卷13 近代物理-【三新金卷·先享题】2026年安徽省高考物理真题分类优化卷(分项3A)

最新5年高考真题分类优化卷·物理（十三） 卷13近代物理 姓名 班级 考号 得分 本卷共15小题，满分100分，考试时间75分钟 一、选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选 项中，第1~7题是只有一项是符合题目要求的。 1.(2025·湖南卷)关于原子核衰变，下列说法正确的是 ( A.原子核衰变后生成新核并释放能量，新核总质量等于原核质量 B.大量某放射性元素的原子核有半数发生衰变所需时间，为该元素的 半衰期 C.放射性元素的半衰期随环境温度升高而变长 D.采用化学方法可以有效改变放射性元素的半衰期 2.(2024·安徽)大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装 置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特 征。如图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11 eV,当大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的 紫外光有 () EleV -0.85 3 -1.51 2 -3.4 -13.6 A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 3.(2024·山东)2024年是中国航天大年，神舟十八号、嫦娥六号等已陆续 飞天，部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知Sr衰变 为9Y的半衰期约为29年；Pu衰变为U的半衰期约87年。现用相 同数目的Sr和3Pu各做一块核电池，下列说法正确的是 () A.Sr衰变为Y时产生a粒子 B.3Pu衰变为U时产生3粒子 C.50年后，剩余的Sr数目大于238Pu的数目 D.87年后，剩余的gSr数目小于2Pu的数目 4.(2024·湖北)硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之 一、B+。n→X+gY是该疗法中一种核反应的方程，其中X、Y代表两 种不同的原子核，则 () 【最新5年高考真题分类优化卷·物理（十三）13一1】3A A.a=7,b=1 B.a=7,b=2 C.a=6,b=1 D.a=6,b=2 5.（2024·江西)近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极 管，开创了国际上第三条LED技术路线。某氮化镓基LED材料的简化 能级如图所示，若能级差为2.20eV(约3.52×10-19J),普朗克常量h= 6.63×10-34J·s,则发光频率约为 () -E 2.20eV —E6 A.6.38×104Hz B.5.67×104Hz C.5.31×104Hz D.4.67×1014Hz 6.(2024·海南)利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关 S,,用频率为1的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚 好为0，此时电压表的示数为U,,已知电子电荷量为e,普朗克常量为h, 下列说法正确的是 () A R A.其他条件不变，增大光强，电压表示数增大 B.改用比1更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示 数仍为U C.其他条件不变，使开关接S2,电流表示数仍为零 eU D.光电管阴极材料的截止频率v.=1一万 7.(2024·浙江)玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n=3能级的 原子向低能级跃迁，会产生三种频率为1、21的光，下标数字表示 相应的能级。已知普朗克常量为h,光速为c。正确的是 () Es hv Ea E3 n=3(激发态) n=4(激发态) n=5(激发态) Es-E A.频率为1的光，其动量为hc 【13-2】3A B.频率为31和y1的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电 子，其最大初动能之差为hy2 C.