双休伴学18 近代物理

6/6近代物理1.（2026·鲁科版选择性必修三P100·拓展一步改编）氢原子的能级示意图如图所示，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时，会辐射出若干种不同频率的光，若用这些光照射逸出功为4.54eV的钨时，下列说法中正确的是（）A.氢原子能辐射4种不同频率的光子B.氢原子辐射的光子都能使钨发生光电效应C.氢原子辐射一个光子后，氢原子的核外电子的速率增大D.钨吸收从n＝4向n＝1能级跃迁的光子能发生光电效应，且最大初动能为Ek＝hv－ω0＝12.75eV解析：C大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时，依据数学组合公式，C42＝6，故A错误；这6种光子对应的能量为ΔE1＝E4－E1＝12.75eV，ΔE2＝E4－E2＝2.55eV，ΔE3＝E4－E3＝0.66eV，ΔE4＝E3－E1＝12.09eV，ΔE5＝E3－E2＝1.89eV，ΔE6＝E2－E1＝10.2eV，其中有3种大于4.54eV，则有3种不同频率的光能使金属发生光电效应，故B错误；氢原子辐射一个光子后，则轨道半径减小，由库仑引力提供向心力，ke2r2＝mv2r可知，氢原子的核外电子的速率增大，故C正确；n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射出光的能量为12.75eV，而金属逸出功为4.54eV，所以当光照射此金属时，能发生光电效应，且最大初动能为Ek＝hv－W0＝12.75eV－4.54eV＝8.2.（2025·浙江6月选考8题）一束α粒子撞击一静止的金原子核，它们的运动轨迹如图所示。图中虚线是以金原子核为圆心的圆。已知静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2，元电荷e＝1.6×10－19C，金原子序数为79，不考虑α粒子间的相互作用，则（）A.沿轨迹1运动的α粒子受到的库仑力先做正功，后做负功B.沿轨迹2运动的α粒子到达P时动能为零、电势能最大C.位于图中虚线圆周上的3个α粒子的电势能不相等D.若α粒子与金原子核距离为10－14m，则库仑力数量级为102N解析：D沿轨迹1运动的α粒子受到的库仑力先做负功，后做正功，A错误；沿轨迹2运动的α粒子因为做曲线运动，则到达P时动能不为零，因距离原子核最近，则电势能最大，B错误；位于图中虚线圆周上各点的电势都相等，可知虚线圆周上的3个α粒子的电势能相等，C错误；若α粒子与金原子核距离为10－14m，则根据库仑定律可知库仑力F＝kqQr2＝9×109×2×1.6×10－19×79×3.（2025·河南高考6题）由于宇宙射线的作用，在地球大气层产生有铍的两种放射性同位素

