2.5 近代物理 题型专练-【鼎力期末】2025-2026学年高二下学期物理期末综合提升复习

专题2.5 近代物理题型专练 目录 考点1：光电效应与光电管 1 考点2：与光电效应有关的图像问题 4 考点3：波粒二象性 7 考点4：电子的发现和卢瑟福的核式原子模型 9 考点5：氢原子光谱和波尔原子模型 11 考点6：放射性元素的衰变 14 考点7：结合能和核能计算 17 考点1：光电效应与光电管 1．处于能级6和能级4的氢原子分别跃迁到能级2所产生的两种可见光，照射图甲所示的光电效应装置，得到图乙所示的光电流和电压的关系曲线Ⅰ和Ⅱ，两光的频率分别为、则（　　） A．Ⅰ是氢原子从能级6跃迁到能级2所发出的光 B．普朗克常量的值为 C．图甲中变阻器滑动触头P从a向b移动过程中，光电流会持续减小到零 D．Ⅰ、Ⅱ两种光照射同一双缝干涉装置，Ⅱ光的亮纹间距大 【答案】B 【详解】A．由光电效应方程（为遏止电压），根据图乙可知，曲线I对应的遏止电压小于曲线II对应的遏止电压，则曲线I对应的光子的能量小于曲线II对应的光子的能量，可知，I是氢原子从能级4跃迁到能级2所发出的光，故A错误； B．根据题意，由光电效应方程和动能定理有， 联立解得，故B正确； C．图甲中变阻器滑动触头P在a点时光电管接反向电压，P在b点时接正向电压，所以P从a向b移动过程中，电流会先增大，当电流达到饱和电流时，电流将保持不变，故C错误； D．结合上述，I光对应的光子的能量小于II对应的光子的能量，则I光的频率小于II光的频率，光的频率越小，光的波长越大，则I光的波长大于II光的波长，Ⅰ、Ⅱ两种光照射同一双缝干涉装置，Ⅰ光的亮纹间距大，故D错误。 故选B。 2．如图甲所示为研究光电效应的实验装置，用频率为的单色光照射光电管的阴极，得到光电流与光电管两端电压的关系图线如图乙所示，已知电子电荷量的绝对值为，普朗克常量为，下列说法正确的是（　　） A．测量饱和电流时，应将开关接1 B．测量遏止电压时，应将开关接2 C．只增大光照强度时，图乙中的值不会增大 D．阴极所用材料的逸出功为 【答案】D 【详解】A．测量饱和电流时，光电管加正向电压，则应将开关接2，A错误； B．测量遏止电压时，光电管加反向电压，应将开关接1，B错误； C．只增大光照强度时，则单位时间逸出光电子数增加，饱和光电流变大，则图乙中的值会增大，C错误； D．根据 可得阴极所用材料的逸出功为，D正确。 故选D。 3．如图甲所示为研究光电效应的实验电路图，阴极受到光照可以发射光电子，电源的正负极可以对调。分别用三束单色光照射，调节间的电压，得到光电流与电压的关系如图乙所示。下列表述正确的是（　　） A．三束单色光的频率大小关系是 B．光照射后产生的光电子最大初动能最小 C．增大光的光强，光照射得到的光电流与电压的关系图线可能与光重合 D．增大光的光强，光照射时阴极逸出的光电子数目增多，遏止电压增大 【答案】C 【详解】AB．由 又， 得三束单色光的频率大小关系是 单色光照射后遏止电压较大，根据知，光照射后产生的光电子最大初动能最大，A错误，B错误； C．两光的频率相等，由于光的饱和光电流较大，则光的光强较大，增大光的光强，光照射得到的光电流与电压的关系图线可能与光重合，C正确； D．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，D错误。 故选C。 4．一光电管的阴极用钾制成。把此光电管接入电路如图所示，现用紫外线射向阴极，滑动变阻器滑片位于中间位置，电流计G有示数，下列说法正确的是（　　） A．只将滑动变阻器滑片P向右滑一定会使电流计G的指针偏转变大 B．只减小紫外线的强度可使电流计G的指针偏转变小 C．换用波长更长的红光照射阴极可使电流计G的指针偏转变大 D．若将电源正负极对调，电流计G的指针一定不偏转 【答案】B 【详解】A．由电路图可知，光电管两端加的是正向电压（阳极A接高电势，阴极K接低电势）。当滑片P向右滑动时，阴极K的电势降低，光电管两端的正向电压增大。若此时光电流已达到饱和状态，增大电压光电流不再增大，电流计指针偏转角度不变；若未达到饱和，电流会增大。因此“一定会使指针偏转变大”说法错误，故A错误； B．在发生光电效应时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比。只减小紫外线的强度，单位时间内逸出的光电子数减少，光电流减小，电流计G的指针偏转变小，故B正确； C．红光的波长比紫外线长，频率比紫外线低，可能无法发生光电效应，电流计示数为零，故C错误； D．若将电源正负极对调，光电管两端加的是反向电压。只有当反向电压大于或等于遏止电压时，光电流才为零。若反向电压小于遏止电压，仍有部分光电子能到达阳极，电流计指针仍会偏转，故D错误。 故选B。 考点2：与光电效应有关的图像问题 5．如图所示为光照射金属材料得到遏止电压随光的频率v变化的图线，已知逸出功为，普朗克常量为h，电子电荷量为e（），图线上有P和Q两点。下列说法正确的是（    ） A．图线描述了不同金属在各种频率光照射下随v变化的关系 B．图线的斜率是h C．图线与图中纵轴交点的截距绝对值为 D．用Q对应的光照射时逸出的电子最大初动能一定比P对应的光照射时大 【答案】D 【详解】A．由光电效应方程和动能定理结合有 即 图线描述同一金属在各种频率光照射下随v变化的关系，A错误； B．图线斜率为，B错误； C．