专题15 近代物理
1. （2024·新课标卷）三位科学家由于在发现和合成量子点方面的突出贡献，荣获了2023年诺贝尔化学奖。不同尺寸的量子点会发出不同颜色的光。现有两种量子点分别发出蓝光和红光，下列说法正确的是（ ）
A. 蓝光光子的能量大于红光光子的能量
B. 蓝光光子的动量小于红光光子的动量
C. 在玻璃中传播时，蓝光的速度大于红光的速度
D. 蓝光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率
【答案】A
【解析】AB．由于红光的频率小于蓝光的频率，则红光的波长大于蓝光的波长，根据
可知蓝光光子的能量大于红光光子的能量；根据
可知蓝光光子的动量大于红光光子的动量，故A正确，B错误；
C．由于红光的折射率小于蓝光，根据
可知在玻璃中传播时，蓝光的速度小于红光的速度，故C错误；
D．光从一种介质射入另一种介质中频率不变，故D错误
故选A。
2. （2024·全国甲卷）氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用表示，式中x、y的值分别为（ ）
A. ， B. ， C. ， D. ，
【答案】C
【解析】根据反应前后质量数和电荷数守恒可得
解得
，
故选C。
3. （2024·广东卷）我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”。其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素，科学家尝试使用核反应产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是（ ）
A. Y为 B. Y为
C. Y为为 D. Y为
【答案】C
【解析】
根据核反应方程
根据质子数守恒设Y的质子数为y，则有
可得
即Y为；根据质量数守恒，则有
可得
故选C。
4. （2024·河北卷）锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料．研究表明，锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应，其中一种核反应方程为，式中的X为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】根据核反应前后质量数和电荷数守恒得
，
故式中的X为，故选D。
5. （2024·湖北卷）硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一、是该疗法中一种核反应的方程，其中X、Y代表两种不同的原子核，则（ ）
A. a=7，b=1 B. a=7，b=2 C. a=6，b=1 D. a=6，b=2
【答案】B
【解析】由质量数和电荷数守恒可得
，
解得
故选B。
6. （2024·湖南卷）量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是（ ）
A. 普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B. 光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出
C. 康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D. 德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性
【答案】B
【解析】A．普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的，是量子化的，故A错误；
B．产生光电效应的条件是光的频率大于金属的极限频率，紫光的频率大于红光，若红光能使金属发生光电效应，可知紫光也能使该金属发生光电效应，故B正确；
C．石墨对X射线的散射过程遵循动量守恒，光子和电子碰撞后，电子获得一定的动量，光子动量变小，根据可知波长变长，故C错误；
D．德布罗意认为物质都具有波动性，包括质子和电子，故D错误。
故选B。
7. （2024·江苏卷）用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，该实验的核反应方程式是，粒子X为（ ）
A. 正电子 B. 中子
C 氘核 D. 氦核
【答案】B
【解析】根据质量数守恒可知X质量数为
根据电荷守恒可知X的电荷数为
可知X为中子。
故选B。
8. （2024·江苏卷）在原子跃迁中，辐射如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，是哪一种（ ）
A. λ1 B. λ2 C. λ3 D. λ4
【答案】C
【解析】根据光电方程可知当只有一种光子可使某金属发生光电效应，该光子对应的能量最大，根据图中能级图可知跃迁时对应波长为的光子能量最大。
故选C。
9. （2024·江西卷）近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管，开创了国际上第三条技术路线。某氮化镓基材料的简化能级如图所示，若能级差为（约）,普朗克常量，则发光频率约为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】根据题意可知，辐射出的光子能量，由光子的能量得
故选C。
10. （2024·辽宁卷）X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器，用某一频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则（ ）
A. 该金属逸出功增大
B. X光的光子能量不变
C. 逸出的光电子最大初动能增大
D. 单位时间逸出的光电子数增多
【答案】BD
【解析】A．金属的逸出功是金属的自身固有属性，仅与金属自身有关，增加此X光的强度，该金属逸出功不变，故A错误；
B．根据光子能量公式可知增加此X光的强度，X光的光子能量不变，故B正确；
C．根据爱因斯坦光电方程
可知逸出的光电子最大初动能不变，故C错误；
D．增加此X光的强度，单位时间照射到金属表面的光子变多，则单位时间逸出的光电子数增多，故D正确。
故选BD。
11. （2024·山东卷）2024年是中国航天大年，神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天，部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知衰变为的半衰期约为29年；衰变为的半衰期约87年。现用相同数目的和各做一块核电池，下列说法正确的是（ ）
A. 衰变为时产生α粒子
B. 衰变为时产生β粒子
C. 50年后，剩余的数目大于的数目
D. 87年后，剩余的数目小于的数目
【答案】D
【解析】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知衰变为时产生电子，即β粒子，故A错误；
B．根据质量数守恒和电荷数守恒可知衰变为时产生，即α粒子，故B错误；
CD．根据题意可知的半衰期大于的半衰期，现用相同数目的和各做一块核电池，经过相同的时间，经过的半衰期的次数多，所以数目小于的数目，故D正确，C错误。
故选D。
12. （2024·上海卷）某紫外激光波长为，其单个光子能量为______。若用该激光做光电效应实验，所用光电材料的截止频率为，则逸出光电子的最大初动能为______。（普朗克常量为h，真空中光速为c）
6. ①. ②.
