第十六章 近代物理（測(cè)試）-2025版一輪復(fù)習(xí)物理章末測(cè)試卷

1/10第十六章近代物理測(cè)試卷（考試時(shí)間：90分鐘試卷滿分：100分）注意事項(xiàng)：1．本試卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務(wù)必將自己的班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)填寫在試卷上。2．回答第I卷時(shí)，選出每小題答案后，將答案填在選擇題上方的答題表中。3．回答第II卷時(shí)，將答案直接寫在試卷上。第Ⅰ卷（選擇題共60分）一、選擇題（共12小題，每小題5分，共60分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1-8題只有一項(xiàng)符合題目要求，第9-12題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。）1．我國自主研發(fā)的東方超環(huán)（EAST））是國際首個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，有“人造太陽”之稱。去年，EAST兩次刷新世界紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)了可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒、7000萬攝氏度1056秒的離子體運(yùn)行。“人造太陽”核反應(yīng)的方程可能是（

）A． B．C． D．【答案】B【詳解】A．重核發(fā)生裂變，即核裂變核反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B．該反應(yīng)是輕核聚變核反應(yīng)，故B正確；C．該反應(yīng)生成物有氦核，屬于衰變核，故C錯(cuò)誤；D．該反應(yīng)是人工核反應(yīng)方程，故D錯(cuò)誤。故選B。2．關(guān)于近代物理研究，下列敘述符合事實(shí)的是（）A．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，揭示了原子核是由質(zhì)子和中子組成的B．同種金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光的頻率越低，光電子的最大初動(dòng)能越大C．盧瑟福用粒子轟擊獲得反沖核，發(fā)現(xiàn)了中子D．玻爾理論表明，氫原子能量越高，氫原子核外電子做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能越小【答案】D【詳解】A．天然放射現(xiàn)象證明了原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)可知當(dāng)入射光的頻率越光電子的最大初動(dòng)能越大，故B錯(cuò)誤；C．盧瑟福用粒子轟擊獲得反沖核有發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故C錯(cuò)誤；D．玻爾理論表明，氫原子能量越高，電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑越大；聯(lián)立可得半徑越大，動(dòng)能越小，故D正確。故選D。3．目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能級(jí)較高的氫原子。已知?dú)湓拥趎能級(jí)的能量eV，金屬鎢的逸出功為4.54eV，如圖是按能量大小排列的電磁波譜，其中可見光的能量區(qū)間為1.62eV～3.11eV。下列說法正確的是（

