專題18近代物理

目錄

01模擬基礎練......................................................2

題型一：光電雌..................................................2

題型二：原子結構、能級躍遷........................................5

題型三：核反應、核能..............................................9

02重難創新練.....................................................11

題型一：光電效應

1.（2025?廣西?模擬預測）光電傳感器如圖甲所示，若光線被物體阻擋，電流發生變化，工作電路立即報警。

光線發射器內大量處于〃=4能級的氫原子向低能級躍遷時，輻射出的光中只有人6兩種可以使該光電管陰

極逸出光電子，圖乙為a,b光單獨照射光電管時產生的光電流/與光電管兩端電壓U的關系圖線。下列說

法正確的是（）

光

線

發

射

器

A.光線發射器最多能輻射出4種不同頻率的光

B.用同一裝置做雙縫干涉實驗，。光的條紋間距較小

C.光電管中光電子飛出陰極時的最大初動能與入射的光的強度有關

D.若部分光線被遮擋，則放大器的電流將減小，從而引發報警

2.（2024?浙江金華?一模）如圖甲為研究光電效應的實驗裝置，圖乙為入射光頻率□與光電管A、K兩極電

勢差的圖像，已知電子電荷量為-e,已知直線A8的斜率的絕對值為上且該直線對應的靈敏電流計的讀

數恰好均為0,直線4。平行于橫軸，8點坐標為（0,%）,。點坐標為（Q,匕），下列說法正確的是（）

A.普朗克常量等于6

B.。點條件下形成的光電流一定比C點條件下形成的光電流大

C.滿足D點條件的光電子到達A極的最大動能為qe+5（匕-%）

D.在光照強度相同的情況下，沿直線從A到。，靈敏電流計示數一定逐漸變大

3.（2024.四川.一模）如圖1,分別用〃、6兩種材料作K極進行光電效應實驗研究，用頻率為口的入射光照

射K極，且保持入射光不變，則光電子到達A極時動能的最大值線皿隨電壓U變化關系圖像如圖2所示，

且兩線平行，已知普朗克常量〃。則下列說法正確的是（）

A.圖線以6斜率上是普朗克常量6B.圖線a、6斜率上是電子電量e

C.材料。的逸出功叱=次+綜D.材料外。的逸出功之比為1:2

4.（2024?湖南.模擬預測）瑞瑞在一節大學物理實驗課上用光源發出的光照射光電管來測量光電流與所加電

壓關系。已知光源L的光譜如圖所示，貝曲線最可能為（）

OUOU

5.（2024.江西?一模）如圖1所示是一款光電煙霧探測器的原理圖。當有煙霧進入時，來自光源S的光被煙

霧散射后進入光電管C,光射到光電管中的鈉表面時會產生光電流。如果產生的光電流大于10-8A,便會觸

發報警系統。金屬鈉的遏止電壓”隨入射光頻率v的變化規律如圖2所示，則（）

A.觸發報警系統時鈉表面每秒釋放出的光電子數最少是N=6.25xl0i。個

B.圖2中圖像斜率的物理意義為普朗克常量h

C.要使該探測器正常工作，光源S發出的光波波長不能小于5.0xl（y7m

D.通過調節光源發光強度的辦法來調整光電煙霧探測器的靈敏度是不可行的

6.（2024.山西太原.二模）用大量氫原子發出的a、b、c三種光測試一新材料光電管，遏止電壓心與三種光

的頻率關系如圖所示，圖像斜率為總截距為-“，電子帶電量的大小為e,下列說法正確的是（）

A.三種光子的動量?！?lt;<2

B.由圖像可知，普朗克常量為上

e

C.由圖像可知，金屬材料的逸出功為ed

D.若a、b、c是大量氫原子從能級〃=3躍遷到低能級時發出的光，則%=%+4

7.（2024?江蘇?模擬預測）如圖甲所示，用某種單色光研究光電效應現象，改變K極的材料進行探究。則遏

止電壓S隨K極材料的逸出功W變化的關系圖像如圖乙所示，根據圖線的斜率和截距可以求得（）

B.光電子的電荷量

C.普朗克常量D.材料的截止頻率

8.（2024?遼寧丹東?模擬預測）圖像可以直觀地反映物理量之間的關系。如圖甲所示的是光電管中光電流與

電壓關系圖像，圖乙是c、d兩種金屬遏止電壓與入射光頻率之間的關系圖像，下列說法正確的是（)

