专题11 原子物理（4大考点）（福建专用）-【好题汇编】备战2024-2025学年高二物理下学期期末真题分类汇编

专题11 原子物理 光电效应 一、单选题 1．（23-24高二下·福建泉州·期末）用图甲所示装置研究光电效应，图中电源的极性可以改变。用单色光照射光电管的阴极K，并在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的示数U称为遏止电压。现分别用频率为和的单色光照射阴极（），测量到遏止电压分别为和。图乙为频率为的单色光的光电流与电压关系图像。则（    ） A．若用频率更高的光照射光电管，则饱和光电流a一定增大 B．加正向电压时，将滑片P向右滑动，可增大光电子的最大初动能 C．由实验数据可得，阴极K金属的极限频率 D．若入射光频率改为，则图像与横轴交点在光照射时的左侧 2．（23-24高二下·河南洛阳·期末）铷原子非常容易失去电子，具有优良的光电特性，是制造光电池的重要材料。已知铷的逸出功为W0，普朗克常量为h ，则下列说法正确的是（　　） A．只要入射光光照强度足够大，任何频率的光均能使铷发生光电效应 B．铷的极限频率为 C．用某频率光照射铷发生光电效应，光照强度越弱，光电子从铷表面逸出所需时间越长 D．若用频率为的光照射铷发生光电效应，则逸出光电子的平均动能为 3．（23-24高二下·福建福州·期末）如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（    ） A．光电子的最大初动能为12.75ev B．光电管阴极K金属材料的逸出功为5.75ev C．这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光 D．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极 二、填空题 4．（23-24高二下·福建厦门·期末）在光电效应实验中，用频率为的光分别照射到a、b两种金属上，测得相应光电子的最大初动能分别为和。已知金属a的极限频率大于金属b的极限频率，h为普朗克常量，则 （选填“＜”或“＞”），金属a的极限频率为 。 原子光谱 一、单选题 1．（23-24高二下·福建泉州·期末）用图甲所示装置研究光电效应，图中电源的极性可以改变。用单色光照射光电管的阴极K，并在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的示数U称为遏止电压。现分别用频率为和的单色光照射阴极（），测量到遏止电压分别为和。图乙为频率为的单色光的光电流与电压关系图像。则（    ） A．若用频率更高的光照射光电管，则饱和光电流a一定增大 B．加正向电压时，将滑片P向右滑动，可增大光电子的最大初动能 C．由实验数据可得，阴极K金属的极限频率 D．若入射光频率改为，则图像与横轴交点在光照射时的左侧 2．（23-24高二下·河南洛阳·期末）铷原子非常容易失去电子，具有优良的光电特性，是制造光电池的重要材料。已知铷的逸出功为W0，普朗克常量为h ，则下列说法正确的是（　　） A．只要入射光光照强度足够大，任何频率的光均能使铷发生光电效应 B．铷的极限频率为 C．用某频率光照射铷发生光电效应，光照强度越弱，光电子从铷表面逸出所需时间越长 D．若用频率为的光照射铷发生光电效应，则逸出光电子的平均动能为 3．（23-24高二下·福建福州·期末）如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（    ） A．光电子的最大初动能为12.75ev B．光电管阴极K金属材料的逸出功为5.75ev C．这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光 D．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极 二、填空题 4．（23-24高二下·福建厦门·期末）在光电效应实验中，用频率为的光分别照射到a、b两种金属上，测得相应光电子的最大初动能分别为和。已知金属a的极限频率大于金属b的极限频率，h为普朗克常量，则 （选填“＜”或“＞”），金属a的极限频率为 。 光的波粒二象性 一、单选题 1．（23-24高二下·福建泉州·期末）在一个世纪前的物理学大发展中，大量的科学发现促进了人们对微观世界的认识，下列叙述中正确的是（　　） A．汤姆孙发现阴极射线在磁场中受力情况与正电荷受力相同 B．卢瑟福的α粒子散射实验表明原子中心有一个极小的核 C．玻尔根据原子光谱认为电子的可能轨道的分布是连续的 D．德布罗意认为实物粒子只有粒子性，完全不具有波动性 二、填空题 2．（23-24高二下·福建福州·期末）光的干涉和衍射说明了光具有 性，光电效应说明了光具有 性，彩虹呈现彩色属于光的 现象，光纤利用光的 现象，利用双缝干涉测光的波长原理表达式为 。 原子核 一、单选题 1．（23-24高二下·福建福州·期末）中科院EAST全超导托卡马克装置，被称为中国的“人造太阳”，已实现了1.6亿度（约为太阳中心温度的10倍）等离子体运行。其核反应方程是：，则（　　） A．的结合能小于与结合能之和 B．该反应前后核子的总质量相等 C．的比结合能小于的比结合能 D．X为中子 二、多选题 2．（23-24高二下·福建泉州·期末）嫦娥六号探月工程创造了中国在太空探索领域的新纪录。工程中的月球车采用同位素电池为其保暖供电。发生α衰变，半衰期为88年，已知的质量为，的质量为，则（    ） A．