专题07 近代物理和机械振动机械波（天津专用）-【好题汇编】5年（2021-2025）高考1年模拟物理真题分类汇编

专题07 近代物理 考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势 考点1 波粒二象性 2021、2022、2024 从2021年到2025年天津高考物理卷来看，近代物理部分的命题呈现出以下趋势：命题注重基础概念的考查，如能级跃迁、核反应方程、质能关系等基础知识仍是重点。题型上较为稳定，常以选择题的形式出现，偶尔也会在实验题或计算题中涉及相关知识点的应用。命题情境逐渐贴近科技前沿和生活实际，可能会结合航天工程、新能源技术等热点问题进行命题。对数学工具的应用要求有所提高，例如可能会涉及到简单的能量计算、核反应中的质量亏损计算等。同时，试题的开放性和综合性也有所增强，可能会将近代物理知识与其他板块知识进行综合考查，以检验学生的知识迁移能力和综合应用能力。 考点2 原子核 2022、2023、2024 考点01 波粒二象性 1．（2024·天津·高考）下列关于光的说法正确的是（    ） A．光电效应揭示了光具有波动性 B．光从真空进入介质，波长不变 C．光纤通信利用了光的全反射现象 D．油膜呈现彩色条纹是光的偏振现象 【答案】C 【详解】A．光电效应揭示了光具有粒子性，故A错误； B．光从真空进入介质，频率不变，波速减小，根据，可知波长变短，故B错误； C．光纤通信利用了光的全反射现象，故C正确； D．油膜呈现彩色条纹是光的薄膜干涉现象，故D错误。 故选C。 2．（2022·天津·高考）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（　　） A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大 B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显 C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高 D．若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距大 【答案】BD 【详解】由图中a、b两单色光在电磁波谱中的位置，判断出a光的波长大于b光的波长，a光的频率小于b光的频率。 A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，根据玻尔原子理论的频率条件 可知产生a光的能级能量差小，故A错误； B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，根据发生明显衍射现象的条件，a光的衍射现象更明显，故B正确； C．在分别照射同一光电管发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程 可知a光的遏止电压低，故C错误； D．a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，相邻两条亮纹或暗纹的中心间距 可知a光的干涉条纹间距大，故D正确。 故选BD。 3．（2021·天津·高考）光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机清晰投影最小图像的能力，在透镜组和硅片之间充有液体。紫外线进入液体后与其在真空中相比（　　） A．波长变短 B．光子能量增加 C．频率降低 D．传播速度增大 【答案】A 【详解】紫外线进入液体后与真空相比，频率不变，传播速度减小，根据 可知波长变短；根据 可知，光子能量不变。 故选A。 考点02 原子核 4．（2024·天津·高考）中国钍基熔盐堆即将建成小型实验堆，为我国能源安全和可持续发展提供有力支持。反应堆中涉及的核反应方程有：①②，下列说法正确的是（　　） A．方程①中X是中子 B．方程②中发生了衰变 C．受反应堆高温影响，的半衰期会变短 D．方程②释放电子，说明电子是原子核的组成部分 【答案】AB 【详解】A．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，方程①中X质量数为1，电荷数为零，则是中子，选项A正确； B．方程②中放出负电子，则发生了衰变，选项B正确； C．放射性元素的半衰期与外界因素无关，选项C错误； D．方程②释放的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的，不能说明电子是原子核的组成部分，选项D错误。 故选AB。 5．（2023·天津·高考）关于太阳上进行的核聚变，下列说法正确的是（　　） A．核聚变需要在高温下进行 B．核聚变中电荷不守恒 C．太阳质量不变 D．太阳核反应方程式： 【答案】A 【详解】A．因为高温时才能使得粒子的热运动剧烈，才有可能克服他们自身相互间的排斥力，使得它们间的距离缩短，才能发生聚变，故A正确； B．核聚变中电荷是守恒的，故B错误； C．