专题8 热学、光学与近代物理（3大考点）（北京专用）-【好题汇编】2025年高考物理二模试题分类汇编

专题8 热学、光学与近代物理 热学 一、单选题 1．（2025·北京昌平·二模）中国科学院物理研究团队近期成功研制出厚度仅为头发丝直径的二十万分之一的单原子层金属，这是国际上首次实现大面积二维金属材料的制备，开创了二维金属研究新领域。二维金属材料的厚度最接近（　　） A． B． C． D． 2．（2025·北京西城·二模）悬浮在水中的花粉颗粒的无规则运动可以说明（　　） A．分子之间有斥力 B．分子之间有引力 C．花粉分子做无规则运动 D．水分子做无规则运动 3．（2025·北京海淀·二模）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径经状态b、c再回到状态a，其中，图线平行于纵轴、图线平行于横轴。下列说法正确的是（    ） A．从a到b，气体对外界做功 B．从b到c，气体温度保持不变 C．从c到a，气体内能减小 D．从c到a，气体从外界吸热 4．（2025·北京丰台·二模）如图所示，密封包装的食品袋从低海拔运送到高海拔地区的过程中，会发生膨胀现象。若此过程中温度不变，袋内空气视为理想气体，下列说法正确的是（　　） A．袋内空气对外界做功，内能减小 B．袋内空气分子的平均动能减小 C．袋内空气压强减小 D．袋内空气向外界放热 5．（2025·北京昌平·二模）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是（　　） A．从a到b，气体分子的平均动能不变 B．从a到b，气体对外界做功，内能减小 C．从b到c，气体从外界吸热，内能增大 D．从b到c，气体向外界放热，内能减小 6．（2025·北京朝阳·二模）去高原旅游时，密封的食品包装袋比在平原上膨胀许多。假设环境温度不变，袋内气体视为理想气体。下列说法正确的是（　　） A．高原地区的大气压较高 B．包装袋中气体内能减小 C．包装袋中气体压强减小 D．包装袋中气体放出热量 光学 一、单选题 1．（2025·北京朝阳·二模）如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率 B．在玻璃中的传播速率a光大于b光 C．在玻璃中a光的波长大于b光的波长 D．若a光可使某种金属发生光电效应，则b光一定能 2．（2025·北京昌平·二模）我国智能驾驶汽车进入快速发展期。某车载雷达系统可以发出激光和超声波（频率高于20kHz的声波）信号，下列说法正确的是（　　） A．激光与超声波都是横波 B．激光与超声波都是纵波 C．激光与超声波都能发生衍射 D．激光与超声波都可在真空中传播 3．（2025·北京昌平·二模）如图1所示，小明用甲、乙、丙三束单色光分别照射同一光电管的阴极K，调节滑动变阻器的滑片P，得到了三条光电流I随电压U变化关系的曲线如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．甲光的光子能量最大 B．用乙光照射时饱和光电流最大 C．用乙光照射时光电子的最大初动能最大 D．分别射入同一单缝衍射装置时，乙光的中央亮条纹最宽 4．（2025·北京东城·二模）如图甲所示，用激光照射一个小钢球，光屏上出现如图乙所示的图样，在阴影中心有一个小亮斑。这种现象是光的（　　） A．衍射现象 B．偏振现象 C．折射现象 D．多普勒效应 5．（2025·北京西城·二模）如图所示，用绿光照射单缝S，光通过有两条狭缝和的双缝后，在光屏P上观察到明暗相间的条纹。若要增大相邻条纹间距，可以（　　） A．仅增大与的间距 B．仅增大单缝与双缝的距离 C．仅增大双缝与光屏的距离 D．仅将绿光换为紫光 6．（2025·北京东城·二模）机械波在介质中传播时会受到介质的阻碍作用，介质密度与波在介质中的传播速度的乘积称为波阻，即。波阻大的介质称为波密介质，波阻小的介质称为波疏介质。当一列简谐波自介质1垂直入射至介质2，在边界上同时发生反射和透射，反射系数与透射系数分别为和，其中、分别为机械波在介质1、2中的波阻；反射系数等于反射波的强度与入射波的强度之比，透射系数等于透射波的强度与入射波的强度之比。下表给出了部分介质对声波在其中传播时的波阻。已知空气的密度约为，水的密度为。下列说法正确的是（　　） 介质 波阻 空气 水 蓖麻油 脂肪 肌肉 岩石 大于 A．声波垂直入射到波阻相差很小的两介质界面上，主要发生反射现象 B．声波由空气垂直入射到岩石壁，主要发生透射 C．声波由空气垂直入射到水面，主要发生透射，传播速度变大 D．用超声波检查身体时，在探头与皮肤之间涂蓖麻油可以增大透射系数 7．