测试十六 近代物理（综合训练）（浙江专用）2026年高考物理一轮复习讲练测

测试十六 近代物理 （考试时间：90分钟，分值：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如 需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1．下列判断中正确的是（　　） A．卢瑟福发现了电子，在原子结构研究方面做出了卓越的贡献 B．用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变放射性原子核的半衰期 C．在核反应过程的前后，反应体系的质量数守恒，但电荷数不守恒 D．光电效应实验中，只要照射光足够强就可以产生光电流 2．下列图片及其相应描述正确的是（　　） A．图（a）中的图样证实了电子的粒子性 B．图（b）为α、β、γ射线射入垂直纸面向里的匀强磁场中的图示，其中射线1的电离本领最强 C．图（c）中为使快中子减速，需将镉棒插入深些 D．图（d）中应使用β射线，依据探测器探测到的β射线的强度变化，实现对钢板厚度的自动控制 3．下列叙述中符合物理学史的有（　　） A．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了质子 B．卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，得出了原子的核式结构理论 C．玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构模型 D．法国物理学家库仑测出元电荷e的电荷量 4．2025年是量子力学诞生一百周年，量子力学已经对多个领域产生了深远影响，包括物理学、化学、计算机科学、通信技术和生物学，已成为现代科学的重要基石之一，下列与量子力学的奠基性事件有关的说法中正确的是（　　） A．康普顿效应表明光具有波动性 B．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 C．实物粒子不仅具有粒子性而且具有波动性 D．玻尔的原子理论成功解释了所有原子的光谱现象 5．如图甲为研究光电效应的实验电路，图乙横坐标为实验中AK间的电压电势高于K为正，纵坐标为入射光的频率，图乙中BC为平行于U轴的直线，CD是一条倾斜的直线，BCD沿轴向上的区域表示能产生光电流的区域。下列说法正确的是（　　） A．BC对应的为滑片P在Oa之间的数据 B．CD对应的为滑片P在Ob之间的数据 C．电压为一定值时，仅增大光照强度，光电流一定增大 D．BC段光照强度为一定值时，增大电压，光电流一定增大 6．关于近代物理实验，下列说法正确的有（　　） A．光电效应实验中，一定颜色的可以产生光电效应的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越少 B．在光电效应实验中，入射光的频率大于截止频率时不发生光电效应 C．康普顿效应表明，光子除了具有能量之外还具有动量 D．一个电子和一个质子具有同样的动能时，质子的德布罗意波波长更长 7．2023年6月7日，世界首台第四代核电技术钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电。钍基熔盐堆用我国储量丰富的钍Th作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放，减少了核污染。如图是不易裂变的Th转化为易发生裂变的 U 并裂变的过程示意图。下列说法正确的是（　　） A．中子轰击生成的核反应是核聚变 B．释放的电子是来源于原子的核外电子 C．的比结合能小于的比结合能 D．可以通过升温、加压的方式减小核废料的半衰期，从而减少核污染 8．原子核的比结合能曲线如图所示。下列说法正确的是（　　） A．两个结合成时需要吸收能量 B．的比结合能约为5.1 MeV C．的结合能约为15.3 MeV D．质量数越大，比结合能越大 9．月壤中含有大量的氦，氦是一种清洁、安全和高效的核聚变发电的燃料．发生聚变反应的方程是：，以下说法正确的是（    ） A．X是中子 B．X是正电子 C．的结合能比的结合能大 D．的比结合能比的比结合能小 10．如图，卢瑟福用粒子轰击氮原子核产生了氧原子核和一个质子，这是人类第一次实现了原子核的人工转变。