近代物理初步-2023年高考物理復習（原卷版）

專題13近代物理初步專題

目錄

近年真題對比

考向一原子物理

考向二原子核

命題規(guī)律解密

名校模擬探源

易錯易混速記

U一_

真題考查解讀

【命題意圖】高考對近代物理的命題主要集中在光電效應、氫原子能級躍遷、原子核的衰變及半衰期、核反

應方程與核能的計算等知識點上.一般以選擇題為主，難度不大，主要考查對基礎知識的掌握為主。

【考查要點】（1）光電效應方程及其規(guī)律；（2）原子能級和躍遷；（3）核反應方程與核能的計算。

【課標鏈接】預測2024年高考對近代物理的考查主要是能級躍遷；光電效應規(guī)律和電路；半衰期、核反應

和核能的計算以及物理學史和物理學思想方法等知識點。題型仍然是選擇題，難度中等

2023年真題展現

考向一原子物理

1.（2023新課標卷）鈉原子基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷發(fā)射的光子具有穩(wěn)定的頻率，鈉原子鐘利

用的兩能級的能量差量級為10%v,躍遷發(fā)射的光子的頻率量級為（普朗克常量〃=6.63x103J.s，元電

荷e=1.60x10"C）（）

A.10*123H*ZB.106HZC.109HZD.1012HZ

2.（2023浙江1月卷）被譽為“中國天眼”的大口徑球面射電望遠鏡已發(fā)現660余顆新脈沖星，領先

世界.天眼對距地球為￡的天體進行觀測，其接收光子的橫截面半徑為尼若天體射向天眼的輻射光子中，

有〃①<1）倍被天眼接收，天眼每秒接收到該天體發(fā)出的頻率為■的“個光子.普朗克常量為力，則該天體

發(fā)射頻率為y光子的功率為（）

4Nl}hv2NI?hvr/fhvr/l}hv

A.-------B.-------C.-----D.—

R》4R?N2R~N

3.（2023湖北卷）2022年10月，我國自主研發(fā)的“夸父一號”太陽探測衛(wèi)星成功發(fā)射。該衛(wèi)星搭載

的萊曼阿爾法太陽望遠鏡可用于探測波長為121.6nm的氫原子譜線（對應的光子能量為10.2eV）。根據

如圖所示的氫原子能級圖，可知此譜線來源于太陽中氫原子（）

nE/eV

00------------------------------------0

4----------------0.85

3----------------1.51

2----------------3.40

1----------------13.6

A.〃=2和〃=1能級之間的躍遷B.〃=3和〃=1能級之間的躍遷

C.〃=3和〃=2能級之間的躍遷D.〃=4和〃=2能級之間的躍遷

4.（2023江蘇卷）“夢天號”實驗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

航定位、深空探測等技術具有重要意義。如圖所示為某原子鐘工作的四能級體系，原子吸收頻率為的光

子從基態(tài)能級I躍遷至激發(fā)態(tài)能級II,然后自發(fā)輻射出頻率為匕的光子，躍遷到鐘躍遷的上能級2,并在一

定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級1,實現受激輻射，發(fā)出鐘激光，最后輻射出頻率為%的光子回到基態(tài)。

