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阶段性检测：《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．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B 铅笔把答题卡上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。写在本试卷上无效。
3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题（本题共8 个小题，共48 分，下列各题的四个选项中，第1-5 题只有一项是符
合题意，第6-8 题有多个答案符合要求，全部选对得5 分，选不全得3 分，有错选得0
分。）1．（2023·广东·统考高考真题）理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应
的影响。下列说法正确的是（ ）
A．Y 是
粒子，
射线穿透能力比
射线强
B．Y 是
粒子，
射线电离能力比
射线强
C．Y 是
粒子，
射线穿透能力比
射线强
D．Y 是
粒子，
射线电离能力比
射线强
【答案】D
【详解】根据受核反应满足质量数和电荷数守恒可知，Y 是
粒子（
），三种射线的穿透能力，
射
线最强，
射线最弱；三种射线的电离能力，
射线最强，
射线最弱。
故选D。
2．（2023·天津·统考高考真题）关于太阳上进行的核聚变，下列说法正确的是（ ）
A．核聚变需要在高温下进行
B．核聚变中电荷不守恒
C．太阳质量不变
D．太阳核反应方程式：
【答案】A
【详解】A．因为高温时才能使得粒子的热运动剧烈，才有可能克服他们自身相互间的排斥力，使得它们
间的距离缩短，才能发生聚变，故A 正确；
B．核聚变中电荷是守恒的，故B 错误；
C．因为太阳一直在发生核聚变，需要放出大量能量，根据质能方程可知是要消耗一定的质量的，故C 错
1
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误；
D．核聚变的方程为
题中为核裂变方程，故D 错误。
故选A。
3．（2023·北京·统考高考真题）在发现新的物理现象后，人们往往试图用不同的理论方法来解释，比如，
当发现光在地球附近的重力场中传播时其频率会发生变化这种现象后，科学家分别用两种方法做出了解
释。
现象：从地面P 点向上发出一束频率为
的光，射向离地面高为H（远小于地球半径）的Q 点处的接收
器上，接收器接收到的光的频率为
。
方法一：根据光子能量
（式中h 为普朗克常量，m 为光子的等效质量，c 为真空中的光速）
和重力场中能量守恒定律，可得接收器接收到的光的频率
。
方法二：根据广义相对论，光在有万有引力的空间中运动时，其频率会发生变化，将该理论应用于地球
附近，可得接收器接收到的光的频率
，式中G 为引力常量，M 为地球质量，R 为地
球半径。
下列说法正确的是（ ）
A．由方法一得到
，g 为地球表面附近的重力加速度
B．由方法二可知，接收器接收到的光的波长大于发出时光的波长
C．若从Q 点发出一束光照射到P 点，从以上两种方法均可知，其频率会变小
D．通过类比，可知太阳表面发出的光的频率在传播过程中变大
【答案】B
【详解】A．由能量守恒定律可得
解得
2
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选项A 错误；
B．由表达式
可知
即接收器接受到的光的波长大于发出的光的波长，选项B 正确；
C．若从地面上的P 点发出一束光照射到Q 点，从以上两种方法均可知，其频率变小，若从Q 点发出一
束光照射到P 点，其频率变大，选项C 错误；
D．由上述分析可知，从地球表面向外辐射的光在传播过程中频率变小；通过类比可知，从太阳表面发出
的光的频率在传播过程中变小，选项D 错误。
故选B。
4．（2023·北京·统考高考真题）下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】A．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为
故A 符合题意；
B．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为
故B 不符合题意；
C．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为
故C 不符合题意；
D．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为
3
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故D 不符合题意。
故选A。
5．（2023·山东·统考高考真题）“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对
提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收
频率为
的光子从基态能级I 跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为
的光子，跃迁到钟跃迁的上
能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为
的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率
为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【详解】原子吸收频率为
