猜想08 近代物理（16大题型64题）--2024-2025学年高二物理下学期期末考点大串讲（人教版·2019）

猜想08 近代物理 01能量量子化与能量子 2 02光电效应的规律 2 03光子能量的计算 4 04爱因斯坦光电效应方程的应用 4 05光电效应方程的函数图像理解 6 06用光电管研究光电效应 8 07康普顿效应 10 08物质的波粒二象性 11 09核式结构模型 12 10氢原子光谱分析 13 11波尔原子理论的局限性 15 12原子核的组成 16 13半衰期的计算 17 14原子核的人工转变 17 15结合能 18 16质能方程 19 01能量量子化与能量子 1．（23-24高二下·吉林·期末）X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器，用某一频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则（　　） A．该金属逸出功增大 B．X光的光子能量增大 C．逸出的光电子最大初动能增大 D．单位时间逸出的光电子数增多 2．（23-24高二下·江苏镇江·期末）A、B两种光子的能量之比为3:1，下列关于两种光子的说法正确的是（　　） A．A和B频率之比为3:1，波长之比为3:1 B．A和B频率之比为1:3，波长之比为3:1 C．A和B频率之比为3:1，动量之比为3:1 D．A和B频率之比为1:3，动量之比为3:1 3．（23-24高二上·浙江杭州·期末）关于物理学家和他们的贡献，下列说法中正确的是（　　） A．普朗克首次提出能量子的概念与物体所带的电荷量是量子化的 B．法拉第提出了场的概念并用电场线形象地描述电场 C．库仑发现点电荷间相互作用的规律并测出了静电力常量k的数值 D．奥斯特发现了电流的磁效应并总结出右手螺旋定则来判定电流周围磁场方向 4．（23-24高二上·安徽宣城·期末）关于电磁波的发现及应用、能量量子化，下列说法正确的是（　　） A．利用红外线的热效应能杀菌消毒，夜视仪利用了红外成像技术 B．X射线具有很强的辐射性，常用于癌症病人的化疗 C．能量量子化指能量的连续性，微观粒子的能量值可以是任意值 D．普朗克提出了“能量子”假说，解决了黑体辐射的理论困难 02光电效应的规律 5．（多选）（23-24高二下·青海·期末）大量处在激发态n的氢原子向基态跃迁时能向外辐射三种波长不同的光子，三种光子的波长分别为、、，且有，波长为的光能使某种金属发生光电效应。下列说法正确的是（　　） A． B． C．波长为的光一定能使该金属发生光电效应 D．同一三棱镜对波长为的光的折射率比对波长为的光的折射率大 6．（23-24高二下·湖南长沙·期末）图示为氢原子能级图。一群氢原子处于的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，可以辐射出6种不同频率的光，其中有几种频率的光可以使逸出功为6.20eV的金属板发生光电效应（　　） A．4 B．3 C．2 D．1 7．（多选）（23-24高二下·黑龙江绥化·期末）在光电效应实验中，小明分别用甲、乙、丙三束单色光照射同一光电管，得到了光电流随光电管两端的电压变化的曲线如图所示。下列说法正确的是（　　） A．乙光频率比甲光频率高 B．真空中，乙光波长大于丙光波长 C．甲光的光强等于丙光的光强 D．若用丙光照射某金属有光电子逸出，则改用乙光照射该金属一定有光电子逸出 8．（多选）（23-24高二下·河南开封·期末）如图为某款条形码扫描笔的工作原理图，发光二极管发出的光频率为。将扫描笔笔口打开，在条形码上匀速移动，遇到黑色线条光几乎全部被吸收；遇到白色线条光被大量反射到光电管中的金属表面（截止频率），产生光电流，如果光电流大于某个值，会使信号处理系统导通，将条形码变成一个个脉冲电信号。下列说法正确的是（　　） A．扫描笔在条形码上移动的速度会影响相邻脉冲电信号的时间间隔 B．频率为的光照到光电管的金属表面立即产生光电子 C．若频率为的光子能量为8eV，则一群氢原子从能级跃迁到能级过程中发出的光，有4种光可以识别条形码 D．若部分光线被遮挡，光电子飞出阴极时的最大初动能不变，但光电流减小 结合能级图，可知满足该条件的光子为4→1，3→1，2→1共3种光可以识别该条形码，故C错误； 03光子能量的计算 9．（24-25高二上·甘肃白银·期末）普朗克的能量子假设是对经典物理学思想与观念的一次突破。按照该假设，的能量子对应的电磁辐射的波长为（普朗克常量，真空中的光速）（　　） A．663nm B．221nm C．100nm D．66.3nm 10．（23-24高二下·吉林松原·期末）现代医学采用激光“焊接”视网膜技术来治疗近视，所用激光的波长。已知普朗克常量，光在真空中传播的速度，则该激光中每个光子的能量为（    ） A． B． C． D． 11．（多选）（23-24高二下·海南海口·期末）A、B两种光子的能量之比为，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、，则下列说法正确的是（　　） A．A、B两种光子的频率之比为 B．A、B两种光子的动量之比为 C．该金属的逸出功 D．该金属的极限频率 12．（23-24高二下·北京丰台·期末）北京时间2024年5月5日19时54分，太阳爆发了一次X射线耀斑，X射线耀斑的级别划定通常以地球同步轨道卫星观测到的X射线流量来表征。射线流量指在单位时间、单位面积上接收到的射线能量。若太阳均匀地向各个方向辐射X射线，设波长为λ，太阳辐射X射线的总功率为P。静止卫星探测仪正对太阳的面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，则静止卫星探测仪探测到的X射线流量中的光子数为（　　） A． B． C． D． 04爱因斯坦光电效应方程的应用 13．（23-24高二下·云南昭通·期末）氢原子能级图如图甲所示。某群处于基态的氢原子受某光子照射后可辐射出三种不同频率的光，其中有两种能使乙图中逸出功为的极钾金属发生光电效应，通过乙图实验装置得到这两种光分别实验时的电流和电压读数，绘出丙图中①、②两根曲线，则下列说法正确的是（　　） A．三种光中波长最长的光是从跃迁到时产生的 B．乙图中当滑片向左端移动时，电流表示数不断增大到饱和电流后保持不变 C．丙图中①曲线对应的入射光光子能使钾金属产出最大初动能为的光电子 D．丙图中 14．（23-24高二下·山东威海·期末）如图所示是研究光电效应规律的实验装置，P为滑片，用频率为的光照射阴极K，当电压表示数为U时，微安表示数刚好为零。已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，则K的逸出功为（　　） A．eU B． C． D． 15．（23-24高二下·湖南长沙·期末）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 16．（23-24高二下·吉林松原·期末）已知氢原子的能级图如图甲所示，把A金属作为光电效应实验装置的阴极K，如图乙所示，用氢原子由能级跃迁到能级所发出的光照射真空玻璃管的阴极K，恰能发生光电效应。现在用氢原子由能级跃迁到能级时发出的光去照射阴极K。已知元电荷，求：（结果均保留两位有效数字，单位都用表示） (1)A金属的逸出功； (2)从A金属表面逸出的光电子的最大初动能。 05光电效应方程的函数图像理解 17．（多选）（23-24高二下·宁夏石嘴山·期末）在研究甲、乙两种金属光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能与入射光频率v的关系如图所示，则（　　） A．两条图线与横轴的夹角和可能不相等 B．若用同种频率的光照射这两种金属均能发生光电效应，则甲的遏制电压大于乙的遏制电压 C．若某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则一定也能使甲金属发生光电效应 D．甲金属的逸出功小于乙金属的逸出功 18．（多选）（23-24高二下·山西朔州·期末）爱因斯坦光电效应方程成功解释了光电效应现象。下图中①、②两直线分别是金属A、B发生光电效应时的遏止电压Uc与入射光频率v的关系图像，则下列说法不正确的是（　　） A．金属B的逸出功比金属A的小 B．①、②两直线的斜率均为 C．当用频率为的光分别照射两金属A、B时，A中逸出光电子的最大初动能较小 D．当入射光频率v不变时，增大入射光的光强，则遏止电压Uc增大 19．（2024·江苏南京·一模）用图甲所示实验装置探究光电效应规律，得到a、b两种金属材料遏止电压随入射光频率v的图线如图乙中1和2所示，则下列有关说法中正确的是（　　） A．图线的斜率表示普朗克常量h B．金属材料a的逸出功较大 C．用同一种光照射发生光电效应时，a材料逸出的光电子最大初动能较大 D．光电子在真空管中被加速 20．（2024·河南·二模）1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他的目的是：测量金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν，由此算出普朗克常量h，并于普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。某实验小组实践密立根的研究过程，在对同一个光电管（阴极材料）进行多次试验后，得到了的Uc-ν图像，其中ν1、ν2，U1均为已知量，已知电子的电荷量为e。 （1）求普朗克常量h的表达式； （2）求该阴极材料的逸出功W0的表达式。 06用光电管研究光电效应 21．（23-24高二下·宁夏银川·期末）氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率的光中只有频率为、两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为、的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是（　　） A．一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中最多能发出3种不同频率的光 B．图丙中的图线a所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的 C．图丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.75eV D．