2026年高考物理二轮复习第14讲近代物理专项训练（含答案）

第第页2026年高考物理二轮复习第14讲近代物理专项训练一、选择题1．量子论的奠基人普朗克认为，科学的历史不仅是一连串的事实、规则和随之而来的数学描述，它也是一部概念的历史。下列描述正确的是（）A．对氢原子光谱的研究，导致原子的核式结构模型的建立B．半衰期与物质的多少和时间都有关，可以用于测定地质年代、生物年代等C．天然放射现象中产生的射线，都能在电场或磁场中发生偏转D．轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力，而不是克服核力2．氢原子的能级图如图所示，Hα和HA．Hβ光子的频率比HB．处于n=3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量C．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，对应的电子的轨道变小，电子的动能变小D．处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子3．2025年1月20日，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）在安徽合肥创造新世界纪录，首次完成1亿摄氏度1000秒“高质量燃烧”，标志着我国聚变能源研究实现从基础科学向工程实践的重大跨越，对人类加快实现聚变发电具有重要意义。核聚变的核反应方程为A．轻核聚变释放出17.6MeVB．轻核聚变时 24He核的结合能大于 13C．轻核聚变过程中平均每个核子放出的能量为3.52D．轻核聚变时生成的 24．爱因斯坦提出的光子说成功地解释了光电效应的实验现象，在物理学发展历程中具有重大意义。如图所示为四个与光电效应有关的图像，下列说法正确的是（A．在图甲装置中，改用强度更大的红光照射锌板也一定有光电子飞出B．由图乙可知，当正向电压增大时，光电流一定增大C．由图丙可知，入射光的频率越高，金属的逸出功越大D．由图丁可知，该图线的斜率为普朗克常量5．为研究氢原子发光特点，现用某种激光照射大量基态氢原子使其跃迁，处于激发态的氢原子不稳定，跃迁时只能产生三种单色光，用这三种光分别照射同一个光电管，移动滑动变阻器调节光电管两端电压，分别得到三种光照射时光电流Ⅰ与光电管两端电压U的关系，如图所示，已知氢原子基态能量为E=−13.6eV，EA．激光能量为12.09eV，光电管逸出功为1.80eVB．a光遏止电压为0.49V，c光遏止电压为10.69VC．a、b、c光子动量大小关系为pD．a、b、c三种光用同一个单缝装置进行衍射实验，中央亮条纹宽度c光最宽6．某种金属板M受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的速度方向，速度大小也不相同。平行M放置一个金属网N，在M、N间连一电流表，如图（a）所示，将在电流表中检测到电流；如果在M、N之间加电压U，如图（b）所示，调节电压U的大小，观察电流表中的电流大小。下列说法正确的是（）A．图（a）中流过电流表的电流方向为从a到bB．图（b）中当U增大时，电流表的读数也增大C．图（b）中当U增大到某一值时电流表的读数可能为零D．所有电子从M板到金属网N均做匀减速直线运动7．我国自主研发的“玲龙一号”，是全球首个陆上商用模块化小堆，这表明我国的核电技术已处于世界先进水平。其中的一种核反应方程式甲为92235U+01A．x=2，Y粒子是−1B．甲为聚变反应，乙为核衰变反应C．56144BaD．乙中56144Ba8．如图所示是研究光电效应的实验装置。大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子能量为12.09eV，用此光束照射到光电管电极K上。移动滑片P，当电压表的示数为7V时，微安表的示数恰好为零。图示位置中滑片P和O点刚好位于滑动变阻器的上、下中点位置。则（）A．要使微安表的示数恰好为零，滑片P应由图示位置向b端移动B．不同频率的光子照射电极K，只要能发生光电效应，遏止电压是相同的C．电极K处金属的逸出功是7eVD．从图示位置滑动滑片P，微安表的读数可能先增加后不变9．2021年科学家们利用14C测年法估测出我国三星堆遗址三号坑的大概年份。其测量依据是：大气中的14N在宇宙射线的轰击下转换为14C，其核反应方程为714N+01n→614C+X，A．X为光子B．生物活着时体内14C不会发生衰变C．14C发生的是β衰变D．生物死后11400年，体内14C将完全衰变成14N10．2024年6月25日，嫦娥六号携带着从月球背面采来的样品成功返回地球，这标志着我国的嫦娥探月工程又向前迈出了一大步。