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专题12 近代物理 3 大考点概览 考点01 波粒二象性 考点02 原子结构 考点03 原子核 一、单选题 1．（2026·天津滨海新区·一模）下列说法正确的是（ ） A．卢瑟福首先发现质子并提出原子核中存在中子 B．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子具有核式结构 C．在光电效应现象中，电子吸收光子的能量需要时间，所以用光照射金属板后，需等待一段时间才有 光电流 D．根据玻尔理论，一个处于 能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射6 种频率的光子 2．（2026·江苏·一模）用同一频率的光分别照射钨板和银板，都能发生光电效应.比较两次实验，下列物理 量可能相等的是（ ） A．光电子的初动能 B．光电子的最大初动能 C．两种金属的逸出功 D．两种金属的截止频率 3．（2026·天津河东·一模）图甲为太阳光穿过转动的六角形冰晶形成“幻日”的示意图，图乙为a、b 两 种单色光穿过六角形冰晶的光路图，下列说法正确的是（ ） 考点1 波粒二象性 A．用a、b 光在相同条件下做双缝干涉实验，a 光的条纹间距大 B．冰晶中a 光的传播速度比b 光的小 C．太阳光照在转动的冰晶表面上，部分光线发生了全反射 D．照射在同一金属板上发生光电效应时，a 光比b 光产生的光电子的最大初动能大 4．（2026·山东济宁·一模）某实验小组利用如图所示的电路研究“光电效应”现象，用红光照射光电管， 有光电子从K 极逸出，现改用蓝光照射光电管。下列说法正确的是（ ） A．饱和电流一定增大 B．光电子的最大初动能增大 C．测得相应的遏止电压减小 D．需要克服K 极金属的逸出功增大 5．（2026·广东汕头·一模）太阳能电池应用了光电效应原理，其简化结构如图所示。太阳光穿过顶层N 型硅并抵达 结区域，光子被吸收后激发出自由电子，这些电子在 结内建电场作用下被推向N 型硅 区域，接通外部电路后即可对外供电。已知该太阳能电池材料的极限频率为 ，普朗克常量为h，光速为 c，下列说法正确的是（ ） A．增大入射光的频率，太阳能电池的光电流变小 B．太阳能电池工作时，通过灯泡的电流方向为从A 到B C．入射光的波长小于 时，太阳能电池可以对外供电 D．入射光的频率为 时，逸出电子的最大初动能为 6．（2026·安徽合肥·一模）2024 年5 月19 日，我国最大的海上光伏项目——中核田湾200 万千瓦滩涂光 伏示范项目在江苏连云港正式开工建设。光伏发电的主要原理是光电效应，即在光的照射下物体表面能发 射出电子的现象。实验发现，至少需要用波长为λ 的蓝光照射金属锌能发生光电效应，而红光照射时不能 使锌发生光电效应，由此可知（ ） A．红光的频率大于金属锌的截止频率 B．红光光子能量大于蓝光光子能量 C．红光照射的时间不够长 D．用紫光照射该金属锌一定能发生光电效应 7．（2026·重庆沙坪坝·一模）2024 年12 月13 日晚，一道道“寒夜灯柱”在我国新疆克拉玛依市区上空闪 现，与城市灯火交相辉映，美不胜收。“寒夜灯柱”是因大气中的冰晶反射灯光而形成。一束复合光从左 侧界面折射进入长方体冰晶，现考虑其中两束单色光 ，冰晶对这两种光的折射率分别为 ，其光 路图如图所示。下列说法正确的是（ ） A． B．用同一装置做单缝衍射实验， 光中央条纹宽度比 光中央条纹宽度小 C．逐渐增加复合光在左侧界面的入射角（小于 ），在冰晶的右侧面， 光先发生全反射 D．若 光能使某金属发生光电效应，则 光也一定能使该金属发生光电效应 8．（2026·河北·一模）2025 年9 月3 日，在北京举办了纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80 周年大会。展示的一款舰载激光武器LY-1 引起广泛关注，它是利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之 失效的舰用定向能武器。关于其使用的激光，下列说法正确的是（ ） A．在密度不均匀的大气中激光始终沿直线运动 B．激光的频率越高，在真空中传播的速度越大 C．激光武器、微波武器使用的激光和微波都属于电磁波 D．激光频率越高，单个光子能量越大，对目标的毁伤效果越好 9．（2026·重庆·一模）某科技馆展示了一种光控音箱，其简化结构如图所示，电源a 端为正极，与喇叭连 接的放大电路可以将微小电流放大。用绿光束照射光电管，喇叭会发出声音，照射光亮暗的变化会影响声 音的大小。下列说法正确的有（ ） A．