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第十六章 近代物理
（考试时间：75 分钟 试卷满分：100 分）
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40 分)
一、单项选择题(本题共4 小题，每小题4 分，共16 分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符
合题意；选对的得4 分，错选或不选的得0 分)
1．
光电效应实验中，增大入射光强度但频率不变，则（ ）
A．光电子最大初动能增大
B．饱和光电流增大
C．遏止电压增大
D．逸出功增大
2．我国三代核电技术“华龙一号”全球首堆示范工程所在的福清核电站到2024 年11 月已累计安全发电超
过3000 亿度，发电规模创历史新高。“华龙一号”反应堆中一个重要的核反应方程是
。下列说法正确的是（ ）
A．X 为质子
B．该核反应为聚变反应
C．
原子核中有56 个中子
D．
的比结合能大于
的比结合能
3．已知放射性元素
从10g 减少到5g 需要经过3.8 天，则
再从5g 减少到1.25g 需要的天数为（
）
A．3.8 天
B．7.6 天
C．1.25 天
D．5 天
4.2024 年9 月，苏州大学研究团队发明了一种锕系微型核电池。该电池主要利用镅
发生α 衰变释放
的核能转化为电能，其核反应方程为
，下列说法正确的是（ ）
A．X 原子核的核电荷数为93
B．X 原子核的质量数为241
1
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C．α 射线穿透能力比γ 射线强
D．α 射线电离能力比γ 射线弱
二、多项选择题(本题共4 小题，每小题6 分，共24 分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项符合
题意，全部选对的得6 分，选对而不全的得3 分，错选或不选的得0 分)
5．
如图甲所示，某款条形码扫描探头上装有发光二极管和光电管，工作原理图如图乙。打开扫
描探头，发光二极管发出红光。将探头对准条形码移动，红光遇到条形码的黑色线条时，光几乎全部被吸
收；遇到白色空隙时光被大量反射到探头上，光电管发生光电效应产生光电流。通过信号处理系统，条形
码就被转换成了脉冲电信号，则（ ）
A．扫描探头在条形码上移动的速度不能太快，否则光电管来不及发生光电效应
B．若仅将扫描探头的发光强度增大，光电子的最大初动能不变
C．若仅将发光二极管换为发蓝光，也能发生光电效应
D．若将发光二极管发出的光的频率减小，只要照射时间够长，也一定能正常识别条形码
6．氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．一个处于
能级的氢原子最多可辐射出2 种频率的光子跃迁到基态
B．处于基态的氢原子可吸收10.0eV 的能量跃迁到激发态
C．一群处于
能级的氢原子可辐射出10 种频率的光子
D．能量差值不同，辐射的光子频率可能相同
7.宇宙射线进入地球大气层时同大气作用产生中子，中子撞击大气中的
会引发核反应产生具有放射性
2
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的
，
能自发地衰变为
，半衰期为5730 年。下列说法正确的是（ ）
A．
衰变辐射出的粒子来自于碳原子核内的中子
B．
发生的是
衰变
C．由于温室效应，
的半衰期会发生微小变化
D．衰变反应时释放能量，新核的比结合能比
的大
8．
如图是密立根于1916 年发表的钠金属光电效应的遏止电压Uc与入射光频率
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（ ）
A．钠的逸出功为
B．钠的截止频率为
C．图中直线的斜率为
D．遏止电压Uc与入射光频率
成正比
第Ⅱ卷(非选择题，共60 分)
三、填空题(本题共3 小题，共9 分)
9．(3 分)中国的核聚变研究已进入世界前列，主要利用2 个氘核聚变成
，被称为人造太阳，已知氘核
的质量为
，
的质量为
，中子质量为
，质子的质量为
，α 粒子的质量为
，光在真空中的传
3
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播速度为c，补充完整该核反应方程：
，该核反应中释放出的核能为 （用
题中的字母表示）
10．(3 分)2025 年4 月，我国甘肃省武威市的钍基熔盐实验堆实现连续稳定运行，标志着第四代核电技术
取得重大突破。该技术利用钍核（
）俘获1 个中子（
）后，经过 次β 衰变，最终转变为
可裂变的铀核（
）。已知
的半衰期为16 万年，则初始质量为0.5g 的
经过32 万年后还剩
g。
11.(3 分)为氢原子在可见光区域的光谱线，红色的
线，蓝绿色的
线，青色的
线，紫绿色的
线。
根据玻尔原子理论，
是氢原子从第 能级跃迁到第2 能级产生的光谱线，该能级的轨道半径与第2
能级轨道半径之比为 ，
与
