近代物理（測試）（解析版）-2025年高考物理一輪復習

第十六章近代物理

測試卷

（考試時間：90分鐘試卷滿分：100分）

注意事項：

1.本試卷分第I卷（選擇題）和第n卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務必將自己的班級、姓名、

學號填寫在試卷上。

2.回答第I卷時，選出每小題答案后，將答案填在選擇題上方的答題表中。

3.回答第n卷時，將答案直接寫在試卷上。

第I卷（選擇題共60分）

一、選擇題（共12小題，每小題5分，共60分。在每小題給出的四個選項中，第1-8題只有一項符合題

目要求，第9-12題有多項符合題目要求。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。）

1.我國自主研發(fā)的東方超環(huán)（EAST））是國際首個全超導托卡馬克核聚變實驗裝置，有“人造太陽”之稱。

去年，EAST兩次刷新世界紀錄，實現(xiàn)了可重復的1.2億攝氏度101秒、7000萬攝氏度1056秒的離子體運

行。“人造太陽”核反應的方程可能是（）

A.2j；u+；n-￡Xe+；；Sr+2；nB.；H+：H-；He+>

C.2■Rn+；HeD.i；N+；Hef[O+；H

【答案】B

【詳解】A.重核第U發(fā)生裂變，即核裂變核反應，故A錯誤；

B.該反應是輕核聚變核反應，故B正確；

C.該反應生成物有氮核;He,屬于a衰變核，故C錯誤；

D.該反應是人工核反應方程，故D錯誤。

故選Bo

2.關(guān)于近代物理研究，下列敘述符合事實的是（）

A.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，揭示了原子核是由質(zhì)子和中子組成的

B.同種金屬發(fā)生光電效應時，入射光的頻率越低，光電子的最大初動能越大

C.盧瑟福用夕粒子轟擊;4N獲得反沖核;7。，發(fā)現(xiàn)了中子

D.玻爾理論表明，氫原子能量越高，氫原子核外電子做圓周運動的動能越小

【答案】D

【詳解】A.天然放射現(xiàn)象證明了原子核有復雜結(jié)構(gòu)，故A錯誤；

B.根據(jù)&=加-%可知當入射光的頻率越光電子的最大初動能越大，故B錯誤；

C.盧瑟福用a粒子轟擊;“N獲得反沖核;7。有;He+；4Nf，o+；H發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故C錯誤;

D.玻爾理論表明，氫原子能量越高，電子繞核運動的半徑越大竺=加2；根F聯(lián)立可得用=反半

rr22r

徑越大，動能越小，故D正確。故選D。

3.目前科學家已經(jīng)能夠制備出能級較高的氫原子。已知氫原子第"能級的能量紇=-*geV,金屬鴇的逸

n

出功為4.54eV,如圖是按能量大小排列的電磁波譜，其中可見光的能量區(qū)間為1.62eV?3.11eV。下列說法

正確的是（）

紅外線：見紫外線X射線

陽

-1??~'I?

10以10-110°10'102103

能量（eV）

A.紫外線波段的光子均不能使基態(tài)氫原子電離

B.氫原子躍遷時可能會輻射可見光波段的光子

C.用紅外線長時間照射金屬鴇能產(chǎn)生光電效應

D.用可見光照射處于w=20能級的氫原子不能使其電離

【答案】B

【詳解】A.基態(tài)氫原子具有的能量為耳=-13.6eV,若基態(tài)氫原子電離，則需要吸收的光子能量出13.6eV,

由題圖可知紫外線波段中明顯存在光子能量度13.6eV的光子，這些光子可以使基態(tài)氫原子電離，故A錯誤；

B.氫原子躍遷時可能會輻射可見光波段的光子，如從2能級到3能級，故B正確；

C.金屬鴇的逸出功為4.54eV,由題圖可知，紅外線的光子能量小于4.54eV,故不能讓金屬鴇產(chǎn)生光電效

應，故C錯誤；

D.能級〃=20的氫原子能量為凡=-￡geV=-冬eV=-0.034eV由題圖可知可見光的光子能量大于

0.034eV,故可見光可以使"=20的氫原子失去一個電子變成氫離子，故D錯誤。故選B。

4.裝修石材通常具有一定的輻射，主要是因為其中含有放射性元素氨，氨核（著Rn）發(fā)生一次衰變后生

成新核車卜，：8P。），放出一個粒子X及一個/光子。氨的半衰期為3.8天，下列說法正確的是（）

A.X為夕粒子B.X與/光子均屬于實物粒子

C.車卜核的比結(jié)合能比氨核大D.石材中氫經(jīng)過7.6天會全部衰變完

【答案】C

【詳解】A.新核針（北蚱。）的電荷數(shù)比氨核（"Rn）小2,而質(zhì)量小4,根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，可