将电源正极负极对调，喇叭声音会变小或无法发声 B．若仅将绿光换成紫光，喇叭不能发声 C．该实验的原理是电磁感应 D．若仅将滑动变阻器滑片向左滑动，喇叭声音一定变大 10．（2026·江苏·一模）光电倍增管是利用光电效应将微弱光信号转换为电信号的器件。如图所示，光照 射光阴极时发射光电子，光电子经过打拿极间的电压U 加速后在下一级打拿极激发出更多电子。经多级倍 增后形成可检测的电流。已知光阴极材料的逸出功为W0，入射光频率为 ，元电荷为e，普朗克常量为 h，若忽略电子间的相互作用，下列说法正确的是（ ） A．仅增大入射光频率，则检测到的电流将增大 B．入射光频率低于截止频率，仍能产生光电流 C．电子到达第一个打拿极时的动能一定等于 D．光电子从光阴极表面逸出时的最大初动能为 三、解答题 11．（2026·江苏镇江·一模）一点光源以功率 向四周均匀地辐射波长为 的光，已知在 处单位时间内垂 直通过单位面积的光子数为 ，普朗克常量为，真空中光速为。求： (1)每个光子的能量； (2)A 点与点光源的距离r。 联立可得 一、单选题 1．（2026·四川·一模）下列说法正确的是（ ） A．卢瑟福通过 粒子散射实验，发现了质子 B．一个处于 能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射3 种不同频率的光子 C．康普顿效应说明光具有波动性 D．铀235 裂变产生的中子能使核裂变反应连续进行，其反应称为链式反应，其反应方程为 2．（2026·江苏南通·一模）He-Ne 激光器中Ne 原子分别从 、 能级向 能级跃迁时释放出 、 光子， 如图所示。下列说法正确的是（ ） A． 的波长比 的小 B． 的能量比 的小 C． 的动量比 的小 D． 在真空中的速度比 小 3．（2026·辽宁沈阳·一模）丹麦物理学家玻尔意识到了经典理论在解释原子结构方面的困难，他在1913 年提出了自己的原子结构假说。下列关于玻尔原子理论说法正确的是（ ） A．处于激发态的原子是非常稳定的 B．电子从n＝4 能级跃迁到n＝3 能级，可能辐射出γ 射线 C．电子在一系列定态轨道上运动，可能也会发生电磁辐射 D．玻尔理论可以解释食盐被灼烧时发光的现象 考点2 原子结构 4．（2026·河北沧州·一模）氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是（ ） A．处于 能级的氢原子核外电子的动能为 B．处于不同能级的氢原子有可能会吸收相同能量的光子 C．氢原子可以自发地从 能级跃迁到 能级 D．在氢原子的特征谱线中，从 能级跃迁到 能级放出的光子波长最短 5．（2026·辽宁沈阳·一模）大量氢原子处于 、 、、 的四个状态，处于较高能级的原子可以向任 意一个较低能级跃迁，下列说法正确的是（ ） A．最多可以观测到种波长的光 B．从高能级向低能级跃迁时可能辐射出 射线 C．波长最长的光对应的是从 跃迁到 的情况 D．观测到的光中如果只有一种能使某金属发生光电效应，那一定是波长最短的光 6．（2026·山东德州·一模）钛金属因其优异的性能在许多领域都有应用。已知钛金属的逸出功 ， 可见光的光子能量介于1.63eV~3.10eV 之间，氢原子的能级图如图所示。若大量处于 能级的氢原子向 低能级跃迁，使它们发出的光子分别照射钛金属，对该过程下列说法正确的是（ ） A．跃迁过程最多能产生6 种不同频率的光 B．放出的所有光子中，没有可见光 C．能够使钛金属发生光电效应的有2 种频率的光 D．用这些光照射钛金属，逸出光电子初动能的最大值为7eV 7．（2026·吉林延边·一模）图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子的光谱， 、 、 、 是可见光区 的四条谱线，其中 谱线是氢原子从 能级跃迁到 能级辐射产生的，下列说法正确的是（ ） A．这四条谱线中， 谱线光子频率最大 B．氢原子的发射光谱属于连续光谱 C．用能量为 的光子照射处于 激发态的氢原子，氢原子不能发生电离 D．若 、 、 、 中只有一种光能使某金属产生光电效应，那一定是 8．（2026·山东·一模）根据所给图片及有关物理知识，判断下列说法正确的是（ ） A．图1 为 粒子散射实验装置，汤姆逊通过分析该实验提出了原子的核式结构模型 B．图2 为光电流与光电管两端电压的关系图，若甲光和丙光照射某金属都能发生光电效应，则甲光照 射产生的光电子的最大初动能更大 C．图3 为放射性元素衰变曲线，若有16 个氢原子核，经过一个半衰期后只剩下8 个氢原子核 D．图4 为工业上利用射线检查金属内部是否有缺陷的装置，探测射线应采用穿透能力强的 射线 二、多选题 9．