的光子从基态能级I 跃迁至激发态能级Ⅱ时有
且从激发态能级Ⅱ向下跃迁到基态I 的过程有
联立解得
故选D。
6．（2023·浙江·统考高考真题）有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W0。当紫外光照射该材料时，
只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d 的双缝，在与缝相距为L 的观测屏上形
成干涉条纹，测得条纹间距为∆x。已知电子质量为m，普朗克常量为h，光速为c，则（ ）
A．电子的动量
B．电子的动能
4
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C．光子的能量
D．光子的动量
【答案】AD
【详解】根据条纹间距公式
可得
A．根据
可得
故A 正确；
B．根据动能和动量的关系
结合A 选项可得
故B 错误；
C．光子的能量
故C 错误；
D．光子的动量
光子的能量
联立可得
5
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则光子的动量
故D 正确。
故选AD。
7．（2023·海南·统考高考真题）已知一个激光发射器功率为
，发射波长为
的光，光速为，普朗克常
量为，则（ ）
A．光的频率为
B．光子的能量为
C．光子的动量为
D．在时间内激光器发射的光子数为
【答案】AC
【详解】A．光的频率
选项A 正确；
B．光子的能量
选项B 错误；
C．光子的动量
选项C 正确；
D．在时间t 内激光器发射的光子数
选项D 错误。
故选AC。
8．（2023·浙江·高考真题）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1
所示。氢原子从能级6 跃迁到能级2 产生可见光I，从能级3 跃迁到能级2 产生可见光Ⅱ。用同一双缝干
涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2 和图3 所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4 所示的实验
装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（ ）
6
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A．图1 中的
对应的是Ⅰ
B．图2 中的干涉条纹对应的是Ⅱ
C．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量
D．P 向a 移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大
【答案】CD
【详解】根据题意可知。氢原子发生能级跃迁时，由公式可得
可知，可见光I 的频率大，波长小，可见光Ⅱ的频率小，波长大。
A．可知，图1 中的
对应的是可见光Ⅱ，故A 错误；
B．由公式有，干涉条纹间距为
由图可知，图2 中间距较小，则波长较小，对应的是可见光I，故B 错误；
C．根据题意，由公式可得，光子动量为
可知，Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，故C 正确；
D．根据光电效应方程及动能定理可得
可知，频率越大，遏止电压越大，则P 向a 移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，故D
正确。
故选CD。
二、非选择题（本题共5 个小题，共52 分）
9．（2023·全国·高三专题练习）1897 年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本
7
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质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷，他的研究装置如图所示。
真空管内的阴极
发出的电子经加速后，穿过A、B 中心的小孔沿直线进入到两块水平正对放置的平行金
属板
、
的区域，金属板
、
之间未加电场时，射线不偏转，射在屏上
点。按图示方式施加电
场强度为
的电场之后，射线发生偏转并射到屏上
点。为了抵消阴极射线的偏转，使它从
点回到
，
需要在两块金属板之间的区域再施加一个大小合适、方向垂直于纸面的匀强磁场。
（1）匀强磁场的方向为 ；
（2）若施加的匀强磁场磁感应强度为
，求出阴极射线的速度的表达式 。
（3）去掉
、
间的电场，只保留（2）中的匀强磁场
。由于磁场方向与射线运动方向垂直，阴极射
线在
、
之间有磁场的区域内会形成一个半径为的圆弧，使得阴极射线落在屏上
点。根据题目所
有信息推导电子比荷的表达式为 。
【答案】 垂直纸面向里
【详解】（1）[1] 由图可知，电子所受电场力的方向竖直向上，加上磁场后电子不发生偏转，则电子做
匀速直线运动，所以洛伦兹力方向竖直向下，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里。
（2）[2] 电子做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件得
解得
（3）[3] 去掉
、
间的电场，只保留（2）中的匀强磁场
，电子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向
心力，由牛顿第二定律得
解得电子比荷的表达式为
8
