专题04 原子物理（考题猜想）-2024-2025学年高二物理下学期期末考点大串讲（鲁科版）

专题04 原子物理 考点01 光电效应与光电管 1 考点02 有关光电效应的图像问题 3 考点03 波尔原子模型 5 考点04 放射性元素的衰变 8 考点05 结合能和核能计算 10 考点01 光电效应与光电管 1．用如图所示的装置研究光电效应规律，用能量为的光子照射光电管的阴极K，电流表检测到有电流。调节滑动变阻器滑片，当电压表的示数为时，电流表的示数恰好为零，已知元电荷，下列说法正确的是（　　） A．光电子的最大初动能为 B．光电管的阴极K的逸出功为 C．若用能量为的光子照射阴极K，不会产生光电子 D．电源正负极对调，将滑片调至变阻器右端，此时电流表示数一定为饱和光电流 2．研究光电效应所用电路如图所示。用不同频率、不同强度的光分别照射密封真空管中的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列说法正确的是（　　） A．用同一种光照射时，饱和光电流随入射光强度的增大而增大 B．光电流的大小与入射光频率成正比 C．遏止电压随入射光强度的增大而增大 D．入射光的强度越大，阴极K发射光电子的时间越短 3．如图所示为研究光电效应的装置，当分别利用波长为2λ、λ的单色光照射锌板时，从锌板表面逸出的光电子的最大初速度之比为1∶3，电流计的示数均不为零。已知单色光在真空中的传播速度为c，普朗克常量为h。则（　　） A．锌板的极限频率为 B．用波长为2λ的光照射锌板时，电流计的示数较大 C．用波长为3λ的单色光照射锌板时，定能从锌板表面逸出光电子 D．用波长为2λ、λ的单色光分别照射锌板时，二者遏止电压之比为1∶9 4．A、B两种光子的能量分别为，，且，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为，，则下列正确的是（    ） A．A光子的频率为，B光子的频率为， B．A光子的动量为，B光子的动量为， C．该金属的逸出功为 D．该金属的逸出功为 5．胶片电影利用光电管把“声音的照片”还原成声音，原理如图所示，在电影放映机中用频率为的一极窄光束照射声音轨道，由于胶片上各处的声音轨道宽窄不同，在胶片移动的过程中，通过声音轨道后的光强随之变化，射向光电管后，在电路中产生变化的电流，b为电源负极，经放大电路放大后，通过喇叭就可以把声音放出来。则（　　） A．保持光的频率不变，把滑动变阻器的滑动触头向左滑，电路中的电流一定增大 B．减小光的频率，增加光照强度，一定可以还原出声音 C．只增大光的频率，一定可以还原出声音 D．逸出光电子的最大初动能与照射光频率成正比 考点02 有关光电效应的图像问题 6．如图所示，一群处于第4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种不同频率的光a、b、c照射到图甲电路阴极K的金属上能够发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图乙所示，调节过程中三种光均能达到对应的饱和光电流，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是（    ） A．阴极金属的逸出功可能为 B．图乙中的b光光子能量为12.09eV C．图乙中的a光是氢原子由第3能级向基态跃迁发出的 D．单色光c与单色光a的光子能量之差为 7．在甲、乙两次不同的光电效应实验中，得到的图像如图所示，其中为遏止电压，为入射光频率，已知电子电荷量为e，则下列判断正确的是（    ） A．两图线的斜率相同，说明两次实验的光强度相同 B．两次实验相比，甲实验中金属的逸出功较小 C．用同一入射光做实验（均发生光电效应），甲实验中的光电子最大初动能较小 D．两图线反向延长线与纵坐标交点的绝对值就是各自金属对应的逸出功 8．如图所示，分别用1、2两种材料作阴极K进行光电效应实验，其逸出功的大小关系为，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值随电压U变化关系是（　　） A． B． C． D． 9．用各种频率的光照射两种金属材料得到遏止电压随光的频率变化的两条图线1、2，图线上有和两点。下列说法不正确的是（    ） A．图线1、2一定平行 B．图线2对应金属材料的逸出功大 C．照射同一金属材料，用对应的光比对应的光产生的饱和电流大 D．照射同一金属材料，用对应的光比对应的光逸出的光电子最大初动能大 10．图甲所示装置用以测量发生光电效应时的遏止电压。