2025版高考物理二轮复习 第15讲　近代物理

第15讲近代物理高考专题辅导与测试·物理目录CONTENTS01构建·知识网络锁定主干知识02试做·高考真题探明高考考向03洞悉·高频考点精研典型例题04演练·分层强化提升关键能力

构建·知识网络

锁定主干知识01

试做·高考真题

探明高考考向02

√2.

（2024·北京高考1题）已知钍234的半衰期是24天，则1

g钍234经过48天

后，剩余钍234的质量为（

）A.0

gB.0.25

gC.0.5

gD.0.75

g

√3.

（2024·江苏高考5题）在某原子发生的跃迁中，辐射如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，是（

）A.λ1B.λ2C.λ3D.λ4解析：

根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，若只有一种光

子可以使某金属发生光电效应，则该光子的能量最大，又由题图可知辐

射的λ3光子的能量最大，所以只有λ3光子可以使该金属发生光电效应，

C正确。√4.

（2024·北京高考13题）产生阿秒光脉冲的研究工作获得2023年的诺贝尔物理学奖，阿秒（as）是时间单位，1

as

＝1×10－18

s，阿秒光脉冲是发光持续时间在阿秒量级的极短闪光，提供了阿秒量级的超快“光快门”，使探测原子内电子的动态过程成为可能。设有一个持续时间为100

as的阿秒光脉冲，持续时间内至少包含一个完整的光波周期。取真空中光速c＝3.0×108

m/s，普朗克常量h＝6.6×10－34

J·s，下列说法正确的是（

）A.

对于0.1

mm宽的单缝，此阿秒光脉冲比波长为550

nm的可见光的洐射

现象更明显B.

此阿秒光脉冲和波长为550

nm的可见光束总能量相等时，阿秒光脉冲的

光子数更多C.

此阿秒光脉冲可以使能量为－13.6

eV（－2.2×10－18

J）的基态氢原子

电离D.

为了探测原子内电子的动态过程，阿秒光脉冲的持续时间应大于电子

的运动周期√

洞悉·高频考点精研典型例题03

考点一光电效应及其图像1.

光电效应两条对应关系（1）光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。（2）光照强度大（同种频率的光）→光子数目多→发射光电子多→光

电流大。2.

定量分析时应抓住三个关系式爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0最大初动能与遏止电压的

关系Ek＝eUc逸出功与截止频率的关系W0＝hνc3.

光电效应的四类图像分析图像名称图线形状由图线直接（或间接）得到的

物理量最大初动能Ek与入

射光频率ν的关系图

线

Ek＝hν－hνc（1）截止频率：图线与ν轴交

点的横坐标νc（2）逸出功：图线与Ek轴交

点的纵坐标的绝对值W0＝｜

－E｜＝E（3）普朗克常量：图线的斜

率k＝h图像名称图线形状由图线直接（或间接）得到的

物理量颜色相同、强度不

同的光，光电流与

电压的关系

（1）遏止电压Uc：图线与横

轴交点的横坐标（2）饱和光电流Im：光电流

的最大值（3）最大初动能：Ek＝eUc图像名称图线形状由图线直接（或间接）得到的

物理量颜色不同时，光电

流与电压的关系

（1）遏止电压Uc1＞Uc2，则ν1

＞ν2（2）饱和光电流（3）最大初动能Ek1＝eUc1，

Ek2＝eUc2图像名称图线形状由图线直接（或间接）得到的

物理量遏止电压Uc与入射

光频率ν的关系图

线

（1）截止频率νc：图线与横

轴的交点的横坐标（2）普朗克常量h：等于图线

的斜率与电子电荷量的乘积，

即h＝ke（注：此时两极之间

接反向电压）【例1】

（2024·黑龙江哈尔滨三模）在研究甲、乙两种金属的光电效应

现象实验中，光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示，则下

列说法正确的是（

）A.

甲金属的逸出功大于乙金属的逸出功B.

两条图线与横轴的夹角α和β可能不相等C.

若增大入射光的频率，则所需遏止电压随之增大D.

若增大入射光的强度，但不改变入射光的频率，则光电子的最大初动

能将增大

答案：C【例2】

（2024·海南高考8题）利用如图所示的装置研究光电效应，单刀

双掷开关S与1接通，用频率为ν1的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电

流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为U1，已知电子电荷量绝对值为

e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（

）A.