（2025·北京丰台·二模）现有一束单色光以相同的入射角θ，射入甲、乙两种介质中，折射光线如图所示（）。下列说法正确的是（　　） A．介质甲折射率较大 B．光在介质甲中传播速度较大 C．光在介质甲中波长较大 D．光从甲介质射向空气，发生全反射的临界角较大 8．（2025·北京海淀·二模）在如图所示的平面内，光束a从介质斜射向空气，出射光为b、c两束单色光。关于b、c两束单色光，下列说法正确的是（　　） A．介质对b光的折射率较大 B．在介质中，b光的传播速度较大 C．发生全反射时，b光的临界角较小 D．若两束光都能使某种金属发生光电效应，则b光产生光电子的最大初动能较大 近代物理 一、单选题 1．（2025·北京昌平·二模）2025年3月，我国新一代人造太阳“中国环流三号”实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”突破，将人类向“能源自由”的终极目标推进了一大步。人造太阳利用氘核与氚核聚变反应释放能量，聚变资源储量丰富，主要产物清洁安全，被称为“人类未来的理想能源”。我国自主研发的高功率微波回旋管，单次注入功率达2.5兆瓦，精准“轰击”等离子体升温，实现电子温度1.6亿度。高功率中性束注入加热系统（提升原子核温度的核心设备），单条束线最大功率达7兆瓦，可将氢原子加速到每秒数千公里，为反应堆“点火”提供初始能量。关于该装置及核聚变相关原理，下列说法不正确的是（　　） A．核聚变反应中，氘核与氚核结合生成氦核并释放中子，反应方程为： B．中国环流三号产生的能量主要来源于氢原子被加速后获得的动能 C．等离子体温度升高，其粒子热运动的平均动能变大 D．若某次聚变反应质量亏损，则释放的能量为（c为真空中的光速） 2．（2025·北京朝阳·二模）某科研团队设计了一种基于量子点材料的纳米级光电传感器，用于检测极微弱的光信号。其工作原理为：量子点材料在吸收光子时克服其带隙能量产生电子-空穴对，电子-空穴对在量子点内部的势阱中被束缚，形成激子（由一个电子和一个空穴通过库仑相互作用结合而成的准粒子）；当外加电场作用于该量子点时，激子会分离为自由电子和空穴，形成光电流。量子点可能吸收一个高能光子并产生多个激子。激子的束缚能是指将电子和空穴从激子状态分离为自由电子和空穴所需的能量，束缚能越大，激子越稳定，其表达式近似为，电子和空穴之间的库仑力可表示为（r为电子和空穴之间的平均距离，为材料的介电常数，k为静电力常量，e为电子电荷量）。关于该光电传感器的工作特性，下列说法正确的是（　　） A．只要外加电场强度大于，就能产生有效的光电流 B．增大外加电场强度，有效光电流可能不变 C．该光电传感器的工作原理与光电效应原理相同 D．产生一对自由电子和空穴需要的能量等于入射光子的能量与外加电场做功之和 3．（2025·北京朝阳·二模）氢原子能级示意图如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　） A．这群氢原子最多可能辐射3种不同频率的光子 B．从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短 C．从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率低 D．在能级的氢原子至少需吸收13.6eV能量的光子才能电离 4．（2025·北京昌平·二模）2025年3月，中国首款碳-14核电池研制成功，续航可达千年。碳-14发生衰变的核反应方程为：，衰变产物X为（　　） A． B． C． D． 5．（2025·北京昌平·二模）如图1所示，小明用甲、乙、丙三束单色光分别照射同一光电管的阴极K，调节滑动变阻器的滑片P，得到了三条光电流I随电压U变化关系的曲线如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．甲光的光子能量最大 B．用乙光照射时饱和光电流最大 C．用乙光照射时光电子的最大初动能最大 D．分别射入同一单缝衍射装置时，乙光的中央亮条纹最宽 6．（2025·北京东城·二模）在衰变中通常会产生一种被称为“中微子”的粒子。中微子很难被直接探测，但是可以利用中微子与的核反应间接证实中微子的存在。相应的核反应方程为：中微子。由此可知，中微子的质量数和电荷数分别是（　　） A．0和0 B．0和1 C．1和0 D．1和1 7．（2025·北京海淀·二模）对于静止的自由原子，当其从高能级向低能级跃迁发射光子时，原子会因反冲而获得一定的能量，该能量远小于原子两能级之差，所以可认为光子的能量等于两能级之差。对于静止的自由原子核，当其从高能级向低能级跃迁发出高能射线时，原子核也会因反冲而获得一定的能量。通常情况下，与射线的能量相比，原子核因反冲而获得的能量不可忽略。