第14讲 近代物理 专题强化练习-2026届高三物理二轮专题复习

第14讲 近代物理 专题强化练习 基础保分练 1． 选择题： 1.(2025·江苏省二模)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 2.用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，该实验的核反应方程式是X+N→H+C，粒子X为(　　) A.正电子e B.中子n C.氘核H D.氦核He 3.(2025·江苏盐城市二模)下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是(　　) A.甲图为核反应堆示意图，将镉棒插入深一些，能使链式反应速度增大 B.乙图为卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，推断出原子核内部还有复杂的结构 C.丙图中人体体温越高，红外测温枪接收到的最强辐射波长越短 D.丁图中工业上利用放射性同位素产生的α射线来对钢板的厚度进行自动控制 4.(2025·甘肃卷·1)利用电子与离子的碰撞可以研究离子的能级结构和辐射特性。He+离子相对基态的能级图(设基态能量为0)如图所示。用电子碰撞He+离子使其从基态激发到可能的激发态，若所用电子的能量为50 eV，则He+离子辐射的光谱中，波长最长的谱线对应的跃迁为(　　) A.n=4→n=3能级 B.n=4→n=2能级 C.n=3→n=2能级 D.n=3→n=1能级 5.(2025·北京卷·13)自然界中物质是常见的，反物质并不常见。反物质由反粒子构成，它是科学研究的前沿领域之一。目前发现的反粒子有正电子、反质子等；反氢原子由正电子和反质子组成。粒子与其对应的反粒子质量相等，电荷量等量异种。粒子与其反粒子碰撞会湮灭。反粒子参与的物理过程也遵守电荷守恒、能量守恒和动量守恒。下列说法正确的是(　　) A.已知氢原子的基态能量为-13.6 eV，则反氢原子的基态能量也为-13.6 eV B.一个中子可以转化为一个质子和一个正电子 C.一对正负电子等速率对撞，湮灭为一个光子 D.反氘核和反氘核的核聚变反应吸收能量 6.(2025·江苏连云港市一模)如图所示为氢原子的最低五个能级，一束光子能量为12.09 eV的单色光入射到大量处于基态的氢原子上，产生的光谱线是(　　) 7.(2025·江苏南通市、泰州市、镇江市、盐城市一模)用图示装置研究光电效应的规律，ν为入射光的频率，Uc为遏止电压，I为微安表示数，U为电压表示数。下列反映光电效应规律的图像可能正确的是(　　) 综合创新练 一.选择题： 8.(2025·江苏南通市三模)某实验小组用同一光电管完成了光电效应实验，得到了如图所示的光电流与对应电压的关系图像，则(　　) A.甲光的频率大于乙光的频率 B.甲光的光强大于丙光的光强 C.乙光的波长大于丙光的波长 D.乙光光子的动量小于丙光光子的动量 9.(2025·江苏南京市二模)研究光电效应时，当用波长为λ的光照射某种金属时，遏止电压为Uc，改变入射光波长，作出λUc-λ图像如图，其横轴截距为a，纵轴截距为b，元电荷为e，真空中光速为c。下列说法正确的是(　　) A.普朗克常量为h= B.该金属的截止频率为νc= C.该金属的逸出功为W0= D.遏止电压Uc与入射光的波长λ成反比 10.(2025·河南卷·6)由于宇宙射线的作用，在地球大气层产生有铍的两种放射性同位素Be和Be。测定不同高度大气中单位体积内二者的原子个数比，可以研究大气环境的变化。已知Be和Be的半衰期分别约为53天和139万年。在大气层某高度采集的样品中，研究人员发现Be和Be的总原子个数经过106天后变为原来的，则采集时该高度的大气中Be和Be的原子个数比约为(　　) A.1∶4 B.1∶2 C.3∶4 D.1∶1 11.(2025·江苏南京市一模)如图甲为氢原子光谱，图乙为氢原子部分能级图。图甲中的Hα、Hβ、Hγ、Hδ属于巴耳末系，都是氢原子从高能级向n=2能级跃迁时产生的谱线。下列说法中正确的是(　　) A.Hβ对应的光子能量比Hγ的大 B.Hβ对应的光子动量比Hγ的大 C.Hδ是氢原子从n=3向n=2能级跃迁时产生的 D.氢原子从高能级向n=1能级跃迁时产生的谱线均在Hδ的左侧 二．计算题： 12.(2025·江苏卷·12)江门中微子实验室使用我国自主研发的光电倍增管，利用光电效应捕捉中微子信息。光电倍增管阴极金属材料的逸出功为W0，普朗克常量为h。 (1)求该金属的截止频率ν0； (2)若频率为ν的入射光能使该金属发生光电效应，求光电子的最大初动能Ekm。 13.(2025·江苏宿迁市三模)一个静止的钴60Co)在某条件下发生β衰变生成镍60(Ni)，放出动能为E1的电子，同时释放能量分别为E2、E3的两个γ光子，忽略镍60的动能，释放的核能全部转化为电子的动能和光子的能量。