比嫦娥六号先行着陆月球的嫦娥四号，其上装有核电池，可在月夜低温环境下采集温度信息。核电池将94238Pu衰变释放核能的一部分转换成电能，94A．衰变方程中的x等于3B．由2xHeC．94238PuD．9223411．在垂直纸面向里的磁场中，有一原子核发生衰变成新的原子核，下列说法正确的是（）A．原子核衰变的周期，与压强有关，压强越大，衰变周期变大B．若原子核的衰变是α衰变，则半径较大的是α粒子C．原子核衰变的方程可以是2D．原子核衰变时会发生质量亏损，反应前的质量不等于等于反应后的，需要吸收能量12．我国首次利用核电商用堆成功批量生产碳14同位素，标志着我国彻底破解了国内碳14同位素供应依赖进口的难题，实现碳14供应全面国产化。碳14具有放射性，其衰变方程为614A．原子核614C的比结合能比B．此核反应会出现质量亏损，但反应前后总质量数不变C．骨骼中以碳酸钙（CaCO3）形式存在的14C的半衰期比单质D．X是氦核，此反应为α衰变13．一群处于n=4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K，只有频率为νa和νb的光能使它发生光电效应。分别用频率为νa、νb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。下列说法正确的是（）。A．图乙中，用频率νb的光照射时，将滑片P向右滑动，电流表示数一定增大B．图甲中，氢原子向低能级跃迁一共发出4种不同频率的光C．图丙中，图线a所表示的光的光子能量为12.09eVD．a光光子动量大于b光光子动量14．原子钟是利用原子跃迁产生固定频率的光进行计时的工具。据报道，中国计划在2020年6月发射最后一颗北斗卫星，这也是中国北斗三号系统的“收官之星”，这些卫星都采用星载氢原子钟。图示为氢原子的能级图，用大量处于n=2能级的氢原子跃迁到基态时发射出的光照射光电管阴极K，测得光电管中的遏止电压（也叫截止电压）为7.6V，已知普朗克常量h=6.63×10-34JA．电子从阴极K表面逸出的最大初动能为2.6eVB．阴极K材料的逸出功为7.6eVC．阴极K材料的极限频率约为6.27×D．氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级，发射出的光照射该光电管阴极K时能发生光电效应15．π+介子会发生衰变，反应方程式为π+→μ++vμ，即生成一个μ+介子和一个μA．1∶1 B．1∶3 C．3∶1 D．2∶1二、多项选择题16．氢原子能级图如图所示，若大量氢原子处于n=1，2，3，4的能级状态，已知普朗克常量h=6.A．这些氢原子跃迁过程中最多可发出3种频率的光B．这些氢原子跃迁过程中产生光子的最小频率为1C．这些氢原子跃迁过程中有4种频率的光照射该锑铯化合物可使其电子逸出D．一个动能为12.5eV的电子碰撞一个基态氢原子不能使其跃迁到激发态17．如图所示，一光电管的阴极用极限频率为6×1014Hz的某种金属制成。现用频率为10A．阴极K金属的逸出功是2.652×B．光电管每秒从K极逸出的光电子数为3.5×C．光电子的最大初动能为3.978×D．电子到达A极的最大动能是6.0×18．如图所示，我国首次使用核电池随“嫦娥三号”软着陆月球，该核电池是将放射性同位素衰变过程中释放出来的核能转变为电能。“嫦娥三号”采用放射性同位素钚核94239Pu，静止的94239Pu衰变为铀核92235U和α粒子，并放出γ光子。已知94239Pu、92235U和α粒子的质量分别为mPu、mU和A．γ光子是由钚原子的内层电子跃迁产生的B．94239PuC．衰变产生的92235U和2D．α粒子的结合能为m三、非选择题19．一个静止在匀强磁场中的铀核92238U，经一次α衰变后，产生钍核（1）试写出上述衰变的核反应方程；（2）一个静止的铀核发生衰变，以v的速度释放一个α粒子，求钍核的速度大小；（3）若铀核的质量为m1，α粒子的质量为m2，产生的钍核的质量为m3，真空光速为c，一个铀核发生α（4）发生衰变后放出的α粒子和反冲核都以垂直于磁感线的方向运动，形成如图所示的8字型轨迹，大圆是（选涂“A．钍核”、“B．α粒子”）的运动轨迹，并在图中标出小圆粒子的运动方向。20．一群处于第4能级的氢原子，最终都回到基态能发出几种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像（如图乙所示），其中a光对应图线与横轴的交点坐标为-Ua=-6V。已知氢原子的能级图如图丙所示，电子电量为e=1.6×10-19C。（1）求a光照射金属时逸出光电子的最大初动能Eka；（2）求该金属逸出功W；（3）只有c光照射金属时，调节光电管两端电压，达到饱和光电流I=3.2μA，若入射的光子有80%引发了光电效应。求此时每秒钟照射到阴极K的光子总能量E