若利用速度为的粒子去轰击静止的氮原子核，该反应过程遵循动量守恒定律，忽略粒子间的作用力和相对论效应，且反应前后粒子都在一条直线上运动，已知粒子、氮原子核、氧原子核和质子的质量分别为、、、，核反应时质量亏损1u释放的核能约为931.5MeV，若反应后氧原子核与质子同向运动且速度大小之比为1∶50。以下说法正确的是（　　） A．该核反应方程是 B．反应后氧原子核的速度大小约为 C．核反应中释放的能量约为2.23MeV D．该反应中的质量亏损 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11．如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d（远小于板长），电子的质量为m，电荷量为e，则（　　） A．M、N间距离增大时电子到达N的动能不变 B．只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能 C．电子从M到N过程中y方向位移大小最大为 D．M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零 12．如图，两束单色光A和B从空气射入半圆形玻璃棱镜，均从O点射出，且合并为复色光C，两种单色光A和B照射同种金属都能发生光电效应，现在调节两束光强分别照射相同的光电管，使实验时两束光在单位时间内产生相同数量的光电子，实验所得的图像如下图，下列说法正确的是（　　） A．A光频率大于B光 B．A光在棱镜中速度较大 C．实验中光电流与光电管两端所加的电压变化如图C规律变化 D．实验中光电流与光电管两端所加的电压变化如图D规律变化 13．关于如图所示的示意图或实验装置，下列说法正确的是（　　） A．图甲是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从面射出 B．图乙是单色激光的双缝干涉原理图，若屏上点到狭缝的距离差是半波长的奇数倍，则点出现亮条纹 C．图丙是在垂直纸面向里的匀强磁场中三种射线的轨迹，三种射线相比较，其中向左偏的射线电离本领最大 D．图丁是利用多普勒测速仪测量水在海底的流速，其利用的物理规律与医学上广泛应用的“彩超”利用的物理规律相同 三、非选择题（本题共5小题，共58分） 14．实验题（每空2分，共14分）Ⅰ．同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验，使用的双缝间距d＝0.30mm，双缝到光屏的距离L＝900mm，该同学观察到的干涉条纹如图甲所示。 (1)在测量头上的是一个螺旋测微器（又叫“千分尺”），分划板上的刻度线处于、位置时，对应的示数如图乙、丙所示，则相邻亮条纹的间距 mm（结果保留三位小数）。 (2)计算单色光的波长的公式λ＝ （用L、d、、表示），可得波长λ＝ nm（结果保留三位有效数字）。 (3)若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，则用波长更长的单色光照射时，一定 （填“能”或“不能”）发生光电效应。 Ⅱ．图1所示是研究光电效应的实验装置。滑动变阻器总长度为2L，a、b为滑动变阻器的两端，O点位于ab的中点。滑片P与滑动变阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比。以O点为坐标原点，以Ob为正方向建立坐标轴Ox（图中未画出）。电流表为理想电表。 当用频率为v的单色光束照射阴极K时，移动滑片P，测得光电流i与的关系如图2所示，其中x为滑片P对应位置的坐标。图线与横轴交点的横坐标为−η（0<η<1）。已知电源电动势为E、内阻不计，饱和电流为Im，电子的电荷量为e。忽略电子所受的重力及电子之间的相互作用。 (1)a．判断图1中直流电源的 端为正极。（选填“左”或“右”） b．求单位时间能到达阳极A的电子个数的最大值N 。 (2)某同学想利用该实验装置测量普朗克常量h。他换用频率为v′的单色光再次进行实验。请写出需测量的物理量，并推导出h的表达式。 15．（8分）如图为某同学设计的光电效应研究装置，A、B为金属板，频率为的单色光照射到板A上发生光电效应，经A、B间的电场加速后，部分粒子从小孔a进入图中虚线所示的圆形匀强磁场区域，圆形匀强磁场半径为R，磁场区域的下方有一粒子选择及接收装置。P在磁场圆心O的正下方，aO与PO垂直，接收板与PO垂直。