专题19 近代物理初步-【创新大课堂系列】高三物理全国名校名卷168优化重组卷

专题19 近代物理初步 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共 P的位置，当电流表示数恰为零时，电压表示数 28分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是符 为U。.已知该种金属的极限频率为o,电子电 合题目要求的 荷量的绝对值为e,普朗克常量为h,则() 1.（2024·山东卷，1)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 直空 (LA 为9Y的半衰期约为29年；288Pu衰变为影U的 0 半衰期约为87年.现用相同数目的8Sr和288Pu 各做一块核电池，下列说法正确的是 ) 安 A.8Sr衰变为9Y时产生a粒子 B.2Pu衰变为U时产生3粒子 甲 乙 C.50年后，剩余的8Sr数目大于288Pu的数目 A.a光在玻璃中的传播速度比b光小 D.87年后，剩余的8Sr数目小于2Pu的数目 B.增大图乙中的入射角，b光的出射光先消失 2.(2025·天津红桥·二模)如图所示，(a)为氢原 C.b光的光子能量为hvo+eU 子能级图，(b)为某放射性元素剩余质量m与原 D.保持光强不变，滑片P由图示位置向左移，电 质量o的比值随时间t变化的图像，(c)为轧 流表示数变大 制钢板时动态监测钢板厚度的装置图，(d)为原；4.(2025·贵州·校联考模拟预测)如图甲所示为 子核的比结合能随质量数变化的图像.下列说： 某实验小组成员研究某金属发生光电效应的遏 法正确的是 ( 止电压随照射光频率变化关系的实验原理图， EleV 0 图乙为实验得到的遏止电压随照射光频率变化 054 15 的关系图像，电子的电荷量e=1.6×10-19C,则 3.4010 下列说法正确的是 o 0 门放射源 光线 -13.6 067.3182.4 /d 自探测器 光电管 G (a)氢原子能级图 (b)某放射性元素衰变（©）动态监测钢板的厚度 A 比结合能MeV 12 R 2040608012014016018020022020质毫数A 0.99 (d此结合能随质量数变化图像 A.图(a)中，一个氢原子从n=4的能级向基态 0.66 跃迁时，最多可以放出3个光子 0.33 B.图(b)中，由放射性元素剩余质量m与原质 量o的比值随时间t的变化规律可知其半 3.2 4.0 4.8 5.6/(×10Hz) 衰期为67.3天 乙 C.图(c)中，探测器接收到的射线可能是a射线 A.由图乙可得普朗克常量为6.6×10-33J·s D.图(d)中，比结合能越大，平均核子质量越大， B.由图乙可知，该金属的极限频率为4.0×1014Hz 原子核越稳定 C.图甲中入射光的频率为4.8×1014Hz时，逸 3.(2025·广东·模拟预测)如乙图所示，一束复 出的光电子的最大初动能为1.056×10一19J 色光从空气射向一个球状玻璃后被分成了a、b D.图甲中入射光的频率为3.5×1014Hz时，滑 两束单色光，分别将这两束单色光射向图甲所 动变阻器的滑片移到最左端，电流计G的示 示装置，仅有一束光能发生光电效应.调节滑片 数为零 73 5.(2025·江西师大附中高三 EleV 影片 三模)某发射星云可认为完 全由氢原子构成，其发光机 -1.51 理可简化为：能量为12.09 -3.4 电源 光电管 eV的紫外光子照射该星云 时，会使其氢原子从基态跃 迁到激发态，处于激发态的 放大电置 氢原子会辐射光子.氢原子 -13.6 音轨 能级图如图所示，部分颜色的可见光光子能量 范围见表，则观测到该星云的颜色是 A.只减小光的频率，一定可以还原出声音 B.只增大光的频率，一定可以还原出声音 颜色 红 黄 蓝 紫 C.a端为电源正极 能量范 1.62 2.07 2.78 2.90 D.a端为电源负极 围(eV) 1.99 2.20 2.90 3.11 9.(2025·河北沧州·二 He" EleV A.红色 B.黄色 C.蓝色 D.紫色 ----------- 模)最新研究成果表明 -2.18 6.(2025·山东泰安三模)静 氦原子被电离一个核外 4 -3.40 2 止在匀强磁场中的U核 电子后，形成类氢结构 3 -6.04 发生α衰变，产生一个未知 的氦离子(He+),其能 2 -13.6 粒子X,它们在磁场中的运 级跃迁遵循玻尔原子结 动途径如图所示，下列说法 构理论，能级图如图所 正确的是 示.