专题 11 原子结构与原子核（浙江专用）-【好题汇编】2025年高考物理一模试题分类汇编

专题11 原子结构与原子核 光电效应与原子结构 1．（2024·浙江绍兴·一模）速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为m∼m，对应能量范围约为eV~eV）、光源亮度高等特点。已知金属钠的逸出功eV，可见光的光子能量范围为1.63eV~3.11eV，氢原子能级图如图所示，已知普朗克常量J·s。下列说法正确的是（　　） A．能量为1.89eV的同步辐射光遇到线度约为m的蛋白质分子时，能发生明显衍射 B．能量为1.89eV的同步辐射光，其动量约为kg⋅m/s C．能量为1.89eV的同步辐射光照射金属钠，可使金属钠发生光电效应 D．能量为12.09eV的同步辐射光照射基态氢原子，氢原子能级跃迁后不会发出可见光 【答案】A 【解析】A．根据 解得波长 能发生明显衍射，故A正确； B．动量为 kg⋅m/s 故B错误； C．能量为1.89eV的同步辐射光小于金属钠的逸出功，不能发生光电效应，故C错误； D．能量为12.09eV的同步辐射光照射基态氢原子，跃迁到3能级，再向低能级跃迁时，从3能级到2能级，释放光子能量为 在可见光范围内，所以氢原子能级跃迁后可能发出可见光，故D错误。 故选A。 2．（2024·浙江金华·一模）如图甲为研究光电效应的实验装置，图乙为入射光频率与光电管A、K两极电势差Uab的图像，已知电子电荷量为-e，已知直线AB的斜率的绝对值为k，且该直线对应的灵敏电流计的读数恰好均为0，直线AD平行于横轴，B点坐标为，D点坐标为，下列说法正确的是（    ） A．普朗克常量等于k B．D点条件下形成的光电流一定比C点条件下形成的光电流大 C．满足D点条件的光电子到达A极的最大动能为 D．在光照强度相同的情况下，沿直线从A到D，灵敏电流计示数一定逐渐变大 【答案】C 【解析】A．直线AB对应的电压是在AK两端加不同频率光对应的遏制电压，由动能定理和光电效应方程有 ， 解得 变形得 由题意有 ， 解得 ， 故A错误； B．由图可知，D点和C点对应的电压相同，D点对应的入射光频率更大，但形成的光电流的大小还与入射光的强度有关，由图无法判断两种情况下的入射光强度，故D点条件下形成的光电流不一定比C点条件下形成的光电流大，故B错误； C．由光电效应方程和动能定理有满足D点条件的光电子到达A极的最大动能为 解得 故C正确； D．因为存在饱和电流，所以在光照强度相同的情况下，沿直线从A到D，即使加的电压逐渐从反向电压变小到正向电压变大，灵敏电流计示数不一定逐渐变大，故D错误。 故选C。 3．（2024·浙江宁波·一模）一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时能发出不同频率的光，其中只有3种频率的光照射到图甲电路阴极的金属上能发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图乙所示。已知氢原子的能级图如图丙所示，下列推断正确的是（　　） A．氢原子从能级跃迁到能级时释放出光 B．阴极金属的逸出功可能为 C．若图乙中的，则 D．若图甲中电源右端为正极，随着滑片向右滑动，光电流逐渐增大 【答案】C 【解析】A．图（b）中的a光对应的遏止电压最大，则可知a光的频率最大，因此a光一定是从第4能级向基态跃迁时发出的，故A错误； B．根据题意可知，三种能够使阴极K发生光电效应的光按照能量的大小分别是从第4、第3、第2能级向基态跃迁的过程中产生的，则由第二能级跃迁向第一能级辐射出的光子的能量为 而在这群氢原子跃迁的过程中，辐射出的能量排第四的为第四能级跃迁到第二能级时辐射出的光子的能量，有 由题意可知只有三种光子能够使阴极K发生光电效应，则可知该金属的逸出功大于2.55eV，小于10.2eV，故B错误； C．由乙图可知，a光的遏止电压最大，据爱因斯坦光电效应方程 a光的频率最高，a光是由第4能级向基态跃迁发出的，其光子能量为 由，可知金属的逸出功为，c光应是能级2向基态跃迁产生的光，其光子能量为，故 故C正确； D．若甲图中电源右端为正极，则光电管上加的反向电压，随着滑片向右滑动，反向电压逐渐增大，更少的光电子到达A极，光电流在减小；当反向电压达到某值时所有光电子都不能到达A极，光电流为零，故D错误。 故选C。 4．（2024·浙江·一模）氢原子能级图如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．原子从高能级向低能级跃迁时，释放的能量大于两者能级差 B．原子从不同高能级向同一低能级跃迁时发出的光属于同一谱线系 C．赖曼系是原子从较高能级向量子数为3的能级跃迁时发出的光谱线 D．若巴耳末系的光能使某金属发生光电效应，则帕邢系也一定能使该金属发生光电效应 【答案】B 【解析】A．原子从高能级向低能级跃迁时，释放的能量等于两者能级差，故A错误； B．