專題18近代物理

目錄

01模擬基礎(chǔ)練......................................................2

題型一：光電效應(yīng)..................................................2

題型二：原子結(jié)構(gòu)、能級躍遷.........................................5

題型三：核反應(yīng)、核能..............................................9

02重難創(chuàng)新練.....................................................11

題型一：光電效應(yīng)

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

光線發(fā)射器內(nèi)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0、6兩種可以使該光電管陰

極逸出光電子，圖乙為。，6光單獨照射光電管時產(chǎn)生的光電流/與光電管兩端電壓U的關(guān)系圖線。下列說

法正確的是（）

光

線

發(fā)

射

器

放大器日工作畫

乙

A.光線發(fā)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(guān)

D.若部分光線被遮擋，則放大器的電流將減小，從而引發(fā)報警

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

勢差Gb的圖像，已知電子電荷量為-e,已知直線N8的斜率的絕對值為左，且該直線對應(yīng)的靈敏電流計的

讀數(shù)恰好均為0,直線4D平行于橫軸，2點坐標(biāo)為（0,%）,。點坐標(biāo)為（4,匕），下列說法正確的是（）

A.普朗克常量等于上

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。點條件的光電子到達/極的最大動能為1e+f（匕-%）

D.在光照強度相同的情況下，沿直線從N到。，靈敏電流計示數(shù)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(yīng)實驗研究，用頻率為『的入射光照

射K極，且保持入射光不變，則光電子到達A極時動能的最大值隨電壓。變化關(guān)系圖像如圖2所示，

且兩線平行，已知普朗克常量人則下列說法正確的是（）

A.圖線以6斜率人是普朗克常量，B.圖線以方斜率上是電子電量e

C.材料。的逸出功％=的+&,D.材料a、b的逸出功之比為1:2

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

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(dāng)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(chǎn)生光電流。如果產(chǎn)生的光電流大于10-8A,便會觸

發(fā)報警系統(tǒng)。金屬鈉的遏止電壓Q隨入射光頻率v的變化規(guī)律如圖2所示，則（）

A.觸發(fā)報警系統(tǒng)時鈉表面每秒釋放出的光電子數(shù)最少是Af=6.25xlO10個

B.圖2中圖像斜率的物理意義為普朗克常量為

C.要使該探測器正常工作，光源S發(fā)出的光波波長不能小于5.0xl0-7m

D.通過調(diào)節(jié)光源發(fā)光強度的辦法來調(diào)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(fā)出的a、b、c三種光測試一新材料光電管，遏止電壓4與三種光

的頻率關(guān)系如圖所示，圖像斜率為鼠截距為-d,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4＜丹＜Pc

B.由圖像可知，普朗克常量為工

e

C.由圖像可知，金屬材料的逸出功為那

D.若a、b、c是大量氫原子從能級〃=3躍遷到低能級時發(fā)出的光，則4=20+凡

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

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

A.光子的頻率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(yù)測）圖像可以直觀地反映物理量之間的關(guān)系。如圖甲所示的是光電管中光電流與

電壓關(guān)系圖像，圖乙是c、4兩種金屬遏止電壓與入射光頻率之間的關(guān)系圖像，下列說法正確的是（）

O

甲乙

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6光的波長

C.乙圖中，金屬。的逸出功小于金屬d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(jié)構(gòu)、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(zhuǎn)時，會沿圓弧軌道切線發(fā)出電磁輻射，這個現(xiàn)

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(yuǎn)紅外到X光波段,

波長范圍約為lO3m?對應(yīng)能量范圍約為10一eV?及eV）、光源亮度高等特點。己知金屬鈉的逸出功

匕=2.29eV,可見光的光子能量范圍為1.63eV?3.1leV,氫原子能級圖如圖所示，已知普朗克常量

7i=6.63xl0-34J-s?下列說法正確的是（）

0V

〃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10Tm的蛋白質(zhì)分子時，能發(fā)生明顯衍射

B.能量為1.89eV的同步輻射光，其動量約為6.3x10-9kg.m/s

C.能量為1.89eV的同步輻射光照射金屬鈉，可使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng)

D.能量為12.09eV的同步輻射光照射基態(tài)氫原子，氫原子能級躍遷后不會發(fā)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人

