（14）近代物理——高考物理一轮复习 易混易错（含解析）

（14）近代物理——2025高考物理一轮复习易混易错专项复习
一、易错点分析
1. 光电效应现象的常见理解误区
（1）照射光的频率决定着是否发生光电效应及光电子的最大初动能。
（2）光电子是金属表面受光照射逸出的电子，光电子也是电子，与光子不同，光子的本质是光。
2. 与光电效应有关的几组易混概念对比
（1）光电子的动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，电子吸收光子的全部能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，电子才具有最大初动能。光电子的初动能小于等于光电子的最大初动能。
（2）光电流与饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压的大小无关。
（3）人射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量。
（4）光的强度与饱和光电流：饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间不为正比关系。
3.确定衰变次数的方法
（1）利用两个守恒列方程求解
设放射性元素经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素，则表示该核反应的方程为，根据质量数守恒和核电荷数守恒可列方程：
，，
联立以上两式，解得
，。
（2）利用衰变特点依次确定次数
α衰变时其质量数、核电荷数都改变；β衰变时只改变核电荷数，不改变质量数。在判断发生α衰变和β衰变次数的问题时，可先由质量数的变化来确定α衰变的次数，再确定β衰变的次数。
二、易错训练
1.物理学的发展离不开物理学家的研究发现，在物理学的发展中出现了多位里程碑式的科学家，下列关于物理学史描述符合事实的是( )
A.爱因斯坦提出光子的概念，成功解释光电效应现象
B.牛顿总结得到了万有引力定律，并通过扭秤实验测出了引力常量
C.伽利略被称为“运动学之父”，他认为重的物体比轻的物体下落得快
D.卢瑟福通过α粒子散射实验研究，提出了原子具有“枣糕模型”
2.关于几位物理学家对光、原子的研究成果，下列说法正确的是( )
A.爱因斯坦建立了光电效应理论，成功解释了光电效应现象
B.卢瑟福通过对一系列阴极射线实验研究发现了电子
C.汤姆孙通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
D.玻尔理论成功解释了所有原子光谱的实验规律
3.玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为、、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( )
A.频率为的光，其动量为
B.频率为和的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能之差为
C.频率为和的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为。
D.若原子跃迁至能级，入射光的频率
4.已知氢的同位素的原子能级分布与氢的原子能级分布相同，用光子能量为12.75 eV的光束照射大量处于基态的氚原子，再用氘原子跃迁时辐射的光照射逸出功为2.25 eV的金属板.氢原子能级分布如图，氚原子核发生β衰变的半衰期约为12.5年.则( )
A.氘原子跃迁时，一共能发出4种不同频率的光子
B.从金属板上打出的粒子的最大初动能为10.0 eV
C.氚原子核发生β衰变产生氦原子核
D.光束照射氚原子时能使核衰变的半衰期缩短为8.75年
5.如图所示的实验装置为用α粒子轰击金箔，研究α粒子散射情况的实验装置。关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A.该实验可在空气中进行
B.α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞
C.卢瑟福根据该实验现象提出了原子的核式结构模型
D.α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是正确的
6.红宝石激光器的工作物质红宝石是含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光.铬离子的能级图如图所示，是基态的能量，是亚稳态的能量，是激发态的能量.若以脉冲氙灯发出的波长为的绿光照射晶体.处于基态的铬离子受到激发而跃迁到激发态.然后自发地跃迁到亚稳态，释放波长为的光子.处于亚稳态的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长λ为( )
