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第 16 章 近代物理初步
第 1 节 光电效应
粤题风向 物理本质 明晰规律 思维回归
(2024届深圳二模)某防盗报警器工作原理如图所示。用紫外线照射光敏材料制成的阴极时,逸出
的光电子在电路中产生电流,电流经放大后使电磁铁吸住铁条。当光源与阴极间有障碍物时,报警
器响起。下列说法正确的是 ( )
A.若用红外光源代替紫外光源,该报警器一定能正常工作
B.逸出光电子的最大初动能与照射光频率成正比
C.若用更强的同一频率紫外线照射阴极,光电流变大
D.若用更强的同一频率紫外线照射阴极,所有光电子的最大初动能均增大
答案 C
考法点睛 加强对近代物理初步中相关概念和规律的理解和记忆,关注本节和光的波动
性的关联,强化知识的综合运用能力。
五年高考
1.★(2024湖南,1,4分)量子技术是当前物理学应用研究的热点,下列关于量子论的说法正
确的是( )
A.普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B.光电效应实验中,红光照射可以让电子从某金属表面逸出,若改用紫光照射也可以让电
子从该金属表面逸出
C.康普顿研究石墨对X射线散射时,发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D.德布罗意认为质子具有波动性,而电子不具有波动性
答案 B
2.★★(2022河北,4,4分)如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压U
c
与入射光频率ν的实验曲线,该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程,并且第一次利
用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知 ( )
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A.钠的逸出功为hν
c
B.钠的截止频率为8.5×1014 Hz
C.图中直线的斜率为普朗克常量h
D.遏止电压U与入射光频率ν成正比
c
答案 A
3.★★★(2024海南,8,3分)利用如图所示的装置研究光电效应,单刀双掷开关S与1接通,
用频率为ν的光照射光电管,调节滑动变阻器,使电流表的示数刚好为0,此时电压表的
1
示数为U,已知电子电荷量绝对值为e,普朗克常量为h,下列说法正确的是 ( )
1
A.其他条件不变,增大光强,电压表示数增大
B.改用比ν更大频率的光照射,调整电流表的示数为零,此时电压表示数仍为U
1 1
C.其他条件不变,使开关S与2接通,电流表示数仍为零
eU
D.光电管阴极材料的截止频率ν=ν- 1
c 1
h
答案 D
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三年模拟
4.★★(2025届广州开学联考)图甲是利用光电效应工作的一种光电传感器,可以将可见
光信号转换为电信号,主要用在自动控制电路中,其原理电路如图乙所示。正常工作时,可
见光照在阴极K上,电路导通,电信号由电阻R两端输出,下列说法正确的是 ( )
A.正常工作时,A端接电源负极,B端接电源正极
B.换用紫外线照射光电管时,电路就不会有电信号输出
C.正常工作时,光照强度越大,电阻R两端的电压越大
D.正常工作时,电阻R中的电流方向是自下而上的
答案 C
5.★★★(2024届湛江二模)光伏发电是提供清洁能源的方式之一,光伏发电的原理是光
电效应。演示光电效应的实验装置如图甲所示,a、b、c三种光照射光电管得到的三条
电流表示数与电压表示数之间的关系曲线如图乙所示,下列说法正确的是 ( )
A.若b光为绿光,则a光可能是紫光
B.a光照射光电管发出光电子的最大初动能一定小于b光照射光电管发出光电子的最大
初动能
C.单位时间内a光照射光电管逸出的光电子数比c光照射光电管逸出的光电子数少
D.若用强度相同的a、b光照射该光电管,则单位时间内逸出的光电子数相等
答案 B
6.★★★(2024届广东二模)钙钛矿是新型太阳能电池的重点研发方向之一,我国科研团
队刷新大面积全钙钛矿光伏组件光电转化效率世界纪录。面积为2.60 m2的太阳能电池
板总保持与太阳光垂直,在电池板处太阳光的强度为1.39 kW/m2,假设太阳辐射波长为
550 nm的单色光,而且所有辐射到电池板上的光子均被板吸收,已知h=6.63×10-34
J·s,c=3.0×108 m/s,则电池板每秒钟吸收的光子数目约为 ( )
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A.1.0×1022个 B.1.0×1021个
C.2.0×1020个 D.2.0×1021个
答案 A