处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.75eV的光子并电离 22．（23-24高二下·江苏南京·期末）氢原子能级如图甲所示，一群处于高能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光光子能量范围约为1.62eV到3.11eV之间，a光的光子能量为。则（　　） A．氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的可见光 B．当滑片P向a端移动时，光电流I将增大 C．a光照射得到的光电流最弱，所以a光光子动量最小 D．图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有 23．（23-24高二下·辽宁抚顺·期末）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 24．（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 07康普顿效应 25．（23-24高二下·河南周口·期末）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 26．（23-24高二下·广东广州·期末）关于下列四幅图的说法正确的是（    ） A．图甲中玻璃容器中的小水银滴呈球形，是因为水银与玻璃浸润导致的结果 B．图乙为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子碰撞，碰撞后散射光的波长变长 C．锌的逸出功为，用丙中一群处于能级的氢原子发出的光照射锌板，逸出光电子的最大初动能为 D．图丁是衰变过程随时间的变化规律，说明每个半衰期发生衰变的原子核数量相同 27．（多选）（23-24高二下·山东聊城·期末）康普顿在研究石墨对射线的散射时，发现在散射的射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长大于的成分。如图所示，在某次碰撞中，入射光子与静止的无约束自由电子发生弹性碰撞，碰撞后光子的方向与原入射方向成角，与电子碰后的速度方向恰好垂直，已知普朗克常量为h，光速为c。下列说法正确的是（　　） A．入射光的光子动量大小为 B．入射光的光子能量为 C．碰撞后电子的动能为 D．碰撞后光子的动量大小为 28．（2024·黑龙江齐齐哈尔·三模）“5G改变社会，6G改变世界”，近年来，我们见证了电磁波不同频段应用的快速发展．5G所用的电磁波频率一般在24G Hz到100G Hz之间，6G将使用频率在100G Hz到10000G Hz之间的电磁波；是一个频率比5G高出许多的频段。下列相关说法正确的是（    ） A．5G电磁波光子能量较大 B．5G电磁波光子动量较大 C．6G电磁波更容易使金属发生光电效应 D．6G电磁波遇到障碍物更容易衍射 08物质的波粒二象性 29．（24-25高三上·河北石家庄·期末）氘核和氦核由静止经过相同的电压加速后（速度均远小于光速），和的德布罗意波长之比等于（　　） A． B． C． D． 30．（23-24高二下·吉林松原·期末）如图所示，假设一入射光子与静止的电子发生弹性碰撞，碰后光子的动量大小为，传播方向与入射方向的夹角为，碰后电子的出射方向与光子入射方向的夹角为。已知光速为c，普朗克常量为h，下列说法正确的是（    ）      A．碰后电子的动量 B．碰后电子的动能为 C．入射光子碰撞前的动量 D．碰前入射光的波长 31．（23-24高二下·上海浦东新·期末）“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，卫星的半径为r，离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，则下列说法不正确的是（    ） A．每个光子的动量 B．每个光子的能量 C．太阳辐射硬X射线的总功率 D．卫星每秒接收到个该种光子 32．（23-24高二下·浙江金华·期末）如图甲所示，一抽成真空的圆柱形薄筒，中心轴处有一细长直的紫光线光源。沿柱面位置放置一个弧长为a、长度为的光膜片，如图乙，光照到光膜片上形成的压强为p。为了简化问题，假设线光源只沿径向均匀射出紫光，光照到光膜片上，一部分被吸收，其余被完全反射，吸收率为。已知普朗克常量为，紫光频率为，光速为，则单位时间内照到光膜片上的光子数为（　　） A． B． C． D． 09核式结构模型 33．（23-24高二下·陕西西安·期末）关于物理学家和他们对物理学的贡献，下列说法正确的是（　　） A．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，确定了原子核的存在 B．卢瑟福根据α粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型 C．玻尔建立了量子理论，并成功解释了各种原子的发光原理 D．麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在 34．（23-24高二下·河北·期末）如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等（    ） A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了核式结构模型 B．大多数α粒子几乎沿原方向返回 C．从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能一直增大 D．α粒子经过a、b两点时动能相等 35．（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期末）下列四幅图涉及不同的物理知识，相关说法正确的是（　　） A．图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果发现了质子 B．图乙：天然放射现象的发现说明原子内部有复杂结构，其中1为α射线 C．图丙：密立根用油滴实验测出了元电荷的数值 D．图丁：镉棒插入深一些可加快链式反应的速度 36．（多选）（23-24高一下·四川眉山·期末）1909至1911年，英国物理学家卢瑟福和他的合作者用粒子轰击厚度为微米的金箔，发现少数粒子发生较大偏转。如图所示，甲、乙两个α粒子从较远处分别以相同的初速度轰击金箔，实线为两个粒子在某一金原子核附近电场中的运动轨迹，虚线表示以金原子核为圆心的圆，两轨迹与该圆的交点分别为b、c，两轨迹的交点为a。（只考虑一个金原子核与粒子之间的相互作用力），下列说法正确的是（　　） A．在金原子核形成的电场中，b、c两点的场强和电势均相同 B．甲乙两个粒子经过a点时加速度相同 C．甲乙两个粒子在分别在b、c点的电势能相同 D．粒子是一种带负电的粒子 10氢原子光谱分析 37．（23-24高二下·辽宁·期末）氢原子跃迁与巴耳末系的对比图像如图所示，已知光速为c，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．巴耳末系就是氢原子从，4，5，…能级跃迁到基态时辐射出的光谱 B．气体的发光原理是气体放电管中原子受到高速电子的撞击跃迁到激发态，再向低能级跃迁，放出光子 C．氢原子从能级跃迁到能级时辐射出的光是巴尔末系中波长最短的 D．若处于某个激发态的几个氢原子，只发出、、三种波长的光，当，则有 38．（23-24高二下·重庆·期末）物理学家约翰·巴耳末在研究氢原子光谱过程中于1885年发现并总结出著名的巴耳末公式：（n=3，4，5…），R为里德伯常数。则巴尔末系中最小频率与最大频率的比值为（　　） A．20：27 B．21：25 C．5：9 D．3：4 可得巴尔末系中最小频率与最大频率的比值为 39．（多选）（23-24高二下·广东江门·期末）氢原子的能级如图所示，一群处于能级激发态的氢原子向较低能级跃迁时会发出频率不同的光，这些光照射在逸出功为的锌板上。下列说法正确的是（　　） A．这群氢原子的发射光谱是连续光谱 B．跃迁时，最多能发出6种不同频率的光 C．氢原子从跃迁到能级时，发出的光波长最长 D．锌板会发生光电效应现象，且表面逸出光电子的最大初动能为 40．（23-24高二下·江苏南通·期中）光谱的结果显示氢原子只能发出一系列特定波长的光，瑞士科学家巴耳末发现这些谱线的波长λ 满足一个简单的公式，即巴耳末公式，（n=3，4，5…）。已知R为里德伯常量，电子电荷量的大小为e，真空中的光速为c，普朗克常量为h。 （1）求氢原子中电子从n=3能级跃迁到n=2时对应谱线的波长λ； （2）利用巴耳末系中波长最长的光照射某金属发生光电效应，已知遏止电压为Uc。求该金属的逸出功W0。 11波尔原子理论的局限性 41．（23-24高二下·安徽淮北·期末）下列关于四幅图的说法中正确的是（　　） A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，处能看到较多的闪光点，处观察不到闪光点 B．乙图中处于基态的氢原子能吸收能量10.6eV的光子而发生跃迁 C．丙图中用弧光灯照射原来带电锌板，一定能发现验电器张角变大 D．丁图中三种射线是、、射线，其中射线为射线 42．（23-24高二下·宁夏石嘴山·期末）如图所示，氢原子可在下列各能级间发生跃迁，设从到能级辐射的电磁波的波长为，从到能级辐射的电磁波的波长为，从到能级辐射的电磁波的波长为，则下列关系式中正确的是（　　） A． B． C． D． 43．（23-24高二下·山东青岛·期末）如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为1.62eV-3.11eV，锌的逸出功为3.34eV，下列说法错误的是（　　） A．处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离 B．用能量为的电子轰击处于基态的氢原子，一定不能使氢原子向高能级跃迁 C．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多发出3种不同频率的光子 D．一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为9.41eV 44．（多选）（23-24高二下·河北·期末）下列四幅图的说法错误的是（    ） A．图甲中，三种放射线处于磁场中，中间没有偏转的b是γ射线，它比a和c的电离能力强 B．图乙中，处于基态的氢原子可以吸收能量为14eV的光子而发生电离 C．