单元检测(12) 原子物理学-【名校有约】2025年新高考新教材物理一轮单元强化检测示范卷

11.BC小灯泡(6V12W),小灯泡和电动机均正常工作，则 ②原线周选择了0和400匝两个接线柱，副线图的0和800 小打泡中的电流为=吕=号A=2A,所以制线圈的电 臣，原线图接交流9V,则根据电压比与匝数成正比可知， 副线圈的电压为18V,故选择交流50V,读数为17.3V. 流为1=6A+2A=8A,而1=2A,报据-，解得 答案：(1)①0.52②C(2)DB②17.3V 14.解析：(1)由题意，根据法拉第电磁感应定律，可得线圈中产 一士再根据一。·对有U=24V、因变压器原线山 生感应电动势的最大值为E。=nBSa 图接正弦交变电流，则交流电压的最大值为Um=24√厄V, 其中S=LL:=0.5×0.2m2=0.1m 故选项A错误，选项B正确：原线圈的输入功率P=U 代入相关数据求得E。=4V I,=24×2W=48W,故选项C正确：通过电动机的电流 根据闭合电路欧姆定律，得通过电阻R的电流最大值I Iw=6A,剩电动机的输入功率P=IwUi=6×6W= ,=82A=20A E。 36W,电动机的发热功率Pm=1'Ra=6×0.25W=9W, 故电动机的输出功率为P由=P一Ps=36W一9W= (2)线圈中产生感应电流的有效值为1='=2,0A=2A 27W,故选项D错误.故选：BC. 泛2 12.BD设降压变压器T:原线圆电压为U,制线图电压为 在线图转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热Q= U2,根据题意可知，电阻R。两鵝的电压等于U的=U1一U F(R+r)T,T=2 剩尺，-U,故A错误：设降压变压器T:原线圈电压 联立代入相关数据求得Q=12.56J (3)线周由图示位置（即线圈平面与磁场方向垂直的位置） 支化为，别岩- 转迁9心的过程中，通这息凰R的电荷量q=”取曾40 设降压变压器T,原线图电流变化为△，剥=】 △k =B△S=BL1L 可得：41- 代入相关已知数据求得q=0.1C 答案：(1)2.0A(2)12.56J(3)0.1C. 根据欧姆定律可得：△U,=△1R 即点△U=A'R, 15.解析：1)猿题高得：用户端总电流为1，=1100号 k 解得：R一当故B,D正确：输入电压不支，升压支压器 根据理想支压器的电流与臣数关系可将片-品 代入数据得11=I2=1=10A T,原线图匝数比不变，则升压变压器T,副线图的电压不 (2)根据能量守恒可知P,十P,=P,十P幅 变，电压表V,示数不变，故C错误：故选：BD, 根据功率公式可知输电线损失的功率P=IR 13.解析：(1)①根据闭合电路的歌母定律有E=I(R十r十R,) 根据能量守饭可知P=P=1100P 代入第2和第6两组数据，有E=81×10×(4000十100十)， 代入数据得P=22400W E=81×10×(8000+100+r) 解得电源的电动势为E=0.52V,r≈2.4×103n. (3)由交变电流的有效值公式可知E=NBS 2 ②6个该电池串联电动势为3.12V,内阻为13.8kΩ，连接使 由闭合电路欧每定律可知E=U1十I 10 3 3V,.3A的小灯泡，电阻为10因13800≠3.23故 根器理超变压器的电流与医长关系可得宁一费 灯泡不能正常发光，故A错误：由闭合回路的欧姆定律E =1R+R,.可得一+R 银搭功率公式可知U,=行 E 代入数据得w=100πrad/s 因光根据子R图像可以准确得到电动势和内阻，B错误， 答案：(1)10A(2)22400W(3)100πrads 故C正确：小明重复实验时发现，在电阻箱阻值相同的情 单元检测（十二）原子物理学 况下，电流表的读数会比前一次的测量值偏小，这主要是因 为电源用久了内阻变大引起的，属于系统误差，故D错误； A卷高频考点练清卷 故选C (2)①变压器利用的是互感原理，副线周上的感应电动势为 L.C由光电方程Em=一W。可知，光电子的最大初动能随 变流电，故应该用电表的交流电压挡进行测量，故A错误： 入射光频率的增大而增大，但不成正比，与入射光的强度无 若用量程合适的交流电压挡接在原线圈的0和100匝两个 关，故选项A、B错误：当入射光的频单大于极限频率时，才 接线柱上，变压器原副线图上有交流电压，则电表指针会偏 发生光电效应，故选项C正确：某单色光照射一金属不发生 转，故B正确：副线圈最多是1400匝，连接不同的匝数比 光电效应，改用波长较短的光，频率增大，但不一定大于该金 可以变成升压变压器，其电压可以超过36V,则不能用手 属的极限频率，也不一定发生光电效应，故选项D错误，故 接触裸露的导线，避免触电，故C错误：故选B. 选：C 172 2.解析：(1)根据光电效应方程E,=y一W。可得最大初动能，8.D根据原子跃迁理论和题图所示能级图可知，E,一E1= 从K到A电场力做正功，可得最大动能为 hwo,E,一E,=hE,一E,=h,EI一E2=hw1,联立解得 Emx=E十eU=hw-W。十eU, h=hw1十h:十h·则=%一y1一y,D正确，A、B、C (2)已知激光发射器激光发射的功率为P,光子所带能量为，则 错误。 