文档内容
专题突破卷 19 近代物理专题（光电效应的规律以及方程的
应用、氢原子能级跃迁、核反应方程与核能的计算）
60分钟
考点 考向 题型分布
近代物理专题（光电效应的规律以 考向1：光电效应的规律和方程的应用 17 单选+3 多
及方程的应用、氢原子能级跃迁、 考向2：氢原子能级跃迁 选
核反应方程与核能的计算） 考向3：原子核的衰变、半衰期
考向4：核反应类型以及核反应方程
考向5：核力与核能的计算
考向6：光的波粒二象性、物质波
近代物理专题（光电效应的规律以及方程的应用、氢原子
能级跃迁、核反应方程与核能的计算）（17 单选+3 多选）
1．（2024·广西玉林·模拟预测）关于对黑体的认识，下列说法正确的是（ ）
A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的
B．科学家在研究黑体辐射的实验规律时发现，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，另一
方面， 辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
C．爱因斯坦的光电效应方程成功地解释了黑体辐射的实验规律
D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关
【答案】B
【详解】A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，但是黑体能够自身辐射电磁波，可知，黑体不一定是黑
的，故A错误；
B．科学家在研究黑体辐射的实验规律时发现，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，另一方
面， 辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B正确；C．普朗克提出能量子概念，成功地解释了黑体辐射的实验规律，故 C错误；
D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关，故 D错误。
故选B。
2．（2024·天津滨海新·三模）如图所示，氢原子从 能级跃迁到 能级发出a种光，氢原子从
能级跃迁到 能级发出b种光。关于这两种光的特性，以下说法中正确的是（ ）
A．在真空中传播同样的距离，b光所用时间更长
B．从水中斜射入空气时，b光更容易发生全反射
C．照射同样的金属板发生光电效应时，b光的遏止电压更大
D．在条件相同的情况下做杨氏干涉实验，b光的条纹间距更宽
【答案】D
【详解】A．真空中各种光传播速度相同，所以在真空中传播同样的距离，两种光所用时间相同，故A错
误；
B．根据氢原子能级差可知b光能量小，所以频率小，折射率小，从水中斜射入空气时，b光不容易发生全
反射，故B错误；
C．照射同样的金属板发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程
，
可知a 光的遏止电压更大，故C错误；
D．因为b光的频率小，波长大，所以在条件相同的情况下做杨氏干涉实验
L
Δx= λb光的条纹间距更宽，故D正确。
d
故选D。
3．（2024·天津北辰·三模）a、b两束单色光分别用同一双缝干涉装置进行实验，在距双缝恒定距离的屏上
得到如图所示的干涉图样，图甲是a光照射时形成的干涉图样，图乙是b光照射时形成的干涉图样。下列
关于a、b两束单色光的说法正确的是（ ）A．a光子的能量较大
B．在水中a光传播的速度较小
C．若用b光照射某金属没有光电子逸出，则用a光照射该金属时也没有光电子逸出
D．若a光是氢原子的核外电子从第四能级向第二能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子的核外电子
从第三能级向第二能级跃迁时产生的
【答案】C
【详解】A．由图可知a光照射时形成的干涉条纹间距大于b光的，由
可知a光的波长大于b光的波长，则a光的频率小于b光的频率，根据
可知a光子的能量较小，故A错误；
B．根据
由于a光的频率小于b光的频率，则a光的折射率小于b光的折射率，a光在水中的传播速度较大，故B错
误；
