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专题17 近代物理
4 大考点概览
考点01 原子结构
考点02 光电效应
考点03 波粒二象性
考点04 原子核
1．（2026·四川眉山·一模）下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ）
A．图甲中铀238 的半衰期是45 亿年，经过45 亿年，10 个铀238 必定有5 个发生衰变
B．图乙中氘核的比结合能小于氦核的比结合能
C．图丙中一个氢原子从n=4 的能级向基态跃迁时，最多可以放出6 种不同频率的光
D．图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的I -U关系图，则a 光频率最高
【答案】B
【解析】A．图甲中铀238 的半衰期是45 亿年，半衰期只适用大量原子核的衰变，所以经过45 亿年，
10 个铀238 不一定有5 个发生衰变，故A 错误；
B．图乙中氦核比氘核更稳定，氘核的比结合能小于氦核的比结合能，故B 正确；
C．图丙中一个氢原子从n=4 的能级向基态跃迁时，跃迁路径可能为4→1、4→2→1、4→3→1、
4→3→2→1，所以最多可以放出3 种不同频率的光，故C 错误；
D．图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的I -U关系图，根据
，eU c = Ek
由图像可知，c 光对应的遏止电压最大，则c 光对应的光电子最大初动能最大，c 光频率最高，故D 错
误。
故选B。
2．（2026·四川字节教育·一模）下列说法正确的是（ ）
A．电子的发现说明原子核内部结构复杂
考点1
原子结构
B．光电效应揭示了光具有粒子性
C．发生
衰变时，放出的
粒子来自原子核外
D．卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征
【答案】B
【解析】A．电子在原子核外部，与原子核内部无关，故A 错误；
B．光电效应是原子的电子吸收光子，从而摆脱原子核的束缚，向外释放光电子的现象，光电效应深入
揭示了光的粒子性，表明光子具有能量，故B 正确；
C．
衰变中产生的
粒子即电子，是由原子核中的一个中子转变为一个电子和一个质子放出的，故C
错误；
D．卢瑟福的核式结构模型无法解释解释了原子光谱的分立特征，玻尔提出来玻尔理论，成功的解释了
原子光谱的分立特征，故D 错误。
故选B。
3．（2026·四川广安·一模）氢原子从
的能级向n=2的能级跃迁时分别发出光P、Q。则（ ）
A．P、Q 经过甲图装置时屏上谱线分别为2、1
B．若乙图玻璃棒能导出P 光，则一定也能导出Q 光
C．若丙图是P 入射时的干涉条纹，则Q 入射时条纹间距减小
D．P、Q 照射某金属发生光电效应，丁图中的点1、2 分别对应P、Q
【答案】BC
【解析】A．氢原子从
的能级向n=2的能级跃迁时分别发出光P、Q。则P 光对应的光子能量较
小，光子的频率较小，P 光的折射率较小，则经过甲图装置时P 光的偏折程度较小，则P、Q 在屏上谱
线分别为1、2，A 错误；
B．根据sinC = 1
n可知，P 光折射率较小，则发生全反射的临界角较大，若乙图玻璃棒能导出P 光，则
一定也能导出Q 光，B 正确；
C．若丙图是P 入射时的干涉条纹，因P 光波长大于Q 光，则Q 入射时条纹间距减小，C 正确；
D．根据Ek =h ν -W 逸出功可知因P 光频率小于Q 光，可知丁图中的点1、2 分别对应Q、P 光，D 错误。
故选BC。
4．（2026·四川蓉城·一模）如图所示，将锌板与验电器相连，验电器指针闭合。用紫外线灯短暂照射锌板
后移开，验电器张开一稳定张角。随后用红外线灯照射锌板，验电器指针张角保持不变。下列说法正
确的是（ ）
A．验电器带正电
B．延长红外线照射时间，验电器指针张角增大
C．增大红外线光照强度，验电器指针张角增大
D．用丝绸摩擦的玻璃棒靠近锌板，验电器指针张角减小
【答案】A
【解析】A．紫外线灯照射在锌板上，验电器张开，表明紫外线可使锌板产生光电效应，原本不带电的
锌板因为发射光电子带上正电，故A 正确；
BC．换成红外线灯后，验电器指针张角不变，表明红外线不能使锌板产生光电效应，光电效应产生与
否只与光的频率有关，因此无论是延长红外线照射时间还是增大红外线光照强度，都不能使锌板发射
光电子，因此验电器指针张角保持不变，故BC 错误；