若将放射源和吸收源进行冷却，部分原子核被严格束缚在晶体的晶格位置，这些原子核在发射或吸收射线时，反冲可以被完全抑制。根据以上信息，对于两能级差仅为E的原子核，下列说法错误的是（    ） A．自由原子核在发射或吸收射线的过程中，原子核和射线组成的系统动量守恒 B．单个静止的自由原子核发射的射线的能量一定小于E C．单个静止的自由原子核吸收的射线的能量一定大于E D．单个被严格束缚在晶格位置的原子核吸收的射线的能量小于E 8．（2025·北京海淀·二模）在粒子散射实验中，有少数粒子发生了大角度的偏转，其原因是（    ） A．原子中存在带负电的电子 B．正电荷在原子内是均匀分布的 C．原子只能处在一系列不连续的能量状态中 D．占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围 9．（2025·北京丰台·二模）金属板M受到紫外线照射时，会持续向各个方向发射不同速率的电子，电子最大速率为，质量为m，电量为e。正对M放置一金属网N，M与N间距为d（远小于板长）。在M、N之间加一个恒定电压U，M与电源正极相连，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．U增大，电流表的读数将增大 B．d减小，电子由M到N的过程，动能变化量将减小 C．仅将正、负极对调，从M逸出的电子，到达N时的最大动能为 D．仅将正、负极对调，电流表的读数将减小 10．（2025·北京丰台·二模）氢原子的能级图如图所示，现有大量氢原子处于n=3能级上，下列说法正确的是（　　） A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子 B．从n=3能级跃迁到n=2能级需吸收光子 C．从n=3能级跃迁到n=4能级可以吸收0.68eV的能量 D．n=3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量 二、解答题 11．（2025·北京东城·二模） (1)在“插针法测量玻璃砖的折射率”的实验中，作出的光路图及测出的相关角度如图1所示。此玻璃砖的折射率 （用图中的、表示）。 (2)在“利用双缝干涉测光的波长”的实验中，双缝间距，双缝到光屏间的距离。用某种单色光照射双缝得到的干涉条纹如图2所示，分划板的“十”字在图中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为， ，如图3所示。则该单色光的波长 。 (3)探究光电效应规律的装置如图4所示，光电管阴极的材料是金属铷。用不同频率的光照射该光电管的阴极，测得铷的遏止电压与入射光频率的关系图像如图5所示，则普朗克常量 ，该金属的截止频率 。已知电子电荷量。（结果均保留两位有效数字） 12．（2025·北京海淀·二模）研究天然放射现象时，把某放射源放入用铅做成的容器中，射线从容器的小孔竖直射出，成为细细的一束。若在射线经过的空间施加磁感应强度大小为B、垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，发现射线会分成三束，分别为α射线、β射线和γ射线。研究发现：α射线是氦原子核，β射线是电子流，γ射线是高能电磁波。已知光速大小为c，假定α粒子的速度大小为、β粒子的速度大小为。不计重力和粒子间的相互作用。 (1)写出图中的①、②、③三束射线分别对应的射线种类。 (2)再施加一沿水平方向的匀强电场。 a．若①、②两束射线重合，求匀强电场的电场强度大小E及方向。 b．请判断①、②、③三束射线是否可以重合。若可以，计算出匀强电场的电场强度大小；若不可以，请说明理由。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题8 热学、光学与近代物理 热学 一、单选题 1．（2025·北京昌平·二模）中国科学院物理研究团队近期成功研制出厚度仅为头发丝直径的二十万分之一的单原子层金属，这是国际上首次实现大面积二维金属材料的制备，开创了二维金属研究新领域。二维金属材料的厚度最接近（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】头发丝直径大约0.02mm-0.12mm，数量级为10-5m，二十万分之一约为0.5×10-10m，则二维金属材料的厚度最接近。 故选A。 2．（2025·北京西城·二模）悬浮在水中的花粉颗粒的无规则运动可以说明（　　） A．分子之间有斥力 B．分子之间有引力 C．花粉分子做无规则运动 D．水分子做无规则运动 【答案】D 【详解】悬浮在水中的花粉颗粒做无规则运动是由于受到水分子的不平衡撞击而发生的，可以说明水分子不停地做无规则运动。 