第16章近代物理初步第1節(jié)光電效應(yīng)黑體輻射和能量子T5◆光電效應(yīng)規(guī)律的理解及應(yīng)用T2~4、6◆光電效應(yīng)的圖像問(wèn)題T7~9◆對(duì)波粒二象性和物質(zhì)波的理解T1五年高考1.★(2024湖南,1,4分)量子技術(shù)是當(dāng)前物理學(xué)應(yīng)用研究的熱點(diǎn),下列關(guān)于量子論的說(shuō)法正確的是()A.普朗克認(rèn)為黑體輻射的能量是連續(xù)的B.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)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(duì)X射線散射時(shí),發(fā)現(xiàn)散射后僅有波長(zhǎng)小于原波長(zhǎng)的射線成分D.德布羅意認(rèn)為質(zhì)子具有波動(dòng)性,而電子不具有波動(dòng)性答案B2.★★(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(fā)出光電子、并對(duì)光電子進(jìn)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(qiáng)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(dòng)能增大D.單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)增多答案BD3.★★★(2024海南,8,3分)利用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng),單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與1接通,用頻率為ν1的光照射光電管,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電流表的示數(shù)剛好為0,此時(shí)電壓表的示數(shù)為U1,已知電子電荷量絕對(duì)值為e,普朗克常量為h,下列說(shuō)法正確的是()A.其他條件不變,增大光強(qiáng),電壓表示數(shù)增大B.改用比ν1更大頻率的光照射,調(diào)整電流表的示數(shù)為零,此時(shí)電壓表示數(shù)仍為U1C.其他條件不變,使開(kāi)關(guān)S與2接通,電流表示數(shù)仍為零D.光電管陰極材料的截止頻率νc=ν1-e答案D4.★★★(2024浙江1月,11,3分)如圖所示,金屬極板M受到紫外線照射會(huì)逸出光電子,最大速率為vm。正對(duì)M放置一金屬網(wǎng)N,在M、N之間加恒定電壓U。已知M、N間距為d(遠(yuǎn)小于板長(zhǎng)),電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,則()A.M、N間距離增大時(shí)電子到達(dá)N的動(dòng)能也增大B.只有沿x方向逸出的電子到達(dá)N時(shí)才有最大動(dòng)能1C.電子從M到N過(guò)程中y方向位移大小最大為vmd2D.M、N間加反向電壓mv答案C

三年模擬5.★(2024屆江西上饒一模)現(xiàn)代社會(huì)人們享受到健身的樂(lè)趣,逐漸重視健身運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,智能手環(huán)的心率監(jiān)測(cè)能夠提供很多幫助,而那個(gè)閃爍的綠光就是實(shí)現(xiàn)心率監(jiān)測(cè)的工具。某智能手環(huán)發(fā)射出的綠光在真空中的波長(zhǎng)為λ,綠光在真空中的光速為c,普朗克常量為h,ν、E、p分別表示綠光光子的頻率、能量和動(dòng)量。下列選項(xiàng)正確的是()A.ν=λcB.E=hλcC.E=hcλD.答案C6.★★(2025屆河北保定開(kāi)學(xué)考)在學(xué)校科技節(jié)上,某老師讓同學(xué)們用聽(tīng)覺(jué)來(lái)感受光的變化,其簡(jiǎn)化原理圖如圖所示。用頻率為ν的光照射光電管,喇叭發(fā)出聲音的大小可以反映照射光的亮暗變化。下列說(shuō)法正確的是()A.該實(shí)驗(yàn)的原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象B.若將照射光的頻率調(diào)小,實(shí)驗(yàn)演示一定依然能夠成功C.若僅將滑動(dòng)變阻器的滑片向左滑動(dòng),通過(guò)光電管的電流可能不變D.逸出光電子的最大初動(dòng)能與照射光的頻率成正比答案C7.★★★(2025屆四川大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)教學(xué)聯(lián)盟一模)如圖1所示,分別用a、b兩種材料做K極進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究,閉合開(kāi)關(guān),用頻率為ν的入射光照射K極,且保持入射光不變,則光電子到達(dá)A極時(shí)動(dòng)能的最大值Ekm隨電壓U變化關(guān)系圖像如圖2所示,且兩線平行,已知普朗克常量為h。