用同一入射光依次照射不同金属材料的K极，发生光电效应时分别测得对应的遏止电压，图乙为所测遏止电压与金属材料逸出功W的关系。已知普朗克常量为h，则入射光的频率为（　　） A． B． C． D． 考点03 波尔原子模型 11．我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到了很大的作用，同时原子钟具有体积小、重量轻等优点，氢原子钟通过氢原子能级跃迁而辐射的电磁波校准时钟，氢原子能级示意图如图所示，已知可见光光子的能量范围，则下列说法正确的是（　　） A．处于第能级的氢原子向下跃迁时最多发出种不同频率的光子 B．处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离 C．氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能减小，原子的电势能增大 D．氢原子从能级跃迁到能级辐射的光子是可见光光子 12．大千世界的五光十色是由于原子跃迁发光而产生的。氢原子能级的示意图如图所示，关于氢原子在跃迁过程中发射或吸收光子的描述，下列说法正确的是（　　） A．氢原子从能级向能级跃迁时，吸收的光子能量为1.89eV B．大量氢原子从的激发态向低能级跃迁时发射的谱线有3条 C．用光子能量为10.3eV的光照射氢原子，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 D．能级的氢原子跃迁到能级比跃迁到基态发出的光子波长长 13．如图甲为氢原子光谱，图乙为氢原子部分能级示意图。甲中的、、、是氢原子在可见光区的四条谱线，这四条谱线为氢原子从高能级向能级跃迁时发出的，属于巴尔末系。已知可见光的光子能量范围为1.62~3.11eV。则下列说法正确的是（　　） A．对应的光子能量比对应的光子能量小 B．可能是氢原子从能级向能级跃迁时产生的 C．氢原子从能级向能级跃迁时发出的光属于红外线 D．亮线分立说明氢原子有时发光有时不发光 14．2021年7月，国家航天局为东莞松山湖材料实验室发放了0.85克由嫦娥五号采集的月壤。材料实验室围绕月壤开展了一系列研究，为我国下一步深空探测乃至载人登月及月球科研站建设提供技术验证。假设科学家某次在对月壤进行光谱分析时，描绘了某原子的能级图如图所示。已知可见光光子能量范围为1.61eV到3.10eV，下列说法正确的是（　　） A．能级越高，原子越稳定 B．从跃迁到辐射出的光属于可见光 C．从跃迁到比从跃迁到辐射出的光子能量大 D．若用光子能量介于40.0eV∼50.0eV范围内的光去照射一群处于基态的该原子，在照射光中可能被处于基态的该原子吸收的光子有3种 15．如图所示是氢原子四个能级的示意图，当氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射一定频率的光子，以下说法正确的是（　　）    A．一个处于能级的氢原子，自发跃迁时最多能辐射出三种不同频率的光子 B．一群处于能级的氢原子最多能放出十种不同频率的光子 C．处于能级的氢原子吸收2.10eV的光子可以跃迁到能级 D．用能量为14.0eV的光子照射，不能使处于基态的氢原子电离 考点04 放射性元素的衰变 16．2024年10月3日，中国科学院近代物理研究所依托兰州重离子加速器发现了钚元素的一个新同位素，测量发现该新核素的衰变方程为，衰变释放能量约为8191keV，半衰期约为0.78s。下列说法正确的是（　　） A．新核素发生的是衰变 B．的中子数比质子数多89 C．升高温度或增大压强会缩短的半衰期 D．的比结合能比多的比结合能大 17．如图所示，x为未知放射源，它向右方发射放射线，p为一张厚度为0.5mm左右的薄铝箔，铝箔右侧是一真空区域，内有较强磁场，q为荧光屏，h是观察装置。实验时，若将磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，再将铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，则可知放射源x可能为（　　）    A．和的混合放射源 B．和的混合放射源 C．和的混合放射源 D．、和的混合放射源 18．我国的火星探测车用放射性材料作为燃料，中的Pu元素是，已知发生衰变的核反应方程为的半衰期为87.7年。下列说法正确的是（　　） A．放出的X射线是高速质子流 B．10个经过87.7年后还有5个未衰变 C．经过87.7年，现有的衰变一半 D．环境温度升高，的半衰期将会缩短 19．