由图可知，原子从不同高能级向同一低能级跃迁时发出的光属于同一谱线系，故B正确； C．赖曼系是原子从较高能级向量子数为1的能级跃迁时发出的光谱线，故C错误； D．结合玻尔理论可知，帕邢系的光子的能量值小于巴耳末系光子的能量值，所以若巴尔末系的某种光能使一金属发生光电效应，则帕邢系不一定能使该金属发生光电效应，故D错误。 故选B。 5．（2024·浙江·一模）如图甲所示是弗兰克―赫兹实验，该实验为能量量子化假设提供了直接证据。实验前，装置内仅充满汞原子，实验中，灯丝发射出初速度可忽略的电子，先经过阴极K与栅极G之间的电场加速，再经过栅极G与集电极A之间的反向电场减速。电子在整个运动过程中会和汞原子碰撞，实验中记录了栅极G到阴极K的电压大小，以及通过集电极A的电流I，电流越大说明单位时间到达集电极A的电子越多。实验结果如图乙所示，电流I的极大值呈周期性出现，峰值的水平间距为4.9V从中得出汞原子能量具有量子化的结论。由于电子质量远远小于汞原子质量，通过弹性碰撞转移给汞原子的动能可以忽略不计。结合以上内容判断下列说法错误的是（    ） A．时，电子与汞原子碰撞不会使处于基态的汞原子激发 B．峰值的水平间距为4.9V，说明汞原子第一激发态与基态的能量差为4.9 C．只有当电子的动能等于4.9或其整数倍才能使汞原子从基态跃迁到第一激发态 D．时，有大量电子两次与汞原子碰撞，使汞原子从基态跃迁到第一激发态 【答案】C 【解析】AB．由乙图可知，电压U每升高4.9V时，电流表的示数I就会显著下降，说明汞原子基态和第一激发态之间的能极之差等于4.9eV。当时，电子与汞原子碰撞不会使处于基态的汞原子激发。故AB正确，与题意不符； C．根据玻尔的跃迁条件可知，当电子的动能等于或者大于4.9都可能使汞原子从基态跃迁到第一激发态。故C错误，与题意相符； D．电子运动过程中有可能与汞原子发生一次，也有可能没发生碰撞，还可能发生多次碰撞，所以当时，有大量电子两次与汞原子碰撞，使汞原子从基态跃迁到第一激发态。故D正确，与题意不符。 本题选错误的，故选C。 6．（2024·浙江·一模）如图是氢原子的能级，一群处于基态的氢原子吸收某频率光子能量后跃迁到了能级，很快这些氢原子开始向下跃迁，放出不同频率的光，这些光照射在逸出功为3.34的锌板上，已知可见光的光子能量范围为到，下列说法正确的是（　　） A．吸收的光子能量可能大于 B．跃迁时，最多能发出6种不同频率的可见光 C．存在可以使锌板发生光电效应的可见光 D．锌板表面逸出光电子的最大初动能为 【答案】D 【解析】A．处于低能级的氢原子只能吸收能量值为对应两个能级能量差值的光子，从而跳跃到较高的能级。显然一群处于基态的氢原子吸收某频率光子能量后跃迁到了n = 4 能级，吸收光子的最大能量值为 故A错误； B．由题意，可知跃迁时，最多能发出 种不同频率的光，但是只有，释放的光子为可见光，故B错误； C．可见光的光子能量范围为1.62eV 到3.11eV ，均小于逸出功为3.34eV 的锌板。根据发生光电效应的条件，可知不存在可以使锌板发生光电效应的可见光，故C错误； D．跃迁时，释放的光子中，释放出光子的能量最大，为12.75eV，根据爱因斯坦光电效应方程，可得用该光照射锌板时，锌板表面逸出光电子的最大初动能最大，为 故D正确。 故选D 。 7．（2024·浙江·一模）如图为失去一个电子形成的正一价氦离子（简称氦的类氢结构）的能级示意图。关于氦离子（）的能级及其跃迁，下列说法正确的是（　　） A．能级比能级电势能多40.8eV B．处于基态的氦离子，吸收一个光子后跃迁到更高轨道，电子的动能将变大 C．如果用具有54.4eV动能的电子碰撞处于基态的氦离子，可使其跃迁到能级 D．一群处于能级的氦离子向低能级跃迁时，能产生6种不同频率的可见光 【答案】C 【解析】A．能级比能级的能量多 但能级的能量等于电子具有的电势能和动能之和，故A错误； B．氦离子吸收光子，由低能级跃迁到高能级，则电子的轨道半径增大，根据 得 可知减小，则核外电子的动能减小，故B错误； C．如果通过电子碰撞的方式，使离子发生能级跃迁，只要入射电子的动能大于要发生跃迁的两能级的能量差即可，则用具有54.4eV动能的电子碰撞处于基态的氦离子，大于与的能级差，故可使其跃迁到能级，故C正确； D．一群处于能级的氦离子向低能级跃迁时，最多能发出 种不同频率的光子，处于能级的氦离子能够发出6种光子的能量分别为 而可见光的能量在1.63eV～3.10eV，因此只有1种频率的可见光，故D错误。 故选C。 8．（2024·浙江台州·一模）如图甲是研究光电效应的实验原理图，金属板是由逸出功的金属钨制成，图乙是氦离子能级图，用一群处于能级的氦离子发出的光子照射阴极。已知滑动变阻器总阻值，滑片初始位置处于滑动变阻器中点，电源电动势为，内阻忽略，则（   ） A．滑片向端移动，电流表一直增大 B．辐射的光子都能使金属板发生光电效应 C．