单位时间内通过的光子数量为加一 P 9.A由图可知①和)对应的跃迁能级差相同，可知①和③的 能量相等，选项A正确：因②对应的能绒差小于④对应的能 单位时间内产生的光电子数日为用=及-品 P 级差，可知②的能量小于④的能量，根据E=hy可知②的频 率小于④的频率，选项B错误：因②对应的能级差小于①对 南电流的定又得1=子-张 应的能级差，可知②的能量小于①，②的频率小于①，则若用 答案：1E--W,+U21- ①照射某金属表面时能发生光电效应，用②照射该金属不一 定能发生光电效应，选项C错误：因①对应的能级差大于① 3.A根据逼止电压与最大初动能的关系得：U,=Ek 对应的能级差，可知④的能量大于①，即④的频率大于①，因 根据光电效应方程有Ekm,=hy一W。 用①照射某金属表面时能逸出光电子的最大初动能为E: 结合图像可知，当U。为0时，解得：W。=。,故A正确：钠 根据Em=v一W由，则用④照射该金属逸出光电子的最 的戴止频率为，根据图像可知，藏止频率小于8.5X10“z, 大初动能大于E.,选项D错误. 故B错误：结合逼止电压与光电效应方程可解得：U。=仙= e 2X+N9Y+50A+14=A+17 （Z+7=Z,+81A=4 10.D D对 ?,可知，周中直线的斜率表示上，故C错误：根据遥止电 子Y+1i-22xA+7=2A Z=2 Z1+3=22 压与入射光的频率关系式可知，道止电压与入射光顿率成线 性关系，不是成正比，故D错误：故选：A 11.A根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为U十口 4,A当紫外线照射锌板时，发生光电效应后锌板带正电，所 →Ba十%Kr十3(n) 以验电器也带正电，故选项A正确：题图2中，从光电流与 故A符合题意：根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程 电压的关系图像中可以看出·电压相同时，光照越强，光电流 为赞U→Th+(He) 越大，说明饱和光电流与光的强度有关，逼止电压和光的强 故B不符合题意：根据电荷数和质量数守恒知，核反应方 度无关，故选项B错误：根据Em=y一W。=U。,解得U.= 程为：N+He→gO+(H) 故C不特合题意：根据电荷数和质量数守恒知，核反应方 色号国疏的件来=兰点则=点此选项 h一g 程为“C→片N+(”e) C错误：根据光电效应方程E=v一W。,当v=0时，E= 故D不符合题意. 一W。,由图像知拟轴戴距一E,所以W。=E,即该金属的逸 故选A. 出功为E:图线与横轴交点的横坐标是，该金属的遮出功 12.D根据受核反应满足质量数和电荷数守恒可知，Y是a 为h,,故选项D错误.故选：A, 粒子(He),三种射线的穿透能力，y射线最强，a射线最 5.C因为原子核所占空间较小，极少数发生大角度偏转，故 弱：三种射线的电离能力，a射线最强，Y射线最弱. 选项A错误：α粒子发生偏转的原因是原子核对它有斥力的 故选D. 作用，故选项B错误：远离金原予核的Q粒予受到库仑力，库 13.C根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为P1→ 仑力数正功，它的电势能减小，故选项C正确：α粒子散射实 U+He 验证明汤姆孙的原子结构摸型（枣糕模型）是错误的，如果按 即囊变方程中的X=234,故A错误：He是a粒子，穿透能 照“枣糕模型”，不可能出现a粒子散射实验的结果，故选项 力比y射线弱，故B错误： D错误.故选：C 比结合能越大越稳定，由于Pu衰变成为了U,故U 6.C普期克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连 比Pu稳定，即Pu比显U的比结合能小，故C正确：半 续变化”的传统观念，故选项A错误：玻尔第一次将量子观 衰期由原子本身的特点决定的，与温度等外部因素无关，故 念引入原子领城，提出了定态和跃迁的概念，故选项B错 D错误， 误：弗兰克和赫兹利用电子轰击汞原子，获得了除光谱测量 外用其他方法证实原子中分立能级存在的途径，为能够证明 原子能量的量子化现象提供了实验基础，故选项C正确：德 15.C设两种放射性元素的原子核数分别为N,N,对应的 布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也 半衰期分别为to,2t。,则N,+N:=N 具有波动性，故选项D错误：故选：C. 经证1=2后，尚未来变的原子核总数=（侵）N 7.A由图中可知n=2和n=1的能级差之间的能量差值为 △E=E-E=-3.4eV-(-l3.6eV)=10.2eV +(3)N 与探测器探测到的谱线能量相等，故可知此谱线来源于太阳 中氢原子n=2和n=1能级之间的跃迁.故选A. 解释：N,=号N.N,=子N 173 设经过t=41。