专题07 近代物理（期末真题分类汇编，陕晋青宁专用）高二物理下学期

**基本信息** 聚焦近代物理三大高频考点，精选2025年多地期末试题，以“中国环流三号”“烛龙一号”等科技前沿为情境，融合基础概念与综合应用。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |单选|20|原子核（核反应方程、半衰期）、波粒二象性（光电效应）、原子结构（能级跃迁）|融入PET医疗技术、太阳帆等真实情境，如氟18衰变考查半衰期应用| |多选|8|比结合能、黑体辐射、光压计算|结合“辐光伏核电池”等热点，考查科学推理，如氚衰变分析比结合能| |解答|3|核反应能量计算、氢原子跃迁辐射|设计太阳热核反应、α衰变轨迹分析等综合题，体现模型建构与科学论证|

命学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 专题07近代物理 ☆3大高频考点概览 考点01原子核 考点02波粒二象性 考点03原子结构 目目 考点01 原子核 一、单选题 1.C 2.C 3.A 4.A 5.C 6.D 7.A 8.D 9.AC 10.AD 11.AC 12.BD 13.BC 二、解答题 14ω受 (2)70% (3)0.008u 15.(1)A=0,Z=1;(4m1-m2-2m,)c2;(2)4.4×10kg 16. (1)2H+H→3He+n(2)3.26Mev(3)0.99Mev 2.97Mev 目目 考点02 波粒二象性 1/2 命学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 一、单选题 1.B 2.A 3.B 4.C 5.c 6.C 7.C 8.BD 9.AC 10.BD 11.BC 目目 考点03 原子结构 一、单选题 1.C 2.D 3.C 4.A 2/2 专题07 近代物理 3大高频考点概览 考点01 原子核 考点02波粒二象性 考点03 原子结构 地 城 考点01 原子核 一、单选题 1．(24-25高二下·太原·期末)2025年3月，我国新一代人造太阳“中国环流三号”实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”突破，将人类向“能源自由”的终极目标推进了一大步。人造太阳利用氘核与氚核聚变反应释放能量，主要的核反应方程为，则式中的 X是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据质量数守恒，有2＋3－1＝4，电荷数守恒，有1＋1－0＝2，故式中X是，故选C。 2．(24-25高二下·山西部分学校·期末)用中子轰击铀核发生裂变反应，会产生钡核和氪核并释放出中子，铀的裂变方程为（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】设裂变反应释放出的中子数为，根据反应过程满足质量数守恒可得 解得 则铀的裂变方程为 故选C。 3．(24-25高二下·宁夏石嘴山第一中学·期末)电子发射断层显像（PET）是一种先进的医疗成像技术，常利用氟的放射性衰变来标记药物，从而对人体内部器官进行成像。氟的半衰期约为110分钟，其衰变方程为，以下关于该衰变过程的说法正确的是（　　） A．X为正电子 B．给氟施加高压，其半衰期会缩短 C．氟衰变时，释放能量，所以质量数不守恒 D．若有100个氟原子核，经过220分钟后，大约还剩下25个未衰变 【答案】A 【详解】A．根据衰变方程，电荷数守恒：9=8+1，质量数守恒：18=18+0，故X为（正电子），故A正确； B．半衰期由原子核内部结构决定，与外界条件（如高压）无关，故B错误； C．衰变释放能量，但质量数守恒，故C错误； D．半衰期是统计规律，适用于大量原子核，少量原子核不适用。100个原子核经过220分钟（2个半衰期）后，未衰变的原子核数目无法确定，故D错误。 故选A。 4．(24-25高二下·山西临汾第一中学·期末)2025年3月，我国科学家研制的碳14核电池原型机“烛龙一号”发布，标志着我国在核能技术领域与微型核电池领域取得突破。碳14的衰变方程为，则（   ） A．X为电子，是在核内中子转化为质子的过程中产生的 B．X为电子，是在核内质子转化为中子的过程中产生的 C．X为质子，是由核内中子转化而来的 D．X为中子，是由核内质子转化而来的 【答案】A 【详解】根据质量数和电荷数守恒有 可知X为电子，电子是在核内中子转化为质子的过程中产生的。 故选A。 5．(24-25高二下·宁夏银川一中·期末)PET（正电子发射断层成像）是核医学科重要的影像学诊断工具，其检查原理是将含放射性同位素（如：）的物质注入人体参与人体代谢，从而达到诊断的目的。的衰变方程为，其中是中微子。已知的半衰期是110分钟。下列说法正确的是（   ） A． X为 B．该反应为核聚变反应 C．1克经110分钟剩下0.5克 D．该反应产生的在磁场中会发生偏转 【答案】C 【详解】A．根据质量数与电荷数守恒可知，该物质为，故A错误； B．核聚变是轻核结合成重核的过程（如氢弹原理）。本题中的衰变是单个原子核自发转变为另一种原子核，属于放射性衰变（具体为衰变），而非核聚变，故B错误； C．1g该物质经过110min即一个衰变周期，则有一半发生衰变，该物质质量变为0.5g，故C正确； D．不带电，在磁场中不偏转，故D错误。 故选C。 6．(24-25高二下·陕西西安中学·期末)目前已知碳的同位素共有十五种，从碳8至碳22，其中碳12和碳13属于稳定型，碳14是一种放射性元素，可衰变为氮14，图中包含碳14衰变的相关信息，结合这些信息可以判断下列说法正确的是（　　） A．碳14转变为氮14，衰变方式为衰变 B．100个碳14原子核在经过一个半衰期后，一定还剩50个 C．若氮14生成碳14的核反应方程为，则X为质子 D．当氮14数量是碳14数量的7倍时，碳14衰变经历时间为17190年 【答案】D 【详解】A．