滑片向端移动，电流表示数一直减小直到零 D．调节滑片，到达极板的光电子最大动能为 【答案】BD 【解析】A．滑片向端移动，光电管两端的正向电压增大，则开始时电流表示数增大，当电流达到饱和电流时将保持不变，选项A错误； B．处于能级的氦离子向低能级跃迁时辐射的光子能量分别为40.8eV、48.4eV和7.6eV都大于金属钨的逸出功，可知都能使金属板发生光电效应，选项B正确； C．滑片向端移动，光电管加反向电压增加，则电流表示数一直减小，当到达a端时反向电压为15V，而光电子最大初动能为 Ekm=48.4eV-4.54eV=43.86eV 则仍有光电子可到达A极形成光电流，则电流表示数最终不为零，选项C错误； D．因光电子最大初动能为 Ekm=48.4eV-4.54eV=43.86eV 若调节滑片到b端，则光电管加正向电压15V，则若到达极板的光电子最大动能为 则选项D正确。 故选BD。 9．（2024·浙江杭州·一模）图甲所示实验装置中阴极K由金属M制成，由此装置测出金属M的遏止电压与入射光的频率关系如图乙所示。已知普朗克常量。下列说法正确的是（　　） A．测量遏止电压时应将图甲中滑片P向a端移动 B．乙图中直线的斜率为普朗克常量h C．由图乙可知金属M的逸出功约为4.27eV D．图乙中A点对应的入射光光子动量大小数量级为 【答案】AD 【解析】A．测量遏止电压时，应接反向电压，则应将图甲中滑片P向a端移动，故A正确； B．根据光电效应方程和动能定理可得 ， 联立可得 可知乙图中直线的斜率为，故B错误； C．根据题意可知，当时，可得金属M的逸出功为 故C错误； D．图乙中A点对应的入射光光子动量大小为 故D正确。 故选AD。 10．（2024·浙江温州·一模）如图甲为研究光电效应的装置示意图，图乙为垂直于磁场的截面，该装置可用于分析光电子的信息。竖直放置足够大且接地、逸出功为的金属板P，金属板右侧分布有磁感应强度大小的匀强磁场，方向平行于金属板水平向里。磁场中有足够长且接地、半径为R的金属圆筒Q，其轴线与磁场方向平行，筒Q横截面的圆心O到金属板的距离为。当频率的入射光照射到板P右表面时，表面各点均逸出大量速率不同、沿空间各个方向运动的电子。已知电子电量为e、质量为m，普朗克常量为h，板P和筒Q 始终不带电，忽略相对论效应，不计电子重力和电子之间相互作用。 (1)求金属板P表面逸出电子的最大速度； (2)若改变入射光的频率，使所有电子恰好均不能打在圆筒Q上，求该入射光的频率； (3)仍保持入射光频率，在平行于板P的分界面与板P之间的区域Ⅰ内，附加一方向竖直向下的匀强电场（未画出），电场强度大小，分界面与板P之间的距离为R。 ①仅考虑乙图截面内直线运动通过区域Ⅰ的电子，求截面内圆筒Q表面有电子打击的区域所对应的最大圆心角； ②求空间内直线运动通过区域Ⅰ且打在圆筒Q表面的电子，运动全过程沿磁场方向的最大位移。 【答案】(1) (2) (3)①；② 【解析】（1）金属板P发生光电效应，则有 解得 （2）分析所有电子恰好不能打在圆筒Q，可知 设电子在磁场中运动的速度为，由洛伦兹力提供向心力得 又 联立解得 （3）①电子在叠加场中匀速直线运动，则有 圆周运动半径为 轨迹与圆筒外切，有 可得 轨迹与圆筒内切，有 ②沿磁场方向速度分量为 在区域Ⅰ直线运动分运动时间为 圆周分运动与圆筒相切，则有 则有 11．（2024·浙江·一模）如图为某同学设计的光电效应研究装置，A、B为金属板，频率为的单色光照射到板A上发生光电效应，经A、B间的电场加速后，部分粒子从小孔a进入图中虚线所示的圆形匀强磁场区域，圆形匀强磁场半径为R，磁场区域的下方有一粒子选择及接收装置P。在磁场圆心O的正下方，与垂直，接收板与垂直。光电子经过电场加速后能从a孔以不同的角度进入磁场，已知元电荷为e，电子的质量为m，间的加速电压为，只有速度方向垂直接收板的粒子才能通过粒子选择器，其它粒子被粒子选择器吸收并立即导入大地，通过选择器的粒子最终打在接收板上，被接收板吸收并立即导入大地。重力忽略不计，不考虑粒子之间的相互作用力，不考虑缓慢变化的磁场产生的电场，只考虑纸面内运动的电子，普朗克常量为h。 (1)磁感应强度时，某光电子从A板离开时的速度为0，求该电子经过a进入磁场后做圆周运动的半径； (2)粒子从a孔进入时速度与角度范围，求粒子接收器上接收到粒子的长度L； (3)磁感应强度由缓慢增大到时，接收器上恰好不能再接收到粒子，求金属板A的逸出功； (4)当时，粒子接收器上受到的粒子撞击的作用力大小为F，求单位时间内接收板上接收到的粒子数n。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【解析】（1）光电子从A板离开到a进入磁场时，由动能定理可得 解得 光电子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力，则有 解得 （2）电子以不同的入射角进入磁场，其轨迹会形成一个扇形区域，如图所示，由于入射角度范围，因此可知该扇形的张角为60°。