频率为y1和21的两种光分别射入双缝间距为d,双缝到屏的距离 为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为 D.若原子n-3跃迁至n=4能级，入射光的频率y4'> E4一E3 h 8.(2024·辽宁)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光 电子，并对光电子进行分析的科研仪器，用某一频率的X光照射某种金 属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则 () A.该金属逸出功增大 B.X光的光子能量不变 C.逸出的光电子最大初动能增大 D.单位时间逸出的光电子数不变 二、选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选 项中，有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有 选错的得0分。 9.(2024·浙江)下列说法正确的是 ( ) A.相同温度下，黑体吸收能力最强，但辐射能力最弱 B.具有相同动能的中子和电子，其德布罗意波长相同 C.电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量 D.自然光经玻璃表面反射后，透过偏振片观察，转动偏振片时可观察到 明暗变化 10.(2023·浙江)有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W。当紫外 光照射该材料时，只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子 束照射间距为d的双缝，在与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹， 测得条纹间距为△x。已知电子质量为m,普朗克常量为h,光速为c,则 () hL A.电子的动量p。= d△x hL? B.电子的动能E:一2mdP△x C.光子的能量E=W。+L d△x W。 D.光子的动量p= h2L2 c2cmd△x 三、非选择题：本题共5小题，共58分。 11.(12分)二十世纪初期对于光电效应有许多不同的解释，密立根通过实 验证实爱因斯坦的光量子论，从而奠定了现代光电科技的基础，现代生 活中常见的太阳能板，能将太阳能转换为电能，即是应用了此效应。令 h代表普朗克常数，e代表一个电子电量。 (1)假设v为光的频率，入为光波长，c为光速，E为光量子能量，则下列 【13-3】3A 表达式正确的是 AE=k员 B.E=hλ C.E=hλ D.E=hy (2)为了测量普朗克常数h,同学设计了如图所示的实验电路图，其中 电源 端为正极（填“a”或“b”)。 光束 窗口 A a--b oS- (3)若对同一金属实验，取某一入射光频率，并调节电源电压，当电路的 光电流为 时，记录此时电压和对应频率的实验数据，然后改变 入射光频率，重复以上步骤，得到多组数据。 (4)作出遏止电压U随入射光频率v变化的Uy图像，其斜率为k,可求 得普朗克常数h- 12.(10分)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。 Hll -45 -25 -40 -20 15 5 -30 乙 丙 (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x1、x2位置时，对应的示数如图乙、丙所示，则相邻亮条纹的间 距△x= mm(结果保留三位小数)。 (2)计算单色光的波长的公式入= (用L、d、x1、x2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。 13.(10分)(2022·北京)利用物理模型对问题进行分析，是重要的科学思 维方法。 (1)某质量为m的行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，在近日点速度为v1, 在远日点速度为2。求从近日点到远日点过程中太阳对行星所做的 功W; 【13-4】3A (2)设行星与相星的距高为r,请根据开普粉第三定律（分-）及向心 力相关知识，证明恒星对行星的作用力F与r的平方成反比： (3)宇宙中某恒星质量是太阳质量的2倍，单位时间内向外辐射的能量 是太阳的16倍。设想地球“流浪”后绕此恒星公转，且在新公转轨道上 的温度与“流浪”前一样。地球绕太阳公转的周期为T1,绕此恒星公转 T2 的周期为T2求T。 14.