其他条件不变，增大光强，电压表示数增大B.

改用比ν1更大频率的光照射，调整电流表的示数为

零，此时电压表示数仍为U1C.

其他条件不变，使开关S与2接通，电流表示数仍为零

答案：D【例3】

（2024·浙江1月选考11题）如图所示，金属极板M受到紫外线照

射会逸出光电子，最大速率为vm。正对M放置一金属网N，在M、N之间加

恒定电压U。已知M、N间距为d（远小于板长），电子的质量为m，电荷量

为e，则（

）A.

M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大

答案：C考点二原子结构与玻尔理论1.

原子结构与玻尔理论2.

原子能级跃迁问题的解题技巧（1）原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能

量差，即ΔE＝hν＝｜E初－E末｜。（2）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。（3）一个处于第n能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n

－1。（4）一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法

②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能

情况一一画出，然后相加。（5）计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时，要注意各

能级的能量值均为负值，且单位为电子伏特，计算时需换算单

位，1

eV＝1.6×10－19

J。【例4】

（2024·安徽高考1题）大连相干光源是我国第一台高增益自由电

子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子

的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11

eV，当大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外

光有（

）A.1种B.2种C.3种D.4种

答案：B【例5】

（2024·浙江6月选考10题）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n＝3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为ν31、ν32和ν21的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。正确的是（

）B.

频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，

其最大初动能之差为hν32

答案：B考点三原子核及其衰变1.

原子核的衰变2.

衰变次数的确定方法方法一先由质量数守恒确定α衰变的次数，然后再根据电荷数守恒确定β

衰变的次数。方法二设α衰变次数为x，β衰变次数为y，根据质量数守恒和电荷数守恒

列方程组求解。

A.

电荷数B.

中子数C.

质量数D.

质子数答案：C解析：根据核反应过程遵循质量数守恒和电荷数守恒可知，锇－160经过1

次α衰变后产生的新核素质量数为156，质子数为74，钨－156经过1次β＋衰

变后质量数为156，质子数为73，可知两新核素衰变后的新核有相同的质

量数。故选C。

答案：D考点四核反应与核能1.

核反应方程（1）四种基本类型：衰变、人工转变、重核裂变和轻核聚变。（2）两个规律：质量数守恒和电荷数守恒。（3）核反应方程只能用箭头连接并表示反应方向，不能用等号连接。2.

三类计算核能的方法（1）根据ΔE＝Δmc2计算时，Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，

ΔE的单位是“J”。（2）根据ΔE＝Δm×931.5

MeV计算时，Δm的单位是“u”，ΔE的单位

是“MeV”。（3）根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能

×核子数。

答案：C

【例9】

（2024·浙江1月选考7题）已知氘核质量为2.014

1

u，氚核质量

为3.016

1

u，氦核质量为4.002

6

u，中子质量为1.008

7

u，阿伏加德罗常

数NA取6.0×1023

mol－1，氘核摩尔质量为2

g·mol－1，1

u相当于931.5

MeV。关于氘与氚聚变成氦，下列说法正确的是（

）B.

氘核的比结合能比氦核的大C.

氘核与氚核的间距达到10－10

m就能发生核聚变D.4

g氘完全参与聚变释放出能量的数量级为1025

MeV

答案：D演练·分层强化

提升关键能力

04

123456789101112131.

（2024·江西高考2题）近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列

发光二极管（LED），开创了国际上第三条LED技术路线。某氮化镓基

LED材料的简化能级如图所示，若能级差为2.20

eV（约3.52×10－19

J），普朗克常量h＝6.63×10－34

J·s，则发光频率约为（

）A.6.38×1014

HzB.5.67×1014

HzC.5.31×1014

HzD.4.67×1014

Hz解析：

根据题意可知，辐射出的光子能量ε＝3.52×10－19

J，由ε＝

hν，代入数据解得ν＝5.31×1014

Hz，C正确。√2.

（多选）（2024·浙江1月选考14题）下列说法正确的是（

）A.

相同温度下，黑体吸收能力最强，但辐射能力最弱B.

具有相同动能的中子和电子，其德布罗意波长相同C.

电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量D.

自然光经玻璃表面反射后，透过偏振片观察，转动偏振片时可观察到

明暗变化√√12345678910111213

12345678910111213

√12345678910111213

12345678910111213

A.

