专题12 近代物理 2020-2026年高考物理真题分类汇编（山东）（解析版）

高考真题分类解析PAGE试卷第=1页，共=sectionpages33页PAGE1专题12近代物理7年真题1年模拟考点分类山东考情（2020-2026）命题规律考点01光电效应与波尔理论2025山东卷2023山东卷情境：多结合光电效应实验装置、原子钟、氢原子/类氢离子能级跃迁、新型光电器件等场景，2023年曾结合航天领域冷原子钟技术命题。考点：爱因斯坦光电效应方程、遏止电压与最大初动能关系、玻尔能级跃迁规律、光子能量与波长/频率的对应关系、光电效应发生条件。题型：均为选择题，以概念理解和公式推导计算为主。命题：侧重规律的直接应用，偶尔结合光学干涉、动量等知识点小综合，整体难度较低。考点02原子核2026山东卷2024山东卷2022山东卷2021山东卷2020山东卷情境：紧密结合科技热点，包括核电池、核聚变、核衰变、核电站技术等前沿场景，每年均有至少1道相关命题。考点：核反应方程与守恒（质量数、电荷数）、半衰期规律、衰变类型判定、比结合能与原子核稳定性、质量亏损与核能计算、核裂变/聚变特点。题型：均为选择题，2020年曾结合电流公式考查衰变计数的定量计算，其余以概念辨析和定性判断为主。命题特点：情境化特征显著，考点覆盖原子核模块全核心知识点，偶尔结合光电效应跨考点小综合，难度中等。考点01光电效应与波尔理论1．（2025·山东·高考真题）在光电效应实验中，用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、3的金属，所得遏止电压如图所示，关于光电子最大初动能的大小关系正确的是（）A． B．C． D．【答案】B【详解】根据光电子最大初动能与遏制电压的关系根据图像有故；故选B。2．（2023·山东·高考真题）“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为的光子从基态能级I跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率为（

）

A． B． C． D．【答案】D【详解】原子吸收频率为的光子从基态能级I跃迁至激发态能级Ⅱ时有且从激发态能级Ⅱ向下跃迁到基态I的过程有联立解得故选D。考点02原子核1．（2026·山东·高考真题）我国钍资源丰富并成功实现了钍-铀核燃料转换，开辟了核燃料供应的新途径。转换过程的中间核素可能会经历两种核反应，反应式为，，则X、Y分别是（

）A．、 B．、 C．、 D．、【答案】C【详解】根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，为中子；Y的质量数为0，电荷数为-1，则电子。故选C。2．（2024·山东·高考真题）2024年是中国航天大年，神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天，部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知衰变为的半衰期约为29年；衰变为的半衰期约87年。现用相同数目的和各做一块核电池，下列说法正确的是（）A．衰变为时产生α粒子B．衰变为时产生β粒子C．50年后，剩余的数目大于的数目D．87年后，剩余的数目小于的数目【答案】D【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知衰变为时产生电子，即β粒子，故A错误；B．根据质量数守恒和电荷数守恒可知衰变为时产生，即α粒子，故B错误；CD．根据题意可知的半衰期大于的半衰期，现用相同数目的和各做一块核电池，经过相同的时间，经过的半衰期的次数多，所以数目小于的数目，故D正确，C错误。故选D。3．（2022·山东·高考真题）碘125衰变时产生射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的（）A． B． C． D．