2025年高考物理“波與粒子”主題整合試題一、選擇題（本題共8小題，每小題6分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第1~5題只有一項符合題目要求，第6~8題有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分）2025年4月，我國江門中微子實(shí)驗室成功捕捉到來自太陽的中微子信號，其核心探測裝置利用光電效應(yīng)原理將中微子能量轉(zhuǎn)化為電信號。已知實(shí)驗所用光電倍增管陰極材料的逸出功為3.2eV，普朗克常量h=6.63×10?3?J·s，電子電荷量e=1.6×10?1?C。下列說法正確的是（）A.該材料的截止頻率約為7.7×101?HzB.若用波長為400nm的紫光照射陰極，光電子的最大初動能為0.9eVC.增大入射光強(qiáng)度，光電子的最大初動能將增加D.光電效應(yīng)現(xiàn)象表明光只具有粒子性“夸父一號”太陽探測衛(wèi)星搭載的硬X射線望遠(yuǎn)鏡可觀測到波長為0.01nm的X射線。已知普朗克常量h=6.63×10?3?J·s，光速c=3×10?m/s，下列關(guān)于該X射線的說法正確的是（）A.每個光子的能量約為2×10?1?JB.光子的動量大小為6.63×10?2?kg·m/sC.若衛(wèi)星探測器鏡頭面積為1m2，距離太陽中心1.5×1011m，每秒接收到10?個該光子，則太陽輻射該X射線的總功率約為4×1023WD.該X射線通過0.1mm寬的單縫時，衍射現(xiàn)象比可見光更明顯2025年我國實(shí)現(xiàn)碳-12同位素的批量生產(chǎn)，其核反應(yīng)方程為?1?C+??He→?12O+X。已知碳-10的質(zhì)量為10.013u，氦核質(zhì)量為4.0026u，氧-12質(zhì)量為12.0000u，X粒子質(zhì)量為2.0141u，1u=931.5MeV/c2。下列說法正確的是（）A.X為質(zhì)子，該反應(yīng)釋放能量B.X為中子，該反應(yīng)吸收能量C.反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損為0.0297uD.反應(yīng)釋放的核能約為27.7MeV電子雙縫干涉實(shí)驗是驗證物質(zhì)波存在的經(jīng)典實(shí)驗。如圖所示，電子經(jīng)電壓U加速后（初速度視為零），穿過間距為d的雙縫，在距離雙縫L處的光屏上形成干涉條紋。已知電子質(zhì)量m=9.1×10?31kg，電荷量e=1.6×10?1?C，普朗克常量h=6.63×10?3?J·s。若U=100V，d=0.1mm，L=1m，則相鄰亮條紋間距為（）A.1.2×10??mB.1.7×10??mC.2.5×10?3mD.3.3×10?2m氫原子能級如圖所示，大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，輻射出多種頻率的光子。用這些光子照射逸出功為2.29eV的鈉金屬，則下列說法正確的是（）A.最多可輻射出3種不同頻率的光子B.輻射光子的最小能量為0.66eVC.能使鈉發(fā)生光電效應(yīng)的光子有3種D.光電子的最大初動能為10.5eV關(guān)于光的波粒二象性和物質(zhì)波，下列說法正確的有（）A.光的干涉、衍射現(xiàn)象表明光具有波動性，光電效應(yīng)表明光具有粒子性B.德布羅意指出，一切運(yùn)動的實(shí)物粒子都具有波粒二象性，其波長λ=h/pC.光的頻率越高，粒子性越顯著；波長越長，波動性越顯著D.電子顯微鏡利用了電子的波動性，其分辨率比光學(xué)顯微鏡更高某實(shí)驗小組用同一光電管研究光電效應(yīng)，得到光電流I與電壓U的關(guān)系圖像如圖所示。圖中甲、乙、丙為三種不同頻率的單色光，下列說法正確的有（）A.甲光的頻率小于乙光的頻率B.乙光的光強(qiáng)大于丙光的光強(qiáng)C.丙光照射時，若增大電壓，飽和光電流將增大D.甲、乙、丙三種光中，丙光光子的動量最大2023年諾貝爾物理學(xué)獎授予阿秒光脈沖研究，1阿秒（as）=10?1?s。某阿秒光脈沖持續(xù)時間為100as，包含一個完整光波周期。已知普朗克常量h=6.6×10?3?J·s，光速c=3×10?m/s，電子電荷量e=1.6×10?1?C。下列說法正確的有（）A.該光脈沖的波長約為3×10?1?mB.該光脈沖光子的能量約為2×10?1?JC.用該光脈沖照射逸出功為4.5eV的金屬鎢，能產(chǎn)生光電效應(yīng)D.阿秒光脈沖可用于探測原子內(nèi)電子的運(yùn)動，其時間分辨率需小于電子運(yùn)動周期二、非選擇題（本題共3小題，共52分）9.（16分）光電效應(yīng)實(shí)驗是研究光的粒子性的重要實(shí)驗。