碳14转变为氮14，根据衰变过程中电荷数守恒和质量数守恒，可得其衰变方程为 可知其为衰变，A错误； B．衰变服从量子统计规律，只对大量的原子核有意义，B错误； C．根据衰变过程中电荷数守恒和质量数守恒，可知X为中子，C错误； D．由题图可知碳14的半衰期为5730年，当氮14数量是碳14数量的7倍时，可知还有碳14未衰变，根据 可知 解得17190年 D正确。 故选D。 7．(24-25高二下·陕西西安第八十五中学·期末)中科院近代物理所将原子核加速后轰击原子核，成功合成了超重元素并同时释放出某种粒子，该粒子为（　　） A．中子 B．质子 C．电子 D．氦核 【答案】A 【详解】根据核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒可得 所以放出中子。故选A。 8．(24-25高二下·陕西铜川王益中学·期末)下列核反应方程中，符号“x”表示电子的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，有, , ABC错误，D正确。 故选D。 9．(24-25高二下·山西吕梁·期末)（多选）如图所示，图1为探究晶体与非晶体上石蜡熔化区域的形状示意图；图2为铀核发生衰变的示意图；图3为不同温度下的黑体辐射强度随波长λ的变化规律图；图4为放射性元素14C剩余质量m与原质量m0的比值随时间t的变化规律图；下列说法中正确的是（　　） A．图1中，b一定是晶体 B．图2中，铀核的比结合能大于钍核的比结合能 C．图3中，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D．图4中，14C的半衰期是5730年，则100个14C经过5730年还剩50个14C 【答案】AC 【详解】A．图1中，表现出各向异性，一定是单晶体，故A正确； B．图2中，衰变过程释放能量，生成的钍核更稳定，比结合能大于铀核的比结合能，故B错误； C．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故C正确； D．半衰期指的是大量原子核衰变时的统计规律，100个不是大量的原子核，经过一个半衰期后不一定剩余50个，故D错误。 故选AC。 10．(24-25高二下·陕西汉中·期末)（多选）2024年9月18日，苏州大学研究团队在《自然》杂志上发布了辐光伏微型核电池的研究成果。该电池主要是利用镅243发生衰变释放能量，镅243衰变的核反应方程是，下列说法正确的是（　　） A．X的电荷数为93 B．X的质量数为241 C．射线的穿透能力强于射线 D．镅243的比结合能小于的比结合能 【答案】AD 【详解】AB．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的电荷数为93，质量数为239，选项A正确、B错误； C．射线的穿透能力弱于射线的穿透能力，选项C错误； D．核反应放出核能，生成物更加稳定，则生成物的比结合能大于反应物镅243的比结合能，选项D正确。 故选AD。 11．(24-25高二下·山西临汾第一中学·期末)（多选）氚是最简单的放射性原子核，夜光手表是利用氚核衰变产生的射线激发荧光物质发光。氚核发生衰变过程中除了产生粒子和新核外，还会放出质量数和电荷数为零的反中微子。氚核的半衰期为12.5年，下列说法正确的是（　　） A．衰变方程为 B．的比结合能小于的比结合能 C．若有质量为168g的氚核，经过25年后，剩余氚核的质量为42g D．氚与氧反应生成的超重水没有放射性 【答案】AC 【详解】A．根据核反应质量数和电荷数守恒，核反应方程为，A正确； B．更稳定，的比结合能大于的比结合能，B错误； C．根据 可得 C正确； D．元素具有放射性，与元素处于单质还是化合物状态无关，D错误。 故选AC。 12．(24-25高二下·宁夏石嘴山第一中学·期末)（多选）核动力航空母舰是以核反应堆为动力装置的航空母舰，它利用可控制核裂变释放的核能获得动力。有一种核裂变的方程为，关于该核裂变，下列说法正确的是（    ） A．核反应方程可以简化为 B．X的核子数为132 C．X的中子数为68 D．X的比结合能比的比结合能大 【答案】BD 【详解】A．核反应方程应表现出中子轰击铀核，故不可简化，A错误； B．X的核子数为，B正确； C．X的质子数为，则中子数为，C错误； D．核反应后的原子核更稳定，故X的比结合能比的比结合能大，D正确。 故选BD。 13．(24-25高二下·宁夏吴忠青铜峡宁朔中学·期末)（多选）下列关于核反应及衰变的表述正确的有（    ） A．中，X表示 B．是轻核聚变 C．半衰期的规律对少量的放射性原子不起作用 D．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 【答案】BC 【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数为4，电荷数为2，所以X表示，故A错误； B．是轻核聚变，故B正确； C．半衰期是针对大量放射性原子的统计规律，对少量的放射性原子不起作用，故C正确； D．β衰变中产生的β射线实际上是原子核内中子转化为质子时放出的，故D错误。 故选BC。 二、解答题 14．(24-25高二下·宁夏银川一中·期末)(1)放射性元素在α衰变过程中，该元素原子核数量随时间变化的规律为，其中为0时刻该元素的原子核个数，为已知常量，求该元素的半衰期。 (2)α衰变通常伴随有γ衰变。核发生α衰变有多种可能的过程，每种过程有不同的发生概率，其中两种过程是：（i）核衰变到核的第一激发态，核从第一激发态向基态跃迁的过程放出光子；（ii）核直接衰变到核的基态，此过程无光子放出。这两种衰变过程可用题图1表示，核基态和第一激发态的能量值已在图中标出。的核经过两个半衰期，实验测得放出的光子的总能量为，计算已发生衰变的核衰变到核第一激发态的概率。