高考物理易錯題專練：近代物理（4大陷阱）含答案及解析

易錯點(diǎn)15近代物理

目錄

01易錯陷阱（4大陷阱）

02舉一反三

［易錯點(diǎn)提醒一】錯誤理解光電效應(yīng)規(guī)律

【易錯點(diǎn)提醒二】對玻爾理論的不夠透徹

【易錯點(diǎn)提醒三】不理解半衰期，求半衰期出現(xiàn)錯誤

【易錯點(diǎn)提醒四】混淆結(jié)合能與比結(jié)合能

03易錯題通關(guān)

易錯陷阱1：不理解光電效應(yīng)規(guī)律

【分析】光電效應(yīng)規(guī)律的“四點(diǎn)”理解

①放不放光電子，看入射光的頻率。

②放多少光電子，看光的強(qiáng)度。

G光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(shè),

即丸v=E初-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(jié)構(gòu)即被破壞,因而不再遵守有關(guān)原子結(jié)構(gòu)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(qiáng)、溫

度等）或化學(xué)（如單質(zhì)或化合物）狀態(tài)無關(guān).

（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(yù)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，f表示衰變時間，No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)；m0

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

變的放射性元素的質(zhì)量。則有如下4個公式：

N=嗎"=乂（片；AN=N?！狽=N0（l-，）=N°（l―\）

一根=根0（1_/）=

Am=m0

易錯陷阱4：不理解質(zhì)能方程，不會計算核能。

【分析】不能認(rèn)為有“質(zhì)量虧損”所以核反應(yīng)過程中的質(zhì)量不守恒，也不能誤認(rèn)為質(zhì)量與能

量之間存在轉(zhuǎn)化的關(guān)系質(zhì)量m與能量E符合愛因斯坦的質(zhì)能方程AE=Arne?,這里。是真空

中的光速.?根據(jù)質(zhì)能方程，當(dāng)能量增加了AE,那么它的質(zhì)量也相應(yīng)地增加△!!!,反過來也一

樣.Z\E和△!!!間符合下述質(zhì)能方程AE=Awe?.計算核能除根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程外，還有

利用阿伏加德羅常數(shù)和能的轉(zhuǎn)化與守恒定律.

【易錯點(diǎn)提醒一】錯誤理解光電效應(yīng)規(guī)律

【例1】光電繼電器是一種利用光電效應(yīng)工作的儀器。當(dāng)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(jìn)而使得電磁繼電器工作，實現(xiàn)自動控制。下列說法正確

的是（）

光電管

光照電震:電器

_II|I|F-放大器

A.只要入射光的強(qiáng)度足夠大，光電管就能發(fā)生光電效應(yīng)，與光的頻率無關(guān)

B.保持入射光的強(qiáng)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(fù)極對調(diào)，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明，普朗克常量為人則電子逸出時的動能

為配-叱）

【變式1T】小劉同學(xué)用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)，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(yīng)，其中電壓表可雙向偏轉(zhuǎn)。則下列說法正確的是（）

A.用。光照射，開關(guān)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(guān)S接2時，當(dāng)電流表的示數(shù)為0時，Ua>Ub

C.減小a光的強(qiáng)度，陰極K可能不發(fā)生光電效應(yīng)

D.。光照射陰極K產(chǎn)生的最大初動能的光電子對應(yīng)的物質(zhì)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(yīng)的物質(zhì)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(yīng)的規(guī)律而獲得1921年的諾貝

爾物理學(xué)獎。某種金屬逸出光電子的最大初動能"m與入射光頻率口的關(guān)系如圖2所示，其中七

為極限頻率。從圖中可以確定的是（）

A.當(dāng)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(guān)

C.最大初動能Ekm與入射光強(qiáng)度成正比

D.圖中直線的斜率為普朗克常量力

【易錯點(diǎn)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h<!,<J,,

則照射光的光子能量為（）

A.Ill]B.Iir,C.11rsD.h（i+n+i1）

【變式2-1].（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(dǎo)航定位、深空探測等技術(shù)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(xiàn)受激輻射，發(fā)出鐘激光，最后輻射出頻率為匕的光子回到基態(tài)。該原子鐘產(chǎn)生的鐘激光的頻

率vZ為（）

%%]鐘激光

」L

A.%+匕+匕B.%+匕一匕C.v0-v1+v3D.%-匕-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(yuǎn)鏡可用于探測波長為121.6nm的氫原子譜

線（對應(yīng)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（）

ME/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〃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2-3】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

8---------------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(diǎn)提醒三】錯誤理解半衰期，不會計算

【例3】關(guān)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(zhì)中長.

B.升高溫度可以使半衰期縮短.

C.氫的半衰期為3.8天，若有四個氯原子核，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(dǎo)致許多國家禁止進(jìn)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(yīng)之一為黑SrY+X,[Sr的半衰期為28年，

下列說法正確的是（）

A.該核反應(yīng)？Sr中發(fā)生了夕衰變

B.環(huán)境溫度升高，分子熱運(yùn)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Sr原子核未衰變

D.的比結(jié)合能比tSr的比結(jié)合能大

【變式3-2】（2023?海南?？?海南華僑中學(xué)?？寄M預(yù)測）鉆60（^Co）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(dá)315keV的高速電子

并衰變成為鍥60,同時會放出兩束丫射線，則下列說法正確的是（)

A.315keV=5.04xl012J

B.24個6。0＞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^C。原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子產(chǎn)生的