47Be和

410Be。测定不同高度大气中单位体积内二者的原子个数比，可以研究大气环境的变化。已知

47Be和

410Be的半衰期分别约为53天和139万年。在大气层某高度采集的样品中，研究人员发现

47Be和

410Be的总原子个数经过106天后变为原来的34A.1∶4 B.1∶2C.3∶4 D.1∶1解析：B设原来

47Be和

410Be的原子个数分别是n1、n2个，n总＝n1＋n2，经过106天，47Be剩余122n1个，410Be的原子数几乎不变，则有34n总＝1224.（2026·云南昭通联考）下列叙述中符合物理学史实的是（）A.卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型B.卡文迪什通过扭秤实验精确测定了万有引力常量和静电力常量C.居里夫妇首先发现了天然放射现象，并提出原子核具有更细微的结构D.赫兹不仅在理论上预言了电磁波的存在，更通过实验产生了电磁波解析：A卢瑟福通过α粒子散射实验否定了汤姆孙的“枣糕模型”，提出原子的核式结构模型，故A正确。卡文迪什用扭秤实验只测定了万有引力常量，静电力常量是由麦克斯韦相关理论计算出的无误差的常量，故B错误。天然放射现象由贝克勒尔首先发现，居里夫妇主要研究放射性元素（如镭、钋），原子核的复杂结构由卢瑟福等人后续提出，故C错误。麦克斯韦在理论上预言电磁波的存在，赫兹通过实验首次证实电磁波的存在并产生电磁波，故D错误。5.〔多选〕（2026·江西南昌模拟）光控继电器可用于自动门、路灯自动控制等场景，其原理如图所示，光照射光电管产生电流，经放大器放大后驱动电磁铁M吸起衔铁，实现光信号到机械动作的转化。下列说法正确的有（）A.若仅增大照射光电管的光照频率，光电管K极逸出的光电子最大初动能增大B.若仅增大照射光电管的光照频率，光电管产生的光电流增大C.若仅增强照射光电管的光照强度，光电管K极逸出的光电子最大初动能增大D.若仅增强照射光电管的光照强度，光电管产生的光电流增大解析：AD若仅增大照射光电管的光照频率，由Ek＝hν－W0得，光电管K极逸出的光电子最大初动能增大，但频率增大，光强不变，单位时间内粒子数减小，光电管产生的光电流减小，故A正确，B错误；若仅增强照射光电管的光照强度，频率不变，光电管K极逸出的光电子最大初动能不变，单位时间内粒子数增大，光电管产生的光电流增大，故C错误，D正确。6.（2026·湖北武汉模拟）中子活化分析法是用中子轰击待测样品，通过测定由核反应生成的放射性同位素衰变时产生的射线能量和强度，进行元素分析，发生的反应有

1123Na＋01n→1124Na和

1124Na→A.X是电子B.1123Na和1124C.1123Na＋01nD.1124Na→1224Mg＋X解析：A对反应1124Na→1224Mg＋X，根据质量数守恒定律和电荷数守恒定律，得X的质量数为0、电荷数为－1，即X是电子

－10e，A正确；1123Na的中子数为23－11＝12，1124Na的中子数为24－11＝13，中子数不同，B错误；核聚变是“轻核聚合成重核”（如氢核聚变成氦核），而

1123Na＋01n→1124Na是中子轰击钠核的人工核转变，不是核聚变，C错误7.（2026·四川成都模拟）如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像，普朗克常量为h，下列说法正确的是（）A.该金属的逸出功等于2EB.该金属的逸出功等于hν0C.入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2ED.入射光的频率为ν02时，解析：B根据光电效应方程有Ek＝hν－W0，由图看出ν＝0时，Ek＝－E，解得该金属的逸出功为W0＝E，A错误；由图看出ν＝ν0时，Ek＝0，代入光电效应方程得W0＝hν0，B正确；将ν＝2ν0代入光电效应方程得产生的光电子的最大初动能为Ek＝E，C错误；当ν＝ν02时，光子能量小于该金属的逸出功，不能发生光电效应现象，8.（2026·河北承德模拟）我国西部地区第二台“华龙一号”——广西防城港核电站4号机组已完成冷试、热试等重要工程节点，已于2024年上半年投入商业运行。92235U是核裂变核电站的主要燃料之一，“核反应堆”是通过可控的链式反应实现核能的释放。一种典型的92235U核裂变是生成钡56144Ba和氪3689Kr，同时放出3个中子A.核反应方程是92235U＋201n→B.链式反应是指由裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程C.92235U与56144Ba、3689Kr相比D.92235U具有放射性，经过一个半衰期，64个解析：B根据电荷数守恒、质量数守恒可知，核反应方程是