C．若用b光照射某金属没有光电子逸出，由于a光的频率小于b光的，故a光照射该金属时也没有光电子
逸出，故C正确；
D．若a光是氢原子的核外电子从第四能级向第二能级跃迁时产生的，因为b光子的能量大于a光子的能量，
则b光不可能是氢原子的核外电子从第三能级向第二能级跃迁时产生的，故D错误。
故选C。
4．（2024·湖南长沙·三模）一群处于基态的氢原子，在大量电子的碰撞下跃迁至 的能级，然后从
能级向低能级跃迁。如图甲，氢原子从能级 跃迁到能级 产生可见光Ⅰ，从能级 跃迁到
能级 产生可见光Ⅱ。图乙是光Ⅰ、光Ⅱ对同种材料照射时产生的光电流与电压图线。已知普朗克常量
h，电子质量为 、电荷量为e，光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（ ）A．使处于基态的氢原子跃迁至 能级的电子动能
B．图乙的图线a对应光Ⅰ
C．图乙中的 、 满足关系
D．使处于基态的氢原子跃迁至 能级的电子德布罗意波长
【答案】C
【详解】A．由于氢原子只能吸收实物粒子的部分动能，所以使处于基态的氢原子跃迁至 能级的电子
动能
故A错误；
B．根据
结合图乙可知：图线a对应的遏止电压小于图像b对应的遏止电压，则图线a对应的光电子最大初动能小
于图线b对应的电子最大初动能，所以图线b对应光Ⅰ，故B错误；
C．根据图线a对应光Ⅱ，有
根据图线b对应光Ⅰ，有
由于光Ⅰ、光Ⅱ照射同种材料，逸出功相同，所以
故C正确；
D．根据德布罗意波长公式电子的质量为 ，电子的动量为
可知电子的德布罗意波长为
故D错误。
故选C。
5．（2024·江苏南京·模拟预测）日本排入海洋的核污水中含具有放射性的氚 ，其衰变方程为
，半衰期为12.43年。下列说法正确的是（ ）
A．X为
B．该核反应过程中没有质量亏损
C． 的比结合能小于 的比结合能
D．经过24.86年，核污水中所含有的氚还有一半未发生衰变
【答案】C
【详解】A．原子核反应中满足质量数守恒和电荷数守恒，可得X为 ，故A错误；
BC．衰变过程中要释放能量，伴随质量亏损，且反应后能量更低，原子更稳定，比结合能更大，故B错误，C正确；
D．若放射性元素半衰期为T，经历时间t后剩余放射性元素的含量占比为
可知核污水中所含有的氚还有 未发生衰变，故D错误。
故选C。
6．（2024·新疆·一模）对原子、原子核的认识，下列说法正确的是（ ）
A．某原子核发生一次α衰变时，生成的新核与原来的原子核相比，中子数少2
B．发生β衰变时，有电子放出，其本质是绕原子核运动的电子受激发出的C．放射性元素的半衰期随着外界条件（如温度、压强等）的改变而改变
D．碳14的半衰期为5730年，若某古木的历史为11460年，则该古木碳14的含量为现代植物的
【答案】A
【详解】A．发生α衰变时，生成的新核与原来的原子核相比，质量数少4，质子数少2，则中子数少2，
故A正确；
B．发生β衰变时，有电子放出，其本质是原子核内的一个中子转化为质子并放出一个电子，故B错误；
C．半衰期由核内部因素决定，与外部条件（如温度、压强等）无关，故C错误；
D．若某古木的历史为11460年，则该古木碳14的含量为现代植物的 ，故D错误。
故选A。
7．（2024·广东·模拟预测）核电站在运行时会产生大量核污染水，其中含有放射性元素——氚 ，由于
它和氢元素有相似的生物学活性，会被人体吸收并整合到 和蛋白质上，一旦氚原子核衰变为氦3，会
直接破坏 和蛋白质上与氢有关化学键和氢键上，从分子层面造成人体病变。下列关于原子核的相关
说法正确的是（ ）
A．核反应 中的电子是核外电子
B． 衰变成 ，经过了3次 衰变
C．两个核子结合在一起所吸收的能量是原子核的结合能
D．要使两个轻核发生核聚变，需要很高的温度，使其具有足够的动能以克服库仑斥力
【答案】D
【详解】A．核反应方程的电子来自原子核的衰变产生的电子，故A项错误；
B． 衰变成 ，质量数减少了16，因此经历了4次 衰变，故B项错误；
C．结合能是两个核子结合时释放的能量，故C项错误；
D．要使两个轻核发生核聚变，需将两个轻核加热到很高温度，使原子核具有足够的动能足以克服库仑斥
力，故D项正确。
故选D。
8．（2024·湖北荆州·三模）关于下列四幅图的说法正确的是（ ）A．图甲是 粒子散射实验，卢瑟福据此提出了原子的核式结构模型
