光光子的能量范圍是1.62eV～3.11eV，下列說法正確的是()A．光線發(fā)射器中發(fā)出的光有一種為可見光B．題述條件下，光電管中光電子飛出陰極時的最大初動能為9.54eVC．題述a光為氫原子從n＝3能級躍遷到n＝1能級時發(fā)出的光D．若部分光線被遮擋，光電子飛出陰極時的最大初動能變小，光電流減小課時提升訓練141．解析：由教材知識可知，β粒子為電子，C對．答案：C2．解析：為避免其它空氣粒子的干擾，α粒子散射實驗應在真空中進行，A正確；熒光屏是為了接收α粒子，α粒子打在熒光屏上會發(fā)出閃光，方便顯微鏡觀察記錄，B錯誤；為觀察不同方向α粒子的射出情況，帶熒光屏的顯微鏡要在水平面內不同方向移動，C錯誤；盧瑟福通過α粒子的散射實驗說明了原子的核式結構模型，D錯誤．答案：A3．解析：根據電荷數和質量數守恒知，核反應方程為eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(144),\s\do1(56))Ba＋eq\o\al(\s\up1(89),\s\do1(36))Kr＋3（eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n），故A符合題意；根據電荷數和質量數守恒知，核反應方程為eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U→eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(90))Th＋（eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He），故B不符合題意；根據電荷數和質量數守恒知，核反應方程為eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1())7N＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He→eq\o\al(\s\up1(17),\s\do1())8O＋（eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H），故C不符合題意；根據電荷數和質量數守恒知，核反應方程為eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1())6C→eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N＋（eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e），故D不符合題意．故選A.答案：A4．解析：因為高溫時原子核的熱運動劇烈，使得一部分原子核具有足夠的動能，可以克服庫侖斥力，碰撞時十分接近，發(fā)生聚變，故聚變也叫熱核反應，需要在高溫下進行，A正確；由于核反應過程遵循質量數守恒以及電荷數守恒，因此核聚變中電荷數是守恒的，即電荷也是守恒的，B錯誤；輕核聚變釋放出巨大的能量，由愛因斯坦質能方程可知核聚變存在質量虧損，所以太陽進行核聚變時，其質量減小，C錯誤；太陽上進行的是核聚變，而eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(144),\s\do1(56))Ba＋eq\o\al(\s\up1(89),\s\do1(36))Kr＋3eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n是重核的裂變反應，故D錯誤．答案：A5．解析：設Y電荷數和質量數分別為m和n，根據核反應方程質量數和電荷數守恒可知第一個核反應方程的核電荷數和質量數滿足，A＋14＝n＋17，Z＋7＝m＋8，第二個核反應方程的核電荷數和質量數滿足，n＋7＝2A，m＋3＝2Z，聯立解得，Z＝2，A＝4，故選D.答案：D6．解析：銫原子利用的兩能級的能量差量級對應的能量為ε＝10－5eV＝10－5×1.6×10－19J＝1.6×10－24J由光子能量的表達式ε＝hν可得，躍遷發(fā)射的光子的頻率量級為ν＝eq\f(ε,h)＝eq\f(1.6×10－24,6.63×10－34)Hz≈2.4×109Hz躍遷發(fā)射的光子的頻率量級為109Hz.故選C.答案：C7．解析：設天體的發(fā)射功率為P，則t時間內該天體向外輻射的光子的總能量為E＝Pt，以天體為圓心、L為半徑的球面面積為S1＝4πL2，則地球上單位面積接收到的光子的能量為E0＝eq\f(E,S1)＝eq\f(Pt,4πL2)，又天眼的接收面積為S2＝πR2，所以t時間內天眼接收的光子能量為E′＝ηE0S2＝eq\f(ηPtR2,4L2)，又由題意可知t時間內天眼接收的光子能量也可表達為E′＝Nhνt，解得P＝eq\f(4NhνL2,ηR2)，A正確，BCD錯誤．答案：A8．解析：該反應為核裂變反應，A錯誤；核裂變會產生大量能量，則該核反應過程發(fā)生質量虧損，B錯誤；根據質量數相同235＋1＝A＋89＋3，解得A＝144，故C正確；eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U的質子數是92，核子數為235，則中子數為143，D錯誤．答案：C9．解析：由圖中可知n＝2和n＝1的能級差之間的能量差值為ΔE＝E2－E1＝－3.4eV－（－13.6eV）＝10.2eV，與探測器探測到的譜線能量相等，故可知此譜線來源于太陽中氫原子n＝2和n＝1能級之間的躍遷．故選A.答案：A10．解析：原子吸收頻率為ν0的光子從基態(tài)能級Ⅰ躍遷至激發(fā)態(tài)能級Ⅱ時有EⅡ－EⅠ＝hν0且從激發(fā)態(tài)能級Ⅱ向下躍遷到基態(tài)Ⅰ的過程有EⅡ－EⅠ＝hν1＋hν2＋hν3聯立解得ν2＝ν0－ν1－ν3故選D.答案：D11．解析：由題意可知eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C能自發(fā)進行β衰變，則其核反應方程為eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C→eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e＋eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N，所以產物為eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N，A錯誤；β衰變輻射出的電子是核內的中子轉變成質子的同時向外釋放的，B錯誤；eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C的半衰期不受外界因素的影響，與環(huán)境的壓強、溫度等無關，因此溫室效應不會引起eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C的半衰期發(fā)生變化，C錯誤；若測得一古木樣品的eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C含量為活體植物的eq\f(1,4)，由m＝m0·（eq\f(1,2)）n可知n＝2，則經過了兩個半衰期，即11460年，D正確．答案：D12．解析：圖甲說明大量光子的行為表現為波動性，個別光子的行為表現出粒子性，A正確；圖乙的α粒子散射實驗中，當顯微鏡放在D位置時，熒光屏上能觀察到閃光（次數較少），B錯誤；圖丙中A、B、C分別表示不同能級間躍遷時釋放出的光子，頻率最低的是從第四能級躍遷到第三能級釋放出的光子，即C光子，C正確；圖丁中軋制鋼板時需要動態(tài)監(jiān)測鋼板的厚度，探測器接收到的可能是γ射線，D錯誤．故選C.答案：AC13．解析：a光子的能量值Ea＝E5－E2＝－0.54eV－（－3.4）eV＝2.86eV，a光照射x金屬時剛好能發(fā)生光電效應，則金屬的逸出功為2.86eV，b光子的能量Eb＝E2－E1＝－3.4eV－（－13.6）eV＝10.2eV，a的能量值小，則a的頻率小，故A錯誤，B正確；氫原子輻射出α光子后，氫原子的能量減小了Ea＝2.86eV，故C錯誤；用b光光子照射x金屬，打出的光電子的最大初動能為Ekm＝Eb－W＝（10.2－2.86）eV＝7.34eV，故D正確．答案：BD14．解析：圖甲是α粒子散射實驗裝置，盧瑟福通過用α粒子轟擊氮原子放出氫核，發(fā)現了質子；他的學生查德威克研究發(fā)現了中子，選項A錯誤；利用圖乙研究光電效應，滑動變阻器的滑片從中點向右移動，導致正向電壓增大，根據光電效應的特點可知，在光照強度一定的條件下，電路中