综合特训01 近代物理（最新热点题型）（解析版）-2025高考物理一轮新题型综合特训（上海专用）

这是一份综合特训01 近代物理（最新热点题型）（解析版）-2025高考物理一轮新题型综合特训（上海专用），共19页。试卷主要包含了选择题组，单选题，多选题等内容，欢迎下载使用。


一、选择题组
真空中光速为c。如图为一车厢，向右作匀速直线运动，v=0.9c，车厢内中心有一光源，上方有一个接收器，车厢内可视为真空。

1．在地面上的观察者看来，光源发出的闪光（ ）
A．同时到达车厢前壁和后壁B．先到达前壁
C．不会到达前壁和后壁D．先到达后壁
2．发出闪光时，开始计时，待接收器接收后结束计时，车厢内的人计时为t1，站在地面上的人计时为t2，则（ ）
A．t1t2
3．车厢内的人测得车厢长为L，则地面上的人测得车厢长为（ ）
A．LB．C．
【答案】1．D 2．A 3．C
【解析】1．对于地面上的观察者来说，他以地面为参考系，因闪光向前、后传播的速率对地面也是相同的，在闪光飞向两璧的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些。他观测到的结果应该是：闪光先到达后壁，后到达前壁。
故选D。
2．根据时间延缓效应可知
故选A。
3．地面上的人测得车厢长为
故选C。
二、单选题
4．如图所示是氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，可以辐射出多种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子。下列说法正确的是（ ）
A．最多可放出6种频率不同的光子，全部属于巴耳末系
B．放出的光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到n=3激发态时产生的
C．用动能为12.7eV的电子撞击氢原子，可使处于基态的氢原子跃迁至n=4的激发态
D．用能量为2.56eV的光子照射处于n=2能级的氢原子，可以使它跃迁到n=4的激发态
【答案】B
【详解】A．大量原子跃迁时辐射出光子的种数为
则可知大量处于n=4能级的氢原子最多可辐射出6种频率的光子，而属于巴耳末系的只有两种，故A错误；
B．氢原子跃迁时释放的能量为
而根据
，
可知，放出的光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到n=3激发态时产生的，故B正确；
C．氢原子与实物粒子发生碰撞而跃迁，实物粒子的能量需大于等于能级差值，则处于基态的氢原子跃迁至n=4的激发态需要的能量为
因此，用动能为12.7eV的电子撞击氢原子，不能使处于基态的氢原子跃迁至n=4的激发态，故C错误；
D．处于n=2能级的氢原子跃迁到n=4能级需要吸收的能量
而氢原子吸收光子发生跃迁，必须吸收等于能级差值的光子的能量，故D错误。
故选B。
5．目前地球上的能量绝大部分来自太阳内部核聚变时释放的核能。如图所示，太阳能路灯的额定功率为P，光电池系统的光电转换效率为。用表示太阳辐射的总功率，太阳与地球的间距为r，地球半径为R，光在真空中传播的速度为c。太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，电池板接收太阳垂直照射的等效面积为S，在时间t内（ ）
A．到达地球表面的太阳辐射总能量约为B．路灯正常工作消耗的太阳能约为
C．路灯正常工作所需日照时间约为D．因释放核能而带来的太阳质量变化约为
【答案】C
【详解】A．以太阳为球心、r为半径的球面积为
因此到达地球单位面积功率
即
因此到达地球表面的太阳辐射总能量约为
故A错误；
B．路灯正常工作消耗的太阳能约为
故B错误；
C．路灯需要的总能量
因此路灯正常工作所需日照时间约为
故C正确；
D．因释放核能而带来的太阳质量变化约为
故D错误。
故选C。
6．量子通信和量子计算最近取得了较大进展，也受到了社会的广大关注。我国在量子信息领域处于世界领先地位。2016年8月，我国的量子卫星“墨子号”发射成功，为实现远距离量子通信提供了有利条件。2020年3月，我国科学家创造了509公里光纤量子通信新记录。2020年12月，中国科学技术大学宣布该校潘建伟等人成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”，这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。量子通信和量子计算都用到了量子力学里有趣的“量子纠缠”现象。该理论认为，若两个有量子特性的微观粒子在相互作用后，共同处于一个确定的量子态上，其性质就可以用一个统一的波函数描述。如果观察者对其中一个进行测量后，可以立即对另一个的状态做出推测。一对处于纠缠态的微观粒子，即使分离很远的空间距离，只要它们都不与周围其他粒子发生相互作用，那么这对粒子将一直处于纠缠态。请根据以上材料，判断下列说法错误的是（ ）