A.甲圖中，。光的波長大于6光的波長

B.甲圖中，。光的波長可能等于b光的波長

C.乙圖中，金屬。的逸出功小于金屬〃的逸出功

D.乙圖中，金屬c的逸出功可能等于金屬d的逸出功

題型二：原子結構、能級躍遷

9.（2024?浙江紹興.一模）速度接近光速的電子在磁場中偏轉時，會沿圓弧軌道切線發出電磁輻射，這個現

象最初是在同步加速器上觀察到的，稱為“同步輻射”。同步輻射光具有光譜范圍寬（從遠紅外到X光波段，

波長范圍約為10-5m?對應能量范圍約為10一eV~IO,eV）、光源亮度高等特點。已知金屬鈉的逸出功

網=2.29eV,可見光的光子能量范圍為1.63eV~3.11eV,氫原子能級圖如圖所示，已知普朗克常量

34

/?=6.63X10-J-SO下列說法正確的是（）

V

〃e

E/

8O

554

4-O.85

3-O.51

-1.

2

-3.40

1-----------------------13.6

A.能量為1.89eV的同步輻射光遇到線度約為10-8m的蛋白質分子時，能發生明顯衍射

B.能量為L89eV的同步輻射光，其動量約為6.3xl（r9kg-m/s

C.能量為L89eV的同步輻射光照射金屬鈉，可使金屬鈉發生光電效應

D.能量為12.09eV的同步輻射光照射基態氫原子，氫原子能級躍遷后不會發出可見光

10.（2024?河北保定?三模）如圖所示為氫原子的能級圖，大量處于〃=4能級的氫原子向低能級躍遷共放出A

種不同頻率的光子，用這些光子一起照射某種金屬，其中只有a、。兩種頻率的光子可以使該金屬發生光電

效應，a的頻率大于b的頻率，則下列說法正確的是（）

nE/eV

8----------------------0

4-------------------------0.85

3-------------------------1.51

2-------------------------3.40

1-------------------------13.60

A.k=4

B.該金屬的逸出功大于等于12.75eV

C.產生的光電子最大初動能大于等于12.09eV

D.a光子的動量比b光子的動量大

11.（2023?江蘇南京?模擬預測）如圖甲所示為研究光電效應的電路,K極為金屬鈉（截止頻率為5.53X1（）MHZ,

逸出功為2.29eV）。圖乙為氫原子能級圖，氫原子光譜中有四種可見光，分別是從a=6、5、4、3能級躍遷

到"=2能級產生的。下列說法正確的是（）

n￡/eV

CO—o

4------------------------0.85

3-----------------------1.51

2-----------------------3.40

-13.6

甲乙

A.氫原子光譜中有三種可見光能夠讓圖甲K極金屬發生光電效應

B.僅將P向右滑動，電流計示數一定變大

C.若圖甲入射光的頻率小于鈉的截止頻率，增大光照強度，也可以發生光電效應

D.將自感系數為30*1的電感線圈和電容為1.2pF電容器組成LC振蕩電路，用該電路產生的電磁波照

射K極，可以發生光電效應

12.（2024.山東.模擬預測）氫原子能級躍遷可以幫助我們更好地理解宇宙的結構，并從中得到很多有價值

的信息。大量氫原子處于〃=4能級上，其能級圖如圖所示。下列關于這些氫原子能級躍遷過程中所發出的。、

6、c三種光的說法正確的是（）

￡/eV

—0

A.相同條件下，。光最容易發生明顯的衍射現象

B.c光光子的動量最大

C.用b光照射處于"=4能級的氫原子，氫原子會發生電離

D.在真室中，c光的波長等于。、6兩光波長之和

13.（2024?陜西渭南.二模）為解決光信號長距離傳輸中的衰減問題，常常在光纖中摻入銀元素。如圖所示

的是銀離子的能級示意圖，標識為*3/2的鋰離子處在亞穩態，不會立即向下躍遷。如果用光子能量約為

2.03X1019J的激光把處于基態能級X5/2的鋰離子激發到能級，再通過“無輻射躍遷”躍遷到能級打⑶2，

從而使該能級積聚的離子數遠超過處于基態的離子數。當光纖中傳輸某波長的光波時，能使處在亞穩態能

級的離子向基態躍遷，產生大量能量約為1.28x102J的光子，輸出的光便大大加強了，普朗克常量

/j=6.63xl0-34J,s,c=3xlO8m/So下列說法正確的是（）

A.無輻射躍遷中一個銀離子放出的能量約為1.28x10-2°J

