重难点18 近代物理- 2025年高考物理【热点·重点·难点】专练（西北四省专用）（陕西、山西、宁夏、青海）

重难点18 近代物理 考点 三年考情分析 2025考向预测 氢原子光谱 氢原子的能级结构、能级公式 原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期 放射性同位素 核力、核反应方程 结合能、质量亏损 裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 射线的危害和防护 光电效应 爱因斯坦的光电效应方程 光电效应、光子说、物质波（2024·新课标卷，4） 原子模型、能级跃迁（2023·新课标卷，3） 聚变和裂变（2024·全国甲卷·1 2023·全国乙卷·3） （1）考点预测：光电效应、能级跃迁、衰变规律、核能的释放。 （2）考法预测：一般以比较简单的选择题形式出现。 【情境解读】 【高分技巧】 一、光电效应、光子说、物质波 1．光电效应的两条对应关系： (1)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大； (2)光照强度大(同种频率的光)→光子数目多→发射光电子多→光电流大。 2．光电效应的四类图像分析 图像名称 图像形状 由图线直接(或间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像Ek＝hν－hνc (1)截止频率：图线与ν轴交点的横坐标νc (2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E (3)普朗克常量：图线的斜率k＝h 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图像 (1)遏止电压Uc：图线与横轴交点的横坐标 (2)饱和光电流Im1、Im2：光电流的最大值 (3)最大初动能：Ek＝eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系图像 (1)遏止电压：Uc1>Uc2，则ν1>ν2 (2)最大初动能：Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像 (1)截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐标值 (2)遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大，Uc＝－ (3)普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压) 3．对光的波粒二象性的理解 从数量上看 个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性 从频率上看 频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强 从传播与 作用上看 光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性 波动性与粒子性的统一 由光子的能量ε＝hν、光子的动量表达式p＝也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ 4．物质波 (1)定义：任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。 (2)物质波的波长：λ＝＝，h是普朗克常量。 二、原子模型、能级跃迁 1．原子能级跃迁问题的解题技巧 (1)原子跃迁时，所吸收或释放光子能量只能等于两能级之间的能量差，即ΔE＝hν＝|E初－E末|。 (2)原子电离时，所吸收的能量只需满足大于或等于某一能级能量的绝对值。 (3)一个处于第n能级的氢原子跃迁发出的光谱线条数最多为n－1。 (4)一群处于第n能级的氢原子跃迁发出最多的光谱线条数的两种求解方法： ①用数学中的组合知识求解：N＝C＝。 ②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加。 (5)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时，要注意各能级的能量值均为负值，且单位为电子伏特，计算时需换算单位，1 eV＝1.6×10－19 J。 2． 受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量 (1)光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差，hν＝ΔE。 (2)碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥ΔE。 3．电离：由基态或低能级→电离态 (1)基态→电离态：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV电离能。 (2)n＝2能级→电离态：E吸＝0－E2＝3.4 eV (3)如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能。 三、衰变规律 1．