得放出的粒子X的電荷數(shù)為2,質(zhì)量數(shù)為4,是a粒子，A錯誤;

B.7光子是電磁波，不是實物粒子，B錯誤；

C.衰變過程有質(zhì)量虧損，核子的比結(jié)合能變大，C正確；

D.每經(jīng)過一個半衰期，原子核有半數(shù)發(fā)生衰變，這個一半是指當前的一半，故經(jīng)過兩個半衰期，氫會剩下

四分之一，故D錯誤。故選C。

5.光子既有能量又有動量，當物體表面對光產(chǎn)生反射或折射時，光的動量被改變，光對物體會產(chǎn)生力的作

用。如圖所示，一束功率為P的激光束照射到透明介質(zhì)小球上時，若忽略光的吸收和反射，經(jīng)兩次折射后，

光的傳播方向改了60,則光對介質(zhì)小球的作用力為（光子的能量E和動量p之間的關(guān)系是E=pc,其中。

【答案】A

【詳解】在At時間內(nèi)，有尸&能量的光被介質(zhì)球折射，其動量為°=羽

C

因光的傳播方向改了60,即光的動量方向改變了60,其動量變化量即=一

所以光束受介質(zhì)球的作用力為廠=孚=￡則其反作用力也為二。故選A。

6.用紫外光電管制作的火災報警器的靈敏度非常高，只有當明火中的紫外線照射到光電管的陰極K時才啟

動報警，因此被稱為“火焰發(fā)現(xiàn)者”，它對可見光以及太陽光中的紫外線完全沒有反應，因此在使用過程中不

需要過濾任何可見光。已知光電管內(nèi)部陰極K的金屬材料發(fā)生光電效應的極限頻率為％,太陽光中的紫外

線的頻率為匕，明火中的紫外線的頻率為七，下列說法正確的是（）

A.

B.匕＞％

C.只有明火照射到陰極K的時間足夠長，火災報警器才啟動報警

D.明火中的紫外線照射陰極K,產(chǎn)生的光電子的最大初動能為％-%

【答案】A

【詳解】B.光電管對太陽光中的紫外線完全沒有反應，說明匕小于。，故B錯誤；

AD.明火中的紫外線照射到光電管的陰極K時發(fā)生光電效應，火災報警器啟動報警，說明力大于？，產(chǎn)生

的光電子的最大初動能為麻2-九％，故A正確，D錯誤；

C.只要發(fā)生火災，當明火中的紫外線照射到陰極K時，立即就能發(fā)生光電效應，火災報警器立即報警，無

須照射足夠長時間，故C錯誤。

故選Ao

7.圖甲是研究光電效應的實驗原理圖，陰極由逸出功網(wǎng)=3.20eV的金屬鈣制成。圖乙是汞原子的能級圖,

用汞原子躍遷發(fā)出的光子照射陰極，下列說法正確的是（）

A.大量〃=4能級的汞原子向低能級躍遷時只能發(fā)出4種頻率的光

B.從〃=2能級躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子波長最長

C.從〃=3能級躍遷到?=2能級發(fā)出的光子能使金屬鈣發(fā)生光電效應

D.用大量〃=2能級躍遷發(fā)出的光子照射，要使微安表示數(shù)為0,滑片P應向a端移動

【答案】D

【詳解】A.大量〃=4能級的汞原子向低能級躍遷時只能發(fā)出C；=6種頻率的光，故A錯誤;

B.由公式￡=紇-瑪；￡=hv；c=/lv可知光的能量越小，光的波長越長，結(jié)合能級圖容易知道并不是從〃=2

能級躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子的能量最小，所以從〃=2能級躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子波長不是最長的，故B錯

