专题11 光电效应、玻尔的原子模型、原子核（4大考点）（人教版2019）-【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 光电效应、玻尔的原子模型、原子核 光电效应 1．(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 【来源】山东省威海市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题 【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。 2．(23-24高二下·江苏海门中学、淮阴中学、金陵中学、天一中学·期末)一种光电烟雾报警器的结构和原理如图1和图2所示，光源S向外发射某一特定频率的光束，发生火情时有烟雾进入报警器内，由于烟雾对光的散射作用，会使部分光改变方向进入光电管C从而发生光电效应，于是有电流输入报警系统，当光电流大于I0时，便会报警，当滑动变阻器的滑片P处于图2所示位置，烟雾报警器恰好报警，则（　　） A．将图2中电源的正负极反接，光电子的最大初动能将减小 B．仅将滑片P向右移动少许，可以解除报警 C．仅降低光源S发出光的强度，可以解除报警 D．单位时间内进入光电管的光子数为时，报警器一定会报警 【答案】C 【来源】江苏省海门中学、淮阴中学、金陵中学、天一中学2023-2024学年高二下学期期末物理试卷 【详解】A．图2中光电管两端加的是正向电压，若正负极反接则光电管两端加负向电压，根据光电效应方程 可知，光电子的最大初动能不变，故A错误； B．仅将滑片P向右移动少许，则正向电压增大，根据光电流与电压的关系，光照强度一定时，随着正向电压增大，光电流增大，但当光电流达到饱和电流时，正向电压增大，饱和电流不变，不一定解除报警，故B错误； C．仅降低光源S发出光的强度，根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能不变，则单位时间内光电管接收到的光子个数减少，光电流减小，可以解除报警，故C正确； D．单位时间内进入光电管的光子数为时，但是可能受到两端电压的限制，在阴极产生的光电子不一定全部到达A极，所以不一定能让报警系统的电流达到I0，不一定能触发报警，故D错误。 故选C。 3．(23-24高二下·黑龙江绥化绥棱县第一中学·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 【来源】黑龙江省绥化市绥棱县第一中学2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试题 【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。 4．(23-24高二下·甘肃兰州第一中学·期末)太阳能电池板是利用光电效应将光能转化为电能的设备，如图所示是研究制作电池板的材料发生光电效应的电路图。用波长为的光照射阴极K，保持滑动变阻器的下滑片不动，调节滑动变阻器的上滑片P，测得流过灵敏电流计的电流I与AK之间的电势差满足如图乙所示的规律，已知电子的电荷量大小为e，阴极材料的逸出功为，下列说法正确的是（　　） A．用图甲实验电路研究光电效应，要测量遏止电压，滑片P应向b端滑动 B．将滑动变阻器的滑片P由a端向右移动的过程中电流I逐渐增大 C．若用波长为的光照射阴极K，则遏止电压将变为 D．不改变入射光的波长，只增加入射光的光照强度，饱和电流不变 【答案】AC 【来源】甘肃省兰州第一中学2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】A．滑动变阻器中电流由a到b，电势逐渐降低，要测量遏止电压，应在光电管两端加载反向电压，应使P处于低电势，所以要将P向b端滑动，故A正确； B．a端电势高，b端电势低，将滑动变阻器的滑片P由a端向右移动的过程中，加在光电管两端的正向电压逐渐增大，则流过灵敏电流计的电流I逐渐增大，当达到饱和电流时，电流I保持不变，故B错误； C．根据爱因斯坦光电效应方程得 若用波长为的光照射阴极K，有 联立，可得遏止电压将变为 故C正确； D．不改变波长，只增加入射光的光照强度，相当于增加了入射光单位时间内的光子个数，则单位时间逸出的光电子的个数增加，饱和电流将增加，故D错误。 故选 AC。 5．(23-24高二下·宁夏石嘴山第三中学·期末)如图所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c、d连接。用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而用另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转。下列说法正确的是（　　） A．a光的频率一定大于b光的频率 B．用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应 C．电源正极可能与c接线柱连接 D．若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由d→G→f 【答案】ACD 【来源】宁夏石嘴山市第三中学2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】B．由于用单色光a照射光电管时，G的指针发生偏转，用单色光b照射光电管时，G的指针不偏转，若c、d端所加电压为加速电压，表明a光照射时，发生了光电效应，用b光照射时，没有发生光电效应，若c、d端所加电压为减速电压，表明a光照射时，发生了光电效应，用b光照射时，有可能是发生了光电效应，但逸出的光电子没有到达阳极，也有可能没有发生光电效应，故B错误； A．结合上述可知，a光的频率一定大于b光的频率，故A正确； C．结合上述可知，c、d端所加电压可能为加速电压，也可能为减速电压，即电源正极可能与c接线柱连接，此时所加电压为减速电压，故C正确； D．光电子从K极板逸出，回路中电子沿顺时针方向运动，则电流为逆时针方向，即电流方向一定是由d→G→f，故D正确。 故选ACD。 6．(23-24高二下·山东青岛莱西·期末)如图所示，甲图是某光电管被、两束光照射时光电管中光电流与电压关系图像，乙图是、两种金属遏止电压与入射光频率之间的关系图像，下列判断正确的是（　　） A．光的光子能量小于光的光子能量 B．金属的逸出功小于金属的逸出功 C．若用光照射金属能发生光电效应，则用光照射金属也一定能发生光电效应 D．用光照射、金属，若金属能发生光电效应，则金属也一定能发生光电效应 【答案】BD 【来源】山东省青岛市莱西市2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试题 【详解】A．根据光电效应方程 根据动能定理 由图甲可知光的遏止电压较大，则光的光子能量大于光的光子能量，故A错误； B．根据光电效应方程 根据动能定理 整理得 由图乙可知，入射光频率相同时，金属对应的遏止电压较大，则金属的逸出功小于金属的逸出功，故B正确； C．光的光子能量大于光的光子能量，金属的逸出功小于金属的逸出功，则光的频率大于光的频率，故若用光照射金属能发生光电效应，则用光照射金属不一定能发生光电效应，故C错误； D．金属的逸出功小于金属的逸出功，若金属能发生光电效应，则金属也一定能发生光电效应，故D正确。 故选BD。 7．(23-24高二下·广东肇庆·期末)一般人能感知的可见光波长范围约在400～760nm之间。下表中列出了一些金属发生光电效应的截止频率，已知光在空气中传播的速度近似为，则表中金属在可见光照射下能发生光电效应的有（    ） 材料 铯Cs 钠Na 锌Zn 银Ag 铂Pt 截止频率/（） 4.55 5.56 8.07 11.53 15.29 A．铯 B．钠 C．锌 D．