PAGE1專題十六近代物理初步考點1光電效應波粒二象性1.(2024湖南,1,4分)量子技術是當前物理學應用研究的熱點,下列關于量子論的說法正確的是()A.普朗克認為黑體輻射的能量是連續的B.光電效應實驗中,紅光照射可以讓電子從某金屬表面逸出,若改用紫光照射也可以讓電子從該金屬表面逸出C.康普頓研究石墨對X射線散射時,發現散射后僅有波長小于原波長的射線成分D.德布羅意認為質子具有波動性,而電子不具有波動性答案B普朗克認為黑體輻射的能量是不連續的,這個不可再分的最小能量值叫作能量子,A錯誤;紫光的光子頻率更高,光子能量更大,如果紅光可以使某金屬發生光電效應,則紫光一定也可以使該金屬發生光電效應,B正確;康普頓在研究石墨對X射線的散射時,發現在散射的X射線中,除了與入射波長λ0相同的成分外,還有波長大于λ0的成分,這個現象稱為康普頓效應,C錯誤;德布羅意認為實物粒子也具有波粒二象性,質子、電子等都具有波動性,D錯誤。2.(2024黑吉遼,8,6分)(多選)X射線光電子能譜儀是利用X光照射材料表面激發出光電子、并對光電子進行分析的科研儀器。用某一頻率的X光照射某種金屬表面,逸出了光電子,若增加此X光的強度,則()A.該金屬的逸出功增大B.X光的光子能量不變C.逸出的光電子最大初動能增大D.單位時間逸出的光電子數增多答案BD逸出功由金屬材料本身決定,A錯誤。光子能量E=hν,由光子頻率決定,B正確。由愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-W0可知,逸出的光電子最大初動能不變,C錯誤。光的強度增加,單位時間照射到金屬表面的光子數增加,單位時間逸出的光電子數增多,D正確。3.(2024貴州,8,5分)(多選)我國在貴州平塘建成了世界最大單口徑球面射電望遠鏡FAST,其科學目標之一是搜索地外文明。在宇宙中,波長位于搜索地外文明的射電波段的輻射中存在兩處較強的輻射,一處是波長為21cm的中性氫輻射,另一處是波長為18cm的羥基輻射。在真空中,這兩種波長的輻射相比,中性氫輻射的光子()A.頻率更大 B.能量更小C.動量更小 D.傳播速度更大【答案】BC【解析】所有光波在真空中的傳播速度均相同,D錯誤。光子頻率與波長關系為ν=cλ,可知中性氫輻射的光子頻率更小,A錯誤。光子能量E=hν,可知中性氫輻射的光子能量更小,B正確。光子動量p=?4.(2024江蘇,5,4分)在原子躍遷中,輻射如圖所示的4種光子,其中只有一種光子可使某金屬發生光電效應,該光子是()A.λ1 B.λ2 C.λ3 D.λ4【答案】C【解析】根據愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-W0可知,若只有一種光子可使某金屬發生光電效應,則該光子對應的能量最大,根據題圖可知躍遷時輻射的光子λ3能量最大,C正確。5.（2024新課標，17，6分）三位科學家由于在發現和合成量子點方面的突出貢獻，榮獲了2023年諾貝爾化學獎。不同尺寸的量子點會發出不同顏色的光。現有兩種量子點分別發出藍光和紅光，下列說法正確的是（）A.藍光光子的能量大于紅光光子的能量B.藍光光子的動量小于紅光光子的動量C.在玻璃中傳播時，藍光的速度大于紅光的速度D.藍光在玻璃中傳播時的頻率小于它在空氣中傳播時的頻率【答案】A【解析】藍光的頻率大于紅光的頻率，由E=hν可知，藍光光子的能量大于紅光光子的能量，A正確；藍光的波長小于紅光的波長，由p=hλ可知藍光光子的動量大于紅光光子的動量，B錯誤；玻璃對藍光的折射率大于對紅光的折射率，由v=c6.(2024海南,8,3分)利用如圖所示的裝置研究光電效應,單刀雙擲開關S與1接通,用頻率為ν1的光照射光電管,調節滑動變阻器,使電流表的示數剛好為0,此時電壓表的示數為U1,已知電子電荷量絕對值為e,普朗克常量為h,下列說法正確的是()A.其他條件不變,增大光強,電壓表示數增大B.改用比ν1更大頻率的光照射,調整電流表的示數為零,此時電壓表示數仍為U1C.其他條件不變,使開關S與2接通,電流表示數仍為零D.光電管陰極材料的截止頻率νc=ν1-e【答案】D【解析】開關S接1時,根據愛因斯坦光電效應方程有Ek=hν1-W0,根據動能定理有-eUc=0-Ek,聯立解得Uc=?eν1-W0e,由題意可知電壓表測得的電壓U1即遏止電壓Uc,故僅增大光強,電壓表示數不變,A錯誤。改用比ν1更大頻率的光照射,遏止電壓增大,調整滑動變阻器滑片使電流表的示數為零,此時電壓表示數大于U1,B錯誤。僅將開關S與2接通,光電管兩端所加電壓變成正向電壓,逸出的光電子在電場中加速,一定能到達右極板,回路中形成電流,電流表示數不為零,C錯誤。截止頻率與逸出功的關系為hνc=W0,又W0=hν1-eU1,解得νc=ν1考點2原子結構1.（2024江西，2，4分）近年來，江西省科學家發明硅襯底氮化鎵基系列發光二極管（LED），開創了國際上第三條LED技術路線。某氮化鎵基LED材料的簡化能級如圖所示，若能級差為2.20eV（約3.52×10-19J），普朗克常量h=6.63×10-34J·s，則發光頻率約為（）A.6.38×1014HzB.5.67×1014HzC.5.31×1014HzD.4.67×1014Hz【答案】C【解析】兩能級差ΔE=2.20eV≈3.52×10-19J，根據ΔE=hν得，發光頻率ν=ΔEh=3.52×102.