D.丫射線是60co原子由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)輻射出來的

【易錯點(diǎn)提醒四】混淆結(jié)合能與比結(jié)合能，不會計算核

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

A.質(zhì)量數(shù)越大的原子核，核子結(jié)合得越牢固

B.汨核比$He核穩(wěn)定

C.戲Kr核的結(jié)合能大于能5u核的結(jié)合能

D.兩個?H核結(jié)合成fHe核時釋放能量

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

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

為機(jī).，,玩和”,，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(zhuǎn)化為第U和a粒子的動能。在勻強(qiáng)磁場中衰變產(chǎn)生的聲U和a粒子，兩者速度方向均與磁場

垂直，做勻速圓周運(yùn)動，則下列說法正確的是（）

A.925U和a粒子在磁場中勻速圓周運(yùn)動軌跡為外切圓

B.置u的比結(jié)合能大于言Pu的比結(jié)合能

C.■u的動能為&=（為一帆—砥）。2-紇

2

D.a粒子的動能為"”[（/u-砥j-ma）c-E]

L

mTT+mn-」

【變式4-2】（2023?甘肅?統(tǒng)考三模）目前俄烏沖突在持續(xù)進(jìn)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(dān)憂如果戰(zhàn)斗持續(xù)下去，可能導(dǎo)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(jié)合能與質(zhì)量數(shù)之間的關(guān)系圖線，下列說法正

確的是（）

個平均結(jié)合能/MeV

-16o235u

84HszJ

4-k

Z/H

QJ______l______l______l______l______l______l______l______

102050100150200250質(zhì)量數(shù)

A.鈾核裂變的一個重要核反應(yīng)方程是第Uf^Ba+黑Kr+2；n

B.第u核的平均結(jié)合能大于堞Ba核的平均結(jié)合能

C.三個中子和三個質(zhì)子結(jié)合成;Li核時釋放能量約為20MeV

D.；He核的平均核子質(zhì)量小于;Li核的平均核子質(zhì)量

三9

1.如圖為光電管的示意圖。若用波長為4xl（r7m的單色光照射該光電管時，兩板間可產(chǎn)生的最

大電壓為L7V。取/zc=1.25x10-6eV-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(qiáng)度，兩板間的電壓可能大于L7V

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(yīng)的電路如圖所示，用藍(lán)光、較強(qiáng)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U的關(guān)系圖像如

圖乙所示。關(guān)于1、2、3三條曲線，下列說法正確的是（）

仁°U

圖甲圖乙

A.2、3為用黃光照射時得到的曲線，曲線2對應(yīng)的黃光較強(qiáng)

B.1、3為用黃光照射時得到的曲線，曲線1對應(yīng)的黃光較強(qiáng)

C.當(dāng)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(yīng)能級躍遷放出的光子分別設(shè)為①②③④。若用①照射某金屬表面

時能發(fā)生光電效應(yīng)，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(yīng)

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(yù)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(fù)雜結(jié)構(gòu)

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(yīng)，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(xué)?？寄M預(yù)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〃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光的波長分別為人和片?，F(xiàn)用。、6光照射到金屬鋅表面均

可產(chǎn)生光電效應(yīng)，遏止電壓分別為4和下列說法中正確的是（）

E/eV

Jn0

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

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

A.4<4

B.Ua<Ub

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(xué)校考一模）如下左圖是用于研究光電效應(yīng)的實驗裝置,

右圖是氫原子的能級結(jié)構(gòu)。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(diǎn)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/

4

5

-O..5

-O.1

7.58

O

4

-3.

3..6

A.”=4躍遷到〃=2的光電子動能為2.55eV

B.滑動變阻器觸點(diǎn)。向a側(cè)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(yīng)

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(guān)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(xué)校考模擬預(yù)測）如圖是氫原子電子軌道示意圖，八6兩束光

是由處在"=4態(tài)的氫原子躍遷到〃=2態(tài)和〃態(tài)時產(chǎn)生的，現(xiàn)分別用小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(yīng)，則關(guān)于“b這兩束光，下列說法正確的是（）

A.a、b兩束光的光子能量滿足/＞0

B.光子動量P。＞P/,

C.兩束光照射光電管時對應(yīng)的遏止電壓。

D,入射同一雙縫干涉裝置上，相鄰亮紋的間距此＞此

8.（2023?廣東梅州.統(tǒng)考一模）“拒絕煙草，沽身自好。”煙草內(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(yán)重可致人肺癌。已知針元素的衰變方程是

薩Po-魯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.；；°P。的衰變?yōu)閍衰變

C.『P。衰變的過程中質(zhì)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;：蚱。，其核反應(yīng)方程為瞪RnfPo+X,

氨核的半衰期為3.8天，一個靜止的腎Rn衰變釋放的能量為E,且能量完全轉(zhuǎn)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(zhì)子

B.該核反應(yīng)前、后的質(zhì)量守恒，且電荷數(shù)守恒

C.50個氫核瞪Rn經(jīng)過3.8天還剩25中氨核個Rn

D.衰變釋放出的X粒子的動能為布后

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

核社234,其衰變方程為聲u—以‘Th+X+r，則下列說法正確的是（）

A.鈾238發(fā)生的是丑衰變B.X比y的穿透能力更強(qiáng)

C.Tu的比結(jié)合能小于靠4Th的比結(jié)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(dá)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(dá)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.由等Ra到修Ac的衰變是a衰變

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

C.從算Th到魯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(xué)校考一模）如圖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(shè)普朗克常量為力，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

的逸

種金屬

測）幾

擬預(yù)

考模

?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

鋤

金屬

鉀

鈉

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(yīng)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(yīng)，光

光電效

屬發(fā)生