暑期综合提高练习（七）近代物理1——2026-2027年高中物理新高三年级暑期强化训练含答案

这是一份暑期综合提高练习（七）近代物理1——2026-2027年高中物理新高三年级暑期强化训练含答案，共5页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．近代物理和相应技术的发展，极大地改变了人类的生产和生活方式，推动了人类文明的进步。关于近代物理知识下列说法正确的是（ ）
A．光电效应发生的条件是入射光的波长大于金属的极限波长
B．黑体辐射的电磁波的波长分布只与黑体的温度有关
C．光的干涉、衍射、偏振、康普顿效应证明了光具有波动性
D．德国物理学家普朗克提出了光的量子说，并成功地解释了光电效应现象
2．下列说法正确的是( )
A．质子的德布罗意波长与其动能成正比
B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是α射线
C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性
3．小刘同学用如图所示的装置研究光电效应,已知a光的频率小于b光的频率,两种光都能使阴极K发生光电效应,其中电压表可双向偏转.则下列说法正确的是( )
A．用a光照射,开关S接1可研究光电管中电流随电压U的变化情况
B．分别用两种光照射阴极K,开关S接2时,当电流表的示数为0时,遏止电压大小关系为Ua>Ub
C．减小a光的强度,阴极K可能不发生光电效应
D．a光照射阴极K产生的最大初动能的光电子对应的物质波长小于b光照射阴极K产生的最大初动能的光电子对应的物质波长
4．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得了正确的科学认知，推动了物理学的发展.下列说法符合事实的是( )
A．汤姆孙发现了电子，并提出了原子的核式结构模型
B．卢瑟福用α粒子轰击 714N获得反冲核 817O，发现了质子
C．查德威克发现了天然放射现象，说明原子核有复杂结构
D．普朗克提出的“光子说”成功解释了光电效应
5．2022年8月30日，国家航天局正式发布了“羲和号”太阳探测卫星国际上首次在轨获取的太阳谱Hα线精细结构。Hα是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线。下列说法中正确的是（ ）
A．向外辐射Hα后，氢原子的能级升高
B．Hα对应的能级跃迁过程为从n=2跃迁到∞
C．若Hα能使某金属发生光电效应，光电子的最大初动能可能为1.89eV
D．若Hα未能使某金属发生光电效应，巴尔末系其他光有可能使该金属发生光电效应
6．已知太阳光垂直射到地球表面上时，地球表面的单位面积上单位时间接收到的太阳光的能量为。假如认为太阳光为单一频率的光，且波长为，光速为，普朗克常量为。由于地球离太阳很远，所以照射到地球表面的太阳光可近似看成平行光。现有一个半径为的薄壁球壳，球心为，倒扣在地面上，太阳光垂直于地面入射到半球面上，如图甲所示。图乙为平放在地面上的半径同为的圆盘。由于太阳光的作用，会使薄壁球壳或圆盘受到一个向下的压力。为研究该压力，小杨同学在半球面上取一条很窄的环带状球面是一个以为圆心的圆的直径，是以正上方离很近的（图中未画出）为圆心的圆的直径，。由于很短，整个环带状球面可看成与水平方向成角的斜面。设该环带状球面的面积为，其在地面上的投影记为。则下列说法中正确的是（ ）
A．光子动量的变化量大小
B．单位时间打到半球面上的光子数
C．假设所有照射到球面上的太阳光均被反射，反射前后频率不变，且反射方向遵循光的反射定律，则面上所受压力大小为
D．假设太阳光均直接穿过球面照射到上再被反射，反射前后频率不变，且反射方向遵循光的反射定律，则面上所受压力大小为