（2026·云南·一模）氢原子能级图如甲图所示，一群处于n=4 能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出的 光中，仅有a、b 两种光能使乙图所示的光电管阴极K 产生光电效应。用a、b 两种光分别照射光电管阴极 K，测得光电流I 随电压U 变化的图像如丙图所示。下列说法中正确的是（ ） A．a 光的频率大于b 光 B．处于n=4 能级的氢原子向基态跃迁时发出b 光 C．在水中传播时，a 光的传播速度小于b 光的传播速度 D．处于基态的氢原子可以吸收能量为10.20eV 的光子发生跃迁 10．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）氢原子的部分能级图如图甲所示，大量处于 能级的氢原子向低能级 跃迁，能辐射出多种频率的光，这些光照射到同种材料后发生光电效应，产生的光电流与电压关系如图乙 所示。下列说法正确的是（ ） A．由于跃迁时辐射的光子能量不连续，因此氢原子光谱是线状谱 B．氢原子从 能级跃迁到 能级，核外电子动能增大 C．a、b、c 三种光子的波长关系满足 D．图线的光对应从 能级向 能级的跃迁 故选AB。 考点3 原子核 一、单选题 1．（2026·云南昭通·一模）下列关于原子与原子核的说法正确的是（ ） A．卢瑟福根据 粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型 B．原子核发生 衰变时放出的电子来自原子核的核外电子 C．原子弹的反应原理是核聚变 D．氢原子可以吸收任意能量，从基态跃迁到激发态 2．（2026·重庆沙坪坝·一模）某聚变反应为氘核 和氚核 在高温高压下聚变生成氦核 和一个未 知粒子，并释放巨大能量。已知氘核 的质量为 ，氚核 的质量为 ，氦核 的质量为 ，未 知粒子的质量为 。下列说法正确的是（ ） A．聚变生成物中的未知粒子是质子 B．聚变生成物中的氦核 ，核内有2 个核子 C．反应物和生成物的质量关系是 D．氦核 的比结合能大于氚核 的比结合能 3．（2026·江西上饶·一模）中国正在建设的紧凑型聚变能实验装置（BEST）预计2027 年竣工，并有望成 为人类历史上首个实现聚变发电的装置，让世界看到了破解能源短缺与气候危机的“中国方案”。该装置 内部主要核反应方程为 ，下列说法正确的是（ ） A．X 为质子 B．X 为中子 C．该核反应属于链式反应 D．该核反应属于人工转变 4．（2026·山西晋城·一模）2025 年10 月1 日，位于安徽合肥的紧凑型聚变能实验装置BEST 项目建设取得 关键突破，标志着我国可控核聚变研究又向前迈出了重要一步。该装置发生核聚变时的核反应方程为 ，则下列说法正确的是（ ） A．X 的中子数与质子数相等 B．该核反应属于 衰变 C．核聚变过程释放能量，因此聚变后总质量数减少 D． 射线与 均属于实物粒子 5．（2026·山西大同·一模）2025 年10 月1 日，我国紧凑型聚变能实验装置（BSET）主机首个关键部件 ——杜瓦底座成功落位安装，标志着项目主体工程建设步入新阶段，预计在2030 年前后实现世界首次聚 变能发电。核聚变反应为氘核 和氚核 在高温高压下聚变生成氦核 和一个未知粒子，并释放巨大 能量。已知氘核 的质量为 ，氚核 的质量为 ，氦核 的质量为 ，未知粒子的质量为 。下 列说法正确的是（ ） A．氘原子和氚原子互为同位素，它们的化学性质不同 B．氦核 的比结合能大于氚核 的比结合能 C．聚变生成物中的未知粒子是质子 D．反应物和生成物的质量关系是 6．（2026·山东日照·一模）关于原子核，下列说法正确的是（ ） A．任何原子核的结合能均大于零 B．核反应前后，比结合能一定减小 C．结合能越大的原子核一定越稳定 D．比结合能越大的原子核一定越稳定 7．（2026·天津河东·一模）2025 年3 月28 日，中国自主研发的“人造太阳”装置“中国环流三号”首次 在实验室实现了1.17 亿度的原子核温度和1.6 亿度的电子温度，中国核聚变研究挺进燃烧实验阶段。该成 就意味着在直径不到10 米的装置中，造出了一个比太阳核心温度还高8 倍的“小太阳”。已知太阳核聚变 的一种核反应方程是 。下列说法正确的是（ ） A．该反应是 衰变 B．X 是中子 C． 的比结合能比 大 D．目前世界上主流的核电站都利用了核聚变原理 8．（2026·山东滨州·一模）2025 年5 月，我国“天问三号”在火星表面完成采样任务升空返回，其火星表 面上升器中搭载了钚 （ ）核电池，利用衰变释放的能在极寒的火星夜为设备供热供电。已知钚 （ ）的衰变方程为 。则（ ） A．X 为氦核，该衰变属于β 衰变 B．