第51讲 近代物理初步（专项训练）（安徽专用）（教师版）

第51讲近代物理初步目录01课标达标练TOC\o"1-2"\h\u 1题型01光电效应的理解及规律 2题型02光电效应图像问题 3题型03原子的核式结构 5题型04玻尔理论的理解与计算 6题型05能级跃迁与光学结合 7题型06α、β衰变的理解和计算 9题型07核力结合能比结合能 10题型08核反应的辨别与应用 1202核心突破练 1303真题溯源练 16

01光电效应的理解及规律1.（24-25高三下·安徽合肥一六八中学·最后一卷）在研究光电效应的实验中，用频率的光照射某金属表面，能发生光电效应，遏止电压为；改用频率为的光照射同一金属表面，遏止电压为。已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，真空中光速为c，下列说法正确的是（）A．该金属的截止频率为B．若用波长为的光照射该金属，一定能发生光电效应C．两种情况下，光电子的最大初动能之差为D．若保持频率为的光强度不变，增加照射时间，光电流会持续增大【答案】C【详解】A．根据动能定理有解得根据爱因斯坦光电效应方程有其中联立解得，故A错误；B．由题知入射光的波长可得对应频率由题知当入射光的频率为时该金属能发生光电效应，但当入射光的频率为时，该频率有可能低于截止频率，因此不一定能发生光电效应，故B错误；C．最大初动能差为，故C正确；D．只增加光照时间，不改变单位时间逸出的光电子情况，所以光电流不变，故D错误。故选C。2．（多选）频率为的光照射到某金属表面发生光电效应。若入射光子的动量为p，该金属的逸出功为W，从金属表面逸出的光电子的动能为、动量大小为，真空中光速为c，普朗克常量为h。则下列关系正确的是（）A． B． C． D．【答案】BC【详解】AB．光子的动量为可得，A错误，B正确；CD．根据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子最大初动能为可知光电子的动能为，C正确，D错误。故选BC。02光电效应图像问题3.（2025·安徽A10联盟·高考预测一）研究光电效应规律时，得到a、b两种金属的遏止电压随入射光的频率的关系图像如图所示，下列说法正确的是（）A．普朗克常数等于图像的斜率B．金属a的极限波长比金属b长C．当入射光的频率相同时，金属b的遏止电压大D．当两种金属的遏止电压相等时，金属a的入射光频率高【答案】B【详解】A．根据光电效应方程，整理可得，图像的斜率等于，故A错误；B．由图像横轴截距表示截止频率，根据得，故B正确；C．由图像可知，b的截止频率大则逸出功W0大，由A项整理得到的式子可知金属b的遏止电压Uc小，故C错误；D．当两种金属的遏止电压Uc相等时，a的截止频率小则逸出功W0小，金属a的入射光频率低，故D错误。故选B。4．用图1电路研究光电效应，同一频率的光照射阴极K时，光电子打到阳极A的最大动能随电压表示数的变化关系图像如图2所示，则（）A．电源的左端为正极B．阴极金属的逸出功等于C．普朗克常量D．遏止电压等于【答案】D【详解】A．随着电压的增大，打到阳极A的最大动能在减小，说明所加的是反向电压，电源左端应为负极，故A错误；B．根据动能定理当时，，故B错误；C．图线的斜率为，故C错误；D．当粒子到达阳极A的速度为0时，所加电压为遏止电压，故D正确。故选D。03原子的核式结构5.（24-25高三下·安徽五校·5月联考）关于下列四幅图说法正确的是（）A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是任意的B．光电效应产生的条件为：光照强度大于临界值C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性D．发现少数粒子发生了较大偏转，说明金原子质量大而且很坚硬【答案】C【详解】A．根据玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的，故A错误；B．光电效应实验产生的条件为：光的频率大于极限频率，故B错误；C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性，故C正确；D．