D．丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，将其靠近锌板，由于静电感应，将使验电器指针张角进一步增大，故
D 错误。
故选A。
5．（2026·四川成都·一模）下表为几种金属的截止频率，用频率为6.8×1014Hz 的单色紫光照射这些金属的
表面，能逸出光电子的金属有（ ）
金属
铷
钾
钠
钙
钨
截止频率
ν/1014Hz
5.15
5.44
5.56
7.73
10.95
A．2 种
B．3 种C．4 种D．5 种
【答案】B
考点2
光电效应
【解析】根据光电效应原理，当入射光频率大于金属的截止频率时，才能发生光电效应并逸出光电子，
用频率为6.8×1014Hz 的单色紫光照射这些金属的表面，铷、钾、钠可发生光电效应，从而逸出光电子。
故选B。
6．（2026·四川宜宾·一模）某同学研究光电效应的电路如图甲。用蓝光照射真空管的铯极板（阴极K），
控制开关，调节滑动变阻器，测得电路中光电流I 与A、K 之间的电压U AK。根据数据描绘图线如图乙，
则（ ）
A．横轴截距的数据可由开关S 断开时测得
B．纵轴截距的数据可由开关S 断开时测得
C．Ⅱ象限的数据由如图甲电源正负极接法测得
D．Ⅰ象限的数据由如图甲交换电源正负极测得
【答案】B
【解析】A．横截距表示遏止电压，当S 断开时，电路没有外加电压，无法测得遏止电压，故A 错误；
B．纵截距表示没有外加电压时的光电流，当S 断开时，电路中没有外加电压，此时灵敏电流计测量的
恰好是对应的光电流，故B 正确；
CD．Ⅱ象限U AK <0，说明A 极的电势低于K 极的电势，而图甲中电压的接法使得A 极的电势高于K
极的电势，同理可知，Ⅰ象限的数据由如图甲电源正负极接法测得，故CD 错误。
故选B。
7．（2026·四川眉山·一模）关于光电效应，下列说法正确的是（ ）
A．在图1 的光电效应实验中，光电子从锌板逸出，验电器带正电
B．图2 中光电子的最大初动能Ek 甲= Ek 丙< Ek 乙，三种光的频率关系是ν甲= ν丙>ν乙
C．由图3 可知钠的逸出功小于钙的逸出功
D．由图4 若某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，则一定也能使乙金属发生光电效应
【答案】AC
【解析】A．在图1 的光电效应实验中，光电子从锌板逸出，锌板带正电，故验电器带正电，故A 正确；
B．根据光电效应方程和动能定理可得
，Ek =eU c
图2 中甲、丙的对应的遏止电压相等，乙的遏止电压最大，则光电子的最大初动能Ek 甲= Ek 丙< Ek 乙，
甲、乙、丙三种光的频率关系是ν甲= ν丙<ν乙，故B 错误；
C．根据光电效应方程和动能定理可得
，Ek =eU c
整理可得
U c = h
e ν - W 0
e
由图3 可知钠的逸出功小于钙的逸出功，故C 正确；
D．根据光电效应方程可得
由图4 可知甲金属的逸出功小于乙金属的逸出功，则某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，该光
的频率不一定大于乙金属的截止频率，所以不一定能使乙金属发生光电效应，故D 错误。
故选AC。
8．（2024·四川巴中·一模）2024 年是量子力学诞生一百周年，量子力学已经对多个领域产生了深远的影响，
包括物理学、化学、计算机科学、通信技术和生物学，量子力学已成为现代科学的重要基石之一。下
列关于量子力学创立初期的奠基性事件中说法正确的是（ ）
A．黑体辐射电磁波的强度的极大值随着温度的升高向波长长的方向移动
B．发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
C．根据玻尔原子理论，氢原子由低能级向高能级跃迁时，只能发出特定频率的光
D．康普顿效应证实了光子具有动量，频率越大动量越大
【答案】D
【解析】A．黑体辐射电磁波的强度的极大值随着温度的升高向波长短的方向移动，A 错误；
B．根据光电效应方程
Ek =h ν -W
可知发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，B 错
误；
C．根据玻尔原子理论，氢原子由低能级向高能级跃迁时，只能吸收特定频率的光，C 错误；
D．康普顿效应证实了光子具有动量，根据
p= h
λ = h ν
c
可知频率越大，动量越大，D 正确。
故选D。