）

A．紫外線波段的光子均不能使基態(tài)氫原子電離B．氫原子躍遷時(shí)可能會(huì)輻射可見光波段的光子C．用紅外線長時(shí)間照射金屬鎢能產(chǎn)生光電效應(yīng)D．用可見光照射處于n＝20能級(jí)的氫原子不能使其電離【答案】B【詳解】A．基態(tài)氫原子具有的能量為E1=-13.6eV，若基態(tài)氫原子電離，則需要吸收的光子能量E≥13.6eV，由題圖可知紫外線波段中明顯存在光子能量E≥13.6eV的光子，這些光子可以使基態(tài)氫原子電離，故A錯(cuò)誤；B．氫原子躍遷時(shí)可能會(huì)輻射可見光波段的光子，如從2能級(jí)到3能級(jí)，故B正確；C．金屬鎢的逸出功為4.54eV，由題圖可知，紅外線的光子能量小于4.54eV，故不能讓金屬鎢產(chǎn)生光電效應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D．能級(jí)n=20的氫原子能量為由題圖可知可見光的光子能量大于0.034eV，故可見光可以使n=20的氫原子失去一個(gè)電子變成氫離子，故D錯(cuò)誤。故選B。4．裝修石材通常具有一定的輻射，主要是因?yàn)槠渲泻蟹派湫栽仉保焙耍ǎ┌l(fā)生一次衰變后生成新核釙（），放出一個(gè)粒子X及一個(gè)光子。氡的半衰期為天，下列說法正確的是（）A．X為粒子 B．X與光子均屬于實(shí)物粒子C．釙核的比結(jié)合能比氡核大 D．石材中氡經(jīng)過天會(huì)全部衰變完【答案】C【詳解】A．新核釙（）的電荷數(shù)比氡核（）小2，而質(zhì)量小4，根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，可得放出的粒子X的電荷數(shù)為2，質(zhì)量數(shù)為4，是粒子，A錯(cuò)誤；B．光子是電磁波，不是實(shí)物粒子，B錯(cuò)誤；C．衰變過程有質(zhì)量虧損，核子的比結(jié)合能變大，C正確；D．每經(jīng)過一個(gè)半衰期，原子核有半數(shù)發(fā)生衰變，這個(gè)一半是指當(dāng)前的一半，故經(jīng)過兩個(gè)半衰期，氡會(huì)剩下四分之一，故D錯(cuò)誤。故選C。5．光子既有能量又有動(dòng)量，當(dāng)物體表面對(duì)光產(chǎn)生反射或折射時(shí)，光的動(dòng)量被改變，光對(duì)物體會(huì)產(chǎn)生力的作用。如圖所示，一束功率為P的激光束照射到透明介質(zhì)小球上時(shí)，若忽略光的吸收和反射，經(jīng)兩次折射后，光的傳播方向改了，則光對(duì)介質(zhì)小球的作用力為（光子的能量E和動(dòng)量p之間的關(guān)系是，其中c為光速（）

A． B． C． D．【答案】A【詳解】在時(shí)間內(nèi)，有能量的光被介質(zhì)球折射，其動(dòng)量為因光的傳播方向改了，即光的動(dòng)量方向改變了，其動(dòng)量變化量所以光束受介質(zhì)球的作用力為則其反作用力也為。故選A。6．用紫外光電管制作的火災(zāi)報(bào)警器的靈敏度非常高，只有當(dāng)明火中的紫外線照射到光電管的陰極K時(shí)才啟動(dòng)報(bào)警，因此被稱為“火焰發(fā)現(xiàn)者”，它對(duì)可見光以及太陽光中的紫外線完全沒有反應(yīng)，因此在使用過程中不需要過濾任何可見光。已知光電管內(nèi)部陰極K的金屬材料發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率為，太陽光中的紫外線的頻率為，明火中的紫外線的頻率為，下列說法正確的是（）A．B．C．只有明火照射到陰極K的時(shí)間足夠長，火災(zāi)報(bào)警器才啟動(dòng)報(bào)警D．明火中的紫外線照射陰極K，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為【答案】A【詳解】B．光電管對(duì)太陽光中的紫外線完全沒有反應(yīng)，說明小于，故B錯(cuò)誤；AD．明火中的紫外線照射到光電管的陰極K時(shí)發(fā)生光電效應(yīng)，火災(zāi)報(bào)警器啟動(dòng)報(bào)警，說明大于，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為，故A正確，D錯(cuò)誤；C．只要發(fā)生火災(zāi)，當(dāng)明火中的紫外線照射到陰極K時(shí)，立即就能發(fā)生光電效應(yīng)，火災(zāi)報(bào)警器立即報(bào)警，無須照射足夠長時(shí)間，故C錯(cuò)誤。故選A。7．圖甲是研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理圖，陰極由逸出功的金屬鈣制成。圖乙是汞原子的能級(jí)圖，用汞原子躍遷發(fā)出的光子照射陰極，下列說法正確的是（）