答案解析部分1．【答案】D【解析】【解答】解：A.原子的核式结构模型是由α粒子轰击金箔的散射实验得出的，并非氢原子光谱的研究结果，该选项错误。B.半衰期是原子核的固有属性，仅由原子核内部因素决定，与物质的多少、时间均无关系，该选项错误。

C.天然放射现象包含α、β、γ三种射线，其中γ射线是电磁波，不带电，在电场或磁场中不会发生偏转，该选项错误。

D.轻核的原子核均带正电，聚变时需要先克服核与核之间的库仑斥力使核靠近，核力是短程引力，无需克服，该选项正确。

故答案为：D

【分析】本题主要考查原子物理的基础知识点，涉及原子结构模型的实验依据、半衰期的特性、天然放射现象的射线性质以及轻核聚变的条件。判断各选项时，需准确对应各知识点的实验结论和物理规律，α粒子散射实验是核式结构模型的实验基础，半衰期的独立性是其核心特性，射线的带电性决定其在电磁场中的偏转情况，轻核聚变的本质是克服库仑斥力让核达到核力作用范围。2．【答案】B【解析】【解答】A．根据能级跃迁规律可知，根据hv=Em-B．处于n=3能级的氢原子电离时从能级n=3到原子外部的过程中，利用能级的能量差可以得出至少需要吸收的能量为E=0−(−1.51)eV=1.51eV故B正确；C．根据波尔理论可知，氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，对应的电子的轨道变小，根据库仑定律提供向心力，由于轨道半径越小则速度越大，所以电子的动能变大，故C错误；D．处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁过程中，根据排列组合可以求出最多可辐射出C3故选B。

【分析】利用能级差可以求出跃迁时氢原子释放的能量，利用能量差可以比较光子的频率大小；利用根据库仑定律提供向心力，由于轨道半径越小则速度越大，所以电子的动能变大；根据排列组合可以求出最多可辐射出光子的频率总数。3．【答案】C【解析】【解答】A．核反应都遵循质量数守恒和电荷数守恒，但核反应过程释放能量，则原子核的质量发生改变，所以质量亏损，选项A错误；B．结合能等于比结合能乘以核子数，中等大小原子核比较稳定所以比结合能较大，轻核聚变是向中等大小核变化，所以核的比结合能增大，则 24He核的比结合能大于 13H核的比结合能， 2C．已知核反应过程释放的能量为17.6MeV，轻核聚变过程中参与核反应的核子数为5个，平均每个核子放出的能量为E=选项C正确；D．轻核聚变时生成的 2故选C。

