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3C)

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 本卷满分100分，考试时间75分钟 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共46分。在每小题给出的四个 选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第810题有多 项符合题目要求，每小题6分，每小题全部选对的得6分，选对但不全的得 3分，有选错的得0分。 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 () 2 EleV 6 0 -0.85 1.51 -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；38Pu衰变为3U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gY时产生a粒子 B.Pu衰变为3U时产生3粒子 C.50年后，剩余的8Sr数目大于38Pu的数目 D.87年后，剩余的8Sr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、1B+n→号X+Y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】3C 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 E. 镓基系列发光二极管，开创了国际上第三条LED技 2.20eV 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3.52×10-1J),普朗克常 E 量h=6.63×1034J·s,则发光频率约为 A.6.38×104Hz B.5.67×104Hz C.5.31×1014Hz D.4.67×104Hz 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U1,已知电子电荷量为e,普朗克常量为h, 下列说法正确的是 () LA R 2 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S,,电流表示数仍为零 eU D.光电管阴极材料的截止频率，=一力 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1221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 =3激发态) n=4(激发态) n=5(激发态) E3-E1 A.频率为y1的光，其动量为 he B频率为1和21的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电 子，其最大初动能之差为hy32 C.频率为1和y21的两种光分别射入双缝间距为d,双缝到屏的距离 【13-2】3C 为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为 Le D.若原子n=3跃迁至n=4能级，人射光的频率v4'> E4-E3 h 8.(2024·黑吉辽蒙)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增多 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D:一dA B.电子的动能Ek= hL2 2md2△x2 C,光子的能量E=w十A W h2L2 D.光子的动量p= c 2cmd2△x 题号 6 P 9 10 答案 【13-3】3C 二、非选择题：本题共5小题，共54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y为光的频率，入为光波长，c为光速，E为光量子能量，则下列 表达式正确的是 A.E=h B.E=h C.E=hλ2 D.E=hy λ (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---b - (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y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。 H4 45 25 -40 -20 15 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 得波长入= 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。 【13-4】3C 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1， 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; (2②)设行显与恒星的距离为，请根据开普精第三定律（分=k及向心 力相关知识，证明恒星对行星的作用力F与”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T,,绕此恒星公转 T2 的周期为T2,求T· 14.(10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】3C 15.(12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 B2 E 探测器 面)内，垂直纸面的金属薄板M、N 0 →x 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l、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十21,0)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 v的光照射板M时有光电子逸出。 (1)求逸出光电子的最大初动能Ekm,并求光电子从O点射入区域I时 的速度v。的大小范围； U (2)若区域I的电场强度大小E=B√m ，区域Ⅱ的磁感应强度大小 B,=Vem 一，求被探测到的电子刚从板M逸出时速度M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B,,求 E的最大值和B,的最大值。 【13-6】3C线速度0=r2,且与磁场方向的夹角为o以，如 图所示。所以整个线圈中的感应电动势1= 2BL usin wt=BL L2osin ot. B o (2)当1=0时，线图平面与中性面的夹角为90，则1时 刻时，线圈平面与中性面的夹角为l十po。 故此时感应电动势的瞬时值： e2=2BLIvsin (ot+o)=BLIL2osin (at+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= E._BLL:o 2√2 回路中电流的有效值：1=R+,2(R十r) 根据焦耳定律知转动一周电阻R上的焦耳热为： Q-IRT- 「BL,L2w7 2元wRB2LL号 ·R· 2(R+r) R+r 答案：(l)e1=BL1L2 osin wl (2)e2=BL L2wsin(ot+o) (BL,L2)2 (3)xRw（R+r/ 15.解析：(1)由题意知大齿轮以0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w1=w 转动周期为T=2红2x w nw 以线圈M1的ab边某次进入磁场时为计时起，点，到 cd边进入磁场，经历的时间为 1=足T=x且 2π 这段时间内线圈M1产生的电动势为 E-B(4r-r)v.tuBx3rxtw+4r 2 2 1 2nBr'w E 15nBr'w 电流为1=R 2R 受到的安培力大小 F,=BI L=BX 15nx (4rr)= 5nB2rw 2R 2R 当ab边和cd边均进入磁场后到ab边离开磁场，经 历的时间为4=T已 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==2T- nw 此时的安培力大小由前面分析可知 F,=F =45nBro 2R 【31】 方向与进入时相反： 当M,线圈cd边离开磁场到ab边进入磁场，经历 的时间为t,=t2一 同理可知安培力为0。 (2)根据(1)可知设流过线圈M,的电流有效值为 I,则根据有效值定义有 I'Rt+IRts=I'RT 其中 I=It=t3 联立解得 ,/-9.15nBr@ I二N元 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=21R= 225nB2rw2(π-B) 2πR 答案：1)见解析(2)1=Vx /元-3.15nBr2u 2R （3)225n2B,w2(x-月) 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，题干中强调“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n=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号=3种 辐射出光子的能量分别为 △E1=E-E1=-1.51eV-(-13.6eV) =12.09eV △E2=E3-E2=-1.51eV-(-3.4eV)=1.89eV △E3=E2-E,=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV 其中△E1>3.11eV,△E2<3.11eV,△Eg>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照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U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Sr的半衰期，现用相同数目的Sr 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Pu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 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× 1019J,由光子的能量e=v得v=。=5.31X10 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； -3C 若改用比1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1>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eLU1=hv1一W。 其中W。=hye 联立解得，光电管阴极材料的截止频率为 eU v=v1h 故D正确。 故选D。 7.B根据玻尔理论可知hv31=Eg一E 则频率为1的光其动量为 h hv3 E3-E P-X c 选项A错误； 频率为1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 Ekml=hy31一W造出功 Ekmg=hy21一W进出动 最大初动能之差为△Ekm=hy31一hy21=hy32 选项B正确； 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，根据条纹间距表 L 达式△r=7= 产生的干涉条纹间距之差为 LcLc Lc/11 Le 选项C错误： 若原子n=3跃迁至n=4能级，则E4一E=hv4 可得入榭光的频率，_E,一E h 选项D错误；故选B。 8.BD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=hv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正确。故选BD。 9.CD相同温度下，黑体吸收和辐射能力最强，故A h h 错误：根据入= 具有相同动能的中子和 p√2mE 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。 10.AD根据条纹间距公式△r=入 △cd 可得入= L h 根据p.= hL 可得p。一d△x 故A正确； 【32】 根据动能和动量的关系E,一2m 结合A选项可得E, h2L2 2md△x 故B错误； hL2 光子的能量E=W。十Ek=W。十 2md△.x9 故C错误； 光子的动量p=moc 光子的能量E=moc 联立可得p=E c W 则光子的动量p= h2L2 c 2cmd△x2 故D正确。 故选AD。 11.解析：(1)根据E=hyv=S 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=hv-W。 得U=五w, e h 则k=。,h=kc 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+0.01mm×37.0=7.870mm 7.870-1.690 则△x= mm=1.236mm 5 L (2)根据△r= x2-x1 其中△x= 5 解得入= d(x2-x） 5L 带入数据解得=0.3×1,236X10 -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。 d(x2-x1） 答案：(1)1.235/1.236/1.237(2) 5L 412(3)不能 1 1 13.解析：(1)根据动能定理有W=2mui一2m0i (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”。恒星对行星 的作用力F提供向心力，则F=m丁 -3C 运动周期T=2π 根据开普勒第三定律下=k,k为常量，得 F=Ax'km 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， P。 单位面积单位时间接受到的辐射能量P= 4πr 设地球绕太阳公转半径为1，在新轨道上公转半径 为：。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 GMn4π 有引力提供向心力，有， Lmr个 An r 解得T=NGM 由于恒星质量是太阳质量的2倍，得元=4② 1 答案：1)w号m之mv(2)见解析(3 T-4瓦 h 14.解析：(1)由题意可知每个光子的动量为p= 每个光子的能量为E=仙=h入 (2)太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，根据题 意设1秒发射总光子数为，则，人= 可得n=4πRN 所以t秒辐射光子的总能量 W=E'=hC=4πR2Nhc Sλ 太阳辐射硬X射线的总功率P=W-4πRNhc S h 答案：(1)p=文，E=h元 (2)4πRNhc Sλ 15.解析：(1)光电效应方程，逸出光电子的最大初动能 Ekm=hy-W。 1 之mui=Es十eU(0≤Ek≤Ea） 2eU 2(hy+eU-W。) m ≤≤N m (2)速度选择器e℃oB,=eE E 3eU ,=B,=√m 1 1 2mo6-之mwia=eU leU vM二Nm 【33】 mvo 如图所示，几何关系 eB:sin a-2 UM sin B=vosin a 3=30° (3)由上述表达式可得 /2(hv+eU-W。) E=B1N mvo 边1 而vosin 0等于光电子在板逸出时沿y轴的分速 度，则有 2m(o,sin0)产≤Ekn=hy-w。 即vosin a≤V /2(hu-W,) 2√2m(hv-W。) 联立可得B,的最大值B2= ea 答案：(1)Ekm=hy-W。; 2eU /2(hw+eU-W。) m ≤N m eU (2)ww-√m0=30 2(hu十eU-W。) (3)Em=Bi 2√2m(hv-W。) B,= 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% =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r。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r0时，Ep为正。 Vi V2 3.B由盖-吕萨克定律得T,=T 其中V1=V。+SL1=335cm3,T1=273+27(K)= 300K,V1=V。+Sl1=330+0.5.x(cm3) 3019800 代入解得T=7r+ 67 (K) 根据T=t十273K可知 30.1509 t=67x+67(C) 故若在吸管上标注等差温度值，则刻度均匀，故A 3C