由几何关系可知，粒子在磁场中运动的轨道半径为时，粒子射出磁场时的速度方向竖直向下，在圆磁场边缘上两粒子射出磁场时所夹的圆弧所对的圆心角为60°，则接收器上接收到粒子的长度是R。 （3）磁感应强度由缓慢增大到时，接收器上恰好不能再接收到粒子，说明初速度最大的粒子运动轨道半径都比R小，临界状态是速度最大的粒子轨道半径恰好为R 这意味着电子从A板逸出时的最大动能是 光电效应方程可得 解得 （4）当时，粒子射出磁场时的速度为 粒子接收器上受到的粒子撞击的作用力大小为F，单位时间内接收板上接收到的粒子数n，对粒子由动量定理可得 解得 原子核 1．（2024·浙江台州·一模）如图为我国研制的一种全新微型核能电池，可以实现五十年稳定安全自发电。它利用镍核同位素衰变成铜核同位素，释放的能量被半导体转换器吸收并转化为电能。下列说法正确的是（   ） A．镍核衰变产生的射线是粒子流 B．镍核衰变产生的射线是粒子流 C．镍核的结合能比产生的铜核结合能大 D．衰变中伴随产生的射线是由镍核跃迁发出的 【答案】B 【解析】AB．依题意，镍核衰变方程 可知镍核衰变产生的射线是粒子流。故A错误；B正确； C．核反应后释放核能，反应朝着比结合能增大的方向进行，所以镍核的结合能比铜核结合能小。故C错误； D．射线是铜原子核跃迁发出的。故D错误。 故选B。 2．（2024·浙江杭州·一模）将铀原料投入核电站的核反应堆中，其中一种核反应是：，已知、、的比结合能分别为、、。则（　　） A．该核反应中的X是质子 B．投入核反应堆后，铀235的半衰期变短 C．1kg铀矿石释放的能量为 D．与的平均核子质量相差约 【答案】D 【解析】A．根据质量数守恒，X的质量数为 根据质子数守恒，X的质子数为 所以该核反应中的X是中子，故A错误； B．半衰期是原子核自身属性，不随外界的物理化学环境变化而变化，故B错误； C．一个铀原子反应放出的能量 1kg铀含有的原子数 1kg铀矿石释放的能量为 故C错误； D．按照结合能的定义可知 ， 质子的质量与中子的质量接近设为则 所以与的平均核子质量相差为 故D正确。 故选D。 3．（2024·浙江·一模）一种典型的核反应是一个铀核与一个中子结合成一个钡核和氪核同时放出三个中子，反应方程为：已知铀核、钡核、氪核和中子的质量分别为m1、m2、m3和m4，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．m1 + m4 = m2 + m3 + 3m4 B．该核反应需要在很高的温度下进行，又叫热核反应 C．该核反应属于核裂变，制造氢弹不需要利用核裂变 D．该核反应释放的能量ΔE = （m1 − m2 − m3 − 2m4）c2 【答案】D 【解析】AD．根据爱因斯坦质能方程，反应过程放出能量，则质量一定有亏损，该核反应释放的能量为 故A错误，D正确； B．该核反应为核裂变，可以在常温下进行，而热核反应是核聚变，故B错误； C．氢弹爆发的过程既有核裂变也有核聚变，故C错误。 故选D。 4．（2024·浙江金华·一模）被称为“新兴核素”，有望用于放射性诊疗。已知的比结合能为E，核反应方程中X为新生成粒子为释放的核能。下列说法正确的是（    ） A．X是粒子 B．原子核比原子核更稳定 C．的核子平均质量比的核子平均质量小 D．的比结合能为 【答案】D 【解析】A．根据核反应满足质量数和电荷数守恒，可知是的质量数为0，电荷数为-1，则是电子，故A错误； B．发生核反应过后，原子核将变得更稳定，所以原子核比原子核更稳定，故B错误； C．核反应过程有质量亏损，因此的原子质量大于的原子质量，和的核子数相同，因此核子平均质量比的核子平均质量大，故C错误； D．共有64个核子，设比结合能为，则有 则的比结合能为 故D正确。 故选D。 5．（2024·浙江温州·一模）“核钻石”电池是一种依靠核反应发电的新型电池，该电池中的衰变释放出射线。下列说法正确的是（　　） A．的衰变产物为 B．的比结合能大于衰变产物的比结合能 C．升高温度会使的半衰期变短 D．衰变放出的电子来自碳原子的核外电子 【答案】A 【解析】A．根据电荷数守恒、质量数守恒，可得核反应方程为 A正确； B．衰变反应时释放能量，新核更稳定，新核的比结合能更大，故的比结合能小于衰变产物的比结合能，B错误； C．外界条件不会引起半衰期发生变化，C错误； D．衰变辐射出的粒子，来自于碳原子核内的中子转变成的质子时放出的电子，不是原子核外的电子，D错误。 故选A。 6．（2024·浙江宁波·一模）如图所示，某烟雾探测器中装有少量放射性金属镅241，其衰变方程为（X为产生的新核，Y为释放射线中的粒子），其中Y粒子在空气中只能前进几厘米，一张纸就能把它挡住。下列说法正确的是（　　） A．发生火灾时温度升高会使镅241的半衰期变短 B．Y粒子是由镅241衰变时释放的β粒子 C．新核X的中子数比质子数多51个 D．