则下列说法正确的 -54.4 A.轨迹1是α粒子的运动径迹 是 () B.轨迹1的粒子沿逆时针方向转动 A.大量处在第4激发态的氦离子(He+)在向低 C.α粒子、X粒子的运动半径之比为45：1 能级跃迁的过程中会辐射出6种能量的光 D.α粒子、X粒子的动能之比为2：117 B.大量处在第4激发态的氦离子(He+)在向低 7.(2025·湖北·三模)用Cs作为放射源可以 能级跃迁的过程中，所辐射出的能量最小光 产生B射线，B射线可以用来测量板材的厚度， 子的能量为1.22eV 其工作原理是阝射线透过被测物体产生的衰减： C.一个处在第4激发态的氦离子(He+)在向低 与被测物体的厚度成正比，？Cs的衰变方程 能级跃迁的过程中最多会辐射出4种能量 为Cs→1Ba十X,已知Cs的半衰期为 的光 30年，下列说法正确的是 D.类氢结构的氦离子(He+)处在基态时，核外 A.X为电子，由于原子核内没有电子，X由Cs 电子的动能最小 的核外电子电离而来 :10.(2025·全国·模拟预测)如图为氢原子能级 B.3射线的穿透能力比α射线穿透能力强 图，大量处于基态的氢原子吸收频率为的光 C.若Cs以化合物Cs2O的形式存在，Cs的半： 子后，能产生6种不同颜色的光，下列判断正 衰期会变长 确的是 D.Cs的比结合能比Ba的比结合能大 EleV -0 二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20 三-0.54 分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目： -0.85 -1,5 要求.全部选对的得5分，选对但不全的得3分，： -3.4 有选错的得0分 8.(2025·河北保定七校联考)胶片电影利用光电！ 管把“声音的照片”还原成声音，原理如图所示， 在电影放映机中用频率为、强度不变的一极窄： 光束照射声音轨道，由于影片上各处的声音轨： 道宽窄不同，在影片移动的过程中，通过声音轨： 道后的光强随之变化，射向光电管后，在电路中 产生变化的电流，经放大电路放大后，通过喇叭 就可以把声音放出来.则 -13.6 74 A.普朗克第一次将量子观念引入原子领域 (1)该实验中，滑动变阻器采用的是 B.被吸收的光子能量为12.75eV 接法（选填“分压式”或“限流式”）； C.如果从n=3跃迁到n=2产生的光子恰能 (2)断开开关，当入射光的频率增大到某一数 使某种金属产生光电效应，则另外还有3种 值y。时，电流表示数瞬间不为0，。被称为 光也可以使这种金属产生光电效应 频率； D.该氢原子能级图可以很好地解释氢原子的： (3)闭合开关后，在光照条件不变的情况下，当 发射光谱只有一些分立的亮线 滑片P置于图甲中 区间（选填“Oa” 11.(2025·山东聊城·二模)不同波长的电磁波 或“Ob”),随着所加电压的增大，光电流趋于一 具有不同的特性，在生产生活中具有不同的应 个饱和值； 用.a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所 (4)测量遏止电压时，滑片P应置于图甲中 示.下列说法正确的是 区间（选填“Oa”或“Ob”).经多次实 a光 光 验，测得如下数据 V可见光V 无线电波 波长m1010 入射光频率 10 10+1060-s10-1010-g 5.645.896.106.306.50 长波中波短波 微波 红外线紫外线X射线 Y射线 (×104Hz) A.若a、b两光分别作为同一双缝干涉实验装 置的光源，a光产生的条纹间距较大 遏止电压U(V) 0.540.660.710.810.88 B.若a、b两光都是由氢原子能级跃迁产生的， 在图乙坐标纸中绘制U。一v关系图像 产生a对应的能级差更大 请描绘剩余的两个点并作出最佳拟合直线，计 C.若a、b两光照射同一个光电管时都能发生： 算得图像的斜率k= V/Hz(保留两位 光电效应，b光的遏止电压更大 有效数字)，已知电子电荷量为e,则普朗克常 D.若a、b两光照射同一个狭缝，b光的衍射现： 量h= (用字母k、e表示)； 象更明显 (5)若换用逸出功更大的阴极材料，该图线将 三、非选择题：本题共5小题，共52分 向 移动（选填“左”或“右”）. 