故选D。 3．（2025·北京海淀·二模）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径经状态b、c再回到状态a，其中，图线平行于纵轴、图线平行于横轴。下列说法正确的是（    ） A．从a到b，气体对外界做功 B．从b到c，气体温度保持不变 C．从c到a，气体内能减小 D．从c到a，气体从外界吸热 【答案】D 【详解】A．从a到b，气体体积减小，外界对气体做功，A错误； B．从b到c，气体做等容变化，根据可知压强减小，温度降低，B错误； C．从c到a，气体压强不变，根据可知体积增大，温度升高，气体内能增加，C错误； D．从c到a，气体体积增大，对外做功，而气体内能增加，根据热力学第一定律U=Q＋W，可知气体从外界吸热，D正确。 故选D。 4．（2025·北京丰台·二模）如图所示，密封包装的食品袋从低海拔运送到高海拔地区的过程中，会发生膨胀现象。若此过程中温度不变，袋内空气视为理想气体，下列说法正确的是（　　） A．袋内空气对外界做功，内能减小 B．袋内空气分子的平均动能减小 C．袋内空气压强减小 D．袋内空气向外界放热 【答案】C 【详解】A．食品包装袋会发生膨胀，气体体积变大，则袋内空气对外界做功，气体膨胀过程中温度不变，内能不变，故A错误； B．气体膨胀过程中温度不变，所以袋内空气分子的平均动能不变，故B错误； C．根据 温度不变，体积变大， 所以压强减小，故C正确； D．根据热力学第一定律 温度不变，则 体积变大，则 所以 袋内空气一定对外界吸热，故D错误。 故选C。 5．（2025·北京昌平·二模）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是（　　） A．从a到b，气体分子的平均动能不变 B．从a到b，气体对外界做功，内能减小 C．从b到c，气体从外界吸热，内能增大 D．从b到c，气体向外界放热，内能减小 【答案】D 【详解】AB．从到，一定质量的气体，等压条件下，气体体积与温度成正比，即 所以气体体积增大，温度增大，气体对外界做功，分子平均动能增大，内能增大，AB错误； CD．从到，一定质量的气体，等容条件下，气体对外界不做功，气体压强与温度成正比，即 所以气体体积压强减小，则温度减小，内能减小，根据热力学第一定律 ，，所以，即气体向外界放热，C错误，D正确。 故选D。 6．（2025·北京朝阳·二模）去高原旅游时，密封的食品包装袋比在平原上膨胀许多。假设环境温度不变，袋内气体视为理想气体。下列说法正确的是（　　） A．高原地区的大气压较高 B．包装袋中气体内能减小 C．包装袋中气体压强减小 D．包装袋中气体放出热量 【答案】C 【详解】AC．理想气体做等温变化，由玻意尔定律 可知气体膨胀，气体压强减小，A错误，C正确； B．由于气体温度不变，故一定质量的理想气体内能不变，B错误； D．气体膨胀，气体对外界做功，即，而气体的温度不变，即内能不变，根据热力学第一定律 可知包装袋中气体从外界吸收热量，D错误。 故选C。 光学 一、单选题 1．（2025·北京朝阳·二模）如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率 B．在玻璃中的传播速率a光大于b光 C．在玻璃中a光的波长大于b光的波长 D．若a光可使某种金属发生光电效应，则b光一定能 【答案】A 【详解】A．由光路图可知a光的偏折程度更大，则玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，A正确； B．根据折射率与传播速度的关系 因为玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，可知在玻璃中的传播速率a光小于b光，B错误； C．根据 可知在玻璃中a光的波长小于b光的波长，C错误； D．由上述分析可知a光的折射率大，频率大，即 根据可知若a光可使某种金属发生光电效应，则b光不一定能发生光电效应，D错误。 故选A。 2．（2025·北京昌平·二模）我国智能驾驶汽车进入快速发展期。某车载雷达系统可以发出激光和超声波（频率高于20kHz的声波）信号，下列说法正确的是（　　） A．激光与超声波都是横波 B．激光与超声波都是纵波 C．激光与超声波都能发生衍射 D．激光与超声波都可在真空中传播 【答案】C 【详解】AB．声波是纵波，光是横波，A错误，B错误； C．衍射是波的特性，激光和超声波都可以发生衍射，C正确； D．激光可以在真空中传播，超声波的传播需要依靠介质，超声波不能在真空中传播，D错误。 故选C。 3．