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专题 18 近代物理
目录
01 模拟基础练.................................................................................................2
题型一：光电效应..........................................................................................................2
题型二：原子结构、能级跃迁.....................................................................................7
题型三：核反应、核能...............................................................................................14
02 重难创新练...............................................................................................18题型一：光电效应
1．（2025·广西·模拟预测）光电传感器如图甲所示，若光线被物体阻挡，电流发生变化，工作电路立即报
警。光线发射器内大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电
管阴极逸出光电子，图乙为a，b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。下
列说法正确的是（ ）
A．光线发射器最多能辐射出4种不同频率的光
B．用同一装置做双缝干涉实验，a光的条纹间距较小
C．光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能与入射的光的强度有关
D．若部分光线被遮挡，则放大器的电流将减小，从而引发报警
2．（2024·浙江金华·一模）如图甲为研究光电效应的实验装置，图乙为入射光频率 与光电管A、K两极
电势差U 的图像，已知电子电荷量为-e，已知直线AB的斜率的绝对值为k，且该直线对应的灵敏电流计
ab
的读数恰好均为0，直线AD平行于横轴，B点坐标为 ，D点坐标为 ，下列说法正确的是
（ ）
A．普朗克常量等于k
B．D点条件下形成的光电流一定比C点条件下形成的光电流大C．满足D点条件的光电子到达A极的最大动能为
D．在光照强度相同的情况下，沿直线从A到D，灵敏电流计示数一定逐渐变大
3．（2024·四川·一模）如图1，分别用 两种材料作K极进行光电效应实验研究，用频率为 的入射光
照射K极，且保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值 随电压 变化关系图像如图2所示，
且两线平行，已知普朗克常量 。则下列说法正确的是（ ）
A．图线 斜率 是普朗克常量 B．图线 斜率 是电子电量
C．材料 的逸出功 D．材料 的逸出功之比为
4．（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．
5．（2024·江西·一模）如图1所示是一款光电烟雾探测器的原理图。当有烟雾进入时，来自光源S的光被
烟雾散射后进入光电管C，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于10-8A，便会
触发报警系统。金属钠的遏止电压U 随入射光频率v的变化规律如图2所示，则（ ）
c
A．触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是N=6.25×1010个
B．图2中图像斜率的物理意义为普朗克常量h
C．要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能小于5.0×10-7m
D．通过调节光源发光强度的办法来调整光电烟雾探测器的灵敏度是不可行的
6．（2024·山西太原·二模）用大量氢原子发出的a、b、c三种光测试一新材料光电管，遏止电压 与三种
光的频率关系如图所示，图像斜率为k，截距为 ，电子带电量的大小为 ，下列说法正确的是（ ）
A．三种光子的动量
B．由图像可知，普朗克常量为
C．由图像可知，金属材料的逸出功为ed
D．若a、b、c是大量氢原子从能级 跃迁到低能级时发出的光，则
7．（2024·江苏·模拟预测）如图甲所示，用某种单色光研究光电效应现象，改变 极的材料进行探究。则遏止电压 随 极材料的逸出功 变化的关系图像如图乙所示，根据图线的斜率和截距可以求得
（ ）
A．光子的频率 B．光电子的电荷量
C．普朗克常量 D．材料的截止频率
8．（2024·辽宁丹东·模拟预测）图像可以直观地反映物理量之间的关系。如图甲所示的是光电管中光电流
与电压关系图像，图乙是 、 两种金属遏止电压与入射光频率之间的关系图像，下列说法正确的是（
）
A．甲图中， 光的波长大于 光的波长
B．甲图中， 光的波长可能等于 光的波长
C．乙图中，金属 的逸出功小于金属 的逸出功
D．乙图中，金属 的逸出功可能等于金属 的逸出功
题型二：原子结构、能级跃迁
9．（2024·浙江绍兴·一模）速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个