下列說(shuō)法正確的是()A.圖線a、b的斜率k是普朗克常量hB.圖線a、b的斜率k是電子電荷量eC.材料a的逸出功W1=hν+E0D.材料a、b的逸出功之比為1∶2答案B8.★★★(2024屆江蘇第一次聯(lián)考)圖甲為研究光電效應(yīng)的電路圖,其中光電管陰極K的材料的逸出功W0=3.6×10-19J。圖乙為實(shí)驗(yàn)中閉合開(kāi)關(guān)后用某一頻率的光照射光電管時(shí),光電流隨電壓變化的曲線,當(dāng)U=-2.5V時(shí),光電流剛好為0。已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s,電子電荷量e=1.6×10-19C,質(zhì)量m=9.1×10-31kg。下列說(shuō)法正確的是()A.入射光的頻率為1.5×1016HzB.以最大初動(dòng)能逸出的光電子的德布羅意波的波長(zhǎng)約為7.7×10-10mC.當(dāng)電壓U=2.5V時(shí),光電子到達(dá)陽(yáng)極A的最大動(dòng)能為8.0×10-29JD.每秒射到光電管陰極K的光子至少為1.2×1017個(gè)答案B9.★★★(2025屆江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖1所示是一款光電煙霧探測(cè)器的原理圖。當(dāng)有煙霧進(jìn)入時(shí),來(lái)自光源S的光被煙霧散射后進(jìn)入光電管C,光射到光電管中的鈉表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生光電流。如果產(chǎn)生的光電流大于10-8A,便會(huì)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)。已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s,真空中的光速c=3×108m/s。金屬鈉的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν的變化規(guī)律如圖2所示,則()A.觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)時(shí)鈉表面每秒釋放出的光電子數(shù)最少是N=6.25×1010個(gè)B.圖2中圖線斜率表示普朗克常量hC.要使該探測(cè)器正常工作,光源S發(fā)出的光的波長(zhǎng)不能小于5.0×10-7mD.通過(guò)調(diào)節(jié)光源發(fā)光強(qiáng)度來(lái)調(diào)整光電煙霧探測(cè)器的靈敏度是不可行的答案A

第2節(jié)原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)和氫原子光譜T3、6、7◆玻爾原子理論能級(jí)躍遷T1、2、4、5、8考法領(lǐng)航·物理本質(zhì)明晰規(guī)律思維回歸(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(jí)的原子向低能級(jí)躍遷,會(huì)產(chǎn)生三種頻率為ν31、ν32和ν21的光,下標(biāo)數(shù)字表示相應(yīng)的能級(jí)。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(dòng)量為EB.頻率為ν31和ν21的兩種光分別射入同一光電效應(yīng)裝置,均產(chǎn)生光電子,其最大初動(dòng)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(chǎn)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(jí),入射光的頻率ν'34>E答案B考法點(diǎn)睛氫原子能級(jí)躍遷遵循玻爾理論,其他原子(或離子)躍遷問(wèn)題應(yīng)如何分析?五年高考1.★(2024江西,2,4分)近年來(lái),江西省科學(xué)家發(fā)明硅襯底氮化鎵基系列發(fā)光二極管(LED),開(kāi)創(chuàng)了國(guó)際上第三條LED技術(shù)路線。某氮化鎵基LED材料的簡(jiǎn)化能級(jí)如圖所示,若能級(jí)差為2.20eV(約3.52×10-19J),普朗克常量h=6.63×10-34J·s,則發(fā)光頻率約為()A.6.38×1014HzB.5.67×1014HzC.5.31×1014HzD.4.67×1014Hz答案C2.★★(2024安徽,1,4分)大連相干光源是我國(guó)第一臺(tái)高增益自由電子激光用戶(hù)裝置,其激光輻射所應(yīng)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(jí)示意圖,已知紫外光的光子能量大于3.11eV,當(dāng)大量處于n=3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),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B3.★★(2022廣東,5,4分)目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)n較大的氫原子。