后，尚未衰变的原子核总数为X,则X= 山一Ue,故速项C错误：根据光电效应方程：U,=E=伽 (合)）广N,+(合)》N联立解得：X=故选：C h 一W,可知逼止电压大的，入射光频率高，故单色光1的频率 16.A因为高温时才能使得粒子的热运动剧烈，才有可能克 比单色光2的频率低，则单色光】比单色光2的泼长长，故选 报他们自身相互间的排斥力，使得它们问的距离螃短，才能 项D正确，故选：D 发生聚变，故A正确：核聚变中电荷是守恒的，故B错误： 6.B四条谱线H.、H,H,和H。,在真空中的波长由长到短， 因为太阳一直在发生核聚变，需要放出大量能量，根据质能 方程可知是要消耗一定的质量的，故C错误：核聚变的方 根一分，可知，四条请线H、H、H,和H的频率是由低 程为H十H→He十。n,题中为核裂变方程，故D错误. 到高：那么它们的能量也是由小到大，若用H,照射某一金 17,C由题意可知，伽马射线暴每分钟释放的能量量级为 属能发生光电效应，则H不一定能，而△E=Em一E。=, 10“J,则其每秒钟释放的能量量级为10J,根据爱因斯坦 则H。对应的前后能级之差最小，故B正确，C错误：当在同 质能方程△E=△m可知，每秽钟平均减少的质量量级为 一介质，由于H。能量最大，那么其的折射率也最大，而对 106 △m= 10 (3×10于kg9X10kg≈10kg,C正确. H,的折射率最小，振搭口=行，可知H的传播速度最大， 单元检测（十二）原子物理学 故Λ错误：根据条饺间距公式4-子入，四条语线对应的光 分别通过同一双缝千涉装置得到各自的千涉图样，相邻两个 B卷高考能力评价卷 亮条纹的中心距离，H。光的最大，故D错误：故选：B. 7,C为了调节中子数目以控制反应速度，核反应堆中需要在 1.A真空对a粒子没有阻碍作用.故A正确：荧光屏是为了 观察穿过金铂的a粒子的.故B错误：显微镜是为了观察荧 插棒之间插进一些镉棒，当反应过于刷烈时，将镉棒插入深 一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，故 光屏上的发光点的，故C错误：该实验证明了原子中存在一 个核，故D错误， A错误：通常把核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫 2.A相同质量的核燃料，轻核聚变要比重核裂变质量亏损更 作它的临界体积，相应的顶量叫作临界质量，B错误：根据图 多，根据爱因斯坦质能方程可知，轻核聚变放出的核能更多， 像可知He平均结合能约为7MeV,所以两个中子和两个质 A对，D错：根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可 子结合成He核时释放能量约为E=4×7MeV=28MeV 知，氘急核聚变的产物之一为中子，而不是电子，B错：抽235 故C正确：He核的比结合能大于Li核的比结合能，所以 为核裂变的主要燃料，C错. H核的平均核子质量小于Ii核的平均核子质量，故D错 3,C由跃迁理论可知，跃迁发射的光子能量等于发生跃迁的两 误.故选C. 魔级的能量差中迟-解得一兴-D00二h 8,B由核反应过程的质量数守恒和电荷数守恒可知X的质 量数为A=239-4=235,电荷数为：=94-2=92，则X原 ≈2.4×10Hz,故跃迁发射的光子的频率量级为10H2,C 子核中含有中子为n=235-92=143,故A错误：Y光子照 正确。 射到逸出功为W。的金属上，逸出光电子的最大初动能为 4.D(1)卢瑟福通过a粒子的散射实验提出了原子的核式结 构模型，因为原子内部非常空旷，原子中的电子对Q粒子的 E,由光电效应方程得E。-c一W。,得光子的波长为d 运动没有影响，所以α粒子散射实险不能说明原子中有电 W,干E故B正确：根据Y射线的特点可知，y射线不带 he 子，故(1)错误： (2)目前人类使用的核电站是利用重核裂变将核能转化为电 电，其电离能力很弱，故C错误：杯(P山)核的比结合能小于 能的，而不是轻核聚变产生的，故(2)错误： X原子接的比结合能，但杯(Pu)核的核子数大于X原子核 (3)轴、杯等重核分成中等质量的原子核的过程，原子核的核 的，两者结合能无法确定大小，故D错误.故选：B 子的平均质量会减小，有质量亏损，反应的过程中释放能量， 8AC先的频率无，选项A正确： 故(3)正确： (4)比结合能的大小反映原子核的稳定程度，核子组成原子 光子的能量E==匹，选项B错误： 核时，比结合能越高，组成的原子核越稳定，故(4)正确. 故选项A、B、C错误，选项D正确.故选：D. 光子的动量P=会，造项C正确： 5,D饱和光电流由入射光的强度决定，分析图甲可知，光电 在时间：内激光器发射的光子就”==P以，选项D E hc 管两端加正向电压，在保持入射光不变的情况下，向右移动 错误。 滑片P,增大光电管两端的电压，不能改变饱和光电流，故选 项A错误：根据光电效应方程：E=w一W,最大初动能随入 10.BD根播条铰间距公式4=子入 射光的频率增大而增大，但不是正比关系，故逸项B错误：根 据光电效应方程：U=E=hw-W,有E1一Eu=h一h, 可得A=△d L 所以单色光1和单色光2的频率之差为的一= _E一E= h A根据A一会 174 可得p:=i△r hl. 面的表面积为S4=4πR 故A正确： 单位面软上的功率为P= 根搭动能和动量的关系E一加 太阳辐射硬X射线的总功率P=S味P。 