如图所示，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y。下列说法正确的是（　　）    A．此过程发生了7次α衰变 B．此过程发生了8次β衰变 C．原子核X发生α衰变的半衰期与温度有关 D．原子核Y比原子核X的比结合能小 20．发生衰变的方程是，质量为的经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。下列关于衰变的说法正确的是（　　） A．衰变过程中电荷数守恒，质量也守恒 B．从图中可以得到的半衰期为24.00d C．β衰变的实质是核内的质子捕获一个电子变成了中子 D．当压强增大、温度升高时，的半衰期会变小 考点05 结合能和核能计算 21．如图1所示为原子核的比结合能与质量数的关系曲线，如图2所示为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线。下列说法正确的是（　　） A．根据图1可知，核的结合能约为7MeV B．根据图1可知，比更稳定 C．根据图2可知，核D裂变成核E和F的过程中，生成的新核E、F的比结合能减小 D．根据图2可知，若A、B能结合成C，则结合过程中一定要吸收能量 22．我国自主研发的“玲珑一号”核反应堆，是全球最小的商用核反应堆，核反应方程为，反应产物会发生衰变。已知核、、和的质量分别是、、和，为，真空中的光速。则下列说法正确的是（　　） A．核反应方程中的， B．核的比结合能小于核的比结合能 C．的衰变方程为 D．一个核裂变放出的核能约为 23．碘-131是一种碘的放射性同位素，半衰期为8.02070d，主要来源于核工业及核技术应用、核试验落下灰、核事故释放等，也可在反应堆中以慢中子轰击Te-130或在回旋加速器中以氘轰击Te-130来制得。已知碘核的衰变方程为，碘-131的比结合能为，Xe-131的比结合能为，下列说法正确的是（　　） A．以慢中子轰击Te-130生成碘-131的过程为核聚变反应 B．碘-131衰变产生的射线来自原子的核外电子 C．200个碘-131经过8.02070d还剩余100个 D．一个碘-131衰变释放的能量为 24．用中子轰击静止的锂核，核反应方程为。已知光子的频率为，锂核的比结合能为，氦核的比结合能为核的比结合能为，普朗克常量为，真空中光速为，下列说法中正确的是（　　） A．该核反应为衰变 B． C．释放的核能 D．质量亏损 25．2023年，中国锦屏山地下2400米实验室投入使用。厚实的大理石岩体能隔绝大部分宇宙辐射，同时使用多层材料屏蔽岩石自身散发的放射性氡气。静止的氡原子核自发衰变为钋原子核同时放出一个粒子X。核的平均结合能为E1，核的平均结合能为 粒子X的平均结合能为E3。若核反应释放的能量全部转化为动能，粒子X的动能为Ek，光速为c。下列说法正确的是（　　） A．的衰变过程放出的粒子X为β粒子 B．10个经过一个半衰期后一定剩余5个 C．粒子X的动能为 D．该反应的质量亏损为 1 / 37 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 原子物理 考点01 光电效应与光电管 1 考点02 有关光电效应的图像问题 6 考点03 波尔原子模型 11 考点04 放射性元素的衰变 15 考点05 结合能和核能计算 18 考点01 光电效应与光电管 1．用如图所示的装置研究光电效应规律，用能量为的光子照射光电管的阴极K，电流表检测到有电流。调节滑动变阻器滑片，当电压表的示数为时，电流表的示数恰好为零，已知元电荷，下列说法正确的是（　　） A．光电子的最大初动能为 B．光电管的阴极K的逸出功为 C．若用能量为的光子照射阴极K，不会产生光电子 D．电源正负极对调，将滑片调至变阻器右端，此时电流表示数一定为饱和光电流 【答案】A 【详解】A．调节滑动变阻器滑片，当电压表的示数为，电流表的示数恰好为零，可知光电子的最大初动能 A正确； B．根据光电效应方程 得逸出功 B错误； C．若用能量为的光子照射阴极K，大于金属板的逸出功，所以能发生光电效应产生光电子，C错误； D．将电源的正负极对调，把滑动变阻器的滑动触头向右滑动，当电流表示数不再增加时，此时电流表的示数为饱和光电流，D错误； 故选A。 2．研究光电效应所用电路如图所示。用不同频率、不同强度的光分别照射密封真空管中的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列说法正确的是（　　） A．用同一种光照射时，饱和光电流随入射光强度的增大而增大 B．