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第16章 近代物理 章末检测卷
满分100分，考试时长90分钟
一、单选题（本题共10小题，每题4分，共40分）
1．光刻机是制造芯片的核心装备，如图甲所示，它采用类似照片冲印的技术，通过曝光去除晶圆表面保
护膜的方式，先将掩膜版上的精细图形印制到硅片上，然后将晶圆浸泡在腐化剂中，失去保护膜的部分被
腐蚀掉后便形成电路。某光刻机使用的是真空中波长为 的极紫外线光源（ ），如图乙所示，在
光刻胶和投影物镜之间填充了折射率为1.8的液体用于提高光刻机投影精细图的能力，则该紫外线由真空
进入液体后（ ）
A．光子能量减小 B．传播速度不变 C．波长变为 D．更容易发生明显衍射
2．下列四个核反应方程，属于聚变的是（ ）
A． B．
C． D．
3．在 粒子散射实验中，下列图景正确的是（ ）
A． B． C． D．
4．下列与 粒子相关的说法中正确的是（ ）A． （铀238）核放出一个 粒子后就变为 （钍234）
B．天然放射性现象中产生的 射线速度与光速相当，贯穿能力很强
C．高速 粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为
D．丹麦物理学家玻尔进行了 粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型
5．人们认识量子论的第一步始于对黑体辐射实验规律的解释，下图画出了 、 两种温度下黑体的辐射
强度与其辐射光波长的关系，下列说法正确的是（ ）
A．
B．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
C．随着温度升高，波长短的辐射强度增大，波长长的辐射强度减小
D．爱因斯坦提出的能量子假说很好地解释了黑体辐射的实验规律
6．2023年4月12日，我国科学家利用自主设计的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），成功实现
稳态高约束模式等离子体运行403秒的新世界纪录。该核聚变反应方程为 ，其中粒子X
是（ ）
A．中子 B．电子 C．质子 D．正电子
7．如图甲所示为某实验小组成员研究某金属发生光电效应的遏止电压随照射光频率变化关系的实验原理
图，图乙为实验得到的遏止电压随照射光频率变化的关系图像，电子的电荷量 ，则下列说
法正确的是（ ）
2A．由图乙可得普朗克常量为
B．由图乙可知，该金属的极限频率为
C．图甲中入射光的频率为 时，逸出的光电子的最大初动能为
D．图甲中入射光的频率为 时，滑动变阻器的滑片移到最左端，电流计G的示数为零
8．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
图所示，其横轴截距为 ，纵轴截距为 ，元电荷电量为 。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
C．金属的截止频率为 D．普朗克常量
9．用如图所示的装置做单色光的光学实验，光屏上得到明暗相间的条纹，发现用a光做实验时，光屏中部
同样范围内亮条纹的条数比用b光做实验时多。实验中双缝间距不变，双缝到光屏的距离不变。下列说法
正确的是（ ）A．a光的频率小于b光的频率
B．若用a、b光分别照射某金属均能够发生光电效应，用a光照射得到光电子的最大初动能小
C．若a光是氢原子从能级 跃迁到 产生的，则b光可能是氢原子从能级 跃迁到 产生
的
D．在真空中，a光的传播速度小于b光
10．某种金属逸出光电子的最大初动能 与入射光频率 的关系如图所示，其中 为极限频率。下列说
法正确的是（ ）
A．逸出功随入射光频率增大而减小 B．最大初动能 与入射光强度成正比
C．最大初动能 与入射光频率成正比 D．图中直线的斜率与普朗克常量有关
二、多选题（本题共4小题，每题4分，共16分，漏选得2分，错选得0分，全部选对得4分）
11．对于原子和原子核的说法，下列正确的是（ ）
A．原子核的结合能越大，说明该原子核越稳定
B．一群氢原子从 的激发态跃迁到基态时，有可能辐射出10种不同频率的光子
C．卢瑟福的α粒子散射实验证明了原子核是有结构的
D．原子核衰变时电荷数和质量数都守恒
12．核反应是指入射粒子（或原子核）与原子核（称靶核）碰撞导致原子核状态发生变化或形成新核的过
程。科学家发现，核反应 ，将氦核（ ）转化为碳核（ ），下列说法正确的是
（ ）
4A．该核反应前后有质量亏损 B．该核反应前后的核子数减少
C．氦核的比结合能大于碳核的比结合能 D．一个碳核的中子数为6
13．一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 ，元电荷 ，光在真空
中的速度为 ，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．使处于基态的氢原子跃迁至 能级的电子德布罗意波长
C．图乙中的 满足关系
D．图乙的图线 对应光Ⅰ
14．如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，
其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下
列说法正确的是（ ）
A．光电管阴极K金属材料的逸出功为7.0eV
B．这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光
C．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极D．氢原子跃迁放出的光子中共有2种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象
三、解答题(本题共3小题，共44分）
16．（14分）在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家们用放射性材料——PuO 作为发电能源为
2
火星车供电（PuO 中的Pu是 ）。已知 衰变后变为 和 粒子。若静止的 在匀强磁场中
2
发生衰变， 粒子的动能为E， 粒子的速度方向与匀强磁场的方向垂直，在磁场中做匀速圆周运动的周
期为 ，衰变放出的光子的动量可忽略，衰变释放的核能全部转化为 和 粒子的动能。已知光在真空
中的传播速度c．求：
（1） 衰变过程中的质量亏损 ；
（2）从开始衰变到 和 粒子再次相遇的最短时间t。
616．(14分)氢原子的能级图如图甲所示，一群处于 的激发态的氢原子自发跃迁，辐射出的光子中仅有
a、b两种光能使图乙中的光电管电路产生光电流，测量得到的光电流I与电压U的关系曲线如图丙所示。
求：
（1）b光产生的光电子的最大初动能 （结果用eV为单位）；
（2）阴极K的逸出功W（结果用eV为单位）；
（3）反向遏止电压 。17．（18分）如图 粒子源可以每秒发射出 个 粒子，其初速度均为 ，进入电压为
的加速电场，从电场中射出后与静止在反应区A点的铍核 发生核反应，两个反应产物垂直
于边界飞入探测区、探测区有一圆形磁场和粒子探测器、圆形磁场半径为 ，其内存在磁感应强
度为 的匀强磁场，圆形磁场边界与 相切，探测器与 平行且距圆心距离为 。实验中
根据碰撞点的位置便可分析核反应的生成物。为简化模型，假设每个粒子均可与铍核发生核反应，实验中
探测器上有两个点（ 点和 点）持续受到撞击，点 在一直线上，且 ，打在 点粒子
穿透探测器， 被探测器吸收，其中穿透的粒子能量损失 ，打在 点的粒子全部被吸收。已知
质子和中子的质量均为 ，原子核的质量为核子的总质量，质子电量为 ，不
计粒子间相互作用（核反应过程除外）求：
（1） 粒子射出加速电场后的速度大小；
（2）完成 粒子与铍核发生核反应方程：
（3）判断打在 点的分别是什么粒子，计算其速度大小；
（4）探测器上 点每秒受到的撞击力大小。
8