氫原子第n能級(jí)的能量為En=E1n2,其中E1=-13.6eV。如圖是按能量排列的電磁波譜,要使n=20的氫原子吸收一個(gè)光子后,恰好失去一個(gè)電子變成氫離子,被吸收的光子是(A.紅外線波段的光子B.可見(jiàn)光波段的光子C.紫外線波段的光子D.X射線波段的光子答案A4.★★(2023遼寧,6,4分)原子處于磁場(chǎng)中,某些能級(jí)會(huì)發(fā)生劈裂。某種原子能級(jí)劈裂前后的部分能級(jí)圖如圖所示,相應(yīng)能級(jí)躍遷放出的光子分別設(shè)為①②③④。若用①照射某金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng),且逸出光電子的最大初動(dòng)能為Ek,則()A.①和③的能量相等B.②的頻率大于④的頻率C.用②照射該金屬一定能發(fā)生光電效應(yīng)D.用④照射該金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能小于Ek答案A5.★★(2024重慶,8,5分)(多選)我國(guó)太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號(hào)”在國(guó)際上首次成功實(shí)現(xiàn)空間太陽(yáng)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(jí)向n=2能級(jí)躍遷產(chǎn)生的譜線(如圖),則()A.Hα的波長(zhǎng)比Hβ的小B.Hα的頻率比Hβ的小C.Hβ對(duì)應(yīng)的光子能量為3.4eVD.Hβ對(duì)應(yīng)的光子不能使氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)答案BD

三年模擬6.★★★(2025屆陜西安康開(kāi)學(xué)考)(多選)英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型:原子中心存在原子核,電子圍繞原子核在高速旋轉(zhuǎn)。在氫原子模型中,設(shè)電子質(zhì)量為m,電荷量為-e,靜電力常量為k,電子繞原子核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r。已知點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中,以無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)為0,則距離該點(diǎn)電荷為r處的電勢(shì)φ=kQr。下列說(shuō)法正確的是()A.電子做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能大小為kB.電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)電子與核組成的系統(tǒng)電勢(shì)能不變C.電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)形成環(huán)狀電流大小為eD.電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和電勢(shì)能的總和為k答案AB7.★★★(2025屆湖南永州開(kāi)學(xué)考)如圖所示,巴耳末由氫原子在可見(jiàn)光區(qū)的四條譜線Hα、Hβ、Hγ、Hδ,總結(jié)出巴耳末系譜線波長(zhǎng)公式:1λ=R∞122-1n2(n=3,4,5,6,…)。其中λHδ<λHγ<λHβ<λA.Hα對(duì)應(yīng)的是電子從n=5能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷所釋放光的譜線B.四條譜線中Hα譜線所對(duì)應(yīng)的光子的能量最高C.大量處于同一能級(jí)的氫原子要能夠發(fā)出這四條譜線,必須使原子所處的能級(jí)n≥6D.若電子從n=6能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷,能輻射紫外線答案C8.(考法訓(xùn)練)(2024屆長(zhǎng)郡中學(xué)二模)(多選)為解決光信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸中的衰減問(wèn)題,常常在光纖中摻入鉺元素。如圖所示是鉺離子的能級(jí)示意圖,標(biāo)識(shí)為4I13/2的鉺離子處在亞穩(wěn)態(tài),不會(huì)立即向下躍遷;如果用光子能量約為2.03×10-19J的激光把處于基態(tài)能級(jí)4I15/2的鉺離子激發(fā)到4I11/2能級(jí),再通過(guò)“無(wú)輻射躍遷”躍遷到能級(jí)4I13/2,從而使該能級(jí)積聚的離子數(shù)遠(yuǎn)超過(guò)處于基態(tài)的離子數(shù)。當(dāng)光纖中傳輸某波長(zhǎng)的光波時(shí),能使處在亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)的離子向基態(tài)躍遷,產(chǎn)生大量能量約為1.28×10-19J的光子,輸出的光便大大加強(qiáng)了。下列說(shuō)法正確的是()A.“無(wú)輻射躍遷”中一個(gè)鉺離子放出的能量約為7.50×10-20JB.這種光纖傳輸任何頻率的光信號(hào)衰減都能得到有效補(bǔ)償C.大量處在4I11/2能級(jí)的鉺離子向下躍遷能產(chǎn)生2種頻率的光子D.題述情景發(fā)生時(shí),光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)波長(zhǎng)約為1.55μm答案ACD