（核在激发态停留的时间远小于核的半衰期，阿伏伽德罗常数） (3)如题图2所示，真空中存在垂直纸面向里的匀强磁场（图中未画出），一个运动的核放出α粒子，衰变为核，此过程无光子放出。衰变前后核、α粒子和核的轨迹相切于P点，且核衰变时，粒子射出的速度与核衰变前瞬间的速度方向相反。实验测得图2中，α粒子动能约为6MeV，原子质量单位1u相当于931MeV，则此衰变过程的质量亏损约为多少u？ 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）设该元素的半衰期为，将 代入公式 解得 由数学关系得 所以 （2）初始原子核数个个 经过两次衰变后，剩余原子核数个个 衰变总原子核数个 从第一激发态跃迁至基态的原子核数个个 则概率 （3）由分析得为核半径，为核半径，为粒子半径 由 得 则有 即 化简得 又 由动量守恒定律得 所以 所以 又 所以， 所以 又 所以‍ 15．(24-25高二下·宁夏石嘴山第一中学·期末)太阳内部的热核反应是轻核聚变为氦核的过程，有一种反应序列是质子循环，相当于4个质子聚变生成一个氦核和另外两个相同的粒子，核反应方程为，已知质子的质量为，氦核的质量为，另外的两个粒子的质量均为，太阳每秒辐射的能量为，已知光速，求： （1）X的质量数A、电荷数Z及一次聚变释放的能量（用字母表示）； （2）太阳每秒亏损的质量为多少千克？（保留两位有效数字） 【答案】（1），；；（2） 【详解】（1）根据题意，由质量数和电荷数守恒可得, 由爱因斯坦质能方程得一次聚变释放的能量为 （2）由爱因斯坦质能方程得，太阳每秒亏损的质量为 16．(24-25高二下·陕西西安中学·期末)已知氘核的质量为，中子的质量为，的质量为． （1）试写出两个氘核聚变生成的核反应方程． （2）计算上述反应中释放的核能． （3）若两个氘核以相等的动能做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成核和中子的动能各是多少？ 【答案】（1）（2）3.26Mev （3）0.99Mev        2.97Mev 【详解】（1） （2）核反应中质量亏损 释放的核能：． （3）设核和中子的质量分别为、，速度分别为、，则由动量守恒定律及能量守恒定律得： ， 解方程组可得： 地 城 考点02 波粒二象性 一、单选题 1．(24-25高二下·陕西安康·期末)如图所示为氢原子能级图，若大量处于能级的氢原子向能级跃迁时，辐射出的光中只有、两种单色光可以使某光电管发生光电效应，其中光的光子能量更大。下列说法正确的是（　　） A．该光电管阴极材料的逸出功可能为2.55eV B．光的光子能量为2.55eV C．光电管发生光电效应时向外辐射的电子是原子核中的中子转化为质子时产生的 D．光和光通过同一双缝干涉装置时，光的条纹间距更大 【答案】B 【详解】AB．大量处于能级的氢原子向能级跃迁，可能的跃迁及光子能量有三种，分别是能级向能级和能级跃迁，能级向能级跃迁，辐射的光子能量分别为，， 由题意知，光的光子能量为，光的光子能量为，所以光电管阴极材料的逸出功小于等于，故A错误，B正确； C．光电效应逸出的是核外电子，不是原子核内中子转化为质子产生的，故C错误； D．光子能量越大，波长越短，根据双缝干涉条纹间距公式，光能量大、波长短，条纹间距更小，故D错误。 故选B。 2．(24-25高二下·山西吕梁·期末)在氢原子跃迁中，辐射如图所示的4种波长的光子，其中只有一种波长的光子不能使某金属发生光电效应，是（　　） A．λ4 B．λ3 C．λ2 D．λ1 【答案】A 【详解】用辐射的这四种光照射某金属，只有一种光子不可使金属发生光电效应，那该种光子的能量一定最小，由能级图可知从第4能级跃迁到第2能级时释放的光子的能量最小，该光子对应的波长为λ4。 故选A。 3．(24-25高二下·宁夏石嘴山第一中学·期末)如图所示，在用光电管做光电效应的实验中，入射光射入光电管后产生了光电流，调整滑片位置测量截止电压，若用a光照射光电管测得的截止电压大于用b光测得的截止电压，下列说法正确的是（　　） A．a光的频率小于b光的频率 B．在真空中，a光的波长小于b光的波长 C．在真空中，a光的传播速度大于b光的传播速度 D．用a光照射时光电管阴极K的逸出功小于用b光照射时的逸出功 【答案】B 【详解】A．根据光电方程 根据动能定理得 解得 截止电压越大，入射光的频率越高，用a光照射光电管测得的截止电压大于用b光测得的截止电压，所以a光的频率大于b光的频率，A错误； B．根据 ，频率越大，波长越小，a光的频率大于b光的频率，所以在真空中，a光的波长小于b光的波长，B正确； C．在真空中，a光的传播速度等于b光的传播速度，均为，C错误； D．金属的逸出功由金属自身因素决定，与入射光无关，D错误。 故选B。 4．(24-25高二下·宁夏银川一中·期末)如图甲为氢原子能级图，一群处于能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率的光，照射图乙所示的光电管阴极，只有频率为和的光能使它发生光电效应。分别用频率为的两个光源照射光电管阴极，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，氢原子向低能级跃迁一共发出3种不同频率的光 B．图乙中，用频率的光照射时，将滑片向右滑动，电流表示数一定增大 C．图丙中，图线所表示的光的光子能量为 D．图乙中，光电管中的光电流方向为由极指向极 【答案】C 【详解】A．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多可产生种光子，故A错误； B．图乙中不知道电源正负极，没办法判断在光电管AK之间加的正向还是反向电压，所以滑片P向右滑动时，电流变化情况没法判断，故B错误； C．