图线与图中横轴交点的截距绝对值为，C错误； D．由光电效应方程 Q对应的光频率大，最大初动能大，D正确。 故选D。 6．图甲是光电效应实验装置示意图，图乙是研究光电效应电路中a、b两束入射光照射同种金属时产生的光电流与电压的关系图像，图丙是P、Q两种金属的光电子最大初动能与入射光频率的关系图像，图丁是某种金属的遏止电压与入射光频率之间的关系图像。下列说法正确的是（　　） A．在图甲实验中，改用光强足够大的红外线照射锌板验电器指针也会张开 B．由图乙可知，a光的频率等于b光 C．由图丙可知，金属P的逸出功大于金属Q的逸出功 D．由图丁可知，该图线的斜率为普朗克常量h 【答案】B 【详解】A．在图甲实验中，因紫外线的频率大于红外线的频率，可知即使改用光强足够大的红外线照射锌板也不一定能发生光电效应，则验电器指针不一定会张开，A错误； B．由图乙可知，两种光的截止电压相同，根据可知，a光的频率等于b光，B正确； C．由图丙可知，根据可知，图像在纵轴的截距等于逸出功，可知金属P的逸出功小于金属Q的逸出功，C错误； D．由图丁可知，根据 可得 该图线的斜率为，D错误。 故选B。 7．实验小组探究某金属的光电效应规律，测得遏止电压与入射光频率的关系如图所示。已知普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．该金属的逸出功为 B．增大入射光强度，也随之增大 C．光电子最大初动能与入射光频率成正比 D．只要照射时间足够长，任意频率的入射光均能使电子逸出 【答案】A 【详解】AB．根据光电效应方程可得 根据动能定理可得 联立可得 由题图可知极限频率为，该金属的逸出功为 增大入射光强度，入射光的频率不变，遏止电压不变，故A正确，B错误； C．根据可知，光电子最大初动能与入射光频率成线性关系，不成正比，故C错误； D．要使电子逸出，发生光电效应现象，入射光的频率需要大于极限频率，故D错误。 故选A。 8．某实验小组研究光电效应规律时，用不同频率的光照射同一光电管并记录数据，得到遏止电压与频率的关系图线如图甲所示，当采用绿色强光、绿色弱光、紫色弱光三种光照射同一光电管时，得到的光电流与电压的关系如图乙所示。已知电子的电荷量为e，结合图中数据可知（　　） A．光电管的K极材料的逸出功为 B．普朗克常量 C．a光为紫色弱光 D．c光为绿色强光 【答案】B 【详解】AB．根据光电效应方程有 根据动能定理可得 联立可得 可知图像的斜率为 解得 该实验所用光电管的 K 极材料的逸出功为 故A错误、B正确； CD．入射光频率越大，遏止电压越大，所以 a、b 为同一种光，且 a、b 的频率小于 c 的频率，则 a、b 为绿光， c 为紫光；而入射光越强，饱和光电流越大，所以 a 为强绿光，故C、D错误。 考点3：波粒二象性 9．我国首台拥有自主知识产权的场发射透射电镜TH—F120实现了超高分辨率成像，其分辨率提高利用了高速电子束波长远小于可见光波长的物理性质。一个静止的电子经100V电压加速后，其德布罗意波长为，若加速电压为10kV，不考虑相对论效应，则其德布罗意波长为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设电子经过加速电压后速度大小为，由动能定理得 电子的动量大小为 电子的德布罗意波长为 联立解得 因为 可解得 故选B。 10．康普顿在研究石墨对X射线的散射时，用X光对静止的电子进行照射，照射后电子获得速度的同时，X光光子的运动方向也会发生相应的改变。则（　　） A．康普顿效应说明X光具有波动性 B．散射后的光子虽然改变原来的运动方向，但频率保持不变 C．X光散射后与散射前相比，速度大小不变 D．当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把部分动量转移给电子，因此光子散射后频率变大 【答案】C 【详解】A．康普顿效应中光子与电子的碰撞涉及动量转移，直接表明光的粒子性，故A错误； B．散射后光子频率因动量减少而降低（波长变长），故B错误； C．光子的速度恒为光速c，散射仅改变方向，速度不变，故C正确； D．光子与电子碰撞时，将部分动量转移给电子，根据动量公式，动量减少会导致光子频率降低，而非变大，故D错误。 故选C。 11．我国物理学家曾谨言曾说：“20世纪量子物理学所碰到的问题是如此复杂和困难，以至于没有可能期望一个物理学家能一手把它发展成一个完整的理论体系。”下列一系列理论都和量子力学的建立紧密相关，其内容正确的是（　　） A．普朗克的黑体辐射理论认为：微观粒子的能量是分立的 B．黑体辐射中，随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 C．德布罗意的“物质波”假设认为：实物粒子也具有波动性，波长 D．爱因斯坦的光电效应理论认为：光电子的最大初动能与入射光的强弱有关 【答案】A 【详解】A．普朗克的黑体辐射理论认为能量是量子化的，即能量是分立的，故A正确； B．根据维恩位移定律，温度升高时，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B错误； C．德布罗意物质波公式为，故C错误； D．爱因斯坦的光电效应理论认为：光电子的最大初动能由入射光频率决定，与光强无关，故D错误。 故选A。 12．