A．在宏观世界，不容易观察到量子纠缠现象，是因为粒子容易与环境发生相互作用，导致纠缠很快消失
B．借助于量子通信，可以帮人们实现超光速的信息传递
C．使用量子卫星进行通信，可以有效减少光子在传播时穿过的大气层的厚度，从而减少大气层带来的不利影响
D．“九章”之所以取得比经典计算机快得多的运算速度，是因为量子计算机运行时用到了波函数的叠加和干涉
【答案】B
【详解】A．根据材料可知，在宏观世界，不容易观察到量子纠缠现象，是因为粒子容易与环境发生相互作用，导致纠缠很快消失，故A正确；
B．根据狭义相对论可知，光速不能被超越，故B错误；
C．使用量子卫星进行通信，可以有效减少光子在传播时穿过的大气层的厚度，从而减少大气层带来的不利影响，故C正确；
D．“九章”之所以取得比经典计算机快得多的运算速度，是因为量子计算机运行时用到了波函数的叠加和干涉，故D正确。
本题选错误的，故选B。
7．2022年诺贝尔物理学奖授予了三位量子信息领域的科学家，以表彰他们在纠缠光子实验、证明违反贝尔不等式和开创量子信息科学方面所作出的贡献。下列关于量子理论的表述，说法正确的是（ ）
A．量子是类似于电子、质子一样的基本粒子
B．能量量子化就是指能量不连续、只能取某些分立的值
C．普朗克测定了电子的电荷量，揭示了电荷的量子化
D．爱因斯坦最早把量子观念引入到光子与原子领域
【答案】B
【详解】AB．普朗克通过对黑体辐射规律的研究最早提出能量子概念，即微观粒子的能量是不连续的，只能取某些分立的值，故A错误，B正确；
C．密立根测定了电子的电荷量，揭示了电荷的量子化，故C错误；
D．爱因斯坦最早把量子观念引入到光子领域，玻尔最早把量子观念引人到原子领域，故D错误｡
故选B。
8．原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子频率分别设为、、、。下列说法正确的是（ ）

A．
B．
C．用频率为的光子照射某金属能发生光电效应，用频率为的光子照射该金属一定能发生光电效应
D．用频率为、的光子分别照射某金属均可发生光电效应，逸出光电子的动能一定
【答案】C
【详解】A B．由
可知能级差越大，跃迁过程中产生的光子的频率越大，因此
A、B错误；
C．因为
所以用频率为的光子照射某金属能发生光电效应，则用频率为的光子照射该金属一定能发生光电效应，C正确；
D．用频率为、的光子分别照射某金属均可发生光电效应，因为
又
逸出的光电子的最大初动能
但动能大小没有确定关系，D错误。
故选C。
9．下列物理量的单位中，用国际单位制的基本单位表示，正确的是（ ）
A．劲度系数k的单位是B．自感系数L的单位是
C．电阻率的单位是D．普朗克常量h的单位是
【答案】A
【详解】A．根据
F=kx
劲度系数k的单位是，故A正确；
BC．非基本单位，故BC错误；
D．根据
普朗克常量h的单位是，故D错误。
故选A。
10．自然界中的物体都会不断向外辐射电磁波，这种辐射因为和温度有关而被称为热辐射。为了研究辐射规律，人们建立一种被称为“黑体”的理想模型（对来自外界的电磁波只吸收不反射，但自身会发射电磁波）。理论研究表明，单位时间内从黑体单位表面积辐射的电磁波总能量与其绝对温度的4次方成正比，即 P=σT4，式中σ为已知常数。假设把太阳和火星都看成黑体，忽略其他天体及宇宙空间的其他辐射，已知太阳的表面温度为T0，太阳和火星间距离约为太阳半径的n倍。那么火星的平均温度为（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】设太阳的半径为，则太阳单位时间内辐射的总能量为半径为R的球面上单位面积辐射的能量的总和，则太阳单位时间内辐射的总能量为
设火星的半径为，则火星接受到的能量可认为是半径为的原盘面上的能量总和，则火星接受到的能量为
而火星单位时间内向外辐射的能量为
而
联立解得
故选A。
11．利用如图甲所示的实验装置观测光电效应，已知实验中测得某种金属的遏止电压与入射光频率之间的关系如图乙所示，电子的电荷量为，则（ ）
A．普朗克常量为
B．电源的右端为负极
C．该金属的逸出功为
D．若电流表的示数为，则每秒内从阴极发出的光电子数的最小值为个
【答案】C
【详解】AC．根据题意，由光电效应方程及动能定理有
整理可得
结合图像可得
，
故A错误，C正确；
B．根据题意可知，要测某种金属的遏止电压与入射光频率之间的关系，需接反向电压，则极板接正极，则电源的右端为正极，故B错误；
D．若电流表的示数为，由电流的定义式可知，每秒流过电流的电荷量为
则每秒内从阴极发出的光电子数的最小值为
个
故D错误。
故选C。
12．下列说法不正确的是（ ）