(12分)(2023·江苏)“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，设波长为入。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 N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S,卫星离太阳中心的距离为 R,普朗克常量为h,光速为c,求： (1)每个光子的动量p和能量E; (2)太阳辐射硬X射线的总功率P。 【13-5】3A 15.(14分)(2022·浙江)如图为研究光电效应的装置示意图，该装置可用 于分析光子的信息。在xOy平面（纸面）内，垂直纸面的金属薄板M、 N与y轴平行放置，板N中间有一小孔O。有一由x轴、y轴和以O 为圆心、圆心角为90°的半径不同的两条圆弧所围的区域I,整个区域 I内存在大小可调、方向垂直纸面向里的匀强电场和磁感应强度大小 恒为B,、磁感线与圆弧平行且逆时针方向的磁场。区域I右侧还有一 左边界与y轴平行且相距为1、下边界与x轴重合的匀强磁场区域Ⅱ， 其宽度为α，长度足够长，其中的磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度 大小可调。光电子从板M逸出后经极板间电压U加速（板间电场视为 匀强电场)，调节区域I的电场强度和区域Ⅱ的磁感应强度，使电子恰 好打在坐标为(a十2l,0)的点上，被置于该处的探测器接收。已知电子 质量为m、电荷量为e,板M的逸出功为W。,普朗克常量为h。忽略电 子的重力及电子间的作用力。当频率为y的光照射板M时有光电子 逸出。 B B2 X 探测器 E 0 产x d MN (1)求逸出光电子的最大初动能Em,并求光电子从O点射入区域I时 的速度v。的大小范围； 3eU (2)若区域I的电场强度大小E=B1√ ·,区域Ⅱ的磁感应强度大小 B,=VemU ，求被探测到的电子刚从板M逸出时速度vM的大小及与 ea x轴的夹角B; (3)为了使从O点以各种大小和方向的速度射向区域I的电子都能被 探测到，需要调节区域I的电场强度E和区域Ⅱ的磁感应强度B2,求 E的最大值和B,的最大值。 【13-6】3AU 联立整理得0R=CT。 50CTR 解得t= U U 0CTR 答案：(1)50R (2) U 14.解析：(1)矩形线圈abcd在磁场中转动时，ab、cd切 割磁感线，且转动的半径为r= 2,转动时ab、cd的 线速度0=r=2,且与磁场方向的夹角为，如 图所示。所以整个线图中的感应电动势e1= 2BLI vsin ot=BLIL:wsin wt. ⊙ B 0 81ot (2)当t=0时，线圈平面与中性面的夹角为，则t时 刻时，线图平面与中性面的夹角为l十P。 故此时感应电动势的瞬时值： e2=2BLIvsin (at+o)=BLIL2wsin (ot+o). (3)线圈匀速转动时感应电动势的最大值 Em=BL1L2w,故有效值：E= Em BLIL20 √2 √2 E BLL:@ 回路中电流的有效值：I=R十，二(R+r) 根据焦耳定律知转动一周电阻R上的焦耳热为： 「BL1L2w7 Q=I'RT= ·R.2-RBLL月 2(R十r)] R+r 答案：(1)e1=BL1L2 osin wl (2)e2=BLIL2osin(at+o) (BLL2\ (3)xR@(R+r 15.解析：(1)由题意知大齿轮以w的角速度保持匀速 转动，大小齿轮线速度相等，则 可得小齿轮转动的角速度为ω1=n 转动周期为T=2红-2x ω1 以线图M1的ab边某次进入磁场时为计时起，点，到 (d边进入磁场，经历的时间为 4,=π，T=E 2π nw 这段时间内线图M1产生的电动势为 EB4r=2=BX3rX@十4" 2 15 Brw E 15nBr2@ 电流为1=R一 2R 受到的安培力大小 F-BI,L=BX 15nBr'w 45nB2rw ×(4r-r)= 2R 2R 当ab边和cd边均进入磁场后到ab边离开磁场，经 历的时问为，=是=品 【31】 由于M,线圈磁通量不变，无感应电流，安培力大小 为0； 当M,线圈ab边离开磁场到cd边离开磁场，经历 的时间为 4=4-2- nw 此时的安培力大小由前面分析可知 F:=F= 45nB'rw 2R 方向与进入时相反； 当M1线圈cd边离开磁场到ab边进入磁场，经历 的时间为14=，=旦 nw 同理可知安培力为0。 (2)根据(1)可知设流过线圈M1的电流有效值为 I,则根据有效值定义有 I'R+Rt=I'RT 其中 I1=13,t1=ta 联立解得 /π-8 .15nBr'w 2R (3)根据题意可知流过线圈M,和M,的电流有效 值相同，则在一个周期内装置K消耗的平均电功 率为 P=212R= 225n2B2rw2(π-B) 2πR 答案：(1)见解析(2)1=√元 RB 15nBro 2R (3)225nBru2(x-8 2πR 卷13近代物理 1.BA.原子核衰变时释放能量，根据质能方程，总质 量会减少，新核总质量小于原核质量，故A错误；B 半衰期定义为大量放射性原子核半数发生衰变所需 的时间，题千中强调“大量”，符合定义，故B正确： C,半衰期由原子核内部结构决定，与温度无关，故C 错误；D.半衰期不受化学方法影响，因化学变化不改 变原子核性质，故D错误。 2.B大量处于=3能级的氢原子向低能级跃迁时， 能够辐射出不同频率的种类为C=3种 辐射出光子的能量分别为 AE1=Eg-E1=-1.51eV-(-13.6eV) =12.09eV △E2=E3-E2=-1.51eV-(-3.4eV)=1.89eV △Eg=E2-E1=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV 其中△E1>3.11eV,△E2<3.11eV,△E>3.11eV 所以辐射不同频率的紫外光有2种。 故选B。 3.D根据质量数守恒和电荷数守恒可知Sr衰变 为Y时产生电子，即B粒子，故A错误；根据质量数 守恒和电荷数守恒可知Pu衰变为2U时产 生He,即a粒子，故B错误；根据题意可知Pu的 半衰期大于8Sr的半衰期，现用相同数目的8Sr 和Pu各做一块核电池，经过相同的时间，Sr经过 的半衰期的次数多，所以8Sr数目小于2Pu的数目， 故D正确，C错误。故选D。 4.B由质量数和电荷数守恒可得 10+1=a+4,5+0=3+b -3A 解得a=7,b=2 故选B。 5.C根据题意可知，辐射出的光子能量e=3.52× 10",由光子的能量e=y得y=方 =5.31×10 Hz,故选C。 6.D当开关S接1时，由爱因斯坦光电效应方程 eU=hy-Wo 故其他条件不变时，增大光强，电压表的示数不变， 故A错误； 若改用比，更大频率的光照射时，调整电流表的示 数为零，而金属的逸出功不变，故過止电压变大，即 此时电压表示数大于U,故B错误； 其他条件不变时，使开关S接2，此时h1>W。 可发生光电效应，故电流表示数不为零，故C错误； 根据爱因斯坦光电效应方程eU1=hy1一W。 其中W。=hy 联立解得，光电管阴极材料的截止频率为 eU y.=1-h 故D正确。 故选D。 7.B根据玻尔理论可知hw31=E3一E1 则频率为a1的光其动量为 hhval E,E p=X c 选项A错误； 频率为v1和21的两种光分别射入同一光电效应装 置，均产生光电子，其最大初动能分别为 Eml=hy31一W莲出功 Em2=hy21一W选出功 最大初动能之差为△Ekm=hya1一hy21=hy 选项B正确； 频率为1和21的两种光分别射入双缝间距为d, 双缝到屏的距离为L的干涉装置，根据条纹间距表 L 达式△x= Lc λdv 产生的干涉条纹间距之差为 普) △s= dvs dva 选项C错误； 若原子n=3跃迁至n=4能级，则E,一E3=hw 可得入射光的领车，'_E,一园 h 选项D错误；故选B。 8.B金属的逸出功是金属的自身固有属性，仅与金属 自身有关，增加此X光的强度，该金属逸出功不变， 故A错误：根据光子能量公式e=hy可知增加此X 光的强度，X光的光子能量不变，故B正确：根据爱 因斯坦光电方程Ekm=hy一W。,可知逸出的光电子 最大初动能不变，故C错误；增加此X光的强度，单 位时间照射到金属表面的光子变多，则单位时间逸 出的光电子数增多，故D错误。故选B。 9.CD相同温度下，黑体吸收和辐射能力最强，故A h 钻误：根据入D√2mE司 二具有相同动能的中子和 电子，电子质量较小，德布罗意波长较长，故B错误； 电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量， 故C正确；自然光在玻璃、水面等表面反射时，反射 光可视为偏振光，透过偏振片观察，转动偏振片时能 观察到明暗变化，故D正确。故选CD。 【32】 10.AD根据条纹间距公式△x=入 L 可得A=△d L 根据p:= h hL 可得p:=a△x 故A正确； 银据动能和动量的关系E= h2L2 结合A选项可得Ek= 2md△.x 故B错误； 光子的能量E=W。十Ek=W。十 h2L2 2md2△.x9 故C错误； 光子的动量p=m。c 光子的能量E=moc E 联立可得力= c W 则光子的动量力= h2L2 2cmd△x 故D正确。 故选AD。 ,解析：(1)根据E=yy= 得E=h入 故选AD。 (2)根据电路图，结合逸出电子受到电场阻力时，微 安表示数才可能为零，因只有b点电势高于a点， 才能实现微安表示数为零。所以电源b端为正极。 (3)若对同一金属实验，取某一入射光频率，并调节 电源电压，当电路的光电流为0时，记录此时电压 和对应频率的实验数据，然后改变入射光频率，重 复以上步骤，得到多组数据。 (4)根据eU=hy-W。 h Wo 得U=v一 e 则6 —,h=ke 答案：(1)AD(2)b(3)0(4)ke 12.解析：(1)乙和丙对应的读数分别为 x1=1.5mm+0.01mm×19.0=1.690mm x2=7.5mm+0.01mmX37.0=7.870mm 则4x= 7.870-1.690 1mm=1.236mm 5 L (2)根据△x= 其中△x= x2一x1 5 d(x2-x1) 解得λ= 5L 带入数据解得1=0,3X1.236X103 mm=412 nm 900 (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。 -3A d(x2-x1) 答案：(1)1.235/1.236/1.237(2) 5L 412(3)不能 13,解析：(1)根据动能定理有W=m-m 1 (2)设行星绕恒星做匀速圆周运动，行星的质量为 m,运动半径为r,运动速度大小为v。恒星对行星 的作用力F提供向心力，则F=m 运动周期T=2π 根据开等粉第三定律分-，6为含量，得 F=4πkm 即恒星对行星的作用力F与r的平方成反比。 (3)假定恒星的能量辐射各向均匀，地球绕恒星做 半径为？的圆周运动，恒星单位时间内向外辐射的 能量为P。以恒星为球心，以r为半径的球面上， 单位面积单位时间接受到的辐射能量P 设地球绕太阳公转半径为1，在新轨道上公转半径 为”2。地球在新公转轨道上的温度与“流浪”前一 样，必须满足P不变，由于恒星单位时间内向外辐 射的能量是太阳的16倍，得r2=4r1 设恒星质量为M,地球在轨道上运行周期为T,万 4π 有引力提供向心力，有三mT元产 4πr 解得T=√GM 由于恒星质量是太阳质量的2倍，得元 =4√2 答案：1)w=号m-号m(2)见解析(3 T上二4E 14,解析：(1)由题意可知每个光子的动量为p=入 h 每个光子的能量为E=y=h C (2)太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，根据题 意设秒发射总光子数为n,则”=4R IN S 可得n= 4πRNt 所以1秒辐射光子的总能量 W=E'=h入 4πR2Vhc Sλ 太阳辐射硬X射线的总功率P=”_4πRNhc S h 答案：1)p=左，E=h月 (2)4R'Nhe Sλ 15.解析：(1)光电效应方程，逸出光电子的最大初动能 Ekm =hy-Wo 2mui=Ek+eU(0≤Ek≤En) 2eT 2(hy+eU-W。) m ≤v≤N m 【33】 (2)速度选择器evoB1=eE E /3eU vo-B m 2mvs-2mvi=el eU UM=m mvo 如图所示，几何关系 eB,sin a=2 a UM sin B=vsin a 3=30% (3)由上述表达式可得 Em-BN 2(hv+eU-W。) mvg a 由eB.sina= 而v。sinO等于光电子在板逸出时沿y轴的分速 度，则有 1 m(vosin0)'≤En=ay-w。 2(hw-W。) 即vo sin a m 2√/2m(hy-W。) 联立可得B,的最大值B,= ea 答案：(1)Ekm=hy-Wo; 2eU 2(hv+eU-W。) m ≤v≤N m eU (2)Mm 8=30 (3)Emx=B1√ 2(hv+eU-W。) m 2√/2m(hy-Wo) B2= ea 卷14热学 1.DC.猛推推杆压缩筒内气体，气体未来得及与外 界发生热交换Q=0,气体被压缩，体积减小，则外界 对气体做正功W>0,根据热力学第一定律△U=Q 十W可知，气体内能增大，故C错误；A.气体内能增 大，故其温度增大，又体积减小，根据理想气体状态 方程V =C,则气体压强增大，故A错误：B.气体 被压缩，体积减小，则气体对外界做负功，故B错误； D.气体温度增大，则分子平均动能增大，故D正确。 2.C两个分子间距离r等于r。时分子势能为零，从 ”。处随着距离的增大，此时分子间作用力表现为引 力，分子间作用力做负功，故分子势能增大；从「。处 随着距离的减小，此时分子间作用力表现为斥力，分 子间作用力也做负功，分子势能也增大：故可知当” 不等于r。时，Ep为正。 区B南发8学克充体宁月 -3A