只有频率为和的光能使它发生光电效应，那么这两种光子必定是能级向能级跃迁和能级向能级跃迁产生的，由图丙可知b光的频率较大，则b光为n=4能级向能级跃迁产生的，所以b光的光子能量为12.75eV，故C正确； D．产生的光电子运动方向为由K极指向A极，则电流方向为由A极指向K极，故D错误。 故选C。 5．(24-25高二下·青海西宁第二中学优质教育集团·期末)如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的复色光从空气射向AC边的中点D，入射方向与AC边的夹角为，经三棱镜折射后分为a、b两束单色光，单色光a折射到BC边的中点E，单色光b折射到F点，则下列说法中正确的是（    ） A．若a光是黄光，则b光可能是蓝光 B．若两束光分别通过相同的双缝装置，a光的条纹间距大于b光的条纹间距 C．入射光线从DC之间且垂直AC边射入，则a光不能从BC边射出 D．用a、b光分别照射同一种金属，若a光能发生光电效应，则b光也一定能发生光电效应 【答案】C 【详解】A．由图可知，单色光a偏折到BC边的中点E，单色光b偏折到F点，棱镜对a光的偏折程度大于b光，由，可知a光的折射率较大。若a光是黄光，则b光不可能是蓝光，故A错误； B．棱镜对a光的折射率较大，则a光的波长小于b光的波长，根据双缝干涉条纹间距公式可知，分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小，故B错误； C．根据题意可知a光在AC面上的入射角， 则棱镜对单色光a的折射率为 根据可知 当入射方向与边AC垂直时，光线在BC边上的入射角 则所以a光在BC边发生全反射，a光不能从BC边射出，故C正确； D．根据爱因斯坦光电效应方程 由于a光的折射率大，频率较高，若a光能使某种金属发生光电效应，则b光不一定能使该金属发生光电效应，故D错误。 故选C。 6．(24-25高二下·青海西宁第二中学优质教育集团·期末)如图所示，甲为演示光电效应的实验装置；乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线；丙图为氢原子的能级图；丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。以下说法正确的是（　　） 几种金属逸出功和极限频率 金属 W0/eV 钠 2.29 5.33 钾 2.25 5.44 铷 2.13 5.15 A．若b光为绿光，a光可能是紫光 B．若a光为绿光，c光可能是紫光 C．若c光光子能量为，用它照射由金属铷构成的阴极，所产生的大量具有最大初动能的光电子去撞击大量处于激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光 D．若c光光子能量为，用它直接照射大量处于激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光 【答案】C 【详解】AB．由光电效应方程Ek＝hν－W0 及eU＝Ek 联立解得：eU＝hν－W0 即光束照射同一块金属的时候，只要遏止电压一样，说明入射光的频率一样，遏止电压越大，入射光的频率越大，因此可知a光和c光的频率一样，且均小于b光的频率，故若b光为绿光，a光不可能是紫光，故AB错误； C．用光子能量为2.81 eV的c光照射由金属铷构成的阴极，产生的光电子的最大初动能为： Ek＝hν－W0＝2.81 eV－2.13 eV＝0.68 eV 大量具有最大初动能的光电子去撞击大量处于n＝3激发态的氢原子，这些氢原子吸收能量 ΔE＝－0.85 eV－(－1.51 eV)＝0.66 eV 从而跃迁到n＝4能级，当大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可向外辐射C＝6种频率的光，C正确； D．氢原子只能吸收光子的能量恰好为能级之差的光子，若用c光光子直接照射氢原子，2.81 eV不满足氢原子第2能级与其他更高能级间的能级差，因此c光光子不被吸收，不会自发辐射其他频率的光，D错误。 故选C。 7．(24-25高二下·陕西西安中学·期末)氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，其中只有频率为、两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为、的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是（　　） A．处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.75eV的光子并电离 B．图丙中的图线a所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的 C．图丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.75eV D．用图丙中的图线a所表示的光照射阴极K时，光电子的最大初动能比用图线b所表示的光照射时更大 【答案】C 【详解】A．处于第4能级的氢原子至少要吸收能量为0.85eV的光子才能电离，故A错误； B．让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应，所以发生光电效应的能量值对应的跃迁为氢原子由第4能级向基态跃迁或氢原子由第3能级向基态跃迁。由图乙可知，b光的遏止电压大，a光的遏制电压小，根据光电效应方程，及知各光对应的跃迁为b光为氢原子由第4能级向基态跃迁发出的；a光为氢原子由第3能级向基态跃迁发出的。故B错误； C．图丙中的图线b所表示的光的光子能量为 故C正确； D．由图乙可知，b光的遏止电压大，a光的遏制电压小，根据光电效应方程，用图丙中的图线a所表示的光照射阴极K时，光电子的最大初动能比用图线b所表示的光照射时更小，故D错误。 故选C。 8．