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。、6兩種頻率的光子可以使該金屬發(fā)生光電

效應(yīng)，0的頻率大于6的頻率，則下列說法正確的是（）

nE/eV

OO----------------------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(chǎn)生的光電子最大初動能大于等于12.09eV

D.〃光子的動量比6光子的動量大

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

5.53X1014HZ,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〃=6、5、

4、3能級躍遷到〃=2能級產(chǎn)生的。下列說法正確的是（）

￡/eV

0

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

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

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

1------------------------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(fā)生光電效應(yīng)

B.僅將P向右滑動，電流計示數(shù)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(fā)生光電效應(yīng)

D.將自感系數(shù)為301iH的電感線圈和電容為1.2pF電容器組成ZC振蕩電路，用該電路產(chǎn)生的電磁波照

射K極，可以發(fā)生光電效應(yīng)

12.（2024?山東?模擬預(yù)測）氫原子能級躍遷可以幫助我們更好地理解宇宙的結(jié)構(gòu)，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(guān)于這些氫原子能級躍遷過程中所發(fā)出的

。、6、c三種光的說法正確的是（）

E/eV

—0

A.相同條件下，。光最容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象

B.c光光子的動量最大

C.用6光照射處于力=4能級的氫原子，氫原子會發(fā)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(biāo)識為％"2的餌離子處在亞穩(wěn)態(tài)，不會立即向下躍遷。如果用光子能量約為

2.03x10-”的激光把處于基態(tài)能級的鋰離子激發(fā)到43/2能級，再通過“無輻射躍遷”躍遷到能級53/2，

從而使該能級積聚的離子數(shù)遠(yuǎn)超過處于基態(tài)的離子數(shù)。當(dāng)光纖中傳輸某波長的光波時，能使處在亞穩(wěn)態(tài)能

級的離子向基態(tài)躍遷，產(chǎn)生大量能量約為1.28x10"J的光子，輸出的光便大大加強了，普朗克常量

A=6.63X10-34J-S,<?=3xl08m/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.大量處在打“/2能級的鋰離子向下躍遷能產(chǎn)生4種頻率的光子

D.上述情景發(fā)生時，光纖中傳輸?shù)墓庑盘柌ㄩL約為L55um

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

能級向低能級躍遷。如圖甲，氫原子從能級”=4躍遷到能級〃=2產(chǎn)生可見光I,從能級〃=3躍遷到能級〃=2

產(chǎn)生可見光II。圖乙是光I、光II對同種材料照射時產(chǎn)生的光電流與電壓圖線。已知普朗克常量心電子質(zhì)量

為小、電荷量為e,光在真空中的速度為c,下列說法正確的是（）

A.使處于基態(tài)的氫原子躍遷至”=4能級的電子動能耳=弓

B.圖乙的圖線a對應(yīng)光I

C.圖乙中的5、5滿足關(guān)系e（4-G）=旦-用

he

D.使處于基態(tài)的氫原子躍遷至"=4能級的電子德布羅意波長文＜-~-

15.（2024?黑龍江吉林?模擬預(yù)測）北斗二期導(dǎo)航系統(tǒng)的“心臟”是上海天文臺自主研發(fā)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(zhǔn)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"=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(xù)照射處于基態(tài)的氫原子，可使其電離

16.（2024?河北邯鄲?模擬預(yù)測）如圖所示為氫原子的能級圖，已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（）

拉

8￡/eV

0

5

4-0.54

3-0.85

-1.51

-3.4

-13.6

A.氫原子由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)后，核外電子的動能減小，原子的電勢能增大

B.處于力=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(fā)出6種不同頻率的光子

D.一群處于”=4能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，發(fā)出的光照射鋅板，鋅板表面所發(fā)出的光電子的最大初

動能為8.75eV

題型三：核反應(yīng)、核能

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

氧220同位素及其衰變產(chǎn)物。已知靜止的氫原子核瞪Rn自發(fā)衰變?yōu)闃阍雍?8Po同時放出一個粒子X,且

氫的半衰期為3.8天，下列說法正確的是（）

A.若該核反應(yīng)在月球上進行，經(jīng)過3.8天后剩余個數(shù)一定多于原來的一半

B.該核反應(yīng)屬于力衰變

C.反應(yīng)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(yīng)前、后的質(zhì)量守恒，電荷數(shù)也守恒