α衰变和β衰变次数的确定方法 (1)方法一：由于β衰变不改变质量数，故可以先由质量数的改变确定α衰变的次数，再根据电荷数守恒确定β衰变的次数。 (2)方法二：设α衰变次数为x，β衰变次数为y，根据质量数和电荷数守恒列方程组求解。 2．三种射线的成分和性质 名称 构成 符号 电荷量 质量 电离作用 穿透能力 α射线 氦核 He ＋2e 4 u 最强 最弱 β射线 电子 e －e u 较强 较强 γ射线 光子 γ 0 0 最弱 最强 四、聚变和裂变、人工核转变 1．核能的计算方法 (1)根据爱因斯坦质能方程，用核反应亏损的质量乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2。 (2)根据1 u(原子质量单位)相当于931.5 MeV的能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5 (MeV)。 (3)如果核反应时释放的核能全部是以动能形式呈现的，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。 2．核反应方程的书写 (1)掌握核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律。 (2)掌握常见的主要核反应方程式，并知道其意义。 (3)熟记常见的基本粒子的符号，如质子、中子、α粒子等。 （建议用时：40分钟） 【考向一：光电效应、光子说、物质波】 1．（2024·陕西省渭南市·一模）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。“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λ。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，则太阳辐射硬X射线的总功率P为（　　） A. B. C. D. 2．（2024·宁夏银川一中·三模）（多选）用如图所示的装置研究光电效应现象，用光子能量为2.85eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零，移动变阻器的触点c，发现电压表的示数大于或等于1.70V时，电流表示数为0，则下列说法正确的是（　　） A. 光电管阴极的逸出功为1.15eV B. 开关S断开后，电流表G中无电流流过 C. 当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，电流增大 D. 改用能量为1.60eV的光子照射，移动变阻器的触点c，电流表G中也可能有电流 3．（2024·山西省太原市·三模）（多选）发现正电子的实验装置如下图所示，利用垂直放在匀强磁场中的云室来记录宇宙线粒子，在云室中加入一块厚的铅板，借以减慢粒子的速度。当宇宙线粒子通过云室内的磁场时，拍下粒子径迹的照片。若不考虑粒子的重力，下列选项正确的是（　　） A. 图中的粒子是由铅板上方向下方运动的 B. 粒子穿过铅板后，其对应物质波的波长变小 C. 若照片为正电子径迹，磁场的方向垂直纸面向内 D. 在图中加入匀强电场，粒子穿出铅板前后均可沿直线运动 4．（2024·宁夏银川市唐徕中学·一模）智能手机的摄像头光圈尺寸和曝光时间会影响照片的成像质量。某智能手机的摄像头光圈的面积为，标准曝光时间为，暗室中有一个黄色的点光源，发光功率为，现用该手机在距离点光源处正对光源拍照。已知黄光的波长为，真空中的光速为。普朗克常量为，不考虑空气对光子的吸收，则单次拍照进入手机摄像头快门的光子个数为（　　） A. B. C. D. 5．（2024·山西省太原市·一模）（多选）用紫外光照射一种新型材料时，只产生动能和动量单一的相干电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，观测到相邻明条纹间距为Δx的干涉现象，普朗克常量为h，双缝到屏的距离为L，下列说法正确的是（　　） A. 电子束的波长 B. 电子的动量 C. 仅减小照射光的波长，电子束形成的干涉条纹间距将变大 D. 与实物粒子相联系的波被称为德布罗意波，也叫做物质波 6．（2024·山西省晋城市·三模）用如图甲所示的实验装置研究光电效应，电路中电源的正负极可以对调，用一定强度、频率为的激光照射阴极K时，得到的光电子遏止电压为，饱和电流为，如图乙所示。已知光电子的质量为m，所带的电荷量为，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A. 阴极K的逸出功为 B. 阴极K的截止频率为 C. 光电子的最大初速度为 D. 阴极K单位时间内射出的光电子数为 【考向二：原子模型、能级跃迁】 1．（2024·山西省晋中市·二模）下列四幅图中：图甲是氢原子的能级示意图；图乙胶囊中装的是钴，其半衰期约为5.272年；图丙瓶中装的是碘；图丁是、、三种射线在垂直于纸面向里的磁场中的偏转情况。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，基态的氢原子吸收能量为13.25eV的光子可以跃迁到能级 B. 图乙中，经过15.816年的时间，原子核中有87.5g已经发生了衰变 C. 图丙中，发生衰变的方程为，发生的是衰变 D. 图丁中，射线的速度最快、射线的电离作用最强、射线的穿透能力最强 2．