h2L2 结合A选项可得E一2md△T 联立解得P=4RNE_4πR'Nhc AS 故B错误： 答案：1p=交E=A无(2)P= λS 光子的能量E=w。十E,=w,+。1 14,解析：(1)设t时间内有n个光子照射在金属上，饱和光电 2md△r 故C错误 流为1。=贸 光子的动量p=mc 光子的能量E= 照射在金属表面上的这束光的最小功率P= 联立可得p=E 联立解得这来光的最小功率P= 则光子的动量p=C十2cmd△7 (2)由图可知遏止电压为U,根据动能定理 故D正确. 11.AD根据电路图，结合逸出电子受到电场阻力时，微安表 根据德布罗意波长计算公式可得=力 示数才可能为零，因只有K的电势高于A点，即触头P向 :端滑动，才能实现微安表示数恰好变为零，根据光电效应 根据动量与动能的关系可得电子动量p=√2nE可 方程可得Em=hw一W。=eU,因<，则U,<U,即位 逸出光电子的物质波的最短波长为入= h 置M对应的电压较小，位置M比位置N更靠近b瑞，故A 2meU. 正确：位置M,N对应的是逼止电压，与入射光的频单有 答案：P=之u,(2) h 关，与入射光的光强无关，故B错误：根据光电效应方程可 /2meU. 15.解析：(1)由题意可知此核反应为重核裂变，根据质量数和 得E1=hw,一W。=eU,,Ea=hg一W。=eU2 联立两式可得普朗克常量为h=(U一U) 核电荷数守恒可得，此核反应方程为：Pu十n→册X g一1 十0Zr+4n: 故C错溪：联立方程组可解得逸出功为W。=U一U出 (2)原子弹爆炸产生火球的周围空气密度增大，由密度定 g一的 义可知，体积一定时，质量增大，从微观角度分析相同体积 根据W。=h 的空气所含各种分子总数量增大，那么在火球与空气接触 可解得该光电管中金属的极限频率为=0凸，故 的界面上，相同时间内空气中的各分子与火球的撞击次数 U,-U, 增加，可知火球受到的周围空气的作用力增加，即火球膨胀 D正确：故选：A.D. 受到空气对其阻力增加，易知火球膨胀的平均速度变小，可 12.BD由于衰变的过程中释放能量，所以衰变后的总结合能 得其它条件一定时，空气密度增大，火球的实时半径r是 增大；抽239两次3衰变后质量数不变，所以抽239两次3囊 减小的： 变后比结合能增大，故A错误：动量守恒是自然界普通存在 (3)解法一：由题意：r=CTE0,分析此式中各物理量的量 的规律，衰变的过程中动量是守恒的，但衰变的过程中释放 纲可得： 核能，质量有亏损，故B正确：根据三种射线的特点可知，@ r物理量为长度，其量纲为：[门=L 射线比3射线穿透能力弱，故C错误：根据质能方程，1u相 C为常数，其量钢为：[C]=1 当于931.5MeV的能量，则一次a衰变释放的能量：E= t物理量为时间，量纲为：[门=T 0.0057×93l.5MeV=5.30955MeV=5.35955×1.6× 10”×10°J=8.5×10日J,每秒钟约有1.1×10个杯239 E物理量为能量，其量钢为：[E]=M1T2, 发生自然衰变，则功率：P=nE=1.1×103×8.5×101W (可由动能E.=m推导出能量的量钢，质量m的量蜗 ≈10W,故D正确.故选：BD. 为M,速度口的量纲为L2T) 13.解析：(1)根据德布罗意波长公式可得，每个光子的动量为 p物理量为密度，其量纲为：[0]=ML, p (可由p一晋推导出密度的量钢，体积V的量锅为) 每个光子的频率为一方 由量纲的关系：[r]=[C][][E]'[o], 每个光子的能量为E=hy 可得：L=1×T·(MT2)·(M)=ML-Tw. /y+2=0 故每个光子的能量为E=九号 可得：2y-3:=1 (2)卫星离太阳中心的距离为R,离太阳中心距离为R的球 x-2y=0 175 2 1 1 解得：江=后y=5=一行 5.解析：根据同一液面压强相等可得b内气体的压强为p6= p。+pg(h:-h,) 解法二、由题意：r=CEp, 以左侧水银往为研究对象，设其重力为mg,裁面积为S,取 r的国际单位为m,t的国际单位为s,E的国际单位为kg· 水银柱最下端有一个很薄的液片，根据平衡条件可得pS十 m/s,e的国际单位为kgfm mg=pS,其中m=pgh:S 令各个量的数值均为1，可得： 解得p。=。十pg(h:一h1一h) 1m×C=C×1s·(1kg·m:s)y·(kg/m) 答案：p。=pa十pg(h:-h:-h:）Ps=p。十pg(hg一h,） 整理得：Cm=Ckg+em2-- 保持禄胶套 「y十￥=0 等温变化气体质量一定— 6.B 密封性良好 由单位的关系可得：2y一3：=1 pVeC 缓慢移动柱塞，保持气体温度不变 x-2y=0 B对，ACD错 1B根器理想气体状态方权，少C (4)由(3)的结论并假定常数C=1,则可得：r=tE时o 可得p-ST 解得：E==1,2X132J≈7.69×10”」 12 0.025 从a到b,气体压强不变，温度升高，则体积变大：从b到C,气 谢孩次杭爆并的当量为：W-:的Xg电TT音量= 体压强减小，温度降低，而c处于同一等温线上，p一T困线 c,点与原，点连线的斜率小于b点与原，点连线的斜率，态的体 1.83×10吨TNT当量 积大于b态体积.