英国物理学家G·P·汤姆孙曾在实验中让静止的电子束通过电场加速后，通过多晶薄膜得到了如图所示的图样，则下列说法正确的是（    ） A．该图样为电子的干涉图样 B．该图样说明了电子具有粒子性 C．加速电压越大，图示现象越明显 D．加速电压越大，加速后粒子对应的物质波的波长越短 【答案】D 【详解】A．该图样为电子的衍射图样，A错误； B．该图样说明了电子具有波动性，B错误； CD．根据，则加速电压越大，电子获得的动能越大，动量越大，由可知，动量越大，波长越短，则图示现象越不明显，C错误，D正确。故选D。 考点4：电子的发现和卢瑟福的核式原子模型 13．如图所示是英国物理学家J.J.汤姆孙研究阴极射线使用的气体放电管示意图。由阴极K发出的带电粒子通过缝隙A、B形成一束细细的射线。它穿过两片平行的金属板D1、D2之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。根据射线产生的荧光的位置（如P1、P2、P3...），可以研究射线的径迹。关于该实验，下列说法正确的是（    ） A．本实验可以确定阴极射线是带负电的粒子流，并根据实验数据测出这种粒子的比荷 B．阴极射线是从阴极材料的原子核中射出的 C．不同材料发出的阴极射线的比荷不同 D．阴极射线粒子的比荷与氢离子的比荷近似相等 【答案】A 【详解】A．本实验可通过在金属板D1、D2之间加上磁场或电场，根据阴极射线的偏转以及打在荧光屏上的荧光位置，确定阴极射线是带负电的粒子流，并根据实验数据测出这种粒子的比荷，故A正确； B．阴极射线是阴极受热后，原子的核外电子受激发而发射出的电子，故B错误； CD．不同材料所产生的阴极射线都是电子流，故不同材料发出的阴极射线的比荷相同，阴极射线粒子的比荷与氢离子的比荷相差很大，故CD错误。 故选A。 14．α粒子散射实验装置如图所示。通过该实验，我们可以知道（　　） A．该实验证实了汤姆孙的“葡萄干面包模型”是正确的 B．大多数α粒子穿过金箔后，其运动方向受到较大的影响 C．占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围内 D．原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在其中 【答案】C 【详解】ACD．汤姆孙认为正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中，卢瑟福设计了α粒子散射实验，证明带正电的那部分物质占原子质量的绝大部分，而且集中在很小的空间范围，从而证明汤姆孙的“葡萄干面包模型”是错误的，故AD错误，C正确； B．当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离原子核远的α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小，只有当α粒子与原子核十分接近时，才会受到很大的库仑斥力，而原子核很小，α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数α粒子发生大角度的偏转，而绝大多数α粒子基本按直线方向前进，故B错误。 故选C。 15．在粒子散射实验中，假设所有粒子初速度都相同，当粒子靠近静止的金原子核时，它们发生了不同角度的偏转，如题图所示。图中虚线是以金原子核为圆心的圆，不考虑粒子间的相互作用。则在与金原子核相互作用过程中，下列说法正确的是（    ） A．粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞 B．实验可以估计原子核直径的数量级是 C．大角度偏转的粒子比小角度偏转的粒子速度变化量更大 D．大角度偏转的粒子比小角度偏转的粒子经过虚线位置时速度更大 【答案】C 【详解】A．α粒子的质量远大于电子的质量，α粒子与电子碰撞就像子弹碰到灰尘，运动状态几乎不发生改变。α粒子发生大角度散射是因为受到了带正电且质量很大的原子核的库仑斥力作用，故A错误； B．原子的直径数量级约为10−10m，而原子核的直径数量级约为10−15m。α粒子散射实验估算出的是原子核的大小，故B错误； CD．粒子与静止的原子核相互排斥，靠近时库仑力做负功，远离时库仑力做正功，散射过程库仑力做功为0，粒子的动能变化量为零，散射后动能相等，则速度大小相等，大角度偏转的粒子经散射后偏转的角度大，所以速度变化量大，故C正确，D错误。 故选C。 16．1909年，物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，研究α粒子被散射的情况，关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（　　） A．原子中除了质子外还存在中子 B．原子中的质量和正电荷是均匀分布的 C．原子的结构类似于太阳系的球形结构 D．原子中几乎全部的质量和全部正电荷都集中在很小的区域内 【答案】D 【详解】ABD．α粒子散射实验说明原子内存在一个集中了几乎全部的质量和全部正电荷的核，数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以α粒子散射实验不能证明原子中除了质子外还存在中子，故AB错误，D正确； C．