9．（2026·四川攀枝花·一模）如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，OC 为直径，一束复色光沿PO 方向
从真空射到分界面OC 上，在玻璃内分成a、b 两束单色光，分别从A、B 点射出。下列说法中正确的是
（ ）
A．a 光的光子能量大于b 光的光子能量
B．真空中，a 光光子的动量小于b 光光子的动量
C．在玻璃砖中，a 光的传播速度大于b 光的传播速度
D．在玻璃砖中，a 光的传播时间小于b 光的传播时间
考点3
波粒二象性
【答案】A
【解析】A．根据折射定律n= sini
sin r 可知，a 光与b 光的入射角相等，而a 光的折射角小于b 光的折射角，
所以玻璃对a 光的折射率更大，a 光的频率更大，根据ε =h ν可知，a 光的光子能量更大，故A 正确；
B．由于a 光的频率更大，a 光的波长更短，根据p= h
λ 可知，a 光光子的动量更大，故B 错误；
C．根据v = c
n可知，玻璃对a 光的折射率更大，则a 光的传播速度小于b 光的传播速度，故C 错误；
D．设玻璃砖的半径为R，则光在玻璃砖中的传播时间为
由此可知，在玻璃砖中a 光的传播时间等于b 光的传播时间，故D 错误。
故选A。
10．（2025·四川南充·一模）我国自主研发的氢原子钟已运用于北斗卫星导航系统中，氢原子钟是利用氢
原子跃迁频率稳定的特性来获取精准时间频率信号的设备，对提高导航的精度极为重要。氢原子能级
如图所示，关于大量处于n=4 能级的氢原子，下列说法正确的是（ ）
A．氢原子向低能级跃迁时最多发出3 种不同频率的光
B．氢原子跃迁时发出的光子中能量最大的为0.85eV
C．动能为0.33eV 的电子碰撞处于n=4 能级的氢原子， 氢原子会发生跃迁
D．氢原子由n=4 能级跃迁到n=3 能级时发出光子的频率大于由n=3 能级跃迁至n=2 能级时发出光子的
频率
【答案】C
【解析】A．氢原子向低能级跃迁时可发出
种不同频率的光，故A 错误；
B．氢原子由n=4 能级跃迁至n=1 能级时发出的光子的最大能量为
E41=（-0.85eV）-（-13.6eV）=12.75eV
故B 错误；
D．氢原子由n=4 能级跃迁到n=3 能级时发出光子的能量为
E43=（-0.85eV）-（-1.51eV）=0.66ev
由n=3 能级跃迁至n=2 能级时发出光子的能量为
E32=（-1.51eV）-（-3.4eV）=1.89eV
根据
可知光子的能量越大频率越高，所以氢原子由n=4 能级跃迁到n=3 能级时发出光子的频率
小于由n=3 能级跃迁至n=2 能级时发出光子的频率，故D 错误；
C．n=4 和n=5 间的能级差为0.31eV，由于用动能为0.33eV 电子撞击基态的氢原子，部分电子动能被吸
收，可以使氢原子跃迁到n=5 的能级，故C 正确。
故选C。
11．（2025·四川南充·一模）用金属铷制成的光电管观测光电效应的装置如图甲所示，用不同频率的光照
射该光电管，测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像如图乙所示。已知普朗克常量h=6.6×10-
34J·s。下列说法正确的是（ ）
A．要测量遏止电压，电源右端为正极
B．要测量饱和电流，电源右端为正极
C．由图像乙可知，铷的截止频率为
D．由图像乙计算可得金属铷的逸出功为W 0=3.3×10
-20J
【答案】AC
【解析】A．要测量遏止电压，则加反向电压，故电源右端为正极，故A 正确；
B．要测量饱和电流，则加正向电压，故电源右端为负极，故B 错误；
C．根据爱因斯坦光电效应方程
eU c =h ν -W 0
当U c=0时，则铷的截止频率为
故C 正确；
D．由图像乙计算可得金属铷的逸出功为
W 0=h νc =6.6×10
-34×5.0×10
14 J =3.3×10
-19J
故D 错误。
故选AC。
12．（2026·四川字节教育·一模）下列说法正确的是（ ）
A．卢瑟福通过α粒子散射实验，发现了质子
B．一个处于n= 4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射6 种不同频率的光子
C．康普顿效应说明光具有粒子性
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
❑92
235U →56
141Ba+36
92Kr+20
1n
【答案】C
