资源简介

第十六章：近代物理初步
第1节　光电效应
黑体辐射与能量子T4　　光电效应规律的理解及应用T2、5、6、7、8、9　　对波粒二象性和物质波的理解T1、3
五年高考
1.★(2024湖南,1,4分)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
1.答案　B
2.★★(2025广东,3,4分)有甲、乙两种金属,甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属,只有甲发射光电子,其最大初动能为Ek。下列说法正确的是(　　)
A.使用频率更小的光,可能使乙也发射光电子
B.使用频率更小的光,若仍能使甲发射光电子,则其最大初动能小于Ek
C.频率不变,减弱光强,可能使乙也发射光电子
D.频率不变,减弱光强,若仍能使甲发射光电子,则其最大初动能小于Ek
2.答案　B
3.★★(2025陕晋青宁,5,4分)我国首台拥有自主知识产权的场发射透射电镜TH-F120实现了超高分辨率成像,其分辨率提高是利用了高速电子束波长远小于可见光波长的物理性质。一个静止的电子经100 V电压加速后,其德布罗意波长为λ,若加速电压为10 kV,不考虑相对论效应,则其德布罗意波长为(　　)
A.100λ　　　　B.10λ
C.λ　　　　D.λ
3.答案　C
4.★★(2023浙江1月,11,3分)被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660余颗新脉冲星,领先世界。天眼对距地球为L的天体进行观测,其接收光子的横截面半径为R。若天体射向天眼的辐射光子中,有η(η<1)倍被天眼接收,天眼每秒接收到该天体发出的频率为ν的N个光子。普朗克常量为h,则该天体发射频率为ν光子的功率为(　　)
A.　　　　B.
C.　　　　D.
4.答案　A
5.★★★(多选)(2025浙江1月,11,4分)如图1所示,三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器,记录电流表与电压表示数,两者关系如图2所示。下列说法正确的是(　　)
　
A.分别射入同一单缝衍射装置时,Q的中央亮纹比R宽
B.P、Q产生的光电子在K处最小德布罗意波长P大于Q
C.氢原子向第一激发态跃迁发光时,三束光中Q对应的能级最高
D.对应于图2中的M点,单位时间到达阳极A的光电子数目P多于Q
5.答案　BC
三年模拟
6.★★(2025届湖北部分地区期末)爱因斯坦提出的光子说成功地解释了光电效应的实验现象,在物理学发展历程中具有重大意义。如图所示为四个与光电效应有关的图像,下列说法正确的是(　　)
　
　
A.在图甲装置中,改用强度更大的红光照射锌板也一定有光电子逸出
B.由图乙可知,当正向电压增大时,光电流一定增大
C.由图丙可知,入射光的频率越高,金属的逸出功越大
D.由图丁可知,该图线的斜率表示普朗克常量
6.答案　D
7.★★(2026届广东多校联考)如图甲、乙所示为光电管的结构及其工作原理图,当入射光照在管中阴极上时,电路中可以形成光电流。在某次光电效应实验中,用波长为λ1和λ2的光分别照射同一光电管,均发生了光电效应,对应的逸出功分别为W1和W2,所逸出的光电子的最大初动能分别为Ek1、Ek2,遏止电压分别为Uc1、Uc2,且Uc1>Uc2,则下列说法正确的是(　　)
　　
A.W1W2
C.Ek17.答案　D
8.★★(2026届山东济南开学考)在光电效应实验中,用频率和光照强度都相同的单色光照射不同的金属,所得光电子最大初动能Ek与金属材料逸出功W的关系图像如图所示,图线与横轴的交点坐标为W1,已知普朗克常量为h,下列说法正确的是(　　)
A.该单色光的频率为
B.该单色光的频率为
C.使用频率更高的单色光进行该实验,所得图像斜率会增大
D.使用频率更高的单色光进行该实验,所得图像斜率会减小
8.答案　A
9.★★★(2025届江西重点中学联考)如图1所示为一款光电烟雾探测器的原理图。当有烟雾进入时,来自光源S的光被烟雾散射后进入光电管C,光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于10-8 A,便会触发报警系统。已知普朗克常量h=6.6×10-34 J·s,真空中的光速c=3×108 m/s,元电荷e=1.6×10-19 C。金属钠的遏止电压Uc随入射光频率ν的变化规律如图2所示,则(　　)
　
A.触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是N=6.25×1010
B.图2中图线斜率表示普朗克常量h
C.要使该探测器正常工作,光源S发出的光的波长不能小于5.0×10-7 m
D.通过调节光源发光强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是不可行的
9.答案　A
创新风向·模块融合
结合光电效应规律求解电容器所带电荷量
(2026届广东六校联盟联考一)如图,密闭真空玻璃管中有两个平行正对的金属板组成的电容器,其电容为C,一个是镁板,一个是铯板,它们发生光电效应的极限频率分别是ν1和ν2,现在同时用两束频率为ν的单色光分别照射两块金属板,已知ν2<ν<ν1,普朗克常数为h,元电荷为e,则照射足够长时间后,电容器所带电荷量为(　　)