光电子经过电场加速后能从a孔以不同的角度进入磁场，已知元电荷为e，电子的质量为，AB间的加速电压为，只有速度方向垂直接收板的粒子才能通过粒子选择器，其它粒子被粒子选择器吸收并立即导入大地，通过选择器的粒子最终打在接收板上，被接收板吸收并立即导入大地。重力忽略不计，不考虑粒子之间的相互作用力，不考虑缓慢变化的磁场产生的电场，只考虑纸面内运动的电子，普朗克常量为h。 (1)磁感应强度时，某光电子从A板离开时的速度为0，求该电子经过a进入磁场后做圆周运动的半径。 (2)粒子从a孔进入时速度与aO角度范围，求粒子接收器上接收到粒子的长度L。 (3)磁感应强度由缓慢增大到时，接收器上恰好不能再接收到粒子，求金属A的逸出功。 16．（11分）放射性同位素相对含量的测量在考古学中有重要应用。如图甲所示，将少量古木样品碳化、电离后，产生出电荷量均为q的12C和14C离子，从容器A下方的小孔S1进入加速电压为U的匀强电场中，其初速度可视为零。以离子刚射入磁场时的O点为坐标原点，水平向右为x轴正方向。x轴下方有垂直纸面向内的匀强磁场，磁感应强度为B，离子在磁场中行进半个圆周后被位于原点O右侧x轴上的收集器分别收集。一个核子的质量为m，不考虑离子重力及离子间的相互作用。 (1)写出中子与发生核反应生成，以及衰变生成的两个核反应方程式； (2)求收集器收集到的12C和14C离子的位置坐标x12和x14； (3)由于加速电场的变化，可能会使两束离子到达收集器的区域发生交叠，导致两种离子无法完全分离。 ①若加速电压在区间范围内发生微小变化，为使两种离子完全分离，应小于多少？ ②若离子经过加速电压为U的特殊电场，从O点进入磁场时，与垂直x轴方向左右对称偏离，导致有一个散射角α，如图乙所示。为使两种离子完全分离，求最大散射角。 [已知，若，，则] 17．（12分）某兴趣小组为探索光电效应和光电子在电磁场中的运动规律，设计装置如图所示，频率为的激光照射在竖直放置的锌板K的中心位置O点，其右侧距离为处有另一足够大极板A，A上正对O点有一竖直狭缝，并在两极板间加电压U=1.8V，两极板间电场可视为匀强电场。在A板右侧有宽度为D、方向垂直纸面向内、大小为的匀强磁场。锌板的逸出功，普朗克常量，电子质量为，元电荷，π=3，，。不计光电子重力及光电子间的相互作用。求： (1)光电子到达极板A的最大速度； (2)极板A上有光电子打中的区域面积； (3)要使所有光电子均不从右侧边界飞出，磁场宽度D应满足的条件，并计算电子在磁场中运动最短时间（计算结果保留1位有效数字）； (4)将匀强磁场改为垂直平面向内的非匀强磁场，磁感应强度满足，x为该位置到磁场左边界的距离，要使所有光电子均不从右侧边界飞出，磁场宽度应满足的条件。 18．（13分）光电倍增管是用来将光信号转化为电信号并加以放大的装置，其主要结构为多个相同且平行的倍增极。为简单起见，现只研究其第1倍增极和第2倍增极，其结构如图所示。第1倍增极AB长度为a，第2倍增极CD长度为，两个倍增极平行且竖直放置，如图所示（图中长度数据已知，过第1倍增极B端做垂线与第2倍增极的上端竖直延长线交于E）。当频率为的入射光照射到第1倍增极右表面时，从极板右表面上逸出大量速率不同、沿各个方向运动的光电子。若在全部区域加上垂直于纸面的匀强磁场可使从第1倍增极逸出的部分光电子打到第2倍增极右表面，从而激发出更多的电子，实现信号放大。已知第1倍增极金属的逸出功为W，元电荷为e，电子质量为m，普朗克常量为h，只考虑电子在纸面内的运动，忽略相对论效应，不计重力。 (1)求从第1倍增极上逸出的光电子的最大动量大小； (2)若以最大速率、方向垂直第1倍增极逸出的光电子可以全部到达第2倍增极右表面，求磁感应强度的大小范围； (3)若保持（2）中的磁场的最大值不变，关闭光源后，发现仍有光电子持续击中第2倍增极，若第2倍增极的上端C端长度改为可以调节，其C端与E点的距离x调节范围为：，求关闭光源后光电子持续击中第2倍增极的时间t与x的关系。（角度可用反三角函数表示，提示：已知sinθ=k，则θ=arcsink） 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 测试十六 近代物理 （考试时间：90分钟，分值：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如 需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1．下列判断中正确的是（　　） A．