（2024·山西省太原市·三模）关于近代物理学，下列说法正确的是（ ） A. 巴耳末公式为，其中可取小数 B. 射线的电离本领很大，在威尔逊云室中一定可以看到它的径迹 C. 碳14衰变方程为，为电子，此核反应为人工核转变 D. 在康普顿效应中，入射的光子与晶体中的电子碰撞时，光子动量可能会变小 3．（2024·陕西省商洛市·四模）科学家已经成功检测定位了纳米晶体结构中的氢原子。按玻尔氢原子理论，氢原子的能级图如图所示，下列判断正确的是（　　） A. 用光子能量为13.06eV的光照射一群处于基态的氢原子，可观测到多种不同频率的光子 B. 一个处于激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可能发出6条光谱线 C. 氢原子从第4激发态跃迁到第2激发态需要吸收光子 D. 氢原子的核外电子由低能级跃迁到高能级时，电势能减小，动能增大 4．（2024·陕西省柞水中学·冲刺一） 下列关于原子物理知识说法正确的是（　　） A. 甲图为氢原子的能级结构图，当氢原子从基态跃迁到激发态时，放出能量 B. 乙图中重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为 C. 丙图为光电效应中光电子最大初动能与入射光频率的关系图线，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率相同 D. 核反应方程中，是质子 【考向三：衰变规律】 1．（2024·宁夏吴忠市·一模）2023年6月10日，四川省文物考古研究院对外公布：三星堆遗址祭祀区再现两件跨坑拼对成功的大型青铜器。利用衰变的测年技术可进行考古研究，衰变方程为，已知的半衰期为5730年，下列说法正确的是（ ） A. 来源于核外电子 B. 全球变暖会导致半衰期变短 C. 该核反应吸收能量 D. 的比结合能小于的比结合能 2．（2024·宁夏省银川一中·二模）下列关于教材中的四幅图片，说法正确的是（　　） A. 图甲中氡的半衰期为3.8天，则经过11.4天，氡的质量减少八分之一 B. 图乙是原子核比结合能随质量数的变化规律，可知 的平均核子质量要比大 C. 图丙可知对于同一金属板，发生光电效应时用蓝光照射逸出的光电子最大初动能比用黄光照射逸出的光电子最大初动能大 D. 图丁：粒子散射实验，其中有部分粒子发生大角度偏转，是因为与原子中的电子碰撞造成的 3．（2024·青海省百所名校·二模）我国第四代反应堆钍基熔盐堆能源系统（TMSR）研究已获重要突破。该反应堆以钍为核燃料，钍俘获一个中子后经过若干次β衰变转化成铀。铀的一种典型裂变产物是钡和氪，同时释放巨大能量。下列说法正确的是（　　） A. 钍核（）有142个中子 B. 针核（）经过4次衰变后转化成铀（） C. 钍核（）衰变后核子的比结合能减小 D. 钍核（）的半衰期与钍核的数量有关 4．（2024·山西省·一模）由粒子打在Al27上形成的P30是不稳定的，它衰变后会成为。将P30放射源的小孔正对垂直纸面的圆形磁场区域的直径，假设在某段时间内只有一个P30的原子核发生衰变，则放出粒子的径迹可能是下列图像中的（　　） A. B. C. D. 5．（2024·陕西省汉中市·二模）在花岗岩、大理石等装饰材料中，都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法中正确的是（　　） A. 射线是发生衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4个 B. 放射性元素发生衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的 C. 衰变成要经过7次衰变和8次衰变 D. 氡的半衰期为3.8天，16个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下4个氡原子核 6. （2024·宁夏中卫市·一模）医学治疗中常用放射性核素产生射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为（　　） A. B. C. D. 【考向四：聚变和裂变、人工核转变】 1．（2024·宁夏银川一中·三模）热核聚变反应之一是氘核（）和氚核（）聚变反应生成氦核（）和中子。已知的静止质量为2.0136u，的静止质量为3.0150u，的静止质量为4.0015u，中子的静止质量为1.0087u。又有1u相当于931.5MeV。则反应中释放的核能约为（　　） A. 4684.1MeV B. 4667.0MeV C. 17.1MeV D. 939.6MeV 2．（2024·青海省西宁市·二模）党的二十大代表热议科技创新不断塑造发展新动能新优势。二十大报告中提到我国进入创新型国家行列，一些关键技术如核电技术等取得重大成果。关于核能、核反应，下列说法正确的是（　　） A. 到目前为止，利用任何物质都能得到核能，因为各种物质的原子里都有原子核 B. 到目前为止，核聚变是人类获得核能的主要方式 C. 太阳内部进行的热核反应属于轻核聚变 D. 原子弹是采用人工核转变制成的核武器 3．（2024·宁夏省银川一中·一模）研究表明原子核核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系。