7.★★★(2024届广东一模)图甲为研究光电效应的实验装置,用不同频率的单色光照射
阴极K,正确操作下,记录相应电表示数并绘制如图乙所示的U-ν图像,当频率为ν时绘
c 1
制了如图丙所示的I-U图像,图中所标数据均为已知量,电子的电荷量大小为e,则下列说
法正确的是 ( )
A.饱和电流与K、A之间的电压有关
B.测量遏止电压U时,滑片P应向b移动
c
eν U -eν U
1 c2 2 c1
C.阴极K的逸出功W=
0 ν -ν
2 1
U -U
c2 c1
D.普朗克常量h=
ν -ν
2 1
答案 C
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第 2 节 原子结构
粤题风向 物理本质 明晰规律 思维回归
(2022广东,5,4分)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能
E
1
量为E= ,其中E=-13.6 eV。如图是按能量排列的电磁波谱,要使n=20的氢原子吸收一个光子
n n2 1
后,恰好失去一个电子变成氢离子,被吸收的光子是( )
A.红外线波段的光子 B.可见光波段的光子
C.紫外线波段的光子 D.X射线波段的光子
答案 A
考法点睛 加强能级跃迁与光电效应、波粒二象性相结合的练习,注意基本概念和规律的理解和
记忆。
五年高考
1.★(2024江苏,5,4分)在原子跃迁中,辐射如图所示的4种光子,其中只有一种光子可使某
金属发生光电效应,该光子是 ( )
A.λ B. λ C. λ D. λ
1 2 3 4
答案 C
2.★(2024江西,2,4分)近年来,江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管(LED),
开创了国际上第三条LED技术路线。某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示,若能级
差为2.20 eV(约3.52×10-19 J),普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,则发光频率约为 (
)
A.6.38×1014 Hz B.5.67×1014 Hz
C.5.31×1014 Hz D.4.67×1014 Hz
答案 C
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3.★★(2022浙江6月,7,3分)图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n=3的激发态,在向
低能级跃迁时放出光子,用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠。下列说法正确的
是 ( )
A.逸出光电子的最大初动能为10.80 eV
B.n=3跃迁到n=1放出的光子动量最大
C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应
D.用0.85 eV的光子照射,氢原子跃迁到n=4激发态
答案 B
4.★★(2024重庆,8,5分)(多选)我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首
次成功实现空间太阳H 波段光谱扫描成像。H 和H 分别为氢原子由n=3和n=4能级向
α α β
n=2能级跃迁产生的谱线(如图),则 ( )
A.H 的波长比H 的小
α β
B.H 的频率比H 的小
α β
C.H 对应的光子能量为3.4 eV
β
D.H 对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态
β
答案 BD
5.★★(2023辽宁,6,4分)原子处于磁场中,某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后
的部分能级图如图所示,相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金
属表面时能发生光电效应,且逸出光电子的最大初动能为E,则 ( )
k
A.①和③的能量相等
B.②的频率大于④的频率
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C.用②照射该金属一定能发生光电效应
D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于E
k
答案 A
6.★★★(2024浙江6月,10,3分)玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示,处于n=3能级的
原子向低能级跃迁,会产生三种频率为ν 、ν 和ν 的光,下标数字表示相应的能级。
31 32 21