(24-25高二下·陕西西安中学·期末)（多选）下列说法正确的是（　　） A．汤姆孙发现了电子，说明原子核有复杂的结构 B．康普顿在研究石墨对X射线散射时，发现散射后有波长大于原波长的射线 C．普朗克认为黑体辐射的能量是连续的 D．一群氢原子从n=3的激发态向基态跃迁时，最多能放出3种不同频率的光子 【答案】BD 【详解】A．汤姆孙发现了电子，说明原子有复杂的结构，故A错误； B．康普顿在研究石墨对X射线散射时，发现X射线中除了原波长的外，还有波长大于原波长的射线成分，故B正确； C．普朗克认为黑体辐射的能量是不连续、量子化的，故C错误； D．一群氢原子从n=3的激发态向基态跃迁时，根据 可知最多能放出3种不同频率的光子，故D正确。 故选BD。 9．(24-25高二下·宁夏银川一中·期末)（多选）我国自主研制的“天帆一号”成功验证了多项太阳帆关键技术。光射到物体表面时，对单位面积产生的压力叫光压，太阳帆飞船可利用光压作为动力航行。若太阳帆飞船仅受太阳引力和光压提供的动力沿半径方向匀速远离太阳，距离太阳r处的太阳帆单位面积接收太阳光辐射的功率为P（P仅与距离r平方成反比），帆面始终与光线垂直，照射到太阳帆的光子全部垂直于帆面以原速率反弹。已知太阳帆飞船质量为m，太阳质量为M，万有引力常量为G，普朗克常量为h，光的频率为，真空中光速为c，太阳帆飞船速度远小于光速。下列说法正确的是（    ） A．距离太阳r处，太阳帆在单位时间单位面积内接收到的光子数为 B．距离太阳r处，太阳帆受到的光压为 C．距离太阳r处，太阳帆的展开面积为 D．太阳帆飞船匀速远离太阳的过程中，需逐渐增大太阳帆的展开面积 【答案】AC 【详解】A．距离太阳r处，光子的平均能量为 太阳帆在单位时间单位面积内接收到的光子数为 故A正确； B．光子的频率为 距离太阳r处，每个光子的动量为 光射到帆面被反弹，由动量定理得Ft=2Np 可得太阳帆单位面积受到的光压为 故B错误； CD．距离太阳r处，由题意得，匀速远离要满足太阳光对太阳帆的作用力等于太阳对探测器的引力，即 即 解得 飞船匀速远离太阳的过程中，P仅与距离r平方成反比，结合 太阳帆飞船的展开面积保持不变，故C正确，D错误。 故选AC。 10．(24-25高二下·山西临汾第一中学·期末)（多选）如图1所示，一束由两种频率的光组成的复色光照射阴极，调节滑动变阻器，记录电流表与电压表的示数，并用图像表示两者的关系（图2所示）。若用光单独照射，可得到遏止电压分别为，饱和电流分别为；若用光分别照射处于第一激发态的氢原子，只有光能使氢原子电离。下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】BD 【详解】若用光分别照射处于第一激发态的氢原子，只有光能使氢原子电离，可知P光的光子能量大于Q光的光子能量，根据 则P光的遏止电压较大，即，则由两种频率的光组成的复色光照射阴极时的遏止电压； 由两种频率的光组成的复色光照射阴极时，单位时间逸出光电子数等于两种光产生的光电子数之和，可知饱和光电流I0等于两种光单独照射时的饱和光电流之和，即。 故选BD。 11．(24-25高二下·宁夏吴忠青铜峡宁朔中学·期末)（多选）在光的照射下，金属中的电子从金属表面逸出的现象称为光电效应。如图所示，甲是研究光电效应的电路图，乙是光电流与电压的关系图像，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关，电子从阴极K表面逸出后做减速运动 B．闭合开关，将滑动变阻器的滑片缓慢向右移动，电流表读数增大到某一值后不再增大 C．由图乙可知，③光子的频率大于①光子的频率 D．由图乙可知，①②是同种颜色的光，①的光强比②的小 【答案】BC 【详解】A．由图甲知光电管中的电场方向水平向右，电子从金属板逸出后，受到水平向左的电场力，电子做加速运动，A错误； B．向右移动滑动变阻器，光电管中电压增大，当光电管中的电流达到饱和光电流时，电流表示数将不再增大，B正确； C．根据光电效应方程 结合遏止电压 整理得 ③光子的遏止电压大于①光子的遏止电压，所以③光子的频率大于①光子的频率，C正确； D．①、②遏止电压相同，①、②频率相同，所以①、②是同种颜色的光，①的饱和光电流大于②的饱和光电流，①的光强比②的大，D错误； 故选BC。 地 城 考点03 原子结构 一、单选题 1．(24-25高二下·山西部分学校·期末)1885年，巴耳末研究了氢原子在可见光区的四条谱线，即图中Hα、Hβ、Hγ、Hδ（已知Hδ为紫光，Hα为红光），巴耳末发现四条谱线的波长满足（n=3，4，5，6），式中叫作里德伯常量，根据上述信息可知，Hα和Hβ对应的波长的比值为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据题目所给信息，Hα光子能量最小，Hδ光子能量最大，所以可以推断Hα是n=3向n=2能级跃迁产生的，Hδ是n=6向n=2能级跃迁产生的；Hβ、Hγ分别是n=4、n=5能级向n=2能级跃迁产生的，所以 故选C。 2．(24-25高二下·宁夏吴忠青铜峡宁朔中学·期末)如图为氢原子能级示意图。光子能量为的一束光照射大量处于基态的氢原子，使其发生能级跃迁，发出的光的频率可能有（　　） A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 【答案】D 【详解】根据波尔理论，可知当光子能量为12.75eV时，氢原子到达的最大能级为第4能级，结合数学公式得出放出不同频率光子种类数目为6。 故选D。 3．(24-25高二下·宁夏吴忠青铜峡宁朔中学·期末)如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等（　　） A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论 B．大多数α粒子几乎沿原方向返回 C．