二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7．研究表明，中子(01n)发生β衰变后转化成质子(11p)和电子(－10e)，同时放出质量可视为零的反中微子(νe)．在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个静止的中子发生β衰变，放出的质子在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动，其动能为Ek.已知中子、质子、电子的质量分别为m1、m2、m3，元电荷为e，真空中的光速为c，且衰变过程中释放的能量全部转化为质子、电子和反中微子的动能．下列说法正确的是( )
A．质子做圆周运动的速度大小为Ekm2
B．中子衰变的核反应方程为01n→11p＋－10e＋10νe
C．电子和反中微子的总动能为(m1－m2－m3)c2－Ek
D．质子的圆周运动可等效成一个环形电流，其大小为e2B2πm2
8．我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础．下列关于聚变的说法正确的是（ ）
A．核聚变比核裂变更为安全、清洁
B．任何两个原子核都可以发生聚变
C．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加
D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加
9．已知处于基态的氢原子能量为，要使该氢原子激发或电离，下列措施可行的是（ ）
A．用的光子照射
B．用的光子照射
C．用的光子照射
D．用的电子碰撞
10．研究表明，中子(01n)发生β衰变后转化成质子(11p)和电子(−10e)，同时放出质量可视为零的反中微子(νe).在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个静止的中子发生β衰变，放出的质子在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动，其动能为Ek.已知中子、质子、电子的质量分别为m1、m2、m3，元电荷为e，真空中的光速为c，且衰变过程中释放的能量全部转化为质子、电子和反中微子的动能.下列说法正确的是( )
A．质子做圆周运动的速度大小为Ekm2
B．中子衰变的核反应方程为 01n→11p+−10e+10νe
C．电子和反中微子的总动能为(m1-m2-m3)·c2-Ek
D．质子的圆周运动可等效成一个环形电流，其大小为e2B2πm2
三、非选择题：本大题共5题，共56分。
11．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示．已知普朗克常量．（计算结果均保留3位有效数字）
（1）实验中测得铷的遏止电压与入射光频率v之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率 Hz，逸出功 J；
（2）如果实验中入射光的频率，则产生的光电子最大初动能 J．
12．（6分）某同学用如图甲所示的实验装置观察“双缝干涉”现象，将实验仪器按要求安装在光具座上，接通电源使光源正常工作，单缝前加红色滤光片，调节各元件后得到了如图乙所示的干涉条纹。

甲 乙 丙
（1）屏上的干涉条纹与双缝 （填“平行”或“垂直”），若仅将红色滤光片换成绿色滤光片，从目镜中观察到的条纹个数 （填“增加”或“减少”）。
（2）该同学调整测量头，使分划板中心刻线位于图乙条纹2的中心，手轮示数为2．721 mm；将分划板中心刻线调整至图乙条纹6的中心时，测量头手轮示数如图丙所示，则该示数为 mm，相邻两亮条纹中心间距为 m（结果保留三位有效数字）。
13．一个电子与一个基态氢原子碰撞，刚好使这个氢原子电离。这个电子的动能是多少？
14．(18分)[江苏南通2022高二下期末]如图甲为氢原子能级示意图的一部分，若处于基态的氢原子由于原子间的碰撞而激发，且发射出6条光谱线，则
(1)求6条光谱线中最长的波长λm(已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，结果保留两位有效数字)．
(2)若基态氢原子受激发射出的6条光谱线，是由于运动的氢原子a与静止的氢原子b碰撞导致，如图乙所示，求氢原子a的最小动能Ek.