該原子鐘產生的鐘激光的頻率%為（）

5.（2023浙江6月卷）有一種新型光電效應量子材料，其逸出功為明。當紫外光照射該材料時，只產

生動能和動量單一的相干光電子束。用該電子束照射間距為d的雙縫，在與縫相距為/的觀測屏上形成干

涉條紋，測得條紋間距為反。已知電子質量為加普朗克常量為力，光速為。，則（）

A.電子的動量P,=-B.電子的動能4="二,

d\x2md2M2

C.光子的能量￡=叱+孚D.光子的動量尸=呸+得匚,

dAxc2cmd'Ax

6.（2023遼寧卷）原子處于磁場中，某些能級會發(fā)生劈裂。某種原子能級劈裂前后的部分能級圖如圖

所示，相應能級躍遷放出的光子分別設為①②③④。若用①照射某金屬表面時能發(fā)生光電效應，且逸出光

B.②的頻率大于④的頻率

C.用②照射該金屬一定能發(fā)生光電效應

D.用④照射該金屬逸出光電子的最大初動能小于工

7.（2023海南卷）已知一個激光發(fā)射器功率為尸，發(fā)射波長為力的光，光速為c,普朗克常量為〃，

則（）

ch

A.光的頻率為二B.光子的能量為一

22

hPte

C.光子的動量為:D.在時間/內激光器發(fā)射的光子數為——

2/U

8.（2023浙江1月卷）氫原子從高能級向低能級躍遷時，會產生四種頻率的可見光，其光譜如圖1所

示.氫原子從能級6躍遷到能級2產生可見光I,從能級3躍遷到能級2產生可見光II.用同一雙縫干涉裝

置研究兩種光的干涉現象，得到如圖2和圖3所示的干涉條紋.用兩種光分別照射如圖4所示的實驗裝置，

都能產生光電效應.下列說法正確的是（）

圖3圖4

A.圖1中的”1對應的是I

B.圖2中的干涉條紋對應的是n

c.I的光子動量大于n的光子動量

D.尸向a移動，電流表示數為零時I對應的電壓表示數比H的大

9.（2023江蘇卷）“夸父一號”太陽探測衛(wèi)星可以觀測太陽輻射的硬X射線。硬X射線是波長很短的

光子，設波長為X。若太陽均勻地向各個方向輻射硬X射線，衛(wèi)星探測儀鏡頭正對著太陽，每秒接收到“

個該種光子。已知探測儀鏡頭面積為S,衛(wèi)星離太陽中心的距離為尼普朗克常量為方，光速為c,求：

（1）每個光子的動量。和能量￡;

（2）太陽輻射硬X射線的總功率幾

考向二原子核

1.（2023海南卷）社元素衰變時會放出P粒子，其中￡粒子是（）

A.中子B.質子C.電子D.光子

2.（2023全國甲卷）在下列兩個核反應方程中X+^NfY+?。、Y+；Lif2X,X和Y代表兩

種不同的原子核，以Z和4分別表示X的電荷數和質量數，則（）

A.Z=l，A=1B.Z=l，A=2C.Z=2,A=3D.Z=2,A=4

3.（2023全國乙卷）2022年10月，全球眾多天文設施觀測到迄今最亮伽馬射線暴，其中我國的“慧

眼”衛(wèi)星、“極目”空間望遠鏡等裝置在該事件觀測中作出重要貢獻。由觀測結果推斷，該伽馬射線暴在1

分鐘內釋放的能量量級為1（）48J。假設釋放的能量來自于物質質量的減少，則每秒鐘平均減少的質量量級

為（光速為3xl（）8m/s）

A.1019kgB.1024kgC.1029kgD.1034kg

4.（2023浙江6月卷）“玉兔二號”裝有核電池，不懼漫長寒冷的月夜。核電池將2；：Pu衰變釋放的

核能一部分轉換成電能。2；：尸”的衰變方程為賞尸則（）

A.衰變方程中的X等于233B.iHe的穿透能力比/射線強

C.2；：&比的比結合能小D.月夜的寒冷導致賞尸"的半衰期變大

5.（2023湖南卷）2023年4月13日，中國“人造太陽”反應堆中科院環(huán)流器裝置（EAST）創(chuàng)下新紀

錄，實現403秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運行，為可控核聚變的最終實現又向前邁出了重要的一步，

下列關于核反應的說法正確的是（）

A.相同質量的核燃料，輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多

B.笊瓶核聚變的核反應方程為；H+；Hf；He+_；e

C.核聚變的核反應燃料主要是鈾235

D.核聚變反應過程中沒有質量虧損

6.（2023浙江1卷）宇宙射線進入地球大氣層與大氣作用會產生中子，中子與大氣中的氮14會產生

以下核反應：；4N+；n-（c+；H,產生的（C能自發(fā)進行夕衰變，其半接期為5730年，利用碳14的衰

變規(guī)律可推斷古木的年代.下列說法正確的是（）

A.；4c發(fā)生夕衰變的產物是;5N

B.夕衰變輻射出的電子來自于碳原子的核外電子

C.近年來由于地球的溫室效應，引起;4c的半衰期發(fā)生微小變化

D若測得一古木樣品的含量為活體植物的;，則該古木距今約為11460年

1近年真題對比J

考向一原子物理

1.（2022?湖南卷?T1）關于原子結構和微觀粒子波粒二象性，下列說法正確的是（）

A.盧瑟福的核式結構模型解釋了原子光譜的分立特征

B.玻爾的原子理論完全揭示了微觀粒子運動的規(guī)律

C.光電效應揭示了光的粒子性

D.電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣揭示了電子的粒子性

2.（2022?廣東卷?T5）目前科學家已經能夠制備出能量量子數”較大的氫原子。氫原子第〃能級的能量為

E“=與,其中g=-13.6eV。圖是按能量排列的電磁波譜，要使〃=20的氫原子吸收一個光子后，恰好

失去一個電子變成氫離子，被吸收的光子是（）

紅外線見紫外線X射線

10-210-110010'102103

能量(eV)