光电流的大小与入射光频率成正比 C．遏止电压随入射光强度的增大而增大 D．入射光的强度越大，阴极K发射光电子的时间越短 【答案】A 【详解】A．在研究光电效应实验时，入射光频率一定时，饱和光电流大小由入射光强度决定，随入射光强度的增大而增大，故A正确； B．光电流的大小随入射光强度的增大而增大，与频率没有正比关系，故B错误； C．根据光电效应过程和动能定理可得 ， 可得 可知遏止电压取决于入射光的频率及逸出功，与光的强度无关，故C错误； D．光电效应的产生几乎是瞬时的，与光的强度无关，故D错误。 故选A。 3．如图所示为研究光电效应的装置，当分别利用波长为2λ、λ的单色光照射锌板时，从锌板表面逸出的光电子的最大初速度之比为1∶3，电流计的示数均不为零。已知单色光在真空中的传播速度为c，普朗克常量为h。则（　　） A．锌板的极限频率为 B．用波长为2λ的光照射锌板时，电流计的示数较大 C．用波长为3λ的单色光照射锌板时，定能从锌板表面逸出光电子 D．用波长为2λ、λ的单色光分别照射锌板时，二者遏止电压之比为1∶9 【答案】D 【详解】A．波长为2λ、λ的单色光的能量分别为 由爱因斯坦光电效应方程可知 又从锌板表面逸出的光电子的最大初速度之比为1∶3，知光子最大初动能之比为1∶9，由以上可解得 所以 故A错误； B．电流计的示数与光电流的大小有关，单位时间内逸出的光电子数目越多，光电流越大，而单位时间内逸出的光电子数与光的强度有关，由于光的强度关系未知，所以无法判断电流计的示数大小，故B错误； C．波长为3λ的单色光的频率为 因此该光不能使锌板产生光电效应现象，即不能从锌板表面逸出光电子，故C错误； D．由公式 可得 即二者遏止电压之比为1∶9，故D正确。 故选D。 4．A、B两种光子的能量分别为，，且，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为，，则下列正确的是（    ） A．A光子的频率为，B光子的频率为， B．A光子的动量为，B光子的动量为， C．该金属的逸出功为 D．该金属的逸出功为 【答案】D 【详解】A．由，可得故A错误； B．由光子动量 又 得 又 得 故B错误； C D．设金属的逸出功为，由光电效应方程得 ， 又 综合解得 故C错误，D正确； 故选D。 5．胶片电影利用光电管把“声音的照片”还原成声音，原理如图所示，在电影放映机中用频率为的一极窄光束照射声音轨道，由于胶片上各处的声音轨道宽窄不同，在胶片移动的过程中，通过声音轨道后的光强随之变化，射向光电管后，在电路中产生变化的电流，b为电源负极，经放大电路放大后，通过喇叭就可以把声音放出来。则（　　） A．保持光的频率不变，把滑动变阻器的滑动触头向左滑，电路中的电流一定增大 B．减小光的频率，增加光照强度，一定可以还原出声音 C．只增大光的频率，一定可以还原出声音 D．逸出光电子的最大初动能与照射光频率成正比 【答案】C 【详解】A．b为电源负极，光电管两端加正向电压，把滑动变阻器的滑动触头向左滑，光电管两端电压增大，若还没有达到饱和电流，则电路中的电流增大；若滑动变阻器的滑动触头滑动之前已经达到了饱和电流，则电路中的电流不变，故A错误； BC．只增大光的频率，肯定有光电子从光电管的阴极到达阳极，从而使电路导通，一定可以还原出声音；若减小光的频率，增加光照强度，当光的频率减小到小于金属的截止频率，则没有光电子逸出，不可以还原出声音，故B错误，C正确； D．根据爱因斯坦光电效应方程 所以，逸出光电子的最大初动能与照射光频率成线性关系，但不成正比，故D错误。 故选C。 考点02 有关光电效应的图像问题 6．如图所示，一群处于第4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种不同频率的光a、b、c照射到图甲电路阴极K的金属上能够发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图乙所示，调节过程中三种光均能达到对应的饱和光电流，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是（    ） A．阴极金属的逸出功可能为 B．图乙中的b光光子能量为12.09eV C．图乙中的a光是氢原子由第3能级向基态跃迁发出的 D．单色光c与单色光a的光子能量之差为 【答案】B 【详解】A．