（2025·北京昌平·二模）如图1所示，小明用甲、乙、丙三束单色光分别照射同一光电管的阴极K，调节滑动变阻器的滑片P，得到了三条光电流I随电压U变化关系的曲线如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．甲光的光子能量最大 B．用乙光照射时饱和光电流最大 C．用乙光照射时光电子的最大初动能最大 D．分别射入同一单缝衍射装置时，乙光的中央亮条纹最宽 【答案】C 【详解】A．根据光电效应方程 根据动能定理 解得， 乙光对应的遏止电压较大，对应的光子能量最大，A错误； B．用甲光照射时饱和光电流最大，B错误； C．根据动能定理 解得 用乙光照射时光电子的最大初动能最大，C正确； D．乙光的光子能量最大，频率最高，波长最短，分别射入同一单缝衍射装置时，乙光的中央亮条纹最窄，D错误。 故选C。 4．（2025·北京东城·二模）如图甲所示，用激光照射一个小钢球，光屏上出现如图乙所示的图样，在阴影中心有一个小亮斑。这种现象是光的（　　） A．衍射现象 B．偏振现象 C．折射现象 D．多普勒效应 【答案】A 【详解】用激光照射一个小钢球，光屏上出现如图乙所示的图样，在阴影中心有一个小亮斑，这是光的衍射造成的，即这种现象是光的衍射现象。 故选A。 5．（2025·北京西城·二模）如图所示，用绿光照射单缝S，光通过有两条狭缝和的双缝后，在光屏P上观察到明暗相间的条纹。若要增大相邻条纹间距，可以（　　） A．仅增大与的间距 B．仅增大单缝与双缝的距离 C．仅增大双缝与光屏的距离 D．仅将绿光换为紫光 【答案】C 【详解】A．根据双缝干涉相邻条纹间距 可知，仅增大双缝间的距离d，相邻条纹间距减小，A错误； B．仅增大单缝与双缝的距离，对相邻条纹间距没有影响，B错误； C．仅增大双缝与光屏的距离，根据 可知，双缝与光屏的距离l增大时，相邻条纹间距变大，C正确； D．由于紫光的波长小于绿光的波长，根据 可知，仅将绿光换为紫光，干涉光源的波长减小，相邻条纹间距变小，D错误。 故选C。 6．（2025·北京东城·二模）机械波在介质中传播时会受到介质的阻碍作用，介质密度与波在介质中的传播速度的乘积称为波阻，即。波阻大的介质称为波密介质，波阻小的介质称为波疏介质。当一列简谐波自介质1垂直入射至介质2，在边界上同时发生反射和透射，反射系数与透射系数分别为和，其中、分别为机械波在介质1、2中的波阻；反射系数等于反射波的强度与入射波的强度之比，透射系数等于透射波的强度与入射波的强度之比。下表给出了部分介质对声波在其中传播时的波阻。已知空气的密度约为，水的密度为。下列说法正确的是（　　） 介质 波阻 空气 水 蓖麻油 脂肪 肌肉 岩石 大于 A．声波垂直入射到波阻相差很小的两介质界面上，主要发生反射现象 B．声波由空气垂直入射到岩石壁，主要发生透射 C．声波由空气垂直入射到水面，主要发生透射，传播速度变大 D．用超声波检查身体时，在探头与皮肤之间涂蓖麻油可以增大透射系数 【答案】D 【详解】A．声波垂直入射到波阻相差很小（）的两介质界面上时，根据 可知反射系数趋于0，可知反射波强度很小，则此时声波主要发生了透射现象，故A错误； B．声波由空气垂直入射到岩石壁，图表数据可知此时波阻相差很大，即反射系数 可知反射波强度很大，则此时声波主要发生了反射现象，故B错误； C．声波由空气垂直入射到水面，图表数据可知此时波阻相差较大，可知反射系数趋于1，可知反射波强度较大，则此时声波主要发生了反射现象，故C错误； D．用超声波检查身体时，在探头与皮肤之间涂蓖麻油，是因为蓖麻油的波阻介于探头材料和皮肤之间。根据透射系数公式 这样能使探头与皮肤之间波阻差异减小，从而增大透射系数，让更多超声波透射到身体内部便于检查，故D正确。 故选D。 7．（2025·北京丰台·二模）现有一束单色光以相同的入射角θ，射入甲、乙两种介质中，折射光线如图所示（）。下列说法正确的是（　　） A．介质甲折射率较大 B．光在介质甲中传播速度较大 C．光在介质甲中波长较大 D．光从甲介质射向空气，发生全反射的临界角较大 【答案】A 【详解】A．根据题意，单色光入射角相同。 由折射定律结合可知，，即介质甲的折射率大，故A正确； B．由可得，又，则，故B错误； C．由结合可得，同一种单色光频率一定，，则，故C错误； D．由全反射临界角公式可知，时，，即光从乙介质射向空气发生全反射的临界角较大，故D错误； 故选A。 8．（2025·北京海淀·二模）在如图所示的平面内，光束a从介质斜射向空气，出射光为b、c两束单色光。关于b、c两束单色光，下列说法正确的是（　　） A．介质对b光的折射率较大 B．在介质中，b光的传播速度较大 C．发生全反射时，b光的临界角较小 D．若两束光都能使某种金属发生光电效应，则b光产生光电子的最大初动能较大 【答案】B 【详解】A．