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

是最基本的粒子之一，它幾乎沒有質(zhì)量且不帶電，民間戲稱為“幽靈粒子”。中微子〃與水中的:H發(fā)生核

反應(yīng)的方程式為+則x粒子為（）

A.；HB._：eC.；nD.；H

19.（2024?廣東韶關(guān)?模擬預(yù)測）牡基熔鹽堆是第四代核能反應(yīng)堆，具有更安全、更清潔的特點，該反應(yīng)堆

以社232（$Th）為核燃料。再生層針232（$Th）俘獲一個中子后會變成鈕233（$Th），社233（卻h）不穩(wěn)定，

經(jīng)過多次月衰變轉(zhuǎn)化成易裂變鈾233（聲u）。下列說法正確的是（）

A.社232和鈾233的半衰期不相同

B.〃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(zhì)子

D.鈾233的裂變方程可能為^U+^n->^Ba+^Kr+2*n

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

2

素X作用后變成;6。。已知;"N、Y,；C、賢。的比結(jié)合能分別為耳、4、區(qū)、E4,下列說法正確的是（）

A.元素X是力粒子

B.Y與;6。不是同位素

C.X比結(jié)合能為I,瑪一:。一14（

D.與X作用釋放核能為16旦-12區(qū)

21.（2024?陜西?模擬預(yù)測）核能是蘊藏在原子核內(nèi)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(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄,

成功實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運行403秒，對提升核聚變發(fā)電具有重要意義。假設(shè)“人造太陽”的熱核反

應(yīng)方程為4；Hf：He+2X、汨+；He-；He+Y,下列說法正確的是（）

A.核反應(yīng)方程中的X為中子B.核反應(yīng)方程中的Y為電子

C.核反應(yīng)前后質(zhì)量和電荷量均守恒D.；He的比結(jié)合能大于；H的比結(jié)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I；N+Z+Y，其

衰變規(guī)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(yīng)是裂變反應(yīng)，滿足質(zhì)量數(shù)守恒

C.14N的比結(jié)合能大于14c的比結(jié)合能

D.100個14c經(jīng)過5700年一定有50個發(fā)生了衰變

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

A.X為汨eB.皆pu的中子數(shù)為144

C.溫度升高，杯238半衰期變長D.衰變后X與鈾核的質(zhì)量之和等于衰變前杯核的質(zhì)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(dāng)于10t標(biāo)準(zhǔn)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2.5xl06t。關(guān)于重核裂變反應(yīng)腎u+；nf嘿Ba+案Kr+3（；n，下列說法正確的是（）

A.重核裂變反應(yīng)生成的中子被稱為熱中子

B.裂變反應(yīng)產(chǎn)物;iKr的比結(jié)合能比大

C.該核反應(yīng)方程也可簡略寫為二U->^Ba+；；Kr+2；n

D.核電站常用的慢化劑有石墨、重水和普通水，可以減慢鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

㈤2

——新饗

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

體中含有較多的空穴（可視為正電荷），而N型半導(dǎo)體中含有較多的電子。當(dāng)能量等于線、波長為4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(chǎn)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(nèi)迅速擴散，在結(jié)電場的作用下，最后建立一個與光照強度有關(guān)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(nèi)釋放的電子越多，若光速為C,則（

B.太陽能硅晶片內(nèi)部電流方向從下極板流向上極板

C.繼續(xù)增大太陽光照強度，上下電極間的電勢差不會變化

D.用能量為線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(shè)計了一種光電煙霧報警器，其結(jié)構(gòu)和原理如圖所示。光源向外發(fā)

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

從而發(fā)生光電效應(yīng)，于是有電流輸入報警系統(tǒng)，電流大于/。就會觸發(fā)報警系統(tǒng)報警。某次實驗中，當(dāng)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(shè)煙霧濃度越大，單位時間內(nèi)光電管接

收到的光子數(shù)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(fù)極反接，在煙霧濃度為〃時也可能觸發(fā)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(yù)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，氨原子的多能級上的電子躍遷到內(nèi)能級上時并不釋放光子（為＞巧），而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交

給〃3能級上的電子，使之電離，這一現(xiàn)象叫俄歇效應(yīng)，以這種方式脫離原子的電子叫俄歇電子。已知瀛原

F

子的能級能量公式是紇=-二公式中"=1、2、3……表示不同能級，E是常數(shù)?，F(xiàn)"=2能級的氨原子躍遷到

n

11F

基態(tài)時相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給了能級均，