图丙中，用同一光电管做实验，甲光的光照强度大于乙光的光照强度，乙光的频率小于丙光的频率 D．图丁中，原子核F的比结合能大于原子核E的比结合能，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量 12原子核的组成 45．（23-24高二下·湖北·期末）宇宙射线进入地球大气层时，同大气作用产生中子，中子撞击大气中的氮引发核反应产生碳14，核反应方程为。原子核X为（　　） A． B． C． D． 46．（23-24高二下·辽宁大连·期末）在考古研究中，通常利用的衰变来测定文物的大致年代，衰变产物为，则下列说法中正确的是（　　） A．发生的是α衰变 B．比多一个质子 C．的比结合能小于的比结合能 D．衰变半衰期会随环境温度升高而改变 47．（23-24高二下·辽宁沈阳·期末）当月球进入月夜，表面温度会降低到-180℃，“玉兔二号”失去动力源——太阳能，此时“玉兔二号”依靠核电池的热量来抵御月夜的寒冷，核电池将 衰变释放的核能一部分转换成电能，的衰变方程为 下列说法中正确的是（　　） A．衰变方程中的X为质子 B．比的比结合能大 C．比多两个质子和两个中子 D．1000个238 Pu原子核经过一个半衰期后还剩500个 48．（23-24高二下·山东济南·期末）2024年，中国科学院青藏高原研究所的科研人员利用矿物原位锂同位素分析法，在地幔中发现了来自海洋的锂元素，为研究青藏高原地质历史时期不同圈层的相互作用提供了新思路。已知锂的一种同位素的衰变方程为，此核反应过程发生了质量亏损。则下列说法中正确的是（　　） A．此核反应从外界吸收能量 B．此核反应向外界放出能量 C．核比核多一个核子 D．核比核少一个核子 13半衰期的计算 49．（23-24高二下·新疆乌鲁木齐·期末）的半衰期是5天，20g的经过10天后还剩 g。 50．（23-24高二下·江苏南通·期末）元素锶89Sr具有放射性，对于质量为m0的89Sr，经过时间t，衰变掉的89Sr的质量为m，其图线如图所示，从图中可以得到89Sr的半衰期为（　　） A．29.5d B．51.0d C．54.8d D．60.0d 51．（多选）（23-24高二下·山东青岛·期末）医学上可以用放射性同位素作为示踪剂注射到人体，然后定时检测其放射强度以研究病人的病情。已知钠的放射性同位素经过一次衰变后产生稳定的镁（）。的半衰期为15h，将一个放射强度为每秒次的溶液样本注射到某病人血液中，45h后从该病人体内抽取的血液，测得其放射强度为每秒5次。下列说法正确的是（    ） A．该衰变过程为衰变 B．进入到血液后半衰期变短 C．45h后样本放射强度变为原来的 D．该病人体内血液的总体积约为4.8L 52．（23-24高二下·广西南宁·期末）放射性元素会衰变为稳定的，半衰期约为，可以用于检测人体的甲状腺对碘的吸收。若某时刻与的原子数量之比为，则后，与的原子数量之比为（　　） A． B． C． D． 14原子核的人工转变 53．（24-25高三上·甘肃·期末）下列核反应方程中括号内的粒子为质子的是（　　） A．（　　） B．（　　） C．（　　） D．（　　） 54．（24-25高三上·福建宁德·阶段练习）铁、钴、镍是常见的三种铁磁性物质，它们的原子半径及性质十分相似。铁、钴、镍的某些同位素具有放射性，放射性铁59作为示踪剂在人体代谢及血液系统疾病治疗中起重要作用，医学上常用钴60产生的γ射线对患有恶性肿瘤的病人进行治疗。用中子轰击铁58可得放射性铁59，放射性铁59衰变后可产生钴59，用中子轰击钴59可得放射性钴60，放射性钴60衰变后可产生镍60，下列核反应方程错误的是（    ） A． B． C． D． 55．（23-24高二下·山东济南·期末）碳循环理论认为像太阳这样中等大小的恒星是以碳为催化元素来实现聚变的。碳循环中有一个步骤是放射性的氮-13衰变为碳-13，此过程的核反应方程为，其中X为（　　） A． B． C． D． 56．（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) 15结合能 57．（2024·重庆·二模）下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　） A．图甲中铀238原子核的半衰期是45亿年，经过45亿年，10个铀238原子核衰变后还剩5个 B．图乙中氘核的比结合能小于氦核的比结合能 C．图丙中一个氢原子从n = 4的能级向基态跃迁时，最多可以放出6种不同频率的光 D．图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的I − U关系图，则a光频率最高 58．（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。 59．（23-24高二下·贵州黔西·期末）如图所示，图甲为原子核的比结合能与质量数关系曲线，图乙为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线，根据两曲线，下列说法正确的是（　　） A．根据图甲可知，He核的结合能约为28MeV B．根据图甲可知，比更稳定 C．根据图乙可知，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．根据图乙可知，若A、B能结合成C，则结合过程一定要吸收能量 60．（23-24高二下·河南信阳·期末）2023年4月12日，我国全超导托卡马克核聚变装置（EAST）成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。该装置可使用、和为核燃料进行热核聚变反应，核反应方程分别为：①；②。则下列说法正确的是（　　） A．粒子X为质子，粒子Y是电子 B．核反应①中质量亏损较大 C．比结合能大于的比结合能 D．核聚变反应可以用镉棒来控制反应速度 16质能方程 61．（23-24高二下·山东威海·期末）一个氘核（）与一个氚核（）聚合成一个氦核（）的同时放出一个粒子，释放17.6MeV的能量，不计生成物的动能。已知氘核、氚核的比结合能分别为1.09MeV、2.78MeV，1MeV=106eV，光速c=3×108m/s。 (1)请写出核反应方程； (2)求该反应中的质量亏损（结果用kg表示，保留三位有效数字）； (3)求氦原子核的比结合能。 62．（23-24高二下·山东菏泽·期末）原子核的衰变过程遵守一系列的守恒定律，如电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒和能量守恒等。利用磁场研究原子核衰变是一种常用的方法，可以研究各种基本粒子的性质。现有一个在匀强磁场中原来速度几乎为0的放射性原子核W衰变为两个粒子A和B，衰变后粒子A和B运动的速度方向和磁场方向垂直，粒子A和B分别做匀速圆周运动。已知粒子A和B的电荷数之比与质量数之比分别为，。已知该衰变过程中的质量亏损为，光速为c，设该衰变过程释放的核能全部转化为粒子的动能。 （1）由于粒子的质量数为零，根据质量数之比，可判断该衰变为衰变，衰变后两个粒子在同一个磁场中形成的运动轨迹是下列甲、乙图中的哪个图？ （2）求粒子A和B做匀速圆周运动的半径之比； （3）求粒子A的动能 63．（23-24高二下·山东青岛·期末）发生衰变时，其衰变方程为：，光在真空中的传播速度为，。 （1）求一次衰变过程中亏损的质量（保留2位有效数字）； （2）若开始处于静止状态，衰变过程释放的核能全部转化为粒子和钍核的动能，求放出的粒子的动能（单位用MeV表示，保留2位有效数字）； （3）若和的比结合能分别是7.38MeV和7.50MeV，求的比结合能。 64．（23-24高二下·山东滨州·期末）鉴于核裂变产生的放射性废料，对环境造成很大污染。核物理学家致力于核聚变发电，以减少核污染。核聚变最常用的材料是氢的同位素和，一个和一个发生核聚变生成一个粒子和一个中子。已知的比结合能是，的比结合能是的比结合能是7.03MeV，中子的结合能为0，光速元电荷。求 （1）写出上述核反应方程； （2）一个氘核与一个氚核聚变过程释放出的能量； （3）一个氘核与一个氚核聚变过程中质量亏损多少kg。（结果保留两位有效数字） 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 猜想08 近代物理 01能量量子化与能量子 2 02光电效应的规律 3 03光子能量的计算 6 04爱因斯坦光电效应方程的应用 8 05光电效应方程的函数图像理解 12 06用光电管研究光电效应 16 07康普顿效应 19 08物质的波粒二象性 23 09核式结构模型 27 10氢原子光谱分析 29 11波尔原子理论的局限性 32 12原子核的组成 36 13半衰期的计算 37 14原子核的人工转变 39 15结合能 41 16质能方程 43 01能量量子化与能量子 1．（23-24高二下·吉林·期末）X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器，用某一频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则（　　） A．该金属逸出功增大 B．X光的光子能量增大 C．逸出的光电子最大初动能增大 D．单位时间逸出的光电子数增多 【答案】D 【详解】A．金属的逸出功是金属的自身固有属性，仅与金属自身有关，增加此X光的强度，该金属逸出功不变，故A错误； B．根据光子能量公式可知，增加此X光的强度，X光的光子能量不变，故B错误； C．根据光电效应方程 可知逸出的光电子最大初动能不变，故C错误； D．增加此X光的强度，单位时间照射到金属表面的光子变多，则单位时间逸出的光电子数增多，故D正确。 故选D。 2．（23-24高二下·江苏镇江·期末）A、B两种光子的能量之比为3:1，下列关于两种光子的说法正确的是（　　） A．A和B频率之比为3:1，波长之比为3:1 B．A和B频率之比为1:3，波长之比为3:1 C．A和B频率之比为3:1，动量之比为3:1 D．A和B频率之比为1:3，动量之比为3:1 【答案】C 【详解】AB．根据 可得A、B光子的频率之比为，波长之比为，故AB错误； CD．根据 可得A、B光子的动量大小之比为，故C正确，D错误。 故选C。 3．（23-24高二上·浙江杭州·期末）关于物理学家和他们的贡献，下列说法中正确的是（　　） A．普朗克首次提出能量子的概念与物体所带的电荷量是量子化的 B．法拉第提出了场的概念并用电场线形象地描述电场 C．库仑发现点电荷间相互作用的规律并测出了静电力常量k的数值 D．