高考物理近代物理真题及答案解析

2. 若某核反应发生前，所有参与反应物质的总静止质量为 $M _ { 1 }$ ；反应完成后，所有生成物的总静止质量为 $M _ { 2 }$ 。已知真空中的光速为c ，则该核反应过程中释放的核能 $\Delta E =$

3. 2024年天文学家报道了他们新发现的一颗类地行星Gliese12b，它绕其母恒星的运动可视为匀速圆周运动。已知Gliese12b轨道半径约为日地距离的 $\frac { 1 } { 1 4 }$ ，其母恒星质量约为太阳质量的 $\frac { 2 } { 7 }$ ，则Gliese12b绕其母恒星的运动周期约为

1.2025年 3月，我国科学家研制的碳 14核电池原型机“烛龙一号”发布，标志着我国在核能技术领域与微
型核电池领域取得突破。碳 14的衰变方程为 $_ { 6 } ^ { 1 4 } \mathrm { C } \to _ { 7 } ^ { 1 4 } \mathrm { N } + \mathrm { X }$ ，则（ ）

5. 国际编号为 192391的小行星绕太阳公转的周期约为 5.8年，该小行星与太阳系内八大行星几乎在同一平面内做圆周运动。规定地球绕太阳公转的轨道半径为1AU，八大行星绕太阳的公转轨道半径如下表所示。忽略其它行星对该小行星的引力作用，则该小行星的公转轨道应介于（ ）

<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>行星</td><td rowspan=1 colspan=1>水星</td><td rowspan=1 colspan=1>金星</td><td rowspan=1 colspan=1>地球</td><td rowspan=1 colspan=1>火星</td><td rowspan=1 colspan=1>木星</td><td rowspan=1 colspan=1>土星</td><td rowspan=1 colspan=1>天王星</td><td rowspan=1 colspan=1>海王星</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>轨道半径R/AU</td><td rowspan=1 colspan=1>0.39</td><td rowspan=1 colspan=1>0.72</td><td rowspan=1 colspan=1>10</td><td rowspan=1 colspan=1>1.5</td><td rowspan=1 colspan=1>5.2</td><td rowspan=1 colspan=1>9.5</td><td rowspan=1 colspan=1>19</td><td rowspan=1 colspan=1>30</td></tr></table>

A. 金星与地球的公转轨道之间 B. 地球与火星的公转轨道之间C. 火星与木星的公转轨道之间 D. 天王星与海王星的公转轨道之间

1. 已知钍234的半衰期是24天。1g钍234经过48天后，剩余钍234的质量为（ ）

13. 产生阿秒光脉冲的研究工作获得2023年的诺贝尔物理学奖，阿秒（as）是时间单位， $1 \mathbf { a s } = 1 \times$ $1 0 ^ { - 1 8 } \mathrm { { s } }$ ，阿秒光脉冲是发光持续时间在阿秒量级的极短闪光，提供了阿秒量级的超快“光快门”，使探测原子内电子的动态过程成为可能。设有一个持续时间为100as 的阿秒光脉冲，持续时间内至少包含一个完整的光波周期。取真空中光速 $c = 3 . 0 \times 1 0 ^ { 8 } \mathrm { m / s }$ ，普朗克常量 $h = 6 . 6 \times 1 0 ^ { - 3 4 } \mathrm { J } { \cdot } \mathrm { s }$ ，下列说法正确的是（ ）

21. 科学家根据天文观测提出宇宙膨胀模型：在宇宙大尺度上，所有的宇宙物质（星体等）在做彼此远离运动，且质量始终均匀分布，在宇宙中所有位置观测的结果都一样。以某一点O 为观测点，以质量为m的小星体（记为P）为观测对象。当前P到O 点的距离为 $r _ { 0 }$ ，宇宙的密度为 $\rho _ { 0 }$ 。

（1）求小星体P 远离到 $2 r _ { 0 }$ 处时宇宙的密度 $\rho ;$

（2）以O 点为球心，以小星体P 到O 点的距离为半径建立球面。P 受到的万有引力相当于球内质量集中于O 点对P的引力。已知质量为 $m _ { 1 }$ 和 $m _ { 2 }$ 、距离为R的两个质点间的引力势能 $E _ { \mathrm { p } } = - G { \frac { m _ { 1 } m _ { 2 } } { R } }$ ，G为引力常量。仅考虑万有引力和P 远离O 点的径向运动。

a．求小星体P从 $r _ { 0 }$ 处远离到 $2 r _ { 0 }$ 。处的过程中动能的变化量 $\Delta E _ { \mathrm { k } }$

b．宇宙中各星体远离观测点的速率v满足哈勃定律 $\nu = H r$ ，其中r为星体到观测点的距离，H为哈勃系数。H与时间t有关但与r无关，分析说明H随t增大还是减小。

1. 已知钍234的半衰期是24天。1g钍234经过48天后，剩余钍234的质量为（ ）

4. 近期，我国科研人员首次合成了新核素锇-160（16076Os）和钨-156（15674W） 。若锇-160经过 1 次α衰
变，钨-156经过 1 次 +β衰变（放出一个正电子） ，则上述两新核素衰变后的新核有相同的（　　）
A 电荷数 B. 中子数 C. 质量数 D. 质子数