A．大量能級(jí)的汞原子向低能級(jí)躍遷時(shí)只能發(fā)出4種頻率的光B．從能級(jí)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子波長最長C．從能級(jí)躍遷到能級(jí)發(fā)出的光子能使金屬鈣發(fā)生光電效應(yīng)D．用大量能級(jí)躍遷發(fā)出的光子照射，要使微安表示數(shù)為0，滑片P應(yīng)向a端移動(dòng)【答案】D【詳解】A．大量能級(jí)的汞原子向低能級(jí)躍遷時(shí)只能發(fā)出頻率的光，故A錯(cuò)誤；B．由公式；；可知光的能量越小，光的波長越長，結(jié)合能級(jí)圖容易知道并不是從能級(jí)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子的能量最小，所以從能級(jí)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子波長不是最長的，故B錯(cuò)誤；C．由可知從能級(jí)躍遷到能級(jí)發(fā)出的光子的能量為2.80eV，小于金屬鈣的逸出功，所以不能使金屬鈣發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D．大量能級(jí)躍遷發(fā)出的光子照射，當(dāng)滑片P應(yīng)向a端移動(dòng)，有O點(diǎn)電勢(shì)比a點(diǎn)的高，所以這時(shí)加在光電管的電壓為反向電壓，即K極加正極。所以有可能使得微安表示數(shù)為0，故D正確。故選D。8．在俄烏沖突中，烏境內(nèi)扎波羅熱核電站多次遭受炮火攻擊，嚴(yán)重威脅其周邊環(huán)境與居民生活。其中扎波羅熱核電站利用鈾核裂變釋放出能量，其主要核反應(yīng)方程為，如圖所示原子核的平均結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)之間的關(guān)系圖線，下列說法正確的是（

）

A．為了調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應(yīng)速度，核反應(yīng)堆中需要在鈾棒之間插進(jìn)一些石墨。當(dāng)反應(yīng)過于劇烈時(shí)，將石墨棒插入深一些，讓它多吸收一些中子，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度就會(huì)慢一些B．通常把核裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最大體積叫作它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫作臨界質(zhì)量C．兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合成核時(shí)釋放能量約為D．核的平均核子質(zhì)量大于核的平均核子質(zhì)量【答案】C【詳解】A．為了調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應(yīng)速度，核反應(yīng)堆中需要在插棒之間插進(jìn)一些鎘棒，當(dāng)反應(yīng)過于劇烈時(shí)，將鎘棒插入深一些，讓它多吸收一些中子，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度就會(huì)慢一些，故A錯(cuò)誤；B．通常把核裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫作它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫作臨界質(zhì)量，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)圖像可知平均結(jié)合能約為，所以兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子結(jié)合成核時(shí)釋放能量約為故C正確；D．核的比結(jié)合能大于核的比結(jié)合能，所以核的平均核子質(zhì)量小于核的平均核子質(zhì)量，故D錯(cuò)誤。故選C。9．一定強(qiáng)度的激光（含有三種頻率的復(fù)色光）沿半徑方向入射到半圓形玻璃磚的圓心O點(diǎn)，如圖甲所示?，F(xiàn)讓經(jīng)過玻璃磚后的A、B、C三束光分別照射相同的光電管的陰極（如圖乙所示），其中C光照射時(shí)恰好有光電流產(chǎn)生，則（

）A．若用B光照射光電管的陰極，一定有光電子逸出B．C光比B光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象C．若入射光的入射角從零開始增大，C光比B光先消失D．若用A光和C光分別照射光電管的陰極，A光照射時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能較大【答案】CD【詳解】由圖甲可得，三種頻率的光，其中B光和C光為單色光，C光的折射率大，頻率高；A光除了BC光的反射光線外，還含有第三種頻率的光，為三種光的復(fù)合光。A．根據(jù)幾何光學(xué)知識(shí)可知，B光和C光中C光偏折程度較大，C光的折射率大，頻率高，C光照射光電管恰好有光電流產(chǎn)生，用B光照射同一光電管，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B．因C光的頻率大，波長小，則C光比B光更不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．根據(jù)可知，C光的臨界角較小，若入射光的入射角從0開始增大，C光比B光先消失，故C正確；D．A光為三種頻率的復(fù)合光，但A光中某頻率的光發(fā)生了全反射，其臨界角最小，折射率最大，頻率最大，則A光和C光分別照射，光電管的陰極時(shí)，A光打出的光電子的最大初動(dòng)能較大，故D正確；故選CD。10．2020年6月23日北斗全球組網(wǎng)衛(wèi)星的收官之星發(fā)射成功，其中“北斗三號(hào)”采用星載氫原子鐘，通過氫原子的能級(jí)躍遷而產(chǎn)生的電磁波校準(zhǔn)時(shí)鐘。氫原子的部分能級(jí)結(jié)構(gòu)如圖所示，則（