因为太阳一直在发生核聚变，需要放出大量能量，根据质能方程可知是要消耗一定的质量的，故C错误； D．核聚变的方程为 题中为核裂变方程，故D错误。 故选A。 6．（2022·天津·高考）从夸父逐日到羲和探日，中华民族对太阳的求知探索从未停歇。2021年10月，我国第一颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”顺利升空。太阳的能量由核反应提供，其中一种反应序列包含核反应：，下列说法正确的是（    ） A．X是中子 B．该反应有质量亏损 C．比的质子数多 D．该反应是裂变反应 【答案】B 【来源】2022年新高考天津物理高考真题 【详解】A．根据核反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为1，可知X是质子，故A错误； BD．两个轻核结合成质量较大的核，核反应属于聚变反应，反应过程存在质量亏损，释放能量，故B正确，D错误； C．与的质子数相同，均为2个质子，故C错误。 故选B。 1．（2025·天津滨海塘沽一中·三模）关于近代物理相关知识的描述，下列说法正确的是（　　） A．α粒子散射实验中少量α粒子发生了大角度偏转不是由电子造成的 B． 铀核衰变为（氡核要经过4次α衰变和4次β衰变 C．在光电效应现象中，电子吸收光子的能量需要时间，所以用光照射金属板后，需等待一段时间才有光电流 D．由玻尔理论可知，氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大 【答案】A 【详解】A．α粒子散射实验中，大角度偏转是因α粒子与原子核间的库仑斥力作用，而非质量极小的电子。电子对α粒子运动影响可忽略，故A正确； B．铀-238（）衰变为氡-222（）时，质量数减少16，需4次α衰变（每次减少4）；此时原子序数应减少8（4×2），但实际仅减少6（92→86），故需2次β衰变（每次原子序数+1）。选项B中β衰变次数错误，故B错误； C．光电效应中，电子吸收光子能量后瞬间逸出，光电流几乎无延迟，无需等待时间，故C错误； D．氢原子跃迁到低能级时，电子轨道半径减小，库仑力做正功，动能增大，电势能减小（总能量减小）。选项D中动能和电势能变化描述错误，故D错误。 故选A。 2．（24-25高三·山东省实验中学·五诊）如图所示，（a）为氢原子能级图，（b）为某放射性元素剩余质量与原质量的比值随时间t变化的图像，（c）为轧制钢板时动态监测钢板厚度的装置图，（d）为原子核的比结合能随质量数变化的图像。下列说法正确的是（　　） A．图（a）中，一个氢原子从的能级向基态跃迁时，最多可以放出3个光子 B．图（b）中，由放射性元素剩余质量m与原质量的比值随时间t的变化规律可知其半衰期为67.3天 C．图（c）中，探测器接收到的射线可能是射线 D．图（d）中，比结合能越大，平均核子质量越大，原子核越稳定 【答案】A 【详解】A．一个氢原子从的能级向基态跃迁时，最多可以放出3种不同频率的光，即从到，到，到，故A正确； B．放射性原子核从衰变为，所用时间 则有半数发生衰变，所以半衰期为，故B错误； C．粒子穿透能力比较弱，不能穿透钢板，故C错误； D．比结合能越大，平均核子质量越小，原子核越稳定，故D错误。 故选A 。 3．（2025·天津滨海新区大港一中·冲刺）图甲为太阳光穿过转动的六角形冰晶形成“双太阳”的示意图，图乙为a、b两种单色光穿过六角形冰晶的过程图，则（　　） A．太阳光照在转动的冰晶表面上，部分光线发生了全反射 B．冰晶对a的折射率比对b的折射率大 C．a光光子能量比b更大 D．用a、b光在相同实验条件下做双缝干涉实验，a的条纹间距大 【答案】D 【详解】A．全反射条件是光密进入光疏介质才能发生，故A错误； B．由图可知，太阳光射入冰晶时，a光的偏折程度比b光的偏折程度小，则a的折射率比b的小，故B错误； C．a的折射率比b的小，则a的频率比b的小，根据 可知a的光子能量比b的小，故C错误； D．a的频率比b的小，根据 则a的波长比b的大，用光在相同实验条件下做双缝干涉实验，根据 可知a的双缝干涉条纹间距大，故D正确。 故选D。 4．（2025·天津耀华中学·一模）关于原子核的相关知识，以下说法正确的是（　　） A．核力普遍存在于原子核与电子之间 B．氡222的半衰期是3.8天，镭226的半衰期是1620年，所以一个确定的氡222核一定比一个确定的镭226核先发生衰变 C．核反应生成物质量小于反应物质量 D．质子、中子、α粒子的质量分别是、、，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是 【答案】C 【详解】A．核力是原子核内核子之间的作用力，质子和质子之间、质子和中子之间、中子和中子之间都存在核力，而不存在于原子核与电子之间，故A错误； B．半衰期是大量原子的统计规律，对少量和单个原子来讲是没有意义，故B错误； C．重核裂变过程释放出能量，质量发生亏损，所以生成物质量小于反应物质量，故C正确； D．根据爱因斯坦质能方程可知，释放的能量为 故D错误。 故选C。 5．（2025·天津北辰·三模）下列关于原子结构和核反应的说法正确的是（　　） A．