12.(2025·吉林通化一 144N 14.(2025·河北省邯郸市高三模 M× 中高三二模)(6分) 142 AU Tho 拟)(10分)如图所示，有界的 自然界中一些放射 140 锕东 As Pa 匀强磁场磁感应强度为B= ·A 138 性重金属元素往往 136 不T1 0.05T,磁场方向垂直于纸面 会发生一系列连续 134 向里，MN是磁场的左边界. N×××× 132 R 的衰变，形成放射 130 Po 在磁场中A处放一个放射源，内装Ra,2Ra 系.如图是从2U开 128 PbBi 放出某种射线后衰变成器Rn. 始的锕系图.纵坐标 126 124 Pb (1)写出上述衰变方程； N表示 8082848688909294Z (2)若A处距磁场边界MN的距离OA=1.0m 横坐标Z表示 ,从U→Po有 时，放在MN左侧边缘的粒子接收器收到垂直 次a衰变， 次β衰变 于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时 13.(2025·山西太原·一模)(8分)某实验小组用 接收器距过OA的直线1.0m.求一个静止 如图甲所示电路研究光电效应中电子发射的 2Ra核衰变过程中释放的核能有多少.（取 情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理： 1u=1.6×1027kg,e=1.6×10-19C,结果保 量之间的关系.阴极K和阳极A是密封在真 留三位有效数字) 空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时： 能够发射光电子.请回答以下问题： 光束 窗口 UV 905.45.86.26.670W×10Hz 甲 75 15.(2025·辽宁·校联Q 探测器 16.(2025·北京海淀区一模)(16分)电荷的定向 考一模)(12分)如图 移动形成电流.已知电子质量为，元电荷 a粒子源可以每秒发 BX 探测区 为e. 射出N=10l5个a粒 (1)如图1所示，两个截面不 F反应区 子，其初速度均为 A 同的均匀铜棒接在电路中通 加速区 h=3×107m/s,进 匚a粒子源 以稳恒电流，已知电子定向 图1 入电压为U=7×105V的加速电场，从电场中射 移动通过导体横截面A形成 出后与静止在反应区A点的铍核Be发生核： 的电流为I1.求△1时间内通过导体横截面B 反应，两个反应产物垂直于边界EF飞入探测 的电子数N 区，探测区有一圆形磁场和粒子探测器，圆形 (2)真空中一对半径均为R1的圆形金属板P、 醱场半径为R=m,其内存在磁感应强度 Q圆心正对平行放置，两板距离为d,Q板中心 镀有一层半径为R2(R2<R1)的圆形锌金属薄 为B=0.5T的匀强磁场，圆形磁场边界与EF 膜.Q板受到紫外线持续照射后，锌薄膜中的 相切，探测器与EF平行且距圆心距离为d= 电子可吸收光的能量而逸出.现将两金属板 0.5m.实验中根据碰撞点的位置便可分析核： P、Q与两端电压UQ可调的电源、灵敏电流计 反应的生成物.为简化模型，假设每个α粒子： G连接成如图2所示的电路， 均可与铍核发生核反应，实验中探测器上有两 紫外线 个点(P点和Q点)持续受到撞击，点A、O、P在 直线上，且PQ-9m,打在P点粒子5O%穿 透探测器，50%被探测器吸收，其中穿透的粒 子能量损失75%，打在Q点的粒子全部被吸 U 收.已知质子和中子的质量均为m=1.6× 图2 图3 10一2kg,原子核的质量为核子的总质量，质子 已知单位时间内从锌薄膜中逸出的光电子数 电量为e=1.6×1019C,不计粒子间相互作用 (核反应过程除外)求： 为、逸出时的最大动能为Ekm,且光电子逸出 的方向各不相同.忽略光电子的重力以及光电 (1)a粒子射出加速电场后的速度大小： 子之间的相互作用，不考虑平行板的边缘效 (2)写出核反应方程，判断打在P、Q点的分别 应，光照条件保持不变，只有锌金属薄膜发生 是什么粒子，计算其速度大小； 光电效应. (3)探测器上P点每秒受到的撞击力大小， a.调整电源两端电压，使灵敏电流计示数恰好 为零，求此时电压U。: b.实验发现，当UQ大于或等于某一电压值 Um时灵敏电流计示数始终为最大值Im,求Im 和Um; c.保持R2不变，仅改变R1的大小，结合(2)a 和(2)b的结论，在图3中分别定性画出当 R1=2R2时I随UPQ变化的图线①和当R1= 4R2时I随UrQ变化的图线②. 