银 【答案】AB 【来源】广东省肇庆市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷 【详解】可见光波长范围约在400～760nm之间，由，可得可见光的频率范围为，要使金属发生光电效应，入射光频率必须要大于金属的截止频率。由表格中信息可知，在可见光照射下能发生光电效应的只有金属铯和钠。 故选AB。 玻尔的原子模型 1．(23-24高二下·宁夏银川第二十四中学·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 【来源】宁夏银川市第二十四中学2023-2024学年高二下学期期末物理试题 【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。 2．(23-24高二下·云南昭通一中教研联盟·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 【来源】云南省昭通一中教研联盟2023-2024学年高二下学期期末质量检测物理试卷 A卷 【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。 3．(23-24高二下·江苏南京第一中学·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 【来源】江苏省南京市第一中学2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题 【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。 4．(23-24高二下·河北部分名校·期末)氢原子能级的示意图如图所示。根据玻尔的原子理论，电子的轨道半径满足，轨道能量满足，其中n为能级数，、分别为基态电子的轨道半径和能量。若电子从某能级跃迁到第2能级时，轨道半径的变化量为原轨道半径的，则跃迁过程中辐射的光子能量为（　　） A．1.51eV B．2.55eV C．3.40eV D．12.75eV 【答案】B 【来源】河北省部分名校2023-2024学年高二下学期期末联考物理试题 【详解】电子从某能级跃迁到第2能级时，轨道半径的变化量为原轨道半径的，则 解得 跃迁过程中辐射的光子能量为 故选B。 5．(23-24高二下·新疆乌鲁木齐县庙尔沟中学·期末)氢原子的能级图如图所示，如果大量氢原子处在n =3能级的激发态，则下列说法正确的是（　　） A．这群氢原子能辐射出3种不同频率的光子 B．波长最长的辐射光是氢原子从n =3能级跃迁到能级n =1能级产生的 C．辐射光子的最小能量为12.09 eV D．处于该能级的氢原子至少需吸收13.6 eV能量的光子才能电离 【答案】A 【来源】新疆乌鲁木齐县庙尔沟中学2023-2024学年高二下学期末物理模块测试卷（奥赛） 【详解】A．这群氢原子能辐射出 种不同频率的光子，故A正确； B．波长最长的辐射光对应着能级差最小的，则是氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级产生的，故B错误； C．辐射光子的最小能量是从n=3到n=2的跃迁，能量为 E=（-1.51）eV -（-3.4）eV =1.89eV 故C错误； D．处于该能级的氢原子至少需吸收1.51eV能量的光子才能电离，故D错误。 故选A。 6．(23-24高二下·江苏·期末)霓虹灯发光原理是不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光子，而呈现五颜六色。如图所示为氢原子的能级示意图，大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法中正确的是（　　） A．逸出光电子的最大初动能为10.80eV B．有4种频率的光子能使金属钠发生光电效应 C．从能级跃迁到能级时放出的光子能量最大 D．氢原子辐射出0.66eV的光子后，能够稳定在的能级，不再往低能级跃迁 【答案】B 【来源】江苏省2023-2024学年高二下学期期末应考物理试题 【详解】AC．由题意知，氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出的光子能量最大，光子最大能量为 用该光子照射逸出功为的金属钠时，逸出光电子的最大初动能最大，为 氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出的光子能量最小，故AC错误； B．若要使金属钠发生光电效应，则照射的光子能量要大于其逸出功，大量氢原子从的激发态跃迁到基态能放出种频率的光子，其光子能量分别为，其中能量为的光子不能使金属钠发生光电效应，其他4种均可以，故B正确； D．氢原子辐射出0.66eV的光子后，跃迁到的能级，此时仍处于高能级状态，会有概率继续跃迁到更低的能级，所以不能稳定在的能级，故D错误。 故选B。 7．(23-24高二下·山东济南·期末)根据玻尔理论，氢原子的能级图如图甲所示。大量处于某一激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出的光通过玻璃三棱镜后分成如图乙所示的a、b、c、d四条可见光束。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，则c光为（　　） A．第3能级向第1能级跃迁产生的 B．第4能级向第1能级跃迁产生的 C．第4能级向第2能级跃迁产生的 D．第5能级向第2能级跃迁产生的 【答案】D 【来源】山东省济南市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】AB．根据玻耳原子模型理论，依题意，因光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，不可能任何一个较高能级向第1能级跃迁而产生，因为从第2能级到第1能级辐射的光子能量最低，为10.2eV。故AB错误； CD．结合前面分析，因光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，也不可能是更高能级向第3能级跃迁产生的，因为辐射的最高能量为1.51eV，所以一定是从较高能级向第2能级跃迁时产生的。根据玻耳理论，第7能级向第 2 能级跃迁辐射光子的能量大于3.11eV，所以a、b、c、d 四条光束只能是第6、5、4、3能级向第2能级跃迁辐射产生，且辐射光子能量依次减小；a、b、c、d 四条可见光通过三棱镜，根据偏折程度可知，d光光子能量最大，c光光子能量第二，所以c光为第5能级向第2 能级跃迁产生的。故D正确；C错误。 故选D。 核衰变 1．(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 【来源】山东省济南市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【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。 2．(23-24高二下·浙江宁波九校·期末)钠的放射性同位素经过一次衰变后产生稳定的镁（）。已知的半衰期为15h，将放射强度为每秒次的，溶液样本倒入某水池中，45h后从该水池中取50mL的水，测得其放射强度为每秒20次。下列说法正确的是（    ） A．该衰变过程为衰变 B．进入到水池后半衰期发生变化 C．水池中水的体积约为 D．水池中水的体积约为 【答案】C 【来源】浙江省宁波市九校2023-2024学年高二下学期6月期末联考物理试题 【详解】A．根据质量数与电荷数守恒有 24-24=0，11-12=-1 可知，该衰变过程为衰变，故A错误； B．半衰期与物理性质和化学性质无关，进入到水池后半衰期不会发生变化，故B错误； CD．