一群处于n=4能级的氢原子在向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，按频率从高到低（辐射能量从大到小）分别是 n=4→n=1，n=3→n=1，n=2→n=1，n=4→n=2，n=3→n=2，n=4→n=3 依题意，照射图甲所示的光电管阴极K，能使金属发生光电效应的是其中频率高的三种，分别是 n=4→n=1；n=3→n=1；n=2→n=1 由第2能级向基态跃迁辐射的光子能量为 Ec=E2-E1=-3.4eV+13.6eV=10.2eV 辐射能量第4大的光子能量为 E42=E4-E2=-0.85eV+3.4eV=2.55eV 由于只测得3条电流随电压变化的图像，故阴极金属的逸出功介于2.55eV～10.2eV之间，不可能是1.50eV，故A错误； B．由乙图可知，b光是频率排第二高的光，则是第3能级向基态跃迁发出的，其能量值为 Eb=E3-E1=-1.51eV-（-13.6eV）=12.09eV 故B正确； C．a光的频率最高，a光是由第4能级向基态跃迁发出的，故C错误； D．根据光电效应方程，根据动能定理 则 所以单色光c与单色光a的光子能量之差为 故D错误。 故选B。 7．在甲、乙两次不同的光电效应实验中，得到的图像如图所示，其中为遏止电压，为入射光频率，已知电子电荷量为e，则下列判断正确的是（    ） A．两图线的斜率相同，说明两次实验的光强度相同 B．两次实验相比，甲实验中金属的逸出功较小 C．用同一入射光做实验（均发生光电效应），甲实验中的光电子最大初动能较小 D．两图线反向延长线与纵坐标交点的绝对值就是各自金属对应的逸出功 【答案】B 【详解】A．根据光电效应方程和动能定理可得 。 可得 可知两图线的斜率相同，但斜率与两次实验的光强度无关，故A错误； BD．根据 可知两图线反向延长线与纵坐标交点的绝对值为 由题图可知两次实验相比，甲实验中金属的逸出功较小，故B正确，D错误； C．用同一入射光做实验（均发生光电效应），根据 由于甲实验中金属的逸出功较小，则甲实验中的光电子最大初动能较大，故C错误。 故选B。 8．如图所示，分别用1、2两种材料作阴极K进行光电效应实验，其逸出功的大小关系为，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值随电压U变化关系是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值 可知-U图像的斜率相同，均为e；逸出功越大，则图像在纵轴上的截距越小，因 则图像C正确。 故选C。 9．用各种频率的光照射两种金属材料得到遏止电压随光的频率变化的两条图线1、2，图线上有和两点。下列说法不正确的是（    ） A．图线1、2一定平行 B．图线2对应金属材料的逸出功大 C．照射同一金属材料，用对应的光比对应的光产生的饱和电流大 D．照射同一金属材料，用对应的光比对应的光逸出的光电子最大初动能大 【答案】C 【详解】A．根据光电效应方程和动能定理可得 ， 可得 由此可知，图线1、2斜率相同，两图线一定平行，故A正确，不符合题意； B．结合图线可知，图线2对应金属材料的逸出功大，故B正确，不符合题意； C．P对应的光的频率较小，当不能确定光的强度，所以不可以确定饱和光电流的大小，故C说法错误，符合题意； D．P对应的光的频率较小，Q对应的光的频率较大，所以照射同一金属材料，用Q对应的光比P对应的光溢出的电子最大初动能大，故D正确，不符合题意。 故选C。 10．图甲所示装置用以测量发生光电效应时的遏止电压。用同一入射光依次照射不同金属材料的K极，发生光电效应时分别测得对应的遏止电压，图乙为所测遏止电压与金属材料逸出功W的关系。已知普朗克常量为h，则入射光的频率为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据光电效应方程与遏止电压的规律有 ， 解得 结合图像有 ， 解得 故选B。 考点03 波尔原子模型 11．我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到了很大的作用，同时原子钟具有体积小、重量轻等优点，氢原子钟通过氢原子能级跃迁而辐射的电磁波校准时钟，氢原子能级示意图如图所示，已知可见光光子的能量范围，则下列说法正确的是（　　） A．处于第能级的氢原子向下跃迁时最多发出种不同频率的光子 B．处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离 C．氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能减小，原子的电势能增大 D．氢原子从能级跃迁到能级辐射的光子是可见光光子 【答案】B 【详解】A．