汤姆孙在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型 B．玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律并完全揭示了微观粒子的运动规律 C．衰变为，共经过了3次衰变和2次衰变 D．核聚变又称“热核反应”，需要加热到很高的温度才能进行，可见核聚变要吸收能量 【答案】C 【详解】A．是卢瑟福在 α 粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型 ，汤姆孙发现了电子，提出 “枣糕模型”，故A错误； B．玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但它有一定局限性，并没有完全揭示微观粒子的运动规律，量子力学才能更全面地描述微观粒子运动，故B错误； C．α 粒子质量数为4，电荷数为 2 ；β 粒子质量数为0，电荷数为。衰变为，假设共经过了x次衰变和y次衰变，根据质量数守恒、电荷数守恒分别有 联立解得 所以共经过了3次衰变和2次衰变，故C正确； D．核聚变又称 “热核反应”，需要加热到很高温度引发，但反应过程中会释放出巨大能量，是放能反应，故D错误。 故选C。 6．（2025·天津北辰·三模）一束复色光通过平行玻璃砖后分成两束单色光a、b，关于这两束光，下列说法正确的是（　　） A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大 B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显 C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，b光的遏止电压高 D．若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，b光的干涉条纹间距小 【答案】A 【详解】A．由图可知, a光的偏折程度较大，则a光的频率大于b光的频率，由光子的能量可知a光的能级能量差大，故A正确； B．因为a光的频率大于b光的频率，所以a光的波长小于b光的波长，故b光衍射现象更明显，故B错误； C．由爱因斯坦的光电效应方程有，可知频率越大，遏止电压越高，故C错误； D．由知波长越长，越大，故b光的干涉条纹间距大，D错误。 故选A。 7．（2025·天津九校联考·一模）如图所示，两束单色光a、b平行射入一块平行厚玻璃砖，玻璃砖下表面有反射涂层，两束光线经过折射、反射、再折射后从上表面同一位置射出，成为一束复色光，下列说法正确的是（　　） A．若a光是黄光，则b光可能是紫光 B．在同一种介质中a光的临界角大于b光的临界角b C．若a光和b光都能使某种金属发生光电效应，则a光光电子的最大初动能较大 D．若a光和b光都能使某种金属发生光电效应，则a光的光子数比b光的光子数多 【答案】C 【详解】A．由光路的偏折程度可得，a光折射率大于b光，则a光子的频率较大。若a光为黄色光，b光不可能为紫色光，故A错误； B．a光折射率大于b光，根据临界角公式 可知同一种介质中a光的临界角小于b光的临界角，故B错误； C．a光频率比b光大，根据光电效应方程 则a光和b光都能使某种金属发生光电效应时，a光光电子的最大初动能较大，故C正确； D．光子数的多少与入射光的强度有关，由于不知道a与b的光的强度关系，所以不能判断哪一种光光子数多，故D错误。 故选C。 8．（2025·天津九校联考·二模）下列说法正确的是（　　） A．查德威克首先发现质子并提出原子核中存在中子 B．只要入射光的强度足够大，照射时间足够长，就一定能发生光电效应 C．原子核发生一次α衰变，生成的新核比原核的中子数少2个 D．根据玻尔理论，一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射6种频率的光子 【答案】C 【详解】A．卢瑟福首先发现质子并提出原子核中存在中子，故A错误； B．发生光电效应的条件是入射光的频率达到极限频率，就一定能发生光电效应，故B错误； C．原子核发生一次α衰变，释放出一个，生成的新核比原核的中子数少2个，故C正确； D．根据玻尔理论，一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射6种频率的光子，一个最多只能放出3种频率的光子，故D错误。 故选C。 9．（2025·天津和平区·三模）下列说法正确的是（　　） A．密立根通过油滴实验精确测定了电子的电荷量 B．核反应方程中的为质子 C．射线、射线、射线都是波长极短的电磁波 D．光电效应揭示了光的粒子性，康普顿效应揭示了光的波动性 【答案】A 【详解】A．密立根通过油滴实验精确测定了电子的电荷量，A正确； B．根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可判断X为中子，B错误； C．α射线的是高速运动的氦原子核，β射线是高速运动的电子流，射线是波长极短的电磁波，C错误； D．