A.紅外線波段的光子B.可見光波段的光子

C.紫外線波段的光子D.X射線波段的光子

3.（2022?浙江6月卷?T7）如圖為氫原子的能級圖。大量氫原子處于w=3的激發(fā)態(tài)，在向低能級躍遷時放

出光子，用這些光子照射逸出功為2.29eV的金屬鈉。下列說法正確的是（）

nE/eV

8-------------------0

4--------------------0.85

3--------------------1.51

2--------------------3.4

1--------------------13.6

A.逸出光電子的最大初動能為10.80eV

B.72=3躍遷到n=l放出的光電子動量最大

C.有3種頻率的光子能使金屬鈉產生光電效應

D.用0.85eV的光子照射，氫原子躍遷到〃=4激發(fā)態(tài)

考向二原子核

4.（2022?山東卷?T1）碘125衰變時產生/射線，醫(yī)學上利用此特性可治療某些疾病。碘125的半衰期為

60天，若將一定質量的碘125植入患者病灶組織，經過180天剩余碘125的質量為剛植入時的（）

5.（2022?全國甲卷?T17）兩種放射性元素的半衰期分別為％和2%,在/=0時刻這兩種元素的原子核總

數為N,在時刻，尚未衰變的原子核總數為可，則在/=4%時刻，尚未衰變的原子核總數為（）

6.（2022?浙江卷?T14）秦山核電站生產2c的核反應方程為［N+；nT1C+X,其產物2c的衰變方

程為ICflN+_；e。下列說法正確的是（）

A.X是;HB.1C可以用作示蹤原子

C._上來自原子核外D.經過一個半衰期，10個［C將剩下5個

7.（2022?浙江1月卷?T14）2021年12月15日秦山核電站迎來了安全發(fā)電30周年，核電站累計發(fā)電約

6.9xlOUkW-h,相當于減排二氧化碳六億多噸。為了提高能源利用率，核電站還將利用冷卻水給周圍居民供

A.秦山核電站利用的是核聚變釋放的能量

B.秦山核電站發(fā)電使原子核虧損的質量約為27.6kg

C.核電站反應堆中需要用鎘棒控制鏈式反應的速度

D.反應堆中存在學11+；!1-?：62+總+3；11的核反應

8.（2022?湖北?T1）上世紀四十年代初，我國科學家王漁昌先生首先提出證明中微子存在的實驗方案：如

果靜止原子核；Be俘獲核外K層電子e,可生成一個新原子核X,并放出中微子ve,即：Be+_；efX+°veo

根據核反應后原子核X的動能和動量，可以間接測量中微子的能量和動量，進而確定中微子的存在。下列

說法正確的是（）

A.原子核X是:LiB.核反應前后的總質子數不變

C.核反應前后總質量數不同D.中微子魄的電荷量與電子的相同

命題規(guī)律解密

高考對近代物理的命題主要集中在光電效應、氫原子能級躍遷、原子核的衰變及半衰期、核反應方程與核

能的計算等知識點上.一般以選擇題為主，難度不大，主要考查對基礎知識的掌握為主。

名校模擬探源

1.（2023?廣東潮州二模）2020年12月4日，新一代“人造太陽”裝置一一中國環(huán)流器二號M裝置

（HL-2M）在成都建成并首次實現利用核聚變放電，下列方程中，正確的核聚變反應方程是（）

A.；H+：Hf；He+；n

n238TT_^234TL_1_4口

D.92U->90lh+2He

C.925U+Jjn-Ba+黑Kr+3；n

D.2HeAlP+2；n

2.（2023?廣東江門一模）圖甲為氫原子能級圖，圖乙為氫原子的光譜，口入口HB、H口丫、口是可

見光區(qū)的四條譜線，其中譜線是氫原子從〃=4能級躍遷到〃=2能級輻射產生的，下列說法正確的是

（）

n￡/eV

OO--0

5-------------------0.54

4-------------------0.85410.29

3-------------------1.51434.17486.2765647^/nm

2-------------------3.40IIII

H5HYHPHa

1-------------------13.6