镅241的比结合能比新核X的比结合能大 【答案】C 【解析】A．半衰期是由放射性元素本身决定的，与外界因素无关，故A错误； B．Y粒子在空气中只能前进几厘米，一张纸就能把它挡住，所以Y粒子是α粒子，故B错误； C．根据质量数守恒，电荷数守恒，核反应方程为 新核X的中子数 比质子数多 故C正确； D．自发的衰变过程中释放能量，原子核的比结合能增大，镅241的比结合能比新核X的比结合能小，故D错误。 故选C。 7．（2024·浙江·一模）考古中常利用14C的半衰期鉴定文物年份，14C的衰变方程为，其衰变规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A．Z粒子是正电子 B．该反应是裂变反应，满足质量数守恒 C．14N的比结合能大于14C的比结合能 D．100个14C经过5700年一定有50个发生了衰变 【答案】C 【解析】A．根据衰变过程电荷数守恒和质量数守恒可知，Z粒子的电荷数为-1，质量数为0，所以Z粒子是电子，故A错误； B．该反应是β衰变反应，满足质量数守恒，故B错误； C．新核比反应核更稳定，则新核的比结合能大于反应核的比结合能，即14N的比结合能大于14C的比结合能，故C正确； D．半衰期是统计规律，只对大量的放射性原子核才成立，故D错误。 故选C。 8．（2024·浙江·一模）根据东京电力公司2018年发布的数据，福岛核污水存在的放射性元素中，気的含量最高，其次还有碘-129、钌-106、碳-14、钴-60、锶-90、铯-134、铯-137等物质。其中碘-129的半衰期约1570万年，它会损伤甲状腺细胞，可能导致甲状腺癌。有一定初速度的碘-129的衰变方程为，则下列说法正确的是（    ） A．该核反应为衰变 B．Xe的核电荷数是129 C．衰变产物和Y在同一匀强磁场中做圆周运动的半径之比为1∶54 D．经过3140万年后，核污水中的碘-129含量约为原来的 【答案】D 【解析】A．由核反应中质量数与电荷数守恒，可知Y的质量数为0，电荷数为-1，即Y为电子，所以该核反应为衰变。故A错误； B．Xe的核电荷数是54。故B错误； C．若反应物碘-129没有初速度，则有 根据 联立，解得 依题意，反应物碘-129衰变前有初速度，所以衰变产物和Y在同一匀强磁场中做圆周运动的半径之比不为1∶54。故C错误； D．根据 解得 可知经过3140万年后，核污水中的碘-129含量约为原来的。故D正确。 故选D。 9．（2024·浙江台州·一模）下列说法正确的有（　　） A．传感器是一种把非电学量转化成电学量的元器件 B．牛顿第一定律又称为惯性定律，它是可以用实验直接验证 C．光电效应、康普顿效应和多普勒效应都可证明光具有粒子性 D．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响 【答案】AD 【解析】A．传感器是一种把非电学量转化成电学量的元器件，故A正确； B．牛顿第一定律又称为惯性定律，不可以用实验直接验证，故B错误； C．光电效应和康普顿效应都可证明光具有粒子性，多普勒效应说明光具有波动性，故C错误； D．根据热力学第二定律可知，不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，故D正确。 故选AD。 10．（2025·浙江·模拟预测）下列说法正确的有（　　） A．图1可以看出随着温度的升高黑体辐射的强度的极大值向波长较长的方向移动 B．图2电子的干涉图像说明物质波是一种概率波 C．图3链式反应的示意图，铀块的体积足够大反应才能一代一代继续下去 D．图4核电反应堆示意图，控制棒插入深一些，让它吸收更多中子，反应速率会慢一些 【答案】BCD 【解析】A．图1可以看出随着温度的升高黑体辐射的强度的极大值向波长较短的方向移动，故A错误； B．物质波也就是德布罗意波，指粒子在空间中某点某时刻可能出现的几率符合一定的概率函数规律，图2电子的干涉图像说明物质波是一种概率波，故B正确； C．重核裂变时用中子轰击重核，产生多个中子，中子又会撞击重核，产生更多的中子，使裂变不断进行下去，这就是链式反应。能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积。图3链式反应的示意图，铀块的体积足够大反应才能一代一代继续下去，故C正确； D．根据核反应堆，控制棒的作用可知，图4核电反应堆示意图，控制棒插入深一些，让它吸收更多中子，中子数减少，反应速率会慢一些，故D正确； 故选BCD。 11．（2025·浙江·模拟预测）下列叙述正确的有（　　） A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B．目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变 C．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能增大，原子总能量增大 D．卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型 【答案】BD 【解析】A、β衰变放出的电子是由中子转变成质子而产生的，不是原子核内的，A错误； B、已建成的核电站的能量来自于重核裂变，B正确； C、玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，且原子总能量增大，C错误； D、卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射，绝大多数不偏转，从而提出了原子核式结构模型，D正确； 故选BD。 12．（2025·浙江·模拟预测）下列说法正确的是（　　） A．核内有30个中子 B．金属产生光电效应时，入射光的频率越高金属的逸出功越大 C．核反应方程X中的 X表示的是质子 D．玻尔理论认为原子能量状态是不连续的 【答案】CD 【解析】A．核内质量数为30，质子数为15，质量数等于质子数和中子数之和，则中子数为15，故A错误； B．逸出功与入射光的频率无关，由金属本身决定，故B错误； C．根据电荷数守恒、质量数守恒，X的电荷数为1，质量数为1，为质子，故C正确； D．玻尔理论认为原子能量是量子化的，不连续，故D正确。 故选CD。 13．（2024·浙江·一模）下列说法正确的是（　　） A．黑体是不向外辐射任何电磁波的理想化模型 B．核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度 C．任何物质都不会在红外线照射下发出可见光 D．电磁波遇到障碍物会发生反射，“彩超”就是利用电磁波的这个特性工作的 【答案】BC 【解析】A．黑体虽然不反射电磁波，但是会向外辐射电磁波，即黑体辐射，故A错误； B．核电站反应堆中需要用镉棒能吸收中子的特性，通过控制中子的数量控制链式反应的速度，故B正确； C．红外线能量低于可见光，所以任何物质都不会在红外线照射下发出可见光，故C正确； D．电磁波遇到障碍物会发生反射，但“彩超”是利用多普勒效应工作的，故D错误。 故选BC。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题11 原子结构与原子核 光电效应与原子结构 1．（2024·浙江绍兴·一模）速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为m∼m，对应能量范围约为eV~eV）、光源亮度高等特点。已知金属钠的逸出功eV，可见光的光子能量范围为1.63eV~3.11eV，氢原子能级图如图所示，已知普朗克常量J·s。下列说法正确的是（　　） A．能量为1.89eV的同步辐射光遇到线度约为m的蛋白质分子时，能发生明显衍射 B．能量为1.89eV的同步辐射光，其动量约为kg⋅m/s C．能量为1.89eV的同步辐射光照射金属钠，可使金属钠发生光电效应 D．能量为12.09eV的同步辐射光照射基态氢原子，氢原子能级跃迁后不会发出可见光 2．（2024·浙江金华·一模）如图甲为研究光电效应的实验装置，图乙为入射光频率与光电管A、K两极电势差Uab的图像，已知电子电荷量为-e，已知直线AB的斜率的绝对值为k，且该直线对应的灵敏电流计的读数恰好均为0，直线AD平行于横轴，B点坐标为，D点坐标为，下列说法正确的是（    ） A．普朗克常量等于k B．D点条件下形成的光电流一定比C点条件下形成的光电流大 C．满足D点条件的光电子到达A极的最大动能为 D．在光照强度相同的情况下，沿直线从A到D，灵敏电流计示数一定逐渐变大 3．（2024·浙江宁波·一模）一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时能发出不同频率的光，其中只有3种频率的光照射到图甲电路阴极的金属上能发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图乙所示。已知氢原子的能级图如图丙所示，下列推断正确的是（　　） A．氢原子从能级跃迁到能级时释放出光 B．阴极金属的逸出功可能为 C．若图乙中的，则 D．若图甲中电源右端为正极，随着滑片向右滑动，光电流逐渐增大 4．（2024·浙江·一模）氢原子能级图如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．原子从高能级向低能级跃迁时，释放的能量大于两者能级差 B．原子从不同高能级向同一低能级跃迁时发出的光属于同一谱线系 C．赖曼系是原子从较高能级向量子数为3的能级跃迁时发出的光谱线 D．若巴耳末系的光能使某金属发生光电效应，则帕邢系也一定能使该金属发生光电效应 5．（2024·浙江·一模）如图甲所示是弗兰克―赫兹实验，该实验为能量量子化假设提供了直接证据。