B.這種光纖傳輸任何頻率的光信號衰減都能得到有效補償

C.大量處在江皿能級的餌離子向下躍遷能產生4種頻率的光子

D.上述情景發生時，光纖中傳輸的光信號波長約為1.55pn

14.（2024.湖南長沙.三模）一群處于基態的氫原子，在大量電子的碰撞下躍遷至"=4的能級，然后從九=4

能級向低能級躍遷。如圖甲，氫原子從能級"=4躍遷到能級附=2產生可見光I,從能級”=3躍遷到能級

〃=2產生可見光II。圖乙是光I、光H對同種材料照射時產生的光電流與電壓圖線。已知普朗克常量心

電子質量為"％、電荷量為e,光在真空中的速度為c,下列說法正確的是（）

甲乙

A.使處于基態的氫原子躍遷至〃=4能級的電子動能紇=4-4

B.圖乙的圖線。對應光I

C.圖乙中的q、5滿足關系e（L—uj=國—區

he

D.使處于基態的氫原子躍遷至”=4能級的電子德布羅意波長九＜---

15.（2024?黑龍江吉林?模擬預測）北斗二期導航系統的“心臟”是上海天文臺自主研發的星載氫原子鐘，它是

利用氫原子能級躍遷時輻射出來的電磁波去控制校準石英鐘的。如圖為氫原子能級圖，則下列說法正確的

是（）

nE/neV

OO-------------------------------------------------0

5----------------------------0.54

4----------------------------0.85

3---------------------------1.51

2--------------------------3.40

1----------------------------13.6

A.氫原子從低能級向高能級躍遷時輻射光子

B.大量處于"=4能級的氫原子向低能級躍遷時，形成的線狀光譜總共有3條亮線

C.大量處于九=4能級的氫原子輻射出來的光子中，波長最長的光子能量為0.66eV

D.用大量能量為3.6eV的光子持續照射處于基態的氫原子，可使其電離

16.（2024.河北邯鄲?模擬預測）如圖所示為氫原子的能級圖，己知可見光的光子能量范圍為1.62eV:3.11eV,

鋅的逸出功為3.34eV,下列說法正確的是（）

8〃E/eV

0

5

4-0.54

3-0.85

-1.51

2-3.4

-13.6

A,氫原子由激發態躍遷到基態后，核外電子的動能減小，原子的電勢能增大

B.處于〃=3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并且使氫原子電離

C.一個處于”=4能級的氫原子向低能級躍遷時，最多發出6種不同頻率的光子

D.一群處于九=4能級的氫原子向基態躍遷時，發出的光照射鋅板，鋅板表面所發出的光電子的最大初

動能為8.75eV

題型三：核反應、核能

17.（2024.河北?模擬預測）2024年6月我國探月工程嫦娥六號搭載的氨氣測量儀主要探測月壤中氨222和

氧220同位素及其衰變產物。已知靜止的氨原子核器Rn自發衰變為車卜原子核普P。同時放出一個粒子X,且

氨的半衰期為3.8天，下列說法正確的是（）

A.若該核反應在月球上進行，經過3.8天后剩余個數一定多于原來的一半

B.該核反應屬于夕衰變

C.反應過程中釋放7射線和另一種射線，7射線穿透能力最強，另一種射線電離能力最強

D.反應前、后的質量守恒，電荷數也守恒

18.（2025?陜西寶雞?一模）據新聞報道，我國科學家在江門地下700m的實驗室捕捉到中微子V。中微子丫

是最基本的粒子之一，它幾乎沒有質量且不帶電，民間戲稱為“幽靈粒子”。中微子口與水中的:H發生核

反應的方程式為v+：HfMe+尤，則x粒子為（）

A.；HB._,eC.D.;H

19.（2024?廣東韶關?模擬預測）鉉基熔鹽堆是第四代核能反應堆，具有更安全、更清潔的特點，該反應堆

以社232（$Th）為核燃料。再生層牡232（■Th）俘獲一個中子后會變成牡233（$Th），牡233（筑4）不穩定，

經過多次。衰變轉化成易裂變鈾233G3u）。下列說法正確的是（）

A.社232和鈾233的半衰期不相同

B.6衰變中的電子是來源于原子核外的電子

C.社232有90個中子，142個質子

D.鈾233的裂變方程可能為+；?Ba+案Kr+2；n

20.（2024?四川遂寧?模擬預測）與元素X作用后變成元素Y與;H,此反應放出的核能為；2c與元