B．图乙是光电效应实验，张开的验电器指针和锌板都带负电
C．图丙是放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹，1为 射线
D．图丁是核反应堆示意图，它是利用轻核聚变反应释放能量
【答案】A
【详解】A．图甲是 粒子散射实验，卢瑟福据此提出了原子的核式结构模型，A正确；
B．图乙是光电效应实验，张开的验电器指针和锌板都带正电，B错误；
C．图丙是放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹，由左手定则可知1粒子带负电，为 射线，C错误；
D．图丁是核反应堆示意图，它是利用重核裂变反应释放能量，D错误。
故选A。
9．（2024·黑龙江鹤岗·模拟预测）硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术，其原理是进入癌细胞内的硼核（
）吸收慢中子，转变成锂核（ ）和 粒子，释放出 光子。已知核反应过程中质量亏损为 ，
光子的能量为 ，已知硼核（ ）的比结合能为 ，锂核（ ）的比结合能为 ，氦核的比结合能为
；普朗克常量为h，真空中光速为c。下列税法中正确的是（ ）
A．光子的波长为
B．硼核（ ）变成锂核（ ）和 粒子的核反应是 衰变
C．放出的核能
D．氦核的比结合能
【答案】C
【详解】A．根据公式 和 可得，光子的波长为故A错误；
B．根据题意可知，核反应方程为
可知，核反应不是 衰变，故B错误；
C．根据反应物的结合能与释放能量之和等于生成物结合能可知，放出的核能为
故C正确；
D．氦核的结合能为
氦核的比结合能
故D错误。
故选C。
10．（2024·江苏镇江·模拟预测）一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的
光，将这些光分别照射到图甲电路阴极 的金属上，只能测得2条电流随电压变化的图像如图乙所示，已
知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是（ ）
A．图乙中的 光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的
B．图乙中的 光光子能量为12.75eV
C．动能为1eV的电子能使处于第3能级的氢原子电离D．阴极金属的逸出功可能为
【答案】B
【详解】A．图乙中的a光遏止电压比b光小，根据
可知，b光频率最大，对应的氢原子跃迁的能级差最大，则b光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的，
选项A错误；
B．图乙中的b光光子能量为
选项B正确；
C．使处于第3能级的氢原子电离需要的最小能量为1.51eV，则动能为1eV的电子不能使处于第3能级的氢
原子电离，选项C错误；
D．因a光子对应着从第3能级到基态的跃迁，该光能使光电管发生光电效应；比a光能量稍小的跃迁对应
于从第2能级到基态的跃迁，该跃迁放出能量为10.2eV，但是该光不能使光电管发生光电效应，可知阴极
金属的逸出功大于10.2eV，不可能为W＝6.75 eV，选项D错误。
0
故选B。
11．（2024·湖北武汉·二模）研究表明，某些元素的原子核有可能从靠它很近的核外电子中“俘获”一个
电子而形成一个新原子，人们把这种现象叫做“K俘获”。例如：一个铍原子核（ ）会从K层电子轨
道上俘获一个电子后生成一个处于激发态的锂核，和一个具有能量且不带电的质量数为零的中微子v。处
于激发态的锂核（ ）又自发地放出γ光子而回到基态。下列说法正确的是（ ）
A．该反应属于β衰变
B．该反应前后没有质量亏损
C．铍原子核内有4个中子，3个质子
D．该反应的本质是一个质子俘获一个电子后生成一个中子
【答案】D
【详解】AD．该反应的本质是一个质子俘获一个电子后生成一个中子；不是放出一个电子，所以不属于β
衰变，故A错误，D正确；
B．该反应释放能量，反应前后有质量亏损，故B错误；C．铍原子核（ ）内有3个中子，4个质子，故C错误。
故选D。
12．（2024·湖南·模拟预测）瑞瑞在一节大学物理实验课上用光源发出的光照射光电管来测量光电流与所