所以图像B正确。 答案：(1)Pu十n-Xe+1Zr+4n 8.解析：(1)对左右汽缸内所封的气体，初态压强P:=p (2)当增大时，r将减小，理由见解析 体积V,=SH+2SH=3SH 1 未态压强，体积V,=5·号H+号H·2S=号5H (4)W=1.83×10吨TNT当量 根据玻意耳定律可得pV,=pV 单元检测（十三）热学 解得A-A (2)对右边浩塞受力分析可知g十p。·2S=p:·2S A卷高频考点练清卷 2pS 1.C分子间距离大于。，分子间表现为引力，分子从无限远 解得m一17g 靠近到距离。处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在 对左侧活塞交力分析可知A,S十·号H=p,S 。处分子势能最小：继续减小距离，分子间表现为斥力，分 子力微负功，分子势能增大.C正确. 解得长-品 2,A铜的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为N,则1个铜原 子的魔量送兴故A三确，B错买：的摩尔体积为：V 苦案.a片e器器 9.D单品体具有天然的有规则的几何形状，但这个正方体物 兰：技1个问原子古有的体款是一六总此CD猎 块不一定是天然形成，所以不一定是品体，故选项A错误。品 体并非都是透明的，所以该物块不一定是品体，例如玻璃是透 误.故选：A 明的，但并非是晶体，故速项B错误。品体并非都能导电，所以 3.D石墨中的碳原子是运动的，故选项A错误：由题意可知 拔绝缘物块不一定是非品体，例如金刚石品体，是单品体，也 单层的距离为d=0m=3X10“.且乐与层之用 是绝缭体，故选项C错误.品体具有一定的好化温度，非品体 没有一定的熔化温度，故选项D正确.故选：D 有间距，故选项B错误：石墨烯碳原子间不仅存在分子引 10.C蔗糖受潮后粘在一起，没有确定的几何形状，但是用放大 力，同时也存在分子斥力，故选项C错误：石墨烯是品体，在 镜看，仍可发现组成糖块的一个个品粒，所以它是品体中的 够解过程中，温度不变，故碳原子的平均动能不变，选项D 多品体，故选项A错误：通常金属在各个方向的物理性质都 正确.故选：D 相同，但具有固定的熔点，为晶体，故选项B错误：液晶是一 4,A对整体受力分析，根据牛顿第二定律可得mg= 类特殊的物质形态，它们既像液体一样具有流动性，又跟某 (m十十m加，解得am,十m十m对汽缸受方分析， 些品体一样具有光学性质的各向异性，故选项C正确：相同 根据牛顿第二定律可得p,S一pS=ma,解得p=p。 物质在不同的条件下能够生成不同的品体，如金刚石与石 (m,十m干mS故选项A正确，选项B,C、D错误.故 加1n1g 墨，分子的排列规律不同，故选项D错误.故选：C 11C管径很细的管子叫作毛细管，将毛细管插入水内时，管 选：A. 内，外液面会产生高度差，如果液体浸润管壁，管内液面高于 176单元检测(十二) 原子物理学 A卷 高频考点练清卷 考点一 光电效应规律及光电效应方程 1.(2024·西藏自治区拉萨市一模)1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年,这一年他先后发表了三篇具有划时 代意义的论文,其中关于光量子的理论成功地解释了光电效应现象,关于光电效应,下列说法正确的是 ) A.光电子的最大初动能与人射光的频率成正比 B.光电子的最大初动能与入射光的强度成正比 C.当入射光的频率大于极限频率时,才能发生光电效应 D.某单色光照射一金属时不发生光电效应,改用波长较短的光照射该金属时一定能发生光电效应 2.我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号,如图所示,A和K分别是光电管的阳极和阴 极,加在A、K之间的电压为U.现用发光功率为P的激光器发出频率为;的光全部照射在K上,回路中 形成电流,已知阴极K材料的逸出功为W。,普朗克常量为h,电子电荷量为e (1)求光电子到达A时的最大动能Emax; 游光束 (2)若每入射N个光子会产生1个光电子,所有的光电子都能到达A,求回路中的 电流大小I. G 89 考点二 光电效应图像 3.(2022·河北卷)如图是密立根于1916年发表的纳金属光电效应的遏止电压U.与入射光频率v的实验 曲线,该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程,并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h.由 图像可知 ( ) U./V #选圈 ,0= 9 101112v/10*H A.纳的逸出功为hv B.纳的截止频率为8.5×10Hz C.图中直线的斜率为普朗克常量 D.遏止电压U。与入射光频率v成正比 4.(2024·浙江省温州市模拟)1905年,爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广,成功解释了光电效应现象, 提出了光子说,在给出的与光电效应有关的四个图像中,下列说法正确的是 ) ./V . E/ 强黄光 钝板 紫外线I 电器 H , 金属的遏止电压V。