45h等于3个半衰期，可知，经过45h后，放射强度为每秒次的溶液的每秒放射强度的次数为 令水池中水的体积约为V，则有 解得 故C正确，D错误。 故选C。 3．(23-24高二下·江苏海门中学、淮阴中学、金陵中学、天一中学·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 【来源】江苏省海门中学、淮阴中学、金陵中学、天一中学2023-2024学年高二下学期期末物理试卷 【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。 4．(23-24高二下·山东威海·期末)放射性元素衰变的快慢有一定的规律。t=0时刻放射性元素氡的质量为m0，任意时刻氡的质量为m，能够大致表示随时间t变化关系的图像是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【来源】山东省威海市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题 【详解】由放射性元素衰变规律，即每经过一个半衰期氡核有一半产生衰变，则有剩余氡的质量为 整理可得 是半衰期，可知与成指数函数关系。 故选A。 5．(23-24高二下·湖南部分学校·期末)“氚”是一种放射性核素，该核素可在生物体内富集，导致内照射﹐从而损害生物体的健康。已知氚的衰变方程为，半衰期约为12年，下列说法正确的是（　　） A．氚核发生的是衰变 B．衰变产物X是电子 C．和是一对同位素 D．生物体内的氚核经过12年后会完全消失 【答案】B 【来源】湖南省部分学校2023-2024学年高二下学期期末联考物理试卷 【详解】AB．根据核反应质量数和电荷数守恒，核反应方程为 则X为电子，则氚核发生的是衰变，故A错误，B正确； C．和的质子数不同，故二者不是同位素，故C错误； D．12年后即经过一个半衰期，一半氚核发生衰变，生物体内的氚核经过12年后会未完全消失，故D错误。 故选B。 5．(23-24高二下·云南昭通一中教研联盟·期末)2023年8月24日，日本政府不顾周边国家的反对执意向海洋排放福岛第一核电站的核污水，核污水中的放射性物质会对海水产生长久的、风险不可控的污染。例如核污水中的具有放射性，其发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为。设的结合能为，的结合能为，的结合能为，若静止的衰变是在某匀强磁场中进行，则下列说法正确的是（　　） A．该核反应过程中放出的能量 B．衰变后的和在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为 C．该衰变为衰变，衰变过程中放出的电子是来自原子核内中子的变化 D．的比结合能大于的比结合能 【答案】BD 【来源】云南省昭通一中教研联盟2023-2024学年高二下学期期末质量检测物理试卷 A卷 【详解】AC．该核反应过程为 可知该衰变为衰变，该核反应过程中放出的能量为 故AC错误； D．比结合能越大，原子核越稳定，反应生成物比更稳定，所以的比结合能大于的比结合能，故D正确； B．根据动量守恒可知衰变后的和动量大小相等；由洛伦兹力提供向心力可得 可得 则衰变后的和在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为 故B正确。 故选BD。 核能、结合能 1．(23-24高二下·贵州黔西南州·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 【来源】贵州省黔西南州2023-2024学年高二下学期期末教学质量检测物理试卷 【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。 2．(23-24高二下·河南开封·期末)州桥遗址是中国大河文明的有力见证，揭示了黄河与开封古城共生共存的关系。可以根据碳的衰变程度来计算样品大概年代，其半衰期为5730年。则下列说法正确的是（　　） A．已知碳14是中子撞击大气中的氮发生核反应产生的，则其反应方程为 B．假设测得某样品中碳14含量是当前大气中含量的，则该样品距今约为11000年 C．碳发生衰变，粒子是碳14核外电子电离形成的 D．碳14发生衰变后形成新核的比结合能比碳14更小 【答案】A 【来源】河南省开封市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】A．根据核反应质量数和电荷数守恒，反应方程为 故A正确； B．根据放射性物质的剩余质量和半衰期的关系满足 其中 解得该样品距今约为 年 故B错误； C．碳发生衰变，衰变辐射出的电子是碳原子核内中子转化为一个质子同时放出一个电子形成的，故C错误； D．碳14发生衰变后形成新核更稳定，碳14发生衰变后形成新核更的比结合能比碳14更大，故D错误。 故选A。 3．(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 【来源】河南省信阳市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【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。 4．(23-24高二下·河北名校联盟·期末)下列关于核衰变和核反应的表述，正确的是（    ） A．，是查德威克利用原子核人工转变发现质子的反应方程 B．，是核裂变的反应方程 C．，是α衰变的反应方程，属于天然放射现象，最先发现天然放射现象的物理学家是居里夫妇 D．，该β衰变的反应方程书写正确 【答案】B 【来源】河北名校联盟2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】A．，是卢瑟福利用原子核人工转变发现质子的反应方程，故A错误； B．，是核裂变的反应方程，故B正确； C．，是α衰变的反应方程，属于天然放射现象，最先发现天然放射现象的物理学家是贝克勒尔，故C错误； D．根据质量数和核电荷数守恒可知，该β衰变的反应方程为 故D错误。 故选B。 5．(23-24高二下·海南海口·期末)一个核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为，则下列叙述正确的是（　　） A．原子核中含有86个中子 B．原子核中含有141个核子 C．上述核反应过程中，裂变时释放能量，裂变后生成物的总核子数增加 D．上述核反应过程中，裂变时释放能量，出现质量亏损，但总质量数守恒 【答案】AD 【来源】海南省海口市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题 【详解】AB．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，原子核的质量数，即核子数为（235+1）-（94+2）=140；电荷数为92-38=54；则含有中子140-54=86个，故A正确，B错误； CD．上述核反应过程中，裂变时释放能量，出现质量亏损，裂变后生成物的总核子数不变，即反应的总质量数守恒，故C错误，D正确。 故选AD。 6．(23-24高二下·广东肇庆·期末)2023年4月12日21时，中国有“人造太阳”之称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，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。其运行原理就是在装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚，通过某种方法产生等离子体，等离子体满足一定条件就会发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量。