从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能先增大后减小 D．α粒子经过a、b两点时动能相等 【答案】C 【详解】A．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，普朗克根据黑体辐射的规律第一次提出了能量量子化理论，故A错误； B．根据α粒子散射现象可知，大多数粒子击中金箔后几乎沿原方向前进，故B错误； C．粒子受到电场力作用，根据电场力做功特点可知α粒子从a经过b运动到c的过程中电场力先做负功后做正功，所以粒子的电势能先增大后减小，故C正确； D．由于α粒子从a运动到b的过程中电场力做负功，则动能减小，故D错误。 故选C。 4．(24-25高二下·陕西西安第八十五中学·期末)氢原子的能级图如图所示。已知红光的光子能量范围为1.61-2.00eV，绿光能量范围为2.14-2.53eV，蓝光能量范围为2.53-2.76eV，紫光能量范围为2.76-3.10eV。用能量为12.09eV的光子照射处于基态的氢原子，能发出哪种颜色的光（　　） A．红光 B．绿光 C．蓝光 D．紫光 【答案】A 【详解】由于基态与第3能级的能量差为 所以用能量为12.09eV的光子照射处于基态的氢原子，则刚好跃迁到第3能级。当原子处于第3能级时，会自发的向低能级跃迁，产生的三种光子的能量为第3能级—第2能级的1.89eV，第2能级—第1能级的10.20eV，第3能级—第1能级的12.09eV。其中1.89eV的光刚好对应可见光中的红光。 故选A。 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07 近代物理 3大高频考点概览 考点01 原子核 考点02波粒二象性 考点03 原子结构 地 城 考点01 原子核 一、单选题 1．(24-25高二下·太原·期末)2025年3月，我国新一代人造太阳“中国环流三号”实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”突破，将人类向“能源自由”的终极目标推进了一大步。人造太阳利用氘核与氚核聚变反应释放能量，主要的核反应方程为，则式中的 X是（　　） A． B． C． D． 2．(24-25高二下·山西部分学校·期末)用中子轰击铀核发生裂变反应，会产生钡核和氪核并释放出中子，铀的裂变方程为（    ） A． B． C． D． 3．(24-25高二下·宁夏石嘴山第一中学·期末)电子发射断层显像（PET）是一种先进的医疗成像技术，常利用氟的放射性衰变来标记药物，从而对人体内部器官进行成像。氟的半衰期约为110分钟，其衰变方程为，以下关于该衰变过程的说法正确的是（　　） A．X为正电子 B．给氟施加高压，其半衰期会缩短 C．氟衰变时，释放能量，所以质量数不守恒 D．若有100个氟原子核，经过220分钟后，大约还剩下25个未衰变 4．(24-25高二下·山西临汾第一中学·期末)2025年3月，我国科学家研制的碳14核电池原型机“烛龙一号”发布，标志着我国在核能技术领域与微型核电池领域取得突破。碳14的衰变方程为，则（   ） A．X为电子，是在核内中子转化为质子的过程中产生的 B．X为电子，是在核内质子转化为中子的过程中产生的 C．X为质子，是由核内中子转化而来的 D．X为中子，是由核内质子转化而来的 5．(24-25高二下·宁夏银川一中·期末)PET（正电子发射断层成像）是核医学科重要的影像学诊断工具，其检查原理是将含放射性同位素（如：）的物质注入人体参与人体代谢，从而达到诊断的目的。的衰变方程为，其中是中微子。已知的半衰期是110分钟。下列说法正确的是（   ） A． X为 B．该反应为核聚变反应 C．1克经110分钟剩下0.5克 D．该反应产生的在磁场中会发生偏转 6．(24-25高二下·陕西西安中学·期末)目前已知碳的同位素共有十五种，从碳8至碳22，其中碳12和碳13属于稳定型，碳14是一种放射性元素，可衰变为氮14，图中包含碳14衰变的相关信息，结合这些信息可以判断下列说法正确的是（　　） A．碳14转变为氮14，衰变方式为衰变 B．100个碳14原子核在经过一个半衰期后，一定还剩50个 C．若氮14生成碳14的核反应方程为，则X为质子 D．当氮14数量是碳14数量的7倍时，碳14衰变经历时间为17190年 7．(24-25高二下·陕西西安第八十五中学·期末)中科院近代物理所将原子核加速后轰击原子核，成功合成了超重元素并同时释放出某种粒子，该粒子为（　　） A．中子 B．质子 C．电子 D．氦核 8．(24-25高二下·陕西铜川王益中学·期末)下列核反应方程中，符号“x”表示电子的是（　　） A． B． C． D． 9．(24-25高二下·山西吕梁·期末)（多选）如图所示，图1为探究晶体与非晶体上石蜡熔化区域的形状示意图；图2为铀核发生衰变的示意图；图3为不同温度下的黑体辐射强度随波长λ的变化规律图；图4为放射性元素14C剩余质量m与原质量m0的比值随时间t的变化规律图；下列说法中正确的是（　　） A．图1中，b一定是晶体 B．图2中，铀核的比结合能大于钍核的比结合能 C．图3中，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D．图4中，14C的半衰期是5730年，则100个14C经过5730年还剩50个14C 10．(24-25高二下·陕西汉中·期末)（多选）2024年9月18日，苏州大学研究团队在《自然》杂志上发布了辐光伏微型核电池的研究成果。该电池主要是利用镅243发生衰变释放能量，镅243衰变的核反应方程是，下列说法正确的是（　　） A．X的电荷数为93 B．X的质量数为241 C．射线的穿透能力强于射线 D．镅243的比结合能小于的比结合能 11．(24-25高二下·山西临汾第一中学·期末)（多选）氚是最简单的放射性原子核，夜光手表是利用氚核衰变产生的射线激发荧光物质发光。氚核发生衰变过程中除了产生粒子和新核外，还会放出质量数和电荷数为零的反中微子。