卢瑟福发现了电子，在原子结构研究方面做出了卓越的贡献 B．用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变放射性原子核的半衰期 C．在核反应过程的前后，反应体系的质量数守恒，但电荷数不守恒 D．光电效应实验中，只要照射光足够强就可以产生光电流 【答案】B 【详解】A．电子是汤姆孙通过阴极射线实验发现的，卢瑟福的贡献是提出原子的核式结构模型，故A错误； B．放射性原子核的半衰期由核内部因素决定，与温度、压力或化学状态无关，故B正确； C．核反应中质量数和电荷数均守恒，故C错误； D．光电效应需入射光频率大于截止频率，仅强度足够但频率不足时无法产生光电流，故D错误。 故选B。 2．下列图片及其相应描述正确的是（　　） A．图（a）中的图样证实了电子的粒子性 B．图（b）为α、β、γ射线射入垂直纸面向里的匀强磁场中的图示，其中射线1的电离本领最强 C．图（c）中为使快中子减速，需将镉棒插入深些 D．图（d）中应使用β射线，依据探测器探测到的β射线的强度变化，实现对钢板厚度的自动控制 【答案】B 【详解】A．图（a）中的电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子的波动性，故A错误； B．图（b）中根据左手定则可知，射线1为α射线，电离本领最强，故B正确； C．图（c）中用石墨或重水使快中子减速，将镉棒插入深些，是为了吸收更多的中子减缓核反应速度，故C错误； D．β射线能穿透塑料板却难以穿透钢板，图（d）中钢板经过时探测器探测到的β射线强度几乎为零，应使用γ射线以实现对钢板厚度的自动控制，故D错误。 故选B。 3．下列叙述中符合物理学史的有（　　） A．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了质子 B．卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，得出了原子的核式结构理论 C．玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构模型 D．法国物理学家库仑测出元电荷e的电荷量 【答案】B 【详解】A．汤姆孙通过阴极射线实验发现了电子，而非质子，故A错误； B．卢瑟福通过α粒子散射实验分析，提出原子核式结构理论，故B正确； C．玻尔模型基于卢瑟福的核式结构，引入量子化轨道，并未彻底否定核式结构，故C错误； D．密立根通过油滴实验测定了元电荷e的电荷量，库仑研究的是电荷间作用力，故D错误。 故选B。 4．2025年是量子力学诞生一百周年，量子力学已经对多个领域产生了深远影响，包括物理学、化学、计算机科学、通信技术和生物学，已成为现代科学的重要基石之一，下列与量子力学的奠基性事件有关的说法中正确的是（　　） A．康普顿效应表明光具有波动性 B．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 C．实物粒子不仅具有粒子性而且具有波动性 D．玻尔的原子理论成功解释了所有原子的光谱现象 【答案】C 【详解】A．康普顿效应表明光具有粒子性，故A错误； B．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果建立的核式结构模型，并非发现质子和中子，故B错误； C．实物粒子既具有粒子性而且具有波动性（物质波），故C正确； D．玻尔的原子理论仅能解释氢原子的光谱现象，故D错误。 故选C。 5．如图甲为研究光电效应的实验电路，图乙横坐标为实验中AK间的电压电势高于K为正，纵坐标为入射光的频率，图乙中BC为平行于U轴的直线，CD是一条倾斜的直线，BCD沿轴向上的区域表示能产生光电流的区域。下列说法正确的是（　　） A．BC对应的为滑片P在Oa之间的数据 B．CD对应的为滑片P在Ob之间的数据 C．电压为一定值时，仅增大光照强度，光电流一定增大 D．BC段光照强度为一定值时，增大电压，光电流一定增大 【答案】C 【详解】AB．根据光电效应特点可知，BC段对应正向电压，即滑片P在Ob之间的数据，CD段对应滑片P在Oa之间的数据，故AB错误; C．电压为一定值时，增大光照强度，单位时间内产生的光电子增多，光电流一定增大，故C正确; D．BC段光照强度为一定值，增大电压，光电流可能增大，若已经达到饱和光电流，则增大电压，光电流不再增大，故D错误。 