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核式结构，和太阳系类似，称为行星模型，但并非球形结构，故C错误。故选D。 考点5：氢原子光谱和波尔原子模型 17．图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子光谱，是可见光区的四条谱线，其中谱线是氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级辐射产生的。下列说法正确的是（　　） A．这四条谱线中，谱线光子能量最大 B． 谱线是氢原子从n=5能级跃迁到n=2能级辐射产生的 C．处于n=2能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量 D．若中只有一种光能使某金属产生光电效应，那一定是 【答案】D 【详解】A．由图乙可知谱线对应的波长最大，由可知，波长越大，能量越小，A错误； B．谱线光子的能量最小，氢原子从n=5能级跃迁到n=2能级辐射的能量不是最小的，最小的是从n=5能级跃迁到n=4能级产生的，B错误； C．处于n=2能级的氢原子电离至少需要吸收3.4eV的能量，C错误； D．频率越大的光子越容易使金属产生光电效应，图中谱线波长最小，频率最大，    可知，光能量最大，若中只有一种光能使某金属产生光电效应，那一定是，D正确。 故选D。 18．如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时会放出光子，下列说法正确的是（     ） A．辐射出的光子中能量最大的是 B．最多可以向外辐射3种光子 C．从跃迁到放出的光子动量最小 D．用的光子照射这些氢原子，氢原子可以跃迁到激发态 【答案】B 【详解】A．辐射光子能量等于能级差，能量最大的光子对应最大的能级差，即的跃迁，其能量差，故A错误； B．大量处于激发态的氢原子跃迁，辐射光子的种类为种，故B正确； C．光子动量，能量越大动量越大；跃迁放出的光子能量最大，因此动量最大，故C错误； D．氢原子吸收光子跃迁，要求光子能量恰好等于两个能级的能级差。 处于的氢原子跃迁到需要的能量为，不等于，因此无法吸收跃迁，故D错误。 故选 B。 19．氢原子钟的原理是用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟。如图所示为氢原子的能级图，则（     ） A．当氢原子处于低能级时，氢原子能量越高 B．当用能量为11eV的电子撞击处于基态的氢原子时，氢原子一定不能跃迁到激发态 C．氢原子从能级跃迁到能级时释放的光子可以使逸出功为 的金属发生光电效应 D．不止一种频率的光通过照射可以使处于能级的氢原子电离 【答案】D 【详解】A．当氢原子处于低能级时，氢原子能量越低，故A错误； B．当用能量为11eV的电子撞击处于基态的氢原子时，氢原子可以吸收其中的的能量，可能跃迁到激发态，故B错误； C．从能级跃迁到能级时释放的光子的能量为： ，所以不能使逸出功为 的金属发生光电效应，故C错误； D．为使处于能级的氢原子电离，则照射光光子的能量 ，根据 ，可知照射光的频率不止一种，故D正确。 故选D。 20．金属锂作为一种典型的碱金属，其逸出功较低，是光电效应实验中常用的材料。氢原子的部分能级示意图如图所示，已知金属锂的逸出功为，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时辐射出不同频率的光，下列说法正确的是（　　） A．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时总共能产生4种不同频率的光子 B．只有3种频率的光子可以使金属锂发生光电效应 C．从能级跃迁到能级产生的光子使金属锂产生光电子的最大初动能为 D．从能级跃迁到能级产生的光子动量小于从能级跃迁到能级产生的光子动量 【答案】B 【详解】A．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时总共能产生种不同频率的光子，A错误； B．从4→1，3→1，2→1跃迁辐射出的光子能量大于锂的逸出功，即只有3种频率的光子可以使金属锂发生光电效应，B正确； C．从能级跃迁到能级产生的光子能量为 则使金属锂产生光电子的最大初动能为，C错误； D．从能级跃迁到能级产生的光子能量大于从能级跃迁到能级产生的光子能量，根据，可知从能级跃迁到能级产生的光子动量大于从能级跃迁到能级产生的光子动量，D错误。故选B。 考点6：放射性元素的衰变 21．核能是比较清洁的能源，核电池利用放射性同位素衰变释放的核能制成。经过衰变①变成，经过衰变②变成，再经过多次衰变最终变成稳定的，同时释放巨大的能量。下列说法正确的是（     ） A．衰变①为α衰变、衰变②为β衰变 B．的结合能大于的结合能 C．变成，经过了8次α衰变、8次β衰变 D．64个经过两个半衰期有48个发生衰变 【答案】A 【详解】A．衰变成的核反应方程为 该核反应为衰变，变成的核反应方程为 该核反应为衰变，故A正确； B．的比结合能大于的比结合能，又由于和的核子数相同，所以的结合能小于的结合能，故B错误； C．衰变质量数减4、电荷数减2，衰变的质量数不变、电荷数加1，变成质量数减少32，则发生了8次衰变，发生衰变的次数为，故C错误； D．半衰期符合统计规律，对于少数的原子核不成立，D错误。 