(2024重慶,8,5分)(多選)我國太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”在國際上首次成功實現空間太陽Hα波段光譜掃描成像。Hα和Hβ分別為氫原子由n=3和n=4能級向n=2能級躍遷產生的譜線(如圖),則()A.Hα的波長比Hβ的小B.Hα的頻率比Hβ的小C.Hβ對應的光子能量為3.4eVD.Hβ對應的光子不能使氫原子從基態躍遷到激發態答案BDn=3與n=2的能級差小于n=4與n=2的能級差,則Hα與Hβ相比,Hα的能量低、波長大、頻率小,A錯誤,B正確;Hβ對應的光子能量為E=(-0.85)eV-(-3.40)eV=2.55eV,C錯誤;氫原子從基態躍遷到激發態至少需要能量Emin=(-3.40)eV-(-13.60)eV=10.2eV,故Hβ對應的光子不能使氫原子從基態躍遷到激發態,D正確。3.(2024安徽,1,4分)大連相干光源是我國第一臺高增益自由電子激光用戶裝置,其激光輻射所應用的玻爾原子理論很好地解釋了氫原子的光譜特征。圖為氫原子的能級示意圖,已知紫外光的光子能量大于3.11eV,當大量處于n=3能級的氫原子向低能級躍遷時,輻射不同頻率的紫外光有()A.1種 B.2種 C.3種 D.4種【答案】B【解析】大量處于n=3能級的氫原子向低能級躍遷時,能夠輻射出不同頻率光子的種類為C32=3種,輻射出光子的能量分別為ΔE1=E3-E1=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV,ΔE2=E3-E2=-1.51eV-(-3.4eV)=1.89eV,ΔE3=E2-E1=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV,其中ΔE1>3.11eV,ΔE2<3.11eV,ΔE4.（2024浙江6月，10，3分）玻爾氫原子電子軌道示意圖如圖所示，處于n=3能級的原子向低能級躍遷，會產生三種頻率為ν31、ν32和ν21的光，下標數字表示相應的能級。已知普朗克常量為h，光速為c。正確的是（）A.頻率為ν31的光，其動量為EB.頻率為ν31和ν21的兩種光分別射入同一光電效應裝置，均產生光電子，其最大初動能之差為hν32C.頻率為ν31和ν21的兩種光分別射入雙縫間距為d、雙縫到屏的距離為l的干涉裝置，產生的干涉條紋間距之差為lcD.若原子從n=3躍遷至n=4能級，入射光的頻率ν'34>E【答案】B【解析】由能量關系可得E3-E1=hν31，光的波長λ31=cν31，對應光子的動量p=hλ31，聯立以上關系式可得p=E3-E1c，A錯誤。同一光電效應裝置對應的逸出功W0相同，光電子的最大初動能Ekm=hν-W0，由E31=E32+E21可得hν31=hν32+hν21，所以兩種光電子最大初動能之差ΔEkm=hν31-hν21=hν32，B正確。頻率為ν31的光的波長為λ31=cν31，頻率為ν21的光的波長為λ21=cν21，由Δx=ldλ，可得產生的干涉條紋間距之差為ld（λ21-λ31）=5.(2024北京,13,3分)產生阿秒光脈沖的研究工作獲得2023年的諾貝爾物理學獎,阿秒(as)是時間單位,1as=1×10-18s。阿秒光脈沖是發光持續時間在阿秒量級的極短閃光,提供了阿秒量級的超快“光快門”,使探測原子內電子的動態過程成為可能。設有一個持續時間為100as的阿秒光脈沖,持續時間內至少包含一個完整的光波周期。取真空中光速c=3.0×108m/s,普朗克常量h=6.6×10-34J·s。下列說法正確的是()A.對于0.1mm寬的單縫,此阿秒光脈沖比波長為550nm的可見光的衍射現象更明顯B.此阿秒光脈沖和波長為550nm的可見光束總能量相等時,阿秒光脈沖的光子數更多C.此阿秒光脈沖可以使能量為-13.6eV(-2.2×10-18J)的基態氫原子電離D.為了探測原子內電子的動態過程,阿秒光脈沖的持續時間應大于電子的運動周期答案C解析由波的形成原理易知,振動一個周期,波傳播一個波長的距離,故波長λ=cT≤3.0×108×100×10-18m=30nm,該波長跟550nm相比,與0.1mm=105nm的偏差更大,波發生明顯衍射現象的條件是波長與狹縫(或障礙物)的尺寸相差不多或比狹縫(或障礙物)的尺寸稍大,所以該脈沖波通過0.1mm的單縫時發生的衍射現象不如550nm的可見光的明顯,A錯誤。根據E=Nhν=Nhcλ可知,能量相等時波長較短的阿秒光脈沖的光子數更少,B錯誤。hΝ=hcλ≥6.6×10-34×3.0×10830×10-9J=6.6×10-18J>2.2×10-18J,故此阿秒光脈沖能使基態氫原子電離,C正確。研究原子內電子的動態過程中,超短脈沖光束對電子的狀態進行曝光產生一個虛擬快門,對電子進行高速攝影,此時的時間分辨能力由超短脈沖光束的持續時間所決定,故阿秒光脈沖持續時間越短考點3原子核核反應1.(2024北京,1,3分)已知釷234的半衰期是24天。1g釷234經過48天后,剩余釷234的質量為()A.0g B.0.25g C.0.5g D.0.75g答案Bm余=m原12tτ2.(2024甘肅,1,4分)2024年2月,我國科學家在蘭州重離子加速器國家大科學裝置上成功合成了新核素