A.　　　　B.
C.　　　　D.
答案 B
第2节　原子结构
原子结构和氢原子光谱T7、9　　玻尔原子理论　能级跃迁T1、2、3、4、5、6、8、10
五年高考
1.★(2024江西,2,4分)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(LED),开创了国际上第三条LED技术路线。某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示,若能级差为2.20 eV(约3.52×10-19 J),普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,则发光频率约为(　　)
A.6.38×1014 Hz　　　　B.5.67×1014 Hz
C.5.31×1014 Hz　　　　D.4.67×1014 Hz
1.答案　C
2.★★(2024安徽,1,4分)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3.11 eV,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(　　)
A.1种　　　　B.2种　　　　C.3种　　　　D.4种
2.答案　B
3.★★(2023山东,1,3分)“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空,对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系,原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ,然后自发辐射出频率为ν1的光子,跃迁到钟跃迁的上能级2,并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1,实现受激辐射,发出钟激光,最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为　(　　)
A.ν0+ν1+ν3　　　　B.ν0+ν1-ν3　　　　
C.ν0-ν1+ν3　　　　D.ν0-ν1-ν3
3.答案　D
4.★★(2022广东,5,4分)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为En=,其中E1=-13.6 eV。如图是按能量排列的电磁波谱,要使n=20的氢原子吸收一个光子后,恰好失去一个电子变成氢离子,被吸收的光子是(　　)
A.红外线波段的光子
B.可见光波段的光子
C.紫外线波段的光子
D.X射线波段的光子
4.答案　A
5.★★(多选)(2024重庆,8,5分)我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ分别为氢原子由n=3和n=4能级向n=2能级跃迁产生的谱线(如图),则(　　)
A.Hα的波长比Hβ的小
B.Hα的频率比Hβ的小
C.Hβ对应的光子能量为3.4 eV
D.Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态
5.答案　BD
6.★★★(2024浙江6月,10,3分)玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示,处于n=3能级的原子向低能级跃迁,会产生三种频率为ν31、ν32和ν21的光,下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h ,光速为c。正确的是(　　)
A.频率为ν31的光,其动量为
B.频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装置,均产生光电子,其最大初动能之差为hν32
C.频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d、双缝到屏的距离为l的干涉装置,产生的干涉条纹间距之差为
D.若原子从n=3跃迁至n=4能级,入射光的频率ν'34>
6.答案　B
三年模拟
7.★★(2025届山西太原期中)关于原子结构和玻尔理论,下列选项正确的是(　　)
A.在α粒子散射实验中,α粒子与电子发生碰撞造成α粒子大角度偏转