A．图甲中，当弧光灯发出的光照射到锌板上时，与锌板相连的验电器铝䈃有张角，证明光具有粒子性
B．图乙为某金属在光的照射下，光电子最大初动能与入射光频率的关系图像，当入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为
C．图丙中，用从能级跃迁到能级辐射出的光照射逸出功为的金属铂，不能发生光电效应
D．丁图中由原子核的核子平均质量与原子序数的关系可知，若和能结合成，结合过程一定会释放能量
【答案】C
【详解】A．光子具有能量，锌板中的电子吸收光子后脱离锌板，锌板带有正电，验电器铝箔张开，说明光子的能量是一份一份的，显示出粒子性，光电效应能说明光具有粒子性，故A正确，不符合题意；
B．根据爱因斯坦光电效应方程
结合图像可知纵截距的绝对值代表的是逸出功，即
当入射光的频率为时，最大初动能为
故B正确，不符合题意；
C．图丙中放出光子的能量，根据能级跃迁公式得出
所以能发生光电效应，故C错误，符合题意；
D．图丁中D和E结合成F，存在质量亏损，一定会释放能量，故D正确，不符合题意。
故选C。
13．图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极由逸出功的金属钙制成。图乙是汞原子的能级图，用汞原子跃迁发出的光子照射阴极，下列说法正确的是（ ）

A．大量能级的汞原子向低能级跃迁时只能发出4种频率的光
B．从能级跃迁到基态发出的光子波长最长
C．从能级跃迁到能级发出的光子能使金属钙发生光电效应
D．用大量能级跃迁发出的光子照射，要使微安表示数为0，滑片P应向a端移动
【答案】D
【详解】A．大量能级的汞原子向低能级跃迁时只能发出
频率的光，故A错误；
B．由公式
可知光的能量越小，光的波长越长，结合能级图容易知道并不是从能级跃迁到基态发出的光子的能量最小，所以从能级跃迁到基态发出的光子波长不是最长的，故B错误；
C．由
可知从能级跃迁到能级发出的光子的能量为2.80eV，小于金属钙的逸出功，所以不能使金属钙发生光电效应，故C错误；
D．大量能级跃迁发出的光子照射，当滑片P应向a端移动，有O点电势比a点的高，所以这时加在光电管的电压为反向电压，即K极加正极。所以有可能使得微安表示数为0，故D正确。
故选D。
三、多选题
14．天然放射性元素Th（钍）经过一系列α衰变和β衰变之后，变成Pb（铅）。下列判断中正确的是（ ）
A．衰变过程共有6次α衰变和4次β衰变
B．铅核比钍核少8个质子
C．β衰变所放出的电子来自原子核内质子与中子间的转化
D．钍核比铅核多24个中子
【答案】ABC
【详解】A．根据质量数和电荷数守恒，设衰变过程α衰变次数为
β衰变次数为
故A正确；
B．铅核与钍核质子数差为
故B正确；
C．β衰变所放出的电子来自原子核内质子与中子间的转化，故C正确；
D．钍核的中子数为
铅核的中子数为
故钍核与铅核中子数差为
故D错误。
故选ABC。
15．四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）

A．卢瑟福通过分析甲图中的粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型
B．乙图表明：只要有光照射到金属板，金属板就会有光电子射出
C．丙图表示的是磁场对、和射线的作用情况，其中①是射线，②是射线
D．丁图表示的核反应属于重核裂变，是人工可以控制的核反应
【答案】AD
【详解】A．卢瑟福通过分析甲图中的粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，选项A正确；
B．乙图表明：只要入射光的频率足够大时，当有光照射到金属板时，金属板才会有光电子射出，选项B错误；
C．丙图表示的是磁场对、和射线的作用情况，根据左手定则可知，其中①是射线，②是射线，③是射线，选项C错误；
D．丁图表示的核反应属于重核裂变，人们可以控制反应速度，是人工可以控制的核反应，选项D正确。
故选AD。
16．爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释了光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学 奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系如图所示，其中为 极限频率。从图中可以确定的是（ ）