已知电子的质量为m，普朗克常量为h，真空中光速为c，不考虑相对论效应。 (1)写出该衰变方程式，并求电子的物质波波长λ； (2)有N个钴60发生了β衰变，求核反应中总的质量亏损Δm。 参考答案： 1.答案　C解析　该图样为电子的衍射图样，说明电子具有波动性，故选C。 2.答案　B解析　根据质量数守恒可知X的质量数为A=14+1-14=1，根据电荷数守恒可知X的电荷数为Z=6+1-7=0，可知X为中子n。故选B。 3.答案　C解析　将镉棒插入深一些，吸收的中子数会增多，所以链式反应速度将会减小，故A错误；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型，故B错误；体温越高，测温枪接收到的最强辐射频率越高，波长越短，故C正确；利用射线对材料厚度实现自动控制，要使用对该材料有穿透能力的射线，α射线不能穿透钢板，应利用γ射线对钢板的厚度进行自动控制，故D错误。 4.答案　C解析　根据题意可知，用能量为50 eV的电子碰撞He+离子，可使He+离子跃迁到n=3能级和n=2能级，由ΔE=Em-En=hν=h可知，波长最长的谱线对应的跃迁为n=3→n=2能级。故选C。 5.答案　A解析　氢原子基态能量由电子与质子决定。反氢原子由正电子和反质子构成，电荷结构相同，能级结构不变，基态能量仍为-13.6 eV，故A正确；若中子衰变(β+衰变)生成一个质子和一个正电子npe，不符合电荷守恒，故B错误；正负电子对撞湮灭时，总动量为零，需产生至少两个光子以保证动量守恒。单个光子无法满足动量守恒条件，故C错误；核聚变通常释放能量(如普通氘核聚变)，反氘核聚变遵循相同规律，应释放能量而非吸收，故D错误。 6.答案　C解析　由氢原子的能级图可知，n=3能级的激发态与基态的能级差为ΔE=E3-E1=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV，所以用能量为12.09 eV的光子去照射大量处于基态的氢原子，氢原子能从基态跃迁到n=3能级的激发态上去，氢原子吸收光子的能量跃迁到n=3能级的激发态后，向低能级跃迁时，能发射3种频率不同的光，故C正确，A、B、D错误。 7.答案　C解析　根据光电效应方程得Ekm=hν-W0，又因为Ekm=eUc，解得Uc=ν-，则遏止电压Uc与入射光子频率ν的关系图线是不过原点的直线；对于不同的金属逸出功W0不同，即纵截距不同，但两图线的斜率相同，故A、B错误；在发生光电效应的前提条件下，当电压表示数为0时，电流表示数不能为0，且存在饱和光电流，所以I-U图像不能过原点，故C正确，D错误。 8.答案　B解析　根据eUc=Ek=hν-W0可知，入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大。甲光的遏止电压小于乙光，所以甲光频率小于乙光的频率，故A错误；由于甲光的饱和光电流大于丙光饱和光电流，两光频率相等，所以甲光的光强大于丙光的光强，故B正确；丙光的遏止电压小于乙光的遏止电压，所以丙光的频率小于乙光的频率，则乙光的波长小于丙光的波长，故C错误；根据p=可知，由于乙光的波长小于丙光的波长，所以乙光光子的动量大于丙光光子的动量，故D错误。 9.答案　C解析　根据光电效应方程可知Uce=m=-hνc，可得λUc=-λ，结合题图可知=b，=，可得普朗克常量为h=，该金属的截止频率为νc=，该金属的逸出功为W0=hνc=，选项A、B错误，C正确；根据光电效应方程Uce=-hνc，可知Uc=-，则遏止电压Uc与入射光波长λ不成反比，选项D错误。 10.答案　B解析　设采集时大气中有x个Be原子和y个Be原子，由于Be的半衰期为139万年，故经过106天后Be原子的衰变个数可以忽略不计，的半衰期为53天，故经过106天后剩余数量为x·()2，故可得=，解得=，故选B。 11.答案　D解析　Hβ对应的光子波长比Hγ的大，则频率低，由p=，E=hν，可知Hβ对应的光子的能量小，动量小，故A、B错误；由题图可知，四条谱线中Hδ谱线的波长最短，频率最大，而氢原子从高能级向n=2能级跃迁产生的光子中，从n=3能级向n=2能级跃迁时产生的光子能量最小，其波长最长，频率最小，故C错误；氢原子从高能级向n=1能级跃迁时产生的光子能量均大于Hδ，则波长均小于Hδ，谱线均在Hδ的左侧，故D正确。 12.答案　(1)　(2)hν-W0 解析　(1)根据题意，由光电效应方程有Ek=hν0-W0 当Ek=0时，可得该金属的截止频率ν0= (2)根据题意，由光电效应方程可得，光电子的最大初动能为Ekm=hν-W0。 13.答案　(1Co→Ni+e　　(2) 解析　(1)根据质量数守恒与电荷数守恒可得核反应方程为Co→Ni+e 电子的动量p=mv 电子的动能E1=mv2 电子的波长λ= 解得λ= (2)N个钴60发生衰变产生的能量ΔE=N(E1+E2+E3) 根据质能方程ΔE=Δmc2 解得Δm= 学科网（北京）股份有限公司 $