【答案】B【详解】设刚植入时碘的质量为，经过180天后的质量为m，根据代入数据解得故选B。4．（2021·山东·高考真题）在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的，其衰变方程为。以下说法正确的是（）A．衰变方程中的X是电子B．升高温度可以加快的衰变C．与的质量差等于衰变的质量亏损D．方程中的X来自于内质子向中子的转化【答案】A【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X是电子，A正确；B．半衰期非常稳定，不受温度，压强，以及该物质是单质还是化合物的影响，B错误；C．与和电子X的质量差等于衰变的质量亏损，C错误；D．方程中的X来自于内中子向质子的转化，D错误。故选A。5．（2020·山东·高考真题）氚核发生β衰变成为氦核。假设含氚材料中发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2104s时间内形成的平均电流为5.010-8A。已知电子电荷量为1.610-19C，在这段时间内发生β衰变的氚核的个数为（）A． B． C． D．【答案】B【详解】根据可得产生的电子数为个因在β衰变中，一个氚核产生一个电子，可知氚核的个数为1.0×1016个。故选B．1．（2026·山东济宁·一模）某实验小组利用如图所示的电路研究“光电效应”现象，用红光照射光电管，有光电子从K极逸出，现改用蓝光照射光电管。下列说法正确的是（）A．饱和电流一定增大B．光电子的最大初动能增大C．测得相应的遏止电压减小D．需要克服K极金属的逸出功增大【答案】B【详解】A．饱和光电流的大小与入射光的强度有关，题目仅更换入射光的频率，未说明光强变化，无法确定饱和电流一定增大，故A错误；B．蓝光频率大于红光频率，根据爱因斯坦光电效应方程其中逸出功是金属本身的固有属性，不随入射光改变，入射光频率增大时，光电子的最大初动能一定增大，故B正确；C．遏止电压满足关系，最大初动能增大时，遏止电压也随之增大，故C错误；D．逸出功由金属本身性质决定，与入射光无关，因此克服逸出功不变，故D错误。故选B。2．（2026·山东聊城·一模）真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾（其极限频率分别为和）制成。现用频率为的单色光持续照射两板内表面，下列说法正确的是（）A．该单色光能使铂金属板发生光电效应B．两极板之间的最大电压等于C．减小极板间距，最终电容器上的电荷量会增加D．增大入射光的波长，金属板逸出的光电子最大初动能会增大【答案】C【详解】光电效应发生条件为入射光频率大于金属极限频率，光电子最大初动能满足遏止电压满足A．铂的极限频率，不满足光电效应发生条件，无法发生光电效应，故A错误；B．只有钾能发生光电效应，光电子最大初动能稳定时极板间最大电压为遏止电压，推导得，故B错误；C．最终稳定时极板间电压等于固定的遏止电压；平行板电容器电容，减小极板间距，电容增大，由可知电容器带电量增加，故C正确；D．增大入射光波长，由可知入射光频率减小，光电子最大初动能减小，故D错误。故选C。3．（2026·山东东营·二模）半导体材料的价带与导带间有一个带隙，其能量间隔为Eg。当入射光的能量hν≥Eg时，价带中的电子就会吸收光子的能量，跃迁到导带，而在价带中留下一个空穴，形成可以导电的电子-空穴对。因此，这种光电效应就是一种内光电效应。则（）A．该反应为β衰变B．发生光电效应时，材料的比结合能增大C．增加照射光的频率，材料导电性增强D．增加照射光的光强，材料导电性增强【答案】D【详解】A．β衰变是原子核内中子转化为质子同时释放电子的核反应，题述过程是核外电子吸收光子发生的能级跃迁，不属于β衰变，故A错误；B．