一般认为大于铁原子核质量数（56）的为重核，小于则是轻核。下列对该图像的理解正确的是（　　） A. 从图中可以看出，Fe原子核核子平均质量最小，Fe原子核最不稳定 B. 从图中可以看出，重核A裂变成原子核B和C时，需要吸收能量 C. 从图中可以看出，轻核D和E发生聚变生成原子核F时，需要释放能量 D. 从图中可以看出，重核随原子序数的增加，比结合能变大 4．（2024·青海省海南藏族自治州·二模）科学家用中子轰击时，生成了人工放射性元素，其放出一个粒子后形成稳定的新核X；用粒子轰击时，产生一个稳定的新核Y和一个质子。下列说法正确的是（ ） A. 新核X、Y为同位素 B. 新核X、Y的质量相等 C. 新核X比新核Y少两个质子 D. 新核X与新核Y的结合能相等 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 重难点18 近代物理 考点 三年考情分析 2025考向预测 氢原子光谱 氢原子的能级结构、能级公式 原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期 放射性同位素 核力、核反应方程 结合能、质量亏损 裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 射线的危害和防护 光电效应 爱因斯坦的光电效应方程 光电效应、光子说、物质波（2024·新课标卷，4） 原子模型、能级跃迁（2023·新课标卷，3） 聚变和裂变（2024·全国甲卷·1 2023·全国乙卷·3） （1）考点预测：光电效应、能级跃迁、衰变规律、核能的释放。 （2）考法预测：一般以比较简单的选择题形式出现。 【情境解读】 【高分技巧】 一、光电效应、光子说、物质波 1．光电效应的两条对应关系： (1)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大； (2)光照强度大(同种频率的光)→光子数目多→发射光电子多→光电流大。 2．光电效应的四类图像分析 图像名称 图像形状 由图线直接(或间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像Ek＝hν－hνc (1)截止频率：图线与ν轴交点的横坐标νc (2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E (3)普朗克常量：图线的斜率k＝h 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图像 (1)遏止电压Uc：图线与横轴交点的横坐标 (2)饱和光电流Im1、Im2：光电流的最大值 (3)最大初动能：Ek＝eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系图像 (1)遏止电压：Uc1>Uc2，则ν1>ν2 (2)最大初动能：Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像 (1)截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐标值 (2)遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大，Uc＝－ (3)普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压) 3．对光的波粒二象性的理解 从数量上看 个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性 从频率上看 频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强 从传播与 作用上看 光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性 波动性与粒子性的统一 由光子的能量ε＝hν、光子的动量表达式p＝也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾，表示粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ 4．物质波 (1)定义：任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。 (2)物质波的波长：λ＝＝，h是普朗克常量。 二、原子模型、能级跃迁 1．原子能级跃迁问题的解题技巧 (1)原子跃迁时，所吸收或释放光子能量只能等于两能级之间的能量差，即ΔE＝hν＝|E初－E末|。 (2)原子电离时，所吸收的能量只需满足大于或等于某一能级能量的绝对值。 (3)一个处于第n能级的氢原子跃迁发出的光谱线条数最多为n－1。 (4)一群处于第n能级的氢原子跃迁发出最多的光谱线条数的两种求解方法： ①用数学中的组合知识求解：N＝C＝。 ②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加。 (5)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时，要注意各能级的能量值均为负值，且单位为电子伏特，计算时需换算单位，1 eV＝1.6×10－19 J。 2． 