【6题详解】
[1]单个光子频率为
根据普朗克量子化思想，单个光子能量
[2]所用光电材料的截止频率为，则逸出功为
根据爱因斯坦光电效应方程可知，逸出光电子最大初动能为
引力场中的运动
包括太阳、地球在内的所有物体都会在其周围产生引力场。在不同尺度的空间，引力场中的物体运动具有不同的表象。牛顿揭示了苹果下落和行星运动共同的物理机制。意味着天上的物理和地上的物理是一样的，物理规律的普适性反映了一种简单的美。
13. （2024·上海卷）原子核之间由于相互作用会产生新核，这一过程具有多种形式。
（1）质量较小的原子核结合成质量较大原子核的过程称为______
A．链式反应 B．衰变 C．核聚变 D．核裂变
（2）核的质量为，核的质量为，它们通过核反应形成一个质量为的氮原子核，此过程释放的能量为______。（真空中光速为c）
【答案】 ①. C ②.
【详解】[1]质量较小的原子核结合成质量较大原子核的反应称为核聚变，C正确。
故选C。
[2]根据质能方程可知，此过程释放的能量为
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专题15 近代物理
1. （2024·新课标卷）三位科学家由于在发现和合成量子点方面的突出贡献，荣获了2023年诺贝尔化学奖。不同尺寸的量子点会发出不同颜色的光。现有两种量子点分别发出蓝光和红光，下列说法正确的是（ ）
A. 蓝光光子的能量大于红光光子的能量
B. 蓝光光子的动量小于红光光子的动量
C. 在玻璃中传播时，蓝光的速度大于红光的速度
D. 蓝光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率
2. （2024·全国甲卷）氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用表示，式中x、y的值分别为（ ）
A. ， B. ， C. ， D. ，
3. （2024·广东卷）我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”。其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素，科学家尝试使用核反应产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是（ ）
A. Y为 B. Y为
C. Y为为 D. Y为
4. （2024·河北卷）锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料．研究表明，锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应，其中一种核反应方程为，式中的X为（ ）
A. B. C. D.
5. （2024·湖北卷）硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一、是该疗法中一种核反应的方程，其中X、Y代表两种不同的原子核，则（ ）
A. a=7，b=1 B. a=7，b=2 C. a=6，b=1 D. a=6，b=2
6. （2024·湖南卷）量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是（ ）
A. 普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B. 光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出
C. 康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D. 德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性
7. （2024·江苏卷）用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，该实验的核反应方程式是，粒子X为（ ）
A. 正电子 B. 中子
C 氘核 D. 氦核
8. （2024·江苏卷）在原子跃迁中，辐射如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，是哪一种（ ）
A. λ1 B. λ2 C. λ3 D. λ4
9. （2024·江西卷）近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管，开创了国际上第三条技术路线。某氮化镓基材料的简化能级如图所示，若能级差为（约）,普朗克常量，则发光频率约为（ ）
A. B. C. D.
10. （2024·辽宁卷）X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器，用某一频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则（ ）
A. 该金属逸出功增大
B. X光的光子能量不变
C. 逸出的光电子最大初动能增大
D. 单位时间逸出的光电子数增多
11. （2024·山东卷）2024年是中国航天大年，神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天，部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知衰变为的半衰期约为29年；衰变为的半衰期约87年。现用相同数目的和各做一块核电池，下列说法正确的是（ ）
A. 衰变为时产生α粒子
B. 衰变为时产生β粒子
C. 50年后，剩余的数目大于的数目
D. 87年后，剩余的数目小于的数目
12. （2024·上海卷）某紫外激光波长为，其单个光子能量为______。若用该激光做光电效应实验，所用光电材料的截止频率为，则逸出光电子的最大初动能为______。（普朗克常量为h，真空中光速为c）
13. （2024·上海卷）原子核之间由于相互作用会产生新核，这一过程具有多种形式。
（1）质量较小的原子核结合成质量较大原子核的过程称为______
A．链式反应 B．衰变 C．核聚变 D．核裂变
（2）核的质量为，核的质量为，它们通过核反应形成一个质量为的氮原子核，此过程释放的能量为______。（真空中光速为c）
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