光电效应、康普顿效应都揭示了光的粒子性，D错误； 故选A。 10．（2025·天津河西区·三调）生产芯片的工具是紫外光刻机，目前有DUV和EUV两种。DUV光刻机使用的是深紫外线，其在真空中的波长为。EUV光刻机使用的是极紫外线，其在真空中的波长是。下列说法正确的是（　　） A．在同一种介质中，极紫外线的折射率大于深紫外线的折射率 B．深紫外线光子的能量大于极紫外线光子的能量 C．极紫外线比深紫外线更容易发生衍射 D．深紫外线和极紫外线都不是可见光，无法发生偏振现象 【答案】A 【详解】A．根据光的波长与频率的关系 可知波长越短，频率越高；极紫外线波长(13.5nm）比深紫外线波长（193nm）短，所以极紫外线频率高。在同一种介质中，频率越高的光折射率越大，所以极紫外线的折射率大于深紫外线的折射率，故A正确； B．光子能量公式为 因为极紫外线频率更高，所以极紫外线光子的能量大于深紫外线光子的能量，故B错误； C．发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多。极紫外线波长比深紫外线波长短，所以深紫外线比极紫外线更容易发生衍射，故C错误； D．深紫外线和极紫外线都属于电磁波，而电磁波是横波，横波能发生偏振现象，与是否是可见光无关，故D错误。 故选A。 11．（2025·天津·二模）在近代物理发展的过程中，实验和理论相互推动，促进了人们对世界的认识。下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） A．图（a）所示的射线“1”为射线 B．图（b）所示的中心亮斑为圆盘衍射而形成的泊松亮斑 C．图（c）所示为粒子散射实验，实验发现极少数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进 D．图（d）所示为氢原子能级图，一个处于第四能级的氢原子最多能辐射出6种光子 【答案】B 【详解】A．由天然放射现象知识可知，在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，故射线“1”应为β射线，故A错误； B．图（b）所示的中心亮斑为圆盘衍射而形成的泊松亮斑，故B正确； C．卢瑟福通过图（c）进行粒子散射实验研究时，发现绝大多数粒子穿过金箔后运动方向几乎不变，少数发生大角度偏转，极少数被弹回，故C错误； D．图（d）中一个处于第四能级的氢原子最多能辐射出种光子，故D错误； 故选B。 12．（2025·天津九校联考·一模）下列叙述符合史实的是（　　） A．J.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现电子，并提出了原子的核式结构模型 B．卢瑟福猜想原子核内存在不带电的中子，查德威克通过α粒子轰击铍原子核实验证明了这个猜想 C．居里夫人用α粒子轰击氮原子核，打出氧原子核和一种粒子，这种粒子为质子 D．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核内部具有复杂结构 【答案】B 【详解】A．J.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现电子，而提出原子的核式结构模型的是卢瑟福，A错误； B．卢瑟福猜想原子核内存在不带电的中子，查德威克通过α粒子轰击铍原子核实验证明了这个猜想，B正确； C．是卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，打出氧原子核和一种粒子，这种粒子为质子，不是居里夫人，C错误； D．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，天然放射现象的发现表明原子核内部具有复杂结构，D错误。 故选B。 13．（2025·天津滨海新区·三模）图甲所示，光学传感器能够更加方便演示单缝衍射现象，测量出光屏上光强的分布。某次实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的两种光a、b的光强分布。下面说法正确的是（　　） A．a光比b光的波长更大 B．上述实验，a光的衍射现象更明显 C．若以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，a光侧移量大 D．分别照射在同一金属板，若a光能引起光电效应，b光也一定能 【答案】C 【详解】AB．由图乙可知，a光衍射条纹宽度较小，则a光波长比b光波长短，则b光的衍射现象更明显，故AB错误； C．根据 由于a光波长比b光波长短，可知a光频率比b的大，在同一介质中，频率大的光折射率大，因此a光折射率更大，偏转角度更大。因此以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，a光侧移量大，故C正确； D．当入射光的频率大于金属板的极限频率时，金属板会发生光电效应，a光频率较大，照射同一金属板，若a光能发生光电效应，b光不一定能引起光电效应，故D错误。 故选C。 14．