专题11 近代物理（3大考点）（北京专用）-【好题汇编】2025年高考物理一模试题分类汇编

专题11 近代物理 光电效应 一、单选题 1．（2025·北京朝阳·一模）下列关于光的现象与结论正确的是（　　） A．光的偏振现象说明光是纵波 B．光电效应现象说明光具有粒子性 C．光的衍射现象说明光具有粒子性 D．光的干涉现象说明光具有粒子性 2．（2025·北京朝阳·一模）在卫星导航系统中，既要测量物体平动的线性加速度，又要测量物体转动的角速度。最近，量子导航领域的动态引人注目。一种是冷原子技术，使用的是冷原子的物质波干涉。通用的电子设备无法观测到常温下原子的物质波干涉。由于原子具有质量，加速度与外力对应，导致冷原子的物质波干涉效应会随着所在系统的加速度而变化，根据这种变化既能测量线性加速度（加速度计），也能测量转动角速度（陀螺仪）。另一种是原子自旋陀螺技术，能获得更高灵敏度的转动测量陀螺仪。测量前在接近零磁场环境下，原子通过光泵极化，使其自旋状态趋向一致。测量角速度时，原子的自旋方向会发生偏转。通过自旋磁场自补偿，能够实现对惯性的敏感和对磁场波动的抑制，从而实现对旋转角速度的精确探测，广泛用于精密导航和基础物理研究。根据上述信息，下列说法正确的是（　　） A．相对于常温原子，冷原子的物质波的波长较短 B．基于冷原子技术的原子加速度计和原子陀螺仪可以共用冷原子资源 C．基于原子自旋陀螺技术的转动测量陀螺仪需要在接近零磁场环境下工作 D．在原子自旋陀螺技术中，不能测量匀速转动系统的角速度 3．（2025·北京延庆·一模）用同一束单色光，在同一条件下先后照射锌板和银板，都能产生光电效应。在以上两次实验中，对于下列四个物理量的说法正确的是（　　） A．光子的能量一定相同 B．光电子的逸出功一定相同 C．光电子的动能一定相同 D．光电子的最大动能一定相同 4．（2025·北京顺义·一模）下列说法正确的是（　　） A．射线是能量很高的电磁波 B．原子从高能级向低能级跃迁放出光子 C．核裂变是两个轻核结合成质量较大的核 D．只要有光照射到金属表面，就会有电子从金属表面逸出 5．（2025·北京门头沟·一模）“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到个该种光子。已知探测仪镜头面积为，卫星离太阳中心的距离为，普朗克常量为，光速为。下列说法不正确的是（　　） A．每个光子的动量 B．每个光子的能量 C．太阳辐射硬X射线的总功率 D．秒太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线发射总光子数为 原子结构 一、单选题 1．（2025·北京丰台·一模）下列说法正确的是（　　） A．汤姆孙的“枣糕模型”无法解释α粒子散射实验现象 B．环境温度增加，的半衰期变长 C．氢原子从基态跃迁到激发态放出光子 D．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 2．（2025·北京东城·一模）如图甲为氢原子光谱示意图，图乙为氢原子部分能级示意图。图甲中的、、、是氢原子在可见光区的四条谱线，这四条谱线为氢原子从能级向能级跃迁时产生的。已知可见光的光子能量范围为。下列说法正确的是（　　） A．对应的光子能量比对应的光子能量大 B．可能是氢原子从能级向能级跃迁时产生的 C．若氢原子从能级向能级跃迁，则辐射出的光属于红外线 D．若氢原子从能级向能级跃迁，则需要吸收10.2eV的能量 3．（2025·北京房山·一模）氢原子的能级图如图所示，和是氢原子在能级跃迁过程中产生的光子。下列说法正确的是（　　） A．光子的频率比光子的频率低 B．处于n=3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量 C．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，对应的电子的轨道变小，电子的动能变小 D．处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子 二、解答题 4．（2020·北京西城·一模）二十世纪初，卢瑟福进行粒子散射实验的研究，改变了人们对原子结构的认识。 (1)如图1所示，有两个粒子均以速度射向金原子，它们速度方向所在的直线都不过金原子核中心。