备考2025高考物理“二级结论”精析与培优争分练讲义-17.近代物理（学生版）

17.近代物理——备考2025高考物理“二级结论”精析与培优争分练一、光电效应（1）基本概念和规律的理解①光电效应方程：理解：能量守恒——②截止频率：理解：，入射光子能量大于逸出功才可能打出电子③遏止电压：理解：使最有可能到达阳极的光电子刚好不能到达阳极的反向电压（2）光电效应实验的图象①饱和光电流——将所有光电子收集起来形成的电流；②横截距——遏止电压Uc：光电流消失时的反向电压。例题1.（2024·重庆·二模）某种光伏电池的工作原理如图所示。半径为的透明导电的球壳为阳极A，球形感光材料为阴极K。现用动量为的黄光照射K极，K极能发射出最大初动能为的光电子。已知电子电荷量为，光速为，普朗克常量为，忽略光电子重力及之间的相互作用。下列说法正确旳是（）A．入射光子的波长为B．阴极感光材料的逸出功为C．若仅增大入射光强度，电压表的示数将增大D．若用紫光照射K极，电压表的最大示数将小于二、玻尔理论(1)一群氢原子处于量子数为n的激发态时可能辐射出的光谱线条数：N＝Ceq\o\al(2,n)(2)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级的能量差．(3)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值．氢原子任一能级：例题2.如图所示为氢原子的能级示意图，现有大量处于能级的氢原子，用某种频率的单色光照射后，这些氢原子能辐射出10种频率的光，用这些辐射的光子照射逸出功为3.2eV的金属钙。下列说法正确的是（）A．氢原子被单色光照射后跃迁到能级B．单色光光子的能量为2.55eVC．照射钙金属时有4种光能使金属钙发生光电效应D．从金属钙中逃逸出来的光电子的最大初动能为7.0eV三、衰变①衰变：②β衰变：规律：计算衰变次数的技巧——先由质量数变化计算衰变次数，再由电荷数变化、衰变次数列方程计算β衰变次数。

磁场中的衰变：外切圆是α衰变，内切圆是β衰变，半径与电量成反比。四种核反应类型及其遵循的三大规律（质量数守恒、电荷数守恒、能量守恒）类型可控性核反应方程典例衰变α衰变自发92238U→90234Th＋24Heβ衰变自发90234Th→91234Pa＋－10e人工转变人工控制714N＋24He→817O＋11H(卢瑟福发现质子)24He＋49Be→612C＋01n(查德威克发现中子)1337Al＋24He→1530P＋01n(约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子)1530P→1430Si＋10e重核裂变比较容易进行人工控制92235U＋01n→56144Ba＋3689Kr＋301n92235U＋01n→54136Xe＋3890Sr＋1001n轻核聚变除氢弹外无法控制12H＋13H→24He＋01n例题3.（2024·广东·二模）2023年12月，江南造船（集团）有限责任公司正式发布全球首型、世界最大核动力集装箱船船型设计，它采用了第四代钍基堆型熔盐反应堆，具有更高的安全性、更少的核废料、更长的使用寿命和更广泛的能源应用前景。在该反应堆中，钍（）核经过一系列的衰变最终变成了铅（）核，下列说法正确的是（