现象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光
波段，波长范围约为 m∼ m，对应能量范围约为 eV~ eV）、光源亮度高等特点。已知金属钠的逸出功 eV，可见光的光子能量范围为1.63eV~3.11eV，氢原子能级图如图所示，已知普朗克常
量 J·s。下列说法正确的是（ ）
A．能量为1.89eV的同步辐射光遇到线度约为 m的蛋白质分子时，能发生明显衍射
B．能量为1.89eV的同步辐射光，其动量约为 kg⋅m/s
C．能量为1.89eV的同步辐射光照射金属钠，可使金属钠发生光电效应
D．能量为12.09eV的同步辐射光照射基态氢原子，氢原子能级跃迁后不会发出可见光
10．（2024·河北保定·三模）如图所示为氢原子的能级图，大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁共放
出k种不同频率的光子，用这些光子一起照射某种金属，其中只有a、b两种频率的光子可以使该金属发生
光电效应，a的频率大于b的频率，则下列说法正确的是（ ）
A．k=4
B．该金属的逸出功大于等于12.75eV
C．产生的光电子最大初动能大于等于12.09eV
D．a光子的动量比b光子的动量大
11．（2023·江苏南京·模拟预测）如图甲所示为研究光电效应的电路，K极为金属钠（截止频率为
，逸出功为2.29eV）。图乙为氢原子能级图，氢原子光谱中有四种可见光，分别是从 、
5、4、3能级跃迁到 能级产生的。下列说法正确的是（ ）A．氢原子光谱中有三种可见光能够让图甲K极金属发生光电效应
B．仅将P向右滑动，电流计示数一定变大
C．若图甲入射光的频率小于钠的截止频率，增大光照强度，也可以发生光电效应
D．将自感系数为30μH的电感线圈和电容为1.2pF电容器组成LC振荡电路，用该电路产生的电磁波
照射K极，可以发生光电效应
12．（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
13．（2024·陕西渭南·二模）为解决光信号长距离传输中的衰减问题，常常在光纤中掺入铒元素。如图所
示的是铒离子的能级示意图，标识为 的铒离子处在亚稳态，不会立即向下跃迁。如果用光子能量约为
J的激光把处于基态能级 的铒离子激发到 能级，再通过“无辐射跃迁”跃迁到能级
，从而使该能级积聚的离子数远超过处于基态的离子数。当光纤中传输某波长的光波时，能使处在亚稳态能级的离子向基态跃迁，产生大量能量约为 J的光子，输出的光便大大加强了，普朗克常量
J·s， m/s。下列说法正确的是（ ）
A．无辐射跃迁中一个铒离子放出的能量约为 J
B．这种光纤传输任何频率的光信号衰减都能得到有效补偿
C．大量处在 能级的铒离子向下跃迁能产生4种频率的光子
D．上述情景发生时，光纤中传输的光信号波长约为1.55μm
14．（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
15．（2024·黑龙江吉林·模拟预测）北斗二期导航系统的“心脏”是上海天文台自主研发的星载氢原子钟，它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟的。如图为氢原子能级图，则下列说法正
确的是（ ）
A．氢原子从低能级向高能级跃迁时辐射光子
B．大量处于 能级的氢原子向低能级跃迁时，形成的线状光谱总共有3条亮线
C．大量处于 能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最长的光子能量为0.66eV
D．用大量能量为3.6eV的光子持续照射处于基态的氢原子，可使其电离
16．（2024·河北邯郸·模拟预测）如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为
，锌的逸出功为3.34eV，下列说法正确的是（ ）
A．氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能减小，原子的电势能增大
B．处于 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离
C．一个处于 能级的氢原子向低能级跃迁时，最多发出6种不同频率的光子
D．一群处于 能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大
初动能为8.75eV题型三：核反应、核能
17．（2024·河北·模拟预测）2024年6月我国探月工程嫦娥六号搭载的氡气测量仪主要探测月壤中氡222
和氡220同位素及其衰变产物。已知静止的氡原子核 自发衰变为钋原子核 同时放出一个粒子
X，且氡的半衰期为3.8天，下列说法正确的是（ ）
A．若该核反应在月球上进行，经过3.8天后剩余个数一定多于原来的一半
B．该核反应属于 衰变
C．反应过程中释放 射线和另一种射线， 射线穿透能力最强，另一种射线电离能力最强
D．反应前、后的质量守恒，电荷数也守恒
18．（2025·陕西宝鸡·一模）据新闻报道， 我国科学家在江门地下700m的实验室捕捉到中微子v。中微
子 是最基本的粒子之一， 它几乎没有质量且不带电， 民间戏称为“幽灵粒子”。中微子 与水中的
发生核反应的方程式为 ，则x粒子为（ ）
A． B． C． D．
19．（2024·广东韶关·模拟预测）钍基熔盐堆是第四代核能反应堆，具有更安全、更清洁的特点，该反应
堆以钍 为核燃料。再生层钍 俘获一个中子后会变成钍 ，钍 不