故选A。 22．2025年3月，国内首款碳-14核电池“烛龙一号”原型机问世，标志着我国在微型核电池领域取得重大突破。碳-14的半衰期长达5730年，衰变方程为，在衰变过程中释放的射线能量可被半导体材料高效转化为电能。关于碳-14的衰变及其在核电池中的应用，下列说法正确的是（　　） A．该衰变属于衰变 B．经过11460年后，碳-14的剩余质量变为原来的 C．碳-14衰变释放的电子来自于原子核外电子 D．在使用过程中核电池的输出功率不会因碳-14衰变而逐渐降低 【答案】B 【详解】A．衰变的特征是释放粒子，即氦原子核；该衰变释放的是电子，属于衰变，故A错误； B．碳-14的半衰期为年，11460年为两个半衰期，碳-14的剩余质量为初始的，故B正确； C．衰变释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，并非来自原子核外电子，故C错误； D．使用过程中碳-14的含量随衰变不断减少，单位时间内衰变释放的总能量降低，核电池的输出功率会逐渐降低，故D错误。 故选B。 23．关于原子核衰变，下列说法正确的是（　　） A．衰变的实质在于原子核内的中子转化成了一个质子和一个电子，其转化方程是 B．放射性的原子核在发生衰变、衰变时产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，并放出光子 C．原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不连续的，也只能取一系列不连续的数值，因此，也存在着能级，且能级越高越稳定 D．放射性元素的半衰期与所受压力有关 【答案】B 【详解】A．β衰变的实质是原子核内中子转化为质子和电子，正确的转化方程为 选项中方程的质子、电子电荷数标注完全颠倒，故A错误； B．放射性原子核发生α、β衰变后生成的新核处于高能级，向低能级跃迁时会以光子形式释放能量，即γ射线，故B正确； C．原子核能级越低，能量越低越稳定，能级越高越不稳定，故C错误； D．放射性元素的半衰期由原子核内部结构决定，与外界压力、温度、化学状态等外部因素无关，故D错误。 故选B。 24．在匀强磁场（强度未知）中有一个静止的原子核P发生了某种衰变，已知放射出的粒子速度方向及反冲原子核N的速度方向均与磁场方向垂直，它们在磁场中运动的径迹是两个内切的圆，如图所示。图中大圆与小圆直径之比为，下列说法错误的是（　　） A．原子核P衰变反应的类型是β衰变 B．原子核P的核电荷数为6 C．反冲原子核N逆时针旋转运动 D．原子核P的质量数一定为12 【答案】D 【详解】A．静止原子核衰变，动量守恒，衰变后新核和放出粒子动量大小相等 带电粒子在磁场中运动半径公式为 ，即 若为α衰变，放出带正电的α粒子，新核也带正电，两粒子速度反向、电荷同号，洛伦兹力反向，径迹外切； 若为β衰变，放出带负电的电子，新核带正电，两粒子速度反向、电荷异号，洛伦兹力同向，径迹内切。本题径迹内切，故为β衰变，故A正确； B．由，直径比等于半径比，得 β衰变放出电子，电荷量大小，因此反冲核的电荷数 根据β衰变规律：原核电荷数，即原核核电荷数为6，故B正确； C．反冲核带正电，磁场垂直纸面向里，根据左手定则，可知做逆时针圆周运动，故C正确； D．半径公式中，仅和电荷量相关，和质量数无关；我们仅能得到的核电荷数为6，无法确定其质量数，因此质量数不一定为12，故D错误。 本题选择不正确选项，故选D。 考点7：结合能和核能计算 25．近期，我国中科院首次合成了新核素锫，该原子核发生衰变生成原子核，并释放核能，则（　　） A．， B．增大压强可以减小的半衰期 C．反应前的总质量等于反应后的总质量 D．的比结合能大于的比结合能 【答案】D 【详解】A．α衰变释放的α粒子为，根据质量数守恒得 根据电荷数守恒得，故A错误； B．半衰期是原子核的固有属性，与外界压强、温度、化学状态等外界条件无关，增大压强不会改变其半衰期，故B错误； C．衰变过程释放核能，根据质能方程可知存在质量亏损，反应前总质量大于反应后总质量，故C错误； D．比结合能越大，原子核越稳定，α衰变是自发的放能核反应，生成的新核X比反应物更稳定，因此X的比结合能更大，故D正确。 故选D。 26．图示为原子核的比结合能曲线。下列说法正确的是（　　） A．的结合能约为 B．比稳定 C．图中标出的原子核中的结合能最大 D．核聚变反应释放的核能约为 【答案】B 【详解】A．的比结合能约为8MeV，核子数为16，则结合能约为，A错误； B．比的比结合能更大，则更稳定，B正确； C．图中标出的原子核中的比结合能最大，但结合能不一定最大，C错误； D．根据比结合能的物理意义，聚变反应前与的总结合能 反应后生成的的结合能 因无结合能，故该核聚变反应释放的核能，故D错误。 故选B。 27．“旅行者1号”用的是三块“钚放射性同位素电池”，可持续提供电能48年。已知钚的一种放射性同位素 可衰变为铀核和X粒子，其半衰期为24100年，其中 、和X粒子的质量分别为mPu＝239.0521u、mU＝235.0439u和mX＝4.0026u，1u相当于931.5MeV的能量。下列说法正确的是（　　） A．X粒子是α粒子，该核反应释放的核能约为3.75MeV B．X粒子是β粒子，该核反应释放的核能约为5.22MeV C．80个钚核经过48200年后一定还剩余20个 D．