实验前，装置内仅充满汞原子，实验中，灯丝发射出初速度可忽略的电子，先经过阴极K与栅极G之间的电场加速，再经过栅极G与集电极A之间的反向电场减速。电子在整个运动过程中会和汞原子碰撞，实验中记录了栅极G到阴极K的电压大小，以及通过集电极A的电流I，电流越大说明单位时间到达集电极A的电子越多。实验结果如图乙所示，电流I的极大值呈周期性出现，峰值的水平间距为4.9V从中得出汞原子能量具有量子化的结论。由于电子质量远远小于汞原子质量，通过弹性碰撞转移给汞原子的动能可以忽略不计。结合以上内容判断下列说法错误的是（    ） A．时，电子与汞原子碰撞不会使处于基态的汞原子激发 B．峰值的水平间距为4.9V，说明汞原子第一激发态与基态的能量差为4.9 C．只有当电子的动能等于4.9或其整数倍才能使汞原子从基态跃迁到第一激发态 D．时，有大量电子两次与汞原子碰撞，使汞原子从基态跃迁到第一激发态 6．（2024·浙江·一模）如图是氢原子的能级，一群处于基态的氢原子吸收某频率光子能量后跃迁到了能级，很快这些氢原子开始向下跃迁，放出不同频率的光，这些光照射在逸出功为3.34的锌板上，已知可见光的光子能量范围为到，下列说法正确的是（　　） A．吸收的光子能量可能大于 B．跃迁时，最多能发出6种不同频率的可见光 C．存在可以使锌板发生光电效应的可见光 D．锌板表面逸出光电子的最大初动能为 7．（2024·浙江·一模）如图为失去一个电子形成的正一价氦离子（简称氦的类氢结构）的能级示意图。关于氦离子（）的能级及其跃迁，下列说法正确的是（　　） A．能级比能级电势能多40.8eV B．处于基态的氦离子，吸收一个光子后跃迁到更高轨道，电子的动能将变大 C．如果用具有54.4eV动能的电子碰撞处于基态的氦离子，可使其跃迁到能级 D．一群处于能级的氦离子向低能级跃迁时，能产生6种不同频率的可见光 8．（2024·浙江台州·一模）如图甲是研究光电效应的实验原理图，金属板是由逸出功的金属钨制成，图乙是氦离子能级图，用一群处于能级的氦离子发出的光子照射阴极。已知滑动变阻器总阻值，滑片初始位置处于滑动变阻器中点，电源电动势为，内阻忽略，则（   ） A．滑片向端移动，电流表一直增大 B．辐射的光子都能使金属板发生光电效应 C．滑片向端移动，电流表示数一直减小直到零 D．调节滑片，到达极板的光电子最大动能为 9．（2024·浙江杭州·一模）图甲所示实验装置中阴极K由金属M制成，由此装置测出金属M的遏止电压与入射光的频率关系如图乙所示。已知普朗克常量。下列说法正确的是（　　） A．测量遏止电压时应将图甲中滑片P向a端移动 B．乙图中直线的斜率为普朗克常量h C．由图乙可知金属M的逸出功约为4.27eV D．图乙中A点对应的入射光光子动量大小数量级为 10．（2024·浙江温州·一模）如图甲为研究光电效应的装置示意图，图乙为垂直于磁场的截面，该装置可用于分析光电子的信息。竖直放置足够大且接地、逸出功为的金属板P，金属板右侧分布有磁感应强度大小的匀强磁场，方向平行于金属板水平向里。磁场中有足够长且接地、半径为R的金属圆筒Q，其轴线与磁场方向平行，筒Q横截面的圆心O到金属板的距离为。当频率的入射光照射到板P右表面时，表面各点均逸出大量速率不同、沿空间各个方向运动的电子。已知电子电量为e、质量为m，普朗克常量为h，板P和筒Q 始终不带电，忽略相对论效应，不计电子重力和电子之间相互作用。 (1)求金属板P表面逸出电子的最大速度； (2)若改变入射光的频率，使所有电子恰好均不能打在圆筒Q上，求该入射光的频率； (3)仍保持入射光频率，在平行于板P的分界面与板P之间的区域Ⅰ内，附加一方向竖直向下的匀强电场（未画出），电场强度大小，分界面与板P之间的距离为R。 ①仅考虑乙图截面内直线运动通过区域Ⅰ的电子，求截面内圆筒Q表面有电子打击的区域所对应的最大圆心角； ②求空间内直线运动通过区域Ⅰ且打在圆筒Q表面的电子，运动全过程沿磁场方向的最大位移。 (1)磁感应强度时，某光电子从A板离开时的速度为0，求该电子经过a进入磁场后做圆周运动的半径； (2)粒子从a孔进入时速度与角度范围，求粒子接收器上接收到粒子的长度L； (3)磁感应强度由缓慢增大到时，接收器上恰好不能再接收到粒子，求金属板A的逸出功； (4)当时，粒子接收器上受到的粒子撞击的作用力大小为F，求单位时间内接收板上接收到的粒子数n。 11．（2024·浙江台州·一模）如图为我国研制的一种全新微型核能电池，可以实现五十年稳定安全自发电。它利用镍核同位素衰变成铜核同位素，释放的能量被半导体转换器吸收并转化为电能。下列说法正确的是（   ） A．镍核衰变产生的射线是粒子流 B．镍核衰变产生的射线是粒子流 C．镍核的结合能比产生的铜核结合能大 D．衰变中伴随产生的射线是由镍核跃迁发出的 12．（2024·浙江杭州·一模）将铀原料投入核电站的核反应堆中，其中一种核反应是：，已知、、的比结合能分别为、、。则（　　） A．该核反应中的X是质子 B．投入核反应堆后，铀235的半衰期变短 C．