奥斯特发现了电流的磁效应并总结出右手螺旋定则来判定电流周围磁场方向 【答案】B 【详解】A．普朗克首次提出能量子的概念，密立根提出物体所带的电荷量是量子化的，故A错误； B．法拉第提出了场的概念，为了描述看不见、摸不着的电场，法拉第用电场线形象地描述电场，故B正确； C．库仑发现点电荷间相互作用的规律，但是，由于库仑时代，电荷量的单位都没有规定，可知，库仑并没有测出静电力常量k的数值，故C错误； D．奥斯特发现了电流的磁效应，安培并总结出右手螺旋定则来判定电流周围磁场方向，故D错误。 故选B。 4．（23-24高二上·安徽宣城·期末）关于电磁波的发现及应用、能量量子化，下列说法正确的是（　　） A．利用红外线的热效应能杀菌消毒，夜视仪利用了红外成像技术 B．X射线具有很强的辐射性，常用于癌症病人的化疗 C．能量量子化指能量的连续性，微观粒子的能量值可以是任意值 D．普朗克提出了“能量子”假说，解决了黑体辐射的理论困难 【答案】D 【详解】A．利用紫外线能杀菌消毒，红外线不具有该功能，故A错误； B．射线具有很强的辐射性，常用于癌症病人的化疗，故B错误； C．能量量子化是指微观粒子的能量值只能是一个最小能量单位的整数倍，是不连续性，故C错误； D．普朗克提出了“能量子”假说，解决了黑体辐射的理论困难，故D正确。 故选D。 02光电效应的规律 5．（多选）（23-24高二下·青海·期末）大量处在激发态n的氢原子向基态跃迁时能向外辐射三种波长不同的光子，三种光子的波长分别为、、，且有，波长为的光能使某种金属发生光电效应。下列说法正确的是（　　） A． B． C．波长为的光一定能使该金属发生光电效应 D．同一三棱镜对波长为的光的折射率比对波长为的光的折射率大 【答案】AC 【详解】A．大量氢原子跃迁时向外辐射的光子种类为 解得能级 故A正确； B．由跃迁规律可知，光子的能量一定等于光子、的能量之和，结合能量，则有 则 故B错误； C．由波速、频率与波长的关系，可知频率 又根据波长的大小关系，则有频率满足的大小关系为 光电效应的产生条件是入射光的频率大于金属的极限频率，的光能使某种金属发生光电效应现象，则的光一定能使该金属发生光电效应现象，故C正确； D．由，可知三种光的折射率关系为 所以同一三棱镜对波长为的光的折射率比对波长为的光的折射率小，故D错误。 故选AC。 6．（23-24高二下·湖南长沙·期末）图示为氢原子能级图。一群氢原子处于的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，可以辐射出6种不同频率的光，其中有几种频率的光可以使逸出功为6.20eV的金属板发生光电效应（　　） A．4 B．3 C．2 D．1 【答案】B 【详解】一群氢原子处于的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，可以释放6种不同能量的光子： 从跃迁到，辐射的光子能量为， 从跃迁到，辐射的光子能量为2.55eV， 由跃迁到，辐射的光子能量为， 从跃迁到，辐射的光子能量为， 从跃迁到，辐射的光子能量为， 由跃迁到，辐射的光子能量为， 可见有3种光子能量大于金属板的逸出功6.20eV，所以有3种频率的光能使金属板发生光电效应，故选B。 7．（多选）（23-24高二下·黑龙江绥化·期末）在光电效应实验中，小明分别用甲、乙、丙三束单色光照射同一光电管，得到了光电流随光电管两端的电压变化的曲线如图所示。下列说法正确的是（　　） A．乙光频率比甲光频率高 B．真空中，乙光波长大于丙光波长 C．甲光的光强等于丙光的光强 D．若用丙光照射某金属有光电子逸出，则改用乙光照射该金属一定有光电子逸出 【答案】AD 【详解】A．根据 入射光的频率越高，对应的遏止电压越大，由图可知：甲光、丙光的遏止电压相等且小于乙光的遏止电压，所以三种色光的频率关系为 再据波速公式 可知 故A正确，B错误； C．甲光对应的饱和电流大于丙光对应的饱和电流，所以甲光的光强大于丙光的光强，故C错误； D．若用丙光照射某金属有光电子逸出，因为乙光的频率大于丙光的频率，所以改用乙光照射该金属一定有光电子逸出，故D正确。 故选AD。 8．（多选）（23-24高二下·河南开封·期末）如图为某款条形码扫描笔的工作原理图，发光二极管发出的光频率为。将扫描笔笔口打开，在条形码上匀速移动，遇到黑色线条光几乎全部被吸收；遇到白色线条光被大量反射到光电管中的金属表面（截止频率），产生光电流，如果光电流大于某个值，会使信号处理系统导通，将条形码变成一个个脉冲电信号。下列说法正确的是（　　） A．扫描笔在条形码上移动的速度会影响相邻脉冲电信号的时间间隔 B．频率为的光照到光电管的金属表面立即产生光电子 C．若频率为的光子能量为8eV，则一群氢原子从能级跃迁到能级过程中发出的光，有4种光可以识别条形码 D．若部分光线被遮挡，光电子飞出阴极时的最大初动能不变，但光电流减小 【答案】ABD 【详解】A．由题意，可知扫描笔在条形码上移动的速度越快，相邻脉冲电信号的时间间隔就越短，所以扫描笔在条形码上移动的速度会影响相邻脉冲电信号的时间间隔，故A正确； B．只要入射光的频率大于光电管的金属的极限频率，入射光照射该金属时，金属表面瞬间就会有光电子产生，故B正确； C．若频率为的光子能量为8eV，则一群氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级过程中发出的光，可以识别条形码的光子的能量至少要大于6.4eV。根据氢原子从高能级向低能级跃迁时释放光子的能量 结合能级图，可知满足该条件的光子为4→1，3→1，2→1共3种光可以识别该条形码，故C错误； D．根据光电效应规律可知，若部分光线被遮挡，入射光的频率不变，光强度减弱，则光电子飞出阴极时的最大初动能不变，但光电流减弱，故D正确。 故选ABD 。 03光子能量的计算 9．（24-25高二上·甘肃白银·期末）普朗克的能量子假设是对经典物理学思想与观念的一次突破。按照该假设，的能量子对应的电磁辐射的波长为（普朗克常量，真空中的光速）（　　） A．663nm B．221nm C．100nm D．66.3nm 【答案】D 【详解】根据 可得 故选D。 10．（23-24高二下·吉林松原·期末）现代医学采用激光“焊接”视网膜技术来治疗近视，所用激光的波长。已知普朗克常量，光在真空中传播的速度，则该激光中每个光子的能量为（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】光子的频率为 该激光中每个光子的能量为 解得 故选A。 11．（多选）（23-24高二下·海南海口·期末）A、B两种光子的能量之比为，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、，则下列说法正确的是（　　） A．A、B两种光子的频率之比为 B．A、B两种光子的动量之比为 C．该金属的逸出功 D．该金属的极限频率 【答案】BC 【详解】A．根据 可得，A、B两种光子的频率之比为，故A错误； B．根据 可知A、B两种光子的动量之比为，故B正确； CD．根据光电效应方程可知 解得该金属的逸出功 该金属的极限频率 故C正确，D错误。 故选BC。 12．（23-24高二下·北京丰台·期末）北京时间2024年5月5日19时54分，太阳爆发了一次X射线耀斑，X射线耀斑的级别划定通常以地球同步轨道卫星观测到的X射线流量来表征。射线流量指在单位时间、单位面积上接收到的射线能量。若太阳均匀地向各个方向辐射X射线，设波长为λ，太阳辐射X射线的总功率为P。静止卫星探测仪正对太阳的面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，则静止卫星探测仪探测到的X射线流量中的光子数为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】每个光子的能量为 太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，设其t秒内发射总光子数为n，卫星探测仪镜头每秒接收到该种光子数为N，有 t秒辐射光子的总能为 太阳辐射硬X射线的总功率为 联立解得 故选C。 04爱因斯坦光电效应方程的应用 13．（23-24高二下·云南昭通·期末）氢原子能级图如图甲所示。某群处于基态的氢原子受某光子照射后可辐射出三种不同频率的光，其中有两种能使乙图中逸出功为的极钾金属发生光电效应，通过乙图实验装置得到这两种光分别实验时的电流和电压读数，绘出丙图中①、②两根曲线，则下列说法正确的是（　　） A．三种光中波长最长的光是从跃迁到时产生的 B．乙图中当滑片向左端移动时，电流表示数不断增大到饱和电流后保持不变 C．丙图中①曲线对应的入射光光子能使钾金属产出最大初动能为的光电子 D．丙图中 【答案】C 【详解】A．处于基态的氢原子受某光子照射后可辐射出三种不同频率的光，由可知，氢原子吸收光子后跃迁到能级，此时三种不同频率的光的光子能量分别为 由光子的能量公式可知，光子的能量越小，则频率越小，可波长越大，可知三种光中波长最长的光是从跃迁到时产生的，A错误； B．乙图中当滑片向左端移动时，给光电管所加正向电压逐渐减小，则电流表示数逐渐减小，B错误； C．丙图中①曲线对应截止电压较小，因此该曲线对应入射光的光子能量为，则入射光光子能使钾金属产出光电子的最大初动能为 C正确； D．丙图中①曲线对应截止电压 D错误。 故选C。 14．（23-24高二下·山东威海·期末）如图所示是研究光电效应规律的实验装置，P为滑片，用频率为的光照射阴极K，当电压表示数为U时，微安表示数刚好为零。已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，则K的逸出功为（　　） A．eU B． C． D． 【答案】C 【详解】由题图可知，给光电管加反向电压，当电压表示数为U时，微安表示数刚好是零，可知 由遏止电压与光电子的最大初动能的关系可得 由光电效应方程 可得，K的逸出功为 故选C。 15．（23-24高二下·湖南长沙·期末）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。 16．（23-24高二下·吉林松原·期末）已知氢原子的能级图如图甲所示，把A金属作为光电效应实验装置的阴极K，如图乙所示，用氢原子由能级跃迁到能级所发出的光照射真空玻璃管的阴极K，恰能发生光电效应。现在用氢原子由能级跃迁到能级时发出的光去照射阴极K。已知元电荷，求：（结果均保留两位有效数字，单位都用表示） (1)A金属的逸出功； (2)从A金属表面逸出的光电子的最大初动能。