发现少数粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，故D错误。故选C。6．物理学理论是建立在对事实观察的基础上，下列说法正确的是（）A．天然放射现象说明原子核内部是有结构的B．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C．粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的【答案】A【详解】A．天然放射现象中原子核自发释放α、β、γ射线，说明原子核内部存在复杂结构，故A正确；B．电子的发现（汤姆逊）证明原子可分，但核式结构由卢瑟福的α粒子散射实验确立，故B错误；C．α粒子散射实验的核心结论是原子的核式结构模型，电荷量子化由密立根实验证实，故C错误；D．密立根油滴实验测得元电荷量，电子轨道不连续属于玻尔原子模型，与密立根油滴实验无关，故D错误。故选A。04玻尔理论的理解与计算7.（2025·安徽阜阳一中·六模）氢原子能级图如图所示，一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时，能辐射出多种频率的光子。这些光子中，频率最高的光子与频率最低的光子波长之比约为（）A．8：1 B．16：1 C．1：19 D．1：38【答案】C【详解】氢原子从能级向低能级跃迁，辐射光子能量最高的是从能级跃迁到能级，根据能级图可得，此光子的能量辐射光子能量最低的是从能级跃迁到能级，根据能级图可得此光子的能量根据，光子频率与光子能量成正比，光子波长与其频率成反比，则频率最高的光子与频率最低的光子波长之比为最接近的是1：19。故选C。8.（2025·安徽阜阳一中&三中·二模）如图所示为氢原子的能级图。处于高能级的氢原子直接跃迁到n=1能级产生的光谱称为莱曼系，莱曼系中波长最长的光子波长记为。处于高能级的氢原子直接跃迁到n=2能级产生的光谱称为巴耳末系，巴耳末系中波长最长的光子波长记为，则约为（）A．9.0 B．5.4 C．4.0 D．2.3【答案】B【详解】由于波长最长的光子频率最小，所以，所以故选B。05能级跃迁与光学结合9.（24-25高三下·安徽六安一中·模拟预测）我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳波段光谱扫描成像。和分别为氢原子由和能级向能级跃迁产生的谱线（如图所示），则（）A．的频率比的大B．分别用和照射同一个狭缝装置时，的衍射现象更明显C．若照射某金属时发生光电效应，则照射该金属时一定发生光电效应D．分别用和照射同一个双缝干涉实验装置时，对应的相邻条纹间距更大【答案】B【详解】A．由题知，是由能级向能级跃迁产生的谱线，则其能量为是由能级向能级跃迁产生的谱线，则其能量为根据可知的频率小于的频率，故A错误；C．由A分析可知，的频率小于的频率，所以若照射某金属时发生光电效应，则照射该金属时不一定发生光电效应，故C错误；B．根据可知的波长大于的波长，根据发生明显衍射的条件可知，分别用和照射同一个狭缝装置时，的衍射现象更明显，故B正确；D．因为的波长大于的波长，根据干涉条纹间距公式可知，分别用和照射同一个双缝干涉实验装置时，对应的相邻条纹间距更小，故D错误。故选B。10.（2025·安徽合肥九中·高考最后一卷）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级跃迁到能级时产生可见光I，从能级跃迁到能级时产生可见光II。用同一双缝干涉装置研究这两种光的干涉现象，得到如图2、3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（）A．图4可以证明光具有波动性B．图2和图3可以证明光具有粒子性C．图1可以判断可见光I对应的是D．图3可能是可见光II的干涉条纹【答案】D【详解】AB．光具有波粒二象性，光的频率越高，光电效应现象越容易发生，光的粒子性越明显，图4可以证明光具有粒子性，图2和图3可以证明光具有波动性，故AB错误；C．