比结合能是描述原子核稳定程度的物理量，该过程不涉及原子核结构的变化，材料的比结合能不变，故B错误；C．光强不变时，增加照射光频率，单位时间内入射的光子数会减少，产生的电子-空穴对数量减少，材料导电性减弱，故C错误；D．入射光频率满足的前提下，增加光强，单位时间内入射的光子数增多，产生的可导电电子-空穴对数量增多，材料导电性增强，故D正确。故选D。4．（2026·山东淄博·一模）氢原子的能级示意图如图所示，不同色光的光子能量如下表所示。色光红橙黄绿蓝靛紫光子能量范围1.61~2.002.00~2.072.07~2.142.14~2.532.53~2.762.76~3.10大量处于激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内的颜色分别为（）A．红、橙B．黄、绿、紫C．橙、黄、绿D．红、蓝靛、紫【答案】D【详解】大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射光子的能量满足，我们计算所有跃迁的光子能量，结合题干给出的可见光光子能量范围判断：所有跃迁到基态的光子能量都大于，属于紫外线，不在可见光范围内；所有跃迁到低能级的光子能量都小于，属于红外线，也不在可见光范围内；只有跃迁到能级的三种光子符合可见光要求：，对应红光（能量范围）：，对应蓝靛光（能量范围）：，对应紫光（能量范围）因此谱线在可见光范围内的颜色为红、蓝靛、紫。故选D。5．（2026·山东青岛·二模）我国“夸父”聚变堆实现了氘氚燃料自持燃烧，反应生成的氦离子He+与氢原子具有相似的能级结构。如图所示，大量处于n=4能级的氦离子向低能级跃迁时，下列说法正确的是（

）A．最多可辐射出3种不同频率的光B．最多可辐射出4种不同频率的光C．由n=4向n=3能级跃迁辐射出的光波长最长D．由n=4向n=1能级跃迁辐射出的光波长最长【答案】C【详解】AB．大量处于n=4能级的氦离子向低能级跃迁时，最多可辐射出种不同频率的光，AB错误；CD．由n=4向n=3能级跃迁的能级差最小，则辐射的频率最小，辐射出的光波长最长，C正确，D错误。故选C。6．（2026·山东济南·二模）如图甲所示为可见光传感器的工作原理图，该传感器只能接收到光线发射器发射的可见光光子，并发生光电效应，已知可见光光子的能量范围是1.62eV~3.11eV，图乙为氢原子能级结构示意图，表格内为几种金属材料的逸出功。光线发射器内有大量处于能级的氢原子，跃迁时辐射的光可以使传感器发生光电效应，则可见光传感器的材料为（）材料铯钠铝钨逸出功（eV）1.82.74.34.5A．铯 B．钠 C．铝 D．钨【答案】A【详解】大量处于能级的氢原子跃迁时，共产生3种不同能量的光子，根据能级差公式计算得，跃迁跃迁跃迁已知可见光能量范围为，只有属于可见光。发生光电效应的条件是：光子能量金属逸出功。对比表格中逸出功，只有铯的逸出功，满足条件，其余金属逸出功均大于，无法发生光电效应。故选A。7．（2026·山东日照·二模）氢原子光谱的巴尔末系在可见光区有四条谱线，分别为Hα（红光）、Hβ（青绿光）、Hγ（蓝光）和Hδ（紫光）。关于这四条谱线，根据玻尔理论，下列说法正确的是（

）A．Hα是电子从n=2能级跃迁到n=1能级时发出的光谱线B．四条谱线中，Hδ的光子动量最大C．大量处于n=3能级的氢原子发出的光子中，可能包含HβD．氢原子发出光子后，电子的动能减小【答案】B【详解】A．巴尔末系均为电子跃迁到能级产生的谱线，Hα是电子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出的光谱线，故A错误；B．四条谱线中Hδ为紫光，波长最短，由可知其光子动量最大，故B正确；C．Hβ（青绿光）的频率更高，可知是n=4能级跃迁到n=2能级产生的谱线，大量能级的氢原子不可能产生Hβ，故C错误；D．氢原子辐射光子后电子轨道半径减小，由库仑力提供向心力得电子动能可知电子动能增大，故D错误。