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）氢原子由能级跃迁到能级所发出的光的能量恰能使阴极K发生光电效应，则有 解得A金属的逸出功 （2）氢原子由能级跃迁到能级时发出光子的能量 解得 从A金属表面逸出的光电子的最大初动能 解得 05光电效应方程的函数图像理解 17．（多选）（23-24高二下·宁夏石嘴山·期末）在研究甲、乙两种金属光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能与入射光频率v的关系如图所示，则（　　） A．两条图线与横轴的夹角和可能不相等 B．若用同种频率的光照射这两种金属均能发生光电效应，则甲的遏制电压大于乙的遏制电压 C．若某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则一定也能使甲金属发生光电效应 D．甲金属的逸出功小于乙金属的逸出功 【答案】BCD 【详解】A．由光电效应方程有 可知光电子的最大初动能与入射光频率的关系图像的斜率为普朗克常量，所以两图像的斜率一定相等，即和一定相等，故A项错误； BD．结合之前的分析可知，其图像与横坐标的交点为截止频率，又因为 所以甲的逸出功小，用同种光照射两种金属发生光电效应，则甲的光电子的最大初动能大，由因为 所以甲的遏止电压大于乙的遏止电压，故BD正确； C．由之前的分析可知，甲的截止频率小，所以当乙可知发生光电效应时，该光也一定可以使甲发生光电效应，故C项正确。 故选BCD。 18．（多选）（23-24高二下·山西朔州·期末）爱因斯坦光电效应方程成功解释了光电效应现象。下图中①、②两直线分别是金属A、B发生光电效应时的遏止电压Uc与入射光频率v的关系图像，则下列说法不正确的是（　　） A．金属B的逸出功比金属A的小 B．①、②两直线的斜率均为 C．当用频率为的光分别照射两金属A、B时，A中逸出光电子的最大初动能较小 D．当入射光频率v不变时，增大入射光的光强，则遏止电压Uc增大 【答案】ACD 【详解】A．根据光电效应方程 所以 结合图像可知，②对应的逸出功较大，即金属B的逸出功大，故A错误，符合题意； B．①、②两直线的斜率均为，故B正确，不符合题意； C．当用频率为的光分别照射两金属A、B时，图像①对应的遏止电压大，则A中逸出光电子的最大初动能较大，故C错误，符合题意； D．当入射光频率不变时，增大入射光的光强，遏止电压不变，饱和电流增大，故D错误，符合题意。 故选ACD。 19．（2024·江苏南京·一模）用图甲所示实验装置探究光电效应规律，得到a、b两种金属材料遏止电压随入射光频率v的图线如图乙中1和2所示，则下列有关说法中正确的是（　　） A．图线的斜率表示普朗克常量h B．金属材料a的逸出功较大 C．用同一种光照射发生光电效应时，a材料逸出的光电子最大初动能较大 D．光电子在真空管中被加速 【答案】C 【详解】A．由爱因斯坦光电效应方程有 遏止电压与最大初动能关系为 可得 可知图线的斜率 A错误； B．由 则图像在纵轴上的截距为 由图可知b的截距大于a的截距，所以 B错误； C．由爱因斯坦光电效应方程有 由于a材料的逸出功较小，则用同一种光照射发生光电效应时，a材料逸出的光电子最大初动能较大，C正确； C．图中光电管加的是反向电压，光电子在真空管中被减速，D错误。 故选C。 20．（2024·河南·二模）1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他的目的是：测量金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν，由此算出普朗克常量h，并于普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。某实验小组实践密立根的研究过程，在对同一个光电管（阴极材料）进行多次试验后，得到了的Uc-ν图像，其中ν1、ν2，U1均为已知量，已知电子的电荷量为e。 （1）求普朗克常量h的表达式； （2）求该阴极材料的逸出功W0的表达式。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）由爱因斯坦光电效应方程有 由动能定理有 联立得 结合图像可得 解得 （2）根据逸出功的定义 解得 06用光电管研究光电效应 21．（23-24高二下·宁夏银川·期末）氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率的光中只有频率为、两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为、的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是（　　） A．一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中最多能发出3种不同频率的光 B．图丙中的图线a所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的 C．图丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.75eV D．处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.75eV的光子并电离 【答案】C 【详解】A．一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中最多能发出 种不同频率的光，故A错误； BC．图丙中的图线b所表示的光的遏止电压较大，则光电子最大初动能较大，所对应的光子能量较大，原子跃迁对应的能级差较大，即对应于由第4能级向基态跃迁，则光子能量为 故B错误，C正确； D．处于第4能级的氢原子至少要吸收0.85eV的能量才能电离，故D错误。 故选C。 22．（23-24高二下·江苏南京·期末）氢原子能级如图甲所示，一群处于高能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光光子能量范围约为1.62eV到3.11eV之间，a光的光子能量为。则（　　） A．氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的可见光 B．当滑片P向a端移动时，光电流I将增大 C．a光照射得到的光电流最弱，所以a光光子动量最小 D．图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有 【答案】D 【详解】A．可见光的光子能量范围约为1.64eV到3.11eV之间。氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的光，只有2种可见光，分别为从能级向能级跃迁和从能级向能级跃迁，故A错误； B．当滑片P向a端移动时，施加反向电压，光电流I将减小，故B错误； C．根据 可知频率越大，遏止电压越大，故a光的频率最大，根据 可知频率越大，波长越短，故a光的波长最短，根据 可知a光光子动量最大，故C错误； D．可见光波长范围约为400nm到760nm之间，根据氢原子能级图可知氢光谱可见光只有4条，而a光的能量最大，故排除氢原子从能级向能级跃迁的可能，故a光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为2.86eV，b光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为2.55eV，c光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为1.89eV，故图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有 联立可得 故D正确。 故选D。 23．（23-24高二下·辽宁抚顺·期末）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。 24．（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。 07康普顿效应 25．（23-24高二下·河南周口·期末）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。 26．（23-24高二下·广东广州·期末）关于下列四幅图的说法正确的是（    ） A．图甲中玻璃容器中的小水银滴呈球形，是因为水银与玻璃浸润导致的结果 B．图乙为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子碰撞，碰撞后散射光的波长变长 C．锌的逸出功为，用丙中一群处于能级的氢原子发出的光照射锌板，逸出光电子的最大初动能为 D．图丁是衰变过程随时间的变化规律，说明每个半衰期发生衰变的原子核数量相同 【答案】B 【详解】A．图甲中玻璃容器中的小水银滴呈球形，是因为水银与玻璃不浸润导致的结果，故A错误； B．图乙为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子碰撞，碰撞后散射光的光子能量变小，根据 可知，碰撞后散射光的波长变长，故B正确； C．锌的逸出功为，用丙中一群处于能级的氢原子发出的光照射锌板，照射光的光子最大能量为 根据光电效应方程可知，逸出光电子的最大初动能为 故C错误； D．衰变过程随时间的变化规律说明在相同时间内，有半数的原子核发生了衰变，但相同时间内衰变的原子数量随时间的推移而不断减少，故D错误。 故选B。 27．（多选）（23-24高二下·山东聊城·期末）康普顿在研究石墨对射线的散射时，发现在散射的射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长大于的成分。如图所示，在某次碰撞中，入射光子与静止的无约束自由电子发生弹性碰撞，碰撞后光子的方向与原入射方向成角，与电子碰后的速度方向恰好垂直，已知普朗克常量为h，光速为c。下列说法正确的是（　　） A．入射光的光子动量大小为 B．入射光的光子能量为 C．碰撞后电子的动能为 D．碰撞后光子的动量大小为 【答案】BC 【详解】A．入射光的光子动量大小为，故A错误； B．入射光的光子能量为 故B正确； C D．设光子与电子碰撞后，光子波长为，电子的动量为，则光子与电子碰撞前后，沿x方向的分动量守恒 沿y方向的分动量也守恒 联立解得 ， 根据能量守恒得 解得碰撞后电子的动能 碰撞后光子的动量大小 故C正确，D错误； 故选BC。 28．