根据光路图知，c光的偏折程度大于b光，则c光的折射率大于b光，故A错误； B．c光的折射率大，根据知，c光在介质中传播的速度较小，b光的传播速度较大，B正确； C．根据知，c光的折射率大，则c光全反射的临界角较小，故C错误； D．光电子的最大初动能 c光的折射率大，则c光的频率大，c光产生光电子的最大初动能较大，故D错误。 故选B。 近代物理 一、单选题 1．（2025·北京昌平·二模）2025年3月，我国新一代人造太阳“中国环流三号”实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”突破，将人类向“能源自由”的终极目标推进了一大步。人造太阳利用氘核与氚核聚变反应释放能量，聚变资源储量丰富，主要产物清洁安全，被称为“人类未来的理想能源”。我国自主研发的高功率微波回旋管，单次注入功率达2.5兆瓦，精准“轰击”等离子体升温，实现电子温度1.6亿度。高功率中性束注入加热系统（提升原子核温度的核心设备），单条束线最大功率达7兆瓦，可将氢原子加速到每秒数千公里，为反应堆“点火”提供初始能量。关于该装置及核聚变相关原理，下列说法不正确的是（　　） A．核聚变反应中，氘核与氚核结合生成氦核并释放中子，反应方程为： B．中国环流三号产生的能量主要来源于氢原子被加速后获得的动能 C．等离子体温度升高，其粒子热运动的平均动能变大 D．若某次聚变反应质量亏损，则释放的能量为（c为真空中的光速） 【答案】B 【详解】A．核聚变反应中，氘核与氚核结合生成氦核并释放中子，核反应方程为 故A正确，不符合题意； B．中国环流三号产生的能量主要来源于氘核与氚核的核聚变反 应，根据爱因斯坦质能方程 可知核聚变过程中质量亏损转化为能量释放出来，而不是氢原子被加速后获得的动能，故B错误，符合题意； C．温度是分子热运动平均动能的标志，等离子体温度升高，其 粒子热运动的平均动能变大，故C正确，不符合题意； D．根据爱因斯坦质能方程，若某次聚变反应亏损，则释放的能量为(c为真空中的光速） 故D正确，不符合题意。 故选B。 2．（2025·北京朝阳·二模）某科研团队设计了一种基于量子点材料的纳米级光电传感器，用于检测极微弱的光信号。其工作原理为：量子点材料在吸收光子时克服其带隙能量产生电子-空穴对，电子-空穴对在量子点内部的势阱中被束缚，形成激子（由一个电子和一个空穴通过库仑相互作用结合而成的准粒子）；当外加电场作用于该量子点时，激子会分离为自由电子和空穴，形成光电流。量子点可能吸收一个高能光子并产生多个激子。激子的束缚能是指将电子和空穴从激子状态分离为自由电子和空穴所需的能量，束缚能越大，激子越稳定，其表达式近似为，电子和空穴之间的库仑力可表示为（r为电子和空穴之间的平均距离，为材料的介电常数，k为静电力常量，e为电子电荷量）。关于该光电传感器的工作特性，下列说法正确的是（　　） A．只要外加电场强度大于，就能产生有效的光电流 B．增大外加电场强度，有效光电流可能不变 C．该光电传感器的工作原理与光电效应原理相同 D．产生一对自由电子和空穴需要的能量等于入射光子的能量与外加电场做功之和 【答案】B 【详解】A．电子和空穴之间的库仑力为，由，当外加电场强度大于等于时，能产生有效的光电流，A错误； B．若激子已经全部分离为自由电子和空穴，则即使增大外加电场强度，有效光电流也不变，B正确； C．光电效应是金属中的电子吸收光子的能量，逸出金属表面形成光电流，该光电传感器是量子点材料吸收光子形成激子，当外加电场作用于该量子点时，激子会分离为自由电子和空穴，形成光电流，二者原理不同，C错误； D．量子点材料首先要吸收光子克服其带隙能量产生电子-空穴对，电子-空穴对在量子点内部的势阱中被束缚，形成激子，当激子要分离为自由电子和空穴时，需要克服激子的束缚能，故产生一对自由电子和空穴需要的能量等于入射光子的能量减去激子的束缚能，与外加电场无关，D错误。 故选B。 3．（2025·北京朝阳·二模）氢原子能级示意图如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　） A．这群氢原子最多可能辐射3种不同频率的光子 B．从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短 C．从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率低 D．在能级的氢原子至少需吸收13.6eV能量的光子才能电离 【答案】B 【详解】A．这群氢原子最多可能辐射种不同频率的光子，故A错误； B．