关于氢的同位素氘和氚的核聚变，其核反应方程为，已知光速，，下列说法正确的是（    ） A．当氘核和氚核距离达到一定范围内时，氘核和氚核之间的库仑力使它们结合成一个新核 B．X粒子是中子 C．的比结合能大于的比结合能 D．一个氘核和一个氚核发生核聚变，亏损的质量约为 【答案】BD 【来源】广东省肇庆市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷 【详解】A．当氘核和氚核的距离达到一定范围时，氘核和氚核之间的核力使它们结合成一个新核，A错误； B．核反应方程 由核反应时电荷数守恒和质量数守恒可知 故X为中子，B正确； C．在放能的核反应中，生成物更稳定，比结合能更大，的比结合能小于的比结合能，C错误； D．根据 解得 D正确。 故选BD。 光电效应 1．(23-24高二下·北京丰台区·期末)利用如图所示的装置来研究光电效应。真空中一对半径均为的圆形金属板P、Q，圆心正对平行放置，两板距离为d，Q板中心镀有一层半径为（）的圆形锌金属薄膜。两金属板P、Q之间电压的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。当Q板受到频率为的单色光持续照射后，只有锌金属薄膜发生光电效应，光电子向各方向逸出。假设保持光照条件不变，单位时间内从锌薄膜中逸出的光电子数为n，调节金属板P、Q两端电压，当微安表示数恰好为零时，测得遏止电压为；进一步实验发现，当金属板P、Q两端电压大于或等于某一电压值时，微安表示数始终为最大值。（两板带电时板间的电场可视为匀强电场，不考虑平行板的边缘效应；忽略光电子的重力以及光电子之间的相互作用。已知普朗克常量为h，电子的电荷量为e，电子质量为m）求： （1）锌薄膜的逸出功； （2）微安表示数最大值和电压值； （3）某同学进一步查阅资料，获得了以下信息： ①原子半径r大小的数量级为m，普朗克常量； ②某普通光源，发光的频率为Hz，其在1s内垂直照射到1m2面积上光的能量约为J； ③电子吸收一个光子后若能量不足以使其脱离金属表面，会在不超过=s的时间内将能量释放给周围原子而恢复到原状态。请结合以上信息，估算说明在发生光电效应时，一个电子在极短时间内只能吸收一个光子。 【答案】（1）；（2），；（3）见解析 【来源】北京市丰台区2023-2024学年高二下学期期末练习物理试题 【详解】（1）当Q板受到频率为的单色光持续照射后，根据爱因斯坦光电效应方程 遏止电压为，则 解得 （2）由于单位时间内从锌薄膜中逸出的光电子数为n，则有 当Q板中心的圆形锌金属薄膜边缘部分的射出的以平行于极板的最大速度射出的光电子恰好到达P板边缘时，所有光电子均能够达到P板，对该光电子，根据类平抛规律有 根据牛顿第二定律有 其中，根据动能定理 解得 （3）某普通光源，光子的能量为 在1s内垂直照射到原子上的光的能量约为 其中 则1s内照射到一个原子范围的光子个数 假设光子流密度均匀，相邻两个光子到达同一个原子范围内的时间为 代入数据联立，解得 即原子将能量释放给周围原子而恢复到原状态时下一个光子还未到达，所以，在发生光电效应时，一个电子在极短时间内只能吸收一个光子。 2．(23-24高二下·江西南昌第二中学·期末)从1907年起，密立根就开始测量金属的遏制电压与入射光的频率的关系，由此计算普朗克常量h，并与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。按照密立根的方法，我们利用图甲所示装置进行实验，得到某金属的图像如图乙所示，电子的电荷量e、图中和均已知，求： （1）普朗克常量h； （2）当入射光的频率为时，逸出光电子的最大初动能。 【答案】（1）；（2） 【来源】江西省南昌市第二中学2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题 【详解】（1）根据光电效应方程可得 根据动能定理可得 联立可得 根据图像可得 可得普朗克常量为 （2）根据图像可得 可得逸出功为 当入射光的频率为时，逸出光电子的最大初动能为 3．(23-24高二下·江苏淮安·期末)如图甲所示为研究光电效应现象的实验电路图，现用强度不变的单色光照射阴极K，改变滑动变阻器的滑片位置，得到流过电流表的光电流I与电压表两端电压U的关系图像如图乙所示，电压表示数为时光电流刚好达饱和光电流；电压表示数为时电流表示数恰好为零。已知电子的电荷量为e，普朗克常量为h，不计电流表的内阻。求当电压表示数分别为时 （1）到达阳极A的光电子最大动能的比值； （2）电流表示数的比值。 【答案】（1）；（2）1 【来源】江苏省淮安市2023-2024学年高二下学期6月期末物理试题 【详解】（1）根据题意可知，光子从金属表面逸出后的最大初动能为 根据动能定理可得当电压表示数分别为时，到达阳极A的光电子的最大动能分别为 联立可得 （2）电压表示数为时光电流刚好达饱和光电流，所以当电压为时，电流不变，仍为，即电压表示数分别为时，电流表示数的比值为1。 4．(23-24高二下·江苏宿迁·期末)如图所示为研究光电效应实验装置。发光功率为P的激光器，发出频率为的光全部照射在阴极K上，回路中形成光电流。当滑片B向左移至a时，微安表的示数恰好为零，电压表的示数为；当滑片B向右移至b时，微安表的示数达最大值，电压表的示数为。光电子电量为e，普朗克常量为h。求： （1）阴极材料的逸出功； （2）当滑片B向右移至b时，光电子到达A极板时的最大动能； （3）若每入射N个光子会产生一个光电子，所有的光电子都能到达A，微安表的最大示数I。 【答案】（1）；（2）；（3） 【来源】江苏省宿迁市2023-2024学年高二下学期6月期末考试物理试题 【详解】（1）依题意，变阻器的滑片B左移至a时，加在光电管两端的电压为反向电压，此时电流表示数恰好变为零，可得电子从K极射出时的最大初动能为 得阴极材料的逸出功 （2）当滑片B向右移至b时，微安表的示数达最大值，电压表的示数为，根据功能关系可得，此时电子到达A极时的最大初动能为 （3）根据 解得 5．(23-24高二下·河南郑州·期末)可利用如图（a）所示的电路研究光电效应中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系。K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K受到光照时能够发射电子，K与A之间的电压大小可以调整，电源的正负极也可以对调。 （1）电源按图（a）所示的方式连接，且将滑动变阻器中的滑片置于中央位置附近，一电子从K极板逸出，初动能忽略不计，已知电子的电量为e，电子经电压U加速后到达A极板，求电子到达A极板时的动能； （2）美国物理学家密立根为了检验爱因斯坦光电效应方程的正确性，设计实验并测量了某金属的遏止电压与入射光的频率。根据测得的实验数据绘制出图（b）所示的图线。已知电子的电量，求普朗克常量h和该金属的逸出功。（结果保留2位有效数字） 【答案】（1）；（2）， 【来源】河南省郑州市2023-2024学年高二下学期6月期末物理试题 【详解】（1）电子从K极板逸出，初动能忽略不计，由动能定理得 可得电子到达A极板时的动能为 （2）根据爱因斯坦光电效应方程 根据动能定理可得 联立可得 可得图像的斜率为 可得普朗克常量为 当时，可得该金属的逸出功为 玻尔的原子模型 1．(23-24高二下·湖南长沙雅礼教育集团七校·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 【来源】湖南省长沙市雅礼教育集团七校2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷 【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。 2．