受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量 (1)光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差，hν＝ΔE。 (2)碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥ΔE。 3．电离：由基态或低能级→电离态 (1)基态→电离态：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV电离能。 (2)n＝2能级→电离态：E吸＝0－E2＝3.4 eV (3)如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能。 三、衰变规律 1．α衰变和β衰变次数的确定方法 (1)方法一：由于β衰变不改变质量数，故可以先由质量数的改变确定α衰变的次数，再根据电荷数守恒确定β衰变的次数。 (2)方法二：设α衰变次数为x，β衰变次数为y，根据质量数和电荷数守恒列方程组求解。 2．三种射线的成分和性质 名称 构成 符号 电荷量 质量 电离作用 穿透能力 α射线 氦核 He ＋2e 4 u 最强 最弱 β射线 电子 e －e u 较强 较强 γ射线 光子 γ 0 0 最弱 最强 四、聚变和裂变、人工核转变 1．核能的计算方法 (1)根据爱因斯坦质能方程，用核反应亏损的质量乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2。 (2)根据1 u(原子质量单位)相当于931.5 MeV的能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5 (MeV)。 (3)如果核反应时释放的核能全部是以动能形式呈现的，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。 2．核反应方程的书写 (1)掌握核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律。 (2)掌握常见的主要核反应方程式，并知道其意义。 (3)熟记常见的基本粒子的符号，如质子、中子、α粒子等。 （建议用时：40分钟） 【考向一：光电效应、光子说、物质波】 1．（2024·陕西省渭南市·一模）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。“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λ。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，则太阳辐射硬X射线的总功率P为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】每个光子的能量为 太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，根据题意设t秒发射总光子数为n，则 可得 所以t秒辐射光子的总能量 太阳辐射硬X射线的总功率 故选C。 2．（2024·宁夏银川一中·三模）（多选）用如图所示的装置研究光电效应现象，用光子能量为2.85eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零，移动变阻器的触点c，发现电压表的示数大于或等于1.70V时，电流表示数为0，则下列说法正确的是（　　） A. 光电管阴极的逸出功为1.15eV B. 开关S断开后，电流表G中无电流流过 C. 当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，电流增大 D. 改用能量为1.60eV的光子照射，移动变阻器的触点c，电流表G中也可能有电流 【答案】AD 【解析】A、该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于1.70V时，电流表示数为0，知道光电子的最大初动能为1.70eV，根据光电效应方程EKm＝hγ﹣W0，解得：W0＝1.15eV．故A正确； B、电键S断开后，用光子能量为2.75eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故B错误； C、当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，则到达集电极的电子的数目减小，电流减小．故C错误； D、改用能量为1.60eV的光子照射时，由于1.60eV的光子的能量值大于该金属的逸出功，所以移动变阻器的触点c，电流表G中也可能有电流．故D正确． 3．（2024·山西省太原市·三模）（多选）发现正电子的实验装置如下图所示，利用垂直放在匀强磁场中的云室来记录宇宙线粒子，在云室中加入一块厚的铅板，借以减慢粒子的速度。当宇宙线粒子通过云室内的磁场时，拍下粒子径迹的照片。若不考虑粒子的重力，下列选项正确的是（　　） A. 图中的粒子是由铅板上方向下方运动的 B. 粒子穿过铅板后，其对应物质波的波长变小 C. 若照片为正电子径迹，磁场的方向垂直纸面向内 D. 在图中加入匀强电场，粒子穿出铅板前后均可沿直线运动 【答案】AC 【解析】A．