请在图1中分别画出两个粒子此后的运动轨迹示意图； (2)如图2所示，一个粒子以速度射向金原子，速度方向所在直线过金原子核中心。由于金原子受到周边其他金原子的作用，可将粒子与一个金原子核的作用等效为与一个静止的、质量非常大的粒子发生弹性碰撞。请推导说明粒子与金原子核作用后速度的大小和方向； (3)实验发现，绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有极少数粒子发生了大角度偏转（超过90°）。卢瑟福根据该实验现象提出了原子的核式结构模型。为了研究问题的方便，可作如下假设： ①将粒子视为质点，金原子视为球，金原子核视为球体； ②金箔中的金原子紧密排列，金箔厚度可以看成很多单原子层并排而成； ③各层原子核前后不互相遮蔽； ④大角度偏转是粒子只与某一层中的一个原子核作用的结果。如果金箔厚度为L，金原子直径为，大角度偏转的粒子数占总粒子的比例为，且。 a.请估算金原子核的直径； b.上面的假设做了很多简化处理，这些处理会对金原子核直径的估算产生影响。已知金箔的厚度约，金原子直径约，金原子核直径约。请对“可认为各层原子核前后不互相遮蔽”这一假设的合理性做出评价。 核反应方程 一、单选题 1．（2025·北京西城·一模）氘核和氚核发生核反应的方程为，下列说法正确的是（　　） A．X是电子 B．X是质子 C．该反应是核聚变 D．该反应是核裂变 2．（2025·北京门头沟·一模）利用放射性元素衰变可测定百年以来现代沉积物的绝对年代和沉积速率，这种测年法是一种高精度的地质年代测定技术。我国利用放射性元素衰变测定沉积物年龄的应用最早可追溯到20世纪60年代左右。其中铀-钍测年法利用的衰变方程为。下列说法正确的是（　　） A．衰变方程中的X是 B．升高温度可以加快的衰变 C．与的质量差等于衰变的质量亏损 D．半衰期为，若有4个核，经过后只剩下1个 3．（2025·北京大兴·一模）关于天然放射现象，下列说法正确的是（） A．原子核发生衰变时，质量数不守恒 B．天然发射现象说明了原子核是有内部结构的 C．在α、β、γ三种射线中，γ射线的电离本领最强 D．在α、β、γ三种射线中，β射线是由来自核外的高速电子组成的 4．（2025·北京石景山·一模）2025年1月20日，我国“人造太阳”核聚变实验装置（EAST）首次完成1亿摄氏度一千秒“高质量燃烧”，创造了新的世界纪录。下列方程属于核聚变反应的是（　　） A． B． C． D． 5．（2025·北京朝阳·一模）元素（钋）发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为E。已知光在真空中的传播速度为c，的半衰期为138天。下列说法正确的是（　　） A．该核反应中发生了α衰变 B．该核反应中发生了β衰变 C．100个原子核经过138天，还剩50个原子核未衰变 D．该核反应过程中的质量亏损为 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题11 近代物理 光电效应 一、单选题 1．（2025·北京朝阳·一模）下列关于光的现象与结论正确的是（　　） A．光的偏振现象说明光是纵波 B．光电效应现象说明光具有粒子性 C．光的衍射现象说明光具有粒子性 D．光的干涉现象说明光具有粒子性 【答案】B 【详解】A．光的偏振现象说明光是横波，而不是纵波，只有横波才能发生偏振现象，纵波不能发生偏振，故A 错误； B．光电效应现象表明光照射金属表面时，能打出电子，说明光具有粒子性，像粒子一样与金属中的电子发生相互作用，故B 正确； C．光的衍射现象是光绕过障碍物偏离直线传播路径而进入阴影区里的现象，说明光具有波动性，而不是粒子性，故C错误； D．光的干涉现象是两列或多列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象，说明光具有波动性，并非粒子性，故D 错误。 故选B。 2．（2025·北京朝阳·一模）在卫星导航系统中，既要测量物体平动的线性加速度，又要测量物体转动的角速度。最近，量子导航领域的动态引人注目。一种是冷原子技术，使用的是冷原子的物质波干涉。通用的电子设备无法观测到常温下原子的物质波干涉。由于原子具有质量，加速度与外力对应，导致冷原子的物质波干涉效应会随着所在系统的加速度而变化，根据这种变化既能测量线性加速度（加速度计），也能测量转动角速度（陀螺仪）。