(23-24高二下·青海部分名校·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 【来源】青海省部分名校2023-2024学年高二下学期期末联考物理试题 【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。 3．(23-24高二下·山东青岛莱西·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 【来源】山东省青岛市莱西市2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试题 【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。 4．(23-24高二下·辽宁实验中学联考·期末)如图甲所示为演示光电效应的实验装置，图乙所示为该实验装置在a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，图丙所示为氢原子的能级图，表格给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。则（　　） 几种金属的逸出功和极限频率 金属 W/eV 钠 2.29 5.53 钾 2.25 5.44 铷 2.13 5.15 A．图甲所示的光电效应实验装置所加的是反向电压，能测得图乙中的， B．若b光为绿光，c光可能是黄光 C．若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，最多可以产生3种不同频率的光 D．若用能使金属铷发生光电效应的光，用它直接照射处于激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离 【答案】C 【来源】辽宁省实验中学联考2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】A．图甲所示的光电管两端所加的是正向电压，所以无法求出反向遏止电压，故A错误； B．由图乙可知，a、b两种光的反向遏止电压相同，所以是同种色光， 由光电效应方程 及 联立解得 即光束照射同一块金属的时候，只要遏止电压一样，说明入射光的频率一样，遏止电压越大，入射光的频率越大，因此可知a光和b光的频率一样，且均小于c光的频率，故若b光为绿光，c光不可能是黄光，故B错误； C．若b光的光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，该氢原子能跃迁到能级，再逐级跃迁至基态，最多可以产生3种不同频率的光，故C正确； D．能使金属铷发生光电效应的光子能量大于等于2.13eV，处于激发态的氢原子的电离能等于3.40eV，由于 ，所以能使金属铷发生光电效应的光直接照射处于激发态的氢原子，不能直接使该氢原子电离，故D错误。 故选C。 5．(23-24高二下·辽宁葫芦岛·期末)氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第3能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出不同频率的光，用这些光照射图乙中的光电管，有2种频率、（）的光可让光电管阴极K发生光电效应。调节滑片P的位置，当电压表的示数某一值时，微安表示数恰好为零。下列说法中正确的是（    ） A．图乙电路中电源左侧为负极 B．图乙电路中电源左侧为正极 C．频率的光是由第3能级跃迁到第2能级放出的 D．频率的光是由第2能级跃迁到第1能级放出的 【答案】BD 【来源】辽宁省葫芦岛市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷 【详解】AB．调节滑片P的位置，当电压表的示数某一值时，微安表示数恰好为零；可知此时所加电压为反向电压，则图乙电路中电源左侧为正极，右侧为负极，故A错误，B正确； CD．由于题意可知，一群处于第3能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出不同频率的光，有2种频率的光可让光电管阴极K发生光电效应，则这2种频率的光分别是由第3能级跃迁到第1能级放出的、由第2能级跃迁到第1能级放出的，由于，则频率的光是由第3能级跃迁到第1能级放出的，频率的光是由第2能级跃迁到第1能级放出的，故C错误，D正确。 故选BD。 6．(23-24高二下·河南新未来·期末)图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极金属的逸出功为。如图乙是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射极，求： （1）有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV？ （2）从图示位置移动滑片P至某处，电压表示数为2.21V，光电子到达A极的最大动能为多少eV？ 【答案】（1）2种，；（2）或 【来源】河南省新未来2023-2024学年高二下学期7月期末联考物理试题 【详解】（1）大量处于能级的氢原子跃迁发出的光子能量分别为 ，， 其中光子能量大于逸出功为的有2种，频率最大的光子能量是 （2）结合上述可知，光电子最大初动能为 由图甲可知，当向右移动滑片时，极电势低于极，两极间为加速电压，根据动能定理有 解得光电子到达极的最大动能为 向左移动滑片时，极电势高于极，两极间为减速电压，根据动能定理有 解得光电子到达极的最大动能为 7．(23-24高二下·江苏南通·期末)如图甲所示是研究光电效应的电路图，图乙是氢原子能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁时辐射的光子照射光电管阴极K，只有两种光子能使阴极K发出光电子。闭合开关，移动变阻器滑片，当微安表示数恰为零时电压表示数为U。已知氢原子的能级（，2，3，…），电子电荷量为e，普朗克常量为h。求： （1）氢原子跃迁时辐射出光子的最大频率； （2）阴极K的逸出功。 【答案】（1）；（2） 【来源】江苏省南通市2023-2024学年高二下学期6月期末物理试题 【详解】（1）处于能级跃迁到能级时辐射光子能量最大，有 解得 （2）当微安表示数恰为零时电压表示数为U，根据动能定理有 根据光电效应方程可知 联立得 核衰变 1．(23-24高二下·黑龙江哈尔滨第九中学·期末)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。核的比结合能为，核的比结合能为粒子X的比结合能为，若核反应释放的能量全部转化为动能，粒子X 的动能为，光速为c。下列说法正确的是（　　） A．粒子 X为β粒子 B．粒子 X 的动能 C．衰变时放出的γ射线是由于原子核跃迁而产生的 D．氡的核子平均质量比钋的核子平均质量大 【答案】CD 【来源】黑龙江省哈尔滨市第九中学2023-2024学年高二下学期期末物理试题 【详解】A．根据质量数守恒可知，X的质量数是 根据电荷数守恒可知，X的电荷数是 则X为粒子，故A错误； B．核反应释放的能量 根据动量守恒可得 根据能量守恒可得 又 联立可得 故B错误； C．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线，故C正确； D．氡核衰变成钋核时释放出核能，存在质量亏损，氡的比结合能小于钋的比结合能，则氡的核子平均质量比钋的核子平均质量大，故D正确。 故选CD。 2．(23-24高二下·黑龙江哈尔滨六校·期末)伽马刀是一种特殊的治疗手段，主要是利用伽马射线对病变组织，进行大剂量聚集照射，使其产生局灶性的坏死或者是功能改变，因此达到理想的治疗目的。其原理是进入癌细胞内的硼核（）吸收慢中子，转变成锂核（）和α粒子，释放出γ射线。已知硼核（）的比结合能为，锂核（）的比结合能为，氦核的比结合能为，真空中光速为，下列判断正确的是（　　） A．