根据 可知大量处于第能级的氢原子向下跃迁时最多发出种不同频率的光子，故A错误； B．处于能级的氢原子发生电离需要吸收的能量为，已知可见光光子的能量范围，由于紫外线的光子能量大于可见光的光子能量，所以处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离，故B正确； C．氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能增大，原子的电势能减小，故C错误； D．氢原子从能级跃迁到能级辐射的光子能量为 可知氢原子从能级跃迁到能级辐射的光子不是可见光光子，故D错误。 故选B。 12．大千世界的五光十色是由于原子跃迁发光而产生的。氢原子能级的示意图如图所示，关于氢原子在跃迁过程中发射或吸收光子的描述，下列说法正确的是（　　） A．氢原子从能级向能级跃迁时，吸收的光子能量为1.89eV B．大量氢原子从的激发态向低能级跃迁时发射的谱线有3条 C．用光子能量为10.3eV的光照射氢原子，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 D．能级的氢原子跃迁到能级比跃迁到基态发出的光子波长长 【答案】D 【详解】A．氢原子从能级向能级跃迁时，放出的光子能量为，A错误； B．大量氢原子从的激发态向低能级跃迁时发射的谱线有条，B错误； C．用光子能量为10.3eV的光照射处于基态的氢原子 氢原子不存在的能级，C错误； D．能级的氢原子跃迁到能级比跃迁到基态发出的光子能量小，光子的频率小，波长大，D正确。 故选D。 13．如图甲为氢原子光谱，图乙为氢原子部分能级示意图。甲中的、、、是氢原子在可见光区的四条谱线，这四条谱线为氢原子从高能级向能级跃迁时发出的，属于巴尔末系。已知可见光的光子能量范围为1.62~3.11eV。则下列说法正确的是（　　） A．对应的光子能量比对应的光子能量小 B．可能是氢原子从能级向能级跃迁时产生的 C．氢原子从能级向能级跃迁时发出的光属于红外线 D．亮线分立说明氢原子有时发光有时不发光 【答案】C 【详解】A．谱线的波长最长，频率最小，能量最小，故对应的光子能量比对应的光子能量大，A错误； B．由图可知，四条谱线中谱线的波长最短，频率最大，而氢原子从高能级向能级跃迁产生的光子中，从能级向能级跃迁时产生的光子能量最小，其波长最长，频率最小，B错误； C．氢原子从能级向能级跃迁时发出的光子的能量为 此能量小于可见光的能量范围，故此光属于红外线，C正确； D．亮线分立说明氢原子跃迁时发射的光子的能量是不连续的，对应的光的频率也是不连续的，并不是氢原子有时发光有时不发光，D错误。 故选C。 14．2021年7月，国家航天局为东莞松山湖材料实验室发放了0.85克由嫦娥五号采集的月壤。材料实验室围绕月壤开展了一系列研究，为我国下一步深空探测乃至载人登月及月球科研站建设提供技术验证。假设科学家某次在对月壤进行光谱分析时，描绘了某原子的能级图如图所示。已知可见光光子能量范围为1.61eV到3.10eV，下列说法正确的是（　　） A．能级越高，原子越稳定 B．从跃迁到辐射出的光属于可见光 C．从跃迁到比从跃迁到辐射出的光子能量大 D．若用光子能量介于40.0eV∼50.0eV范围内的光去照射一群处于基态的该原子，在照射光中可能被处于基态的该原子吸收的光子有3种 【答案】B 【详解】A．能级越高，原子的能量越高，原子越不稳定，故A错误； B．从跃迁到辐射出的光子能量为 在可见光光子能量范围内，故从跃迁到辐射出的光属于可见光，故B正确； C．从跃迁到辐射出的光子能量 从跃迁到辐射出的光子能量 故从跃迁到比从跃迁到辐射出的光子能量小，故C错误； D．若用光子能量介于40.0eV∼50.0eV范围内的光去照射一群处于基态的该原子，在照射光中可能被处于基态的该原子吸收的光子有2种，分别为从跃迁到吸收的光子、从跃迁到吸收的光子，故D错误。 故选B。 15．如图所示是氢原子四个能级的示意图，当氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射一定频率的光子，以下说法正确的是（　　）    A．一个处于能级的氢原子，自发跃迁时最多能辐射出三种不同频率的光子 B．一群处于能级的氢原子最多能放出十种不同频率的光子 C．处于能级的氢原子吸收2.10eV的光子可以跃迁到能级 D．用能量为14.0eV的光子照射，不能使处于基态的氢原子电离 【答案】B 【详解】A．一个处于能级的氢原子，自发跃迁时最多能辐射出 种不同频率的光子（，），故A错误； B．