2. 硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一、10 1 45 0 3B n X Yab+ ® +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

2. 硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一、10 1 45 0 3B n X Yab+ ® +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

1. 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（　　）

3. 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X $\updownarrow _ { 7 } ^ { 1 4 } \mathrm { N } _ { 1 } ^ { 1 } \mathrm { H } + _ { 6 } ^ { 1 4 } \mathrm { C }$ ，粒子X为（　　）

5. 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（　　）

8. 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

1. 氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用 $6 _ { 1 } ^ { 2 } \mathrm { H } { } 2 _ { 2 } ^ { 4 } \mathrm { H } \mathrm { e } + x _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { n } + y _ { 1 } ^ { 1 } \mathrm { p } + 4 3 . 1 5 \mathrm { M e V }$ 表示，式中x、y的值分别为（　　）

1．氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用 $6_{1}^{2} \mathrm{H} \rightarrow 2_{2}^{4} \mathrm{He}+x_{0}^{1} \mathrm{n}+y_{1}^{1} \mathrm{p}+43.15 \mathrm{MeV}$ 表示，式中 $x , y$ 的值分别为

3．2024年5月，嫦娥六号探测器发射成功，开启了人类首次从月球背面采样返回之旅。将采得的样品带回地球，飞行器需经过月面起飞、环月飞行、月地转移等过程。月球表面自由落体加速度约为地球表面自由落体加速度的 $\frac{1}{6}$ 。下列说法正确的是

3. 天文学家发现，在太阳系外的一颗红矮星有两颗行星绕其运行，其中行星GJ1002c 的轨道近似为圆，轨道半径约为日地距离的0.07倍，周期约为0.06年，则这颗红矮星的质量约为太阳质量的（　　）

4. 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（　　）

1. 大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于 $3 . 1 1 \mathrm { e V }$ ，当大量处于 $n = 3$ 能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有（ ）

1. 2024年2月，我国科学家在兰州重离子加速器国家大科学装置上成功合成了新核素 $_ { 7 6 } ^ { 1 6 9 } \mathrm { O s }$ ，核反应方程如下： $_ { 4 8 } ^ { 1 0 6 } \mathbf { C d } + _ { 2 8 } ^ { 5 8 } \mathbf { N i } \xrightarrow { 5 1 6 0 } \mathrm { O s } + 4 \mathrm { X }$ 该方程中X是（　　）

2. 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 $\mathrm { Y } + \mathsf { \Pi } _ { 9 5 } ^ { 2 4 3 } \mathrm { A m } \to \mathsf { \Pi } _ { 1 1 9 } ^ { \mathrm { A } } \mathrm { X } + 2 \mathsf { \Pi } _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { n }$ 产生该元素。关于原子核Y 和质量数A，下列选项正确的是（　　）

2. 人工核反应 $^ { 3 0 } _ { 1 4 } \mathrm { S i } + _ { 1 } ^ { 1 } \mathrm { H } \mathrm { X } + _ { 1 5 } ^ { 3 0 }$ P中的X 是（　　）

8. 利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关 $\mathrm { S } _ { 1 }$ ，用频率为 $\nu _ { 1 }$ 的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为 $U _ { 1 }$ ，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　）

1. 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 $\mathbf { \Sigma } _ { 6 } ^ { 1 2 } \mathbf { C } + \mathbf { \Sigma } _ { 1 } ^ { 1 } \mathbf { H } \mathbf { \Sigma } _ { 3 } ^ { 7 } \mathrm { L i } + 2 \mathbf { \Sigma } _ { 1 } ^ { 1 } \mathbf { H } + \mathbf { X }$ ，式中的X为（ ）

1. 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（　　）

7. 石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料，具有丰富的电学性能．现设计一电路测量某二维石墨烯样品的载流子（电子）浓度。如图（a）所示，在长为a，宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度为B，电极1、3间通以恒定电流I，电极2、4间将产生电压U。当$I = 1 . 0 0 \times 1 0 ^ { - 3 } \mathrm { A }$ 时，测得U B- 关系图线如图（b）所示，元电荷 $e = 1 . 6 0 \times 1 0 ^ { - 1 9 } \mathrm { C }$ ，则此样品每平方米载流子数最接近（ ）

图（a）

图（b）

7. 如图（a），若将小球从弹簧原长处由静止释放，其在地球与某球体天体表面做简谐运动的图像如（b），设地球，该天体的平均密度分别为 $\rho _ { 1 }$ 和 $\rho _ { 2 }$ 。地球半径是该天体半径的n倍。 $\frac { \rho _ { 1 } } { \rho _ { 2 } }$ 的值为（　　）

图(a) 图(b)