硼核（）变成锂核（）和α粒子的核反应是衰变 B．γ射线带正电，有较强的电离作用 C．硼核（）的比结合能小于锂核（）的比结合能 D．该核反应释放的核能为 【答案】CD 【来源】黑龙江省哈尔滨市六校2023-2024学年高二下学期期末联考物理试卷 【详解】A．根据质量数和电荷数守恒，可知核反应方程为 可知该核反应不是衰变，故A错误； B．射线为频率极高的电磁波，不带电，有较强的穿透作用，但电离作用较弱，故B错误； C．比结合能越大原子核越稳定，锂核（）比硼核（）稳定，则硼核（）的比结合能小于锂核（）的比结合能，故C正确 D．根据生成物的结合能等于反应结合能与释放能量之和可知，该核反应释放的核能为 故D正确。 故选CD。 3．(23-24高二下·山东泰安·期末)我国自主研发的聚变-裂变混合反应堆的主体部分由“聚变堆芯”和“裂变包层”组成，“聚变堆芯”中氘、氚燃料发生可控热核聚变反应，输出大量高能中子，“裂变包层”中的在高能中子的作用下可转变为，经过两次衰变后可变成，发生裂变反应能够稳定、可控地输出巨大的能量。1个 核“捕捉”一个中子发生裂变反应，可产生两个新核X1、X2，同时产生x个中子。已知 核、 X1核、X2核和中子的质量分别为m、m1、m2和mn，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．“聚变堆芯”中发生的核反应方程为 B．衰变为 发生了2次β衰变 C．新核X1的比结合能小于核的比结合能 D．1个 核发生裂变反应释放的能量 【答案】BD 【来源】山东省泰安市2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】A．核反应方程两边质量数不相等，故A错误； B．衰变为，衰变前后质量数没有变化，质子数增加了2，所以是发生了2次β衰变，故B正确； C．1个核“捕捉”一个中子发生裂变反应，可产生两个中等质量的原子核，反应后新核的比结合能都比大，故C错误； D．根据爱因斯坦质能方程 可知 故D正确。 故选BD。 4．(23-24高二下·福建泉州泉港一中.泉州一中.石外分校四校联盟·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 【来源】福建省泉州市泉港一中.泉州一中.石外分校四校联盟2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【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。 5．(23-24高二下·山东青岛即墨区第一中学·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 【来源】山东省青岛市即墨区第一中学2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷 【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。 6．(23-24高二下·广东华附、实、广雅、深中四校·期末)（镅）是一种半衰期长达 433 年的放射性金属，通过衰变释放射线而被用于烟雾探测器，其衰变方程为 在该烟雾探测器中装有大约0.3 微克的媚241，其释放的射线可以使腔内空气电离，从而在探测腔内加有低压的电极间形成微小电流。一旦烟雾进入探测器，就会阻挡部分射线而使电流减小引发警报。下列说法中正确的是（　　） A．是α粒子，有很强的贯穿本领 B．γ是光子，不具有能量 C．0.3 微克的镅经过866年剩余的质量为0.075 微克 D．媚241衰变过程要放出能量，故的比结合能比 的大 【答案】C 【来源】广东省华附、省实、广雅、深中四校2023-2024学年高二下学期期末联考物理试题 【详解】A. 是α粒子，有很强的电离本领，故A错误； B. γ是光子，具有能量，故B错误； C. 根据半衰期公式 0.3 微克的铝经过866年剩余的质量为0.075 微克，故C正确； D. 结合能是指，自由核子结合成原子核所释放的能量，或者原子核分裂成自由电子所需要的能量。比结合能是指，结合能与核子数的比值。比结合能越大，说明核子越稳定。媚241衰变为，说明比更稳定，所以的比结合能比 的小。故D错误。 故选C。 7．(23-24高二下·辽宁沈阳五校协作体·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 【来源】辽宁省沈阳市五校协作体2023-2024学年高二下学期7月期末联考物理试题 【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。 核能、结合能 1．(23-24高二下·河北张家口·期末)磁感应强度为的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次衰变，放射出的粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为。以、分别表示粒子的质量和电荷量，生成的新核用表示，真空中光速为，下列说法正确的是（　　） A．新核在磁场中做圆周运动的轨道半径 B．粒子做圆周运动可等效成一个环形电流，且电流大小 C．若衰变过程中释放的核能都转化为粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损约为 D．粒子与新核在磁场中的运动轨迹为相互外切的圆 【答案】CD 【来源】河北省张家口市2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试题 【详解】A．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有 解得 衰变过程，系统动量守恒，可知衰变后的两粒子轨道半径与自身电荷量成反比，即 解得 故A错误； B．粒子做圆周运动的周期为 电流大小为 故B错误； C．对粒子，有 解得 由质量关系，可知衰变后新核质量为 衰变过程动量守恒，可得 解得 系统增加的能量为 由质能方程，可得 联立，解得 故C正确； D．由动量守恒可知，衰变后两粒子运动方向相反，根据左手定则可判断所受洛伦兹力方向相反，即轨迹为相互外切的圆，故D正确。 故选CD。 2．(23-24高二下·福建福州第一中学·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 【来源】福建省福州第一中学2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题 【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。 3．(23-24高二下·山东日照·期末)是自然界中存量较为丰富的放射性同位素，其衰变方程为：。如图所示，x轴下方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，x轴上方存在沿y轴正方向、电场强度大小为E的匀强电场。静置于点的经过衰变可看成电子源，该电子源只能沿x轴正方向发射电子。某个电子经过电场后，以与x轴正方向夹角射入磁场，第一次射出磁场时恰好经过坐标原点O。已知电子的质量为m，电荷量为。衰变过程中产生的的质量为，初动能为。衰变过程中产生的核能全部转化为和电子的动能。下列说法正确的是（　　） A．衰变过程中的质量亏损为 B．该电子从电子源射出时的速度为 C．磁场的磁感应强度大小为 D．该电子从初始到第n次射出磁场时，所用的时间为 【答案】BC 【来源】山东省日照市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题 【详解】B．某个电子经过电场后，以与x轴正方向夹角射入磁场，电子在电场中做类平抛运动，分析知电子从电子源射出时的速度与竖直方向的速度大小相等，设为，则 根据牛顿第二定律 解得电子从电子源射出时的速度为 故B正确； A．