備考2025高考物理“二級結(jié)論”精析與培優(yōu)爭分練講義-17.近代物理（學(xué)生版）

17.近代物理——備考2025高考物理“二級結(jié)論”精析與培優(yōu)爭分練一、光電效應(yīng)（1）基本概念和規(guī)律的理解①光電效應(yīng)方程：理解：能量守恒——②截止頻率：理解：，入射光子能量大于逸出功才可能打出電子③遏止電壓：理解：使最有可能到達(dá)陽極的光電子剛好不能到達(dá)陽極的反向電壓（2）光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的圖象①飽和光電流——將所有光電子收集起來形成的電流；②橫截距——遏止電壓Uc：光電流消失時(shí)的反向電壓。例題1.（2024·重慶·二模）某種光伏電池的工作原理如圖所示。半徑為的透明導(dǎo)電的球殼為陽極A，球形感光材料為陰極K?，F(xiàn)用動(dòng)量為的黃光照射K極，K極能發(fā)射出最大初動(dòng)能為的光電子。已知電子電荷量為，光速為，普朗克常量為，忽略光電子重力及之間的相互作用。下列說法正確旳是（）A．入射光子的波長為B．陰極感光材料的逸出功為C．若僅增大入射光強(qiáng)度，電壓表的示數(shù)將增大D．若用紫光照射K極，電壓表的最大示數(shù)將小于二、玻爾理論(1)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)可能輻射出的光譜線條數(shù)：N＝Ceq\o\al(2,n)(2)原子躍遷時(shí)，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級的能量差．(3)原子電離時(shí)，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值．氫原子任一能級：例題2.如圖所示為氫原子的能級示意圖，現(xiàn)有大量處于能級的氫原子，用某種頻率的單色光照射后，這些氫原子能輻射出10種頻率的光，用這些輻射的光子照射逸出功為3.2eV的金屬鈣。下列說法正確的是（）A．氫原子被單色光照射后躍遷到能級B．單色光光子的能量為2.55eVC．照射鈣金屬時(shí)有4種光能使金屬鈣發(fā)生光電效應(yīng)D．從金屬鈣中逃逸出來的光電子的最大初動(dòng)能為7.0eV三、衰變①衰變：②β衰變：規(guī)律：計(jì)算衰變次數(shù)的技巧——先由質(zhì)量數(shù)變化計(jì)算衰變次數(shù)，再由電荷數(shù)變化、衰變次數(shù)列方程計(jì)算β衰變次數(shù)。

磁場中的衰變：外切圓是α衰變，內(nèi)切圓是β衰變，半徑與電量成反比。四種核反應(yīng)類型及其遵循的三大規(guī)律（質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒、能量守恒）類型可控性核反應(yīng)方程典例衰變?chǔ)了プ冏园l(fā)92238U→90234Th＋24Heβ衰變自發(fā)90234Th→91234Pa＋－10e人工轉(zhuǎn)變?nèi)斯た刂?14N＋24He→817O＋11H(盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)24He＋49Be→612C＋01n(查德威克發(fā)現(xiàn)中子)1337Al＋24He→1530P＋01n(約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素，同時(shí)發(fā)現(xiàn)正電子)1530P→1430Si＋10e重核裂變比較容易進(jìn)行人工控制92235U＋01n→56144Ba＋3689Kr＋301n92235U＋01n→54136Xe＋3890Sr＋1001n輕核聚變除氫彈外無法控制12H＋13H→24He＋01n例題3.（2024·廣東·二模）2023年12月，江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司正式發(fā)布全球首型、世界最大核動(dòng)力集裝箱船船型設(shè)計(jì)，它采用了第四代釷基堆型熔鹽反應(yīng)堆，具有更高的安全性、更少的核廢料、更長的使用壽命和更廣泛的能源應(yīng)用前景。在該反應(yīng)堆中，釷（）核經(jīng)過一系列的衰變最終變成了鉛（）核，下列說法正確的是（