粒子在磁场中做匀速圆周运动，有 整理有 由于正电子穿过铅板后，其速度变小，即轨迹半径变小，结合题图可知，正电子是由上方向下方运动的，故A项正确； B．根据 由于穿过铅板后速度减小，粒子的质量不变，所以粒子的动量减小，结合分析可知，粒子的波长变大，故B项错误； C．若该轨迹为正电子的轨迹，其粒子带正电，由上向下运动，根据左手定则可知，其磁场方向垂直纸面向内，故C项正确； D．加入电场后，若要进入铅板前做匀速直线运动，有 由于穿过铅板后速度减小，则粒子受到的洛伦兹力减小，即合力不为零，所以粒子在穿出铅板后期不能做匀速直线运动，故D项错误。 故选AC。 4．（2024·宁夏银川市唐徕中学·一模）智能手机的摄像头光圈尺寸和曝光时间会影响照片的成像质量。某智能手机的摄像头光圈的面积为，标准曝光时间为，暗室中有一个黄色的点光源，发光功率为，现用该手机在距离点光源处正对光源拍照。已知黄光的波长为，真空中的光速为。普朗克常量为，不考虑空气对光子的吸收，则单次拍照进入手机摄像头快门的光子个数为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】由光的频率与波长的关系为 所以一个光子的能量为 该光源在曝光时间t内发出的光能为 在曝光时间t内进入手机摄像头的光所具有的能量为，有 则曝光时间t内穿过该摄像头的光子数为 故选A。 5．（2024·山西省太原市·一模）（多选）用紫外光照射一种新型材料时，只产生动能和动量单一的相干电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，观测到相邻明条纹间距为Δx的干涉现象，普朗克常量为h，双缝到屏的距离为L，下列说法正确的是（　　） A. 电子束的波长 B. 电子的动量 C. 仅减小照射光的波长，电子束形成的干涉条纹间距将变大 D. 与实物粒子相联系的波被称为德布罗意波，也叫做物质波 【答案】BD 【解析】A．根据双缝干涉条纹间距公式可得 故A错误； B．电子的动量为 故B正确； C．仅减小照射光的波长，电子束形成的干涉条纹间距将变小，故C错误； D．与实物粒子相联系波被称为德布罗意波，也叫做物质波，故D正确。 故选BD。 6．（2024·山西省晋城市·三模）用如图甲所示的实验装置研究光电效应，电路中电源的正负极可以对调，用一定强度、频率为的激光照射阴极K时，得到的光电子遏止电压为，饱和电流为，如图乙所示。已知光电子的质量为m，所带的电荷量为，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A. 阴极K的逸出功为 B. 阴极K的截止频率为 C. 光电子的最大初速度为 D. 阴极K单位时间内射出的光电子数为 【答案】D 【解析】AC．根据爱因斯坦光电效应方程得 由动能定理得 解得阴极K的逸出功与光电子的最大初速度分别为 AC错误； B．逸出功与截止频率的关系为 解得阴极K的截止频率为 B错误； D．光电效应产生是瞬时的，设单位时间内射出的光电子数为n，根据电流的定义得 解得阴极K单位时间内射出的光电子数为 D正确。 故选D。 【考向二：原子模型、能级跃迁】 1．（2024·山西省晋中市·二模）下列四幅图中：图甲是氢原子的能级示意图；图乙胶囊中装的是钴，其半衰期约为5.272年；图丙瓶中装的是碘；图丁是、、三种射线在垂直于纸面向里的磁场中的偏转情况。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，基态的氢原子吸收能量为13.25eV的光子可以跃迁到能级 B. 图乙中，经过15.816年的时间，原子核中有87.5g已经发生了衰变 C. 图丙中，发生衰变的方程为，发生的是衰变 D. 图丁中，射线的速度最快、射线的电离作用最强、射线的穿透能力最强 【答案】B 【解析】A．光子的能量需等于两能级间的能量差，才能被氢原子吸收，发生跃迁，故基态的氢原子不能吸收能量为的光子跃迁到能级，A项错误； B．根据半衰期的定义可知，经过15.816年的时间，剩下的原子核的质量为 故原子核中有87.5g已经发生了衰变，B项正确； C．根据质量数和电荷数守恒可得 因此Y为，发生的是衰变，C项错误； D．、、三种射线中，射线的速度最快、射线的电离作用最强、射线的穿透能力最强，故D项错误。 故选B。 2．（2024·山西省太原市·三模）关于近代物理学，下列说法正确的是（ ） A. 巴耳末公式为，其中可取小数 B. 射线的电离本领很大，在威尔逊云室中一定可以看到它的径迹 C. 碳14衰变方程为，为电子，此核反应为人工核转变 D. 在康普顿效应中，入射的光子与晶体中的电子碰撞时，光子动量可能会变小 【答案】D 【解析】A．巴耳末公式中的取大于2的任意整数，不能取小数，A错误； B．射线的贯穿能力最强，射线电离本领强，威尔逊云室能够观察到射线的径迹是利用射线在云室里发生电离作用，所以射线不一定可以看到径迹，B错误； C．根据电荷量守恒和质量数守恒可知，为电子，此核反应为衰变，C错误； D．在康普顿效应中，入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，因而光子动量可能会变小，D正确。 故选D。 3．（2024·陕西省商洛市·四模）科学家已经成功检测定位了纳米晶体结构中的氢原子。按玻尔氢原子理论，氢原子的能级图如图所示，下列判断正确的是（　　） A. 用光子能量为13.06eV的光照射一群处于基态的氢原子，可观测到多种不同频率的光子 B. 