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模块十六 近代物理
（考试时间：75 分钟 试卷满分：100 分）
考试范围：近代物理
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡
皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷(选择题，共56 分)
一、选择题：本题共12 小题，共56 分。在每小题给出的四个选项中，第1~8 题只有一项符合题目要求，
每小题4 分；第9~12 题有多项符合题目要求，每题6 分，全部选对的得6 分，选对但不全的得3 分，有
选错的得0 分。
1．（2026·福建莆田·模拟预测）近年来我国在“人造太阳”可控核聚变、量子通信卫星等科研领域取得
丰硕成果。下列说法正确的是（ ）
A．光子能量与波长成正比
B．光电效应现象说明光具有波动性
C．❑1
2H+1
3H→2
4 He+ X，该核反应吸收能量
D．❑1
2H+1
3H→2
4 He+X，该核反应中的X 为中子
2．如图为在T 1、T 2两种温度下黑体的辐射强度与其辐射电磁波波长的关系，则（ ）
A．T 1<T 2
B．黑体不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波
C．温度升高，黑体辐射强度的极大值向频率较小的方向移动
D．牛顿提出的能量子假说很好地解释了黑体辐射的实验规律
3．（2026·江苏扬州·模拟预测）在研究光电效应实验中，光电流I与光电管两端电压U的关系图线如图所
示。若只增加入射单色光的强度，则（ ）
A．I m变大
B．I m不变
C．U c变大
D．U c变小
4．氢原子钟是利用氢原子能级跃迁时，辐射出的电磁波来计时的。已知氢原子处在第n 能级的能量值
En= E1
n
2
，光在真空中传播速率为c，下列说法正确的是（ ）
A．氢原子处在的能级越高，越稳定
B．氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出光子的能量是连续的
C．氢原子从n=3 跃迁到n=2 辐射出光子的能量为−5
36 E1
D．氢原子从n=2 跃迁到n=1 辐射出光子的动量为−3c
4 E1
5．（2026·重庆沙坪坝·模拟预测）如图所示为氢原子的能级图。一群氢原子处于n=3的激发态上，根据
玻尔理论，下列说法正确的是（ ）
A．原子向n=1的能级跃迁需要吸收能量
B．原子至少需要吸收1.51eV 的能量才能发生电离
C．原子跃迁到低能级后电子动能不变
D．原子向低能级跃迁只能发出 2 种不同频率的光子
6．▶新情境◀（2026·浙江金华·二模）2026 年3 月31 日央视新闻报道：中国“人造太阳”在上海临港稳
定运行22 分钟，可控核聚变技术取得重大突破。目前可控核聚变实验中最主要的核反应由一个氘核❑1
2H
和一个氚核❑1
3H碰撞生成一个氦核❑2
4 He和一个中子❑0
1n实现，下列表述正确的是（ ）
A．该核反应方程为❑1
2H+❑1
3H =❑2
4 He+❑0
1n
B．氚核❑1
3H的中子数是3
C．该核反应中质量数不守恒
D．该核反应中氘核❑1
2H和氚核❑1
3H的总质量大于氦核❑2
4 He和中子❑0
1n的总质量
7．（2026·安徽合肥·模拟预测）作为全国四大综合性国家科学中心之一，合肥依托中国科学院合肥物质
科学研究院等国家战略科技力量，已成为我国核聚变研究的核心策源地。有一种核聚变反应的方程
❑1
2H+1
3 H→2
4 He+0
1n。其中氚核❑1
3H的半衰期约为12.6 年，在地球上的含量较少，可用中子轰击锂核生
成：❑0
1n+3
6Li→1
3 H+X。下列说法正确的是（ ）
A．❑0
1n+3
6Li→1
3H+X中的X为❑2
4 He
B．中子轰击❑3
6Li生成❑1
3H的方程属于α衰变
C．❑1
3H的比结合能比❑2
4 He大
D．高温状态下，❑1
3H的半衰期会变小
8．▶新情境◀如图甲所示为α粒子散射实验装置的示意图，a、b、c、d为用目镜观察时的四个不同位
置；如图乙所示为α粒子散射实验的场景图，实线为α粒子的运动轨迹，a、b、c为同一轨迹上的三点，b
点距离原子核最近。则下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，目镜在a位置时，荧屏上的亮斑与b点的亮斑相差不多
B．图甲中，目镜在d位置时，荧屏上没有亮斑
C．图乙中，α粒子从a经b到c的过程，α粒子的电势能一直增加
D．该实验说明原子内的绝大部分是空的
9．（多选）我国建成的2MWt 液态燃料钍基熔盐实验堆首次实现钍铀核燃料转换。钍铀核燃料转换涉及
的核反应方程为❑90
232Th+0