与 光电子最大初动能E与 光电效应实验 光电流与电压的关系 入射光率v的关系 人射光率的关系 乙 1 A. 图甲中,当紫外线照射碎板时,发现验电器指针发生了偏转,此时碎板带正电,验电器也带正电 B.图乙中,从光电流与电压的关系图像中可以看出,电压相同时,光照越强,光电流越大,说明遏止电压 和光的强度有关 U C.图丙中,若电子电荷量用e表示,v、v、V已知,由U.一v图像可求得普朗克常量的表达式为h= 1 D.图丁中,由光电子最大初动能E,与入射光频率v的关系图像可知该金属的逸出功为一E或hv。 考点三 原子结构模型及光谱 5.关于卢瑟福的;粒子散射实验,下列说法正确的是 ) A.大多数g粒子发生大角度偏转 B.。粒子发生偏转的原因是与电子发生碰撞 C.穿过金箔的过程中,远离金原子核的a粒子电势能减小 D.a粒子散射实验证明了汤姆孙关于原子的结构模型是正确的 6.(2024·安微省安庆一中一模)2021年开始实行的“十四五”规划提出,把量子技术与人工智能和半导体 一起列为重点研发对象,技术方面,中国量子通信专利数超3000项,领先美国,在通往量子论的道路上, 一大批物理学家做出了卓越的贡献,下列有关说法正确的是 C ) A.玻尔在1900年把能量子引入物理学,破除了“能量连续变化”的传统观念 B.德布罗意第一次将量子观念引入原子领域,提出了定态和跃迁的概念 C.弗兰克和赫兹利用电子轰击示原子,获得了除光谱测量外用其他方法证实原子中分立能级存在的途 径,为能够证明原子能量的量子化现象提供了实验基础 D.普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子,预言实物粒子也具有波动性 90 考点四 能级跃迁及氢原子能级图 7.(2023·湖北卷)2022年10月,我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射.该卫星搭载的莱曼 阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为121.6nm的氢原子谱线(对应的光子能量为10.2eV).根据如图 所示的氢原子能级图,可知此谱线来源于太阳中氢原子 ( ) feV 二=0 _-3.4 --13.6 A.n一2和n-1能级之间的跃迁 B.n一3和n-1能级之间的跃迁 C.n一3和一2能级之间的跃迁 D.n一4和一2能级之间的跃迁 8.(2023·山东卷)“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空,对提升我国导航定 位、深空探测等技术具有重要意义,如图所示为某原子钟工作的四能级体系,原子吸收频率为o的光子 从基态能级I跃迁至激发态能级II,然后自发辐射出频率为v的光子,跃迁到钟跃迁的上能级2,并在 一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1,实现受激辐射,发出钟激光,最后辐射出频率为v的光子回到 基态,该原子钟产生的钟激光的频率为 ) 一 A.十v十 B.o+v一v3 C.一v十3 D.一v1一3 9.(2023·辽宁卷)原子处于磁场中,某些能级会发生劈裂,某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所 示,相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④,若用①照射某金属表面时能发生光电效应,且逸出光 ( 电子的最大初动能为E,则 ) 裂后 ___. ① ②③④ A.①和③的能量相等 B.②的频率大于④的频率 C.用②照射该金属一定能发生光电效应 D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于E 考点五 核反应方程 10.(2023·全国甲卷)在下列两个核反应方程中X+1N→Y+O、Y十Li→2X,X和Y代表两种不同的 原子核,以乙和A分别表示X的电荷数和质量数,则 7 A.乙-1,A-1 B.乙-1.A-2 C.乙一2,A一3 D.乙-2,A-4 91 11.(2023·北京卷)下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是 B.2U→2Th A.2U+n→1Ba+Kr十( ) ) C.1N+He→17O+( D.1C→1N+ ) 12.(2023·广东卷)理论认为,大质量恒星塌缩成黑洞的过程,受核反应C十Y→1O的影响.下列说法正 确的是 ) A.Y是粒子,8射线穿透能力比2射线强 B.Y是3粒子,8射线电离能力比>射线强 C.Y是;粒子,a射线穿透能力比)射线强 D.Y是;粒子,射线电离能力比>射线强 考点六 衰变及半衰期 13.(2023·6月浙江卷)“玉兔二号”装有核电池,不惧漫长寒冷的月夜,核电池将器Pu衰变释放的核能一 部分转换成电能,Pu的衰变方程为Pu→。xU+He,则 ) A.衰变方程中的X等于233 B.He的穿透能力比>射线强 C.2Pu比U的比结合能小 D.月夜的寒冷导致Pu的半衰期变大 14.