衰变过程中释放的能量为 根据题意，衰变过程中产生的核能全部转化为和电子的动能 故衰变过程中的质量亏损为 故A错误； C．根据电子从电子源射出后第一次在电场中的运动规律知，竖直方向 水平方向 电子第一次射出磁场时恰好经过坐标原点O，根据几何分析知，电子在磁场中做圆周运动的半径和速度分别为 根据牛顿第二定律 联立解得 磁场的磁感应强度大小为 故C正确； D．根据电子第一次在电场中，竖直方向 解得 又电子在磁场中做圆周运动的时间为 之后粒子做循环运动，每次在电场中做类斜抛运动，时间为，在磁场中做的圆周运动，故该电子从初始到第n次射出磁场时，所用的时间为 故D错误。 故选BC。 4．(23-24高二下·河南南阳·)2022年10月19日下午，中国新一代“人造太阳”装置（HL-2M等离子体电流突破100万安培（1兆安），创造了中国可控核聚变装置运行新纪录，标志着我国核聚变研发距离聚变点火迈进重要一步，跻身国际第一方阵，技术水平居国际前列。“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。已知氘核的质量为，中子的质量为，核的质量为。两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成并放出一个中子，已知质量亏损为时，释放的能量为，除了计算质量亏损外，核的质量可以认为是中子的3倍。 （1）写出该核反应方程。 （2）该核反应释放的核能为多少？（结果保留三位有效数字） （3）若两个氘核以相同的动能正碰而发生核聚变，同时释放出一对向相反方向运动的光子，每个光子的能量为，求生成的核的动能。（结果保留两位有效数字） 【答案】（1）；（2）3.26 MeV；（3）0.74MeV 【来源】河南省南阳市2023-2024学年高二下学期期终质量评估物理试卷 【详解】（1）核反应过程满足质量数和电荷数守恒，该核反应的反应方程式为 （2）该核反应的质量亏损 Δm=(2×2.013 6－1.008 7－3.015 0)u=0.0035 u 该核反应释放的核能 ΔE=0.0035×931.5 MeV≈3.26 MeV （3）两个氘核正碰而发生核聚变过程，满足动量守恒，设中子的质量为m，中子的速度大小为v1，核的质量为3m，核的速度大小为v2，一个光子能量E0=0.5Mev，由于碰撞前的总动量为零，则有 mv1=3mv2 根据能量守恒可得 =ΔE+2Ek－2E0=2.96 MeV 联立解得生成的核的动能为 =0.74MeV 5．(23-24高二下·宁夏六盘山高级中学·期末)两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变，核聚变反应会释放出核能。例如，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出一个中子，就要向外释放出能量，已知氘核的质量为2.0141u，氚核的质量为3.0161u，中子的质量为1.0087u，氦核的质量为4.0026u。根据爱因斯坦的质能方程E=mc2可以证明1 u相当于931.5 MeV的能量。 （1）写出该核聚变反应的方程。 （2）试根据上述条件计算出该反应能释放出多少兆电子伏特的核能。（结果保留三位有效数字） （3）燃烧值是指完全燃烧1 kg的某种燃料所能释放出的能量，单位是J/kg。若已知某种型号汽油的燃烧值为4.4×107 J/kg，试计算按照上述核反应每结合成1 kg氦核释放的核能大约相当于燃烧多少汽油释放出的化学能?（结果保留三位有效数字，取阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1，氦的摩尔质量Mmol=4g/mol） 【答案】（1）；（2）17.6MeV；（3） 【来源】宁夏六盘山高级中学2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题 【详解】（1）该核聚变反应的方程为 （2）该核反应的质量亏损为 由爱因斯坦的只能方程 得 （3）1kg氦核含有的氦原子核个数 结合成1kg氦核释放的核能 相当于燃烧的汽油 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题11 光电效应、玻尔的原子模型、原子核 光电效应 1．(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． 2．(23-24高二下·江苏海门中学、淮阴中学、金陵中学、天一中学·期末)一种光电烟雾报警器的结构和原理如图1和图2所示，光源S向外发射某一特定频率的光束，发生火情时有烟雾进入报警器内，由于烟雾对光的散射作用，会使部分光改变方向进入光电管C从而发生光电效应，于是有电流输入报警系统，当光电流大于I0时，便会报警，当滑动变阻器的滑片P处于图2所示位置，烟雾报警器恰好报警，则（　　） A．将图2中电源的正负极反接，光电子的最大初动能将减小 B．仅将滑片P向右移动少许，可以解除报警 C．仅降低光源S发出光的强度，可以解除报警 D．单位时间内进入光电管的光子数为时，报警器一定会报警 3．(23-24高二下·黑龙江绥化绥棱县第一中学·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 4．(23-24高二下·甘肃兰州第一中学·期末)太阳能电池板是利用光电效应将光能转化为电能的设备，如图所示是研究制作电池板的材料发生光电效应的电路图。用波长为的光照射阴极K，保持滑动变阻器的下滑片不动，调节滑动变阻器的上滑片P，测得流过灵敏电流计的电流I与AK之间的电势差满足如图乙所示的规律，已知电子的电荷量大小为e，阴极材料的逸出功为，下列说法正确的是（　　） A．用图甲实验电路研究光电效应，要测量遏止电压，滑片P应向b端滑动 B．将滑动变阻器的滑片P由a端向右移动的过程中电流I逐渐增大 C．若用波长为的光照射阴极K，则遏止电压将变为 D．不改变入射光的波长，只增加入射光的光照强度，饱和电流不变 5．(23-24高二下·宁夏石嘴山第三中学·期末)如图所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c、d连接。用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而用另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转。下列说法正确的是（　　） A．a光的频率一定大于b光的频率 B．用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应 C．电源正极可能与c接线柱连接 D．若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由d→G→f 6．(23-24高二下·山东青岛莱西·期末)如图所示，甲图是某光电管被、两束光照射时光电管中光电流与电压关系图像，乙图是、两种金属遏止电压与入射光频率之间的关系图像，下列判断正确的是（　　） A．光的光子能量小于光的光子能量 B．金属的逸出功小于金属的逸出功 C．若用光照射金属能发生光电效应，则用光照射金属也一定能发生光电效应 D．用光照射、金属，若金属能发生光电效应，则金属也一定能发生光电效应 7．(23-24高二下·广东肇庆·期末)一般人能感知的可见光波长范围约在400～760nm之间。下表中列出了一些金属发生光电效应的截止频率，已知光在空气中传播的速度近似为，则表中金属在可见光照射下能发生光电效应的有（    ） 材料 铯Cs 钠Na 锌Zn 银Ag 铂Pt 截止频率/（） 4.55 5.56 8.07 11.53 15.29 A．铯 B．钠 C．锌 D．银 玻尔的原子模型 1．(23-24高二下·宁夏银川第二十四中学·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 2．