1kg铀矿石释放的能量为 D．与的平均核子质量相差约 13．（2024·浙江·一模）一种典型的核反应是一个铀核与一个中子结合成一个钡核和氪核同时放出三个中子，反应方程为：已知铀核、钡核、氪核和中子的质量分别为m1、m2、m3和m4，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．m1 + m4 = m2 + m3 + 3m4 B．该核反应需要在很高的温度下进行，又叫热核反应 C．该核反应属于核裂变，制造氢弹不需要利用核裂变 D．该核反应释放的能量ΔE = （m1 − m2 − m3 − 2m4）c2 14．（2024·浙江金华·一模）被称为“新兴核素”，有望用于放射性诊疗。已知的比结合能为E，核反应方程中X为新生成粒子为释放的核能。下列说法正确的是（    ） A．X是粒子 B．原子核比原子核更稳定 C．的核子平均质量比的核子平均质量小 D．的比结合能为 15．（2024·浙江温州·一模）“核钻石”电池是一种依靠核反应发电的新型电池，该电池中的衰变释放出射线。下列说法正确的是（　　） A．的衰变产物为 B．的比结合能大于衰变产物的比结合能 C．升高温度会使的半衰期变短 D．衰变放出的电子来自碳原子的核外电子 16．（2024·浙江宁波·一模）如图所示，某烟雾探测器中装有少量放射性金属镅241，其衰变方程为（X为产生的新核，Y为释放射线中的粒子），其中Y粒子在空气中只能前进几厘米，一张纸就能把它挡住。下列说法正确的是（　　） A．发生火灾时温度升高会使镅241的半衰期变短 B．Y粒子是由镅241衰变时释放的β粒子 C．新核X的中子数比质子数多51个 D．镅241的比结合能比新核X的比结合能大 7．（2024·浙江·一模）考古中常利用14C的半衰期鉴定文物年份，14C的衰变方程为，其衰变规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A．Z粒子是正电子 B．该反应是裂变反应，满足质量数守恒 C．14N的比结合能大于14C的比结合能 D．100个14C经过5700年一定有50个发生了衰变 8．（2024·浙江·一模）根据东京电力公司2018年发布的数据，福岛核污水存在的放射性元素中，気的含量最高，其次还有碘-129、钌-106、碳-14、钴-60、锶-90、铯-134、铯-137等物质。其中碘-129的半衰期约1570万年，它会损伤甲状腺细胞，可能导致甲状腺癌。有一定初速度的碘-129的衰变方程为，则下列说法正确的是（    ） A．该核反应为衰变 B．Xe的核电荷数是129 C．衰变产物和Y在同一匀强磁场中做圆周运动的半径之比为1∶54 D．经过3140万年后，核污水中的碘-129含量约为原来的 9．（2024·浙江台州·一模）下列说法正确的有（　　） A．传感器是一种把非电学量转化成电学量的元器件 B．牛顿第一定律又称为惯性定律，它是可以用实验直接验证 C．光电效应、康普顿效应和多普勒效应都可证明光具有粒子性 D．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响 10．（2025·浙江·模拟预测）下列说法正确的有（　　） A．图1可以看出随着温度的升高黑体辐射的强度的极大值向波长较长的方向移动 B．图2电子的干涉图像说明物质波是一种概率波 C．图3链式反应的示意图，铀块的体积足够大反应才能一代一代继续下去 D．图4核电反应堆示意图，控制棒插入深一些，让它吸收更多中子，反应速率会慢一些 11．（2025·浙江·模拟预测）下列叙述正确的有（　　） A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B．目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变 C．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能增大，原子总能量增大 D．卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型 12．（2025·浙江·模拟预测）下列说法正确的是（　　） A．核内有30个中子 B．金属产生光电效应时，入射光的频率越高金属的逸出功越大 C．核反应方程X中的 X表示的是质子 D．玻尔理论认为原子能量状态是不连续的 13．（2024·浙江·一模）下列说法正确的是（　　） A．黑体是不向外辐射任何电磁波的理想化模型 B．核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度 C．任何物质都不会在红外线照射下发出可见光 D．电磁波遇到障碍物会发生反射，“彩超”就是利用电磁波的这个特性工作的 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$