1n→90
233Th，❑90
233Th→92
233U+2−1
0 e。下列说法正确的是（ ）
A．❑90
232Th比❑92
233U多一个中子
B．❑90
232Th比❑92
233U多两个质子
C．❑90
233Th的比结合能小于❑92
233U的比结合能
D．❑90
233Th的比结合能大于❑92
233U的比结合能
10．（多选）氢原子的能级图如图甲所示，研究光电效应的电路图如图乙所示。下列说法正确的是（
）
A．图甲中，一个氢原子从能级n 跃迁发出的光谱条数最多为n+1
B．图甲中，处于基态的氢原子在能量为13eV的电子轰击下可以跃迁至第二激发态
C．图乙中，滑片P 向右移动，电流表的示数可能先增大后不变
D．图乙中，用图丙中温度1700K时辐射强度最大的a 光照射时可以发生光电效应，则用温度1100K
时辐射强度最大的b 光照射时也一定可以发生光电效应
11．▶新考法◀（多选）如图是原子核的平均结合能（也称比结合能）与质量数的关系图像，通过该图像
可以读出一些原子核的平均结合能，下列说法正确的是（ ）
A．❑3
6Li的平均结合能约为5MeV
B．❑36
89Kr的结合能比❑92
235U的结合能大
C．❑2
4 He的核子平均质量比❑1
2H的核子平均质量约大6 MeV
c
2
D．在反应❑1
2H+1
2H→2
4 He中，❑2
4 He的结合能大于两个❑1
2H的结合能之和
12．▶多模块组合◀（多选）氢原子能级如图甲所示，一群处于n=5能级的氢原子，向低能级跃迁时发
出多种频率的光，分别用这些光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，
已知可见光的光子能量范围约为1.62eV到3.11eV之间。则（ ）
A．氢原子从n=5能级向低能级跃迁时能辐射出3种不同频率的可见光
B．图乙中当滑片P从a端移向c的过程中，光电流I不断减小
C．a光的频率比b光大一些
D．在a光和c光强度相同的情况下，电路中c光的饱和光电流值大一些
第Ⅱ卷(非选择题，共44 分)
二、非选择题：本题共3 小题，共44 分。
13．（13 分）如图甲所示，当用光子能量为E =2.4eV的甲光照射某金属板时验电器的指针刚好不发生偏
转，现将该金属板连接在如图乙所示的电路中，改用入射光乙照射阴极K，调节滑动变阻器的滑片，当电
压表的示数为U 0时，电流表的指针刚好指在0 刻度线处。已知乙光的波长为甲光波长的2
3
，普朗克常量
h=6.6×10
−34J⋅s，电子的电荷量为e =1.6×10
−19C，真空中光速c =3×10
8 m/s。求：
(1)甲光的波长；（结果保留两位有效数字）
(2)求U 0；
(3)在第（2）问的电压条件下，仅将电源的正负极对调，求光电子到达极板A 的最大动能。
14．（15 分）（2027·重庆·模拟预测）镥-177（❑71
177Lu）可用于神经内分泌肿瘤等靶向治疗，是肿瘤精准
治疗的“明星核素”。若某个质量为m0
的静止镥-177 原子核衰变为质量为m1
的铪-177（❑72
177 Hf）和质量
为m2的电子。忽略粒子的重力和相对论效应，真空中的光速为c。
(1)写出镥-177 的衰变方程，并求衰变释放的能量；
(2)若衰变释放的能量全部转化为铪核❑72
177 Hf和电子的动能，求铪核的动能。
15．（16 分）（2026·河北·高考真题）图1 为某质谱仪工作原理示意图。电离室中的气体分子被激光照射
后发生电离，其中带正电的粒子由静止经平行于纸面的加速电场加速后，垂直于CD 边进入梯形匀强磁场
区域（磁场方向垂直纸面向外），并从CG 边中点O 平行于CD 边射出，经无场区从边界PQ 进入平行于
纸面的匀强偏转电场，最终打到接收器与纸面交线MN 上并被吸收，接收器可视为接地良好的金属板。
MN 延长线经过O 点，与CD 所在直线夹角为α，α 可通过MN 绕O 点在纸面内的转动进行调整，调整前
后PQ 与MN 始终平行且间距为0.3m 不变。CG 边长为0.2m，与底边HG 夹角为60°，磁感应强度大小为
0.4T，偏转电场的电场强度大小为1.8×104V/m，方向始终垂直于PQ。整个过程只考虑一种粒子，加速电
场的电压恒定，MN 与PQ 足够长，装置处于真空环境，忽略粒子间的相互作用，不计重力。
(1)已知激光波长为442nm，求该激光一个光子的能量ε。（普朗克常量h=6.63×10
－34J⋅s，真空中光
速c =3×10
8 m/s）
(2)调整α，得到从粒子离开加速电场到到达接收器所经历的时间t 与α 的关系如图2 所示，求加速电场的
电压U 以及粒子比荷k。
(3)质谱仪稳定工作时，测得接收器每秒接收的粒子数为n，若再测一个除电荷量和质量以外的物理量，便
可在（2）问的基础上得到粒子的质量。请写出该物理量，并推导粒子质量表达式（所有物理量均用字母
表示）。