（2024·黑龙江齐齐哈尔·三模）“5G改变社会，6G改变世界”，近年来，我们见证了电磁波不同频段应用的快速发展．5G所用的电磁波频率一般在24G Hz到100G Hz之间，6G将使用频率在100G Hz到10000G Hz之间的电磁波；是一个频率比5G高出许多的频段。下列相关说法正确的是（    ） A．5G电磁波光子能量较大 B．5G电磁波光子动量较大 C．6G电磁波更容易使金属发生光电效应 D．6G电磁波遇到障碍物更容易衍射 【答案】C 【详解】A．根据光子能量公式 可知6G电磁波频率高，光子能量较大，故A错误； B．根据德布罗意波长公式 ， 可知6G电磁波频率高，波长小，光子动量较大，故B错误； C．6G电磁波光子能量大更容易使金属发生光电效应，故C正确； D．6G电磁波波长小，遇到障碍物不容易发生明显衍射，故D错误。 故选C。 08物质的波粒二象性 29．（24-25高三上·河北石家庄·期末）氘核和氦核由静止经过相同的电压加速后（速度均远小于光速），和的德布罗意波长之比等于（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】带电粒子加速过程，有 德布罗意波长 联立，解得 则和的德布罗意波长之比等于 故选A。 30．（23-24高二下·吉林松原·期末）如图所示，假设一入射光子与静止的电子发生弹性碰撞，碰后光子的动量大小为，传播方向与入射方向的夹角为，碰后电子的出射方向与光子入射方向的夹角为。已知光速为c，普朗克常量为h，下列说法正确的是（    ）      A．碰后电子的动量 B．碰后电子的动能为 C．入射光子碰撞前的动量 D．碰前入射光的波长 【答案】A 【详解】A．碰撞前后动量守恒，垂直光子入射方向有 解得碰后电子的动量 故A正确； B．碰后电子的动量 碰后电子的动能为 故B错误； C．碰撞前后动量守恒，光子入射方向有 故C错误； D．根据德布罗意公式可知，碰前入射光的波长为 故D错误。 故选A。 31．（23-24高二下·上海浦东新·期末）“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，卫星的半径为r，离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，则下列说法不正确的是（    ） A．每个光子的动量 B．每个光子的能量 C．太阳辐射硬X射线的总功率 D．卫星每秒接收到个该种光子 【答案】D 【详解】A．每个光子的动量 故A正确，与题意不符； B．每个光子的能量 故B正确，与题意不符； C．太阳辐射硬X射线的总功率 太阳t时间辐射硬X射线的总能量为 联立，解得 故C正确，与题意不符； D．卫星每秒接收到该种光子的个数为 故D错误，与题意相符。 故选D。 32．（23-24高二下·浙江金华·期末）如图甲所示，一抽成真空的圆柱形薄筒，中心轴处有一细长直的紫光线光源。沿柱面位置放置一个弧长为a、长度为的光膜片，如图乙，光照到光膜片上形成的压强为p。为了简化问题，假设线光源只沿径向均匀射出紫光，光照到光膜片上，一部分被吸收，其余被完全反射，吸收率为。已知普朗克常量为，紫光频率为，光速为，则单位时间内照到光膜片上的光子数为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据光速与频率的关系有 根据波长与光子动量的关系有 令时间照射到光膜片上的光子数目为，根据动量定理有 单位时间内照到光膜片上的光子数为 由于光照到光膜片上形成的压强为p，则有 结合上述解得 故选A。 09核式结构模型 33．（23-24高二下·陕西西安·期末）关于物理学家和他们对物理学的贡献，下列说法正确的是（　　） A．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，确定了原子核的存在 B．卢瑟福根据α粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型 C．玻尔建立了量子理论，并成功解释了各种原子的发光原理 D．麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在 【答案】B 【详解】A．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，确定了原子核具有复杂结构还可再分，卢瑟福确定了原子核的存在，故A错误； B．卢瑟福根据α粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型，故B正确； C．玻尔结合普朗克的量子概念、爱因斯坦的光子概念和卢瑟福的原子核式结构模型提出了玻尔理论，成功解释了氢原子发光现象；但由于过多保留了经典电磁学的理论，不能很好地解释其他原子的发光现象，故C错误； D．麦克斯韦预言了电磁波，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故D错误。 故选B。 34．（23-24高二下·河北·期末）如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等（    ） A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了核式结构模型 B．大多数α粒子几乎沿原方向返回 C．从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能一直增大 D．α粒子经过a、b两点时动能相等 【答案】A 【详解】A．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，故A正确； B．根据粒子散射现象可知，大多数粒子击中金箔后几乎沿原方向前进，故B错误； C．粒子受到电场力作用，根据电场力做功特点可知粒子从经过运动到的过程中电场力先做负功后做正功，所以粒子的电势能先增大后减小，故C错误； D．由于α粒子从a运动到b的过程中电场力做负功，则动能减小，故D错误。 故选A。 35．（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期末）下列四幅图涉及不同的物理知识，相关说法正确的是（　　） A．图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果发现了质子 B．图乙：天然放射现象的发现说明原子内部有复杂结构，其中1为α射线 C．图丙：密立根用油滴实验测出了元电荷的数值 D．图丁：镉棒插入深一些可加快链式反应的速度 【答案】C 【详解】A．图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果发现了核式结构模型，故A错误； B．图乙：天然放射现象的发现说明原子核内部有复杂结构，根据左手定值可知其中1为α射线，故B错误； C．图丙：密立根用油滴实验测出了元电荷的数值，故C正确； D．图丁：镉棒插入深一些，吸收更多的中子，可减慢链式反应的速度，故D错误。 故选C。 36．（多选）（23-24高一下·四川眉山·期末）1909至1911年，英国物理学家卢瑟福和他的合作者用粒子轰击厚度为微米的金箔，发现少数粒子发生较大偏转。如图所示，甲、乙两个α粒子从较远处分别以相同的初速度轰击金箔，实线为两个粒子在某一金原子核附近电场中的运动轨迹，虚线表示以金原子核为圆心的圆，两轨迹与该圆的交点分别为b、c，两轨迹的交点为a。（只考虑一个金原子核与粒子之间的相互作用力），下列说法正确的是（　　） A．在金原子核形成的电场中，b、c两点的场强和电势均相同 B．甲乙两个粒子经过a点时加速度相同 C．甲乙两个粒子在分别在b、c点的电势能相同 D．粒子是一种带负电的粒子 【答案】BC 【详解】A．根据点电荷形成的电场中，场强公式 可知，离场源电荷距离相等的点场强大小相等，但方向不同，而以场源电荷为圆心的同心圆为等势面，因此可知，b、c两点的场强不同，但电势均相同，故A错误； B．两个α粒子经过a点时所受电场力相同，则根据牛顿第二定律可知，两粒子在该点加速度相同，故B正确； C．b、c点电势相同，由 甲乙两个粒子在分别在b、c点的电势能相同，故C正确； D．由两个粒子运动轨迹可知，金原子核对粒子库仑力为斥力，故粒子是一种带正电的粒子，故D错误。 故选BC。 10氢原子光谱分析 37．（23-24高二下·辽宁·期末）氢原子跃迁与巴耳末系的对比图像如图所示，已知光速为c，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．巴耳末系就是氢原子从，4，5，…能级跃迁到基态时辐射出的光谱 B．气体的发光原理是气体放电管中原子受到高速电子的撞击跃迁到激发态，再向低能级跃迁，放出光子 C．氢原子从能级跃迁到能级时辐射出的光是巴尔末系中波长最短的 D．若处于某个激发态的几个氢原子，只发出、、三种波长的光，当，则有 【答案】B 【详解】A．巴耳末系就是氢原子从，4，5，…能级跃迁到n=2时辐射出的光谱，选项A错误； B．气体的发光原理是气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到激发态，激发态是不稳定的，会自发地向低能级跃迁，放出光子，选项B正确； C．氢原子从能级跃迁到能级时辐射出的光是巴尔末系中频率最小，波长最长的，选项C错误； D．若处于某个激发态的几个氢原子，只发出、、三种波长的光，当，则 由能级差关系可知 即 可得 选项D错误。 故选B。 38．（23-24高二下·重庆·期末）物理学家约翰·巴耳末在研究氢原子光谱过程中于1885年发现并总结出著名的巴耳末公式：（n=3，4，5…），R为里德伯常数。则巴尔末系中最小频率与最大频率的比值为（　　） A．20：27 B．21：25 C．5：9 D．3：4 【答案】C 【详解】结合题意，可知巴尔末系中，当时，光子波长最长为 当时，光子波长最短为 根据光子的频率 可得巴尔末系中最小频率与最大频率的比值为 故选C。 39．（多选）（23-24高二下·广东江门·期末）氢原子的能级如图所示，一群处于能级激发态的氢原子向较低能级跃迁时会发出频率不同的光，这些光照射在逸出功为的锌板上。下列说法正确的是（　　） A．这群氢原子的发射光谱是连续光谱 B．跃迁时，最多能发出6种不同频率的光 C．氢原子从跃迁到能级时，发出的光波长最长 D．锌板会发生光电效应现象，且表面逸出光电子的最大初动能为 【答案】BD 【详解】A．这群氢原子的发射光谱是线状光谱，故A错误； B．跃迁时，最多能发出 种不同频率的光，故B正确； C．氢原子从跃迁到能级时，能级差最大，则发出的光频率最大，波长最短，故C错误； D．