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48106Cd+該方程中X是()A.質子 B.中子 C.電子 D.α粒子【答案】B【解析】根據反應前后質量數守恒和電荷數守恒得X是

03.(2024湖北,2,4分)硼中子俘獲療法是目前治療癌癥最先進的手段之一,510B+01n→A.a=7,b=1 B.a=7,b=2C.a=6,b=1 D.a=6,b=2【答案】B【解析】由核反應前后質量數守恒和電荷數守恒可得10+1=a+4,5+0=3+b,解得a=7，b=2，B正確。4.(2024江蘇,3,4分)用粒子X轟擊氮核從原子核中打出了質子,該實驗的核反應方程式是X+714N→11H+817O,粒子A.正電子10e B.中子0C.氘核

21H D.氦核【答案】D【解析】根據核反應前后質量數守恒和電荷數守恒可知,X的質量數為A=17+1-14=4,電荷數為Z=8+1-7=2,可知X為氦核

24He,D5．☆（網絡版）（2024福建）2863A．24HeB．?10eC．【答案】B【解析】根據質量數和電荷數守恒可知，X的質量數為0，電荷數?1，則X為?106.(2024廣東,2,4分)我國正在建設的大科學裝置——“強流重離子加速器”,其科學目標之一是探尋神秘的“119號”元素。科學家嘗試使用核反應Y+95243Am→119AX+201n產生該元素。關于原子核Y和質量數A.Y為

2658Fe,A=299 B.Y為C.Y為

2454Cr,A=295 D.Y為答案C由電荷數守恒可知原子核Y的電荷數Z=119-95=24,分析選項可知Y為

2454Cr,由質量數守恒可知7.(2024河北,1,4分)鋰是新能源汽車、儲能和信息通信等新興產業的關鍵材料。研究表明,鋰元素主要來自宇宙線高能粒子與星際物質的原子核產生的散裂反應。其中一種核反應方程為

612C+11H→37Li+211A.01n B.-10e C.1答案D設X的電荷數和質量數分別為Z、A,根據核反應過程中電荷數守恒和質量數守恒有6+1=3+2×1+Z,12+1=7+2×1+A,解得Z=2,A=4。D正確。8.（2024全國甲，14，6分）氘核可通過一系列聚變反應釋放能量，總的反應效果可用612H→224He+xA.x=1，y=2 B.x=1，y=3C.x=2，y=2 D.x=3，y=1【答案】C【解析】由核反應中的質量數守恒和電荷數守恒可得6×2=2×4+x+y①、6×1=2×2+y②，聯立解得x=2、y=2，C正確。9.(2024廣西,4,4分)近期,我國科研人員首次合成了新核素鋨-160(76160Os)和鎢-156(74156A.電荷