素X作用后變成;6。。已知;"N、Y,:。的比結合能分別為耳、用、石3、用，下列說法正確的是（）

A.元素X是△粒子

B.Y與;6。不是同位素

C.X比結合能為:。14d

D."與X作用釋放核能為I6e-I2E3

21.（2024?陜西?模擬預測）核能是蘊藏在原子核內部的能量，合理利用核能，能有效緩解能源短缺問題。

2023年4月12日，中國有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）創造新的世界紀錄，

成功實現穩態高約束模式等離子體運行403秒，對提升核聚變發電具有重要意義。假設“人造太陽”的熱核反

應方程為4；Hf：He+2X、：H+汨e.；He+Y,下列說法正確的是（）

A.核反應方程中的X為中子B.核反應方程中的Y為電子

C.核反應前后質量和電荷量均守恒D.；He的比結合能大于汨的比結合能

22.（2024.浙江.一模）考古中常利用14c的半衰期鑒定文物年份，14c的衰變方程為機fi；N+Z+y,其衰

變規律如圖所示，下列說法正確的是（)

A.Z粒子是正電子

B.該反應是裂變反應，滿足質量數守恒

C."N的比結合能大于14c的比結合能

D.100個14c經過5700年一定有50個發生了衰變

23.（2024?福建漳州?一模）玉兔二號”巡視器的核電池中杯238的衰變方程為等Puf置u+x,則（）

A.X為；HeB.瞪Pu的中子數為144

C.溫度升高，杯238半衰期變長D.衰變后X與鈾核的質量之和等于衰變前杯核的質量

24.（2024?浙江.一模）在核電站中，只要“燒”掉一支鉛筆那么多的核燃料，釋放的能量就相當于10t標準煤

完全燃燒放出的熱。一座百萬千瓦級的核電站，每年只消耗30t左右的濃縮鈾，而同樣功率的火電站，每年

要燒煤2.5x106%關于重核裂變反應算々；Ba+黑Kr+3；n,下列說法正確的是（）

A.重核裂變反應生成的中子被稱為熱中子

B.裂變反應產物;:Kr的比結合能比aU大

C.該核反應方程也可簡略寫為第Uf2Ba+^Kr+Zjn

D.核電站常用的慢化劑有石墨、重水和普通水，可以減慢鏈式反應

25.（2024?全國.模擬預測）太陽能電池發電的原理主要是半導體的光電效應，太陽能硅晶片中，P型半導體

中含有較多的空穴（可視為正電荷），而N型半導體中含有較多的電子。當能量等于線、波長為2的光子打

在太陽能硅晶片上時，太陽能硅晶片吸收一個光子恰好產生一對自由電子和空穴，電子一空穴對從太陽能

硅晶片表面向內迅速擴散，在結電場的作用下，最后建立一個與光照強度有關的電動勢，工作原理如圖所

示。太陽光照強度越大，太陽能硅晶片單位時間內釋放的電子越多，若光速為C,則（）

B.太陽能硅晶片內部電流方向從下極板流向上極板

C.繼續增大太陽光照強度，上下電極間的電勢差不會變化

D.用能量為丸的光子照射太陽能硅晶片，電子和空穴的最大初動能為零

26.（2024?山東濟寧?三模）某興趣小組設計了一種光電煙霧報警器，其結構和原理如圖所示。光源向外發

射某一特定頻率的光，發生火情時有煙霧進入報警器內，會使部分光改變傳播方向，繞過擋板進入光電管

從而發生光電效應，于是有電流輸入報警系統，電流大于/。就會觸發報警系統報警。某次實驗中，當滑動

變阻器的滑片P處于圖示位置，煙霧濃度增大到〃時恰好報警。假設煙霧濃度越大，單位時間內光電管接

收到的光子數越多。下列說法可能正確的是（）

A.光線繞過擋板進入光電管利用了光的折射

B.為提高光電煙霧報警器的靈敏度，可以將滑片P向右移動少許

C.僅將電源的正負極反接，在煙霧濃度為w時也可能觸發報警

D.報警器恰好報警時，將滑片P向右移動后，警報有可能會被解除

27.（2024.安徽黃山?模擬預測）原子從一個能級躍遷到另一個較低的能級時，有可能不會釋放光子，例如

在某種條件下，氨原子的%能級上的電子躍遷到%能級上時并不釋放光子仇＞%），而是將相應的能量轉交

給“能級上的電子，使之電離，這一現象叫俄歇效應，以這種方式脫離原子的電子叫俄歇電子。已知氤原

子的能級能量公式是線=-與公式中〃=1、2、3……表示不同能級，E是常數。現〃=2能級的氟原子躍遷到

tr

1IF

基態時相應的能量轉交給了能級%,釋放的俄歇電子動能為?，則為等于多少（）

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