（2025·天津滨海新区·三模）2024年5月，中科大首次采用单光子干涉在独立存储节点间建立纠缠，构建了国际首个基于纠缠的城域三节点量子网络，开启量子互联新篇章。以下没有运用量子理论的是（　　） A．普朗克“能量子”解释黑体辐射 B．牛顿“微粒说”解释光的色散现象 C．爱因斯坦“光子说”解释光电效应 D．玻尔“跃迁假设”解释氢原子光谱 【答案】B 【详解】A．普朗克“能量子”解释黑体辐射，这是量子理论的重要应用，即应用了量子理论，故A不符合题意； B．牛顿“微粒说”是经典光学理论，不涉及量子理论，光的色散是指复色光分解为单色光的现象，牛顿用“微粒说”解释认为不同颜色的光由不同大小的微粒组成，即没有运用量子理论，故B符合题意； C．爱因斯坦“光子说”解释光电效应，“光子说”体现了光的量子特性，即应用了量子理论，故C不符合题意； D．玻尔“跃迁假设”解释氢原子光谱，这是量子理论在原子结构和光谱领域的应用，即应用了量子理论，故D不符合题意。 故选B。 15．（2025·天津和平·二模）核能是人类高效、清洁的能源选择，能大幅减少碳排放并缓解能源危机。下列关于核能的说法正确的是（　　） A．核子单独存在的总质量小于聚合成原子核的质量 B．放出核能的核反应，生成物原子核的质量数小于反应物原子核的质量数 C．因为核聚变安全清洁，因此核电站中利用聚变放出能量 D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加 【答案】D 【详解】A．核子（质子和中子）单独存在时的总质量大于聚合成原子核后的质量，质量差（质量亏损）转化为结合能释放，故A错误； B．核反应中质量数守恒，生成物与反应物的质量数总和相等，故B错误； C．目前核电站利用的是核裂变（如铀-235裂变），而非聚变。尽管聚变更安全清洁，但受控聚变技术尚未实现商用，故C错误； D．轻核聚变成较大核时，生成核的比结合能（单位核子的结合能）增大，表明核更稳定，能量被释放，故D正确。 故选D。 16．（2025·天津新华中学·统练四）目前放射性元素镅应用广泛，是火灾自动报警器等设备内重要的放射源，其衰变方程为，已知核的质量为m1，核的质量为m2，X的质量为m3，真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　） A．的比结合能大于的比结合能 B．X为α粒子，衰变释放的能量，不是的结合能 C．X为α粒子，钼的衰变会随环境温度降低逐渐变慢 D．衰变后核核外电子处于高能级，向低能级跃迁发出γ射线 【答案】B 【详解】A．衰变后的核比核更稳定，比结合能越大原子核越稳定，则的比结合能小于的比结合能，故A错误； BC．根据核反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，X为α粒子（）；根据质能方程可知衰变释放的能量为 该能量为衰变释放的能量，不是的结合能；半衰期与原子所处环境无关，温度变化不会改变原子核的半衰期，故B正确，C错误； D．衰变后核处于高能级，向低能级跃迁发出γ射线，故D错误。 故选B。 17．（2025·天津新华中学·统练四）如图所示，O为半径为的半球形玻璃砖平面圆的圆心，虚线为玻璃砖的对称轴，一束复色光平行对称轴垂直射向玻璃砖，经玻璃砖折射后分成两种单色光、。已知复色光束与对称轴的距离为，光与对称轴的夹角为，不考虑光在玻璃砖内的反射，则下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对光的折射率大于 B．将复色光向上平移，光最先消失 C．在玻璃砖中光的波长小于光的波长 D．若某金属被光照射恰好发生光电效应，则它被光照射也会发生光电效应 【答案】C 【详解】A．如图所示 根据几何关系可得 可得 根据图中几何关系可得 则玻璃砖对光的折射率为 由题图可知光的偏折程度小于光的偏折程度，则玻璃砖对光的折射率小于玻璃砖对光的折射率，即玻璃砖对光的折射率小于，故A错误； B．根据全反射临界角公式，可知光发生全反射的临界角较小，则将复色光向上平移，光最先消失，故B错误； C．根据，有 由于玻璃砖对光的折射率小于玻璃砖对光的折射率，则光的频率小于光的频率，光在真空中波长大于光在真空中波长，则在玻璃砖中光的波长大于光的波长，故C正确； D．由于光的频率小于光的频率，则光的光子能量小于光的光子能量，若某金属被光照射恰好发生光电效应，则它被光照射不会发生光电效应，故D错误。 故选C。 18．（2025·天津红桥区·一模）关于下列四幅图的说法正确的是（    ） A．图甲是卢瑟福粒子散射实验，这个实验说明了原子具有核式结构 B．图乙是光电效应实验，此时张开的验电器带负电，锌板带正电 C．图丙是放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹，其中3为射线 D．图丁是核反应堆示意图，其中大量原子核发生的是可控的聚变反应 【答案】A 【详解】A．图甲是卢瑟福粒子散射实验，这个实验说明了原子具有核式结构，故A正确； B．图乙是光电效应实验，张开的验电器指针和锌板都带正电，故B错误； C．