766.解析(1)开关S1闭合前，为保护电路，滑动变阻器应处于最： 大阻值处，故滑片P应移动到M端： (2)根据要将电流表G改装成量程为1V和3V的电压表，可！1. 得，当单刀双掷开关S,与a相连时，量程为3V,根据欧姆定10 ；12 肆有R三3YR,-R,代入数值解得R,=40O00 (3)当单刀双掷开关S,与a连接时，根据欧姆定律有R。= 号-R-R: (4)校准电表时，发现改装后电压表的读数始终比标准电压表 的读数偏大，则改装后电压表的电流偏大，故电阻偏小，需要 增大电阻，故BC错误，A正确； (5)校准完成后，开关S。与b连接，此时读数为430uA,且改！ 装后的电压表量程为1V,根据比例关系方-，解得北 示数对应的改装电压表读数U=0.86V. 答案1M(24000(39-R-R(④A(50.86 7.解析(1)甲方案中实验的误差来源于电流表的分压，实验测！ 得的电源内阻为电流表内阻和电源内阻之和，由于电源的内 阻较小，因此实验的误差大；乙方案中实验的误差来源于电压！ 表的分流作用，由于电压表的内阻很大，分流作用不明显，可！ 以忽略，因此选择乙方案误差小；由于用多用电表在测量电阻： 时，内部电源对外提供电流，需要将待测电阻与外部电源断， 开，所以利用多用电表的欧姆挡粗略测量该电池的内阻不可 行，(2)采用图甲电路测量电源电动势和内阻时，考虑到电流： 表的分压作用，根据闭合电路欧姆定律有U=E一I(Ra十r), 整理得U=一I(R4十r)十E,显然利用孩电路测量电源电动 13 势和内阻E测=E测=(Ra十r)>r来，所以通过P图线纵裁 距可得该电源电动势的真实值为E=1.48V,如图丙所示，当： 外电路短路时，电流的测量值等于真实值，则短路电流为I:= 。=1.0A,则演电池的内阻的真实值为r=是=1.48n 答案(1)乙不可行(2)1.481.48 8.解析(1)使用多用电表时，通过多用电表的电流流向遵循！ “红进黑出”，使用多用电表的欧姆挡时，当黑表笔与M端接 触、红表笔与V端接触时，若有电流，则二极管中电流方向为} M→V,而由题图2可知此时多用电表指针位于a位置，即此 时二极管电阻无穷大，由二极管的单向导电性可知，此时二极！ 管所接电压为反向电压，则M端为二极管的负极. (2)①由于要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始，} 则滑动变阻器应采用分压式接法，L1、L2的另一端应接A接 线柱，L3另一端应接C(或D)接线柱.②I-U图像上某，点与 坐标原点连线的斜率的倒数表示光敏电阻的阻值，由题图4： 可知，光照增强时，光敏电阻的阻值减小，即光敏电阻的阻值 随其表面受到光照的增强而减小， (3)由题意可知，当b、e间电压达到一定程度后，三极管被导！ 通，结合光敏电阻RG与R,的串联关系，要增大基极电流，则： 要增大be间的电压，则必须增大R,的电阻. 答案(1)负极(2)①AAC(或D)②减小(3)增大： 206 专题19近代物理初步 B 2.A 3.C 4.C 5.A 6.C 7.B 8.BC 9.BC BD 11.AC 解析图形剖析 中子数143 N 核电荷数92 144 U 142 T 140 中子数38 锕係 AcPa Th 136 Rao 134 132 Pod 130 中子数131 128 Pbe Bi 核电荷数84 126T∠ 124P6 8082848688909294Z 核电荷数 由题图可看出U横坐标的数值与纵坐标的数值之和等于 其原子的质量数，横坐标Z表示原子的核电荷数（即质子 数)，则纵坐标N表示的是中子数；由题图知从U→Po,质子 数减少8，中子数减少12，设经过n次a衰变，m次3衰变，有 4n=20,2n-m=8,解得n=5,m=2. 答案中子数核电荷数（或质子数）52 解析(1)根据图甲可知，滑动变阻器采用的是分压式接法 (2)断开开关，即阴极K和阳极A之间没有电场，当入射光 的频率增大到某一数值.时，电流表示数瞬间不为0，山.被 称为截止（或极限）频率. (3)为了使光电流趋于一个饱和值，即达到饱和电流，阴极K 和阳极A之间的电场应为加速电场，即电子向左加速，电子 所受电场力方向向左，电场强度方向向右，阳极A的电势比 阴极K的电势高，可知，当滑片P置于图甲中“Oa”,随着所 加电压的增大，光电流趋于一个饱和值. (4)测量過止电压时，阴极K和阳极A之间的电场应为减速 电场，即电子向左减速，电子所受电场力方向向右，电场强度 方向向左，阳极A的电势比阴极K的电势低，可知，滑片P 应置于图甲中的Ob区间， UNV 根据表格中的数据描点，用直线 0.8 将点迹连接起来，使点迹均匀分 0. 