）A．钍核包含有90个质子和140个中子B．钍核的结合能小于铅核的结合能C．钍核衰变为铅核经历了6次衰变和4次衰变D．钍核衰变为铅核需要吸收能量四、核能核能的计算（1）质量亏损是指反应前后体系静止质量的差值；（2）记住一个结论：1u=931.5MeV。例题4.（2024·河北石家庄·二模）2023年12月，新一代人造太阳“中国环流三号”面向全球开放。“人造太阳”内部发生的一种核反应方程为，已知的比结合能为，的比结合能为，的比结合能为，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是（）A．核反应方程中X为电子B．的比结合能小于的比结合能C．核反应吸收的能量为D．核反应中的质量亏损为五、半衰期N余＝N原，m余＝m原.例题5.（2024·浙江嘉兴·二模）如图所示的射线测厚仪采用放射性元素作为放射源，其发生β衰变的半衰期为6h。则该测厚仪（）A．衰变产物为B．衰变的原因是弱相互作用C．用于监测与控制钢板厚度的最佳选择是β射线D．20g放射源经12h后剩余物质的质量为5g（建议用时：60分钟）一、单选题1．2023年4月12日，中国“人造太阳”一全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒，创造了新的世界纪录，其内部发生的核反应方程为，则（）A．该反应为β衰变B．X为中子C．X为质子D．He的结合能比H的结合能小2．我国于2024年1月研发出全球首款民用核电池.该核电池利用半衰期约为100年的镍63来工作，其衰变方程为：Ni→Y+X，则（）A．X是电子 B．X是粒子C．Y与Ni是同位素 D．Y的中子数为293．1899年，苏联物理学家列别捷夫首先从实验上证实了“光射到物体表面上时会产生压力”，和大量气体分子与器壁的频繁碰撞类似，将产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”。某同学设计了如图所示的探测器，利用太阳光的“光压”为探测器提供动力，以使太阳光对太阳帆的压力超过太阳对探测器的引力，将太阳系中的探测器送到太阳系以外。假设质量为m的探测器正朝远离太阳的方向运动，帆面的面积为S，且始终与太阳光垂直，探测器到太阳中心的距离为r，不考虑行星对探测器的引力。已知：单位时间内从太阳单位面积辐射的电磁波的总能量与太阳绝对温度的四次方成正比，即，其中T为太阳表面的温度，为常量。引力常量为G，太阳的质量为M，太阳的半径为R，光子的动量，光速为c。下列说法正确的是（）A．常量的单位为B．t时间内探测器在r处太阳帆受到太阳辐射的能量C．若照射到太阳帆上的光一半被太阳帆吸收一半被反射，探测器太阳帆的面积S至少为D．若照射到太阳帆上的光全部被太阳帆吸收，探测器在r处太阳帆受到的太阳光对光帆的压力4．某无毒放射性元素的半衰期为2天，为估算某水库的库容，取该元素的5mL水溶液，测得溶液每分钟衰变次。将水溶液倒入水库，8天后可视为溶液已均匀分布，在水库中取水样，测得水样每分钟衰变20次。则该水库中水的体积约为（）A． B．C． D．5．下列有关光电效应的说法错误的是（）A．爱因斯坦提出了光电效应理论B．甲图实验中让锌板带负电，光照后，验电器张角会变小C．乙图中光电子到达A板的速度越大，则光电流越大D．乙图光电流的大小与入射光束的光强有关6．某发射星云可认为完全由氢原子构成，其发光机理可简化为：能量为12.09eV的紫外光子照射该星云时，会使其氢原子从基态跃迁到激发态，处于激发态的氢原子会辐射光子。氢原子能级图如图所示，部分颜色的可见光光子能量范围见下表，则观测到该星云的颜色是（）颜色红黄蓝紫能量范围（eV）1.62～1.992.07～2.202.78～2.902.90～3.11A．红色 B．黄色 C．蓝色 D．紫色7．放射性同位素热电机是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受温度及宇宙射线的影响，使用寿命可达十几年。我国的火星探测车用放射性材料器作为燃料，其原理为发生衰变时将释放的能量转化为电能，衰变方程为，以和分别表示的电荷数和中子数，下列判断正确的是（）A．， B．，C．， D．，8．2023年12月7日，锦屏大设施正式投入科学运行，是我国又一项“国之重器”，其主要功能是为前沿物理科学研究提供不受宇宙射线影响的实验环境。当宇宙射线中的高能粒子撞击地球大气层中大气原子核时会产生二次粒子簇射．一宇宙射线中的粒子与大气中氮原子核发生作用的核反应方程为。下列说法中正确的是（

）A．该核反应为衰变 B．X粒子由汤姆孙发现C．该核反应中X为光子 D．该核反应电荷数守恒，质量数也守恒二、多选题9．用紫外光照射一种新型材料时，只产生动能和动量单一的相干电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，观测到相邻明条纹间距为Δx的干涉现象，普朗克常量为h，双缝到屏的距离为L，下列说法正确的是（）A．电子束的波长B．电子的动量C．仅减小照射光的波长，电子束形成的干涉条纹间距将变大D．与实物粒子相联系的波被称为德布罗意波，也叫做物质波10．如图所示为氢原子的能级图。大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时分别辐射出种不同频率的光子。已知，则（）A．一定等于2B．若，则可能有C．若大量氢原子从能级跃迁到基态发出的光有两种可使某金属发生光电效应，则大量氢原子从能级跃迁到基态发出的光可能有4种可使该金属发生光电效应D．一个处于能级的氢原子向基态跃迁，最多可辐射5种频率的光11．“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，原子吸收波长为的光子从基态能级跃迁至激发态能级，然后自发辐射出波长为的光子，跃迁到“钟跃迁”的上能级，并在一定条件下跃迁到“钟跃迁”的下能级，并辐射出波长为的光子，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出波长为的光子回到基态。则（）A．该钟激光的光子的能量B．该钟激光的光子的动量C．该原子钟产生的钟激光的波长D．该钟激光可以让极限波长为的金属材料发生光电效应12．下列对于原子及原子核结构规律的研究，正确的是（）A．图①中射线2的穿透能力最强B．图②中镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度C．图③中的实验现象可得出原子核具有复杂的结构D．图④中的核反应属于