B.α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
C.大量处于n=4能级的氢原子,最多可以辐射出3种不同频率的光
D.玻尔理论能解释结构复杂原子的光谱现象
7.答案　B
8.★★★(多选)(2026届福建部分学校开学考)氢原子能级图如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.一个处于n=3能级的氢原子最多可辐射出2种频率的光子跃迁到基态
B.处于基态的氢原子可吸收10.0 eV的能量跃迁到激发态
C.一群处于n=5能级的氢原子可辐射出10种频率的光子
D.能量差值不同,辐射的光子频率可能相同
8.答案　AC
9.★★★(2025届湖南永州开学考)如图所示,巴耳末由氢原子在可见光区的四条谱线Hα、Hβ、Hγ、Hδ,总结出巴耳末系谱线波长公式:=R∞(n=3,4,5,6,…)。其中<<<,且Hα为红光,Hδ为紫光。下列说法正确的是(　　)
A.Hα对应的是氢原子从n=5能级向n=2能级跃迁所释放光的谱线
B.四条谱线中Hα谱线所对应的光子的能量最高
C.大量处于同一能级的氢原子要能够发出这四条谱线,必须使氢原子所处的能级n≥6
D.若氢原子从n=6能级向n=3能级跃迁,能辐射紫外线
9.答案　C
10.★★★(多选)(2026届辽宁多校联考)如图所示为氢原子的能级图,用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子,氢原子吸收光子后,发出波长分别为λ1、λ2和λ3的三种光,已知λ1>λ2>λ3,普朗克常量为h,光在真空中的传播速度为c,则入射光子的能量为(　　)
A.h
B.h
C.h
D.h
10.答案　AD
第3节　原子核
原子核的衰变　半衰期T1、2、6、7、9、12　　核反应T3、5、10　　质量亏损及核能的计算T4、8、11
五年高考
1.★(2025云南,1,4分)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N+X,则(　　)
A.X为电子,是在核内中子转化为质子的过程中产生的
B.X为电子,是在核内质子转化为中子的过程中产生的
C.X为质子,是由核内中子转化而来的
D.X为中子,是由核内质子转化而来的
1.答案　A
2.★(2023广东,1,4分)理论认为,大质量恒星塌缩成黑洞的过程,受核反应C+YO的影响。下列说法正确的是(　　)
A.Y是β粒子,β射线穿透能力比γ射线强
B.Y是β粒子,β射线电离能力比γ射线强
C.Y是α粒子,α射线穿透能力比γ射线强
D.Y是α粒子,α射线电离能力比γ射线强
2.答案　D
3.★★(多选)(2025黑吉辽蒙,8,6分)某理论研究认为Mo原子核可能发生双β衰变,衰变方程为Mo→Ru+e。处于第二激发态的Ru原子核先后辐射能量分别为0.590 8 MeV和0.539 5 MeV的γ1、γ2两光子后回到基态。下列说法正确的是(　　)
A.A=100
B.y=2
C.γ1的频率比γ2的大
D.γ1的波长比γ2的大
3.答案　ABC
4.★★(2024浙江1月,7,3分)已知氘核质量为2.014 1 u,氚核质量为3.016 1 u,氦核质量为4.002 6 u,中子质量为1.008 7 u,阿伏加德罗常数NA取6.0×1023 mol-1,氘核摩尔质量为2 g·mol-1,1 u相当于931.5 MeV。关于氘与氚聚变成氦,下列说法正确的是(　　)
A.核反应方程式为HHHen
B.氘核的比结合能比氦核的大
C.氘核与氚核的间距达到10-10 m就能发生核聚变
D.4 g氘完全参与聚变释放出能量的数量级为1025 MeV
4.答案　D
5.★★★(2025北京,13,3分)自然界中物质是常见的,反物质并不常见。反物质由反粒子构成,它是科学研究的前沿领域之一。目前发现的反粒子有正电子、反质子等;反氢原子由正电子和反质子组成。粒子与其对应的反粒子质量相等,电荷等量异种。粒子和其反粒子碰撞会湮灭。反粒子参与的物理过程也遵守电荷守恒、能量守恒和动量守恒。下列说法正确的是(　　)
A.已知氢原子的基态能量为-13.6 eV,则反氢原子的基态能量也为-13.6 eV
B.一个中子可以转化为一个质子和一个正电子
C.一对正负电子等速率对撞,湮灭为一个光子
D.反氘核和反氘核的核聚变反应吸收能量