所有的同位素都可以用于核聚变反应B.

聚变反应放出的能量主要来源于质量亏损√12345678910111213

12345678910111213

A.

夏天气温升高，镅241的衰变速度会变快B.X是α粒子，具有很强的电离本领C.

镓237的比结合能比镅241的比结合能小D.

衰变前后核子总数不变，因此衰变前后总质量也不变√12345678910111213

12345678910111213

A.

照射同一单缝衍射装置，Hδ光的中央明条纹宽度宽B.

以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，Hδ光的侧移量小C.

以相同功率发射的细光束，真空中单位长度上Hγ光的平均光子数多D.

相同光强的光分别照射同一光电效应装置，Hγ光的饱和光电流小√12345678910111213

123456789101112137.

（2024·山东潍坊三模）如图所示为氢原子能级图，用频率为ν的单色光

照射大量处于基态的氢原子，氢原子辐射出频率分别为ν1、ν2、ν3的三

种光子，且ν1＜

ν2＜

ν3。用该单色光照射到某新型材料上，逸出光电子

的最大初动能与频率为ν2光子的能量相等。下列说法正确的是（

）A.

ν3

＞

ν1＋ν2B.

ν＝ν1＋ν2＋ν3C.

该单色光光子的能量为12.75

eVD.

该新型材料的逸出功为1.89

eV√12345678910111213解析：

由题意知，频率为ν的单色光照射大量处于基态的氢原子，氢

原子辐射出频率分别为ν1、ν2、ν3的三种光子，且ν1＜ν2＜ν3，则说明hν

＝hν3＝12.09

eV，hν2＝10.2

eV，hν1＝1.89

eV，则可知ν3＝ν1＋ν2，A

错误；根据以上分析可知ν＝ν3，且该单色光光子的能量为12.09

eV，

B、C错误；用该单色光照射到某新型材料上，该新型材料的逸出光电

子的最大初动能与频率为ν2光子的能量相等，则由hν－W0＝hν2，解得

W0＝1.89

eV，D正确。12345678910111213

8.

（2024·辽宁大连三模）如图甲所示的光电管是基于光电效应的一种光

电转换器件，光电管可将光信号转换成电信号，在自动控制电路中有广

泛应用。光电管的基本工作原理如图乙所示，当有光照在金属K极上

时，电路导通；无光照射时，电路不通。下列说法正确的是（

）A.

只要照射到金属K极上的光足够强电路就能导通B.

只有入射光的频率小于某一定值，电路才能导通C.

电路导通情况下，通过电阻的电流方向是从下向上D.

电路导通情况下，光照越强，电阻R上的电压越大√12345678910111213解析：

当入射光的频率大于截止频率时，金属K极就能发生光电效

应，即电路可以导通，光强增大而频率小于截止频率不会发生光电效

应，电路不被导通，A、B错误；电路导通情况下，即光电子的运动方

向向左，光电管内的电流方向向右，所以通过电阻的电流方向是从上向

下，C错误；电路导通情况下，光照越强，电流越大，所以电阻R上的

电压越大，D正确。12345678910111213

A.

新核X的中子数为142B.

该核电池中的核反应属于核裂变C.

温度升高，钚的半衰期将小于87.7年D.

经过43.85年，150

mg的钚还剩余75

mg√12345678910111213

1234567891011121310.

（2024·河北邯郸模拟）如图所示的是氢原子的能级示意图，已知可见

光的光子能量范围为1.62～3.11

eV，锌的逸出功为3.34

eV，下列说

法正确的是（

）A.

氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能

减小，原子的电势能增大B.

处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外

线，并且使氢原子电离C.

一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多发出6种不同频率的光子D.

一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75

eV√12345678910111213解析：

氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子运动半径变小，动

能增大，库仑力做正功，原子的电势能减小，A错误；紫外线光子的

最小能量为3.11

eV，处于n＝3能级的氢原子的电离能为1.51

eV，故

处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电

离，B正确；一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可最多发出

3种不同频率的光子，C错误；氢原子从n＝4能级向基态跃迁时发出的

光子能量为E＝（－0.85

eV）－（－13.6

eV）＝12.75

eV，因锌的逸

出功是3.34

eV，锌板表面所发出光电子最大初动能为Ekm＝12.75

eV

－3.34

eV＝9.4