A．逸出功与有关B．Ek与入射光强度成正比
C．当>时，会逸出光电子D．图中直线的斜率与普朗克常量有关
【答案】CD
【详解】A．金属的逸出功是由金属本身性质决定的，与入射光的频率无关，故A错误；
B．光电子的最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，故B错误；
C．只有当>时才会发生光电效应，逸出光电子，故C正确；
D．由爱因斯坦光电效应方程
而
可得
可见图像的斜率表示普朗克常量，故D正确。
故选CD。
17．“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Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出波长为的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，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。下列说法正确的是（ ）
A．该原子钟产生的钟激光的波长
B．该钟激光的光子的能量
C．该钟激光的光子的动量为
D．该钟激光可以让截止频率为的金属材料发生光电效应
【答案】BC
【详解】A．原子吸收波长为的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ，有
且从激发态能级Ⅱ向下跃迁到基态I的过程有
联立得
故A错误；
B．该钟激光的光子的能量
故B正确；
C．该钟激光的光子的动量为
故C正确；
D．该钟激光频率小于，不可以让截止频率为的金属材料发生光电效应，故D错误。
故选BC。
18．钚（）静止时衰变为激发态和α粒子，激发态铀核立即衰变为稳态铀核，并放出能量为的γ光子。已知钚、稳态轴核和α粒子的质量分别记为，和，衰变放出光子的动量可忽略且该过程释放的核能除去γ光子的能量外全部转化为和α粒子的动能。在匀强磁场中衰变产生的和α粒子，两者速度方向均与磁场垂直，做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A．和α粒子在磁场中匀速圆周运动轨迹为外切圆
B．的比结合能大于的比结合能
C．的动能为
D．α粒子的动能为
【答案】ABD
【详解】A．由题意可知衰变产生的和α粒子带电性相同，速度方向相反，故两粒子在同一匀强磁场中外切，故A正确；
B．由于衰变时放出核能，比结合能增大，所以的比结合能大于的比结合能，故B正确；
C．由能量守恒可知
由爱因斯坦质能方程可知
解得
故C错误；
D．根据动量守恒定律有
联立可得
故D正确。
故选ABD。
19．1900年底普朗克为了解释黑体辐射的实验规律，他假定：组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍。他把这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子，它的表达式为，这里的是带电微粒的振动频率，也即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率。h是一个常量，后人称之为普朗克常量，则普朗克常量h的单位可表示为（ ）
A．B．C．D．
【答案】AB
【详解】由，可得
的单位为，的单位为，则普朗克常量h的单位可表示为。又
故选AB。
20．钚-238是钚的同位素。钚的半衰期为86.4年，它用作核电池的热源，也可用作空间核动力和飞船的电源。镎-237（）吸收一个中子得到钚-238（），其核反应方程为。衰变时只放出射线，半衰期为88年，下列说法正确的是（ ）
A．X为电子
B．的衰变方程为
C．160个原子核经过88年后剩余80个
D．外界温度降低，的半衰期不会变化
【答案】AD
【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，吸收一个中子后还应释放一个电子才能得到，核反应方程为
故A正确；
Ｂ．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，衰变方程为
故B错误；
C．半衰期是统计规律，对大量原子核适用，对少量原子核不适用，故C错误；
D．半衰期是由原子核内部自身的因素决定的，与物理、化学环境无关，故D正确
故选AD。
21．有一匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，一个原来静止在A处的原子核，发生衰变放射出某种粒子，两个新核的运动轨迹如图所示，已知两个相切圆半径分别为r1、r2。下列说法正确的是（ ）

A．原子核发生α衰变，根据已知条件可以算出两个新核的质量比
B．衰变形成的两个粒子带同种电荷
C．衰变过程中原子核遵循动量守恒定律
D．衰变形成的两个粒子电荷量的关系为q1∶q2＝r2∶r1
【答案】BCD
【详解】ABC．原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子的动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则可知，若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切，所以为电性相同的粒子，原子核发生了α衰变，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得
B相同，其他量关系不清楚，根据已知条件不可以算出两个新核的质量比，故A错误、BC正确；
D．根据以上分析可知，衰变形成的两个粒子电荷量的关系为
q1∶q2＝r2∶r1
故D正确。
故选BCD。
22．氢原子能级示意如图，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间。现有大量氢原子处于n=5 能级上，氢原子从n=5 能级跃迁到n=2 能级可产生a光，从n=4能级跃迁到n=2能级可产生b光， a光和b光的波长分别为λa和λb，照射到逸出功为2.29eV的金属钠表面均可产生光电效应，遏止电压分别为Ua和Ub，下列说法正确的是（ ）

A．a光和b光都是可见光，且
B．Ua>Ub
C．a光产生的光电子最大初动能
D．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出γ射线
【答案】ABC
【详解】A．氢原子从n=5 能级跃迁到n=2 能级可产生a光，能量
从n=4能级跃迁到n=2能级可产生b光，能量
故均在可见光范围内，所以都是可见光，因为a光能量大，根据
可知
故A正确；
B．根据
可知，光子能量越大，遏止电压越大，所以
Ua>Ub
故B正确；
C．a光产生的光电子最大初动能
故C正确；
D．γ射线是原子核受激而产生的，故D错误。
故选ABC。