【解析】A．卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子核的概念，建立了原子核式结构模型，卢瑟福用
α粒子轰击氮原子核，发现了质子，故A 错误；
B．根据C4
2 =6知，大量处于n= 4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多向外辐射6 种不同频率的光子，
一个处于n= 4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多向外辐射3 种不同频率的光子，故B 错误；
C．康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，说明光具有粒子性，故C 正确；
D．重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，核能持续的释放，这称为链式反应，但裂变方程
中，铀235 吸收一个慢中子后才能发生裂变，在核反应方程中，等号左侧的中子不能与等号右侧的中
子约掉，故D 错误。
故选C。
13．（2026·四川泸州·一模）在垂直纸面向里的匀强磁场中，静止的
U
92
238
核先发生一次α 衰变产生了新核
X，随后新核X 又发生一次β 衰变产生了新核Y。已知α 粒子质量为m1、β 粒子质量为m2、新核Y 质量
为m3，不考虑粒子间的相互作用，各粒子只在纸面内运动。则下列说法中正确的是（ ）
考点4
原子核
A．
U
92
238
核发生α 衰变后，α 粒子和新核X 的运动轨迹为内切圆
B．
U
92
238
核发生α 衰变后，α 粒子与新核X 在磁场中运动轨迹半径之比为45∶1
C．新核X 发生β 衰变的半衰期等于其放出一个β 粒子所经历的时间
D．α 粒子、β 粒子、新核Y 在磁场中运动的周期之比为m1∶m2∶m3
【答案】B
【解析】A．α 衰变中，系统动量守恒，静止的
U
92
238
核先发生一次α 衰变产生了新核X，总动量为0，
可知，α 粒子与新核X 的动量大小相等、方向相反，两者均带正电，根据左手定则可知，轨迹为外切圆，
故A 错误；
B．根据qvB =m v
2
r ，p=mv
解得
α 粒子与新核X 的动量大小相等，可知，半径与电荷量成反比，α 粒子电荷为+2e，X 的电荷为
92e -2e =90e
解得半径之比为90e∶2e=45∶1，故B 正确；
C．半衰期是统计规律，描述大量原子核衰变的平均时间，与单个粒子衰变的随机时间无关，故C 错误；
D．根据qvB =m v
2
r ，T = 2πr
v
解得T = 2πm
qB
则α 粒子的周期为T α = π m1
eB
β 粒子的周期为T β = 2π m2
eB
Y 核的电荷量92e -2e+e =91e
Y 核的周期为T Y = 2π m3
91eB
解得周期之比为T α:T β:T Y =m1:2m2: 2m3
91
与选项D 的m1∶m2∶m3不符，故D 错误。
故选B。
14．（2026·四川宜宾·一模）2025 年3 月9 日，国内首款碳-14微型核电池“烛龙一号”正式发布。❑6
14C
具有放射性，半衰期长达5730 年，理论上可为脑机接口、心脏起搏器等植入式设备提供永久能源。
❑6
14C衰变方程为❑6
14C →7
14 N+X，则（ ）
A．X 来自碳原子的核外电子
B．5730 年后，100 个碳-14 原子只剩50 个
C．❑6
14C的比结合能小于❑7
14 N的比结合能
D．如果温度升高，❑6
14C的半衰期会变短
【答案】C
【解析】A．由核衰变前后质量数和电荷数守恒可知X 为❑-1
0 e，X 来自碳原子的中子转变成质子和电
子释放出来的电子，故A 错误；
B．半衰期是对大量原子衰变的统计规律，对个别原子无意义，故B 错误；
C．衰变生成物❑7
14 N比❑6
14C更稳定，比结合能大，故C 正确；
D．半衰期由原子核的性质决定，与外界温度、压强等因素无关，如果温度升高，❑6
14C的半衰期不变，
故D 错误。
故选C。
15．（2026·四川凉山·一模）2025 年11 月，中国科学院宣布，我国在甘肃武威建成的2 兆瓦液态燃料钍基
熔盐实验堆首次实现堆内钍-铀核燃料转换，成为全球唯一运行并实现钍燃料入堆的熔盐堆。如果一座
钍基熔盐堆每日消耗1g 钍，每个❑90
232Th原子裂变释放约200MeV 的能量，理论上该堆每日大约能释放
的能量为（已知：阿伏伽德罗常数N A =6.02×10