）A．釷核包含有90個(gè)質(zhì)子和140個(gè)中子B．釷核的結(jié)合能小于鉛核的結(jié)合能C．釷核衰變?yōu)殂U核經(jīng)歷了6次衰變和4次衰變D．釷核衰變?yōu)殂U核需要吸收能量四、核能核能的計(jì)算（1）質(zhì)量虧損是指反應(yīng)前后體系靜止質(zhì)量的差值；（2）記住一個(gè)結(jié)論：1u=931.5MeV。例題4.（2024·河北石家莊·二模）2023年12月，新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”面向全球開放?！叭嗽焯枴眱?nèi)部發(fā)生的一種核反應(yīng)方程為，已知的比結(jié)合能為，的比結(jié)合能為，的比結(jié)合能為，光在真空中的傳播速度為c。下列說法正確的是（）A．核反應(yīng)方程中X為電子B．的比結(jié)合能小于的比結(jié)合能C．核反應(yīng)吸收的能量為D．核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為五、半衰期N余＝N原，m余＝m原.例題5.（2024·浙江嘉興·二模）如圖所示的射線測厚儀采用放射性元素作為放射源，其發(fā)生β衰變的半衰期為6h。則該測厚儀（）A．衰變產(chǎn)物為B．衰變的原因是弱相互作用C．用于監(jiān)測與控制鋼板厚度的最佳選擇是β射線D．20g放射源經(jīng)12h后剩余物質(zhì)的質(zhì)量為5g（建議用時(shí)：60分鐘）一、單選題1．2023年4月12日，中國“人造太陽”一全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運(yùn)行403秒，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄，其內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)方程為，則（）A．該反應(yīng)為β衰變B．X為中子C．X為質(zhì)子D．He的結(jié)合能比H的結(jié)合能小2．我國于2024年1月研發(fā)出全球首款民用核電池.該核電池利用半衰期約為100年的鎳63來工作，其衰變方程為：Ni→Y+X，則（）A．X是電子 B．X是粒子C．Y與Ni是同位素 D．Y的中子數(shù)為293．1899年，蘇聯(lián)物理學(xué)家列別捷夫首先從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了“光射到物體表面上時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力”，和大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞類似，將產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會(huì)對物體表面產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”。某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的探測器，利用太陽光的“光壓”為探測器提供動(dòng)力，以使太陽光對太陽帆的壓力超過太陽對探測器的引力，將太陽系中的探測器送到太陽系以外。假設(shè)質(zhì)量為m的探測器正朝遠(yuǎn)離太陽的方向運(yùn)動(dòng)，帆面的面積為S，且始終與太陽光垂直，探測器到太陽中心的距離為r，不考慮行星對探測器的引力。已知：單位時(shí)間內(nèi)從太陽單位面積輻射的電磁波的總能量與太陽絕對溫度的四次方成正比，即，其中T為太陽表面的溫度，為常量。引力常量為G，太陽的質(zhì)量為M，太陽的半徑為R，光子的動(dòng)量，光速為c。下列說法正確的是（）A．常量的單位為B．t時(shí)間內(nèi)探測器在r處太陽帆受到太陽輻射的能量C．若照射到太陽帆上的光一半被太陽帆吸收一半被反射，探測器太陽帆的面積S至少為D．若照射到太陽帆上的光全部被太陽帆吸收，探測器在r處太陽帆受到的太陽光對光帆的壓力4．某無毒放射性元素的半衰期為2天，為估算某水庫的庫容，取該元素的5mL水溶液，測得溶液每分鐘衰變次。將水溶液倒入水庫，8天后可視為溶液已均勻分布，在水庫中取水樣，測得水樣每分鐘衰變20次。則該水庫中水的體積約為（）A． B．C． D．5．下列有關(guān)光電效應(yīng)的說法錯(cuò)誤的是（）A．愛因斯坦提出了光電效應(yīng)理論B．甲圖實(shí)驗(yàn)中讓鋅板帶負(fù)電，光照后，驗(yàn)電器張角會(huì)變小C．乙圖中光電子到達(dá)A板的速度越大，則光電流越大D．乙圖光電流的大小與入射光束的光強(qiáng)有關(guān)6．某發(fā)射星云可認(rèn)為完全由氫原子構(gòu)成，其發(fā)光機(jī)理可簡化為：能量為12.09eV的紫外光子照射該星云時(shí)，會(huì)使其氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的氫原子會(huì)輻射光子。氫原子能級圖如圖所示，部分顏色的可見光光子能量范圍見下表，則觀測到該星云的顏色是（）顏色紅黃藍(lán)紫能量范圍（eV）1.62～1.992.07～2.202.78～2.902.90～3.11A．紅色 B．黃色 C．藍(lán)色 D．紫色7．放射性同位素?zé)犭姍C(jī)是各種深空探測器中最理想的能量源，它不受溫度及宇宙射線的影響，使用壽命可達(dá)十幾年。我國的火星探測車用放射性材料器作為燃料，其原理為發(fā)生衰變時(shí)將釋放的能量轉(zhuǎn)化為電能，衰變方程為，以和分別表示的電荷數(shù)和中子數(shù)，下列判斷正確的是（）A．， B．，C．， D．，8．2023年12月7日，錦屏大設(shè)施正式投入科學(xué)運(yùn)行，是我國又一項(xiàng)“國之重器”，其主要功能是為前沿物理科學(xué)研究提供不受宇宙射線影響的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。當(dāng)宇宙射線中的高能粒子撞擊地球大氣層中大氣原子核時(shí)會(huì)產(chǎn)生二次粒子簇射．一宇宙射線中的粒子與大氣中氮原子核發(fā)生作用的核反應(yīng)方程為。下列說法中正確的是（

）A．該核反應(yīng)為衰變 B．X粒子由湯姆孫發(fā)現(xiàn)C．該核反應(yīng)中X為光子 D．該核反應(yīng)電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)也守恒二、多選題9．用紫外光照射一種新型材料時(shí)，只產(chǎn)生動(dòng)能和動(dòng)量單一的相干電子束。用該電子束照射間距為d的雙縫，觀測到相鄰明條紋間距為Δx的干涉現(xiàn)象，普朗克常量為h，雙縫到屏的距離為L，下列說法正確的是（）A．電子束的波長B．電子的動(dòng)量C．僅減小照射光的波長，電子束形成的干涉條紋間距將變大D．與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波被稱為德布羅意波，也叫做物質(zhì)波10．如圖所示為氫原子的能級圖。大量處于能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)分別輻射出種不同頻率的光子。已知，則（）A．一定等于2B．若，則可能有C．若大量氫原子從能級躍遷到基態(tài)發(fā)出的光有兩種可使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則大量氫原子從能級躍遷到基態(tài)發(fā)出的光可能有4種可使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．一個(gè)處于能級的氫原子向基態(tài)躍遷，最多可輻射5種頻率的光11．“夢天號”實(shí)驗(yàn)艙攜帶世界首套可相互比對的冷原子鐘組發(fā)射升空，對提升我國導(dǎo)航定位、深空探測等技術(shù)具有重要意義。如圖所示為某原子鐘工作的四能級體系，原子吸收波長為的光子從基態(tài)能級躍遷至激發(fā)態(tài)能級，然后自發(fā)輻射出波長為的光子，躍遷到“鐘躍遷”的上能級，并在一定條件下躍遷到“鐘躍遷”的下能級，并輻射出波長為的光子，實(shí)現(xiàn)受激輻射，發(fā)出鐘激光，最后輻射出波長為的光子回到基態(tài)。則（）A．該鐘激光的光子的能量B．該鐘激光的光子的動(dòng)量C．該原子鐘產(chǎn)生的鐘激光的波長D．該鐘激光可以讓極限波長為的金屬材料發(fā)生光電效應(yīng)12．下列對于原子及原子核結(jié)構(gòu)規(guī)律的研究，正確的是（）A．圖①中射線2的穿透能力最強(qiáng)B．圖②中鎘棒的作用是吸收中子以控制反應(yīng)速度C．圖③中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可得出原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)D．圖④中的核反應(yīng)屬于