氚核的半衰期为12.5年，下列说法正确的是（　　） A．衰变方程为 B．的比结合能小于的比结合能 C．若有质量为168g的氚核，经过25年后，剩余氚核的质量为42g D．氚与氧反应生成的超重水没有放射性 12．(24-25高二下·宁夏石嘴山第一中学·期末)（多选）核动力航空母舰是以核反应堆为动力装置的航空母舰，它利用可控制核裂变释放的核能获得动力。有一种核裂变的方程为，关于该核裂变，下列说法正确的是（    ） A．核反应方程可以简化为 B．X的核子数为132 C．X的中子数为68 D．X的比结合能比的比结合能大 13．(24-25高二下·宁夏吴忠青铜峡宁朔中学·期末)（多选）下列关于核反应及衰变的表述正确的有（    ） A．中，X表示 B．是轻核聚变 C．半衰期的规律对少量的放射性原子不起作用 D．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 二、解答题 14．(24-25高二下·宁夏银川一中·期末)(1)放射性元素在α衰变过程中，该元素原子核数量随时间变化的规律为，其中为0时刻该元素的原子核个数，为已知常量，求该元素的半衰期。 (2)α衰变通常伴随有γ衰变。核发生α衰变有多种可能的过程，每种过程有不同的发生概率，其中两种过程是：（i）核衰变到核的第一激发态，核从第一激发态向基态跃迁的过程放出光子；（ii）核直接衰变到核的基态，此过程无光子放出。这两种衰变过程可用题图1表示，核基态和第一激发态的能量值已在图中标出。的核经过两个半衰期，实验测得放出的光子的总能量为，计算已发生衰变的核衰变到核第一激发态的概率。（核在激发态停留的时间远小于核的半衰期，阿伏伽德罗常数） (3)如题图2所示，真空中存在垂直纸面向里的匀强磁场（图中未画出），一个运动的核放出α粒子，衰变为核，此过程无光子放出。衰变前后核、α粒子和核的轨迹相切于P点，且核衰变时，粒子射出的速度与核衰变前瞬间的速度方向相反。实验测得图2中，α粒子动能约为6MeV，原子质量单位1u相当于931MeV，则此衰变过程的质量亏损约为多少u？ 15．(24-25高二下·宁夏石嘴山第一中学·期末)太阳内部的热核反应是轻核聚变为氦核的过程，有一种反应序列是质子循环，相当于4个质子聚变生成一个氦核和另外两个相同的粒子，核反应方程为，已知质子的质量为，氦核的质量为，另外的两个粒子的质量均为，太阳每秒辐射的能量为，已知光速，求： （1）X的质量数A、电荷数Z及一次聚变释放的能量（用字母表示）； （2）太阳每秒亏损的质量为多少千克？（保留两位有效数字） 16．(24-25高二下·陕西西安中学·期末)已知氘核的质量为，中子的质量为，的质量为． （1）试写出两个氘核聚变生成的核反应方程． （2）计算上述反应中释放的核能． （3）若两个氘核以相等的动能做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成核和中子的动能各是多少？ 地 城 考点02 波粒二象性 一、单选题 1．(24-25高二下·陕西安康·期末)如图所示为氢原子能级图，若大量处于能级的氢原子向能级跃迁时，辐射出的光中只有、两种单色光可以使某光电管发生光电效应，其中光的光子能量更大。下列说法正确的是（　　） A．该光电管阴极材料的逸出功可能为2.55eV B．光的光子能量为2.55eV C．光电管发生光电效应时向外辐射的电子是原子核中的中子转化为质子时产生的 D．光和光通过同一双缝干涉装置时，光的条纹间距更大 2．(24-25高二下·山西吕梁·期末)在氢原子跃迁中，辐射如图所示的4种波长的光子，其中只有一种波长的光子不能使某金属发生光电效应，是（　　） A．λ4 B．λ3 C．λ2 D．λ1 3．(24-25高二下·宁夏石嘴山第一中学·期末)如图所示，在用光电管做光电效应的实验中，入射光射入光电管后产生了光电流，调整滑片位置测量截止电压，若用a光照射光电管测得的截止电压大于用b光测得的截止电压，下列说法正确的是（　　） A．a光的频率小于b光的频率 B．在真空中，a光的波长小于b光的波长 C．在真空中，a光的传播速度大于b光的传播速度 D．用a光照射时光电管阴极K的逸出功小于用b光照射时的逸出功 4．(24-25高二下·宁夏银川一中·期末)如图甲为氢原子能级图，一群处于能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率的光，照射图乙所示的光电管阴极，只有频率为和的光能使它发生光电效应。分别用频率为的两个光源照射光电管阴极，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，氢原子向低能级跃迁一共发出3种不同频率的光 B．图乙中，用频率的光照射时，将滑片向右滑动，电流表示数一定增大 C．图丙中，图线所表示的光的光子能量为 D．图乙中，光电管中的光电流方向为由极指向极 5．(24-25高二下·青海西宁第二中学优质教育集团·期末)如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的复色光从空气射向AC边的中点D，入射方向与AC边的夹角为，经三棱镜折射后分为a、b两束单色光，单色光a折射到BC边的中点E，单色光b折射到F点，则下列说法中正确的是（    ） A．若a光是黄光，则b光可能是蓝光 B．若两束光分别通过相同的双缝装置，a光的条纹间距大于b光的条纹间距 C．入射光线从DC之间且垂直AC边射入，则a光不能从BC边射出 D．用a、b光分别照射同一种金属，若a光能发生光电效应，则b光也一定能发生光电效应 6．(24-25高二下·青海西宁第二中学优质教育集团·期末)如图所示，甲为演示光电效应的实验装置；乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线；丙图为氢原子的能级图；丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。