从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波光子能量最大，光子频率最大，根据光子能量 可知光子能量越大，波长越短，故从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短，故B正确； C．根据玻尔理论可知从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子能量大，结合B选项分析可知，光子能量越大，频率越大，故从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率高，故C错误； D．在能级的氢原子至少需吸收能量的光子才能电离，故D错误。 故选B。 4．（2025·北京昌平·二模）2025年3月，中国首款碳-14核电池研制成功，续航可达千年。碳-14发生衰变的核反应方程为：，衰变产物X为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据质量数和电荷数守恒可得 所以衰变产物X为。 故选B。 5．（2025·北京昌平·二模）如图1所示，小明用甲、乙、丙三束单色光分别照射同一光电管的阴极K，调节滑动变阻器的滑片P，得到了三条光电流I随电压U变化关系的曲线如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．甲光的光子能量最大 B．用乙光照射时饱和光电流最大 C．用乙光照射时光电子的最大初动能最大 D．分别射入同一单缝衍射装置时，乙光的中央亮条纹最宽 【答案】C 【详解】A．根据光电效应方程 根据动能定理 解得， 乙光对应的遏止电压较大，对应的光子能量最大，A错误； B．用甲光照射时饱和光电流最大，B错误； C．根据动能定理 解得 用乙光照射时光电子的最大初动能最大，C正确； D．乙光的光子能量最大，频率最高，波长最短，分别射入同一单缝衍射装置时，乙光的中央亮条纹最窄，D错误。 故选C。 6．（2025·北京东城·二模）在衰变中通常会产生一种被称为“中微子”的粒子。中微子很难被直接探测，但是可以利用中微子与的核反应间接证实中微子的存在。相应的核反应方程为：中微子。由此可知，中微子的质量数和电荷数分别是（　　） A．0和0 B．0和1 C．1和0 D．1和1 【答案】A 【详解】发生核反应前后，粒子的质量数和核电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数分都是0。 故选A。 7．（2025·北京海淀·二模）对于静止的自由原子，当其从高能级向低能级跃迁发射光子时，原子会因反冲而获得一定的能量，该能量远小于原子两能级之差，所以可认为光子的能量等于两能级之差。对于静止的自由原子核，当其从高能级向低能级跃迁发出高能射线时，原子核也会因反冲而获得一定的能量。通常情况下，与射线的能量相比，原子核因反冲而获得的能量不可忽略。若将放射源和吸收源进行冷却，部分原子核被严格束缚在晶体的晶格位置，这些原子核在发射或吸收射线时，反冲可以被完全抑制。根据以上信息，对于两能级差仅为E的原子核，下列说法错误的是（    ） A．自由原子核在发射或吸收射线的过程中，原子核和射线组成的系统动量守恒 B．单个静止的自由原子核发射的射线的能量一定小于E C．单个静止的自由原子核吸收的射线的能量一定大于E D．单个被严格束缚在晶格位置的原子核吸收的射线的能量小于E 【答案】D 【详解】A．自由原子核在发射或吸收射线的过程中，系统不受外力作用，系统动量守恒，A正确； B．由于原子核发射射线时会因反冲获得动能，根据能量守恒，射线的能量必须小于两能级差，B正确； C．原子核吸收射线时也需要克服反冲能，因此吸收的γ射线能量必须大于才能实现跃迁，C正确； D．题干指出，被严格束缚的原子核反冲被完全抑制，因此吸收的射线能量等于，而不是小于，D错误。 本题选错误的，故选D。 8．（2025·北京海淀·二模）在粒子散射实验中，有少数粒子发生了大角度的偏转，其原因是（    ） A．原子中存在带负电的电子 B．正电荷在原子内是均匀分布的 C．原子只能处在一系列不连续的能量状态中 D．占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围 【答案】D 【详解】A．带负电的电子质量很小不是影响粒子发生大角度偏转的原由，故A错误； B D．原子中的原子核很小，核外很“空旷”， 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核，这才是影响粒子发生大角度偏转的根本原因，故B错误，D正确； C．少数粒子发生大角度的偏转与原子处在一系列不连续的能量状态中没有关系，故C错误； 故选D。 9．（2025·北京丰台·二模）金属板M受到紫外线照射时，会持续向各个方向发射不同速率的电子，电子最大速率为，质量为m，电量为e。