另一种是原子自旋陀螺技术，能获得更高灵敏度的转动测量陀螺仪。测量前在接近零磁场环境下，原子通过光泵极化，使其自旋状态趋向一致。测量角速度时，原子的自旋方向会发生偏转。通过自旋磁场自补偿，能够实现对惯性的敏感和对磁场波动的抑制，从而实现对旋转角速度的精确探测，广泛用于精密导航和基础物理研究。根据上述信息，下列说法正确的是（　　） A．相对于常温原子，冷原子的物质波的波长较短 B．基于冷原子技术的原子加速度计和原子陀螺仪可以共用冷原子资源 C．基于原子自旋陀螺技术的转动测量陀螺仪需要在接近零磁场环境下工作 D．在原子自旋陀螺技术中，不能测量匀速转动系统的角速度 【答案】B 【详解】A．根据德布罗意波长公式 其中h为普朗克常量，p为动量，因冷原子是通过降低温度等方式使得原子热运动减缓，其动量p减小，所以冷原子的物质波波长较长，故A错误； B．由题知，由于原子具有质量，加速度与外力对应，导致冷原子的物质波干涉效应会随着所在系统的加速度而变化，根据这种变化既能测量线性加速度（加速度计），也能测量转动角速度（陀螺仪），故基于冷原子技术测量线性加速度（加速度计）和测量转动角速度（陀螺仪）都是利用冷原子的物质波干涉效应随加速度的变化这一原理，所以可以共用冷原子资源，故B正确； C．由题知，在测量前在接近零磁场环境下，原子通过光泵极化，使其自旋状态趋向一致。而测量角速度时，原子的自旋方向会发生偏转，会通过自旋磁场自补偿，能够实现对惯性的敏感和对磁场波动的抑制，从而实现对旋转角速度的精确探测，此时存在自旋磁场，故不是在接近零磁场环境下工作，故C错误； D．由题知，通过自旋磁场自补偿，能够实现对惯性的敏感和对磁场波动的抑制，从而实现对旋转角速度的精确探测，并没有表明不能测量匀速转动系统的角速度，故D错误。 故选B。 3．（2025·北京延庆·一模）用同一束单色光，在同一条件下先后照射锌板和银板，都能产生光电效应。在以上两次实验中，对于下列四个物理量的说法正确的是（　　） A．光子的能量一定相同 B．光电子的逸出功一定相同 C．光电子的动能一定相同 D．光电子的最大动能一定相同 【答案】A 【详解】A．同一束单色光光子的能量一定相同，选项A正确； B．锌板和银板是不同金属，光电子的逸出功不相同，选项B错误； C．光电子的动能都在零与最大初动能之间，则动能不一定相同，选项C错误； D．根据光电效应方程 因逸出功不同，则光电子的最大动能不相同，选项D错误。 故选A。 4．（2025·北京顺义·一模）下列说法正确的是（　　） A．射线是能量很高的电磁波 B．原子从高能级向低能级跃迁放出光子 C．核裂变是两个轻核结合成质量较大的核 D．只要有光照射到金属表面，就会有电子从金属表面逸出 【答案】B 【详解】A．射线是高速运动的电子流（β粒子），属于实物粒子，而非电磁波。电磁波中能量较高的是射线，由光子组成，故A错误； B．根据玻尔理论，原子从高能级跃迁到低能级时，会以光子形式释放能量，故B正确； C．核裂变是重核（如铀-235）分裂成中等质量原子核的过程；两个轻核结合成较大核属于核聚变，故C错误； D．光电效应发生需要入射光频率高于金属的截止频率，仅光照强度足够但频率不足时，不会逸出光电子，故D错误。 故选 B。 5．（2025·北京门头沟·一模）“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到个该种光子。已知探测仪镜头面积为，卫星离太阳中心的距离为，普朗克常量为，光速为。下列说法不正确的是（　　） A．每个光子的动量 B．每个光子的能量 C．太阳辐射硬X射线的总功率 D．秒太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线发射总光子数为 【答案】C 【详解】A．每个光子的动量 故A正确； B．每个光子的能量 故B正确； C．太阳辐射硬X射线的总功率 太阳t时间辐射硬X射线的总能量为 联立解得 故C错误； D．每个光子的能量 t秒太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线发射总光子数为 故D正确。 本题选不正确，故选C。 原子结构 一、单选题 1．（2025·北京丰台·一模）下列说法正确的是（　　） A．汤姆孙的“枣糕模型”无法解释α粒子散射实验现象 B．环境温度增加，的半衰期变长 C．氢原子从基态跃迁到激发态放出光子 D．