故选C。 6．关于近代物理实验，下列说法正确的有（　　） A．光电效应实验中，一定颜色的可以产生光电效应的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越少 B．在光电效应实验中，入射光的频率大于截止频率时不发生光电效应 C．康普顿效应表明，光子除了具有能量之外还具有动量 D．一个电子和一个质子具有同样的动能时，质子的德布罗意波波长更长 【答案】C 【详解】A．光电效应实验中，一定颜色的可以产生光电效应的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，故A错误； B．在光电效应实验中，入射光的频率大于截止频率时，可以发生光电效应，故B错误； C．康普顿效应表明，光子除了具有能量之外还具有动量，故C正确； D．一个电子和一个质子具有同样的动能时，根据， 由于电子的质量小于质子的质量，所以电子的动量小于质子的动量，则电子的德布罗意波波长更长，故D错误。 故选C。 7．2023年6月7日，世界首台第四代核电技术钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电。钍基熔盐堆用我国储量丰富的钍Th作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放，减少了核污染。如图是不易裂变的Th转化为易发生裂变的 U 并裂变的过程示意图。下列说法正确的是（　　） A．中子轰击生成的核反应是核聚变 B．释放的电子是来源于原子的核外电子 C．的比结合能小于的比结合能 D．可以通过升温、加压的方式减小核废料的半衰期，从而减少核污染 【答案】C 【详解】A．核聚变是两个轻核反应后变成一个较重的核的过程，中子轰击生成不是核聚变，故A错误； B．释放电子的过程是衰变，实质是原子核中一个中子转变成一个质子和一个电子，故B错误； C．整个过程中释放能量，反应产物更加稳定，故的比结合能小于的比结合能，故C正确； D．放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度、压强无关，与化学状态也无关，故D错误。 故选C。 8．原子核的比结合能曲线如图所示。下列说法正确的是（　　） A．两个结合成时需要吸收能量 B．的比结合能约为5.1 MeV C．的结合能约为15.3 MeV D．质量数越大，比结合能越大 【答案】B 【详解】A．两个结合成时，由比结合能小向比结合能大的方向反应，所以会释放能量，故A错误； BC．根据图像可知的比结合能约为5.1 MeV，又结合能=比结合能×质量数，则的结合能约为30.6 MeV，故B正确，C错误； D．质量数越大，比结合能并不一定越大，故D错误。 故选B。 9．月壤中含有大量的氦，氦是一种清洁、安全和高效的核聚变发电的燃料．发生聚变反应的方程是：，以下说法正确的是（    ） A．X是中子 B．X是正电子 C．的结合能比的结合能大 D．的比结合能比的比结合能小 【答案】D 【详解】AB．根据质量数守恒和电荷守恒定律可知X是质子，故AB错误； C．结合能的大小由质量数决定，故的结合能比的结合能小，故C错误； D．原子越稳定，比结合能越大，的比结合能比的比结合能小，故D正确。 故选D。 10．如图，卢瑟福用粒子轰击氮原子核产生了氧原子核和一个质子，这是人类第一次实现了原子核的人工转变。若利用速度为的粒子去轰击静止的氮原子核，该反应过程遵循动量守恒定律，忽略粒子间的作用力和相对论效应，且反应前后粒子都在一条直线上运动，已知粒子、氮原子核、氧原子核和质子的质量分别为、、、，核反应时质量亏损1u释放的核能约为931.5MeV，若反应后氧原子核与质子同向运动且速度大小之比为1∶50。以下说法正确的是（　　） A．该核反应方程是 B．反应后氧原子核的速度大小约为 C．核反应中释放的能量约为2.23MeV D．该反应中的质量亏损 【答案】B 【详解】A．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知该核反应方程是，故A错误； B．若反应后氧原子核与质子同向运动且速度大小之比为，根据动量守恒可得 又 联立解得反应后氧原子核的速度大小约为，故B正确； CD．反应物的质量为 生成物的质量为 可知核反应中质量增加，属于吸能核反应，吸收的能量为，故CD错误。 故选B。 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11．