【分析】核反应过程核子数量保持不变，但原子核的质量发生改变；利用比结合能的大小结合核子数可以比较结合能的大小；利用核反应释放的能量结合核子数可以求出每个核子释放的能量；氦核比结合能大稳定不会发生衰变反应。4．【答案】D【解析】【解答】A．光电效应的产生条件是“入射光频率大于金属极限频率”，红光频率低于锌的极限频率（紫外线才能使锌发生光电效应），即使强度再大也不会产生光电子，故A错误；B．图乙中，当正向电压增大到一定程度，光电流会达到“饱和电流”（所有光电子都被收集），此后增大电压，光电流不再变化，故B错误；C．金属的逸出功与入射光的频率无关，故C错误；D．根据爱因斯坦光电效应方程E所以该图线的斜率为普朗克常量，故D正确。故答案为：D。

【分析】存在极限频率（入射光频率需大于金属极限频率才会产生光电效应）；光电流达到饱和后不再随正向电压增大；金属逸出功由金属本身决定，与入射光无关；光电效应方程为Ek5．【答案】B【解析】【解答】A．激发态氢原子受激跃迁产生3种光线，根据Cn2=3，得激光能量Δ根据光电流Ⅰ与光电管两端电压U的关系，c光能量E同理a光能量Eb光能量E根据光电效应方程及动能定理，有Ue=得W=(10.2−8.8)eVB．a光遏止电压U解得Uc光遏止电压U解得UcC．由E=hν，得ν由λ=cν由p=hλ，得D．单缝衍射时，波长越长中央亮条纹越宽，因a波长最大，则中央亮条纹宽度a光最宽，D错误。故答案为：B。

【分析】先根据氢原子跃迁规律确定三种光的能量，再结合光电效应方程、动量与波长的关系、单缝衍射规律分析选项。6．【答案】C【解析】【解答】A．图(a)中，光电子从金属M（a端）射出，向金属N（b端）运动，而电流方向与电子运动方向相反，因此电流方向是从b到a，并非a到b，故A错误；B．根据动能定理−eU=0−12mv2，U增大，到达N极板电子数减少，电流表的读数减小，故BD．由于电子受静电力方向水平向左，加速度恒定，其方向与电子速度方向间的夹角为钝角（当电子的速度方向沿金属板M板面方向时，静电力方向与电子速度方向间的夹角为直角，该方向射出的电子是不会在两板间做直线运动），故电子在两板间均做匀变速曲线运动，不是匀减速直线运动，只有垂直板面射出的电子在板间才做匀减速运动，故D错误；故答案为：C。

【分析】结合光电效应中光电子的运动、电场力做功与动能变化的关系，分析电流方向、电流随电压的变化规律。7．【答案】D【解析】【解答】A．方程式甲中，根据质量数和电荷数守恒，可计算出x=3；钡144衰变为镧144和Y粒子，电荷数变化56→57，说明Y为β粒子，即−10B．甲是铀核裂变，乙是β衰变，故B错误；C．比结合能越大越稳定，裂变产物（如Ba、Kr）的比结合能高于铀235，因裂变释放能量后产物更稳定，故C错误；D．衰变过程中系统动量守恒，56144Ba故选D。

【分析】根据质量数和电荷数守恒、重核裂变以及比结合能、动量守恒定律进行分析解答。8．【答案】D【解析】【解答】A．要使微安表的示数恰好为零，光电管应接入反向电压，即K板电势高于A板电势，则滑片P应由图示位置向a端移动，故A错误；B．根据eUC．用光子能量为12.09eV照射到光电管电极K上，当电压表的示数为7V时，微安表的示数恰好为零，可知遏止电压为7V，根据eUc=D．图示电压趋近于零，未能达到饱和电流，若从图示位置向b端滑动滑片P，正向电压增大，则微安表的读数会先增加后不变，故D正确。故答案为：D。