23 mol
-1，钍-232 的摩尔质量为232 g·mol-1）
（ ）
A．8.3×108J
B．8.3×1010J C．8.3×1012J D．8.3×1013J
【答案】B
【解析】每日消耗的钍原子摩尔数 n= m
M = 1
232 mol
每日消耗的钍原子总数为 N =n× N A = 1
232 ×6.02×10
23
每消耗一个钍-232 原子裂变释放能量 E1=200 MeV=200×1.602×10
-13J=3.204×10
-11J
释放的总能量 E = N E1≈8.3×10
10J
故选B。
16．（2026·四川宜宾·一模）当前在“人造太阳”（如：中国的EAST）装置中，主要研究的可控核聚变反
应是：H
1
2
+1
3 H →2
4 He+ X，则（ ）
A．该核反应可以释放能量B．该核反应条件是极低温
C．该核反应中的X 为质子D．该核反应中的X 为电子
【答案】A
【解析】A．核聚变反应中，轻核结合成较重核时存在质量亏损，根据质能方程，质量亏损转化为能量
释放，因此该反应可释放能量，故A 正确；
B．核聚变需克服原子核间的库仑斥力，需在极高温度（如千万摄氏度以上）下进行，而非极低温，故
B 错误；
CD．根据质量数守恒和电荷数守恒X 为中子（电荷数 0，质量数 1），故CD 错误；
故选A。
17．（2026·四川德阳·一模）HL-2M 是中国新一代磁约束核聚变实验装置，实现了1.5 亿摄氏度持续运行
403 秒的新记录。其核聚变方程为❑1
2 H + H
1
3
→X + n
0
1 ，则X 为（ ）
A．❑2
4 HeB．❑1
1 H
C．❑0
1n D．❑-1
0 e
【答案】A
【解析】根据核反应前后质量数、电荷数守恒可知，X 的电荷数为2，质量数为4，则X 为氦核❑2
4 He。
故选A。
18．（2026·四川成都·一模）原子核可以实现人工转变，例如一个Na核俘获1 个α粒子后变成1 个新核，
并释放某个粒子x，其核反应方程为❑11
23 Na+2
4 He→12
26 Mg+ x。则x 粒子为（ ）
A．❑0
1n B．e
-1
0
C．❑1
1 H
D．γ光子
【答案】C
【解析】粒子x 的质量数为
23+4-26=1
电荷数
11-2-12=1
所以x 为❑1
1 H，核反应方程为
❑11
23 Na+2
4 He→12
26 Mg+ H
1
1
故选C。
19．（2026·四川南充·一模）一个静止的放射性原子X
Z
A
发生了一次α 衰变变成新核Y，放射出的α 粒子的
质量为m，速度的大小为v，真空中的光速为c。
(1)写出该α 衰变方程；
(2)若该原子核发生衰变后的新核质量为M，求衰变后新核的速度大小；
(3)设该衰变过程释放的核能全部转化为α 粒子和新核的动能，求衰变过程的质量亏损Δm。
【答案】(1) X
Z
A
→
Y
Z -2
A -4
+ He
2
4
(2)mv
M
(3)( M +m)mv
2
2 M c
2
【解析】（1）根据质量数守恒和核电荷数守恒可得，该α 衰变方程为
X
Z
A
→
Y
Z -2
A -4
+ He
2
4
（2）由动量守恒定律
0= M v
' -mv
可得衰变后新核的速度大小为
v
' = mv
M
（3）由能量守恒定律可知，该衰变过程释放的核能为
Δ E = 1
2 M v
' 2+ 1
2 m v
2= ( M +m)m v
2
2 M
根据爱因斯坦质能方程
Δ E = Δmc
2
可得衰变过程的质量亏损为
Δm= ( M +m)mv
2
2 M c
2
20．（2025·四川攀枝花·一模）在核反应中常伴随一种称为“中微子v”的粒子放出，而中微子的性质十分
特别，在实验中很难探测。科学家们建造了一个由大水槽和探测器组成的实验装置，利用中微子与水
中的❑1
1 H核反应，产生中子和正电子，间接地证实了中微子的存在。中微子的质量数m和电荷数n分
别为（ ）
A．m=0，n=0
B．m=1，n=0
C．m=0，n=1
D．m=0，n=-2
【答案】A
【解析】质子、中子、正电子质量数分别为1、1、0，质子、中子、正电子电荷数分别为1、0、1，根
据核反应前后质量数、电荷数守恒，有
m+1=1+0
n+1=0+1
解得
m=0，n=0
故选A。
21．（2025·四川巴中·一模）核反应方程：
，该方程中X 是（ ）
A．中子B．质子C．电子D．α粒子
【答案】A
【解析】根据质量数和质子数守恒，可知X 的质量数为1，质子数为0，所以该粒子为中子。
故选A。