誤；

C.由￡=紇-耳?可知從”=3能級躍遷到〃=2能級發(fā)出的光子的能量為2.80eV,小于金屬鈣的逸出功，所

以不能使金屬鈣發(fā)生光電效應，故C錯誤；

D.大量〃=2能級躍遷發(fā)出的光子照射，當滑片P應向。端移動，有。點電勢比。點的高，所以這時加在

光電管的電壓為反向電壓，即K極加正極。所以有可能使得微安表示數(shù)為0,故D正確。故選D。

8.在俄烏沖突中，烏境內(nèi)扎波羅熱核電站多次遭受炮火攻擊，嚴重威脅其周邊環(huán)境與居民生活。其中扎波

羅熱核電站利用鈾核裂變釋放出能量，其主要核反應方程為;；5U+；n-；?Ba+黑Kr+3；n,如圖所示原子核

的平均結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)之間的關(guān)系圖線，下列說法正確的是（）

%比結(jié)合能/MeV

「

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...

02040608012014()160180200220240質(zhì)量數(shù)/

A.為了調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應速度，核反應堆中需要在鈾棒之間插進一些石墨。當反應過于劇烈時，

將石墨棒插入深一些，讓它多吸收一些中子，鏈式反應的速度就會慢一些

B.通常把核裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈式反應的最大體積叫作它的臨界體積，相應的質(zhì)量叫作臨界質(zhì)量

C.兩個中子和兩個質(zhì)子結(jié)合成;He核時釋放能量約為28MeV

D.：He核的平均核子質(zhì)量大于;Li核的平均核子質(zhì)量

【答案】C

【詳解】A.為了調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應速度，核反應堆中需要在插棒之間插進一些鎘棒，當反應過于劇

烈時，將鎘棒插入深一些，讓它多吸收一些中子，鏈式反應的速度就會慢一些，故A錯誤；

B.通常把核裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈式反應的最小體積叫作它的臨界體積，相應的質(zhì)量叫作臨界質(zhì)量，B錯誤；

C.根據(jù)圖像可知；He平均結(jié)合能約為7MeV,所以兩個中子和兩個質(zhì)子結(jié)合成;He核時釋放能量約為

E=4x7MeV=28MeV故C正確；

D.iHe核的比結(jié)合能大于;Li核的比結(jié)合能，所以；He核的平均核子質(zhì)量小于;Li核的平均核子質(zhì)量，故D

錯誤。故選C。

9.一定強度的激光（含有三種頻率的復色光）沿半徑方向入射到半圓形玻璃磚的圓心。點，如圖甲所示。

現(xiàn)讓經(jīng)過玻璃磚后的A、夙C三束光分別照射相同的光電管的陰極（如圖乙所示），其中C光照射時恰好

有光電流產(chǎn)生，則（）

A.若用8光照射光電管的陰極，一定有光電子逸出

B.C光比8光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象

C.若入射光的入射角從零開始增大，C光比8光先消失

D.若用A光和C光分別照射光電管的陰極，A光照射時逸出的光電子的最大初動能較大

【答案】CD

【詳解】由圖甲可得，三種頻率的光，其中2光和C光為單色光，C光的折射率大，頻率高；A光除了2c

光的反射光線外，還含有第三種頻率的光，為三種光的復合光。

A.根據(jù)幾何光學知識可知，2光和C光中C光偏折程度較大，C光的折射率大，頻率高，C光照射光電管

恰好有光電流產(chǎn)生，用3光照射同一光電管，不能發(fā)生光電效應，故A錯誤；

B.因C光的頻率大，波長小，則C光比2光更不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，選項B錯誤；

C.根據(jù)sinC=L可知，C光的臨界角較小，若入射光的入射角從。開始增大，C光比8光先消失，故C正

n

確；

D.A光為三種頻率的復合光，但A光中某頻率的光發(fā)生了全反射，其臨界角最小，折射率最大，頻率最大，

則A光和C光分別照射，光電管的陰極時，A光打出的光電子的最大初動能較大，故D正確；故選CD。

10.2020年6月23日北斗全球組網(wǎng)衛(wèi)星的收官之星發(fā)射成功，其中“北斗三號”采用星載氫原子鐘，通過氫

原子的能級躍遷而產(chǎn)生的電磁波校準時鐘。氫原子的部分能級結(jié)構(gòu)如圖所示，則（）

n￡/eV

oo-------------------------------------0

4---------------------------0.85

3--------------------------1.51

2--------------------------3.40

1---------------------------13.6

A.氫原子的核外電子在離原子核較近的地方出現(xiàn)的概率較小

B.用HeV的光子照射，能使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)