如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d（远小于板长），电子的质量为m，电荷量为e，则（　　） A．M、N间距离增大时电子到达N的动能不变 B．只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能 C．电子从M到N过程中y方向位移大小最大为 D．M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零 【答案】AC 【详解】AB．从金属板M上逸出的光电子到达N板时, 根据动能定理有 可得到达N板时的动能为 与两极板间距无关，与电子从金属板中逸出的方向无关，故A正确，B错误； C．平行极板M射出的电子到达N板时在y方向的位移最大，则电子从M到N过程中y方向最大位移为 又 解得，故C正确； D．M、N间加反向电压电流表示数恰好为零时，根据动能定理可得 解得，故D错误。 故选AC。 12．如图，两束单色光A和B从空气射入半圆形玻璃棱镜，均从O点射出，且合并为复色光C，两种单色光A和B照射同种金属都能发生光电效应，现在调节两束光强分别照射相同的光电管，使实验时两束光在单位时间内产生相同数量的光电子，实验所得的图像如下图，下列说法正确的是（　　） A．A光频率大于B光 B．A光在棱镜中速度较大 C．实验中光电流与光电管两端所加的电压变化如图C规律变化 D．实验中光电流与光电管两端所加的电压变化如图D规律变化 【答案】AD 【详解】AB．根据折射率以及光路的可逆性可知，单色光A的偏折程度较大，其折射率较大，因此A光频率大于B光，B光在棱镜中传播速度较大。故A正确，B错误； CD．当滑片过点向端滑动，即加负向电压时，由最大初动能 以及遏止电压与最大初动能关系 联立解得遏止电压 A光频率大于B光则A光遏止电压大于B光。当滑片过点向端滑动时，即加正向电压时，由于在单位时间内产生相同数量的光电子，则饱和光电流大小相等。故C错误，D正确。 故选AD。 13．关于如图所示的示意图或实验装置，下列说法正确的是（　　） A．图甲是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从面射出 B．图乙是单色激光的双缝干涉原理图，若屏上点到狭缝的距离差是半波长的奇数倍，则点出现亮条纹 C．图丙是在垂直纸面向里的匀强磁场中三种射线的轨迹，三种射线相比较，其中向左偏的射线电离本领最大 D．图丁是利用多普勒测速仪测量水在海底的流速，其利用的物理规律与医学上广泛应用的“彩超”利用的物理规律相同 【答案】CD 【详解】A．图甲中，光束在面的折射角等于在面的入射角，只要入射角，面的入射角就小于临界角，就不会发生全反射，所以始终有光线从面射出，A错误； B．图乙中，照射两条狭缝时，若光从狭缝到屏上点的波程差为半波长的奇数倍，则点处一定是暗条纹，B错误； C．根据左手定则，向左偏转的为粒子组成的射线，射线电离本领最大，C正确； D．多普勒测速仪与“彩超”均用了多普勒效应，D正确。 故选CD。 三、非选择题（本题共5小题，共58分） 14．实验题（每空2分，共14分）Ⅰ．同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验，使用的双缝间距d＝0.30mm，双缝到光屏的距离L＝900mm，该同学观察到的干涉条纹如图甲所示。 (1)在测量头上的是一个螺旋测微器（又叫“千分尺”），分划板上的刻度线处于、位置时，对应的示数如图乙、丙所示，则相邻亮条纹的间距 mm（结果保留三位小数）。 (2)计算单色光的波长的公式λ＝ （用L、d、、表示），可得波长λ＝ nm（结果保留三位有效数字）。 (3)若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，则用波长更长的单色光照射时，一定 （填“能”或“不能”）发生光电效应。 【答案】(1)1.235/1.236/1.237 (2) 412 (3)不能 【详解】（1）乙和丙对应的读数分别为 x1=1.5mm+0.01mm×19.0=1.690mm x2=7.5mm+0.01mm×37.0=7.870mm 则 （2）根据 其中 解得 带入数据解得 （3）若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，因波长越长，频率越小，则用波长更长的单色光照射时，则一定不能发生光电效应。 