衰变产物铀核和X粒子的结合能之和一定大于钚核的结合能 【答案】D 【详解】A．根据核反应电荷数、质量数守恒，X的电荷数为 质量数为 可知X是α粒子；质量亏损 释放核能，故A错误； B．由上述推导可知X是α粒子，不是β粒子，故B错误。 C．半衰期是统计规律，仅适用于大量原子核的衰变过程，对少量80个钚核不适用，无法确定剩余的具体数量，故C错误。 D．该衰变释放能量，说明衰变后体系总结合能升高，即铀核和X粒子的结合能之和一定大于钚核的结合能，故D正确。 故选D。 28．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次α衰变。放射出的α粒子（He）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。下面说法不正确的是（　　） A．发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是图丙 B．新核Y在磁场中做圆周运动的半径为RY＝R C．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为I＝ D．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为Δm＝ 【答案】A 【详解】A．由动量守恒可知，衰变后α粒子与新核Y运动方向相反，所以轨迹圆应外切，由洛伦兹力提供向心力 可得圆周运动的半径 可知，α粒子半径大，由左手定则可知两粒子圆周运动方向相同，丁图正确，故A错误； B．由 可知 则，故B正确； C．圆周运动周期 环形电流，故C正确； D．对α粒子，由洛伦兹力提供向心力 可得 由质量关系可知，衰变后新核Y质量为 由衰变过程动量守恒可得Mv′－mv＝0 解得 系统增加的能量为 由质能方程得ΔE＝Δmc2 联立得Δm＝，故D正确。 本题选不正确的，故选A。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题2.5 近代物理题型专练 目录 考点1：光电效应与光电管 1 考点2：与光电效应有关的图像问题 3 考点3：波粒二象性 4 考点4：电子的发现和卢瑟福的核式原子模型 5 考点5：氢原子光谱和波尔原子模型 6 考点6：放射性元素的衰变 8 考点7：结合能和核能计算 9 考点1：光电效应与光电管 1．处于能级6和能级4的氢原子分别跃迁到能级2所产生的两种可见光，照射图甲所示的光电效应装置，得到图乙所示的光电流和电压的关系曲线Ⅰ和Ⅱ，两光的频率分别为、则（　　） A．Ⅰ是氢原子从能级6跃迁到能级2所发出的光 B．普朗克常量的值为 C．图甲中变阻器滑动触头P从a向b移动过程中，光电流会持续减小到零 D．Ⅰ、Ⅱ两种光照射同一双缝干涉装置，Ⅱ光的亮纹间距大 2．如图甲所示为研究光电效应的实验装置，用频率为的单色光照射光电管的阴极，得到光电流与光电管两端电压的关系图线如图乙所示，已知电子电荷量的绝对值为，普朗克常量为，下列说法正确的是（　　） A．测量饱和电流时，应将开关接1 B．测量遏止电压时，应将开关接2 C．只增大光照强度时，图乙中的值不会增大 D．阴极所用材料的逸出功为 3．如图甲所示为研究光电效应的实验电路图，阴极受到光照可以发射光电子，电源的正负极可以对调。分别用三束单色光照射，调节间的电压，得到光电流与电压的关系如图乙所示。下列表述正确的是（　　） A．三束单色光的频率大小关系是 B．光照射后产生的光电子最大初动能最小 C．增大光的光强，光照射得到的光电流与电压的关系图线可能与光重合 D．增大光的光强，光照射时阴极逸出的光电子数目增多，遏止电压增大 4．一光电管的阴极用钾制成。把此光电管接入电路如图所示，现用紫外线射向阴极，滑动变阻器滑片位于中间位置，电流计G有示数，下列说法正确的是（　　） A．只将滑动变阻器滑片P向右滑一定会使电流计G的指针偏转变大 B．只减小紫外线的强度可使电流计G的指针偏转变小 C．换用波长更长的红光照射阴极可使电流计G的指针偏转变大 D．若将电源正负极对调，电流计G的指针一定不偏转 考点2：与光电效应有关的图像问题 5．如图所示为光照射金属材料得到遏止电压随光的频率v变化的图线，已知逸出功为，普朗克常量为h，电子电荷量为e（），图线上有P和Q两点。下列说法正确的是（    ） A．图线描述了不同金属在各种频率光照射下随v变化的关系 B．图线的斜率是h C．图线与图中纵轴交点的截距绝对值为 D．用Q对应的光照射时逸出的电子最大初动能一定比P对应的光照射时大 6．图甲是光电效应实验装置示意图，图乙是研究光电效应电路中a、b两束入射光照射同种金属时产生的光电流与电压的关系图像，图丙是P、Q两种金属的光电子最大初动能与入射光频率的关系图像，图丁是某种金属的遏止电压与入射光频率之间的关系图像。下列说法正确的是（　　） A．在图甲实验中，改用光强足够大的红外线照射锌板验电器指针也会张开 B．由图乙可知，a光的频率等于b光 C．由图丙可知，金属P的逸出功大于金属Q的逸出功 D．由图丁可知，该图线的斜率为普朗克常量h 7．实验小组探究某金属的光电效应规律，测得遏止电压与入射光频率的关系如图所示。已知普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．该金属的逸出功为 B．增大入射光强度，也随之增大 C．光电子最大初动能与入射光频率成正比 D．