以下说法正确的是（　　） 几种金属逸出功和极限频率 金属 W0/eV 钠 2.29 5.33 钾 2.25 5.44 铷 2.13 5.15 A．若b光为绿光，a光可能是紫光 B．若a光为绿光，c光可能是紫光 C．若c光光子能量为，用它照射由金属铷构成的阴极，所产生的大量具有最大初动能的光电子去撞击大量处于激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光 D．若c光光子能量为，用它直接照射大量处于激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光 7．(24-25高二下·陕西西安中学·期末)氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，其中只有频率为、两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为、的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是（　　） A．处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.75eV的光子并电离 B．图丙中的图线a所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的 C．图丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.75eV D．用图丙中的图线a所表示的光照射阴极K时，光电子的最大初动能比用图线b所表示的光照射时更大 8．(24-25高二下·陕西西安中学·期末)（多选）下列说法正确的是（　　） A．汤姆孙发现了电子，说明原子核有复杂的结构 B．康普顿在研究石墨对X射线散射时，发现散射后有波长大于原波长的射线 C．普朗克认为黑体辐射的能量是连续的 D．一群氢原子从n=3的激发态向基态跃迁时，最多能放出3种不同频率的光子 9．(24-25高二下·宁夏银川一中·期末)（多选）我国自主研制的“天帆一号”成功验证了多项太阳帆关键技术。光射到物体表面时，对单位面积产生的压力叫光压，太阳帆飞船可利用光压作为动力航行。若太阳帆飞船仅受太阳引力和光压提供的动力沿半径方向匀速远离太阳，距离太阳r处的太阳帆单位面积接收太阳光辐射的功率为P（P仅与距离r平方成反比），帆面始终与光线垂直，照射到太阳帆的光子全部垂直于帆面以原速率反弹。已知太阳帆飞船质量为m，太阳质量为M，万有引力常量为G，普朗克常量为h，光的频率为，真空中光速为c，太阳帆飞船速度远小于光速。下列说法正确的是（    ） A．距离太阳r处，太阳帆在单位时间单位面积内接收到的光子数为 B．距离太阳r处，太阳帆受到的光压为 C．距离太阳r处，太阳帆的展开面积为 D．太阳帆飞船匀速远离太阳的过程中，需逐渐增大太阳帆的展开面积 10．(24-25高二下·山西临汾第一中学·期末)（多选）如图1所示，一束由两种频率的光组成的复色光照射阴极，调节滑动变阻器，记录电流表与电压表的示数，并用图像表示两者的关系（图2所示）。若用光单独照射，可得到遏止电压分别为，饱和电流分别为；若用光分别照射处于第一激发态的氢原子，只有光能使氢原子电离。下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 11．(24-25高二下·宁夏吴忠青铜峡宁朔中学·期末)（多选）在光的照射下，金属中的电子从金属表面逸出的现象称为光电效应。如图所示，甲是研究光电效应的电路图，乙是光电流与电压的关系图像，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关，电子从阴极K表面逸出后做减速运动 B．闭合开关，将滑动变阻器的滑片缓慢向右移动，电流表读数增大到某一值后不再增大 C．由图乙可知，③光子的频率大于①光子的频率 D．由图乙可知，①②是同种颜色的光，①的光强比②的小 地 城 考点03 原子结构 一、单选题 1．(24-25高二下·山西部分学校·期末)1885年，巴耳末研究了氢原子在可见光区的四条谱线，即图中Hα、Hβ、Hγ、Hδ（已知Hδ为紫光，Hα为红光），巴耳末发现四条谱线的波长满足（n=3，4，5，6），式中叫作里德伯常量，根据上述信息可知，Hα和Hβ对应的波长的比值为（　　） A． B． C． D． 2．(24-25高二下·宁夏吴忠青铜峡宁朔中学·期末)如图为氢原子能级示意图。光子能量为的一束光照射大量处于基态的氢原子，使其发生能级跃迁，发出的光的频率可能有（　　） A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 3．(24-25高二下·宁夏吴忠青铜峡宁朔中学·期末)如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等（　　） A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论 B．大多数α粒子几乎沿原方向返回 C．从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能先增大后减小 D．α粒子经过a、b两点时动能相等 4．(24-25高二下·陕西西安第八十五中学·期末)氢原子的能级图如图所示。已知红光的光子能量范围为1.61-2.00eV，绿光能量范围为2.14-2.53eV，蓝光能量范围为2.53-2.76eV，紫光能量范围为2.76-3.10eV。用能量为12.09eV的光子照射处于基态的氢原子，能发出哪种颜色的光（　　） A．红光 B．绿光 C．蓝光 D．紫光 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $