2024年高考物理易錯題專項復習：近代物理（4大陷阱）含答案

備戰(zhàn)2024年高考物理易錯題（新高考專用）易錯點15近代物理（4

大陷阱）-備戰(zhàn)2024年高考物理考試易錯題含答案易錯點15近代物理

目錄

01易錯陷阱（4大陷阱）

02舉一反三

【易錯點提醒一】錯誤理解光電效應規(guī)律

【易錯點提醒二】對玻爾理論的不夠透徹

【易錯點提醒三】不理解半衰期，求半衰期出現(xiàn)錯誤

【易錯點提醒四】混淆結合能與比結合能

03易錯題通關

易錯陷阱L不理解光電效應規(guī)律

【分析】光電效應規(guī)律的“四點”理解

Q股不放光電子，看入射光的頻率。

②放多少光電子，看光的強度。

電子的最大初動能大小，看入射光的頻率。

磅放光電子，瞬時放。.

易錯陷阱2：氫原子躍遷問題不能分清一群與一個、躍遷與電離

【分析】原子就能從低能態(tài)躍遷到高能態(tài)。原子發(fā)射或吸收光子時,滿足玻爾理論的躍遷假設,

即hv=E初一E末.一群氫原子從量子數(shù)n的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時,輻射光子形成光譜線條數(shù)為

C〉原子的躍遷公式hv=E初-E終只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情

況,對于光子和原子作用而使原子電離和實物粒子與原子作用而使原子激發(fā)的情況,則不受此條

件的限制.這是因為,原子一旦電離,原子結構即被破壞,因而不再遵守有關原子結構的理論.

易錯陷阱3：不理解半衰期，求半衰期出現(xiàn)錯誤

【分析】半衰期由放射性元素的核內(nèi)部本身的因素決定的。跟原子所處的物理（如壓強、溫

度等）或化學（如單質或化合物）狀態(tài)無關.

（半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，只對大量原子核適用，對于少數(shù)個別的原子核，其衰變毫無規(guī)律，

何時衰變，不可預知.衰變速度越快的元素，半衰期越短;不同的放射性元素，半衰期不同，甚

至差別十分懸殊.

若半衰期一般用T表示，1表示衰變時間，N。表示放射性元素的初始原子核個數(shù)，N為經(jīng)歷了

幾個半衰期后所剩余放射性元素的原子核個數(shù)，AN表示已衰變的放射性元素原子核個數(shù)；機。

表示放射性元素的初始質量，加為經(jīng)歷了幾個半衰斯所剩余放射性元素的質量，Am表示已衰

變的放射性元素的質量。則有如下4個公式：

7〃=%（；）”=m0（-）r；Am=外一m=—g）=恤（1-g）

易錯陷阱4：不理解質能方程，不會計算核能。

【分析】不能認為有“質量虧損”所以核反應過程中的質量不守恒，也不能誤認為質量與能

量之間存在轉化的關系質量m與能量E符合愛因斯坦的質能方程=,這里c是真空

中的光速.?根據(jù)質能方程，當能量增加了△￡,那么它的質量也相應地增加△!!!,反過來也一

樣.△￡和Am間符合下述質能方程=.計算核能除根據(jù)愛因斯坦質能方程外，還有

利用阿伏加德羅常數(shù)和能的轉化與守恒定律.

【易錯點提醒一】錯誤理解光電效應規(guī)律

【例1】光電繼電器是一種利用光電效應工作的儀器。當光照射到光電管陰極時，陰極會逸出

光電子，此時放大器中有電流流過，進而使得電磁繼電器工作，實現(xiàn)自動控制。下列說法正確

A.只要入射光的強度足夠大，光電管就能發(fā)生光電效應，與光的頻率無關

B.保持入射光的強度不變，增大入射光的頻率，放大器中的電流將變小

C.若將電源的正負極對調，放大器中的電流將減為零

D.若入射光的頻率為〃，陰極材料的逸出功為叉，普朗克常量為九則電子逸出時的動能

為麻-網(wǎng)

【變式1T】小劉同學用如圖所示的裝置研究光電效應，已知。光的頻率小于b光的頻率，兩

種光都能使陰極K發(fā)生光電效應，其中電壓表可雙向偏轉。則下列說法正確的是（）

A.用。光照射，開關S接1可研究光電管中電流隨電壓U的變化情況

B.分別用兩種光照射陰極K,開關S接2時，當電流表的示數(shù)為。時，Ua>Ub

C.減小。光的強度，陰極K可能不發(fā)生光電效應

D.。光照射陰極K產(chǎn)生的最大初動能的光電子對應的物質波長小于b光照射陰極K產(chǎn)生的

最大初動能的光電子對應的物質波長

【變式1-2］愛因斯坦提出了光量子概念并成功地解釋光電效應的規(guī)律而獲得1921年的諾貝

爾物理學獎。某種金屬逸出光電子的最大初動能穌m與入射光頻率口的關系如圖2所示，其中9

為極限頻率。從圖中可以確定的是（）

A.當入射光頻率%時，會逸出光電子

B.該金屬的逸出功與入射光頻率口有關

C.最大初動能Ekm與入射光強度成正比

D.圖中直線的斜率為普朗克常量/7

【易錯點提醒二】錯誤地理解躍遷規(guī)律

【例2】處于基態(tài)的氫原子在某單色光的照射下，只能發(fā)出頻率為的三種光，且||<|,<,,,

則照射光的光子能量為（）

A.IirB.1r,C.11r,D.h（i）

【變式2-11（2023?山東?統(tǒng)考高考真題）“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，原子吸收頻率為小的光子從基態(tài)能級I躍遷至激發(fā)態(tài)能級D,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(xiàn)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(chǎn)生的鐘激光的頻

率%為（）

A.%+匕+匕B.%+匕一%C.%—匕+%D.%-匕一匕

【變式2-212（2023?湖北?統(tǒng)考高考真題）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(jù)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

oo---------------------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

【變式2-31如圖所示，圖甲為氫原子能級圖，大量處于”=3激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時，發(fā)出

頻率不同的大量光子。其中頻率最高的光子照射到圖乙電路中光電管陰極K上時，電路中電流

隨電壓變化的圖像如圖丙。下列說法正確的是（）

nE/eV

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

4二-0.85

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

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

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

甲

A.用能量為13.0eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離

B.陰極K金屬的逸出功為6.09eV

C.光電子最大初動能與入射光的頻率成正比

D.一個處于〃=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，能放出3種不同頻率的光

【易錯點提醒三】錯誤理解半衰期，不會計算

【例3】關于半衰期，以下說法正確的是：

A.同種放射性元素在化合物中的半衰期比單質中長.

B.升高溫度可以使半衰期縮短.

C.氨的半衰期為3.8天，若有四個氨原子核，經(jīng)過7.6天就只剩下一個.

D.氨的半衰期為3.8天，4克氨原子核，經(jīng)過7.6天就只剩下1克.

【變式3-1】2023年8月24日日本向太平洋排放核污水后，近百名日本民眾游行抗議核污水

排海計劃，同時也導致許多國家禁止進口日本水產(chǎn)品。核污水中的放射性元素對人類社會和海

洋生態(tài)環(huán)境健康的潛在威脅難以估量，其中核反應之一為之;SrftY+X,北Sr的半衰期為28年,

下列說法正確的是（）

A.該核反應;給r中發(fā)生了夕衰變

B.環(huán)境溫度升高，分子熱運動劇烈程度增大，？Sr的半衰期減小

C.100個;;Sr原子核經(jīng)過28年，只剩50個之Sr原子核未衰變

D.黑丫的比結合能比；；Sr的比結合能大

【變式3-2］（2023?海南?？?海南華僑中學?？寄M預測）鉆60（60C。）是金屬元素鉆的放射

性同位素之一，其半衰期為5.27年。鉆60會通過發(fā)生p衰變釋放能量高達315keV的高速電子

并衰變成為保60,同時會放出兩束丫射線，則下列說法正確的是（）

A.315keV=5.04xl0-12J

B.24個原子核經(jīng)過兩個半衰期后只剩下6個

C.。衰變釋放的電子是由60co原子核內(nèi)的中子轉化為質子產(chǎn)生的

D.丫射線是“Co原子由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)輻射出來的

【易錯點提醒四】混淆結合能與比結合能，不會計算核

【例4】原子核的比結合能隨質量數(shù)變化的圖像如圖，下列說法正確的是（）

A.質量數(shù)越大的原子核，核子結合得越牢固

B.汨核比，He核穩(wěn)定

C.戲Kr核的結合能大于用5u核的結合能

D.兩個?H核結合成$He核時釋放能量

【變式4-1】杯（；『Pu）靜止時衰變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)腎U和a粒子，激發(fā)態(tài)鈾核,U立即衰變?yōu)榉€(wěn)

態(tài)鈾核就U,并放出能量為紇的丫光子。已知杯端Pu、穩(wěn)態(tài)軸核聲U和a粒子的質量分別記

為心而，相口和外,衰變放出光子的動量可忽略且該過程釋放的核能除去丫光子的能量紇外全部

轉化為和a粒子的動能。在勻強磁場中衰變產(chǎn)生的和a粒子，兩者速度方向均與磁場

垂直，做勻速圓周運動，則下列說法正確的是（）

A.和a粒子在磁場中勻速圓周運動軌跡為外切圓

B.旨u的比結合能大于阻Pu的比結合能

c.■u的動能為q=（〃7Pli一人―砥）/-紇

D.a粒子的動能為九二』［（%-叫-％）片-幻

【變式4-2］（2023?甘肅?統(tǒng)考三模）目前俄烏沖突在持續(xù)進行中，烏境內(nèi)最大的扎波羅熱核電

站多次遭受炮火攻擊，人們擔憂如果戰(zhàn)斗持續(xù)下去，可能導致核泄漏事故。扎波羅熱核電站利

用鈾核裂變釋放出能量，如圖所示原子核的平均結合能與質量數(shù)之間的關系圖線，下列說法正

-Ba+-Kr+2>n

B.置u核的平均結合能大于黑Ba核的平均結合能

C.三個中子和三個質子結合成;Li核時釋放能量約為20MeV

D.；He核的平均核子質量小于;Li核的平均核子質量

三9

1.如圖為光電管的示意圖。若用波長為4X1CT7tn的單色光照射該光電管時，兩板間可產(chǎn)生的最

大電壓為1.7V。Tzc=1.25x10^eV-m,則下列判斷正確的是（）

A.該光電管K極的逸出功約為1.43eV

B.逸出光電子的最大初動能約為1.25eV

C.僅改變該單色光的強度，兩板間的電壓可能大于1.7V

D.若改用波長更長的單色光照射，兩板間的電壓可能大于L7V

2.研究光電效應的電路如圖所示，用藍光、較強的黃光和較弱的黃光分別照射密封真空管中的

金屬極板K,極板發(fā)射出的光電子在電路中形成的光電流/與AK之間的電壓。的關系圖像如

圖乙所示。關于1、2、3三條曲線，下列說法正確的是（）

/0c2UU

圖甲圖乙

A.2、3為用黃光照射時得到的曲線，曲線2對應的黃光較強

B.1、3為用黃光照射時得到的曲線，曲線1對應的黃光較強

C.當滑動變阻器的滑片在最左端時，電流表示數(shù)一定為零

D.電壓表示數(shù)越大，則光電流越大，截止頻率越小

3.（2023年遼寧卷高考真題）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，且逸出光電子的最大初動能為則（）

A.①和③的能量相等

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反

4.（2024.四川巴中?統(tǒng)考模擬預測）下列說法正確的是（）

A.天然放射現(xiàn)象說明原子核具有復雜結構

B.有6個能發(fā)生a衰變的原子核經(jīng)過一個半衰期一定還剩3個沒有衰變的原子核

C.大量處于第3能級的氫原子向低能級躍遷能產(chǎn)生兩種不同頻率的光子

D.某種頻率的光照射某金屬表面能發(fā)生光電效應，所有光電子初動能都相等

5.（2023?海南省直轄縣級單位?文昌中學?？寄M預測）已知金屬鋅的逸出功為3.34eV,氫原

子能級分布如圖所示，氫原子中的電子從〃=3能級躍遷到“=1能級可產(chǎn)生。光，從〃=2能級躍

遷到〃=1能級可產(chǎn)生6光。a光和6光的波長分別為4和4。現(xiàn)用。、6光照射到金屬鋅表面均

可產(chǎn)生光電效應，遏止電壓分別為4和下列說法中正確的是（）

E/eV

oZn70

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

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

A.A,<A,

B.a

C.a光的光子能量為3.4eV

D.6光照射金屬鋅產(chǎn)生的光電子的最大初動能為8.75eV

6.（2024?福建寧德?福建省寧德第一中學?？家荒＃┤缦伦髨D是用于研究光電效應的實驗裝置,

右圖是氫原子的能級結構。實驗發(fā)現(xiàn)"=4躍遷到“=2時發(fā)出的某種光照射左圖實驗裝置的陰極

時，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)不為零，慢慢移動滑動變阻器觸點c,發(fā)現(xiàn)電壓表讀數(shù)大于等于0.8V時，

電流表讀數(shù)為零，下列說法正確的是（）

eV

FO/

54

-O.85

-O.51

-1.