只要照射时间足够长，任意频率的入射光均能使电子逸出 8．某实验小组研究光电效应规律时，用不同频率的光照射同一光电管并记录数据，得到遏止电压与频率的关系图线如图甲所示，当采用绿色强光、绿色弱光、紫色弱光三种光照射同一光电管时，得到的光电流与电压的关系如图乙所示。已知电子的电荷量为e，结合图中数据可知（　　） A．光电管的K极材料的逸出功为 B．普朗克常量 C．a光为紫色弱光 D．c光为绿色强光 考点3：波粒二象性 9．我国首台拥有自主知识产权的场发射透射电镜TH—F120实现了超高分辨率成像，其分辨率提高利用了高速电子束波长远小于可见光波长的物理性质。一个静止的电子经100V电压加速后，其德布罗意波长为，若加速电压为10kV，不考虑相对论效应，则其德布罗意波长为（　　） A． B． C． D． 10．康普顿在研究石墨对X射线的散射时，用X光对静止的电子进行照射，照射后电子获得速度的同时，X光光子的运动方向也会发生相应的改变。则（　　） A．康普顿效应说明X光具有波动性 B．散射后的光子虽然改变原来的运动方向，但频率保持不变 C．X光散射后与散射前相比，速度大小不变 D．当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把部分动量转移给电子，因此光子散射后频率变大 11．我国物理学家曾谨言曾说：“20世纪量子物理学所碰到的问题是如此复杂和困难，以至于没有可能期望一个物理学家能一手把它发展成一个完整的理论体系。”下列一系列理论都和量子力学的建立紧密相关，其内容正确的是（　　） A．普朗克的黑体辐射理论认为：微观粒子的能量是分立的 B．黑体辐射中，随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 C．德布罗意的“物质波”假设认为：实物粒子也具有波动性，波长 D．爱因斯坦的光电效应理论认为：光电子的最大初动能与入射光的强弱有关 12．英国物理学家G·P·汤姆孙曾在实验中让静止的电子束通过电场加速后，通过多晶薄膜得到了如图所示的图样，则下列说法正确的是（    ） A．该图样为电子的干涉图样 B．该图样说明了电子具有粒子性 C．加速电压越大，图示现象越明显 D．加速电压越大，加速后粒子对应的物质波的波长越短 考点4：电子的发现和卢瑟福的核式原子模型 13．如图所示是英国物理学家J.J.汤姆孙研究阴极射线使用的气体放电管示意图。由阴极K发出的带电粒子通过缝隙A、B形成一束细细的射线。它穿过两片平行的金属板D1、D2之间的空间，到达右端带有标尺的荧光屏上。根据射线产生的荧光的位置（如P1、P2、P3...），可以研究射线的径迹。关于该实验，下列说法正确的是（    ） A．本实验可以确定阴极射线是带负电的粒子流，并根据实验数据测出这种粒子的比荷 B．阴极射线是从阴极材料的原子核中射出的 C．不同材料发出的阴极射线的比荷不同 D．阴极射线粒子的比荷与氢离子的比荷近似相等 14．α粒子散射实验装置如图所示。通过该实验，我们可以知道（　　） A．该实验证实了汤姆孙的“葡萄干面包模型”是正确的 B．大多数α粒子穿过金箔后，其运动方向受到较大的影响 C．占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围内 D．原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在其中 15．在粒子散射实验中，假设所有粒子初速度都相同，当粒子靠近静止的金原子核时，它们发生了不同角度的偏转，如题图所示。图中虚线是以金原子核为圆心的圆，不考虑粒子间的相互作用。则在与金原子核相互作用过程中，下列说法正确的是（    ） A．粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞 B．实验可以估计原子核直径的数量级是 C．大角度偏转的粒子比小角度偏转的粒子速度变化量更大 D．大角度偏转的粒子比小角度偏转的粒子经过虚线位置时速度更大 16．1909年，物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，研究α粒子被散射的情况，关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（　　） A．原子中除了质子外还存在中子 B．原子中的质量和正电荷是均匀分布的 C．原子的结构类似于太阳系的球形结构 D．原子中几乎全部的质量和全部正电荷都集中在很小的区域内 考点5：氢原子光谱和波尔原子模型 17．图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子光谱，是可见光区的四条谱线，其中谱线是氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级辐射产生的。下列说法正确的是（　　） A．这四条谱线中，谱线光子能量最大 B． 谱线是氢原子从n=5能级跃迁到n=2能级辐射产生的 C．处于n=2能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量 D．若中只有一种光能使某金属产生光电效应，那一定是 18．如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时会放出光子，下列说法正确的是（     ） A．