甲 乙
15．硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术，其原理是进入癌细胞内的硼核(eq \\ar(10, 5)B)吸收慢中子，转变成锂核(eq \\al(7,3)Li)和α粒子，释放出γ光子。已知核反应过程中质量亏损为Δm，γ光子的能量为E0，硼核的比结合能为E1，α粒子的比结合能为E2，普朗克常量为h，真空中光速为c。
（1）写出核反应方程并求出γ光子的波长λ；
（2）求核反应放出的能量E及锂核的比结合能E3。
参考答案
1．【知识点】产生光电效应的条件判断、光电效应与光电效应实验规律、光电效应常见问题、光电效应方程的图像问题、光电效应规律的综合应用、光电流、遏止电压相关问题、光的波粒二象性、康普顿效应和光子的动量、爱因斯坦的光电效应理论
【答案】B
【详解】
A．光电效应的发生条件是入射光的频率大于金属的极限频率，A错误；
B．黑体辐射的电磁波的波长分布只与黑体的温度有关，温度越高波长短的部分占比越大，B正确；
C．光的干涉、衍射、偏振，证明了光具有波动性，康普顿效应证明了光具有粒子性，C错误；
D．德国物理学家普朗克提出了量子说，爱因斯坦解释了光电效应现象，D错误。
故选B。
2．【知识点】普朗克黑体辐射理论与光电效应、粒子的波粒二象性
【答案】D
【详解】本题考查近代物理常识。德布罗意波的波长公式可以表示为λ＝ℎp＝ℎ2mEk，可知质子的德布罗意波长与其动能不成正比，A错误；天然放射现象中的三种射线，α射线所携带的电荷量最大，穿透能力最弱，故B错误；光电效应中的截止频率与入射光的频率无关，与金属的逸出功有关，故C错误；衍射现象是波特有的现象之一，故能观察到电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性，故D正确。
3．【知识点】光电效应规律的综合应用
【答案】A
【解析】开关S接1，光电管上加正向电压，可研究光电管中电流随电压U的变化情况，A正确；开关S接2时，根据Ekm＝hν－W，Ekm＝eU，因νa＜νb，故Ua＜Ub，B错误；能否发生光电效应与光的强度无关，C错误；a光照射阴极K产生光电子的最大初动能小，最大动量小，根据λ＝eq \f(h,p)，λa＞λb，D错误.
4．【知识点】天然放射现象及射线的本质、核反应、自发式核反应
【答案】B
【解析】汤姆孙发现了电子，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，选项A错误；卢瑟福用α粒子轰击 714N获得反冲核 817O，核反应方程为 24He+714N→ 817O+11H，发现了质子，选项B正确；贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核有复杂结构，选项C错误；爱因斯坦提出的“光子说”成功解释了光电效应，选项D错误.
5．【知识点】原子跃迁过程中原子总能量、电势能和电子动能的变化规律
【答案】D
【详解】A．向外辐射Hα后，氢原子的能级降低，A错误；
B．Hα是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线，则频率最小，光子能量最小，所以Hα对应的能级跃迁过程是从n=3跃迁到n=2，B错误；
C．Hα对应的光子能量为，若Hα能使某金属发生光电效应，光电子的最大初动能一定小于1.89eV，C错误；
D．若Hα未能使某金属发生光电效应，由于巴尔末系其他光的光子能量均大于Hα的光子能量，所以巴尔末系其他光有可能使该金属发生光电效应，D正确。选D。
6．【知识点】康普顿效应和光子的动量
【答案】D
【详解】A．若光被反射，反射前后频率不变，则，方向垂直于S1面，如图所示
A错误；
B．单位时间打到半球面上的光子数，B错误；
C．在时间内，射到S1面上的光子数为，光子被全部反射，根据动量定理，光子受到的力大小为F10，则，得，根据牛顿第三定律，S1面受到的力大小为，C错误；
D．在时间内，射到S2面上的光子数为，太阳光直接穿过球面照射到S2上再被S2反射，反射前后频率不变，根据动量定理，光子受到的力大小为，，得，由于，得，根据牛顿第三定律，S2面受到的力大小为，D正确。选D。
7．【知识点】原子核的衰变及半衰期、核反应、核反应的反应方程及能量计算、自发式核反应、质量亏损与爱因斯坦质能方程
【答案】CD
【详解】质子做匀速圆周运动的动能为Ek＝12m2v2，解得速度大小为v＝2Ekm2，A错误；根据电荷数守恒和质量数守恒可写出中子衰变的核反应方程为01n→11p＋－10e＋00νe，B错误；电子和反中微子的总动能为E＝(m1－m2－m3)c2－Ek，C正确；质子的圆周运动可等效成一个环形电流，其大小为I＝eT，质子的运动周期为T＝2πm2eB，联立解得I＝e2B2πm2，D正确．
8．【知识点】核反应、核反应的反应方程及能量计算、核裂变与核聚变、自发式核反应
【答案】AD
【详解】
【详解】
核聚变的最终产物时氦气无污染，而核裂变会产生固体核废料，因此核聚变更加清洁和安全，A正确；发生核聚变需要在高温高压下进行，大核不能发生核聚变，故B错误；核聚变反应会放出大量的能量，根据质能关系可知反应会发生质量亏损，故C错误；因聚变反应放出能量，因此反应前的比结合能小于反应后的比结合能，故D正确．
9．【知识点】氢原子的能级结构、能级公式和跃迁问题
【答案】ACD
【详解】
由题意可得，为第2能级与基态之间的能量差，处于基态的氢原子吸收的光子后将跃迁到第一激发态，而大于的光子能使氢原子电离，原子还可吸收电子的能量而被激发或电离，由于电子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于两能级的能量差值，即可使原子被激发或电离，B错误，ACD正确。
故选ACD。
10．【知识点】核反应的反应方程及能量计算
【答案】CD
【解析】质子做匀速圆周运动的动能为Ek=12m2v2，解得速度大小为v=2Ekm2，A错误；根据电荷数守恒和质量数守恒可写出中子衰变的核反应方程为 01n→11p+−10e+ 00νe，B错误；电子和反中微子的总动能为E=(m1-m2-m3)c2-Ek，C正确；质子的圆周运动可等效成一个环形电流，其大小为I=eT，质子的运动周期为T=2πm2eB，联立解得I=e2B2πm2，D正确.