加电压关系。已知光源L的光谱如图所示，则 曲线最可能为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】波长越小，光的频率约高，由光电效应方程可得
当光的频率大于光电管的截至频率，频率越大，激发的光电子初动能越大。
光源L的光谱中波长 的波占多数，产生的初动能较小的光电子，则反向电压较小时，电流
会出现突然衰减。
故选A。
13．（2024·广东江门·模拟预测）如图1、2、3所示为与光电效应相关的三幅图，其中图3为a，b，c三种
单色光分别照射金属K时得到的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。下列说法正确的是（ ）A．光电效应是爱因斯坦最早在实验中发现，并用光子说成功加以解释
B．图2中，断开开关S后，电流表G的示数为零
C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大
D．根据图3可知，b光的频率大于c光的频率
【答案】D
【详解】A．赫兹最早发现光电效应，爱因斯坦用光子说成功加以解释，故A错误；
B．图2中，断开开关S后，因发生光电效应，电流表G的示数不为零，故B错误；
C．由光电效应方程
仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能不会增大，故C错误；
D．图3中，光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，根据
可知入射光的频率越高，对应的截止电压 越大，由图丙所示可知，a、c截止电压相等，a、c为同一频
率的单色光，b的截止电压大，b光的频率大于c光的频率，故D正确。
故选D。
14．（2024·山东济宁·三模）某兴趣小组设计了一种光电烟雾报警器，其结构和原理如图所示。光源向外
发射某一特定频率的光，发生火情时有烟雾进入报警器内，会使部分光改变传播方向，绕过挡板进入光电
管从而发生光电效应，于是有电流输入报警系统，电流大于 就会触发报警系统报警。某次实验中，当滑
动变阻器的滑片P处于图示位置，烟雾浓度增大到n时恰好报警。假设烟雾浓度越大，单位时间内光电管
接收到的光子数越多。下列说法可能正确的是（ ）A．光线绕过挡板进入光电管利用了光的折射
B．为提高光电烟雾报警器的灵敏度，可以将滑片P向右移动少许
C．仅将电源的正负极反接，在烟雾浓度为n时也可能触发报警
D．报警器恰好报警时，将滑片P向右移动后，警报有可能会被解除
【答案】B
【详解】A．光电烟雾报警器利用了烟雾对光的散射，是光的反射原理，故A错误；
B．将滑片P向右移动少许，可增加光电管的正向电压，从而增加光电流，提高光电烟雾报警器的灵敏度，
故B正确；
C．图中光电管两端加的是正向电压，若正负极反接则光电管两端加负向电压，光照强度一定时，根据光
电流与电压的关系，可知接正向电压在单位时间内会比接负向电压有更多光电子到达A极，所以反接后光
电流会减小，在烟雾浓度为 时无法触发报警系统，故C错误；
D．恰好报警时将滑片P向右移动，会增大两极间的正向电压，不可能降低报警器的灵敏度，所以不会解
除警报，故D错误。
故选B。
15．（2024·浙江温州·模拟预测）如图所示是研究光电效应的实验装置，C为滑动变阻器的中点。现用蓝光
照射光电管K，电流表中有电流，则（ ）
A．将滑片向a端移动，光电子的最大初动能不变B．将滑片向a端移动，光电流将一直增大
C．用光强相同的紫光照射K，则形成的饱和电流大小相等
D．用光强相同的黄光照射K，则电路中的电流将增大
【答案】A
【详解】A．依据光电效应方程
可知，光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，将滑片向a端移动改变的是A、K极间的电压，故光
电子的最大初动能不变，故A正确；
B．滑片向a端移动，光电管两端的正向电压增大，光电流增大，当光电流达到饱和电流时电流不再增大，
故B错误；
C．将光强相同的紫光照射K，由于紫光的光子能量大，光子数少，紫光照射形成的饱和电流较小，故C错
误；
D．将光强相同的黄光照射K，由于黄光的光子能量小，不能确定能否发生光电效应，所以无法判断电路
中的电流是否增大，故D错误；
故选A。