发生α衰变的衰变方程为 B．一个核衰变为核释放的能量为 C．月球昼夜温差大，在白天的衰变速度更快 D．20g样品放置176年后还将剩余5g未衰变 3．（23-24高二下·福建福州·期末）2023年6月7日，世界首台第四代核电技术钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电。钍基熔盐堆用我国储量丰富的钍作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放，减少了核污染。如图所示是不易裂变的转化为易裂变的并裂变的过程示意图。下列说法正确的是（    ） A．中子轰击生成的核反应是核聚变 B．释放的电子是由原子核内部核反应产生的 C．的比结合能小于的比结合能 D．可以通过升温、加压的方式减小核废料的半衰期，从而减少核污染 4．（23-24高二下·福建厦门·期末）“中国环流三号”是我国自主设计研制的可控核聚变大科学装置，也被称为新一代“人造太阳”，其内部的一种核反应方程为，则（　　） A．X粒子为中子 B．2个结合成时吸收能量 C．的平均结合能比的大 D．的核子平均质量比的大 三、填空题 5．（23-24高二下·福建莆田·期末）填写下列空格，使式子满足质量守恒定律，能量守恒定律和电荷守恒定律 (1) (2) (3) 6．（23-24高二下·福建厦门·期末）“嫦娥三号”中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能的同时还能提供一定能量用于舱内温度控制。“核电池”利用了的衰变，在放出一个α粒子后衰变为一个新的原子核，新核的中子数比的中子数少 个；新原子核的平均结合能 （选填“大于”“等于”或“小于”）的平均结合能。 7．（23-24高二下·福建福州·期末）2021年5月28日，中国的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造了新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向核聚变能源应用迈出重要一步。我国重大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应的方程为：。已知氘核的比结合能为E，反应中释放的核能为。反应产物为 ，的比结合能为 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题11 原子物理 光电效应 一、单选题 1．（23-24高二下·福建泉州·期末）用图甲所示装置研究光电效应，图中电源的极性可以改变。用单色光照射光电管的阴极K，并在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的示数U称为遏止电压。现分别用频率为和的单色光照射阴极（），测量到遏止电压分别为和。图乙为频率为的单色光的光电流与电压关系图像。则（    ） A．若用频率更高的光照射光电管，则饱和光电流a一定增大 B．加正向电压时，将滑片P向右滑动，可增大光电子的最大初动能 C．由实验数据可得，阴极K金属的极限频率 D．若入射光频率改为，则图像与横轴交点在光照射时的左侧 【答案】D 【详解】A．饱和电流的大小取决于入射光的强度，强度越大，饱和电流越大。故A错误； B．由光电效应方程 可知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与两端电压无关。故B错误； C．根据 ， 联立，解得 故C错误； D．题中图像反应的是光电流随所加电压的变化图象，图线与横轴的交点表示的是遏止电压，根据C选项分析，可知 由于 解得 则图像与横轴交点在光照射时的左侧。故D正确。 故选D。 2．（23-24高二下·河南洛阳·期末）铷原子非常容易失去电子，具有优良的光电特性，是制造光电池的重要材料。已知铷的逸出功为W0，普朗克常量为h ，则下列说法正确的是（　　） A．只要入射光光照强度足够大，任何频率的光均能使铷发生光电效应 B．铷的极限频率为 C．用某频率光照射铷发生光电效应，光照强度越弱，光电子从铷表面逸出所需时间越长 D．若用频率为的光照射铷发生光电效应，则逸出光电子的平均动能为 【答案】B 【详解】A．光电效应发生的条件是入射光频率大于或等于极限频率，与光强无关，故A错误； B．光子能量刚好克服逸出功时，光子频率为截止频率，即 铷的极限频率为 故B正确； C．光电效应的发生具有瞬时性，只要发生光电效应就会有光电子逸出，故C错误； D．若用频率为的光照射铷发生光电效应，则逸出光电子的最大动能为，故D错误。 故选B。 3．（23-24高二下·福建福州·期末）如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（    ） A．光电子的最大初动能为12.75ev B．光电管阴极K金属材料的逸出功为5.75ev C．这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光 D．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极 【答案】B 【详解】AB．大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出的光子中，其中频率最高的光子，对应的能量为 由光电效应方程可得 由丙图可知截止电压为7V，代入数据可得光电子的最大初动能为 阴极K金属材料的逸出功为 故A错误，B正确； C．