甲乙

A.這四條譜線中，H0譜線光子頻率最大

B.氫原子的發(fā)射光譜屬于連續(xù)光譜

C.用能量為3.5eV的光子照射處于九=2激發(fā)態(tài)的氫原子，氫原子不發(fā)生電離

D.若H。、Hp、H,、中只有一種光能使某金屬產生光電效應，那一定是

3.（2023?大連葫蘆島一模）對于質量為m0的放射性元素p,經過時間t后剩余p的質量為m,其圖

.2O

-

3

1

-

3

4.（2023?遼寧省教研聯(lián)盟一模）宇宙射線與地球大氣作用產生中子，中子撞擊大氣層中的氮引發(fā)核

反應產生碳14。核反應方程為l；N+；nT：C+X，碳14具有放射性，能夠自發(fā)地進行￡衰變而變成氮，

核反應方程為，CT"N+Y。碳14可以用來測定物質年代，碳14的半衰期為5730年，下列說法正確的

是（）

A.X表示電子e

B.Y表示質子;H

C.一塊古木樣品中碳14的含量是現代植物的L,說明古木的歷史大概有5730年

4

D.一塊古木樣品中碳14的含量是現代植物的?,說明古木的歷史大概有H460年

4

5.（2023?廣東深圳二模）今年兩會期間，核聚變領域首席專家段旭如表示，可控核聚變技術研發(fā)已

進入快車道，預計再過30年可以實現商用。下列相關描述正確的是（）

A.目前核電站使用的都是核聚變技術

B.核反應留U+；n-堞Ba+黑Kr+3^n是核聚變

C.太陽是一個巨大的核聚變反應堆

D.原子彈是利用核聚變原理制成的

6.（2023?廣東深圳一模）有些金屬原子受激后，從某激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時，會發(fā)出特定顏色的光。

圖甲所示為鈉原子和鋰原子分別從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)的能級差值，鈉原子發(fā)出頻率為5.09x1（）14Hz的黃光,

可見光譜如圖乙所示。鋰原子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)發(fā)光顏色為（）

激發(fā)態(tài)

1激發(fā)態(tài)-------J----

紅耀道：綠情：藍紫

10eV1.85eV

1甘+I4.04.55.05.56.06.57.07.58.0v/10l4Hz

基態(tài)J-------基態(tài)-------1------

鈉圖甲鋰圖乙

A.紅色B.橙色C.綠色D.青色

7.（2023?廣東湛江一模）實現核能電池的小型化、安全可控化一直是人們的目標.現在有一種“旅

電池”，它的體積比一元硬幣還要小，有的心臟起搏器就是使用“旅電池”供電，使用壽命長達20年.已

知氤核的衰變方程為；Hf：He+°1e+Q,其中Q是質量可忽略不計的中性粒子，散核的半衰期為12.5

年.設反應前；H的質量為機廠反應后：He的質量為牡，°】e的質量為機3,光在真空中的傳播速度為c.下

列說法正確的是（）.

A.Z=2,A=3,原子核衰變時電荷數和質量數都守恒

B.100個:H經過25年后一定還剩余25個

C.；H發(fā)生的是月衰變，夕射線的穿透能力最強

D.該衰變過程釋放的能量為（冽2+冽3一叫）。？

8.（2023?福建福州2月檢測）（多選）下列關于原子物理相關知識說法正確的是（）

A.在裂變反應aU+；n-MKr+嘿Ba+3；n中，領核的平均結合能比鈾核的平均結合能大

B.放射性元素鈾的半衰期為138天，100g的鈾經過276天,還剩有25g的鈾未衰變

C.B衰變中產生的B射線是原子核外電子掙脫原子核束縛后形成的

D.核反應i；N+；He-1O+；H屬于a衰變

9.（2023?福建廈門四模）2023年4月12日，中國“人造太陽”一一全超導托卡馬克核聚變實驗裝

置（EAST）成功實現穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運行403秒，創(chuàng)造了新世界紀錄，其內部發(fā)生的核反應方