A. B. C. D.
7.极紫外线广泛应用于芯片制造行业。如图（a）所示，用能量为11.4eV的极紫外线照射光电管，恰好能发生光电效应。图（b）是氢原子的能级图，若大量处于激发态的氢原子发出的光照射阴极材料K，灵敏电流计G显示有示数，调整电源和滑动变阻器，测得电流计示数I与电压表示数U的关系图像如图（c），则下列说法正确的是( )
A.阴极材料K的逸出功为
B.图（c）中截止电压为
C.大量处于的氢原子向低能级跃迁时产生的光子种类数为4种
D.若改用波长比极紫外线更长的光照射阴极材料K，一定能产生光电效应
8.上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子，即。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在，若原子核X的半衰期为，平均核子质量大于，则( )
A.X是
B.X的比结合能小于
C.中微子的能量由质子数减少转变而来
D.再经过，现有的原子核X全部衰变
9.如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为，锌板的电子逸出功为。下列说法正确的是( )
A.用能量为的光子照射，可使处于基态的原子跃迁到激发态
B.处于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.大量处于能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子中有两种不同频率的光子可使锌板产生光电效应现象
D.大量处于能级的氢原子向基态跃迁时所发出的光子通过同一双缝干涉实验装置，以直接跃迁到能级发出的光子所形成的干涉条纹最宽
10.如图甲为研究光电效应的实验装置，图乙为入射光频率v与光电管两极电势差的图像，已知电子电荷量，已知直线AB的斜率的绝对值为k，且该直线对应的灵敏电流计的读数恰好均为0，直线AD平行于横轴，B点坐标为，D点坐标为下列说法正确的是( )
A.阴影部分（不含边界）对应灵敏电流计均有读数
B.普朗克常数等于k
C.满足D点条件的光电子到达A极的最大动能为
D.在光照强度相同的情况下，沿直线从A到D，灵敏电流计示数一定逐渐变大
答案以及解析
1.答案：A
解析：A.爱因斯坦首先提出了光子说的观点，成功解释了光电效应现象的规律，故A正确；
B.牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量，故B错误；
C.伽利略被称为“运动学之父”，他认为重的物体与轻的物体下落得一样快，故C错误；
D.卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的“核式结构”模型，故D错误。
故选A。
2.答案：A
解析：A.爱因斯坦建立了光电效应理论，成功解释了光电效应现象，故A正确；
B.汤姆孙通过对一系列阴极射线实验研究发现了电子，故B错误；
C.卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故C错误，
D.玻尔理论成功解释了氢原子光谱的实验规律，不是所有原子光谱的实验规律，故D错误。
故选A。
3.答案：B
解析：A.根据玻尔理论可知
则频率为的光其动量为
选项A错误；
B.频率为和的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能分别为
最大初动能之差为
选项B正确；
C.频率为和的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，根据条纹间距表达式
产生的干涉条纹间距之差为
选项C错误；
D.若原子跃迁至能级，则
可得入射光的频率
选项D错误；
故选B。
4.答案：C
解析：用光子能量为的光束照射大量处于基态的氚原子，氘原子会跃迁到的激发态，因此当氘原子向基态跃迁时，一共能发出6种不同频率的光子，A错误；根据爱因斯坦光电效应方程可知，从金属板上打出的粒子的最大初动能为，代入数据可得，B错误；氚原子核发生β衰变产生氦原子核，衰变方程为，C正确；物质的半衰期不会因为光束的照射而发生变化，故氚原子核的半衰期不变，D错误.
5.答案：C
解析：A.α粒子散射实验是由卢瑟福所做，故A错误;
B.α粒子大角度散射是由于它受到原子核库仑斥力的作用，而不是与电子发生碰撞，故B错误;
C.卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出了原子的核式结构模型，故C正确;
D.α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是错误的，故D错误。
故选C。
6.答案：A
解析：由题意和玻尔原子理论可知:
联立可得这种激光的波长:,故A正确，BCD错误。
故选:A。
7.答案：AB
解析：A.用能量为11.4eV的极紫外线照射光电管，恰好能发生光电效应，可知阴极材料K的逸出功为，故A正确;
B.根据光电效应方程可得，根据动能定理可得，其中，联立解得图(c)中截止电压为，故B正确;
C.根据，可知大量处于的氢原子向低能级跃迁时产生的光子种类数为10种，故C错误;
D.若改用波长比极紫外线更长的光照射阴极材料K，由于波长越长，频率越小，光子能量越小，所以不能产生光电效应，故D错误。
故选AB。
8.答案：AB
解析：A.根据题中核反应方程，结合质量数与电荷数守恒可得X的质量数和电荷数分别为
故A正确；
B.X与质量数相同，而X的平均核子质量大于，根据质能方程可知的结合能更大，由于二者核子数相同，都为7，因此的比结合能更大，故B正确；
C.由核反应方程可知，中微子的能量是一个质子与一个电子结合转变成一个中子而得到，故C错误；
D.经过，只剩下现有的原子核X的未衰变，故D错误。
故选AB。
9.答案：BC
解析：A、若基态的氢原子吸收的能量等于的光子，则能量值为：，氢原子没有该能级，所以处于基态的氢原子不能吸收的光子，故A错误；
B、紫外线光子的最小能量为，处于级的氢原子的电离能为，故紫外线可以使氢原子电离，故B正确：
C、处于能级向基态跃迁时发射出光的能量为，大于锌板的电子逸出功，因此能产生光电效应，电子在能级再次向基态跃迁发射出光子的能量为则可以产生光电效应，处于能级向基态向跃迁时发射出的光的能量为，小于大于锌板的电子逸出功不能产生光电效应，故有两种不同频率的光产生光电效应，故C正确；
D、双缝干涉实验装置，在光屏上相邻亮条纹间距，由直接跃迁到能级发出的光子的频率最大，则波长最短，所以形成的干涉条纹最窄，故D错误。
故选：BC。
10.答案：AC
解析：A.阴影部分对应的频率均大于截止频率，所以阴影部分不含边界对应灵敏电流计均有读数，故A正确；
B.由光电效应方程知，光电管加反向电压时，得，斜率大小，则，故B错误;
C.由动能定理知，其中，联立得光电子到达A极的最大动能为，故C正确;
D.当正向电压增大到一定数值时，光电流达到饱和，灵敏电流计示数不再变化，故D错误。
故选AC。