这些氢原子跃迁时发出频率不同的光子种类数为种，故C错误； D．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则电子受到的电场力应向左，场强应向右，则可判断图乙中电源左侧为正极，故D错误。 故选B。 二、填空题 4．（23-24高二下·福建厦门·期末）在光电效应实验中，用频率为的光分别照射到a、b两种金属上，测得相应光电子的最大初动能分别为和。已知金属a的极限频率大于金属b的极限频率，h为普朗克常量，则 （选填“＜”或“＞”），金属a的极限频率为 。 【答案】 ＜ 【详解】[1][2]根据 又 依题意 联立，解得 ， 原子光谱 一、单选题 1．（23-24高二下·福建泉州·期末）用图甲所示装置研究光电效应，图中电源的极性可以改变。用单色光照射光电管的阴极K，并在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的示数U称为遏止电压。现分别用频率为和的单色光照射阴极（），测量到遏止电压分别为和。图乙为频率为的单色光的光电流与电压关系图像。则（    ） A．若用频率更高的光照射光电管，则饱和光电流a一定增大 B．加正向电压时，将滑片P向右滑动，可增大光电子的最大初动能 C．由实验数据可得，阴极K金属的极限频率 D．若入射光频率改为，则图像与横轴交点在光照射时的左侧 【答案】D 【详解】A．饱和电流的大小取决于入射光的强度，强度越大，饱和电流越大。故A错误； B．由光电效应方程 可知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与两端电压无关。故B错误； C．根据 ， 联立，解得 故C错误； D．题中图像反应的是光电流随所加电压的变化图象，图线与横轴的交点表示的是遏止电压，根据C选项分析，可知 由于 解得 则图像与横轴交点在光照射时的左侧。故D正确。 故选D。 2．（23-24高二下·河南洛阳·期末）铷原子非常容易失去电子，具有优良的光电特性，是制造光电池的重要材料。已知铷的逸出功为W0，普朗克常量为h ，则下列说法正确的是（　　） A．只要入射光光照强度足够大，任何频率的光均能使铷发生光电效应 B．铷的极限频率为 C．用某频率光照射铷发生光电效应，光照强度越弱，光电子从铷表面逸出所需时间越长 D．若用频率为的光照射铷发生光电效应，则逸出光电子的平均动能为 【答案】B 【详解】A．光电效应发生的条件是入射光频率大于或等于极限频率，与光强无关，故A错误； B．光子能量刚好克服逸出功时，光子频率为截止频率，即 铷的极限频率为 故B正确； C．光电效应的发生具有瞬时性，只要发生光电效应就会有光电子逸出，故C错误； D．若用频率为的光照射铷发生光电效应，则逸出光电子的最大动能为，故D错误。 故选B。 3．（23-24高二下·福建福州·期末）如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（    ） A．光电子的最大初动能为12.75ev B．光电管阴极K金属材料的逸出功为5.75ev C．这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光 D．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极 【答案】B 【详解】AB．大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出的光子中，其中频率最高的光子，对应的能量为 由光电效应方程可得 由丙图可知截止电压为7V，代入数据可得光电子的最大初动能为 阴极K金属材料的逸出功为 故A错误，B正确； C．这些氢原子跃迁时发出频率不同的光子种类数为种，故C错误； D．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则电子受到的电场力应向左，场强应向右，则可判断图乙中电源左侧为正极，故D错误。 故选B。 二、填空题 4．（23-24高二下·福建厦门·期末）在光电效应实验中，用频率为的光分别照射到a、b两种金属上，测得相应光电子的最大初动能分别为和。已知金属a的极限频率大于金属b的极限频率，h为普朗克常量，则 （选填“＜”或“＞”），金属a的极限频率为 。 【答案】 ＜ 【详解】[1][2]根据 又 依题意 联立，解得 ， 光的波粒二象性 一、单选题 1．（23-24高二下·福建泉州·期末）在一个世纪前的物理学大发展中，大量的科学发现促进了人们对微观世界的认识，下列叙述中正确的是（　　） A．汤姆孙发现阴极射线在磁场中受力情况与正电荷受力相同 B．卢瑟福的α粒子散射实验表明原子中心有一个极小的核 C．玻尔根据原子光谱认为电子的可能轨道的分布是连续的 D．德布罗意认为实物粒子只有粒子性，完全不具有波动性 【答案】B 【详解】A．汤姆孙发现阴极射线在磁场中受力情况与正电荷受力相反，故A错误； B．卢瑟福的α粒子散射实验中少数α粒子发生了大角度偏转，表明原子中心有一个极小的核，故B正确； C．玻尔根据原子光谱认为电子的可能轨道的分布是分立、不连续的，故C错误； D．德布罗意认为实物粒子既有粒子性，又具有波动性，即实物粒子具有波粒二象性，故D错误。 故选B。 二、填空题 2．（23-24高二下·福建福州·期末）光的干涉和衍射说明了光具有 性，光电效应说明了光具有 性，彩虹呈现彩色属于光的 现象，光纤利用光的 现象，利用双缝干涉测光的波长原理表达式为 。 【答案】 波动 粒子 色散 全反射 【详解】[1][2]光的干涉和衍射说明了光具有波动性，光电效应说明了光具有粒子性。 [3][4]彩虹呈现彩色属于光的色散现象，光纤利用光的全反射现象。 [5]利用双缝干涉测光的波长原理表达式为 原子核 一、单选题 1．（23-24高二下·福建福州·期末）中科院EAST全超导托卡马克装置，被称为中国的“人造太阳”，已实现了1.6亿度（约为太阳中心温度的10倍）等离子体运行。其核反应方程是：，则（　　） A．的结合能小于与结合能之和 B．该反应前后核子的总质量相等 C．的比结合能小于的比结合能 D．X为中子 【答案】D 【详解】AB．该核反应释放能量，有质量亏损，生成物更稳定，则知的结合能比反应物的结合能之和大。故AB错误； C．核反应中，生成物的比结合能大于反应物的比结合能。故C错误； D．由电荷数和质量数守恒，X的质量数 电荷数 可知X为中子。故D正确。 故选D。 二、多选题 2．（23-24高二下·福建泉州·期末）嫦娥六号探月工程创造了中国在太空探索领域的新纪录。工程中的月球车采用同位素电池为其保暖供电。发生α衰变，半衰期为88年，已知的质量为，的质量为，则（    ） A．发生α衰变的衰变方程为 B．一个核衰变为核释放的能量为 C．月球昼夜温差大，在白天的衰变速度更快 D．20g样品放置176年后还将剩余5g未衰变 【答案】AD 【详解】A．发生α衰变的衰变方程为 故A正确； B．一个核衰变为核释放的能量为 故B错误； C．半衰期由原子核内部结构决定，与外界环境无关。故C错误； D．20g样品放置176年后还将剩余 故D正确。 故选AD。 3．（23-24高二下·福建福州·期末）2023年6月7日，世界首台第四代核电技术钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电。钍基熔盐堆用我国储量丰富的钍作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放，减少了核污染。如图所示是不易裂变的转化为易裂变的并裂变的过程示意图。下列说法正确的是（    ） A．中子轰击生成的核反应是核聚变 B．释放的电子是由原子核内部核反应产生的 C．的比结合能小于的比结合能 D．可以通过升温、加压的方式减小核废料的半衰期，从而减少核污染 【答案】BC 【详解】A．核聚变是两个轻核反应后变成一个较重的核的过程，中子轰击生成不是核聚变，故A错误； B．释放电子的过程是衰变，实质是原子核中一个中子转变成一个质子和一个电子，故B正确； C．整个过程中释放能量，的比结合能小于的比结合能，故C正确； D．放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度、压强无关，与化学状态也无关，故D错误。 故选BC。 4．（23-24高二下·福建厦门·期末）“中国环流三号”是我国自主设计研制的可控核聚变大科学装置，也被称为新一代“人造太阳”，其内部的一种核反应方程为，则（　　） A．X粒子为中子 B．2个结合成时吸收能量 C．的平均结合能比的大 D．的核子平均质量比的大 【答案】AC 【详解】A．根据质量数与电荷数守恒可知X粒子为中子，故A正确； BC．比结合能（平均结合能）大的原子核稳定，2个结合成一个时，同时释放能量，则更稳定，比结合能大，故B错误，C正确； D．的核子平均质量比的小，故D错误。 故选AC。 三、填空题 5．（23-24高二下·福建莆田·期末）填写下列空格，使式子满足质量守恒定律，能量守恒定律和电荷守恒定律 (1) (2) (3) 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可得 （2）根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可得 （3）根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可得 6．（23-24高二下·福建厦门·期末）“嫦娥三号”中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能的同时还能提供一定能量用于舱内温度控制。“核电池”利用了的衰变，在放出一个α粒子后衰变为一个新的原子核，新核的中子数比的中子数少 个；新原子核的平均结合能 （选填“大于”“等于”或“小于”）的平均结合能。 【答案】 2 大于 【详解】[1]发生一次α衰变，原子核少2个质子和2个中子，根据质量数与电荷数守恒可知，新核的中子数比的中子数少2个； [2]α衰变过程释放能量，表明生成核比反应核更加稳定，原子核越稳定，平均结合能越大，可知，新原子核的平均结合能大于的平均结合能。 7．（23-24高二下·福建福州·期末）2021年5月28日，中国的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造了新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向核聚变能源应用迈出重要一步。我国重大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应的方程为：。已知氘核的比结合能为E，反应中释放的核能为。反应产物为 ，的比结合能为 。 【答案】 【详解】[1]根据质量数守恒和电荷守恒可知X的质量数为3，电荷数为2，则X为； [2] 根据能量守恒定律知的结合能为，则的比结合能为。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$