11．【知识点】光电效应方程的图象问题、光电效应规律的综合应用
【答案】；；；
【详解】
（1）由和得：，因此当遏制电压为零时，，根据图象可知，铷的截止频率，根据，则可求出该金属的逸出功大小．
（2）由，解得：．
12．【知识点】实验：用双缝干涉测量光的波长
【答案】(1)平行(1分) 增加(1分) (2)7.928(7.927～7.929均可)(2分) 1.30×10－3(2分)
【解析】(1)屏上的干涉条纹与双缝是平行的；绿光波长比红光波长小，由Δx＝ldλ可知，换成绿色滤光片后Δx减小，目镜中观察到的条纹个数增加。
(2)题图丙手轮示数为7.5 mm＋42.8×0.01 mm＝7.928 mm；2、6两条纹之间有4个间隔，故两相邻亮条纹中心间距Δx＝(7.928－2.721)×10－34 m≈1.30×10－3 m。
13．【知识点】经典理论的困难和玻尔原子假设
【答案】13.6ev
【详解】
【详解】
基态氢原子具有的能量为-13.6ev，如果电子与基态氢原子碰撞时将所有能量都用来使氢原子电离，则该电子的动能至少是13.6ev。
14．【知识点】原子跃迁过程中原子总能量、电势能和电子动能的变化规律、氢原子的能级结构、能级公式和跃迁问题
【答案】(1)3.0×10－25 m； (2)25.5 eV
【解析】(1)处于基态的氢原子由于原子间的碰撞而激发，且发射出6条光谱线，根据C42＝6，可知处于基态的氢原子由于原子间的碰撞而激发跃迁到n＝4能级，可知n＝4能级向n＝3能级跃迁的光谱线的波长最长，有E4－E3＝hcλm＝0.66 eV，解得λm≈3.0×10－25m.
(2)设氢原子a的初速度为v0，则有Ek＝12mv02，
氢原子a与氢原子b发生完全非弹性碰撞时，系统损失的动能最大，根据动量守恒可得
mv0＝2mv，
解得v＝12v0，
结合题意及能量守恒定律有E4－E1＝12mv02－12mv2＝14mv02＝12.75 eV，
联立解得Ek＝25.5 eV.
15．【知识点】质量亏损与爱因斯坦质能方程
【答案】（1）eq \\ar(10, 5)B＋eq \\al(1,0)n―→eq \\al(7,3)Li＋eq \\al(4,2)He＋γ；heq \f(c,E0)；（2）Δmc2；eq \f(Δmc2＋10E1－4E2,7)
【详解】（1）核反应方程为eq \\al(10, 5)B＋eq \\al(1,0)n―→eq \\al(7,3)Li＋eq \\al(4,2)He＋γ，根据E0＝heq \f(c,λ)，得γ光子的波长λ＝heq \f(c,E0)。
（2）由质能方程可知，核反应中放出的能量E＝Δmc2，又E＝7E3＋4E2－10E1，解得E3＝eq \f(Δmc2＋10E1－4E2,7)。