一群处于能级的氢原子最多能放出 种不同频率的光子，故B正确； C．处于能级的氢原子跃迁到能级，吸收能量为 所以处于能级的氢原子吸收2.10eV的光子不可以跃迁到能级，故C错误； D．能级能量值为 因此处于能级氢原子电离至少需要吸收能量，用能量为14.0eV的光子照射，能使处于基态的氢原子电离，故D错误。 故选B。 考点04 放射性元素的衰变 16．2024年10月3日，中国科学院近代物理研究所依托兰州重离子加速器发现了钚元素的一个新同位素，测量发现该新核素的衰变方程为，衰变释放能量约为8191keV，半衰期约为0.78s。下列说法正确的是（　　） A．新核素发生的是衰变 B．的中子数比质子数多89 C．升高温度或增大压强会缩短的半衰期 D．的比结合能比多的比结合能大 【答案】B 【详解】A．新核素衰变产生，发生衰变，故A错误； B．根据质量数和电荷数守恒可知，中X的质量数，电荷数，则X的中子数为 的中子数比质子数多 故B正确； C．半衰期只与原子核本身有关，故升高温度或增大压强不会改变的半衰期，故C错误； D．的比结合能比的比结合能小，故D错误。 故选B。 17．如图所示，x为未知放射源，它向右方发射放射线，p为一张厚度为0.5mm左右的薄铝箔，铝箔右侧是一真空区域，内有较强磁场，q为荧光屏，h是观察装置。实验时，若将磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，再将铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，则可知放射源x可能为（　　）    A．和的混合放射源 B．和的混合放射源 C．和的混合放射源 D．、和的混合放射源 【答案】B 【详解】将强磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数没有变化，说明磁场对射线粒子没有影响，可知射到屏上的是不带电的射线；再将厚0.5mm左右的薄铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，说明除接收到射线外，又接收到了原来被薄铝箔p挡住的射线，而厚度为0.5mm左右的铝箔能挡住的只有射线，所以此放射源应是和的混合放射源。 故选B。 18．我国的火星探测车用放射性材料作为燃料，中的Pu元素是，已知发生衰变的核反应方程为的半衰期为87.7年。下列说法正确的是（　　） A．放出的X射线是高速质子流 B．10个经过87.7年后还有5个未衰变 C．经过87.7年，现有的衰变一半 D．环境温度升高，的半衰期将会缩短 【答案】C 【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可知，的质量数为4，电荷数为为粒子，故A错误； B．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数的原子核衰变不适用，故B错误； C．经过87.7年，即经过1个半衰期，现有的衰变一半，故C正确； D．外部因素不改变半衰期，故D错误。 故选C。 19．如图所示，一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y。下列说法正确的是（　　）    A．此过程发生了7次α衰变 B．此过程发生了8次β衰变 C．原子核X发生α衰变的半衰期与温度有关 D．原子核Y比原子核X的比结合能小 【答案】A 【详解】AB．根据图和题意，设经过次衰变，次衰变，则衰变的整个过程为 根据质量数守恒和电荷数守恒 ， 解得 ， 故A正确，B错误； C．放射性元素的半衰期与原子核所处的温度、压力以及原子所处的化学状态无关，故C错误； D．根据衰变的定义可知，衰变是由不稳定的原子核在放射出粒子及能量后变得较为稳定的过程，则衰变后原子核稳定，比结合能大，则原子核Y比原子核X的比结合能大，故D错误。 故选A。 20．发生衰变的方程是，质量为的经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。下列关于衰变的说法正确的是（　　） A．衰变过程中电荷数守恒，质量也守恒 B．从图中可以得到的半衰期为24.00d C．β衰变的实质是核内的质子捕获一个电子变成了中子 D．当压强增大、温度升高时，的半衰期会变小 【答案】B 【详解】A．衰变过程中电荷数守恒、质量数守恒，但质量不守恒，故A错误； B．根据题图，从到，恰好衰变了一半，则半衰期为 故B正确； C．β衰变的实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子，故C错误； D．