故选B。8．（2026·山东青岛·一模）新一代人造太阳“中国环流三号”首次达到离子温度1.17亿度、电子温度1.6亿度。环流三号的目标反应是氘-氚聚变，其反应方程为：，下列说法正确的是（）A．反应产物中的X为质子B．反应产物中的X为电子C．温度足够高，可使氘和氚的间距达到m以内，从而发生聚变D．温度足够高，可使氘和氚的间距达到m以内，从而发生聚变【答案】D【详解】AB．根据核反应电荷数守恒、质量数守恒，X的电荷数为，质量数为，可知X为中子，不是质子，故AB错误；CD．核力是短程力，作用范围仅为量级，是原子半径尺度，此时原子核间库仑斥力远大于核力，无法发生聚变，故C错误，D正确。故选D。9．（2026·山东滨州·一模）2025年5月，我国“天问三号”在火星表面完成采样任务升空返回，其火星表面上升器中搭载了钚（）核电池，利用衰变释放的能在极寒的火星夜为设备供热供电。已知钚（）的衰变方程为。则（）A．X为氦核，该衰变属于β衰变B．衰变前钚的质量等于衰变后铀与X的质量之和C．火星夜的极寒环境会显著延长钚的半衰期D．的比结合能小于的比结合能【答案】D【详解】A．根据核反应电荷数守恒、质量数守恒，可得X的电荷数为，质量数为，故X为氦核（α粒子），该衰变为α衰变，故A错误；B．衰变过程释放能量，存在质量亏损，因此衰变前钚的质量大于衰变后铀与X的质量之和，故B错误；C．半衰期由原子核内部结构决定，与外界温度、压强等环境因素无关，极寒环境不会改变钚的半衰期，故C错误；D．衰变过程释放能量，说明生成物的原子核更稳定，而比结合能越大原子核越稳定，因此的比结合能小于的比结合能，故D正确。故选D。10．（2026·山东日照·一模）关于原子核，下列说法正确的是（

）A．任何原子核的结合能均大于零 B．核反应前后，比结合能一定减小C．结合能越大的原子核一定越稳定 D．比结合能越大的原子核一定越稳定【答案】D【详解】A．仅含1个质子的氕核没有核子结合过程，结合能为0，并非所有原子核结合能都大于零，故A错误；B．裂变、聚变等放能核反应中，反应后生成物的比结合能大于反应物，比结合能不是一定减小，故B错误；C．结合能大小与核子数有关，重核总结合能可能大于中等质量核，但重核比结合能更小、更不稳定，原子核稳定性不由总结合能决定，故C错误；D．比结合能越大，说明拆分单个核子平均需要的能量越多，核子结合越牢固，原子核越稳定，故D正确。故选D。11．（2026·山东临沂·一模）我国科学家发明了一种神奇的微核电池，该电池比一颗米粒还小，却可以让手机50年不充电。电池使用从核废料中提出来的镅作为原料，镅的一种衰变方程为，关于该反应，下列说法正确的是（）A．反应前后总质量保持不变B．的比结合能比的比结合能大C．方程中的X为，其穿透能力比射线弱D．方程中的X来自核内一个质子和一个中子结合在一起产生的【答案】C【详解】A．该衰变是放能反应，存在质量亏损，反应后总质量小于反应前总质量，故A错误；B．比结合能越大原子核越稳定，衰变过程是由不稳定的生成更稳定的，因此的比结合能更大，故B错误；C．根据核反应电荷数守恒、质量数守恒，计算得X的电荷数为质量数为故X为，即粒子，射线的穿透能力弱于射线，故C正确；D．粒子是原子核内2个质子和2个中子结合形成后释放的，并非一个质子和一个中子结合产生，故D错误。故选C。12．（2026·山东东营·一模）2026年1月3日，中国“人造太阳”突破密度极限，点火迎来新路径。其利用高能氘核（）和氚核（）发生核反应生成氦核（）并释放出一个粒子X，同时释放出射线，其核反应方程为。下列说法正确的是（）A．X粒子可通过电磁场进行约束B．射线来源于核外电子能级跃迁C．该核反应为衰变D．的比结合能比的比结合能大【答案】D【详解】A．根据核反应电荷数、质量数守恒，可计算出X的电荷数为，质量数为，即X为中子，不带电，不受电磁场的作用力，无法通过电磁场约束，故A错误；B．射线来源于原子核内部的能级跃迁，不是核外电子能级跃迁产生的，故B错误；C．