(2022·山东卷)碑125衰变时产生Y射线,医学上利用此特性可治疗某些疾病,125的半衰期为60 天,若将一定质量的碑125植入患者病烛组织,经过180天剩余125的质量为刚植入时的 ) B D 15.(2022·全国甲卷)两种放射性元素的半衰期分别为/。和2/。,在/一0时刻这两种元素的原子核总数为 ( ) 1 D 考点七 聚变、裂变、核能的计算 16.(2023·天津卷)关于太阳上进行的核聚变,下列说法正确的是 ) A.核聚变需要在高温下进行 B.核聚变中电荷不守恒 C.太阳质量不变 D.太阳核反应方程式:2U+n→1Ba+Kr十3n 17.(2023·全国乙卷)2022年10月,全球众多天文设施观测到讫今最亮仰马射线暴,其中我国的“慧眼”卫 星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献,由观测结果推断,该偷马射线暴在1分钟 内释放的能量量级为101.假设释放的能量来自于物质质量的减少,则每秒钟平均减少的质量量级为 ( (光速为3×10{m/s) _~ A.101kg B.1024kg C.1029kg D.1034kg 92 单元检测(士二) 原子物理学 B卷 高考能力评价卷 (满分:100分时间:75分钟) 一、单项选择题:本题共8小题,每小题4分,共32分,在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求 1.(2023·上海卷)关于a粒子散射实验正确的是 C A.实验要在真空中进行 B.荧光屏是为了阻挡a粒子 C.实验中显微镜必须正对放射源 D.证明了原子核中有质子存在 2.(2023·湖南卷)2023年4月13日,中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创下新纪录,实 现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步,下列 关于核反应的说法正确的是 ( ) A.相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变释放的核能更多 B.氛氛核聚变的核反应方程为H十H→He十-e C.核聚变的核反应燃料主要是钟235 D.核聚变反应过程中没有质量亏损 3.(2023·新课标卷)绝原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率,绝原子钟利用的 两能级的能量差量级为10-5eV,跃迁发射的光子的频率量级为(普朗克常量h-6.63X10-34J·s,元电 荷e-1.60×10-19C) ( ) A.103Hz B.10Hz C.10Hz D.1012Hz 4.(2024·北京大学附中质检)下列四种说法中正确的是 (1)g粒子散射实验现象说明原子中有电子 (2)目前人类使用的核电站就是利用核聚变将核能转化为电能的 (3)钟、环等重核分成中等质量的原子核的过程有质量亏损,释放出能量 (4)核子组成原子核时,比结合能越高,组成的原子核越稳定 C.(1)和(2) A.(1)和(3) B.(2)和(4) D.(3)和(4) 5.(2024·江苏省南京市质检)图甲为研究光电效应的实验装置,阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中 的两个电极,图乙是用单色光1和单色光2分别照射同一阴极K时,得到的光电流随电压变化关系的图 C 像,普朗克常量为h,真空中的光速为c.则下列说法正确的是 ) 光束 -U-V0 二直流电源 甲 A.在保持人射光不变的情况下向右移动滑片P可以增大饱和电流 B.对应同一阴极K,光电子最大初动能与入射光的频率成正比 eU-eU1 C.单色光1和单色光2的频率之差为 D.单色光1比单色光2的波长长 93 6.(2024·临沂一模)如图所示为氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线H。、H。、H;和H。,都是氢原子 中电子从量子数n2的能级跃迁到n一2的能级时发出的光,据此可以判定 H H, A.同一介质中H。光的传播速度最大 B.H。对应的前后能级之差最小 C.用H、照射某一金属能发生光电效应,则H。也一定能 D.四条谱线对应的光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样,相邻两个亮条纹的中心距离 H. 光的最小 7.(2024·广东二模)在俄乌冲突中,乌境内扎波罗热核电站多次遭受炮火攻击,严重威胁其周边环境与居 民生活,其中扎波罗热核电站利用铀核裂变释放出能量,其主要核反应方程为U十。n→Ba+Kr 3n,如图所示原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线,下列说法正确的是 C ) .比结合能/MeV 12C 1 20 40 6080 120140160180200220240质量数 A. 