第3節(jié)原子核原子核的衰變半衰期T2、3、4、6、7、9、11、12◆核反應(yīng)核反應(yīng)的類(lèi)型T1◆質(zhì)量虧損及核能的計(jì)算T5、8、10五年高考1.★(2024全國(guó)甲,14,6分)氘核可通過(guò)一系列聚變反應(yīng)釋放能量,總的反應(yīng)效果可用612H→224He+x01n+y11p+43.15MeV表示,式中A.x=1,y=2B.x=1,y=3C.x=2,y=2D.x=3,y=1答案C2.★(2023廣東,1,4分)理論認(rèn)為,大質(zhì)量恒星塌縮成黑洞的過(guò)程,受核反應(yīng)612C+Y→816O的影響。下列說(shuō)法正確的是A.Y是β粒子,β射線穿透能力比γ射線強(qiáng)B.Y是β粒子,β射線電離能力比γ射線強(qiáng)C.Y是α粒子,α射線穿透能力比γ射線強(qiáng)D.Y是α粒子,α射線電離能力比γ射線強(qiáng)答案D3.★★(2024天津,6,5分)(多選)中國(guó)釷基熔鹽堆即將建成小型實(shí)驗(yàn)堆,為我國(guó)能源安全和可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。反應(yīng)堆中涉及的核反應(yīng)方程有:①X+90232Th→90233Th,②90233Th→91A.方程①中X是中子B.方程②中90233Th發(fā)生了C.受反應(yīng)堆高溫影響,90D.方程②釋放電子,說(shuō)明電子是原子核的組成部分答案AB4.★★(2024山東,1,3分)2024年是中國(guó)航天大年,神舟十八號(hào)、嫦娥六號(hào)等已陸續(xù)飛天,部分航天器裝載了具有抗干擾性強(qiáng)的核電池。已知3890Sr衰變?yōu)?990Y的半衰期約為29年;94238Pu衰變?yōu)?2234U的半衰期約為87年。現(xiàn)用相同數(shù)目的38A.3890Sr衰變?yōu)?9B.94238Pu衰變?yōu)?2C.50年后,剩余的3890Sr數(shù)目大于D.87年后,剩余的3890Sr數(shù)目小于答案D5.★★(2024浙江1月,7,3分)已知氘核質(zhì)量為2.0141u,氚核質(zhì)量為3.0161u,氦核質(zhì)量為4.0026u,中子質(zhì)量為1.0087u,阿伏加德羅常數(shù)NA取6.0×1023mol-1,氘核摩爾質(zhì)量為2g·mol-1,1u相當(dāng)于931.5MeV。關(guān)于氘與氚聚變成氦,下列說(shuō)法正確的是()A.核反應(yīng)方程式為12H+13HB.氘核的比結(jié)合能比氦核的大C.氘核與氚核的間距達(dá)到10-10m就能發(fā)生核聚變D.4g氘完全參與聚變釋放出能量的數(shù)量級(jí)為1025MeV答案D6.★★(2023重慶,6,4分)原子核92235U可以經(jīng)過(guò)多次α和β衰變成為穩(wěn)定的原子核82207Pb,在該過(guò)程中,可能發(fā)生的β衰變是A.87223Fr→88223Ra+-10eBC.88225Ra→89225Ac+-10eD答案A7.★★(2022全國(guó)甲,17,6分)兩種放射性元素的半衰期分別為t0和2t0,在t=0時(shí)刻這兩種元素的原子核總數(shù)為N,在t=2t0時(shí)刻,尚未衰變的原子核總數(shù)為N3,則在t=4t0時(shí)刻,尚未衰變的原子核總數(shù)為()A.N12B.N9C.N答案C

三年模擬8.★★(2024屆河北邯鄲一模)核電站鈾核裂變的產(chǎn)物是多樣的。有一種典型的鈾核裂變是生成鋇和氪,核反應(yīng)方程是92235U+01n→56144Ba+3689Kr+x01n+γ,已知鈾核的質(zhì)量為m1,鋇核的質(zhì)量為m2,氪核的質(zhì)量為mA.核反應(yīng)方程中的x=2B.該核反應(yīng)釋放的核能是(m1-m2-m3-2m4)c2C.92235U的比結(jié)合能大于56144Ba(或D.目前部分高科技核電站已經(jīng)實(shí)現(xiàn)可控核聚變發(fā)電答案B9.★★(2025屆河北承德開(kāi)學(xué)考)月球車(chē)配備的核電池是我國(guó)自主研發(fā)的放射性同位素94238Pu電池,钚238在發(fā)生α衰變時(shí)會(huì)伴隨有γ射線放出,通過(guò)熱電偶產(chǎn)生電能給月球車(chē)上的設(shè)備供電,給休眠中的月球車(chē)保溫,并維持與地面的通信。關(guān)于钚238,下列說(shuō)法正確的是(A.衰變后產(chǎn)生的新原子核的比結(jié)合能比钚238的比結(jié)合能小B.衰變產(chǎn)生的α射線的電離本領(lǐng)比γ射線的強(qiáng)C.衰變后產(chǎn)生的新原子核為92D.隨著時(shí)