半衰期与物理状态、化学状态无关，压强增大、温度升高都不会改变的半衰期，故D错误。 故选B。 考点05 结合能和核能计算 21．如图1所示为原子核的比结合能与质量数的关系曲线，如图2所示为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线。下列说法正确的是（　　） A．根据图1可知，核的结合能约为7MeV B．根据图1可知，比更稳定 C．根据图2可知，核D裂变成核E和F的过程中，生成的新核E、F的比结合能减小 D．根据图2可知，若A、B能结合成C，则结合过程中一定要吸收能量 【答案】B 【详解】A．根据图1可知，核的比结合能约为7MeV，则核的结合能约为 A错误； B．根据图1可知，核的比结合能比核的比结合能小，所以比更稳定，B正确； C．根据图2可知，核D裂变成核E和F的过程中，核子的平均质量减少，放出核能，比结合能增大，C错误； D．根据图2可知，若A、B能结合成C，核子的平均质量减少，结合过程一定要放出能量，D错误。 故选B。 22．我国自主研发的“玲珑一号”核反应堆，是全球最小的商用核反应堆，核反应方程为，反应产物会发生衰变。已知核、、和的质量分别是、、和，为，真空中的光速。则下列说法正确的是（　　） A．核反应方程中的， B．核的比结合能小于核的比结合能 C．的衰变方程为 D．一个核裂变放出的核能约为 【答案】B 【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知核反应方程中的，，故A错误； B．核反应的产物比反应物更稳定，而比结合能越大原子核越稳定，可知核的比结合能小于核的比结合能，故B正确； C．根据题意可知，会发生衰变，因此其衰变方程为 故C错误； D．根据爱因斯坦的质能方程有 解得 故D错误。 故选B。 23．碘-131是一种碘的放射性同位素，半衰期为8.02070d，主要来源于核工业及核技术应用、核试验落下灰、核事故释放等，也可在反应堆中以慢中子轰击Te-130或在回旋加速器中以氘轰击Te-130来制得。已知碘核的衰变方程为，碘-131的比结合能为，Xe-131的比结合能为，下列说法正确的是（　　） A．以慢中子轰击Te-130生成碘-131的过程为核聚变反应 B．碘-131衰变产生的射线来自原子的核外电子 C．200个碘-131经过8.02070d还剩余100个 D．一个碘-131衰变释放的能量为 【答案】D 【详解】A．以慢中子轰击Te-130生成碘-131的过程为原子核的人工转变，故A错误； B．碘-131衰变产生的射线来自原子核内部中子裂变成质子和电子，故B错误； C．半衰期是大量粒子的统计规律，200个碘-131经过8.02070d不一定还剩余100个，故C错误； D．碘-131的比结合能为，Xe-131的比结合能为，一个碘-131衰变释放的能量为，故D正确。 故选D。 24．用中子轰击静止的锂核，核反应方程为。已知光子的频率为，锂核的比结合能为，氦核的比结合能为核的比结合能为，普朗克常量为，真空中光速为，下列说法中正确的是（　　） A．该核反应为衰变 B． C．释放的核能 D．质量亏损 【答案】D 【详解】A.衰变是由放射性元素自发进行的反应，该核反应不是衰变，故A错误； B.核反应释放能量，比结合能增大 故B错误； C.根据质量数和电荷数守恒可知核为，由比结合能的概念可知，该核反应释放的核能为 故C错误； D.，根据质能方程，质量亏损为 故D正确。 故选D。 25．2023年，中国锦屏山地下2400米实验室投入使用。厚实的大理石岩体能隔绝大部分宇宙辐射，同时使用多层材料屏蔽岩石自身散发的放射性氡气。静止的氡原子核自发衰变为钋原子核同时放出一个粒子X。核的平均结合能为E1，核的平均结合能为 粒子X的平均结合能为E3。若核反应释放的能量全部转化为动能，粒子X的动能为Ek，光速为c。下列说法正确的是（　　） A．的衰变过程放出的粒子X为β粒子 B．10个经过一个半衰期后一定剩余5个 C．粒子X的动能为 D．该反应的质量亏损为 【答案】C 【详解】A．根据质量数守恒可知，X的质量数是 222-218=4 根据电荷数守恒，X的电荷数是 86-84=2 则X为粒子，故A错误； B．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适用，故B错误； C．核反应释放的能量 根据动量守恒 根据能量守恒 又 联立得 故C正确； D．该反应的质量亏损为 故D错误。 故选C。 1 / 37 学科网（北京）股份有限公司 $$