C.用4eV的光子照射處于〃=2激發(fā)態(tài)的氫原子，可以使之電離

D.氫原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后，核外電子動能減小，原子的電勢能增大

【答案】CD

【詳解】A.氫原子的核外電子在離原子核近的地方，概率大，A錯誤；

B.讓基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)，至少需要的能量是AE=E2一昂=-3.4eV-（-13.6）eV=10.2eV

或者AE=E3-E1=-1.51eV-（-13.6）eV=12.09eV則HeV不滿足兩能級間的差值，不能使處于基態(tài)的氫

原子躍遷到激發(fā)態(tài)，B錯誤；

C.若使處于〃=2激發(fā)態(tài)的氫原子，光子的能量至少為3.4eV,用4eV的光子照射，可以使之電離，C正

確；

D.氫原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后，核外電子運動到離原子核更遠的地方，動能減小，原子的電勢能增大,

D正確。故選CD。

11.2023年8月24日，日本政府正式向海洋排放福島第一核電站的核廢水。核廢水中的言P。發(fā)生衰變時

的核反應方程為2[Po-2；；pb+X,該核反應過程中放出的能量為0。設2；*0的比結(jié)合能為耳，2；；Pb的比

結(jié)合能為4，X的比結(jié)合能為與，已知光在真空中的傳播速度為C,則下列說法正確的是（）

A.在該核反應方程中，X表示;He粒子

B.該核反應過程中放出的能量。=210E「（206馬+44）

c.該核反應過程中的質(zhì)量虧損可以表示為根=孝

D.若把X粒子射入勻強磁場中，它一定受到洛倫茲力作用

【答案】AC

【詳解】A.在該核反應方程中，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為4,電荷數(shù)為2,為:He粒

子，選項A正確；

B.該核反應過程中放出的能量Q=（206七+44）-210與故B錯誤；

C.根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知。=Am,解得，核反應過程中的質(zhì)量虧損為機=?故C正確；

c

D.X的速度與勻強磁場方向平行時，不受洛倫茲力作用，故D錯誤。故選AC。

12.圖甲為研究某金屬材料的遏止電壓q與入射光頻率口的關(guān)系的電路圖。用不同頻率的光分別照射甲圖

中同一光電管的陰極K,調(diào)節(jié)滑片P測出遏止電壓，并描繪關(guān)系圖如圖乙所示。已知三種光的頻率分

別設為口、〃2、〃3,光子的能量分別為1.8ev、2.4eV、3.0eV,測得遏止電壓分別為％=0.8V、U2=1ANy

U3（圖乙中未知）。則下列說法正確的是（）

,U.-U,

A.普朗克常量可表達為〃=一一L

丁匕

B.圖乙中頻率為匕的光對應的遏止電壓q=2.ov

C.該陰極K金屬材料的逸出功為LOeV

D.將電源的正負極對換，仍用頻率為乙的光照射陰極K時，將滑片P向右滑動一些，電流表示數(shù)變大

【答案】BC

eU-eU

【詳解】A.由光電效應方程eU.=/7i/-卬可求得〃=———1故A錯誤；

V2

C.由代入數(shù)據(jù)，得W=L8eV-O.8eV=LOeV故C正確；

B.由eQ=/7%-卬代入數(shù)據(jù)，得6[73=3.06丫一1.06丫=2。6丫遏止電壓。3=2.0丫故8正確；

D.將電源的正負極對換，用頻率為力的光照射陰極K時，加在光電管上的電壓會使光電子加速，將滑片P

向右滑動一些，加速電壓變大，電流表示數(shù)可能增大，也可能不變，故D錯誤。

故選BC。

第II卷（非選擇題共40分）

二、非選擇題

13.（8分）人眼對綠光最為敏感?，F(xiàn)有一個綠光光源以Po的功率均勻地向各個方向發(fā)射波長為功的綠光,

人站在離光源為L的地方，人眼瞳孔的直徑為d,不計空氣對光的吸收，普朗克常量為h,真空中光速為c,

球體表面積公式為5=4^t.