光谱线对应的光子的能量之比为 （已知氢原子能级公式
，轨道半径公式
）
四、实验题(本题共2 小题，共16 分)
12.(6 分)美国物理学家密立根利用如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实
验．如图，两块水平放置的金属板A、B 分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，
板间油滴P 由于带负电悬浮在两板间保持静止．
（1）若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有
．
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A．油滴质量m B．两板间的电压U
C．两板间的距离d D．两板的长度L
（2）用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q= （已知重力加速度为g）
（3）在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数
倍，这个最小电荷量被认为是元电荷．关于元电荷下列说法正确的是( )
A．油滴的电荷量可能是
C B．油滴的电荷量可能是
C
C．元电荷就是电子 D．任何带电体所带电荷量可取任意值
13.(10 分)某同学要探究“光电效应的饱和光电流”的实验规律，根据实验需要设计了电路如图甲所示。图
甲中直流电源的正负极可以调节，
、
是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的截止频率为
，元电
荷为，普朗克常量为。
(1)为了达到实验目的，直流电源的正极应该接在 （选涂“A．1”、“B．2”）进行实验。
(2)实验时，将电路图中的滑动变阻器的滑片移到最左端，用频率为
（大于
）的光照射在阴极上，此时
会看到电压表的示数 （选涂“A．为零”、“B．不为零”），电流表的示数 （选涂“A．为
零”、“B．不为零”），将滑动变阻器的滑片逐渐向右移，会看到电流表的示数变化情况是逐渐变大后
不变。
(3)将电源反接，仍将滑动变阻器的滑片从左向右移，当电流表的示数刚好减为零时，理论上电压表的示数
应为
（用、、
、
表示）。
(4)换用频率为
的单色光进行第二次实验，两次实验测得多组电压表示数和电流表示数，在同一坐标系中
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作
图像如图乙所示，若
，则第一次实验作出的图像应是 （选涂“A．a”、“B．b”）图像。
五、计算题(本题共3 小题，共35 分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位)
14．(10 分)小明用阴极为金属铷的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示。已知普朗克
常量h＝6.63×10－34 J·s。(计算结果保留3 位有效数字)
(1)图甲中电极A 为光电管的什么极；
(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν 之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc和逸出功W0分
别是多少；
(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek是多少。
15．(12 分)（2023·江苏·高考真题）“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X 射线。硬X 射线是
波长很短的光子，设波长为
。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X 射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每
秒接收到N 个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为
c，求：
（1）每个光子的动量p 和能量E；
（2）太阳辐射硬X 射线的总功率P。
16．(13 分)花岗岩、砖砂、水泥等建筑材料是室内氡的最主要来源。人呼吸时，氡气会随气体进入肺脏，
氡衰变放出的
射线像小“炸弹”一样击肺细胞，使肺细胞受损，从而引发肺癌、白血病等。一静止的氡
核
Rn 发生一次
衰变生成新核钋（Po），此过程动量守恒且释放的能量全部转化为
粒子和钋核的动
能已知m 氡=222.0866u，mα=4.0026u，m 钋=218.0766u，1u 相当于931MeV 的能量。
（1）写出上述核反应方程；
（2）求上述核反应放出的能量
；
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（3）求
粒子的动能Eka。
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