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专题精练17 近代物理初步
考前顶层设计 物理
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1.(2025·苏锡常镇二模)如图所示为
电子穿过金属箔片后形成的图样,
此现象说明电子具有( )
A.能量 B.动量
C.波动性 D.粒子性
保分基础练
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该图样为电子的衍射图样,说明电子具有波动性,C项正确。
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2.(2025·重庆模拟)题图是在T1、T2两种温度
条件下,黑体辐射强度与辐射波长的关系图
像,下列说法正确的是( )
A.T1<T2
B.随着温度的升高,黑体辐射的峰值波长向长波方向移动
C.随着温度的升高,各种波长的电磁波的辐射强度均增加
D.黑体辐射的强度不仅与温度有关,还与材料的种类及表面状况有关
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根据黑体辐射规律可知,温度升高,各种波长的辐射强度均增加,则有T1>T2,A项错误,C项正确;根据黑体辐射规律可知,随着温度的升高,黑体辐射的峰值波长向短波方向移动,B项错误;黑体辐射的强度仅与温度有关,与材料的种类及表面状况无关,D项错误。
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3.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193 nm。EUV光刻机使用的是极紫外线,其在真空中的波长是13.5 nm。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
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根据光的波长与频率的关系c=λν可知波长越短,频率越高;极紫外线波长(13.5 nm)比深紫外线波长(193 nm)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,A项正确;光子能量公式为E=
hν,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,B项错误;发生明显衍射的条件是障碍物或孔
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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,C项错误;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,D项错误。
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4.(多选)(2025·汕尾联考)下列四幅图涉及不同的物理知识,其中说法正确的是( )
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A.图甲是α粒子散射实验示意图,当显微镜在A、B、C、D中的D位置时荧光屏上接收到的α粒子数最少
B.图乙是氢原子的能级示意图,一个氢原子从n=4能级向低能级跃迁,最多能产生6种频率的光子
C.图丙是光电效应实验示意图,当光照射锌板时验电器的指针将发生偏转,此时验电器的金属杆带的是负电荷
D.图丁是电子束穿过铝箔后的衍射图样,该实验现象说明实物粒子也具有波动性
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题图甲是粒子散射实验示意图,由粒子散射实验现象知,当显微镜在A位置时荧光屏上接收到的α粒子数最多,在D位置时荧光屏上接收到的粒子数最少,A项正确;题图乙是氢原子的能级示意图,一个氢原子从n=4能级向低能级跃迁,最多能产生3种频率的光子,B项错误;题图丙是光电效应实验示意图,当光照射锌板时验电器的指针发生了偏转,光电子逸出,则此时验电器的金属杆带的是正电荷,C项错误;题图丁是电子束穿过铝箔后的衍射图样,该实验现象说明实物粒子也具有波动性,D项正确。
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5.(2024·江苏卷)在原子跃迁中,辐射如图所示的4种光子,其中只有一种光子可使某金属发生光电效应,是( )
A.λ1 B.λ2
C.λ3 D.λ4
根据光电方程可知当只有一种光子可使某金属发生光电效应,该光子对应的能量最大,根据题图中能级图可知跃迁时对应波长为λ3的光子能量最大,C项正确。
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6.(2025·河南二模)一个质子和一个中子在满足一定条件下能够结合为一个氘核,同时释放出γ光子,其反应方程为H+n H+γ,若此反应中γ光子的能量为E,则H的比结合能为( )
A. B.E C. D.2E
γ光子的能量就是核反应释放的核能,等于H的比结合能与核子数的乘积,由于H有2个核子,故H的比结合能为,A项正确。
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7.上海光电技术研究所的一次实验中,用不同频率的光分别照射金属材料甲、乙,得到遏止电压Uc随频率ν变化的图像如图所示。已知金属甲、乙的逸出功分别为W0甲、W0乙;用同一种光分别照射金属甲、乙时,甲、乙逸出光电子的最大初动能分别为Ek甲、Ek乙,下列说法正确的是( )
A.W0甲<W0乙 B.W0甲>W0乙
C.Ek甲=Ek乙 D.Ek甲<Ek乙
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根据光电效应方程Ek=hν-W0,因为Ek=eUc,联立整理得Uc=ν-,可知Uc-ν图像纵截距绝对值|b|=,结合图像可知乙的纵截距绝对值大,则W0甲<W0乙,A项正确,B项错误;如果用ν0频率的光照射两种金属,根据光电效应方程,当入射光的频率相同时,则逸出功越大的,其光电子的最大初动能越小,因此Ek甲>Ek乙,C、D两项错误。
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8.(2025·随州联考)如图所示为氢原子的能级图,一个氢原子吸收光子能量后由基态跃迁到n=4的激发态,然后向低能级跃迁,下列说法正确的是( )