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 【答案】A 【详解】A．汤姆孙的“枣糕模型”无法解释α粒子散射实验现象，卢瑟福依据α粒子散射实验现象提出了原子的核式结构，故A正确； B．半衰期与温度无关，故B错误； C．氢原子从基态跃迁到激发态吸收能量，故C错误； D．根据光电效应方程 可知发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率不成正比，故D错误； 故选A。 2．（2025·北京东城·一模）如图甲为氢原子光谱示意图，图乙为氢原子部分能级示意图。图甲中的、、、是氢原子在可见光区的四条谱线，这四条谱线为氢原子从能级向能级跃迁时产生的。已知可见光的光子能量范围为。下列说法正确的是（　　） A．对应的光子能量比对应的光子能量大 B．可能是氢原子从能级向能级跃迁时产生的 C．若氢原子从能级向能级跃迁，则辐射出的光属于红外线 D．若氢原子从能级向能级跃迁，则需要吸收10.2eV的能量 【答案】C 【详解】A．谱线的波长最长，频率最小，能量最小，故对应的光子能量比对应的光子能量大，A错误； B．由图可知，四条谱线中谱线的波长最短，频率最大，而氢原子从高能级向能级跃迁产生的光子中，从能级向能级跃迁时产生的光子能量最小，其波长最长，频率最小，B错误； C．氢原子从能级向能级跃迁时发出的光子的能量为 此能量小于可见光的能量范围，故此光属于红外线，C正确； D．若氢原子从能级向能级跃迁，释放出能量为10.2eV的光子，D错误。 故选C。 3．（2025·北京房山·一模）氢原子的能级图如图所示，和是氢原子在能级跃迁过程中产生的光子。下列说法正确的是（　　） A．光子的频率比光子的频率低 B．处于n=3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量 C．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，对应的电子的轨道变小，电子的动能变小 D．处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子 【答案】B 【详解】A．根据能级跃迁规律可知，光子的能量较大，频率较大，故A错误； B．处于n=3能级的氢原子电离至少需要吸收的能量为 eV=1.51eV 故B正确； C．根据波尔理论可知，氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，对应的电子的轨道变小，电子的动能变大，故C错误； D．处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁过程中最多可辐射出种频率的光子，故D错误； 故选B。 二、解答题 4．（2020·北京西城·一模）二十世纪初，卢瑟福进行粒子散射实验的研究，改变了人们对原子结构的认识。 (1)如图1所示，有两个粒子均以速度射向金原子，它们速度方向所在的直线都不过金原子核中心。请在图1中分别画出两个粒子此后的运动轨迹示意图； (2)如图2所示，一个粒子以速度射向金原子，速度方向所在直线过金原子核中心。由于金原子受到周边其他金原子的作用，可将粒子与一个金原子核的作用等效为与一个静止的、质量非常大的粒子发生弹性碰撞。请推导说明粒子与金原子核作用后速度的大小和方向； (3)实验发现，绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有极少数粒子发生了大角度偏转（超过90°）。卢瑟福根据该实验现象提出了原子的核式结构模型。为了研究问题的方便，可作如下假设： ①将粒子视为质点，金原子视为球，金原子核视为球体； ②金箔中的金原子紧密排列，金箔厚度可以看成很多单原子层并排而成； ③各层原子核前后不互相遮蔽； ④大角度偏转是粒子只与某一层中的一个原子核作用的结果。如果金箔厚度为L，金原子直径为，大角度偏转的粒子数占总粒子的比例为，且。 a.请估算金原子核的直径； b.上面的假设做了很多简化处理，这些处理会对金原子核直径的估算产生影响。已知金箔的厚度约，金原子直径约，金原子核直径约。请对“可认为各层原子核前后不互相遮蔽”这一假设的合理性做出评价。 【答案】(1)见解析；(2)碰撞后速度大小几乎不变，方向与原来相反；(3)a.；b.不合理 【详解】(1)如图，靠近原子核的偏转角度大一些。 (2)设粒子质量为m，金原子核质量为M，碰撞后，粒子速度为v1，金原子核速度为v2。根据动量守恒和机械能守恒可得 ， 解得 由题意，因此，即碰撞后粒子速度大小几乎不变，方向与原来相反。 (3)a．粒子在遇到第一层单原子膜时，被大角度散射的概率 由于大角度散射的概率很小，可以认为通过每一层单原子膜时的粒子数目不变，所以每 一层被大角度散射的概率相同，都为。 得 解得 b．这一简化不够合理。因为大角度散射的概率本来就很小，前后遮蔽的概率也很小,不能忽略前后遮蔽的影响。另外随着金箔厚度的增加，金箔前后遮蔽的概率将增大。 核反应方程 一、单选题 1．（2025·北京西城·一模）氘核和氚核发生核反应的方程为，下列说法正确的是（　　） A．X是电子 B．X是质子 C．该反应是核聚变 D．该反应是核裂变 【答案】C 【详解】AB．根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数为1，电荷数为0，则X是中子，故AB错误； CD．该反应为两个轻原子核聚变为一个重原子核，为核聚变反应，故C正确，D错误。 故选C。 2．（2025·北京门头沟·一模）利用放射性元素衰变可测定百年以来现代沉积物的绝对年代和沉积速率，这种测年法是一种高精度的地质年代测定技术。我国利用放射性元素衰变测定沉积物年龄的应用最早可追溯到20世纪60年代左右。其中铀-钍测年法利用的衰变方程为。下列说法正确的是（　　） A．衰变方程中的X是 B．升高温度可以加快的衰变 C．与的质量差等于衰变的质量亏损 D．半衰期为，若有4个核，经过后只剩下1个 【答案】A 【详解】A．根据原子核衰变时的电荷数和质量数守恒，可知X是，A正确； B．半衰期不受温度的影响，B错误； C．质量亏损是衰变前铀核质量与衰变后钍核、α粒子总质量的差值，而非仅铀与钍的质量差，C错误； D．半衰期是大量放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，不能分析几个原子核的衰变情况，D错误。 故选A。 3．（2025·北京大兴·一模）关于天然放射现象，下列说法正确的是（） A．原子核发生衰变时，质量数不守恒 B．天然发射现象说明了原子核是有内部结构的 C．在α、β、γ三种射线中，γ射线的电离本领最强 D．在α、β、γ三种射线中，β射线是由来自核外的高速电子组成的 【答案】B 【详解】A．原子核发生衰变时，质量数守恒，电荷数守恒，选项A错误； B．天然发射现象说明了原子核是有内部结构的，B正确； C．γ射线的电离本领最弱，穿透本领最强，C错误； D．β射线是核内中子转化为质子时放出的，即来自核内的高速电子组成的，D错误。 故选B。 4．（2025·北京石景山·一模）2025年1月20日，我国“人造太阳”核聚变实验装置（EAST）首次完成1亿摄氏度一千秒“高质量燃烧”，创造了新的世界纪录。下列方程属于核聚变反应的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】B．核聚变是指两个或多个轻核合并成一个较重的核的过程，释放出大量能量。氘和氚发生反应生成氦和中子，符合核聚变的定义，故B正确； A．核反应方程为人工转变，故A错误； C．核反应方程为衰变，故C错误； D．核反应方程为裂变反应，故D错误。 故选B。 5．（2025·北京朝阳·一模）元素（钋）发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为E。已知光在真空中的传播速度为c，的半衰期为138天。下列说法正确的是（　　） A．该核反应中发生了α衰变 B．该核反应中发生了β衰变 C．100个原子核经过138天，还剩50个原子核未衰变 D．该核反应过程中的质量亏损为 【答案】A 【详解】AB．由质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为4，电荷数为2，为α粒子，则该核反应中发生了α衰变，选项A正确，B错误； C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数的原子核衰变不适用，选项C错误； D．根据E=∆mc2 可知该核反应过程中的质量亏损为 选项D错误。 故选A。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$