已知普朗克常量为h ,光速为c。正确的是 ( )
E -E
A.频率为ν 的光,其动量为 3 1
31
hc
B.频率为ν 和ν 的两种光分别射入同一光电效应装置,均产生光电子,其最大初动能
31 21
之差为hν
32
C.频率为ν 和ν 的两种光分别射入双缝间距为d、双缝到屏的距离为l的干涉装置,
31 21
lc
产生的干涉条纹间距之差为
dν
32
E -E
D.若原子从n=3跃迁至n=4能级,入射光的频率ν' > 4 3
34
h
答案 B
三年模拟
7.★★(2024届汕头二模)下列说法正确的是 ( )
A.汤姆孙通过α粒子散射实验,提出了原子核的概念,建立了原子的核式结构模型
B.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,能辐射6种不同频率的光子
C.将核污染水放到大海进行稀释可以减缓放射性元素衰变
D.14N+4He→17O+1H是聚变反应
7 2 8 1
答案 B
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8.★★(2024届汕头二模)扫描隧道显微镜让人类对原子有了直观的感受,下列关于原子
结构的说法正确的是 ( )
A.玻尔的原子结构假说认为核外电子可在任意轨道上运动
B.α粒子散射实验中,绝大多数α粒子发生了大角度散射
C.原子光谱是线状谱,不同原子的光谱可能相同
D.氢原子在激发态自发跃迁时,氢原子能量减少
答案 D
9.★★(2024届湛江一模)霓虹灯发光原理是不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发
出能量各异的光子而呈现五颜六色,如图为氢原子的能级示意图。大量氢原子处于n=4
能级的激发态,在向低能级跃迁时放出光子,用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠。
下列说法正确的是 ( )
A.逸出光电子的最大初动能为10.80 eV
B.从n=4能级跃迁到n=3能级时放出的光子能量最大
C.有4种频率的光子能使金属钠发生光电效应
D.用0.54 eV的光子照射,氢原子可从n=4能级跃迁到n=5能级的激发态
答案 C
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第 3 节 原子核 核反应
粤题风向 物理本质 明晰规律 思维回归
(2024广东,2,4分)我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”,其科学目标之一是探
寻神秘的“119号”元素。科学家尝试使用核反应Y+243Am→A X+21
n产生该元素。关于原
95 119 0
子核Y和质量数A,下列选项正确的是 ( )
A.Y为
58
Fe,A=299 B.Y为
58
Fe,A=301 C.Y为
54
Cr,A=295 D.Y为
54
26 26 24 24
Cr,A=297
答案 C
考法点睛 熟练掌握原子核反应方程式的分析、书写,训练中注意核能的辨析、计算。思考本题
中反应前后的结合能大小如何变化。
五年高考
1.★(2023广东,1,4分)理论认为,大质量恒星塌缩成黑洞的过程,受核反应 12C+Y→16O
6 8
的影响。下列说法正确的是 ( )
A.Y是β粒子,β射线穿透能力比γ射线强
B.Y是β粒子,β射线电离能力比γ射线强
C.Y是α粒子,α射线穿透能力比γ射线强
D.Y是α粒子,α射线电离能力比γ射线强
答案 D
2.★(2021广东,1,4分)科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26。铝26的半
衰期为72万年,其衰变方程为 26Al→26Mg+Y。下列说法正确的是 ( )
13 12
A.Y是氦核
B.Y是质子
C.再经过72万年,现有的铝26衰变一半
D.再经过144万年,现有的铝26全部衰变
答案 C
3.★(2024北京,1,3分)已知钍234的半衰期是24天。1 g钍234经过48天后,剩余钍234
的质量为 ( )
A.0 g B.0.25 g C.0.5 g D.0.75 g
答案 B
4.★★(2024山东,1,3分)2024年是中国航天大年,神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天,
部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知
90Sr衰变为 90Y的半衰期约为29年;238Pu衰变为 234U的半衰期约为87年。
38 39 94 92
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现用相同数目的
90Sr和 238Pu各做一块核电池,下列说法正确的是
( )
38 94