【分析】结合光电效应的遏止电压公式分析遏止电压与光子频率、逸出功的关系；通过电路分析判断滑片移动对电压和光电流的影响，明确光电流“先增后饱和”的规律。9．【答案】C【解析】【解答】A．由核反应方程可知，X为11B．放射性元素衰变是物质固有属性，与外界的物理和化学等状态无关，故B错误；C．质量数守恒、电荷数守恒，其衰变方程为614C→D．生物死后时间11400年，半衰期T为5700年，刚好经过了两个半衰期，体内14C剩余质量为m=(12)故选C；

【分析】（1）解题关键是根据核反应方程的质量数和电荷数守恒判断粒子类型，β衰变产生电子；隐含知识是半衰期公式m=(12)10．【答案】B【解析】【解答】知道衰变过程中质量数、电荷数守恒，核反应是朝着比结合能大的方向进行的，质量数等于质子数加中子数等是解题的基础。A．根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程中的x等于4，故A错误；B．α射线（24HeC．比结合能越大原子核越稳定，由于94238Pu衰变成为了92234U，故92234UD．92234n=234-92=142故D错误。故选B。【分析】根据衰变过程中的质量数守恒计算；α粒子的电离能力最强，γ射线的电离能力最弱；核反应是朝着比结合能大的方向进行的；根据质量数等于质子数加中子数计算。11．【答案】B【解析】【解答】本题考查了原子核衰变及动量守恒定律等知识点。这种题型知识点广，多以基础为主，只要平时多加积累，难度不大。A．原子核衰变的周期，由原子核本身的性质决定，与外界因素比如压强无关，与原子核所处的状态无关，故A错误；B．根据洛伦兹力提供向心力

qvB=m可得

r=mvqB由于α粒子的电荷量较小，所以半径较大，故B正确；C．由图可知，两粒子在相切的位置受到相反方向的洛伦兹力，且两粒子的速度方向相反，所以粒子的电性相同，则两粒子应该都带正电，故C错误；D．原子核衰变时会发生质量亏损，反应前的质量不等于反应后的，放出能量，故D错误。故选B。

【分析】原子核衰变的周期，由原子核本身的性质决定，衰变过程满足动量守恒而且总动量为0，洛伦兹力提供向心力，根据轨迹判断电性以及电荷量大小，原子核衰变时会发生质量亏损，反应前后质量不相等。12．【答案】B【解析】【解答】本题考查比结合能，质量数和电荷数守恒，半衰期等知识，会根据题意进行准确分析解答。A．β衰变释放能量，反应后的原子核更稳定，故614C的比结合能比B．原子核衰变时质量数守恒，但会出现质量亏损，释放能量，故B正确；C．衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，与化学状态无关，故C错误；D．根据质量数守恒和电荷数守恒，可知X为电子，属于β衰变，故D错误。故选B。

【分析】根据比结合能，质量数和电荷数守恒，半衰期等知识进行分析解答。13．【答案】C【解析】【解答】解决该题需熟记光电效应方程，能通过能级图判断可能的跃迁情况。A．图乙中不知道电源正负极，没办法判断在光电管AK之间加的是正向还是反向电压，所以滑片P向右滑动时，电流变化情况没法判断，故A错误；B．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时最多可产生C4C．只有频率为νa和νb的光能使它发生光电效应，那么这两种光子必定是n=4能级向n=1能级跃迁和n=3能级向n=1能级跃迁产生的，由图丙可知b光的频率较大，则a光为n=3能级向n=1能级跃迁产生的，所以a光的光子能量E故C正确；D．根据p=hν故选C。【分析】无法判断在光电管AK之间加的是正向还是反向电压，根据跃迁理论和光电效应现象结合光子动量表达式分析。14．【答案】C【解析】【解答】解决本题的关键理解遏止电压的含义，掌握光电效应方程以及光电效应发生条件，并能灵活运用。A．根据最大初动能E故A错误；B．处于n=2能级的氢原子跃迁到基态时发射出的光子能量为ε=hν=−3.4据E得W故B错误；C．根据h得极限频率为ν故C正确；D．从n=4能级跃迁到n=2能级，发射出的光子能量εε不能发生光电效应，故D错误。故选C。