Ⅱ．图1所示是研究光电效应的实验装置。滑动变阻器总长度为2L，a、b为滑动变阻器的两端，O点位于ab的中点。滑片P与滑动变阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比。以O点为坐标原点，以Ob为正方向建立坐标轴Ox（图中未画出）。电流表为理想电表。 当用频率为v的单色光束照射阴极K时，移动滑片P，测得光电流i与的关系如图2所示，其中x为滑片P对应位置的坐标。图线与横轴交点的横坐标为−η（0<η<1）。已知电源电动势为E、内阻不计，饱和电流为Im，电子的电荷量为e。忽略电子所受的重力及电子之间的相互作用。 (1)a．判断图1中直流电源的 端为正极。（选填“左”或“右”） b．求单位时间能到达阳极A的电子个数的最大值N 。 (2)某同学想利用该实验装置测量普朗克常量h。他换用频率为v′的单色光再次进行实验。请写出需测量的物理量，并推导出h的表达式。 【答案】(1) 左 (2)见解析， 【详解】（1）a．[1]滑片P从中间O点向右移动时，产生的正向电流变大，则正向电压变大，说明电源左端电势高，即左端为正极； b．[2]单位时间内逸出的光电子数最多时，光电流最大。设光子数为N，最大光电流为Im，根据 又 得 （2）换用频率为v′的单色光再次进行实验时，测出光电流为0时，滑动变阻器滑片P的位置坐标x′。 根据图1的实验装置，当入射光频率为v′时，计算出 此时对应的遏止电压为 根据动能定理 得 根据爱因斯坦光电效应方程 又 联立以上各式得 15．（8分）如图为某同学设计的光电效应研究装置，A、B为金属板，频率为的单色光照射到板A上发生光电效应，经A、B间的电场加速后，部分粒子从小孔a进入图中虚线所示的圆形匀强磁场区域，圆形匀强磁场半径为R，磁场区域的下方有一粒子选择及接收装置。P在磁场圆心O的正下方，aO与PO垂直，接收板与PO垂直。光电子经过电场加速后能从a孔以不同的角度进入磁场，已知元电荷为e，电子的质量为，AB间的加速电压为，只有速度方向垂直接收板的粒子才能通过粒子选择器，其它粒子被粒子选择器吸收并立即导入大地，通过选择器的粒子最终打在接收板上，被接收板吸收并立即导入大地。重力忽略不计，不考虑粒子之间的相互作用力，不考虑缓慢变化的磁场产生的电场，只考虑纸面内运动的电子，普朗克常量为h。 (1)磁感应强度时，某光电子从A板离开时的速度为0，求该电子经过a进入磁场后做圆周运动的半径。 (2)粒子从a孔进入时速度与aO角度范围，求粒子接收器上接收到粒子的长度L。 (3)磁感应强度由缓慢增大到时，接收器上恰好不能再接收到粒子，求金属A的逸出功。 【答案】(1) (2)R (3) 【详解】（1）粒子在电池中运动，根据动能定理有 在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力有 联立解得（2分） （2）能打在接收器上的粒子运动轨迹半径 由几何关系可得，偏上进入的粒子打在P点右侧x处，根据几何关系有 偏下进入的粒子打在P点左侧x处，有 粒子接收器上接收到粒子的长度（2分） （3）当磁场最大时，对应最大的入射速度 A板处光电效应逸出光电子的最大动能 经过电场加速后的最大动能  （2分） 解得（2分） 16．（11分）放射性同位素相对含量的测量在考古学中有重要应用。如图甲所示，将少量古木样品碳化、电离后，产生出电荷量均为q的12C和14C离子，从容器A下方的小孔S1进入加速电压为U的匀强电场中，其初速度可视为零。以离子刚射入磁场时的O点为坐标原点，水平向右为x轴正方向。x轴下方有垂直纸面向内的匀强磁场，磁感应强度为B，离子在磁场中行进半个圆周后被位于原点O右侧x轴上的收集器分别收集。一个核子的质量为m，不考虑离子重力及离子间的相互作用。 (1)写出中子与发生核反应生成，以及衰变生成的两个核反应方程式； (2)求收集器收集到的12C和14C离子的位置坐标x12和x14； (3)由于加速电场的变化，可能会使两束离子到达收集器的区域发生交叠，导致两种离子无法完全分离。 ①若加速电压在区间范围内发生微小变化，为使两种离子完全分离，应小于多少？ ②若离子经过加速电压为U的特殊电场，从O点进入磁场时，与垂直x轴方向左右对称偏离，导致有一个散射角α，如图乙所示。为使两种离子完全分离，求最大散射角。 [已知，若，，则] 【答案】(1)； (2)； (3)①，② 【详解】（1）核反应方程；（2分） （2）由动能定理得， 由洛伦兹力提供向心力得， 联立得，直径（2分） 和离子的位置坐标分别为；（2分） （3）①加速电压越大，速度越大，则半径越大 12C离子的最大直径 14C离子的最小直径 为保证完全分离需满足 联立解得（2分） ②对于同一离子以相同大小的速度但方向不同进入磁场后，垂直于x轴射入时偏转距离x最大，向左向右偏离垂直入射的方向入射，其偏转距离都将减小，如图所示。 12C离子离开O点的最大距离 14C离子离开O点的最小距离 为保证两种离子完全分离 联立解得（3分） 17．（12分）某兴趣小组为探索光电效应和光电子在电磁场中的运动规律，设计装置如图所示，频率为的激光照射在竖直放置的锌板K的中心位置O点，其右侧距离为处有另一足够大极板A，A上正对O点有一竖直狭缝，并在两极板间加电压U=1.8V，两极板间电场可视为匀强电场。在A板右侧有宽度为D、方向垂直纸面向内、大小为的匀强磁场。锌板的逸出功，普朗克常量，电子质量为，元电荷，π=3，，。不计光电子重力及光电子间的相互作用。求： (1)光电子到达极板A的最大速度； (2)极板A上有光电子打中的区域面积； (3)要使所有光电子均不从右侧边界飞出，磁场宽度D应满足的条件，并计算电子在磁场中运动最短时间（计算结果保留1位有效数字）； (4)将匀强磁场改为垂直平面向内的非匀强磁场，磁感应强度满足，x为该位置到磁场左边界的距离，要使所有光电子均不从右侧边界飞出，磁场宽度应满足的条件。 【答案】(1) (2) (3)， (4) 【详解】（1）由爱因斯坦光电效应方程得 电场中动能定理 解得（2分） （2）设极板上有光电子打中得区域为半径为y的圆形区域，电子的最大动能为 当电子以最大速度且沿平行极板方向逸出锌板时，电子打到圆形区域的边缘。此时电子在平行极板方向做匀速直线运动，则 电子在垂直极板方向做匀加速直线运动，有 其中，根据牛顿第二定律可知，电子沿垂直极板方向的加速度大小为 联立得y=0.6m 则，极板A上有光电子打中的区域面积为（2分） （3）设电子经过A板时最大速度大小为，与板最小夹角为α，则 解得（2分） 所有电子均不从右侧边界飞出临界情况如图 由几何关系得 解得Dm=0.9m（2分） 所以磁场宽度D应满足的条件为。光电子在磁场中运动最短时间对应轨迹如图 电子在磁场中运动的周期为 运动的最小时间为 解得（2分） （4）取向下为y轴正方向，由y方向动量定理得 则 所以 当向上时，电子水平位移最大，此时 磁场宽度D′应满足的条件。（2分） 18．（13分）光电倍增管是用来将光信号转化为电信号并加以放大的装置，其主要结构为多个相同且平行的倍增极。为简单起见，现只研究其第1倍增极和第2倍增极，其结构如图所示。第1倍增极AB长度为a，第2倍增极CD长度为，两个倍增极平行且竖直放置，如图所示（图中长度数据已知，过第1倍增极B端做垂线与第2倍增极的上端竖直延长线交于E）。当频率为的入射光照射到第1倍增极右表面时，从极板右表面上逸出大量速率不同、沿各个方向运动的光电子。若在全部区域加上垂直于纸面的匀强磁场可使从第1倍增极逸出的部分光电子打到第2倍增极右表面，从而激发出更多的电子，实现信号放大。已知第1倍增极金属的逸出功为W，元电荷为e，电子质量为m，普朗克常量为h，只考虑电子在纸面内的运动，忽略相对论效应，不计重力。 (1)求从第1倍增极上逸出的光电子的最大动量大小； (2)若以最大速率、方向垂直第1倍增极逸出的光电子可以全部到达第2倍增极右表面，求磁感应强度的大小范围； (3)若保持（2）中的磁场的最大值不变，关闭光源后，发现仍有光电子持续击中第2倍增极，若第2倍增极的上端C端长度改为可以调节，其C端与E点的距离x调节范围为：，求关闭光源后光电子持续击中第2倍增极的时间t与x的关系。（角度可用反三角函数表示，提示：已知sinθ=k，则θ=arcsink） 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据爱因斯坦光电效应方程可知 根据 可知逸出的光电子的最大动量大小（2分） （2）从B点垂直AB射出的粒子打到C点时半径最小，由几何关系可知 而根据 可得 解得    （2分） 从A点射出的粒子打到D点时半径最大，由几何关系 同理 解得 （2分） 磁感应强度的大小范围（2分） （3）相切： 解得  （2分） 函数关系为（3分） 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$