A.可能发出6种能量的光子
B.只能发出1种能量的光子
C.吸收的光子的能量一定为12.75 eV
D.可能发出能量为0.85 eV的光子
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一个氢原子吸收光子能量后由基态跃迁到n=4的激发态,然后向低能级跃迁,跃迁路径可能为4→3→2→1、4→3→1、4→2→1、4→1,可知最多可发出3种能量的光子,A、B两项错误;一个氢原子吸收光子能量后由基态跃迁到n=4的激发态,则吸收的光子的能量为ΔE=E4-E1=-0.85 eV-(-13.6 eV)=12.75 eV,C项正确;同理氢原子由激发态向低能级跃迁时,发出光子的能量也要等于两个能级的能量差,0.85 eV不符合两个能级的能量差,D项错误。
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9.(2024·浙江6月卷)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ν31、ν32、ν21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。下列说法正确的是( )
增分提能练
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A.频率为ν31的光,其动量为
B.频率为ν31和ν21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hν32
C.频率为ν31和ν21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.若原子从n=3跃迁至n=4能级,入射光的频率ν34>
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根据玻尔理论可知hν31=E3-E1,频率为ν31的光其动量为p===
,A项错误;频率为ν31和ν21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Ekm1=hν31-W逸出功,Ekm2=hν21-W逸出功,最大初动能之差为ΔEkm=hν31-hν21=hν32,B项正确;频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d,双缝到屏的
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距离为L的干涉装置,根据条纹间距表达式Δx=λ=,产生的干涉条纹间距之差为Δs=-=≠,C项错误;若原子从n=3跃迁至n=4能级,则E4-E3=hν34,入射光的频率ν34=,D项错误。
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10.(多选)核电池又叫“放射性同位素电池”,它是通过半导体换能器将同位素Pu在衰变过程中放出的具有热能的射线转变为电能制造而成。某核电池由放射性同位素Pu制成,已知Pu衰变为铀核(符号U),其半衰期为88年,若该电池在第一年内的平均功率为1 W,其发电效率为10%,不考虑其他衰变,则下列说法中正确的是( )
A.该核反应为α衰变
B.经过44年,该核电池中的放射性同位素Pu有一半发生衰变,变成了U
C.该核电池在第一年内释放的核能约为3×1017 J
D.该核电池在第一年内亏损的质量约为3×10-9 kg
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Pu的衰变方程为Pu UHe,故为α衰变,A项正确;Pu半衰期为88年,经过88年,该核电池中的放射性同位素Pu有一半发生衰变,变成了U,B项错误;该电池在第一年内的平均功率为1 W,其发电效率为10%,故释放的核能约为E=
= J≈3.15×108 J,根据E=Δmc2可得Δm≈3×10-9 kg,C项错误,D项正确。
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11.(2024·海南卷)利用如图所示的装置研究光
电效应,闭合单刀双掷开关S接1,用频率为ν1
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( )
A.其他条件不变,增大光强,电压表示数增大
B.改用比ν1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U1
C.其他条件不变,使开关S接2,电流表示数仍为零
D.光电管阴极材料的截止频率νc=ν1-
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当开关S接1时,由爱因斯坦光电效应方程eU1=hν1-W0,故其他条件不变时,增大光强,电压表的示数不变,A项错误;若改用比ν1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,故遏止电压变大,即此时电压表示数大于U1,B项错误;其他条件不变时,hν1>W0,可发生光电效应,使开关S接2时,光电管两端加正向电压,故电流表示数不为零,C项错误;根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν1-W0,Ek=eU1,其中W0=hνc,联立解得,光电管阴极材料的截止频率为νc=ν1-,D项正确。
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12.(2025·荆州三模)2025年3月,我国第一款碳14(C)核电池,也是全球首款基于碳化硅半导体材料的C核电池“烛龙一号”工程样机研制成功,标志着我国在核能技术领域与微型核电池领域取得重大突破。C核电池的能量来源于C衰变,已知C经历一次衰变的产物中有 N,C衰变半衰期为5 730年。下列说法正确的是( )
A.C衰变是α衰变
B.C衰变产生β射线,β射线穿透能力比α射线强
C.一个新的C核电池,经过5 730年,其总质量变为原来的一半
D.高温高压下C的半衰期会变短
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C衰变方程为C N+e,是β衰变,A项错误;β射线穿透能力比α射线强,B项正确;C衰变成了 N,并没有直接消失,经过一个半衰期,C衰变了一半,但总质量没减半,C项错误;半衰期与外界条件无关,D项错误。
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