稳定，经过多次 衰变转化成易裂变铀 。下列说法正确的是（ ）
A．钍232和铀233的半衰期不相同
B． 衰变中的电子是来源于原子核外的电子
C．钍232有90个中子，142个质子
D．铀233的裂变方程可能为
20．（2024·四川遂宁·模拟预测） 与元素X作用后变成元素Y与 ，此反应放出的核能为 ； 与元素X作用后变成 。已知 、Y， 、 的比结合能分别为 ，下列说法正确的是
（ ）
A．元素X是 粒子
B．Y与 不是同位素
C．X比结合能为
D． 与X作用释放核能为
21．（2024·陕西·模拟预测）核能是蕴藏在原子核内部的能量，合理利用核能，能有效缓解能源短缺问题。
2023年4月12日，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造新的世界纪
录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒，对提升核聚变发电具有重要意义。假设“人造太阳”
的热核反应方程为 、 ，下列说法正确的是（ ）
A．核反应方程中的X为中子 B．核反应方程中的Y为电子
C．核反应前后质量和电荷量均守恒 D． 的比结合能大于 的比结合能
22．（2024·浙江·一模）考古中常利用14C的半衰期鉴定文物年份，14C的衰变方程为 ，其
衰变规律如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．Z粒子是正电子
B．该反应是裂变反应，满足质量数守恒
C．14N的比结合能大于14C的比结合能
D．100个14C经过5700年一定有50个发生了衰变23．（2024·福建漳州·一模）玉兔二号”巡视器的核电池中钚238的衰变方程为 ，则（
）
A． 为 B． 的中子数为144
C．温度升高，钚238半衰期变长 D．衰变后 与铀核的质量之和等于衰变前钚核的质量
24．（2024·浙江·一模）在核电站中，只要“烧”掉一支铅笔那么多的核燃料，释放的能量就相当于10t标
准煤完全燃烧放出的热。一座百万千瓦级的核电站，每年只消耗30t左右的浓缩铀，而同样功率的火电站，
每年要烧煤2.5×106t。关于重核裂变反应 ，下列说法正确的是（ ）
A．重核裂变反应生成的中子被称为热中子
B．裂变反应产物 Kr的比结合能比 大
C．该核反应方程也可简略写为
D．核电站常用的慢化剂有石墨、重水和普通水，可以减慢链式反应
25．（2024·全国·模拟预测）太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，太阳能硅晶片中，P型半导
体中含有较多的空穴（可视为正电荷），而N型半导体中含有较多的电子。当能量等于 、波长为 的光
子打在太阳能硅晶片上时，太阳能硅晶片吸收一个光子恰好产生一对自由电子和空穴，电子—空穴对从太
阳能硅晶片表面向内迅速扩散，在结电场的作用下，最后建立一个与光照强度有关的电动势，工作原理如
图所示。太阳光照强度越大，太阳能硅晶片单位时间内释放的电子越多，若光速为 ，则（ ）A．可以得出普朗克常量
B．太阳能硅晶片内部电流方向从下极板流向上极板
C．继续增大太阳光照强度，上下电极间的电势差不会变化
D．用能量为 的光子照射太阳能硅晶片，电子和空穴的最大初动能为零
26．（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
27．（2024·安徽黄山·模拟预测）原子从一个能级跃迁到另一个较低的能级时，有可能不会释放光子，例
如在某种条件下，氩原子的 能级上的电子跃迁到 能级上时并不释放光子 ，而是将相应的能量转交给 能级上的电子，使之电离，这一现象叫俄歇效应，以这种方式脱离原子的电子叫俄歇电子。已知
氩原子的能级能量公式是 公式中 表示不同能级， 是常数。现 能级的氩原子跃
迁到基态时相应的能量转交给了能级 ，释放的俄歇电子动能为 ，则 等于多少（ ）
A．5 B．4 C．3 D．2
28．（2024·河南·三模）中山大学研制的宇宙射线缪子探测器由闪烁体和硅光电倍增器（SiPM）组成，其
原理如图所示。当高能宇宙射线缪子穿过塑料闪烁体时，会激发闪烁体内的原子放出光子，光子进入硅光
电倍增器后发生光电效应，可形成一定强度的电流信号输出。下列说法正确的是（ ）
A．宇宙射线缪子在穿过塑料闪烁体后能量不变
B．宇宙射线缪子使塑料闪烁体内的原子发生核反应放出光子
C．硅光电倍增器并不适用于所有频率的光子
D．硅光电倍增器中所有产生的电子的初动能相同
29．（2024·河南安阳·一模）2023年12月6日，山东荣成华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程在稳定电
功率水平上正式投产运行，标志着我国在高温气冷堆核电技术领域已处于全球领先地位。在其核反应中有
一个反应是 吸收一个中子引发裂变反应，生成物有 、 和中子，其中 仍有放射性，半衰期
为T。已知 的比结合能为 ， 的比结合能为 ， 的比结合能为 ，则下列说法正确的是（
）
A．该核反应方程式为
B．一个 裂变时释放的能量为C．一个 裂变时释放的能量为
D．10个 核经过一个半衰期后有5个核会衰变
30．（2024·安徽淮北·二模）医学影像诊断设备 堪称“现代医学高科技之冠”。它在医疗诊断中，
常用半衰期为 的 作为示踪原子。获得 的核反应方程为： ，诊断设备工作时，
放射粒子的核反应方程为： ，下列说法中正确的是（ ）
A． 放射出 射线
B． 的电荷数与 的电荷数相等
C．经 ， 会全部发生衰变
D． 的电离作用较强，通过气体时很容易使气体电离