氢原子从跃迁到能级时，能级差最大，则发出的光的能量最大，最大能量为 则锌板会发生光电效应现象，且表面逸出光电子的最大初动能为 Ekm=12.75eV-3.34eV=9.41eV 故D正确。 故选BD。 40．（23-24高二下·江苏南通·期中）光谱的结果显示氢原子只能发出一系列特定波长的光，瑞士科学家巴耳末发现这些谱线的波长λ 满足一个简单的公式，即巴耳末公式，（n=3，4，5…）。已知R为里德伯常量，电子电荷量的大小为e，真空中的光速为c，普朗克常量为h。 （1）求氢原子中电子从n=3能级跃迁到n=2时对应谱线的波长λ； （2）利用巴耳末系中波长最长的光照射某金属发生光电效应，已知遏止电压为Uc。求该金属的逸出功W0。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）由题意可知，在巴耳末系中，氢原子由n=3能级跃迁到n=2时有 解得 （2）氢原子由n=3能级跃迁到n=2时，辐射光子的能量最小，巴耳末系中波长最长，根据 解得 根据光电效应方程有 根据遏止电压的规律有 解得 11波尔原子理论的局限性 41．（23-24高二下·安徽淮北·期末）下列关于四幅图的说法中正确的是（　　） A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，处能看到较多的闪光点，处观察不到闪光点 B．乙图中处于基态的氢原子能吸收能量10.6eV的光子而发生跃迁 C．丙图中用弧光灯照射原来带电锌板，一定能发现验电器张角变大 D．丁图中三种射线是、、射线，其中射线为射线 【答案】D 【详解】A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，处能看到较少的闪光点，在处也可以观察到很少的闪光点，A错误； B．吸收的光子能量需等于两个能级间的能级差，电子才会发生跃迁，从基态氢原子发生跃迁到能级，需要吸收的能量 即受到10.2eV光子照射，可以从基态氢原子发生跃迁到能级；从基态氢原子发生跃迁到能级，需要吸收的能量 所以10.6eV的光子不能被吸收，电子不能发生跃迁，B错误； C．图中用弧光灯照射锌板，锌板上的电子逸出，锌板带上正电，若验电器原来带负电，验电器的张角可能先变小后变大，C错误； D．根据左手定则可知，1带正电，为α射线；2不带电，为γ射线；3带负电,为β射线，D正确。 故选D。 42．（23-24高二下·宁夏石嘴山·期末）如图所示，氢原子可在下列各能级间发生跃迁，设从到能级辐射的电磁波的波长为，从到能级辐射的电磁波的波长为，从到能级辐射的电磁波的波长为，则下列关系式中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】ABC．已知从n＝4到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n＝4到n＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n＝2到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则λ1、λ2、λ3的关系为 可得 故AB错误，C正确； D．又 得 即 则 故D错误。 故选C。 43．（23-24高二下·山东青岛·期末）如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为1.62eV-3.11eV，锌的逸出功为3.34eV，下列说法错误的是（　　） A．处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离 B．用能量为的电子轰击处于基态的氢原子，一定不能使氢原子向高能级跃迁 C．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多发出3种不同频率的光子 D．一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为9.41eV 【答案】B 【详解】A．处于能级的氢原子可以吸收大于1.51eV的光子发生电离，而紫外线的光子能量大于可见光，即大于3.11eV，则处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离，选项A正确，不符合题意； B．用能量为12eV的电子轰击处于基态的氢原子，由于 E2-E1=-3.4eV-（-13.6eV）=10.2eV 可知氢原子可以吸收电子的一部分能量发生能级跃迁，故B错误，符合题意； C．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多发出3种不同频率的光子，分别对应于4→3、3→2、2→1的跃迁，选项C正确，不符合题意； D．一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光的最大能量为 发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为 选项D正确，不符合题意。 故选B。 44．（多选）（23-24高二下·河北·期末）下列四幅图的说法错误的是（    ） A．图甲中，三种放射线处于磁场中，中间没有偏转的b是γ射线，它比a和c的电离能力强 B．图乙中，处于基态的氢原子可以吸收能量为14eV的光子而发生电离 C．图丙中，用同一光电管做实验，甲光的光照强度大于乙光的光照强度，乙光的频率小于丙光的频率 D．图丁中，原子核F的比结合能大于原子核E的比结合能，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量 【答案】AD 【详解】A．图甲中，三种放射线处于磁场中，中间没有偏转的b是γ射线，γ射线不带电，它比a和c的电离能力弱，穿透能量强，选项A错误，符合题意； B．图乙中，处于基态的氢原子最少吸收13.6eV的能量就可电离，则吸收能量为14eV的光子能量后能发生电离，选项B正确，不符合题意； C．图丙中，用同一光电管做实验，因甲乙的遏制电压相等，甲的饱和光电流较乙大，可知甲光的光照强度大于乙光的光照强度，乙光的遏制电压小于丙光，可知乙光的频率小于丙光的频率，选项C正确，不符合题意； D．图丁中，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要释放能量，原子核F的比结合能大于原子核E的比结合能，故D错误，符合题意。 故选AD。 12原子核的组成 45．（23-24高二下·湖北·期末）宇宙射线进入地球大气层时，同大气作用产生中子，中子撞击大气中的氮引发核反应产生碳14，核反应方程为。原子核X为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【分析】已知核反应方程，根据核反应中质量数守恒、电荷数守恒列式即可确定X的质量数和电荷数。 【详解】设原子核的质量数为M，电荷数为N，根据质量数守恒可知 根据电荷数守恒可得 解得 故X为质子，故C正确，ABD错误。 故选C。 【点睛】解决本题的关键理解核反应方程中的质量数与电荷数守恒规律的应用。 46．（23-24高二下·辽宁大连·期末）在考古研究中，通常利用的衰变来测定文物的大致年代，衰变产物为，则下列说法中正确的是（　　） A．发生的是α衰变 B．比多一个质子 C．的比结合能小于的比结合能 D．衰变半衰期会随环境温度升高而改变 【答案】C 【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程为 可知，发生的是衰变，故A错误； B．比少一个质子，故B错误； C．核反应方程式中，生成物比反应物稳定，可知的比结合能小于的比结合能，故C正确； D．原子核的半衰期与外界的温度无关，不会随环境温度升高而改变，故D错误。 故选C。 47．（23-24高二下·辽宁沈阳·期末）当月球进入月夜，表面温度会降低到-180℃，“玉兔二号”失去动力源——太阳能，此时“玉兔二号”依靠核电池的热量来抵御月夜的寒冷，核电池将 衰变释放的核能一部分转换成电能，的衰变方程为 下列说法中正确的是（　　） A．衰变方程中的X为质子 B．比的比结合能大 C．比多两个质子和两个中子 D．1000个238 Pu原子核经过一个半衰期后还剩500个 【答案】C 【详解】A．设X的质量数和核电荷数分布为m、n，根据核反应过程质量数守恒和核电荷数守恒有 ， 则衰变方程中的X为氦核，故A错误； B．比稳定，故比比结合能大，故B错误； C．比的质子数多，多的个数为 比的中子数多，多的个数为 故C正确； D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少了原子核衰变不适用，故D错误。 故选C。 48．（23-24高二下·山东济南·期末）2024年，中国科学院青藏高原研究所的科研人员利用矿物原位锂同位素分析法，在地幔中发现了来自海洋的锂元素，为研究青藏高原地质历史时期不同圈层的相互作用提供了新思路。已知锂的一种同位素的衰变方程为，此核反应过程发生了质量亏损。则下列说法中正确的是（　　） A．此核反应从外界吸收能量 B．此核反应向外界放出能量 C．核比核多一个核子 D．核比核少一个核子 【答案】B 【详解】AB．此核反应过程发生了质量亏损，根据质能方程可知，此核反应向外界放出能量，故A错误，B正确； CD．核子数目等于质量数，核与核的质量数均为8，即核与核的核子数相等，故CD错误。 故选B。 13半衰期的计算 49．（23-24高二下·新疆乌鲁木齐·期末）的半衰期是5天，20g的经过10天后还剩 g。 【答案】5 【详解】的半衰期是5天，经过10天后，即经过2个半衰期，没有发生衰变的质量 还剩下5克没有衰变 50．（23-24高二下·江苏南通·期末）元素锶89Sr具有放射性，对于质量为m0的89Sr，经过时间t，衰变掉的89Sr的质量为m，其图线如图所示，从图中可以得到89Sr的半衰期为（　　） A．29.5d B．51.0d C．54.8d D．60.0d 【答案】B 【详解】由图像可知，衰变掉的89Sr的质量从变为，刚好衰变了一半的放射性元素，经历的时间为一个半衰期，则有 故选B。 51．（多选）（23-24高二下·山东青岛·期末）医学上可以用放射性同位素作为示踪剂注射到人体，然后定时检测其放射强度以研究病人的病情。已知钠的放射性同位素经过一次衰变后产生稳定的镁（）。的半衰期为15h，将一个放射强度为每秒次的溶液样本注射到某病人血液中，45h后从该病人体内抽取的血液，测得其放射强度为每秒5次。下列说法正确的是（    ） A．该衰变过程为衰变 B．