程為:H+：Hf；He+X,則（）

A.X為正電子B.該反應為a衰變

C.反應前后質量守恒D.:He的平均結合能比；H的平均結合能大

10.（2023?河北大數據調研）北Cu原子核有40%可能發(fā)生，衰變，方程為29Cu-^30Zne,

衰變過程釋放的核能是A4；有19%的可能發(fā)生衰變，方程為二iCu.；：Ni+：e,衰變過程釋放的核

能是A%,＞八招。已知罌Cu的比結合能為￡,普朗克常量為力，真空中光速為c,正負電子質量相等，

下列說法正確的是（）

A.由于釋放核能，所以衰變過程質量數不守恒

B.；：Zn的質量比；：Ni質量小

NF

c.:Zn的比結合能為E——L

3064

D.比結合能為E+/

64

11.（2023?河北省適應性考試）為了解釋氫原子的發(fā)光現象，玻爾于1913年提出了原子假說。如圖

所示，一電子繞氫原子核做勻速圓周運動，基態(tài)的軌道半徑為小電子在該軌道上運動的動能為「1，基態(tài)

原子的能量為用，某激發(fā)態(tài)的軌道半徑為馬，電子在該軌道上運動的動能為4,該激發(fā)態(tài)原子的能量為七2。

下列說法中正確的是（）

A."2>

B.電子可以在弓和馬之間的任意軌道上穩(wěn)定運動

E-E

C.處于該激發(fā)態(tài)的原子向基態(tài)躍遷時釋放的光子頻率為‘一L

h

D.氫原子的上述能級躍遷釋放能量的方式和氫彈釋放能量的相同

12.（2023?湖南彬州三模）下列說法正確的是（）

A.結合能越大，原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定

B.言u衰變?yōu)樾轗n經過4次a衰變，2次B衰變

C.原子核發(fā)生B衰變過程中所放出的電子來自原子的外層電子

D.根據玻爾理論可知，一個氫原子核外電子從〃=4能級向低能級躍遷最多可輻射6種不同頻率的光

子

13.（2023?湖南邵陽三模）一群處于第4能級的氫原子，向低能級躍遷過程中能發(fā)出6種不同頻率

的光，將這些光分別照射到圖（a）電路陰極K的金屬上，只能測得3條電流隨電壓變化的圖像如圖（b）

所示，已知氫原子的能級圖如圖（c）所示，則下列推斷正確的是（）

￡/eV

0

-0.85

-1.51

2-3.40

1-13.6

圖(a)圖(b)圖(c)

A.只有6光照射時,僅增加其強度，則對應的遏止電壓增大

B.陰極金屬的逸出功可能為叱）=2.5eV

C.圖（b）中的a光是氫原子由第2能級向基態(tài)躍遷發(fā)出的

D.圖（b）中的c光光子能量為10.2eV

14.（2023?江蘇南京三模）用中子轟擊靜止的鋰核，核反應方程為；n+；Lif；He+X+丫。已知

光子的頻率為右鋰核的比結合能為用,氯核的比結合能為七2,%核的比結合能為4,普朗克常量為上

真空中光速為c、下列說法中正確的是（

hr

A.X核為：H核B.7光子的動量p=，

v

(4E,+3￡^)-6E[+hv

C.釋放的核能AE=（4E2+3E3）-6耳D.質量虧損A〃z=

c2

15.（2023?江蘇蘇錫常鎮(zhèn)四市一模）用如圖電路研究光電管的特性，入射光頻率為心〃為光電管K、

A兩極的電勢差，取A端電勢高時為正值。若光電管K極材料的極限頻率為嗔，普朗克常量為力，電子電量

為e,則在U-■坐標系中，陰影部分表示能產生光電流的〃和丫取值范圍，下列陰影標識完全正確的是（

光束窗口

A

?

U

hvc

hv

16.（2023?遼寧大連一模）如圖所示為光電效應演示實驗中，用a、b、。三束光照射某金屬得到的

電流與電壓之間的關系曲線。下列說法正確的是（）

A.同一介質中a光的波長大于c光的波長B.同一介質中a光的速度小于c光速度

C.a光的光照強度小于6光的光照強度D.a光照射時光電子最大初動能最大

［易錯易混速記

1.a衰變、。衰變的比較

衰變類型a衰變B衰變

衰變過程熟玲叁Y+$He熟-z￡Y+/e

2個質子和2個中子結合成一個整體射出1個中子轉化為1個質子和1個電子

衰變實質

22+2和玲和eJn^H+^e

勻強磁場中軌

跡形狀

衰變規(guī)律