一个处于激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可能发出6条光谱线 C. 氢原子从第4激发态跃迁到第2激发态需要吸收光子 D. 氢原子的核外电子由低能级跃迁到高能级时，电势能减小，动能增大 【答案】A 【解析】A．由图可知，用光子能量为13.06eV的光照射一群处于基态的氢原子，氢原子可以跃迁到的激发态，再向低能级跃迁时可以辐射出10种频率的光子，故A正确； B．一个处于激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可以辐射出3种频率的光子，故B错误； C．氢原子从第4激发态跃迁到第2激发态是从高能级向低能级跃迁，会辐射出光子，故C错误； D．氢原子的核外电子由低能级跃迁到高能级时，轨道半径变大，电势能增大，动能减小，故D错误。 故选A。 4．（2024·陕西省柞水中学·冲刺一） 下列关于原子物理知识说法正确的是（　　） A. 甲图为氢原子的能级结构图，当氢原子从基态跃迁到激发态时，放出能量 B. 乙图中重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为 C. 丙图为光电效应中光电子最大初动能与入射光频率的关系图线，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率相同 D. 核反应方程中，是质子 【答案】C 【解析】A．甲图为氢原子的能级结构图，当氢原子从基态跃迁到激发态时，吸收能量，故A错误； B．铀核裂变的核反应方程式为 故B错误； C．根据爱因斯坦光电效应方程 可知该图线的斜率表示普朗克常量，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率相同，故C正确； D．由质量数守恒和电荷数守恒可知，核反应方程中，的质量数为0，电荷数为，则为电子，故D错误。 故选C。 【考向三：衰变规律】 1．（2024·宁夏吴忠市·一模）2023年6月10日，四川省文物考古研究院对外公布：三星堆遗址祭祀区再现两件跨坑拼对成功的大型青铜器。利用衰变的测年技术可进行考古研究，衰变方程为，已知的半衰期为5730年，下列说法正确的是（ ） A. 来源于核外电子 B. 全球变暖会导致半衰期变短 C. 该核反应吸收能量 D. 的比结合能小于的比结合能 【答案】D 【解析】A．衰变的实质是碳原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子，所以衰变中的来源于原子核内部，故A错误； B．半衰期只由原子核自身决定，与温度无关，故B错误； CD．该核反应释放能量，反应后的产物比反应前的产物更稳定，所以的比结合能小于的比结合能，故C错误，D正确。 故选D。 2．（2024·宁夏省银川一中·二模）下列关于教材中的四幅图片，说法正确的是（　　） A. 图甲中氡的半衰期为3.8天，则经过11.4天，氡的质量减少八分之一 B. 图乙是原子核比结合能随质量数的变化规律，可知 的平均核子质量要比大 C. 图丙可知对于同一金属板，发生光电效应时用蓝光照射逸出的光电子最大初动能比用黄光照射逸出的光电子最大初动能大 D. 图丁：粒子散射实验，其中有部分粒子发生大角度偏转，是因为与原子中的电子碰撞造成的 【答案】C 【解析】A．图甲中氡的半衰期为3.8天，则经过11.4天，有八分之一的氡还没有发生衰变，故A错误； B．核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系 图乙是原子核比结合能随质量数的变化规律，可知 的平均核子质量要比小，故B错误； C．根据 图丙可知对于同一金属板，发生光电效应时用蓝光照射逸出的光电子最大初动能比用黄光照射逸出的光电子最大初动能大，故C正确； D．粒子散射实验中，粒子受到原子核中带正电的核(质量大，带电量多)的库仑斥力的作用而发生大角度偏转，故D错误。 故选C。 3．（2024·青海省百所名校·二模）我国第四代反应堆钍基熔盐堆能源系统（TMSR）研究已获重要突破。该反应堆以钍为核燃料，钍俘获一个中子后经过若干次β衰变转化成铀。铀的一种典型裂变产物是钡和氪，同时释放巨大能量。下列说法正确的是（　　） A. 钍核（）有142个中子 B. 针核（）经过4次衰变后转化成铀（） C. 钍核（）衰变后核子的比结合能减小 D. 钍核（）的半衰期与钍核的数量有关 【答案】A 【解析】A．钍核中的中子数为 故A正确； B．钍核经过4次衰变后原子核内四个中子转化成了质子，转化成钚，故B错误； C．钍核衰变后，释放核能，核子的比结合能增加，故C错误； D．钍核的半衰期由原子核内部性质决定，与钍核的数量无关，故D错误。 故选B。 4．（2024·山西省·一模）由粒子打在Al27上形成的P30是不稳定的，它衰变后会成为。将P30放射源的小孔正对垂直纸面的圆形磁场区域的直径，假设在某段时间内只有一个P30的原子核发生衰变，则放出粒子的径迹可能是下列图像中的（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】根据题意，可得衰变方程为 由于衰变产物均带正电，且衰变前后动量守恒，两衰变产物向相反方向运动，进入磁场后粒子做圆周运动，由于两粒子均带正电，且运动方向相反，因此根据左手定则可知，两粒子的运动轨迹一定在小孔正对磁场直径的两侧，且出磁场后做均作匀速直线运动，直至打在光屏上。 