）A．氫原子的核外電子在離原子核較近的地方出現(xiàn)的概率較小B．用11eV的光子照射，能使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)C．用4eV的光子照射處于n=2激發(fā)態(tài)的氫原子，可以使之電離D．氫原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后，核外電子動(dòng)能減小，原子的電勢(shì)能增大【答案】CD【詳解】A．氫原子的核外電子在離原子核近的地方，概率大，A錯(cuò)誤；B．讓基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)，至少需要的能量是E=E2－E1=－3.4eV－(－13.6)eV=10.2eV或者E′=E3－E1=－1.51eV－(－13.6)eV=12.09eV則11eV不滿足兩能級(jí)間的差值，不能使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)，B錯(cuò)誤；C．若使處于n=2激發(fā)態(tài)的氫原子，光子的能量至少為3.4eV，用4eV的光子照射，可以使之電離，C正確；D．氫原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后，核外電子運(yùn)動(dòng)到離原子核更遠(yuǎn)的地方，動(dòng)能減小，原子的電勢(shì)能增大，D正確。故選CD。11．2023年8月24日，日本政府正式向海洋排放福島第一核電站的核廢水。核廢水中的發(fā)生衰變時(shí)的核反應(yīng)方程為，該核反應(yīng)過程中放出的能量為Q。設(shè)的比結(jié)合能為，的比結(jié)合能為，X的比結(jié)合能為，已知光在真空中的傳播速度為c，則下列說法正確的是（）A．在該核反應(yīng)方程中，X表示粒子B．該核反應(yīng)過程中放出的能量C．該核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損可以表示為D．若把X粒子射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它一定受到洛倫茲力作用【答案】AC【詳解】A．在該核反應(yīng)方程中，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為2，為粒子，選項(xiàng)A正確；B．該核反應(yīng)過程中放出的能量故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知解得，核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為故C正確；D．X的速度與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向平行時(shí)，不受洛倫茲力作用，故D錯(cuò)誤。故選AC。12．圖甲為研究某金屬材料的遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系的電路圖。用不同頻率的光分別照射甲圖中同一光電管的陰極K，調(diào)節(jié)滑片P測(cè)出遏止電壓，并描繪Uc-關(guān)系圖如圖乙所示。已知三種光的頻率分別設(shè)為1、2、3，光子的能量分別為1.8eV、2.4eV、3.0eV，測(cè)得遏止電壓分別為、、U3（圖乙中未知）。則下列說法正確的是（）A．普朗克常量可表達(dá)為B．圖乙中頻率為的光對(duì)應(yīng)的遏止電壓C．該陰極K金屬材料的逸出功為1.0eVD．將電源的正負(fù)極對(duì)換，仍用頻率為的光照射陰極K時(shí)，將滑片P向右滑動(dòng)一些，電流表示數(shù)變大【答案】BC【詳解】A．由光電效應(yīng)方程可求得故A錯(cuò)誤；C．由代入數(shù)據(jù)，得故C正確；B．由代入數(shù)據(jù)，得遏止電壓故B正確；D．將電源的正負(fù)極對(duì)換，用頻率為的光照射陰極K時(shí)，加在光電管上的電壓會(huì)使光電子加速，將滑片P向右滑動(dòng)一些，加速電壓變大，電流表示數(shù)可能增大，也可能不變，故D錯(cuò)誤。故選BC。第II卷（非選擇題共40分）二、非選擇題13．（8分）人眼對(duì)綠光最為敏感?，F(xiàn)有一個(gè)綠光光源以P0的功率均勻地向各個(gè)方向發(fā)射波長為λ的綠光，人站在離光源為L的地方，人眼瞳孔的直徑為d，不計(jì)空氣對(duì)光的吸收，普朗克常量為h，真空中光速為c，球體表面積公式為S=4πr2。（1）綠光光子的能量ε為多大？單位時(shí)間內(nèi)綠光源發(fā)射的光子數(shù)N為多少？（2）單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入人眼的光子數(shù)n又為多少？【答案】（1），；（2）【詳解】（1）綠光光子的能量根據(jù)得單位時(shí)間內(nèi)綠光源發(fā)射的光子數(shù)（2）單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入人眼的光子數(shù)14．（8分）真空中一對(duì)平行金屬板和正對(duì)放置，紫外線持續(xù)照射板，有光電子從板逸出，電子的電量為，質(zhì)量為，普朗克常量為.（1）在A、B板間接一靈敏電流計(jì)（如圖甲），電流計(jì)示數(shù)為，求每秒鐘到達(dá)板的電子數(shù)；（2）在A、B板間接如圖電壓（如圖乙）時(shí)靈敏電流計(jì)示數(shù)為零，求光電子離開板時(shí)，光電子的物質(zhì)波波長的最小值.