某同學(xué)用如圖甲所示裝置進(jìn)行實(shí)驗，用不同頻率的單色光照射光電管陰極K，測量對應(yīng)的遏止電壓Uc，得到如圖乙所示的Uc-ν圖像。已知普朗克常量h=6.63×10?3?J·s，電子電荷量e=1.6×10?1?C。（1）求該光電管陰極材料的逸出功W?和截止頻率ν?；（2）若用頻率ν=8×101?Hz的單色光照射陰極，求光電子的最大初動能E?；（3）若入射光的光強(qiáng)為5×10?3W/m2，光子頻率ν=8×101?Hz，陰極K的面積為1cm2，量子效率η=10%（即每100個光子中有1個產(chǎn)生光電子），求飽和光電流的大小。10.（18分）如圖所示，在xOy平面內(nèi)，第一象限存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場（場強(qiáng)大小E）和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場（磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B），第四象限存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場（磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為B），其他區(qū)域無場。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子（不計重力）從原點(diǎn)O以初速度v?沿x軸正方向射入第一象限，粒子恰好做勻速直線運(yùn)動。（1）求電場強(qiáng)度E與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小關(guān)系；（2）若粒子運(yùn)動到x=L處時，突然撤去電場，求粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑r；（3）粒子從撤去電場開始，經(jīng)過多長時間第一次回到x軸？此時粒子的位置坐標(biāo)是多少？11.（18分）量子點(diǎn)是一種納米材料，其發(fā)光顏色隨尺寸變化而變化，原理與能級躍遷有關(guān)。某量子點(diǎn)可視為半徑為R的球型勢阱，電子在其中的能級公式為E?=E?·n2（n=1,2,3...），E?為基態(tài)能量。已知該量子點(diǎn)基態(tài)能量E?=-3.75eV，電子電荷量e=1.6×10?1?C，普朗克常量h=6.63×10?3?J·s，光速c=3×10?m/s。（1）求電子從n=3能級躍遷到n=1能級時輻射光子的波長；（2）若該量子點(diǎn)半徑減小，其基態(tài)能量E?將增大還是減?。空f明理由；（3）用該量子點(diǎn)輻射的光子照射某金屬表面，測得遏止電壓為2.0V，求該金屬的逸出功。若增大入射光強(qiáng)度，遏止電壓是否變化？為什么？三、選考題（共15分。請考生從2道題中任選一題作答。如果多做，則按所做的第一題計分）[物理——選修3-4]（15分）（1）（5分）下列關(guān)于機(jī)械波和電磁波的說法正確的是（）A.機(jī)械波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)隨波遷移B.電磁波可以在真空中傳播，其傳播速度與頻率無關(guān)C.聲波是橫波，電磁波是縱波D.兩列頻率相同的波相遇時，一定會發(fā)生干涉現(xiàn)象（2）（10分）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t=0時刻的波形如圖所示，波速v=2m/s。求：①質(zhì)點(diǎn)P的振動方程；②t=1.5s時，質(zhì)點(diǎn)Q（x=5m）的位移和速度方向。[物理——選修3-5]（15分）（1）（5分）關(guān)于原子核和核能，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.原子核衰變時電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒C.重核裂變和輕核聚變都釋放能量D.半衰期與原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)有關(guān)（2）（10分）靜止的鐳核（??22?Ra）發(fā)生α衰變，放出一個α粒子后生成氡核（??222Rn）。已知鐳核質(zhì)量為226.0254u，氡核質(zhì)量為222.0175u，α粒子質(zhì)量為4.0026u，1u=931.5MeV/c2。①寫出衰變方程；②求衰變釋放的核能；③若衰變釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為氡核和α粒子的動能，求α粒子的動能。（試題設(shè)計說明：本套試題嚴(yán)格依據(jù)2025年高考物理大綱