正对M放置一金属网N，M与N间距为d（远小于板长）。在M、N之间加一个恒定电压U，M与电源正极相连，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．U增大，电流表的读数将增大 B．d减小，电子由M到N的过程，动能变化量将减小 C．仅将正、负极对调，从M逸出的电子，到达N时的最大动能为 D．仅将正、负极对调，电流表的读数将减小 【答案】C 【详解】A．由于M与电源正极相连，可知所加电压为反向电压，电场力对电子做负功，则U增大，电流表的读数将减小，故A错误； B．电子由M到N的过程，根据动能定理可得 可知d减小，由于电压U不变，则动能变化量不变，故B错误； C．仅将正、负极对调，则电场力对电子做正功，从M逸出的电子，根据动能定理可得 可得到达N时的最大动能为 故C正确； D．仅将正、负极对调，所加电压为正向电压，电场力对电子做正功，电流表的读数将增大，故D错误。 故选C。 10．（2025·北京丰台·二模）氢原子的能级图如图所示，现有大量氢原子处于n=3能级上，下列说法正确的是（　　） A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子 B．从n=3能级跃迁到n=2能级需吸收光子 C．从n=3能级跃迁到n=4能级可以吸收0.68eV的能量 D．n=3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量 【答案】D 【详解】A. 这些原子跃迁过程中最多可辐射出种频率的光子，选项A错误； B. 根据波尔理论，从n=3能级跃迁到n=2能级需放出光子，选项B错误； C. 从n=3能级跃迁到n=4能级可以吸收（-0.85eV）-（-1.51eV）=0.66eV的能量，选项C错误； D. n=3能级的氢原子电离至少需要吸收0 -（-1.51eV）=1.51eV的能量，选项D正确。 故选D。 二、解答题 11．（2025·北京东城·二模） (1)在“插针法测量玻璃砖的折射率”的实验中，作出的光路图及测出的相关角度如图1所示。此玻璃砖的折射率 （用图中的、表示）。 (2)在“利用双缝干涉测光的波长”的实验中，双缝间距，双缝到光屏间的距离。用某种单色光照射双缝得到的干涉条纹如图2所示，分划板的“十”字在图中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为， ，如图3所示。则该单色光的波长 。 (3)探究光电效应规律的装置如图4所示，光电管阴极的材料是金属铷。用不同频率的光照射该光电管的阴极，测得铷的遏止电压与入射光频率的关系图像如图5所示，则普朗克常量 ，该金属的截止频率 。已知电子电荷量。（结果均保留两位有效数字） 【答案】(1) (2) 15.6 (3) 【详解】（1）根据折射率定义可知 （2）[1]图3可知游标卡尺为10分度，精度为0.1mm，故 [2]结合图2易得相邻两条纹间距 代入题中数据，解得 （3）[1]根据光电效应方程有 整理得 可知图像斜率 解得 [2]遏止电压为0时，可知，此时的入射光频率等于金属的截止频率，结合图2易得金属的截止频率 12．（2025·北京海淀·二模）研究天然放射现象时，把某放射源放入用铅做成的容器中，射线从容器的小孔竖直射出，成为细细的一束。若在射线经过的空间施加磁感应强度大小为B、垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，发现射线会分成三束，分别为α射线、β射线和γ射线。研究发现：α射线是氦原子核，β射线是电子流，γ射线是高能电磁波。已知光速大小为c，假定α粒子的速度大小为、β粒子的速度大小为。不计重力和粒子间的相互作用。 (1)写出图中的①、②、③三束射线分别对应的射线种类。 (2)再施加一沿水平方向的匀强电场。 a．若①、②两束射线重合，求匀强电场的电场强度大小E及方向。 b．请判断①、②、③三束射线是否可以重合。若可以，计算出匀强电场的电场强度大小；若不可以，请说明理由。 【答案】(1)①、②、③三束射线分别对应的是，α射线、γ射线、β射线 (2)a．，方向为水平向右；b．无法重合，理由见解析 【详解】（1）根据左手定则可知①、②、③三束射线分别对应的是，α射线、γ射线、β射线。 （2）a．设α粒子的电荷量为，①、②两束射线重合，有 可得 电场的方向为水平向右 b．不可以。 设电子电量为e，若使③射线与②射线重合，需施加的电场强度为，有 可得 因为，所以①、②、③三束射线无法重合。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$