该反应是两个轻核结合为质量更大的原子核的反应，属于核聚变，衰变是重核自发释放粒子的衰变过程，故C错误；D．该核反应释放能量，说明生成物氦核的稳定性高于反应物氘核，原子核越稳定其比结合能越大，因此的比结合能比的比结合能大，故D正确。故选D。13．（2026·山东烟台·一模）山东海阳核电站是中国大型商用核电站，反应堆中所用到的铀-235是一种放射性同位素，反应堆中核反应的方程为，下列说法正确的是（）A．该核反应方程中X为中子B．该核反应为核聚变反应C．该核反应过程中没有质量亏损D．经过一个半衰期，10个放射性铀-235原子核一定剩下5个【答案】A【详解】A．根据质量数守恒，有解得电荷数守恒，有解得，故X为中子，故A正确；B．该反应为铀-235吸收中子后分裂为钡和氪等中等质量核，属于核裂变反应，而非轻核结合的核聚变反应，故B错误；C．核裂变释放大量能量，根据爱因斯坦质能方程，能量释放对应质量亏损，故C错误；D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核无法确定衰变后剩余确切个数，只能描述概率行为，故D错误。故选A。14．（2026·山东泰安·一模）硼中子俘获治疗技术（BNCT）是近年来国际肿瘤治疗领域新兴快速发展的精准诊疗技术，其原理是进入癌细胞内的硼原子核吸收慢中子，转变为锂原子核和粒子，并释放出γ光子。已知硼原子核的比结合能为，锂原子核的比结合能为，这个核反应过程中质量亏损为，真空中的光速为，则粒子的结合能为（）A． B．C． D．【答案】D【详解】由质能方程可知，核反应中放出的能量由能量关系可得则粒子的结合能为故选D。15．（2026·山东菏泽·二模）香烟中含有的物质钋（）放射性强、危害大。已知的半衰期为138天，其衰变方程为。下列说法正确的是（）A．该衰变过程能够发生链式反应B．经过276天，800个原子核还剩下200个C．该反应过程存在质量亏损、向外释放能量，说明能量与质量可以相互转化D．α衰变的实质是原子核内的2个质子和2个中子结合成氦核释放出来【答案】D【详解】A．链式反应是重核裂变特有的反应，该过程属于α衰变，是天然放射性衰变，无法发生链式反应，故A错误；B．半衰期是对大量原子核衰变的统计规律，对确定个数的少量原子核不适用，无法准确预测剩余原子核的具体个数，故B错误；C．质能方程体现的是质量与能量的当量对应关系，并非二者可以相互转化，质量亏损是原子核的静止质量减少，总质量（包含运动质量）和总能量依然守恒，故C错误；D．α粒子为氦核，由2个质子和2个中子组成，α衰变的实质是原子核内的2个质子和2个中子结合为氦核后释放出来，故D正确。故选D。16．（2026·山东淄博·二模）医学治疗中常用放射性核素产生射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的，的半衰期为。对于质量为的，经过时间后剩余的质量为，其图线如图所示。从图中可得为（）A． B． C． D．【答案】B【详解】时为原来质量的，时为原来质量的，衰变了一半，经历的时间应为一个半衰期，可得可得故选B。17．（2026·山东烟台·二模）我国“中国环流三号”（HL-3）实现电子温度1.6亿摄氏度的稳态运行，其核心反应为氘氚核聚变，反应方程为。已知的比结合能为1.09MeV，的比结合能为2.78MeV，的比结合能为7.07MeV，则该核聚变反应释放的核能为（）A．3.2MeV B．3.45MeV C．10.27MeV D．17.76MeV【答案】D【详解】核反应释放的核能等于反应后生成物的总结合能减去反应前反应物的总结合能，而原子核结合能等于比结合能与核子数的乘积，所以释放的核能为故选D。18．（2026·山东临沂·二模）2025年10月，我国科学家在“墨子号”量子科学实验卫星上成功实现了基于微重力环境的里德堡原子量子操控。里德堡原子是指核外电子被激发到高激发态的原子，其能级间隔远小于普通低激发态原子，对外界电磁场、引力场等环境扰动极为敏感，可用于高精度量子传感。