A.90Sr衰变为 90Y时产生α粒子
38 39
B.238Pu衰变为 234U时产生β粒子
94 92
C.50年后,剩余的 90Sr数目大于 238Pu的数目
38 94
D.87年后,剩余的 90Sr数目小于 238Pu的数目
38 94
答案 D
5.★★★(2024浙江1月,7,3分)已知氘核质量为2.014 1 u,氚核质量为3.016 1 u,氦核
质量为4.002 6 u,中子质量为1.008 7 u,阿伏加德罗常数N取6.0×1023 mol-1,氘核摩
A
尔质量为2 g·mol-1,1 u相当于931.5 MeV。关于氘与氚聚变成氦,下列说法正确的是
( )
A.核反应方程式为 2H+3H He+1n
1 1 0
B.氘核的比结合能比氦核的大
C.氘核与氚核的间距达到10-10 m就能发生核聚变
D.4 g氘完全参与聚变释放出能量的数量级为1025 MeV
答案 D
三年模拟
6.★★(2024届广东三模)2024年2月,我国科学家率先合成新核素锇-160和钨-156,为理
解天体环境的演化提供了重要信息,已知锇-160的衰变方程为 160Os→Y +156W,下列说
76 74
法正确的是 ( )
A.锇-160发生的是β衰变
B.Y具有很强的穿透能力
C.锇-160发生衰变需要吸收能量
D.锇-160的比结合能比钨-156的比结合能小
答案 D
7.★★(2024届韶关二模)三星堆遗址考古入选世界重大田野考古发现。三星堆遗址距
今已有5 000至3 000年历史,昭示长江流域与黄河流域一样同属中华文明的母体。应
用碳14测定年代是考古中的重要方法,在高空大气中,来自宇宙射线的中子轰击氮14,不
断以一定的速率产生碳14,接着碳14就发生放射性衰变,其半衰期为5 730年,反应方程
分别为:14N+1n→14C+1H,14C→14N+0 e。以下说法中正确的是 ( )
7 0 6 1 6 7 -1
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A.核反应方程要遵循电荷数守恒和质量守恒
B.碳14发生的放射性衰变是β衰变
C.埋入地下的植物中,其碳14的半衰期将变长
D.4个碳14在经过一个半衰期后,一定还剩2个
答案 B
8.★★(2024届广东一模)中国科学家在核聚变技术领域取得了巨大突破,“EAST全超导
托卡马克核聚变实验装置”成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒,创造了世界
纪录。其中一种核聚变反应是由一个氘核和一个氚核结合成一个氦核同时放出一个中
子,下列说法正确的是 ( )
A.反应前后的质量数守恒,电荷数不守恒
B.反应前后的电荷数守恒,质量数不守恒
C.该核反应中氘核和氚核的总质量大于氦核和中子的总质量
D.该核反应过程违背了质量守恒
答案 C
9.★★(2024届广州一模)我国自主研发的“华龙一号”反应堆技术利用铀235发生核裂
变释放的能量发电,典型的核反应方程为 235U+ 1n→141Ba+92Kr+k1n。光速取
92 0 56 36 0
3.0×108 m/s,若核反应的质量亏损为1 g,释放的核能为ΔE,则k和ΔE的值分别为 (
)
A.2 9.0×1016 J B.3 9.0×1013 J
C.2 4.5×1016 J D.3 4.5×1013 J
答案 B
10.★★★(2023届广州二模)如图所示的火灾自动报警器具有稳定性好、安全性高的特
点,应用非常广泛,其工作原理为:放射源处的镅 241Am放出的α粒子,使壳内气室空气电
95
离而导电,当烟雾进入壳内气室时,α粒子被烟雾颗粒阻挡,导致工作电路的电流减小,于
是锋鸣器报警。则 ( )
A.发生火灾时温度升高,241Am的半衰期变短
95
B.这种报警装置应用了α射线贯穿本领强的特点
C.241Am发生α衰变的核反应方程是 241Pu→241Am+0 e
95 94 95 -1
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D.241Am发生α衰变的核反应方程是 241Am→237Np+4He
95 95 93 2
答案 D
11.★★★(2024届广东二模)2023年12月,江南造船(集团)有限责任公司正式发布全球首
型、世界最大核动力集装箱船船型,它采用了第四代钍基堆型熔盐反应堆,具有更高的安
全性、更少的核废料、更长的使用寿命和更广泛的能源应用前景。在该反应堆中,钍( 232
90
Th)核经过一系列的衰变最终变成了铅( 208Pb)核,下列说法正确的是 ( )
82
A.钍核包含有90个质子和140个中子
B.钍核的结合能小于铅核的结合能
C.钍核衰变为铅核经历了6次α衰变和4次β衰变
D.钍核衰变为铅核需要吸收能量
答案 C
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