92235U＋01n→56144Ba＋3689Kr＋301n，故A错误；链式反应是指由裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程，故B正确；反应放出能量，生成物更稳定，比结合能更大，故C9.（2026·天津新华月考）被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660余颗新脉冲星，领先世界。天眼对距地球为L的天体进行观测，其接收光子的横截面半径为R。若天体射向天眼的辐射光子中，有ηη<1倍被天眼接收，天眼每秒接收到该天体发出的频率为ν的N个光子。普朗克常量为h，则该天体发射频率为ν光子的功率为（A.4NL2hνC.ηL2hν4解析：A设该天体发射频率为ν光子的功率为P，由题意可知天眼每秒接收光子的能量E＝P·πR24πL2·η＝Nhν，解得P10.（2026·北京大兴模拟）我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次实现了太阳Hα波段光谱成像的空间观测。氢原子由n＝3，4，5，6能级跃迁到n＝2能级时发出的光，对应的谱线为可见光区的四条谱线，分别为Hα，Hβ，Hγ，Hδ，如图所示。下列说法正确的是（）A.Hα光的波长大于Hβ光的波长B.Hα光子的能量大于Hβ光子的能量C.Hγ对应的光子能量为0.54eVD.Hδ光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率解析：A根据ΔE＝hν＝hcλ，可知光子能量越大，波长越小；Hα光子的能量E1＝－1.51eV－－3.4eV＝1.89eV，Hβ光子的能量E2＝－0.85eV－－3.4eV＝2.55eV＞E1，故Hα光的波长大于Hβ光的波长，故A正确，B错误；Hγ对应的光子能量为E3＝－0.54eV－－3.4eV＝2.86eV，故C错误11.〔多选〕（2026·云南昆明模拟）如图所示是原子核的比结合能与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的比结合能，如816O的比结合能约为8MeV，24He的比结合能约为7MeV，根据该图像A.3689Kr的结合能比B.中等大小的核的比结合能最大，最稳定C.92235U裂变成3689D.把

816O分成8个质子和8个中子比把

816O分成4个2解析：BD3689Kr的比结合能比56144Ba大，但由于核子总数较少，则3689Kr的结合能比56144Ba小，A错误；由图可知，中等大小的核的比结合能最大，最稳定，B正确；92235U裂变成3689Kr和56144Ba的过程会放出能量，C错误；把816O分成8个质子和8个中子，需要提供的能量约为E1＝16×8MeV＝128MeV，把816O分成4个

24He要提供的能量约为E2＝16×（12.（2026·河北唐山联考）我国计划在月球上建立首座氦-3核聚变电站。已知氦-3聚变反应式为

23He＋23He→24He＋211H＋12.86MeV，电站设计功率为1×109W，能量转化效率为40％，已知1mol氦-3约有6.02×1023个氦原子，氦-3的摩尔质量为3g/mol。A.1.9×102kg B.2.5×103kgC.3.8×102kg D.5.6×103kg解析：C每个聚变反应释放能量12.86MeV，电站功率P＝1×109W，效率η＝40％＝0.4，一年运行时间t＝365×24×3600s＝3.1536×107s，电站一年总输出能量E输出＝P·t＝1×109W×3.1536×107s＝3.1536×1016J，总输入能量（聚变反应提供）E输入＝E输出η＝3.1536×10160.4J＝7.884×1016J，单个反应能量（单位转换）E0＝12.86MeV＝12.86×106×1.602×10－19J＝2.0602×10－12J，总反应次数N反应＝E输入E0＝7.884×1016J2.0602×10－12J≈3.827×1028，总氦-3原子数（每个反应消耗2个）N原子＝2×N反应＝2×3.826×1028＝7.654×1028，物质的量n＝N原子NA＝7.654×10286.02×1023mol≈1.271×105mol，则每年至少需要消耗氦-3的质量约为13.〔多选〕（2026·浙江杭州模拟）大量处于n＝6的高能级的氢原子向低能级跃迁，其中跃迁到n＝2的能级时产生的四条可见光光谱线如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图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.该跃迁能产生的光谱线总数为4条B.图3中的干涉条纹对应的是可见光ⅡC.图4中用可见光Ⅰ照射时，P向b滑动，电流表示数一定逐渐增大D.固定P，可见光Ⅰ和可见光Ⅱ照射K极，其产生最大动能的光电子的德布罗意波长分别为λⅠ、λⅡ，则λⅠ一定小于λⅡ解析：BD大量处于n＝6的高能级的氢原子向低能级跃迁时，能辐射的光谱线总数为C62＝15，故A错误；氢原子从能级6跃迁到能级2时，辐射出