以下关于里德堡原子与相关量子理论的说法正确的是（）A．里德堡原子的核外电子被激发到高激发态时，核外电子动能增大，电势能增大B．玻尔提出了轨道量子化与定态理论C．在核反应中，反应前的结合能之和大于反应后的结合能D．天然放射现象中产生的β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚形成的【答案】B【详解】A．核外电子被激发到高激发态时轨道半径增大，由库仑力提供向心力，推得电子动能，增大则动能减小；电子跃迁到高能级需要吸收能量，总能量增大，而动能减小，因此电势能增大，故A错误；B．玻尔原子理论的核心假设包含轨道量子化、定态、跃迁频率条件，故B正确；C．该反应为放能核聚变反应，反应后生成的原子核更稳定，而原子核越稳定其结合能（将原子核完全拆为自由核子所需的能量）越大，因此反应前结合能之和小于反应后结合能之和，故C错误；D．射线的本质是原子核内部中子衰变为质子时释放的电子，来源于原子核内部，不是核外电子挣脱束缚形成的，故D错误。故选B。19．（2026·山东德州·二模）我国新一代月球科研站采用锔-244（）同位素核电池作为长期能源，其衰变方程为。衰变时伴随波长为的光子放出，用该光子照射光伏组件的锡基钙钛矿材料（逸出功为）产生光电效应。已知真空中光速为，普朗克常量为，下列说法正确的是（）A．衰变方程中的为中子，该过程为衰变B．月球表面昼夜温差极大，锔-244的半衰期会随之显著变化C．衰变后生成的钚-240原子核比锔-244更不稳定，比结合能更小D．用射线照射锡基钙钛矿材料时，逸出光电子的最大初动能为【答案】D【详解】A．根据核反应电荷数、质量数守恒，Y的电荷数为，质量数为，因此Y为粒子，该过程为衰变，故A错误；B．半衰期是原子核的固有属性，仅由原子核内部结构决定，与外界温度、压强等环境条件无关，因此温度变化时锔-244的半衰期不变，故B错误；C．该衰变过程释放能量，生成的新核更稳定，而原子核的比结合能越大，稳定性越强，因此钚-240的比结合能比锔-244更大，故C错误；D．光子的频率光子能量为根据爱因斯坦光电效应方程，逸出光电子的最大初动能，故D正确。故选D。20．（2026·山东潍坊·二模）科学家利用放射性材料——中的发生衰变为火星车供电，其衰变方程为，已知的半衰期是87.7年，下列说法正确的是（）A．X是粒子，该过程放出能量B．X是粒子，该过程吸收能量C．经过175.4年，会有的发生衰变D．经过175.4年，会有的发生衰变【答案】D【详解】AB．根据核反应电荷数守恒、质量数守恒可知，X的电荷数为2，质量数为4，因此X为粒子，即，衰变过程存在质量亏损，根据质能方程，会释放能量，故A、B错误；CD．的半衰期年，年为两个半衰期，根据半衰期规律，剩余未衰变的占初始总量的因此发生衰变的占比为，故C错误，D正确。故选D。21．（2026·山东济宁·二模）如图所示为原子核的比结合能曲线，下列说法正确的是（）A．的结合能约为7MeVB．两个结合成时吸收能量C．比更稳定D．比的结合能大【答案】C【详解】A．根据图像可知的比结合能约为，所以结合能为，故A错误；B．根据计算可知的结合能大于两个的结合能的和，所以两个结合成时应放出热量，故B错误；C．比结合能越大的原子核越稳定，根据图像可知比更稳定，故C正确；D．与的比结合能相差不多，但的核子数比大很多，所以的结合能更大，故D错误。故选C。22．（2026·山东枣庄·二模）“玲龙一号”是全球首个陆上商用模块化小型压水堆。它的核反应材料为低浓缩铀，普通水作为慢化剂，使用镉合金做成的控制棒吸收中子，控制反应速度。下列说法正确的是（）A．“玲龙一号”是核聚变反应堆B．普通水可以使慢中子转变为快中子C．控制棒插入越深，链式核反应的速度变快D．核反应释放的能量来自于原子的质量亏损【答案】D【详解】A．由题意可知，“玲龙一号”是核裂变反应堆，故A错误；B．普通水可以使快中子