布在直线两侧，如图所示 根据上述所描绘的U。一y关系图 1-0.28 626.070×10H 像有k=(6.8-5.0)X10V/Hz =4.0Xl015V/Hz,根据光电效应方程有Emx=hy-W。,根 据动能定理有-cU=0一E…解得U.=么，-四，结合 e v- e U。-v关系图像有么=k,解得h=ke. ⑤)结合上迷有U。=仁yV可知，若换用逸出功更大的：16，解析()根据二，可得单位时阿通过导体横藏面A的 e 阴极材料，图像斜率不变，纵轴裁距的绝对值增大，则该图线 电子数为 将向右移动 答案(1)分压式(2)截止（或极限）(3)Oa(4)Ob见： n1= 解析4.0X105ke(5)右 因为单位时间通过导体横截面A的电子数与通过导体横截 14.解析(1)根据质量数与质子数守恒，可得衰变的方程： 2Ra→2Rn+He; 面B的电子数相等，所以时间△t内通过导体横截面B的电 (2)衰变过程中释放的α粒子在磁场中做匀速圆周运动， 子数为 半径R=1.0m, N=n1△t= 由2euB=m · (2).以具有最大动能且沿垂直金属板运动的电子为研究对 得a粒子的速度u=2eBR】 m 象，若其刚到达P板时速度刚好减小到0，则不会有电子经 衰变过程中系统动量守恒，2Rn、2He质量分别为222u、: 过灵敏电流计G,此为I为零的临界情况，意味着U阳<0. 4u,则 根据动能定理，光电子由Q板到P板的过程中，有 222u×v'=4uXv, -eU.=0-Em, 得烘Rn的速度=而， 2 得U=E e 释放的接能E=合×2uX+之X4u×心= b.当U0>0时，若从锌膜边缘平行Q板射出的动能最大的 113e B'R2 光电子做匀变速曲线（类平抛）运动，刚好能到达P板边缘 222u 代入数据解得E=2.04×1014J. 时，则所有电子均能到达P板，此时电源两端电压为U。·设 答案(1)22Ra→2器Rn十He(2)2.04X104J 电子的初速度为、运动时间为t, 15.解析(1)α粒子在电场中运动过程中，根据动能定理可得 电流的最大值为Im=ne 根据牛领第二定律，光电子运动的加速度为α=m 解得u.=4X10'm/s; (2)由于打在P点的粒子在磁场中 Q 平行于金属板方向的运动有R1一R2=t, 不偏转，故此粒子不带电，因此打在 垂直于金属板方向的运动有 Q点的粒子为碳原子核C,打在P 、1 点为中子，核反应方程为 d=zar He+Be→dn+C, 光电子最大动能与初速度关 对于碳核，在磁场中运动轨迹如图 系为 所示 ① 出磁场时速度方向与OP的角度为日，做圆周运动的轨道半 径为R,由几何关系得 4d2 Ein am085 联立可得Um=eR-R) 0 Uro 即0=60°， c.结合上述结论，可定性画出I随UQ变化的图线如图 所示。 8=R=E 则tan= 3 答案(1)N=n1△t= t 即r=0.4m, e 洛伦兹力提供碳核做圆周运动的向心力，根据牛顿第二定 4d2Ekn 律有 (2)a.U.=Eiz b.U.= (R一R)c见解析 6evc B=12mr 专题20热学 解得c=1X10m/s, 核反应过程中，根据动量守恒可得 1.C2.D3.C4.D5.D6.D7.D8.BCD9.AD 4m=12m十mu.,解得v,=4X10m/s; :10.CD11.AC (3)P点，对于吸收的中子，由动量定理得 :12.解析根据图像可知，从D→A的过程中气体压强增大，则 F1△t=50%△mv。, 气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数 F1=3.2×10-5N, 增加，因为一定质量的理想气体的状态方程为V=CT,结 对于穿透的中子，由动量定理得 F1△t=50%△m(.-0.5u.), 合图像可知，从A→B的过程中图像与坐标系围成的面积可 F2=1.6×10-5N, 知，气体分子的温度升高，则状态A时气体分子的平均动能 Fp=F1十F2=4.8×10-5N. 小于状态B时气体分子的平均动能. 答案(1)u。=4×10'm/s(2)见解析(3)4.8×105N 答案增加小于 207