图丙是放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹，由左手定则可知3粒子带正电，为射线，故C错误； D．图丁是核反应堆示意图，它是利用重核裂变反应释放能量，是可控的重核裂变反应，故D错误。 故选A。 19．（2025·天津南开区·一模）下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　） A．图甲中铀238核发生α衰变后的产物钍234核比铀238核少四个中子 B．图乙中氘核和氚核核聚变成氦核并放出一个中子，核反应前后质量守恒 C．图丙中一个氢原子从n=4的能级向基态跃迁时，最多可以放出3种不同频率的光 D．图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的I-U关系图，则a光频率最高 【答案】C 【详解】A．铀238核发生α衰变后的产物钍234核，该核反应方程为 铀238核中子数为 钍234核中子数为 可知铀238核发生α衰变后的产物钍234核比铀238核少2个中子，故A错误； B．氘核和氚核聚变成氦核并放出一个中子，核聚变过程中会释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知 ，该反应存在质量亏损，反应前后质量并不守恒，故B错误； C．一个氢原子从n=4的能级向基态跃迁时，最多可以放出种不同频率的光，故C正确； D．根据光电效应方程 图丁可知c光遏止电压最大，则c光频率最高，故D错误。 故选C。 20．（2025·天津滨海新区·三模）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）由动能定理得， 由洛伦兹力提供向心力得， 联立得，直径 和离子的位置坐标分别为； （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 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题07 近代物理 考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势 考点1 波粒二象性 2021、2022、2024 从2021年到2025年天津高考物理卷来看，近代物理部分的命题呈现出以下趋势：命题注重基础概念的考查，如能级跃迁、核反应方程、质能关系等基础知识仍是重点。题型上较为稳定，常以选择题的形式出现，偶尔也会在实验题或计算题中涉及相关知识点的应用。命题情境逐渐贴近科技前沿和生活实际，可能会结合航天工程、新能源技术等热点问题进行命题。对数学工具的应用要求有所提高，例如可能会涉及到简单的能量计算、核反应中的质量亏损计算等。同时，试题的开放性和综合性也有所增强，可能会将近代物理知识与其他板块知识进行综合考查，以检验学生的知识迁移能力和综合应用能力。 考点2 原子核 2022、2023、2024 考点01 波粒二象性 1．（2024·天津·高考）下列关于光的说法正确的是（    ） A．光电效应揭示了光具有波动性 B．光从真空进入介质，波长不变 C．光纤通信利用了光的全反射现象 D．油膜呈现彩色条纹是光的偏振现象 2．（2022·天津·高考）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（　　） A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大 B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显 C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高 D．若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距大 3．（2021·天津·高考）光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机清晰投影最小图像的能力，在透镜组和硅片之间充有液体。紫外线进入液体后与其在真空中相比（　　） A．波长变短 B．光子能量增加 C．频率降低 D．传播速度增大 考点02 原子核 4．（2024·天津·高考）中国钍基熔盐堆即将建成小型实验堆，为我国能源安全和可持续发展提供有力支持。反应堆中涉及的核反应方程有：①②，下列说法正确的是（　　） A．方程①中X是中子 B．方程②中发生了衰变 C．受反应堆高温影响，的半衰期会变短 D．方程②释放电子，说明电子是原子核的组成部分 5．（2023·天津·高考）关于太阳上进行的核聚变，下列说法正确的是（　　） A．核聚变需要在高温下进行 B．核聚变中电荷不守恒 C．太阳质量不变 D．太阳核反应方程式： 6．（2022·天津·高考）从夸父逐日到羲和探日，中华民族对太阳的求知探索从未停歇。2021年10月，我国第一颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”顺利升空。太阳的能量由核反应提供，其中一种反应序列包含核反应：，下列说法正确的是（    ） A．