故选B。 5．（2024·陕西省汉中市·二模）在花岗岩、大理石等装饰材料中，都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法中正确的是（　　） A. 射线是发生衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4个 B. 放射性元素发生衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的 C. 衰变成要经过7次衰变和8次衰变 D. 氡的半衰期为3.8天，16个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下4个氡原子核 【答案】B 【解析】A．α射线是发生α衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质子数和中子数均减少2个，故A错误； B．放射性元素发生衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，故B正确； C．衰变成所经历的衰变的次数为 经过衰变的次数为 故C错误； D．半衰期是描述大量原子核衰变的统计规律，对极少量原子核的衰变并不适用，故D错误。 故选B。 6. （2024·宁夏中卫市·一模）医学治疗中常用放射性核素产生射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】由图可知从到恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知半衰期为 故选C。 【考向四：聚变和裂变、人工核转变】 1．（2024·宁夏银川一中·三模）热核聚变反应之一是氘核（）和氚核（）聚变反应生成氦核（）和中子。已知的静止质量为2.0136u，的静止质量为3.0150u，的静止质量为4.0015u，中子的静止质量为1.0087u。又有1u相当于931.5MeV。则反应中释放的核能约为（　　） A. 4684.1MeV B. 4667.0MeV C. 17.1MeV D. 939.6MeV 【答案】C 【解析】反应的质量亏损 根据爱因斯坦的质能方程，可得放出的能量为 又有 解以上各式得 所以C正确，ABD错误。 故选C。 2．（2024·青海省西宁市·二模）党的二十大代表热议科技创新不断塑造发展新动能新优势。二十大报告中提到我国进入创新型国家行列，一些关键技术如核电技术等取得重大成果。关于核能、核反应，下列说法正确的是（　　） A. 到目前为止，利用任何物质都能得到核能，因为各种物质的原子里都有原子核 B. 到目前为止，核聚变是人类获得核能的主要方式 C. 太阳内部进行的热核反应属于轻核聚变 D. 原子弹是采用人工核转变制成的核武器 【答案】C 【解析】A．核能是人们在近几十年里发现和利用的新能源，虽然各种物质的原子里都有原子核，但在通常情况下并不能释放能量，只有当原子核发生改变——裂变和聚变时才伴随巨大的能量变化，故A错误； B．到目前为止，核裂变是人类获得核能的主要方式，故B错误； C．太阳内部进行的热核反应属于轻核聚变，故C正确； D．原子弹是采用核裂变制成的核武器，故D错误。 故选C。 3．（2024·宁夏省银川一中·一模）研究表明原子核核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系。一般认为大于铁原子核质量数（56）的为重核，小于则是轻核。下列对该图像的理解正确的是（　　） A. 从图中可以看出，Fe原子核核子平均质量最小，Fe原子核最不稳定 B. 从图中可以看出，重核A裂变成原子核B和C时，需要吸收能量 C. 从图中可以看出，轻核D和E发生聚变生成原子核F时，需要释放能量 D. 从图中可以看出，重核随原子序数的增加，比结合能变大 【答案】C 【解析】A．从图中可以看出，Fe原子核核子平均质量最小，比结合能最大，Fe原子核最稳定，故A错误； B．重核A裂变成原子核B和C时，由图可知，核子平均质量减小，裂变过程存在质量亏损，需要释放能量，故B错误； C．轻核D和E发生聚变生成原子核F时，由图可知，核子平均质量减小，聚变过程存在质量亏损，需要释放能量，故C正确； D．从图中可以看出，重核随原子序数的增加，原子核越不稳定，故比结合能越小，故D错误。 故选C。 4．（2024·青海省海南藏族自治州·二模）科学家用中子轰击时，生成了人工放射性元素，其放出一个粒子后形成稳定的新核X；用粒子轰击时，产生一个稳定的新核Y和一个质子。下列说法正确的是（ ） A. 新核X、Y为同位素 B. 新核X、Y的质量相等 C. 新核X比新核Y少两个质子 D. 新核X与新核Y的结合能相等 【答案】A 【解析】ABC．科学家用中子轰击时，生成了人工放射性元素，其放出一个粒子后形成稳定的新核X，由核反应的质量数和电荷数守恒可得 则X为。 用粒子轰击时，产生一个稳定的新核Y和一个质子，由核反应的质量数和电荷数守恒可得 则Y为。新核X、Y的质子数相同、质量数不同为同位素，质量不等，故A正确，BC错误； D．新核比新核的核子少，结合能小，故D错误。 故选A。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$