氢原子发生能级跃迁，由可知，可见光I的频率高，波长小，可见光II的频率低，波长大，图1中的是四种可见光中频率最低的，故不可能是可见光I，故C错误；D．图3的干涉条纹的间距比图2的干涉条纹的间距宽，由公式可知，图3对应的是波长较长的光，即可能是可见光II，故D正确。故选D。06α、β衰变的理解和计算11.（24-25高三下·安徽皖江名校·5月联考）3月31日，2024年度全国十大考古新发现初评结果揭晓。安徽淮南武王墩一号墓入围终评项目名单。武王墩一号墓的发掘为研究战国晚期楚国高等级陵墓制度提供了系统性的考古资料。考古通常用年代检测法推算出土文物的年代。已知的衰变方程为，下列说法正确的是（

）A．衰变方程中的是质子B．该衰变方程一定满足质量守恒，电荷数守恒C．随天气的转冷，的半衰期并没有发生变化D．需吸收能量才能发生衰变【答案】C【详解】A．根据质量数、电荷数守恒可补全该衰变方程有可知为电子，故A错误；B．该衰变方程满足质量数守恒，电荷数守恒，在衰变过程中要释放能量，质量要亏损，故B错误；C．某种元素的半衰期长短由其本身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，故C正确；D．衰变是可以自发发生的且在衰变过程中会释放能量，故D错误。故选C。12.（24-25高三下·安徽卓越县中联盟·5月检测）某射线测厚仪采用放射性同位素铱Ir192作为放射源，衰变方程为，该核反应会同时释放出γ射线，下列说法正确的是（）A．测厚仪主要是利用了γ射线的贯穿本领强B．该核反应释放的电子来自原子核外C．X的质量数为192，中子数为112D．高温环境下半衰期会变短【答案】A【详解】A．γ射线的贯穿本领强于β射线，测厚仪利用了γ射线的贯穿本领强，故A正确；B．该核反应释放的电子是原子核中一个中子转化为质子和电子，释放出的电子，故B错误；C．根据质量数和电荷数守恒，X的质量数为192，质子数为78，中子数为，故C错误；D．高温环境不会改变半衰期，故D错误。故选A。07核力结合能比结合能13.（24-25高三·安徽六安一中·模拟）一静止的钠24()核发生衰变，衰变方程为，假设释放的核能全部转化为Mg和Y的动能，下列说法正确的是（）A．中的A为24，与的中子数相同B．衰变后的动能小于的动能C．钠核的比结合能大于镁核的比结合能D．衰变后的动量大小大于的动量大小【答案】B【详解】A．根据质量数与质子数守恒，则衰变方程为所以中的A为24，的中子数为12，的中子数为13，不相同，故A错误；BD．设的反冲速度大小为v，的速度是v0，由动量守恒定律得则有根据动能的表达式由于两者动量相等，且的质量大于的质量，则衰变后的动能小于的动能，故B正确，D错误；C．钠核衰变的过程中释放的能量，则与的结合能的和大于铀核的结合能，而的比结合能较小，所以钠核的比结合能小于的比结合能，故C错误。故选B。14．（24-25高三下·安徽六安一中·模拟预测）月壤中含有丰富的，参与核反应释放巨大能量，同时几乎不产生具有长期放射性的核废料，因此是清洁、高效的未来能源。其核反应方程为，则（）A．X为质子，该核反应是α衰变B．的比结合能比的比结合能大C．核子平均释放的能量约为6.42MeVD．该反应的质量亏损约为【答案】D【详解】A．设X粒子质量数和核电荷数分别为、，根据质量数守恒和电荷数守恒可得，解得，由此可知X粒子为质子，该核反应是核聚变，故A错误；B．核反应放出核能，生成物比反应物更稳定，比结合能也更大，即的比结合能比小，故B错误；C．参与反应的核子数为核子平均释放的能量为故C错误；D．根据质能方程可知，质量亏损约为故D正确。故选D。08核反应的辨别与应用15.（2025·安徽·高考模拟训练三）可控核聚变被誉为“人类的终极能源”，2025年1月20日，我国全超导托卡马克核聚变实验装置实现了1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创新了世界纪录，其主要核反应方程为，其中表示的是（）A．质子 B．粒子 C．中子 D．电子【答案】C【详解】设X的质量数为a、电荷数为b，根据核反应前后电荷数守恒、质量数守恒有联立解得则X为中子。故选C。16.（24-25高三下·安徽合肥A10联盟·最后一卷模拟预测）1967年6月17日我国第一颗氢弹爆炸成功，标志着中国核武器的发展进入了一个新阶段。