为了调节中子数月以控制反应速度,核反应堆中需要在铀棒之间插进一些石墨,当反应过于剧烈时 将石墨棒插入深一些,让它多吸收一些中子,链式反应的速度就会慢一些 B.通常把核裂变物质能够发生链式反应的最大体积叫作它的临界体积,相应的质量叫作临界质量 C.两个中子和两个质子结合成He核时释放能量约为28MeV D.He核的平均核子质量大干Li核的平均核子质量 8.(2024·济宁一模)科学研究发现,(Pu)是一种具有放射性的超铀元素,其衰变方程为Pu→X十He 十7,该衰变过程中产生的)光子照射到逸出功为W。的金属上,逸出光电子的最大初动能为E。.已知 光速为c,普朗克常量为h.下列说法正确的是 ( ) A.X原子核中含有92个中子 B.衰变产生的光子的波长为W。Eho c C.衰变产生的)光子具有很强的电离作用 D.(Pu)核的结合能小于X原子核的结合能 二、多项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分,在每小题给出的四个选项中,每题有多项符合题目 要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分. 9.(2023·海南卷)已知一个激光发射器功率为P,发射波长为入的光,光速为c,普朗克常量为,则 f ) 94 10.(2023·6月浙江卷)有一种新型光电效应量子材料,其逸出功为W。.当紫外光照射该材料时,只产生 动能和动量单一的相干光电子束,用该电子束照射间距为d的双缝,在与缝相距为L的观测屏上形成 干涉条纹,测得条纹间距为Ax.已知电子质量为n,普朗克常量为h,光速为c,则 C ) A.电子的动量-△ L 1,2 B.电子的动能E一 2n} C.光子的能量E=W。十chl d△x #C2cnd{2} 11.(2024·杭州二模)如图所示是研究光电效应的实验装置,某同学进行了如下操作:(1) 用频率为v的光照射光电管,此时微安表中有电流,将滑动变阻器滑片P调至位置M (图中未画出),使微安表示数恰好变为0,此时电压表示数为U;(2)用频率为v的光 照射光电管,将潜片P调至位置N(图中未画出),使微安表示数恰好变为0,此时电压 表的示数为U.已知元电荷为e,.关于该实验,下列说法正确的是 f A.位置M比位置N更靠近端 B.位置M、N与光强有关 e(U-U) ,2U:-vU2 C.可求得普朗克常量为 2一v1 12.(2024·湖南二模)“快堆”中的239裂变释放出快中子,反应区周围的铀238吸收快中子后变成铀 239.铀239很不稳定,经过两次B衰变后变成239,从而实现环燃料的“增殖”.某5kg的239核燃 料,每秒钟约有1.1×10个239发生自然衰变,放出a粒子,已知239原子的a衰变质量亏损了 0.0057u.已知1u相当于931.5MeV的能量,a粒子的在核燃料中减速会释放出热能,下列说法正确 的是 ( A.铀239两次B衰变后,比结合能减小 B.原子核衰变时,动量守恒,质量不守恒 C.原子核衰变时释放的。射线比B射线穿透能力更强 D.假设衰变释放的能量最终变成内能,该5kg的239核燃料的发热功率约为10W 答题栏 。 题号 6 10 11 12 答案 三、非选择题:本题共3小题,共44分: 13.(2023·江苏卷)“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线,硬X射线是波长很短的光 子,设波长为入.若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线,卫星探测仪镜头正对着太阳,每秒接收到N 个该种光子.已知探测仪镜头面积为S,卫星离太阳中心的距离为R,普朗克常量为h,光速为c,求; (1)每个光子的动量和能量E; (2)太阳辐射硬X射线的总功率P. 95 14.用频率为vo的光照射某种金属发生光电效应,测出光电流i随电压U的变化图像如图所示,已知普朗 克常量为h,电子的质量为n、带电荷量为一e.求; (1)照射在金属表面上的这束光的最小功率P; (2)逸出光电子的物质波的最短波长 15.(2024·徐汇区一模)1945年7月16日,美国的第一颗原子弹在新墨西哥州的沙漠中试爆成功,由于当 时美国对原子弹武器的细节都是绝对保密的,因此试爆后测量的各种数据都是不为人知的,到了1947 年,美国军方只是公布了原子弹爆炸火球随时间变化的照片,这些原子弹爆炸产生的蘑菇云照片在当 时引起了人们极大的兴趣,出现在世界各地的报纸和杂志上. (1)该原子弹是以(2Pu)为核原料的,在中子的轰击下,一种典型的核裂变产物是氛(Xe)和错 (10乙r),试写出此核反应方程 (2)英国物理学家杰弗里·奉勒爵土通过对照片的分析,认为原子弹爆炸火球的实时半径,与时间t 爆炸能量E以及空气密度。有关,请你写出。会影响,的理由,并指出当。增大时,,将增大还是减小 (3)接上问,如果认为r只与t,E,。有关,可以得到:r三CE。,其中x、y、3、C是无单位的常数,试求 出文、y、:的数值: (4)接上问,我们假定常数C一1,取空气密度。一1.2kg/m}.观察图片可得,当/一0.025s时,火球半径 约等于132m.已知1吨TNT当量=4.2×10*I,试估算该次核爆炸的当量W. 96