衰变前钚 的质量等于衰变后铀 与X 的质量之和 C．火星夜的极寒环境会显著延长钚 的半衰期 D． 的比结合能小于 的比结合能 9．（2026·河北保定·一模）硼中子俘获疗法（BNCT）是近年来发展迅速的癌症治疗技术之一。治疗时，先 给患者注射含硼（ ）的特种药物，药物富集在肿瘤部位后用热中子束照射，中子（ ）与 发生核 反应产生未知粒子X 以及高杀伤力的α 粒子（ ），并释放核能，精准杀伤肿瘤细胞。粒子X 的中子数 为（ ） A．5 B．4 C．3 D．2 10．（2026·广东深圳·一模）患者服用碘131 后，碘131 会聚集到人体的甲状腺区域，可用于靶向治疗甲状 腺疾病。碘131 发生β 衰变，其原子核个数N 随时间变化关系如下图所示。则碘131 的半衰期为（ ） A．4 天 B．8 天 C．16 天 D．32 天 11．（2026·河北·一模）2025 年3 月，我国新一代人造太阳“中国环流三号”实现了原子核温度1.17 亿度、 电子温度1.6 亿度的“双亿度”突破，是中国科研人员在核聚变研发核心装备领域实现的重大突破。下列 核反应方程属于核聚变反应的是（ ） A． B． C． D． 12．（2026·河南·一模）钚的一种同位素 Pu 衰变时释放巨大能量，如图所示，其衰变方程为 Pu→ U ＋He＋γ，则（ ） A．核反应中γ 的能量就是 Pu 的结合能 B．核燃料总是利用平均结合能大的核 C． U 核比 Pu 核更稳定，说明 U 的结合能大 D．该衰变过程是α 衰变 13．（2026·山东泰安·一模）硼中子俘获治疗技术（BNCT）是近年来国际肿瘤治疗领域新兴快速发展的精 准诊疗技术，其原理是进入癌细胞内的硼原子核 吸收慢中子，转变为锂原子核 和 粒子，并释放出 γ 光子。已知硼原子核的比结合能为 ，锂原子核的比结合能为 ，这个核反应过程中质量亏损为 ， 真空中的光速为，则 粒子的结合能为（ ） A． B． C． D． 14．（2026·江苏·一模）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 衰变为 的半衰期约为29 年； 衰变为 的半衰期约为87 年。现用相同数目的 和 各做一块核电池，下列说法正确的是（ ） A． 衰变为 时产生α 粒子 B． 衰变过程中满足动量守恒，机械能守恒 C．29 年后，衰变的 数目大于 的数目 D．87 年后，剩余的 数目大于 的数目 15．（2026·山西朔州·一模）钍基熔盐堆是第四代核能反应堆，具有更安全、更清洁的特点，该反应堆以 钍232（ ）为核燃料。再生层钍232（ ）俘获一个中子后会变成钍233（ ），钍233（ ）不稳定，经过多次 衰变转化成易裂变铀233（ ）。下列说法正确的是（ ） A．钍核 有90 个中子，142 个质子 B．钍233 的比结合能小于铀233 的比结合能 C． 经过3 次 衰变可变成 D． 衰变的实质在于核内的一个质子转化成了一个中子和一个电子 16．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）在一次核裂变反应中，铀核 变成了氙核 和锶核 ，同时放出 了若干中子，这个过程是链式反应的一个环节。已知铀核的平均结合能为7.6MeV，氙核的平均结合能为 8.4MeV，锶核的平均结合能为8.7MeV。下列说法正确的是（ ） A．该核反应释放的能量约为139.4MeV B．该核反应过程违背质量守恒定律 C．铀核 分解为其它核子，会释放出能量 D．该核反应方程式为 17．（2026·北京延庆·一模）2026 年1 月2 日，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所科研 团队宣布，我国重大科学工程有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实验证实托 卡马克密度自由区的存在，找到突破密度极限的方法，为磁约束核聚变装置高密度运行提供重要的物理依 据。其中我国“人造太阳”主要是将氢的同位素氘或氚的核聚变反应释放的能量用来发电，有一种核聚变 反应的方程为 。已知氘核的质量为 ，比结合能为E，中子的质量为 ，反应中释放的 核能为 ，光速为c，下列说法正确的是（ ） A．反应产物x 为 B．x 核的质量为 C．x 的比结合能为 D．提升等离子体的密度，在常温常压下也能发生聚变反应 二、填空题 18．（2026·福建泉州·一模）2025 年我国科研团队通过碎裂反应首次合成铝同位素 ，并观测到基态三 质子衰变。铝基态三质子衰变核反应方程为 ，则 __________；已知 的半衰期为 ，质量为 的 经过 时， 还剩__________ 。