进入到血液后半衰期变短 C．45h后样本放射强度变为原来的 D．该病人体内血液的总体积约为4.8L 【答案】AC 【详解】A．根据核反应质量数和电荷数守恒，核反应为 可知该衰变过程为衰变，故A正确； B．半衰期由核内部本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，进入到血液后半衰期不变，故B错误； C．45h后，即经历三个半衰期，样本放射强度变为原来的 故C正确； D．设该病人体内血液的总体积约为V，则有 解得 故D错误。 故选AC。 52．（23-24高二下·广西南宁·期末）放射性元素会衰变为稳定的，半衰期约为，可以用于检测人体的甲状腺对碘的吸收。若某时刻与的原子数量之比为，则后，与的原子数量之比为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据题述，与的原子数量之比为，则通过（一个半衰期）后，4份衰变剩余2份，生成了2份原子，剩余与原子数量之比为。 故选C。 14原子核的人工转变 53．（24-25高三上·甘肃·期末）下列核反应方程中括号内的粒子为质子的是（　　） A．（　　） B．（　　） C．（　　） D．（　　） 【答案】C 【详解】根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程分别为 粒子分别为中子、粒子、质子、电子。 故选C。 54．（24-25高三上·福建宁德·阶段练习）铁、钴、镍是常见的三种铁磁性物质，它们的原子半径及性质十分相似。铁、钴、镍的某些同位素具有放射性，放射性铁59作为示踪剂在人体代谢及血液系统疾病治疗中起重要作用，医学上常用钴60产生的γ射线对患有恶性肿瘤的病人进行治疗。用中子轰击铁58可得放射性铁59，放射性铁59衰变后可产生钴59，用中子轰击钴59可得放射性钴60，放射性钴60衰变后可产生镍60，下列核反应方程错误的是（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．方程 质量数守恒，电荷守恒，A正确，不符合题意； B．方程 质量数守恒，电荷守恒，B正确，不符合题意； C．方程 质量数守恒，电荷守恒，C正确，不符合题意； D．方程 质量数不守恒，电荷不守恒，D错误，正确的方程是 D错误，符合题意。 故选D。 55．（23-24高二下·山东济南·期末）碳循环理论认为像太阳这样中等大小的恒星是以碳为催化元素来实现聚变的。碳循环中有一个步骤是放射性的氮-13衰变为碳-13，此过程的核反应方程为，其中X为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0，电荷数为+1，为正电子即。 故选A。 56．（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 15结合能 57．（2024·重庆·二模）下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　） A．图甲中铀238原子核的半衰期是45亿年，经过45亿年，10个铀238原子核衰变后还剩5个 B．图乙中氘核的比结合能小于氦核的比结合能 C．图丙中一个氢原子从n = 4的能级向基态跃迁时，最多可以放出6种不同频率的光 D．图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的I − U关系图，则a光频率最高 【答案】B 【详解】A．图甲中铀238的半衰期是45亿年，半衰期只适用大量原子核的衰变，所以经过45亿年，10个铀238不一定有5个发生衰变，故A错误； B．图乙中氦核比氘核更稳定，氘核的比结合能小于氦核的比结合能，故B正确； C．图丙中一个氢原子从n = 4的能级向基态跃迁时，跃迁路径可能为4→1、4→2→1、4→3→1、4→3→2→1，所以最多可以放出3种不同频率的光，故C错误； D．图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的I − U关系图，根据 ， 由图像可知，c光对应的遏止电压最大，则c光对应的光电子最大初动能最大，c光频率最高，故D错误。 故选B。 58．（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。 59．（23-24高二下·贵州黔西·期末）如图所示，图甲为原子核的比结合能与质量数关系曲线，图乙为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线，根据两曲线，下列说法正确的是（　　） A．根据图甲可知，He核的结合能约为28MeV B．根据图甲可知，比更稳定 C．根据图乙可知，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．根据图乙可知，若A、B能结合成C，则结合过程一定要吸收能量 【答案】A 【详解】A．根据图甲可知，核的比结合能约为7MeV，He核的结合能约为 故A正确； B．根据图甲可知，核的比结合能比核的比结合能略小，所以比更稳定，故B错误； C．根据图乙可知，核D裂变成核E和F的过程中，核子平均质量减少，放出核能，比结合能增大，C错误； D．根据图乙可知，若A、B能结合成C，核子平均质量减少，结合过程一定要放出能量，D错误。 故选A。 60．（23-24高二下·河南信阳·期末）2023年4月12日，我国全超导托卡马克核聚变装置（EAST）成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。该装置可使用、和为核燃料进行热核聚变反应，核反应方程分别为：①；②。则下列说法正确的是（　　） A．粒子X为质子，粒子Y是电子 B．核反应①中质量亏损较大 C．比结合能大于的比结合能 D．核聚变反应可以用镉棒来控制反应速度 【答案】C 【详解】A．由核反应前后质量数守恒和核电荷数守恒可知，其中X粒子是质子，粒子Y是中子，故A错误； B．核反应①产生的核能少，由智能方程可知，质量亏损较小，故B错误； C．核反应后的原子核的比结合能更大，更稳定，故比结合能大于的比结合能，故C正确； D．核聚变一旦发生，靠自身产生的热就会使反应继续下去，用镉棒不能控制反应速度，故D错误； 故选C。 16质能方程 61．（23-24高二下·山东威海·期末）一个氘核（）与一个氚核（）聚合成一个氦核（）的同时放出一个粒子，释放17.6MeV的能量，不计生成物的动能。已知氘核、氚核的比结合能分别为1.09MeV、2.78MeV，1MeV=106eV，光速c=3×108m/s。 (1)请写出核反应方程； (2)求该反应中的质量亏损（结果用kg表示，保留三位有效数字）； (3)求氦原子核的比结合能。 【答案】(1) (2)3.13×10-29kg (3)7.03MeV 【详解】（1）根据质量数守恒、核电荷数守恒规律可知，该核反应方程为 （2）由爱因斯坦质能方程可知 代入数据解得，该反应中的质量亏损为 Δm=3.13×10-29kg （3）设氘核比结合能为E1，氚核比结合能为E2，氦核的比结合能为E3，释放的能量为ΔE，由能量守恒定律 2E1+3E2+ΔE=4E3 可得氦原子核的比结合能为 E3=7.03MeV 62．（23-24高二下·山东菏泽·期末）原子核的衰变过程遵守一系列的守恒定律，如电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒和能量守恒等。利用磁场研究原子核衰变是一种常用的方法，可以研究各种基本粒子的性质。现有一个在匀强磁场中原来速度几乎为0的放射性原子核W衰变为两个粒子A和B，衰变后粒子A和B运动的速度方向和磁场方向垂直，粒子A和B分别做匀速圆周运动。已知粒子A和B的电荷数之比与质量数之比分别为，。已知该衰变过程中的质量亏损为，光速为c，设该衰变过程释放的核能全部转化为粒子的动能。 （1）由于粒子的质量数为零，根据质量数之比，可判断该衰变为衰变，衰变后两个粒子在同一个磁场中形成的运动轨迹是下列甲、乙图中的哪个图？ （2）求粒子A和B做匀速圆周运动的半径之比； （3）求粒子A的动能 【答案】（1）乙图；（2）43:1；（3） 【详解】（1）根据动量守恒定律可知，衰变后生成的α粒子和新核的动量等大反向，根据左手定则可知，α粒子和新核在磁场中形成的轨迹为外切圆，则衰变后两个粒子在同一个磁场中形成的运动轨迹是乙图。 （2）由于 根据 可得 可知电量越小，在磁场中运动的轨道半径越大，可知图甲中的A是α粒子的运动轨迹， （3）该反应放出能量为 而 可得粒子A的动能 63．（23-24高二下·山东青岛·期末）发生衰变时，其衰变方程为：，光在真空中的传播速度为，。 （1）求一次衰变过程中亏损的质量（保留2位有效数字）； （2）若开始处于静止状态，衰变过程释放的核能全部转化为粒子和钍核的动能，求放出的粒子的动能（单位用MeV表示，保留2位有效数字）； （3）若和的比结合能分别是7.38MeV和7.50MeV，求的比结合能。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）由衰变方程可知，一次衰变释放的核能为 ΔE=55MeV=55×106×1.6×10-19J=8.8×10-12J 由爱因斯坦质能方程可得 ΔE=Δmc2 解得亏损的质量为 Δm=9.8×10-29kg （2）衰变过程满足动量守恒，可知α粒子和钍核的动量等大反向。动能与动量的关系为 可得 依题意可得 Ekα+EkTh=ΔE=55MeV 解得 Ekα=54MeV （3）根据 已知 EU=7.38MeV，ETh=7.50MeV 解得 64．（23-24高二下·山东滨州·期末）鉴于核裂变产生的放射性废料，对环境造成很大污染。核物理学家致力于核聚变发电，以减少核污染。核聚变最常用的材料是氢的同位素和，一个和一个发生核聚变生成一个粒子和一个中子。已知的比结合能是，的比结合能是的比结合能是7.03MeV，中子的结合能为0，光速元电荷。求 （1）写出上述核反应方程； （2）一个氘核与一个氚核聚变过程释放出的能量； （3）一个氘核与一个氚核聚变过程中质量亏损多少kg。（结果保留两位有效数字） 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）核反应方程为 （2）聚变反应前氘核和氚核的结合能为 反应后生成的氦核的结合能为 由于单个核子无结合能，即中子无结合能，所以聚变过程释放出的能量为 解得 （3）由质能方程 可得亏损的质量 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$