【分析】根据光电效应方程，结合Ekm=eU0，即可求解最大初动能，与逸出功，再由逸出功W0等于hγ0，求出材料的极限频率，最后依据光电效应发生条件，即可求解。15．【答案】B【解析】【解答】π+介子和μ+解得动量p=mv=eBr，由核反应方程知只有π+介子和μ+介子带有电荷，设衰变前为正方向，则衰变前后动量守恒，即pπ+=−pμ++pvμ所以pπ+:pμ故选B。

【分析】在磁场中均做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则evB=mv2r，动量p=mv=eBr，衰变前后动量守恒，即pπ+16．【答案】B,C【解析】【解答】电子从能量较高的定态轨道（其能量记为En）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为Em，m＜n）时，或者从能量较低的定态轨道（其能量记为Em）跃迁到能量较高的定态轨道（能量记为En，m＜n）时，会释放或吸收能量，能量的大小为E=En-Em。A．这些氢原子跃迁过程中最多可发出C4B．氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级发出的光子的能量最小为E=这些氢原子跃迁过程中产生光子的最小频率为ν故B正确；C．某锑铯化合物的逸出功为2.0eV，则这些氢原子跃迁过程中有4种频率的光照射该锑铯化合物可使其电子逸出，分别是从n=4能级跃迁到n=1能级发出的光子，从n=3能级跃迁到n=1能级发出的光子，从n=2能级跃迁到n=1能级发出的光子，从n=4能级跃迁到D．一个基态氢原子跃迁到激发态所需的最小能量为E一个动能为12.5eV的电子（大于10.2eV）碰撞一个基态氢原子能使其跃迁到激发态，故D错误。故答案为：BC。【分析】由氢原子能级图，确定氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级发出的光子的最小能量，进而确定这些氢原子跃迁过程中产生光子的最小频率；由某锑铯化合物的逸出功为2.0eV及氢原子能级图，即可分析判断；由氢原子能级图，确定一个基态氢原子跃迁到激发态所需的最小能量，即可分析判断。17．【答案】B,D【解析】【解答】解决本题的关键掌握光电效应方程，以及知道光的强度影响单位时间内发出光电子的数目。A．由题可知，金属的截止频率νc=6×A错误；B．光电管每秒逸出的电荷量

q=It=5.6×故每秒逸出的光子数

n=B正确；C．根据光电效应方程可知，光子的最大初动能EC错误；D．根据动能定理可得

eU=代入数据解得电子到达A极的最大动能ED正确。故选BD。

【分析】由极限频率和逸出功的关系求出；根据饱和电流的大小，结合求出每秒内由K极发射的光电子数目；根据光电效应方程求出光电子的最大初动能，结合动能定理求出电子到达A极时的最大动能。18．【答案】B,D【解析】【解答】本题考查核反应方程的书写规则和结合能问题，会根据题意进行准确分析解答。原子核自发地放α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。A．γ光子是铀核92235B．根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒可知，94239Pu的衰变方程为故B正确；C．衰变过程满足动量守恒，可知衰变产生的92235U和2可知衰变产生的92235U和24故C错误；D．设α粒子的比结合能为E3，则衰变过程释放的能量为

又

Δ联立可得α粒子的结合能为

E=4故D正确。故选BD。【分析】根据γ光子的来历进行分析判断；根据质量数和电荷数守恒进行判断；根据动能和动量的关系式进行分析解答；根据质量亏损和结合能的公式列式解答。19．【答案】（1）92（2）2v（3）(（4）B；【解析】【解答】（1）衰变的核反应方程92（2）由动量守恒可知m钍v（3）质量亏损：Δm=m1-m2-m3，根据质能方程，则有释放出的能量Δ（4）根据qvB=mv2r，可得可知大圆是α粒子的运动轨迹，故选B；根据左手定则可知，小圆粒子运动方向也为顺时针，如图

【分析】一、α衰变方程核反应方程书写：遵