（1）綠光光子的能量€為多大？單位時間內(nèi)綠光源發(fā)射的光子數(shù)N為多少？

（2）單位時間內(nèi)進入人眼的光子數(shù)”又為多少？

【答案】（1）",坐;⑵謂

Zhe

【詳解】（1）綠光光子的能量￡=加=?根據(jù)《=N加

得單位時間內(nèi)綠光源發(fā)射的光子數(shù)N寫

22

NpYNdP0A.d

-2

（2）單位時間內(nèi)進入人眼的光子數(shù)〃=4TIE＞萬(5)-16Z?16/?cL

14.（8分）真空中一對平行金屬板A和B正對放置，紫外線持續(xù)照射A板，有光電子從A板逸出，電子的

電量為e,質(zhì)量為加，普朗克常量為瓦

（1）在A、B板間接一靈敏電流計（如圖甲），電流計示數(shù)為1,求每秒鐘到達B板的電子數(shù)N；

（2）在A、B板間接如圖電壓U（如圖乙）時靈敏電流計示數(shù)為零，求光電子離開A板時，光電子的物質(zhì)

波波長的最小值2.

h

【答案】⑴N=--(2)

eyflmeU

【詳解】（1）設每秒鐘到達B板的電子個數(shù)為N,電荷量為。=Ne根據(jù)電流的定義式得/=2其中/=ls,可

t

得N=L

e

（2）以具有最大動能的電子為研究對象，當其速度減小到。時，電子恰好運動到接近B板，設其最大動能

為Ehn；根據(jù)動能定理得-eU=O-4光電子的物質(zhì)波波長為彳=5其中/=2加E強聯(lián)立解得力=百方

15.（12分）在火星上太陽能電池板發(fā)電能力有限，因此科學家們用放射性材料一PuO2作為發(fā)電能源為

火星車供電（PuO2中的PU是2j：Pu）。已知aPu衰變后變?yōu)閍U和a粒子。若靜止的2；；Pu在勻強磁場中發(fā)

生衰變，。粒子的動能為E,。粒子的速度方向與勻強磁場的方向垂直，在磁場中做勻速圓周運動的周期為

To,衰變放出的光子的動量可忽略，衰變釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為空U和a粒子的動能。已知光在真空中的

傳播速度c.求：

（1）2鼾U衰變過程中的質(zhì)量虧損&n；

（2）從開始衰變到和a粒子再次相遇的最短時間to

【答案】（1）Am=-11fQF4；（2）117To

117c~

【詳解】（1）a衰變方程為貫Pu-翼u+；He根據(jù)動量守恒定律可知a粒子和鈾核的動量大小相等，設為p,

、,n2,,n2E.,m42

a粒子的動能E&="鈾核的動能&=〃一貝1==H=

u

"2m2MEaM234117

所以釋放能量為AE=紇+嗎=由110石且AE=\rnc-解得Am=百11O萬F

（2）根據(jù)周期方程7=7一；力=粉G因為想再次相遇，必然是在裂變的切點處，所以每個粒子運動的

時間必須為整數(shù)周期，這樣就應有△r=〃7b=〃2TU,而w、m必須為整數(shù)，所以根據(jù)To與Tu的比例關(guān)系，則

必須?=117或加=92,這就意味著△U117T。所以相遇最短時間t=117〃=117”

16.（12分）反沖是常見的現(xiàn)象。

（1）靜止的鈾核（2；；U）放出1個動能為E的未知粒子后，衰變?yōu)?個社核（2需Th）。

a.請寫出上述衰變過程的核反應方程；

b.求反沖的社核的動能紇。（計算中可忽略質(zhì)子和中子質(zhì)量的差異，不考慮相對論效應）

（2）如圖所示，用輕繩連接的滑塊A和B（均可視為質(zhì)點）靜止在光滑水平面上，其間有一被輕繩束縛而

處于壓縮狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧，已知滑塊A的質(zhì)量為加，彈簧的彈性勢能為「。請證明：滑塊B的質(zhì)量M越大