辐射出的光子中能量最大的是 B．最多可以向外辐射3种光子 C．从跃迁到放出的光子动量最小 D．用的光子照射这些氢原子，氢原子可以跃迁到激发态 19．氢原子钟的原理是用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟。如图所示为氢原子的能级图，则（     ） A．当氢原子处于低能级时，氢原子能量越高 B．当用能量为11eV的电子撞击处于基态的氢原子时，氢原子一定不能跃迁到激发态 C．氢原子从能级跃迁到能级时释放的光子可以使逸出功为 的金属发生光电效应 D．不止一种频率的光通过照射可以使处于能级的氢原子电离 20．金属锂作为一种典型的碱金属，其逸出功较低，是光电效应实验中常用的材料。氢原子的部分能级示意图如图所示，已知金属锂的逸出功为，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时辐射出不同频率的光，下列说法正确的是（　　） A．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时总共能产生4种不同频率的光子 B．只有3种频率的光子可以使金属锂发生光电效应 C．从能级跃迁到能级产生的光子使金属锂产生光电子的最大初动能为 D．从能级跃迁到能级产生的光子动量小于从能级跃迁到能级产生的光子动量 考点6：放射性元素的衰变 21．核能是比较清洁的能源，核电池利用放射性同位素衰变释放的核能制成。经过衰变①变成，经过衰变②变成，再经过多次衰变最终变成稳定的，同时释放巨大的能量。下列说法正确的是（     ） A．衰变①为α衰变、衰变②为β衰变 B．的结合能大于的结合能 C．变成，经过了8次α衰变、8次β衰变 D．64个经过两个半衰期有48个发生衰变 22．2025年3月，国内首款碳-14核电池“烛龙一号”原型机问世，标志着我国在微型核电池领域取得重大突破。碳-14的半衰期长达5730年，衰变方程为，在衰变过程中释放的射线能量可被半导体材料高效转化为电能。关于碳-14的衰变及其在核电池中的应用，下列说法正确的是（　　） A．该衰变属于衰变 B．经过11460年后，碳-14的剩余质量变为原来的 C．碳-14衰变释放的电子来自于原子核外电子 D．在使用过程中核电池的输出功率不会因碳-14衰变而逐渐降低 23．关于原子核衰变，下列说法正确的是（　　） A．衰变的实质在于原子核内的中子转化成了一个质子和一个电子，其转化方程是 B．放射性的原子核在发生衰变、衰变时产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，并放出光子 C．原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不连续的，也只能取一系列不连续的数值，因此，也存在着能级，且能级越高越稳定 D．放射性元素的半衰期与所受压力有关 24．在匀强磁场（强度未知）中有一个静止的原子核P发生了某种衰变，已知放射出的粒子速度方向及反冲原子核N的速度方向均与磁场方向垂直，它们在磁场中运动的径迹是两个内切的圆，如图所示。图中大圆与小圆直径之比为，下列说法错误的是（　　） A．原子核P衰变反应的类型是β衰变 B．原子核P的核电荷数为6 C．反冲原子核N逆时针旋转运动 D．原子核P的质量数一定为12 考点7：结合能和核能计算 25．近期，我国中科院首次合成了新核素锫，该原子核发生衰变生成原子核，并释放核能，则（　　） A．， B．增大压强可以减小的半衰期 C．反应前的总质量等于反应后的总质量 D．的比结合能大于的比结合能 26．图示为原子核的比结合能曲线。下列说法正确的是（　　） A．的结合能约为 B．比稳定 C．图中标出的原子核中的结合能最大 D．核聚变反应释放的核能约为 27．“旅行者1号”用的是三块“钚放射性同位素电池”，可持续提供电能48年。已知钚的一种放射性同位素 可衰变为铀核和X粒子，其半衰期为24100年，其中 、和X粒子的质量分别为mPu＝239.0521u、mU＝235.0439u和mX＝4.0026u，1u相当于931.5MeV的能量。下列说法正确的是（　　） A．X粒子是α粒子，该核反应释放的核能约为3.75MeV B．X粒子是β粒子，该核反应释放的核能约为5.22MeV C．80个钚核经过48200年后一定还剩余20个 D．衰变产物铀核和X粒子的结合能之和一定大于钚核的结合能 28．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次α衰变。放射出的α粒子（He）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。下面说法不正确的是（　　） A．发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是图丙 B．新核Y在磁场中做圆周运动的半径为RY＝R C．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为I＝ D．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为Δm＝ 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $