2026年高考物理二轮复习第14讲近代物理专项训练

试卷更新日期：2026-04-11 类型：二轮复习

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一、选择题

1. 量子论的奠基人普朗克认为，科学的历史不仅是一连串的事实、规则和随之而来的数学描述，它也是一部概念的历史。下列描述正确的是（　　）

A、对氢原子光谱的研究，导致原子的核式结构模型的建立 B、半衰期与物质的多少和时间都有关，可以用于测定地质年代、生物年代等 C、天然放射现象中产生的射线，都能在电场或磁场中发生偏转 D、轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力，而不是克服核力

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2. 氢原子的能级图如图所示， $H_{α}$ 和 $H_{β}$ 是氢原子在能级跃迁过程中产生的光子。下列说法正确的是（　　）

A、 $H_{β}$ 光子的频率比 $H_{α}$ 光子的频率低 B、处于n=3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量 C、氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，对应的电子的轨道变小，电子的动能变小 D、处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子

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3. 2025年1月20日，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置 $（ EAST ）$ 在安徽合肥创造新世界纪录，首次完成1亿摄氏度1000秒“高质量燃烧”，标志着我国聚变能源研究实现从基础科学向工程实践的重大跨越，对人类加快实现聚变发电具有重要意义。核聚变的核反应方程为 $_{1}^{2} H +_{1}^{3} H \to_{2}^{4} He +_{0}^{1} n + 17.6 MeV$ ，则下列关于核聚变的说法正确的是（　　）

A、轻核聚变释放出 $17.6 MeV$ 能量，出现了质量亏损，所以轻核聚变过程质量数不守恒 B、轻核聚变时 $_{2}^{4} He$ 核的结合能大于 $_{1}^{3} H$ 核的结合能，但 $_{2}^{4} He$ 核的比结合能小于 $_{1}^{3} H$ 核的比结合能 C、轻核聚变过程中平均每个核子放出的能量为 $3.52 MeV$ D、轻核聚变时生成的 $_{2}^{4} He$ 核具有放射性

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4. 爱因斯坦提出的光子说成功地解释了光电效应的实验现象，在物理学发展历程中具有重大意义。如图所示为四个与光电效应有关的图像，下列说法正确的是（　　

A、在图甲装置中，改用强度更大的红光照射锌板也一定有光电子飞出 B、由图乙可知，当正向电压增大时，光电流一定增大 C、由图丙可知，入射光的频率越高，金属的逸出功越大 D、由图丁可知，该图线的斜率为普朗克常量

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5. 为研究氢原子发光特点，现用某种激光照射大量基态氢原子使其跃迁，处于激发态的氢原子不稳定，跃迁时只能产生三种单色光，用这三种光分别照射同一个光电管，移动滑动变阻器调节光电管两端电压，分别得到三种光照射时光电流Ⅰ与光电管两端电压U的关系，如图所示，已知氢原子基态能量为 $E = - 13.6 eV$ ， $E_{n} = \frac{E_{1}}{n^{2}}$ ，下列说法正确的是（　　）

A、激光能量为12.09eV，光电管逸出功为1.80eV B、a光遏止电压为0.49V，c光遏止电压为10.69V C、a、b、c光子动量大小关系为 $p_{c} < p_{b} < p_{a}$ D、a、b、c三种光用同一个单缝装置进行衍射实验，中央亮条纹宽度c光最宽

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6. 某种金属板M受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的速度方向，速度大小也不相同。平行M放置一个金属网N，在M、N间连一电流表，如图（a）所示，将在电流表中检测到电流；如果在M、N之间加电压 $U$ ，如图（b）所示，调节电压 $U$ 的大小，观察电流表中的电流大小。下列说法正确的是（　　）

A、图（a）中流过电流表的电流方向为从 $a$ 到 $b$ B、图（b）中当 $U$ 增大时，电流表的读数也增大 C、图（b）中当 $U$ 增大到某一值时电流表的读数可能为零 D、所有电子从M板到金属网N均做匀减速直线运动

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7. 我国自主研发的“玲龙一号”，是全球首个陆上商用模块化小堆，这表明我国的核电技术已处于世界先进水平。其中的一种核反应方程式甲为 ${}_{92}^{235}U + {}_{0}^{1}n \to {}_{56}^{144}B a + {}_{36}^{89}K r + x {}_{0}^{1}n$ ， ${}_{56}^{144}B a$ 可以进一步发生衰变，核反应方程式乙为 ${}_{56}^{144}B a \to {}_{57}^{144}L a + Y$ 。则（　　）

A、 $x = 2$ ， Y粒子是 ${}_{- 1}^{0}e$ B、甲为聚变反应，乙为核衰变反应 C、 ${}_{56}^{144}B a$ 的比结合能小于 ${}_{92}^{235}U$ 的比结合能 D、乙中 ${}_{56}^{144}B a$ 的动量等于 ${}_{57}^{144}L a$ 与Y的动量之和

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8. 如图所示是研究光电效应的实验装置。大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子能量为12.09eV，用此光束照射到光电管电极K上。移动滑片P，当电压表的示数为7V时，微安表的示数恰好为零。图示位置中滑片P和O点刚好位于滑动变阻器的上、下中点位置。则（　　）

A、要使微安表的示数恰好为零，滑片P应由图示位置向b端移动 B、不同频率的光子照射电极K，只要能发生光电效应，遏止电压是相同的 C、电极K处金属的逸出功是7eV D、从图示位置滑动滑片P，微安表的读数可能先增加后不变

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9. 2021年科学家们利用¹⁴C测年法估测出我国三星堆遗址三号坑的大概年份。其测量依据是：大气中的¹⁴N在宇宙射线的轰击下转换为¹⁴C，其核反应方程为 $_{7}^{14} N +_{0}^{1} n \to_{6}^{14} C + X$ ， ¹⁴C通过光合作用和新陈代谢作用进入生物体内，生物活着的时候其体内¹²C和¹⁴C的比例保持不变，当生物死后，¹⁴C发生衰变，其含量逐渐减少，¹⁴C的半衰期约为5700年，其衰变方程为 $_{6}^{14} C \to_{7}^{14} N + Y$ ，下列说法正确的是（　　）

A、X为光子 B、生物活着时体内¹⁴C不会发生衰变 C、¹⁴C发生的是β衰变 D、生物死后11400年，体内¹⁴C将完全衰变成¹⁴N

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10. 2024年6月25日，嫦娥六号携带着从月球背面采来的样品成功返回地球，这标志着我国的嫦娥探月工程又向前迈出了一大步。比嫦娥六号先行着陆月球的嫦娥四号，其上装有核电池，可在月夜低温环境下采集温度信息。核电池将 ${}_{94}^{238}P u$ 衰变释放核能的一部分转换成电能， ${}_{94}^{238}P u$ 的衰变方程为 ${}_{94}^{238}P u \to {}_{92}^{234}U + {}_{2}^{x}H e+ γ$ ，下列说法正确的是（　　）

A、衰变方程中的x等于3 B、由 ${}_{2}^{x}H e$ 组成的射线的电离能力比 $γ$ 射线的强 C、 ${}_{94}^{238}P u$ 的比结合能比 ${}_{92}^{234}U$ 的比结合能大 D、 ${}_{92}^{234}U$ 的中子数为92

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11. 在垂直纸面向里的磁场中，有一原子核发生衰变成新的原子核，下列说法正确的是（　　）

A、原子核衰变的周期，与压强有关，压强越大，衰变周期变大 B、若原子核的衰变是α衰变，则半径较大的是α粒子 C、原子核衰变的方程可以是 ${}_{2}^{4}H e = {}_{3}^{4}L i + {}_{-1}^{0}e$ D、原子核衰变时会发生质量亏损，反应前的质量不等于等于反应后的，需要吸收能量

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12. 我国首次利用核电商用堆成功批量生产碳14同位素，标志着我国彻底破解了国内碳14同位素供应依赖进口的难题，实现碳14供应全面国产化。碳14具有放射性，其衰变方程为 $_{6}^{14} C \to_{7}^{14} N + X$ 。下列相关说法正确的是（　　）

A、原子核 $_{6}^{14} C$ 的比结合能比 $_{7}^{14} N$ 的大 B、此核反应会出现质量亏损，但反应前后总质量数不变 C、骨骼中以碳酸钙（ ${CaCO}_{3}$ ）形式存在的 $^{14} C$ 的半衰期比单质 $^{14} C$ 的半衰期更长 D、X是氦核，此反应为α衰变

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13. 一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率的光，照射图乙所示的光电管阴极K，只有频率为ν_a和ν_b的光能使它发生光电效应。分别用频率为ν_a、ν_b的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　）。

A、图乙中，用频率ν_b的光照射时，将滑片P向右滑动，电流表示数一定增大 B、图甲中，氢原子向低能级跃迁一共发出4种不同频率的光 C、图丙中，图线a所表示的光的光子能量为12.09eV D、a光光子动量大于b光光子动量

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14. 原子钟是利用原子跃迁产生固定频率的光进行计时的工具。据报道，中国计划在2020年6月发射最后一颗北斗卫星，这也是中国北斗三号系统的“收官之星”，这些卫星都采用星载氢原子钟。图示为氢原子的能级图，用大量处于n=2能级的氢原子跃迁到基态时发射出的光照射光电管阴极K，测得光电管中的遏止电压（也叫截止电压）为7.6V，已知普朗克常量 $h = 6.63 \times 10^{-34} J \cdot s$ ，元电荷 $e = 1.6 \times 10^{-19} C$ ，下列判断正确的是（　　）

A、电子从阴极K表面逸出的最大初动能为2.6eV B、阴极K材料的逸出功为7.6eV C、阴极K材料的极限频率约为 $6.27 \times 10^{14} Hz$ D、氢原子从 $n = 4$ 能级跃迁到 $n = 2$ 能级，发射出的光照射该光电管阴极K时能发生光电效应

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15. $π^{+}$ 介子会发生衰变，反应方程式为 $π^{+} \to μ^{+} + v_{μ}$ ，即生成一个 $μ^{+}$ 介子和一个 $μ$ 子中微子。在云室中可观察到 $π^{+}$ 介子衰变前后部分粒子的运动轨迹，如图所示。已知云室中匀强磁场的方向垂直照片平面，粒子重力忽略不计，两段圆弧相切于P点，且 $r_{1} : r_{2} = 2 : 1$ 。则 $μ^{+}$ 和 $v_{μ}$ 粒子的动量之比可能为（　　）

A、1∶1 B、1∶3 C、3∶1 D、2∶1

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二、多项选择题

16. 氢原子能级图如图所示，若大量氢原子处于n=1，2，3，4的能级状态，已知普朗克常量 $h = 6.6 \times 1 0^{- 34} J \cdot s, 1 e V = 1.6 \times 1 0^{- 19} J$ ，某锑铯化合物的逸出功为2.0eV，则（　　）

A、这些氢原子跃迁过程中最多可发出3种频率的光 B、这些氢原子跃迁过程中产生光子的最小频率为 $1.6 \times 1 0^{14} H z$ C、这些氢原子跃迁过程中有4种频率的光照射该锑铯化合物可使其电子逸出 D、一个动能为12.5eV的电子碰撞一个基态氢原子不能使其跃迁到激发态

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17. 如图所示，一光电管的阴极用极限频率为 $6 \times 10^{14} Hz$ 的某种金属制成。现用频率为 $10^{15} Hz$ 的紫外线照射阴极，当光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1V时，光电流达到饱和状态，此时电流表的示数为0.56μA。已知普朗克常量 $h = 6.63 \times 10^{- 34} J \cdot s$ 。下列同学的判断正确的是（　　）

A、阴极K金属的逸出功是 $2.652 \times 10^{- 19} J$ B、光电管每秒从K极逸出的光电子数为 $3.5 \times 10^{12}$ C、光电子的最大初动能为 $3.978 \times 10^{- 19} J$ D、电子到达A极的最大动能是 $6.0 \times 10^{- 19} J$

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18. 如图所示，我国首次使用核电池随“嫦娥三号”软着陆月球，该核电池是将放射性同位素衰变过程中释放出来的核能转变为电能。“嫦娥三号”采用放射性同位素钚核 $_{94}^{239} Pu$ ，静止的 $_{94}^{239} Pu$ 衰变为铀核 $_{92}^{235} U$ 和 $α$ 粒子，并放出 $γ$ 光子。已知 $_{94}^{239} Pu$ 、 $_{92}^{235} U$ 和 $α$ 粒子的质量分别为 $m_{Pu}$ 、 $m_{U}$ 和 $m_{α}$ ， $_{94}^{239} Pu$ 和 $_{92}^{235} U$ 的比结合能分别为 $E_{1}$ 和 $E_{2}$ ，光在真空中的传播速度为 $c$ 。下列说法正确的是（　　）

A、 $γ$ 光子是由钚原子的内层电子跃迁产生的 B、 $_{94}^{239} Pu$ 的衰变方程为 $_{94}^{239} Pu \to _{92}^{235} U + _{2}^{4} He$ C、衰变产生的 $_{92}^{235} U$ 和 $_{2}^{4} He$ 的动能之比为 $235 : 4$ D、 $α$ 粒子的结合能为 $(m_{Pu} - m_{U} - m_{α}) c^{2} + 239 E_{1} - 235 E_{2}$

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三、非选择题

19. 一个静止在匀强磁场中的铀核 $_{92}^{238} U$ ，经一次 $α$ 衰变后，产生钍核 $_{90}^{234} Th$ 。

(1)、试写出上述衰变的核反应方程；

(2)、一个静止的铀核发生衰变，以 $v$ 的速度释放一个 $α$ 粒子，求钍核的速度大小；

(3)、若铀核的质量为 $m_{1}$ ， $α$ 粒子的质量为 $m_{2}$ ，产生的钍核的质量为 $m_{3}$ ，真空光速为 $c$ ，一个铀核发生 $α$ 衰变释放的结合能大小为。

(4)、发生衰变后放出的 $α$ 粒子和反冲核都以垂直于磁感线的方向运动，形成如图所示的8字型轨迹，大圆是（选涂“A．钍核”、“B． $α$ 粒子”）的运动轨迹，并在图中标出小圆粒子的运动方向。

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20. 一群处于第4能级的氢原子，最终都回到基态能发出几种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像（如图乙所示），其中a光对应图线与横轴的交点坐标为-U_a=-6V。已知氢原子的能级图如图丙所示，电子电量为e=1.6×10^-19C。
（1）求a光照射金属时逸出光电子的最大初动能E_ka；
（2）求该金属逸出功W；
（3）只有c光照射金属时，调节光电管两端电压，达到饱和光电流I=3.2μA，若入射的光子有80%引发了光电效应。求此时每秒钟照射到阴极K的光子总能量E

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