X是中子 B．该反应有质量亏损 C．比的质子数多 D．该反应是裂变反应 1．（2025·天津滨海塘沽一中·三模）关于近代物理相关知识的描述，下列说法正确的是（　　） A．α粒子散射实验中少量α粒子发生了大角度偏转不是由电子造成的 B． 铀核衰变为（氡核要经过4次α衰变和4次β衰变 C．在光电效应现象中，电子吸收光子的能量需要时间，所以用光照射金属板后，需等待一段时间才有光电流 D．由玻尔理论可知，氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大 2．（24-25高三·山东省实验中学·五诊）如图所示，（a）为氢原子能级图，（b）为某放射性元素剩余质量与原质量的比值随时间t变化的图像，（c）为轧制钢板时动态监测钢板厚度的装置图，（d）为原子核的比结合能随质量数变化的图像。下列说法正确的是（　　） A．图（a）中，一个氢原子从的能级向基态跃迁时，最多可以放出3个光子 B．图（b）中，由放射性元素剩余质量m与原质量的比值随时间t的变化规律可知其半衰期为67.3天 C．图（c）中，探测器接收到的射线可能是射线 D．图（d）中，比结合能越大，平均核子质量越大，原子核越稳定 3．（2025·天津滨海新区大港一中·冲刺）图甲为太阳光穿过转动的六角形冰晶形成“双太阳”的示意图，图乙为a、b两种单色光穿过六角形冰晶的过程图，则（　　） A．太阳光照在转动的冰晶表面上，部分光线发生了全反射 B．冰晶对a的折射率比对b的折射率大 C．a光光子能量比b更大 D．用a、b光在相同实验条件下做双缝干涉实验，a的条纹间距大 4．（2025·天津耀华中学·一模）关于原子核的相关知识，以下说法正确的是（　　） A．核力普遍存在于原子核与电子之间 B．氡222的半衰期是3.8天，镭226的半衰期是1620年，所以一个确定的氡222核一定比一个确定的镭226核先发生衰变 C．核反应生成物质量小于反应物质量 D．质子、中子、α粒子的质量分别是、、，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是 5．（2025·天津北辰·三模）下列关于原子结构和核反应的说法正确的是（　　） A．汤姆孙在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型 B．玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律并完全揭示了微观粒子的运动规律 C．衰变为，共经过了3次衰变和2次衰变 D．核聚变又称“热核反应”，需要加热到很高的温度才能进行，可见核聚变要吸收能量 6．（2025·天津北辰·三模）一束复色光通过平行玻璃砖后分成两束单色光a、b，关于这两束光，下列说法正确的是（　　） A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大 B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显 C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，b光的遏止电压高 D．若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，b光的干涉条纹间距小 7．（2025·天津九校联考·一模）如图所示，两束单色光a、b平行射入一块平行厚玻璃砖，玻璃砖下表面有反射涂层，两束光线经过折射、反射、再折射后从上表面同一位置射出，成为一束复色光，下列说法正确的是（　　） A．若a光是黄光，则b光可能是紫光 B．在同一种介质中a光的临界角大于b光的临界角b C．若a光和b光都能使某种金属发生光电效应，则a光光电子的最大初动能较大 D．若a光和b光都能使某种金属发生光电效应，则a光的光子数比b光的光子数多 8．（2025·天津九校联考·二模）下列说法正确的是（　　） A．查德威克首先发现质子并提出原子核中存在中子 B．只要入射光的强度足够大，照射时间足够长，就一定能发生光电效应 C．原子核发生一次α衰变，生成的新核比原核的中子数少2个 D．根据玻尔理论，一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射6种频率的光子 9．（2025·天津和平区·三模）下列说法正确的是（　　） A．密立根通过油滴实验精确测定了电子的电荷量 B．核反应方程中的为质子 C．射线、射线、射线都是波长极短的电磁波 D．光电效应揭示了光的粒子性，康普顿效应揭示了光的波动性 10．（2025·天津河西区·三调）生产芯片的工具是紫外光刻机，目前有DUV和EUV两种。DUV光刻机使用的是深紫外线，其在真空中的波长为。EUV光刻机使用的是极紫外线，其在真空中的波长是。下列说法正确的是（　　） A．在同一种介质中，极紫外线的折射率大于深紫外线的折射率 B．深紫外线光子的能量大于极紫外线光子的能量 C．极紫外线比深紫外线更容易发生衍射 D．深紫外线和极紫外线都不是可见光，无法发生偏振现象 11．