1. 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 $^ { 9 0 } _ { 3 8 } \mathrm { S r }$ 衰变为 $^ { 9 0 } _ { 3 9 } \mathrm { Y }$ 的半衰期约为29年； $^ { 2 3 8 } _ { \ 9 4 } \mathrm { P u }$ 衰变为 $^ { 2 3 4 } _ { 9 2 } \mathrm { U }$ 的半衰期约87年。现用相同数目的 $^ { 9 0 } _ { 3 8 } \mathrm { S r }$ 和 $^ { 2 3 8 } _ { \ 9 4 } \mathrm { P u }$ 各做一块核电池，下列说法正确的是（　　）

7. 已知氘核质量为 2.0141u ，氚核质量为3.0161u ，氦核质量为 4.0026u ，中子质量为1.0087u ，阿伏加德罗常数 $N _ { \mathrm { A } }$ 取 $6 . 0 { \times } 1 0 ^ { 2 3 } \mathrm { m o l } ^ { - 1 }$ ，氘核摩尔质量为 $2 \mathrm { g } \cdot \mathrm { m o l } ^ { - 1 }$ ，1u相当于931.5MeV。关于氘与氚聚变成氦，下列说法正确的是（　　）

9. 如图所示，2023年12月9日“朱雀二号”运载火箭顺利将“鸿鹄卫星”等三颗卫星送入距离地面约500km的轨道。取地球质量 $6 . 0 \times 1 0 ^ { 2 4 } \mathrm { k g }$ ，地球半径 $6 . 4 \times 1 0 ^ { 3 } \mathrm { k m }$ ，引力常量 $6 . 6 7 { \times } 1 0 ^ { - 1 1 } \mathrm { N } { \cdot } \mathrm { m } ^ { 2 } / \mathrm { k g } ^ { 2 }$ 下列说法正确的是（　　）

11. 如图所示，金属极板M 受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为 $\nu _ { \mathrm { { m } } }$ 。正对M 放置一金属网N，在M_、 N 之间加恒定电压 $U _ { \circ }$ 。已知M_、 N 间距为d（远小于板长），电子的质量为m，电荷量为e，则（　　）

12. 氢原子光谱按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式 ${ \frac { 1 } { \lambda } } { = } R \left( \frac { 1 } { 2 ^ { 2 } } { - } \frac { 1 } { n ^ { 2 } } \right)$ ，n=3、4、

5、6 用 $H _ { \mathfrak { d } }$ 和 $H _ { \gamma }$ 光进行如下实验研究，则（　　）

1. 下列属于国际单位制基本单位符号的是（　　）

14. 下列说法正确的是（　　）

14. 下列说法正确的是（　　）

14. 在发现新的物理现象后，人们往往试图用不同的理论方法来解释，比如，当发现光在地球附近的重力场中传播时其频率会发生变化这种现象后，科学家分别用两种方法做出了解释。

现象：从地面P点向上发出一束频率为 $\nu _ { 0 }$ 的光，射向离地面高为H（远小于地球半径）的Q 点处的接收器上，接收器接收到的光的频率为n 。

**方法一**：根据光子能量 $E = h \nu = m c ^ { 2 }$ （式中 h 为普朗克常量，m 为光子的等效质量，c 为真空中的光速）

和重力场中能量守恒定律，可得接收器接收到的光的频率n 。

**方法二**：根据广义相对论，光在有万有引力的空间中运动时，其频率会发生变化，将该理论应用于地球附近，可得接收器接收到的光的频率 $\nu = \nu _ { 0 } \frac { \sqrt { 1 - \frac { 2 G M } { c ^ { 2 } R } } } { \sqrt { 1 - \frac { 2 G M } { c ^ { 2 } \left( R + H \right) } } }$ ，式中 G 为引力常量，M为地球质量，R 为地

球半径。

下列说法正确的是（　　）

21. 螺旋星系中有大量的恒星和星际物质，主要分布在半径为R的球体内，球体外仅有极少的恒星。球体内物质总质量为 M，可认为均匀分布，球体内外的所有恒星都绕星系中心做匀速圆周运动，恒星到星系中心的距离为r，引力常量为 $G _ { \odot }$

（1）求 $r > R$ 区域的恒星做匀速圆周运动的速度大小v与r的关系；

（2）根据电荷均匀分布的球壳内试探电荷所受库仑力的合力为零，利用库仑力与万有引力的表达式的相似性和相关力学知识，求 $r \leq R$ 区域的恒星做匀速圆周运动的速度大小v与r的关系；

（3）科学家根据实测数据，得到此螺旋星系中不同位置的恒星做匀速圆周运动的速度大小 v 随 r的变化关系图像，如图所示，根据在 $r > R$ 范围内的恒星速度大小几乎不变，科学家预言螺旋星系周围 $( r > R )$ 存在一种特殊物质，称之为暗物质。暗物质与通常的物质有引力相互作用，并遵循万有引力定律，求 $r = n R$ 内暗物质的质量 $M ^ { \prime }$ o

12. 2022 年 10 月 9 日，我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射，实现了对太阳探测的跨越式突破。
“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动，距地面高度约为 720km，运行一圈所用时间约为100 分钟。如
图所示，为了随时跟踪和观测太阳的活动，“夸父一号”在随地球绕太阳公转的过程中，需要其轨道平面
始终与太阳保持固定的取向，使太阳光能照射到“夸父一号”，下列说法正确的是（　　）