氢弹爆炸的核反应是放出核能的反应，主要的核反应方程为，对该核反应方程，下列说法正确的是（）A．该核反应是衰变 B．该核反应是聚变反应C．方程中的X是质子 D．核反应前的总质量等于核反应后的总质量【答案】B【详解】AB．氢弹爆炸的核反应是轻核的聚变，不是衰变，故A错误，B正确；C．根据核反应前后的核电荷数和质量数守恒可知，X的电荷数为1+1-2=0质量数为3+2-4=1则X是中子，故C错误；D．由于核聚变是释放核能的反应，所以会产生质量亏损，核反应前的总质量大于核反应后的总质量，故D错误。故选B。1.（2025·安徽A10联盟·高考卷二）图甲所示实验装置中光电管的阴极K由金属M或N制成，由此装置分别测出金属M、N的遏止电压与入射光频率的关系如图乙所示。电子的电荷量为，下列说法中正确的是（）A．普朗克常量为B．测量遏止电压时滑片P应向端移动C．金属M的逸出功大于金属N的逸出功D．发生光电效应的极限频率金属N小于M【答案】B【详解】ACD．根据光电效应方程可得根据动能定理可得联立可得由图乙纵轴截距可知金属M的逸出功小于金属N的逸出功，则发生光电效应的极限频率金属M小于N，其中金属M图线对应的斜率为解得普朗克常量为故ACD错误；B．测量遏止电压时，应使K板电势高于A板电势，则滑片P应向端移动，故B正确。故选B。2．（2025·安徽阜阳临泉田家炳实验中学·三模）氢原子的能级图如图所示，大量氢原子从n=4能级向低能级跃迁，则跃迁发出的各种光中频率最大的光子能量为（）A．10.2eV B．12.09eVC．12.75eV D．0.66eV【答案】C【详解】氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级辐射出的光子能量最多，可得故选C。3.（2025·安徽天一联考·最后一卷）2024年1月8日，国内某科技公司在其官网上公布了成功研发出微型原子能电池的消息。这是中国在核电池领域的一项重大突破。核电池将衰变释放核能的一部分转换成电能，的衰变方程为，下列说法正确的是（

）A．该现象证实了原子的核式结构模型B．衰变方程中的X为氚核C．长期处在低温环境下会影响的半衰期从而影响电池寿命D．的比结合能比的比结合能小【答案】D【详解】A．卢瑟福的粒子散射实验证明了原子的核式结构模型，故A错误；B．根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程中的X为，故B错误；C．原子核半衰期由原子核内部结构决定，与外界环境无关，故C错误；D．比结合能越大原子核越稳定，由于衰变成为了，故比稳定，即的比结合能比的比结合能小，故D正确。故选D。4.（24-25高三下·安徽合肥一中·保温卷）核电站的系统和设备通常由两大部分组成，核反应堆的系统和设备又称为核岛。常规的系统和设备又称为常规岛。如图所示为核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，核电站运行过程中，一种核反应方程为。下列说法正确的是（

）A．该核反应对人和环境没有危害，不必防护B．该核反应前后原子核质量数发生亏损C．铀的比结合能比钡的比结合能大D．镉棒插入浅一些可增大链式反应的速度【答案】D【详解】A．该核反应对人和环境有辐射危害，需严格防护，故A错误；B．核反应前后质量数守恒，质量发生亏损，故B错误；C．在该核反应中，会释放出大量的能量，生成物更稳定，因为比结合能越大，原子核越稳定，可知铀的比结合能比钡的比结合能小，故C错误；D．要使裂变反映更剧烈一些，应使镉棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，增大链式反应的速度，故D正确。故选D。5.（2025·安徽马鞍山二中·高考适应性）关于下列四幅图分别对应的说法中，正确的是（）A．图甲为静电除尘原理示意图，进入电场的粉尘带上正电从而被吸附在电极上B．图乙中钍234的半衰期是，则800个钍核234经过后必定还剩200个C．由丙图可知，核子的平均质量比核子的平均质量小D．丁图中，由一定质量的氧气分子在不同温度下的速率分布情况可知，温