16．（2024·安徽六安·一模）关于以下各图中所示的热学相关知识，描述正确的是（ ）
A．图甲：阴极射线管的K极发射的射线是电磁波
B．图乙：康普顿效应说明光子具有波动性，光子不但具有能量，还有动量
C．图丙中，曲线1对应的分子平均动能比曲线2对应的分子平均动能小
D．图丁中，一定质量的理想气体完成A→B→C→A一个循环中其温度始终不变
【答案】C
【详解】A．图甲：阴极射线管的K极发射的射线是阴极射线，阴极射线本质上是高速电子流，故A错误；
B．图乙：光子与静止电子产生弹性斜碰撞，光子把部分能量转移给了电子，同时光子还使电子获得一定
的动量，因此康普顿效应说明光子具有粒子性，光子不但具有能量，还有动量，故B错误；
C．图丙中，曲线 对应的分子速率大的分子数占总分子数的百分比大一些，可知 ，则曲线1对应
的分子平均动能比曲线2对应的分子平均动能小，故C正确；D．图丁中，完成A→B→C→A一个循环，温度先升高，后降低，再升高，故D错误。
故选C。
17．（2024·山东·模拟预测）氢原子能级跃迁可以帮助我们更好地理解宇宙的结构，并从中得到很多有价
值的信息。大量氢原子处于 能级上，其能级图如图所示。下列关于这些氢原子能级跃迁过程中所发出
的 、 、 三种光的说法正确的是（ ）
A．相同条件下， 光最容易发生明显的衍射现象
B． 光光子的动量最大
C．用 光照射处于 能级的氢原子，氢原子会发生电离
D．在真室中， 光的波长等于 、 两光波长之和
【答案】C
【详解】A．由能级图可知， 光的频率最高， 光的频率最低，结合 可知 光波长最短， 光波长
最长，条件相同时， 光最容易发生明显的衍射现象，故A错误；
B．结合光子动量 可知， 光光子的动量最大，故B错误；
C． 光的光子能量为
故用 光照射处于 能级的氢原子，氢原子会发生电离，故C正确；
D．根据题意有
， ，
由图可知
则有
故D错误。故选C。
18．（2024·云南·模拟预测）如图所示，在铅制盒子中存放有放射性元素铀，射线只能从盒子上的小孔射
出，形成细细的一束。在射线经过的区域施加垂直于纸面向外的匀强磁场，发现射线分裂成了1、2和3三
束，则（ ）
A．射线1带负电
B．射线2为X射线，穿透能力最强
C．射线3的粒子与光照射金属时所逸出的带电粒子是同一种粒子
D．三束射线速度大小不同，穿透能力也不同
【答案】CD
【详解】A．由左手定则可知1是α粒子，带正电，2是γ射线，不带电，3是β粒子，带负电，故A错误；
B．射线2是γ射线，穿透本领最强，故B错误；
C．射线3是β粒子，本质是电子，与光照射金属时所逸出的带电粒子是同一种粒子，故C正确；
D．三种射线速度大小不同，其中α粒子速度最小，穿透能力最弱，电离本领最强，β粒子穿透能力和电离
能力都较弱，γ射线速度最大，穿透本领最强，电离本领最弱，故D正确。
故选CD。
19．（2024·天津蓟州·三模）以下说法正确的是（ ）
A．比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定吸收能量
B．核反应可以说明原子核具有复杂结构
C． 是重核裂变
D．核反应中 ，其中X是质子
【答案】BD
【详解】A．比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时，存在质量亏损，释放能量，故A错误；
B．核反应可以说明原子核具有复杂结构，故B正确；
C． 是 衰变，故C错误；D．核反应中 ，根据反应过程满足质量数和电荷数守恒，可知X是质子 ，故D正
确。
故选BD。
20．（2024·海南海口·三模）在光电效应中，当一定频率的光照射某种金属时，实验得到的遏止电压 与
入射光的频率 的关系如图，其横轴截距为a，纵轴截距为 ，元电荷电量为e。下列说法正确的是（
）
A．遏止电压与入射光的频率成正比
B．金属的逸出功为eb
C．金属的截止频率为a
D．普朗克常量
【答案】BCD
【详解】A．由
又有
解得
所以遏止电压会随着入射光的频率的增大而增大，但不是不是成正比关系，故A项错误；
B．由上述分析有
可知图像的纵截距为所以金属的逸出功为
故B项正确；
D．结合之前的分析可知，图像的斜率为
所以普朗克常量为
故D项正确；
C．当 时有
解得金属的截止频率为
故C项正确。
故选BCD。