【答案】（1）；（2）【詳解】（1）設(shè)每秒鐘到達(dá)B板的電子個(gè)數(shù)為N，電荷量為根據(jù)電流的定義式得其中t=1s，可得（2）以具有最大動(dòng)能的電子為研究對(duì)象，當(dāng)其速度減小到0時(shí)，電子恰好運(yùn)動(dòng)到接近B板，設(shè)其最大動(dòng)能為Ekm；根據(jù)動(dòng)能定理得光電子的物質(zhì)波波長為其中聯(lián)立解得15．（12分）在火星上太陽能電池板發(fā)電能力有限，因此科學(xué)家們用放射性材料——PuO2作為發(fā)電能源為火星車供電（PuO2中的Pu是）。已知衰變后變?yōu)楹土Ｗ?。若靜止的在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中發(fā)生衰變，粒子的動(dòng)能為E，粒子的速度方向與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為，衰變放出的光子的動(dòng)量可忽略，衰變釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為和粒子的動(dòng)能。已知光在真空中的傳播速度c．求：（1）衰變過程中的質(zhì)量虧損；（2）從開始衰變到和粒子再次相遇的最短時(shí)間t?！敬鸢浮浚?）；（2）【詳解】（1）α衰變方程為根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知α粒子和鈾核的動(dòng)量大小相等，設(shè)為p，α粒子的動(dòng)能鈾核的動(dòng)能則所以釋放能量為且解得（2）根據(jù)周期方程；因?yàn)橄朐俅蜗嘤?，必然是在裂變的切點(diǎn)處，所以每個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間必須為整數(shù)周期，這樣就應(yīng)有△t=nT0＝mTU，而n、m必須為整數(shù)，所以根據(jù)T0與TU的比例關(guān)系，則必須n=117或m=92，這就意味著△t=117T0所以相遇最短時(shí)間16．（12分）反沖是常見的現(xiàn)象。（1）靜止的鈾核（）放出1個(gè)動(dòng)能為E的未知粒子后，衰變?yōu)?個(gè)釷核（）。a．請(qǐng)寫出上述衰變過程的核反應(yīng)方程；b．求反沖的釷核的動(dòng)能。（計(jì)算中可忽略質(zhì)子和中子質(zhì)量的差異，不考慮相對(duì)論效應(yīng)）（2）如圖所示，用輕繩連接的滑塊A和B（均可視為質(zhì)點(diǎn)）靜止在光滑水平面上，其間有