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10．（2023·全国·高三专题练习）（1）某实验小组的同学利用如图所示的装置研究光电效应，一验电器
与某金属板相连，用一紫外线灯照射金属板，关灯后，指针保持一定偏角。使验电器指针回到零，再用
相同强度的钠灯发出的黄光照射金属板，验电器指针无偏转。若改用强度更大的红外线灯照射金属板，
可观察到验电器指针 偏转（填 “有”或“无”）。
（2）为了进一步探究光电效应的规律，某小组利用甲图所示的电路研究阴极K 的遏止电压与照射光频率
的关系。若实验测得钠（Na）的遏止电压Uc与照射光频率v 的关系图像如图乙所示，已知钠的极限频率
为
，钙的极限频率为
，下列说法中正确的是 。
A．需将单刀双掷开关S 置于a 端
B．需将单刀双掷开关S 置于b 端
C．钙的遏止电压与照射光的频率的关系图线应该是①
D．钙的遏止电压与照射光的频率的关系图线应该是②
（3）从图乙中可以看出两种金属中的 （选填“钠”或“钙”）更容易发生光电效应。已知普
朗克常量
，电子的电荷量
，那么该实验所用光电管的K 极材料钙的逸出
功为 eV。（结果保留两位有效数字）
【答案】 无 AD/DA 钠 3.2
【详解】（1）[1] 用黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明黄光不能使金属板发生光电效应，红外线
的频率比黄光低，红外线也不能使金属板发生光电效应，故验电器指针无偏转；
（2）[2] AB．本实验是研究阴极K 的遏止电压与照射光频率的关系，所以电源正极应与阴极相连。A 正
确，B 错误；
CD．根据光电效应方程及动能定理得
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不同材料的图像的斜率相同， C 错误，D 正确。
故选AD。
（3）[3]因为钙的横截距较大，故逸出功较大，所以钠更容易发生光电效应。
[4] 实验所用光电管的K 极材料钙的逸出功
11．（2023·江苏·统考高考真题）“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。
【答案】（1）
，
；（2）
【详解】（1）由题意可知每个光子的动量为
每个光子的能量为
（2）太阳均匀地向各个方向辐射硬X 射线，根据题意设t 秒发射总光子数为n，则
可得
所以t 秒辐射光子的总能量
太阳辐射硬X 射线的总功率
12．（2023·四川成都·石室中学校考模拟预测）19 世纪末，人们发现当光照射在金属表面时，金属中的电
子全因吸收光的能量而逸出金属表面，如图所示，这种现象称为光电效应。已知电子质量为m、电量为
e，光速为c，若朗克常量为k。
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（1）用波长为λ 的光照射金属表面所产生的光电子垂直进入磁感强度为B 的匀强磁场中做匀速圆周运动
时，其最大半径为R，求金属的逸出功W；
（2）一个光源以
的功率向四周均匀地发射能量。在离光源距离R=1.0m 处放置一小锌板，锌的
逸出功
，假设入射光的能量是连续平稳地垂直传给锌板，光的平均波长为λ。
①根据爱因斯坦的光子说和质能方程，证明光子动量
（h 是普朗克常量）。
②假设锌板完全吸收所有照射到它上面的能量。求：
a.锌板在垂直入射光方向上单位面积上受到光的平均作用力（用题目中的物理符号表示）。
b.按照经典电磁理论，锌板只需吸收足够的能量就可以逐出电子，若一个要被逐出的电子收集能量的圆形
截面的半径约为一个典型原子的半径
m，此光源照射条件下，用此光源照射时电子将被逐出
的时间。
c.根据你的计算结果，你认为经典电磁理论在解释光电效应现象时是否合理？谈谈你的看法。
【答案】（1）
；（2）①见解析；②a．
；b．1088s；c．不合理，理由见解析
【详解】（1）由光电子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力
解得
解得最大初动能
所以逸出功
（2）①根据
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又
联立可得
a
②．设锌板的面积为S，t 时间内锌板吸收的光子个数为N，有
由动量定理
解得
结合牛顿第三定律可得单位面积上受到光的平均压力
B．一个电子在单位时间内吸收的能量
逐出电子所需要的时间为t1，需要的能量为W，有
解得
c．由于光电效应现象产生光电子的时间极短，几乎不需时间累积，因此经典电磁理论在解释光电效应现
象具有局限性，不合理。
13．（2023·广东广州·广州市第二中学校考三模）如图，等腰直角ABC 玻璃砖固定，ab 两束单色光垂直
AC 入射，其中a 光刚好不能从AB 面射出，而b 光穿过AB 面后进入光电管，并使G 表产生电流（未饱
和）。请回答下列问题：
（1）玻璃砖对a 光的折射率n 为多少？不改变光的频率，如何增大G 表电流？
（2）若将图中电源反向，滑片P 向右滑动过程中，发现电压表示数为U0时，G 表示数刚好为零。已知光
电管内金属材料的逸出功为W0，电子电量为e，则光电管的入射光的能量是多少？
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【答案】（1）
，增大b 光的强度；（2）
【详解】（1）由于a 光刚好不能在AB 面发生全反射，所以
由几何可得
。所以可得玻璃砖对a 光的折射率n 为
不改变光的频率，增大b 光的强度可令单位时间内光电子的数量增多，电流表示数变大。
（2）G 表示数刚好为零时，电压表示数U0即为遏止电压，由光电效应方程
所以光电管的入射光的光子能量为
13