5.答案　A
6.★★★(2025河南,6,4分)由于宇宙射线的作用,在地球大气层产生有铍的两种放射性同位素Be和Be。测定不同高度大气中单位体积内二者的原子个数比,可以研究大气环境的变化。已知Be和Be的半衰期分别约为53天和139万年。在大气层某高度采集的样品中,研究人员发现Be和Be的总原子个数经过106天后变为原来的,则采集时该高度的大气中Be和Be的原子个数比约为(　　)
A.1∶4　　　　B.1∶2　　　　C.3∶4　　　　D.1∶1
6.答案　B
三年模拟
7.★★(2026届福建厦门期末)有关下列四幅图的描述,说法正确的是(　　)
　　
A.图甲中汤姆孙对阴极射线的研究揭示了原子核有复杂的结构
B.图乙中卢瑟福通过α粒子散射实验发现了质子
C.图丙三种射线中α射线的穿透本领最强
D.图丁中氡原子核的半衰期为3.8天
7.答案　D
8.★★(2026届河南信阳高级中学开学考)我国成功研制的中国环流器二号M装置,被誉为新一代“人造太阳”装置,是一款通过可控热核聚变方式提供清洁能源的装置。该装置的核心温度最高可达两亿摄氏度,比真正太阳核心的温度还要高。现已知氘、氚的核聚变反应方程式为HHHen,氘核的质量为m1,氚核的质量为m2,氦核的质量为m3,中子的质量为m4,核反应中释放出γ光子。对此核反应的认识,正确的是(　　)
A.核聚变反应释放的能量为(m1+m2-m3-m4)c2
B.γ光子来源于核外电子的能级跃迁
C.反应前的总结合能大于反应后的总结合能
D.方程式中的A=3
8.答案　A
9.★★(2025届山东泰安模拟)烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素Am来探测烟雾。当正常空气分子穿过探测器时Am会释放出射线将它们电离,从而产生电流。烟尘一旦进入探测腔内,烟尘中的微粒会吸附部分射线,导致电流减小,从而触发警报。则下列判断正确的是(　　)
AAm原子核中有95个中子
BAm衰变释放出的射线为β射线
C.发生火灾时,由于温度升高,会使Am的半衰期减小
D.1 g的Am经864年将有0.75 g发生衰变
9.答案　D
10.★★(2025届河北强基联盟联考一U是核裂变核电站的主要燃料之一,“核反应堆”通过可控的链式反应实现核能的释放。一种典型的U核裂变是生成Ba和Kr,同时放出3个中子,关于该核反应,下列说法正确的是(　　)
A.核反应方程是U+nBaKr+n
B.链式反应是指由重核裂变产生的中子使核裂变反应一代接一代继续下去的过程
CU与BaKr相比U核子数最多,结合能最大,最稳定
DU具有放射性,经过一个半衰期,64个U只剩下32个未衰变
10.答案　B
11.★★★(2026届湘豫名校开学考)一种典型的核聚变为两个氘核的聚变,核反应方程式为Hen,其中氘核的质量为m1,中子的质量为m2He的质量为m3。已知真空中光速为c,氘核的比结合能为E0,则He的比结合能为(　　)
A.(2m1-m2-m3)c2-E0
B.(2m1-m2-m3)c2+E0
C.E0-(2m1-m2-m3)c2
D.(2m1-m2-m3)c2+E0
11.答案　B
12.★★★(多选)(2025届湖北武汉模拟)在陨石年代测定中,锆石中的U和Th会分别衰变为Pb和Pb。某锆石形成时U与Th的物质的量之比为2∶1,现测得二者物质的量之比为1∶2。已知U的半衰期约为45亿年Th的半衰期约为135亿年。下列说法正确的是(　　)
A.再过45亿年,剩余的U将完全衰变为Pb
BU衰变为Pb需经历8次α衰变和6次β衰变
C.该锆石的形成年龄距今约为135亿年
DTh衰变释放能量,说明Th的比结合能大于Pb的比结合能
12.答案　BC
创新风向·模块融合
结合热学、电学相关知识解决核反应问题
(2026届河北唐山多校联考)我国计划在月球上建立首座氦3核聚变电站。已知氦3发生核聚变的反应方程式为HeHeHe+H+12.86 MeV,核电站设计功率为1×109 W,能量转化效率为40%,已知1 mol氦3约有6.02×1023个氦原子核,氦3的摩尔质量为3 g/mol,元电荷e=1.6×10-19 C。若该核电站需维持全年运行,则每年至少需要消耗氦3的质量约为(　　)
A.1.9×102 kg　　　　B.2.5×103 kg
C.3.8×102 kg　　　　D.5.6×103 kg
答案 C

展开更多......

收起↑