-3.4O

3..6

A.〃=4躍遷到w=2的光電子動能為2.55eV

B.滑動變阻器觸點c向a側慢慢移動時，電流表讀數(shù)會增大

C.其他條件不變，一群氫原子處于〃=4能級躍遷發(fā)出的光，總共有3種光可以發(fā)生光電效

應

D.用不同頻率的光子照射該實驗裝置，記錄電流表恰好讀數(shù)為零的電壓表讀數(shù)，根據(jù)頻率

和電壓關系可以精確測量普朗克常數(shù)

7.（2023?安徽合肥?合肥市第八中學校考模擬預測）如圖是氫原子電子軌道示意圖，a、6兩束光

是由處在〃=4態(tài)的氫原子躍遷到〃=2態(tài)和”=1態(tài)時產(chǎn)生的，現(xiàn)分別用。、6兩束單色光照射同

一光電管陰極時，都發(fā)生了光電效應，則關于服b這兩束光，下列說法正確的是（）

B.光子動量P”>以

c.兩束光照射光電管時對應的遏止電壓s>a

D.入射同一雙縫干涉裝置上，相鄰亮紋的間距此

8.（2023?廣東梅州?統(tǒng)考一模）“拒絕煙草，沽身自好?！睙煵輧?nèi)含有較高的放射性陀元素針、鉛、

鐳等，其中針元素在衰變過程中會釋放射線，嚴重可致人肺癌。已知針元素的衰變方程是

「Pof普pb+x,半衰期為138天，則下列說法正確的是（）

A.X的電離能力比7射線弱

B.j：°P。的衰變?yōu)閍衰變

C.；：°P。衰變的過程中質量守恒

D.隨著；：°P。的不斷衰變，其半衰期會變小

9.（2023?湖南郴州?統(tǒng)考三模）氧核/Rn衰變成針核;；Po,其核反應方程為留RnPo+X,

氧核的半衰期為3.8天，一個靜止的翥Rn衰變釋放的能量為E,且能量完全轉化為兩粒子的動

能，則下列說法正確的是（)

A.方程式中的X是質子

B.該核反應前、后的質量守恒，且電荷數(shù)守恒

C.50個氨核瞪Rn經(jīng)過3.8天還剩25個氨核舅Rn

109

D.衰變釋放出的X粒子的動能為正￡

10.（2024?陜西寶雞?校聯(lián)考模擬預測）自然界的鈾中99.28%是鈾238,鈾238發(fā)生衰變產(chǎn)生新

4

核社234,其衰變方程為置u—^Th+X+Z,則下列說法正確的是（）

A.鈾238發(fā)生的是￡衰變B.X比y的穿透能力更強

C.Tu的比結合能小于$Th的比結合能D.y只能由原子核的衰變產(chǎn)生

11.（2023.青海西寧.統(tǒng)考二模）自然界存在的放射性元素的原子核并非只發(fā)生一次衰變就達到

穩(wěn)定狀態(tài)，而是要發(fā)生一系列連續(xù)的衰變，最終達到穩(wěn)定狀態(tài)。某些原子核的衰變情況如圖所

則下列說法正確的是（

A.由第Ra到翳Ac的衰變是a衰變

B.已知置Ra的半衰期是T,則8個瞪Ra原子核經(jīng)過2T時間后還剩4個

C.從記Th到普Pb共發(fā)生5次a衰變和2次|3衰變

D.圖中原子核發(fā)生的a衰變和p衰變分別只能產(chǎn)生a射線和p射線

12.（2023?河北唐山?開灤第一中學?？家荒＃┤鐖D是玻爾解釋氫原子光譜畫出的能級圖，已知

可見光光子的能量范圍約為L62eV?3.11eV。大量處于〃=5能級的氫原子向低能級躍遷，發(fā)出

若干頻率的光子，設普朗克常量為/?,下列說法正確的是（）

〃

5

4

3

2

3.6

---1

----

----

----

----

1---

光子

頻率的

種不同

生6

能產(chǎn)

A.

子

率的光

不同頻

生10種

能產(chǎn)

B.

見光

率的可

不同頻

6種

產(chǎn)生

C.能

可見光

頻率的

種不同

生3

能產(chǎn)

D.

見光

知可

，已

所示

如圖

級圖

的能

原子

和氫

出功

屬的逸

種金

測）幾

擬預

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?校聯(lián)

?浙江

（2024

13.

（）

，則

發(fā)態(tài)

于激

子處

氫原

大量

現(xiàn)有

間。

1eV之

V-3.1

L62e

量在

子能

的光

出功

和逸

頻率

截止

屬的

種金

表幾

鈉

金屬

枷

鉀

鈣

鋁

4

'Hz

vJIO

5.44

5.15

5.53

7.73

10.95

V

W/e

4.54

2.13

2.25

2.29

3.20

c

E/eV

開系

布喇

邢系

系帕

耳末

曼系巴

?賴

動能

電子的

原子中

的是氫

En指

能級

子的

氫原

A.

磁波

應的電

著熱效

具有顯

輻射出

3時會

到n=

躍遷

能級

w=4

子從

氫原

B.

電子的

應，光

光電效

屬發(fā)生

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于可以

的光子