（2025·天津·二模）在近代物理发展的过程中，实验和理论相互推动，促进了人们对世界的认识。下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） A．图（a）所示的射线“1”为射线 B．图（b）所示的中心亮斑为圆盘衍射而形成的泊松亮斑 C．图（c）所示为粒子散射实验，实验发现极少数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进 D．图（d）所示为氢原子能级图，一个处于第四能级的氢原子最多能辐射出6种光子 12．（2025·天津九校联考·一模）下列叙述符合史实的是（　　） A．J.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现电子，并提出了原子的核式结构模型 B．卢瑟福猜想原子核内存在不带电的中子，查德威克通过α粒子轰击铍原子核实验证明了这个猜想 C．居里夫人用α粒子轰击氮原子核，打出氧原子核和一种粒子，这种粒子为质子 D．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核内部具有复杂结构 13．（2025·天津滨海新区·三模）图甲所示，光学传感器能够更加方便演示单缝衍射现象，测量出光屏上光强的分布。某次实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的两种光a、b的光强分布。下面说法正确的是（　　） A．a光比b光的波长更大 B．上述实验，a光的衍射现象更明显 C．若以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，a光侧移量大 D．分别照射在同一金属板，若a光能引起光电效应，b光也一定能 14．（2025·天津滨海新区·三模）2024年5月，中科大首次采用单光子干涉在独立存储节点间建立纠缠，构建了国际首个基于纠缠的城域三节点量子网络，开启量子互联新篇章。以下没有运用量子理论的是（　　） A．普朗克“能量子”解释黑体辐射 B．牛顿“微粒说”解释光的色散现象 C．爱因斯坦“光子说”解释光电效应 D．玻尔“跃迁假设”解释氢原子光谱 15．（2025·天津和平·二模）核能是人类高效、清洁的能源选择，能大幅减少碳排放并缓解能源危机。下列关于核能的说法正确的是（　　） A．核子单独存在的总质量小于聚合成原子核的质量 B．放出核能的核反应，生成物原子核的质量数小于反应物原子核的质量数 C．因为核聚变安全清洁，因此核电站中利用聚变放出能量 D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加 16．（2025·天津新华中学·统练四）目前放射性元素镅应用广泛，是火灾自动报警器等设备内重要的放射源，其衰变方程为，已知核的质量为m1，核的质量为m2，X的质量为m3，真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　） A．的比结合能大于的比结合能 B．X为α粒子，衰变释放的能量，不是的结合能 C．X为α粒子，钼的衰变会随环境温度降低逐渐变慢 D．衰变后核核外电子处于高能级，向低能级跃迁发出γ射线 17．（2025·天津新华中学·统练四）如图所示，O为半径为的半球形玻璃砖平面圆的圆心，虚线为玻璃砖的对称轴，一束复色光平行对称轴垂直射向玻璃砖，经玻璃砖折射后分成两种单色光、。已知复色光束与对称轴的距离为，光与对称轴的夹角为，不考虑光在玻璃砖内的反射，则下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对光的折射率大于 B．将复色光向上平移，光最先消失 C．在玻璃砖中光的波长小于光的波长 D．若某金属被光照射恰好发生光电效应，则它被光照射也会发生光电效应 18．（2025·天津红桥区·一模）关于下列四幅图的说法正确的是（    ） A．图甲是卢瑟福粒子散射实验，这个实验说明了原子具有核式结构 B．图乙是光电效应实验，此时张开的验电器带负电，锌板带正电 C．图丙是放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹，其中3为射线 D．图丁是核反应堆示意图，其中大量原子核发生的是可控的聚变反应 19．（2025·天津南开区·一模）下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　） A．图甲中铀238核发生α衰变后的产物钍234核比铀238核少四个中子 B．图乙中氘核和氚核核聚变成氦核并放出一个中子，核反应前后质量守恒 C．图丙中一个氢原子从n=4的能级向基态跃迁时，最多可以放出3种不同频率的光 D．图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的I-U关系图，则a光频率最高 20．（2025·天津滨海新区·三模）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] / 学科网（北京）股份有限公司 $$