(23-24高二下·云南昭通一中教研联盟·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 3．(23-24高二下·江苏南京第一中学·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 4．(23-24高二下·河北部分名校·期末)氢原子能级的示意图如图所示。根据玻尔的原子理论，电子的轨道半径满足，轨道能量满足，其中n为能级数，、分别为基态电子的轨道半径和能量。若电子从某能级跃迁到第2能级时，轨道半径的变化量为原轨道半径的，则跃迁过程中辐射的光子能量为（　　） A．1.51eV B．2.55eV C．3.40eV D．12.75eV 5．(23-24高二下·新疆乌鲁木齐县庙尔沟中学·期末)氢原子的能级图如图所示，如果大量氢原子处在n =3能级的激发态，则下列说法正确的是（　　） A．这群氢原子能辐射出3种不同频率的光子 B．波长最长的辐射光是氢原子从n =3能级跃迁到能级n =1能级产生的 C．辐射光子的最小能量为12.09 eV D．处于该能级的氢原子至少需吸收13.6 eV能量的光子才能电离 6．(23-24高二下·江苏·期末)霓虹灯发光原理是不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光子，而呈现五颜六色。如图所示为氢原子的能级示意图，大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法中正确的是（　　） A．逸出光电子的最大初动能为10.80eV B．有4种频率的光子能使金属钠发生光电效应 C．从能级跃迁到能级时放出的光子能量最大 D．氢原子辐射出0.66eV的光子后，能够稳定在的能级，不再往低能级跃迁 7．(23-24高二下·山东济南·期末)根据玻尔理论，氢原子的能级图如图甲所示。大量处于某一激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出的光通过玻璃三棱镜后分成如图乙所示的a、b、c、d四条可见光束。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，则c光为（　　） A．第3能级向第1能级跃迁产生的 B．第4能级向第1能级跃迁产生的 C．第4能级向第2能级跃迁产生的 D．第5能级向第2能级跃迁产生的 核衰变 1．(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． 2．(23-24高二下·浙江宁波九校·期末)钠的放射性同位素经过一次衰变后产生稳定的镁（）。已知的半衰期为15h，将放射强度为每秒次的，溶液样本倒入某水池中，45h后从该水池中取50mL的水，测得其放射强度为每秒20次。下列说法正确的是（    ） A．该衰变过程为衰变 B．进入到水池后半衰期发生变化 C．水池中水的体积约为 D．水池中水的体积约为 3．(23-24高二下·江苏海门中学、淮阴中学、金陵中学、天一中学·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 4．(23-24高二下·山东威海·期末)放射性元素衰变的快慢有一定的规律。t=0时刻放射性元素氡的质量为m0，任意时刻氡的质量为m，能够大致表示随时间t变化关系的图像是（　　） A． B． C． D． 5．(23-24高二下·湖南部分学校·期末)“氚”是一种放射性核素，该核素可在生物体内富集，导致内照射﹐从而损害生物体的健康。已知氚的衰变方程为，半衰期约为12年，下列说法正确的是（　　） A．氚核发生的是衰变 B．衰变产物X是电子 C．和是一对同位素 D．生物体内的氚核经过12年后会完全消失 5．(23-24高二下·云南昭通一中教研联盟·期末)2023年8月24日，日本政府不顾周边国家的反对执意向海洋排放福岛第一核电站的核污水，核污水中的放射性物质会对海水产生长久的、风险不可控的污染。例如核污水中的具有放射性，其发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为。设的结合能为，的结合能为，的结合能为，若静止的衰变是在某匀强磁场中进行，则下列说法正确的是（　　） A．该核反应过程中放出的能量 B．衰变后的和在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为 C．该衰变为衰变，衰变过程中放出的电子是来自原子核内中子的变化 D．的比结合能大于的比结合能 核能、结合能 1．(23-24高二下·贵州黔西南州·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 2．(23-24高二下·河南开封·期末)州桥遗址是中国大河文明的有力见证，揭示了黄河与开封古城共生共存的关系。可以根据碳的衰变程度来计算样品大概年代，其半衰期为5730年。则下列说法正确的是（　　） A．已知碳14是中子撞击大气中的氮发生核反应产生的，则其反应方程为 B．假设测得某样品中碳14含量是当前大气中含量的，则该样品距今约为11000年 C．碳发生衰变，粒子是碳14核外电子电离形成的 D．碳14发生衰变后形成新核的比结合能比碳14更小 3．(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 4．(23-24高二下·河北名校联盟·期末)下列关于核衰变和核反应的表述，正确的是（    ） A．，是查德威克利用原子核人工转变发现质子的反应方程 B．，是核裂变的反应方程 C．，是α衰变的反应方程，属于天然放射现象，最先发现天然放射现象的物理学家是居里夫妇 D．，该β衰变的反应方程书写正确 5．(23-24高二下·海南海口·期末)一个核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为，则下列叙述正确的是（　　） A．原子核中含有86个中子 B．原子核中含有141个核子 C．上述核反应过程中，裂变时释放能量，裂变后生成物的总核子数增加 D．上述核反应过程中，裂变时释放能量，出现质量亏损，但总质量数守恒 6．(23-24高二下·广东肇庆·期末)2023年4月12日21时，中国有“人造太阳”之称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，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。其运行原理就是在装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚，通过某种方法产生等离子体，等离子体满足一定条件就会发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量。关于氢的同位素氘和氚的核聚变，其核反应方程为，已知光速，，下列说法正确的是（    ） A．当氘核和氚核距离达到一定范围内时，氘核和氚核之间的库仑力使它们结合成一个新核 B．X粒子是中子 C．的比结合能大于的比结合能 D．一个氘核和一个氚核发生核聚变，亏损的质量约为 光电效应 1．(23-24高二下·北京丰台区·期末)利用如图所示的装置来研究光电效应。真空中一对半径均为的圆形金属板P、Q，圆心正对平行放置，两板距离为d，Q板中心镀有一层半径为（）的圆形锌金属薄膜。两金属板P、Q之间电压的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。当Q板受到频率为的单色光持续照射后，只有锌金属薄膜发生光电效应，光电子向各方向逸出。假设保持光照条件不变，单位时间内从锌薄膜中逸出的光电子数为n，调节金属板P、Q两端电压，当微安表示数恰好为零时，测得遏止电压为；进一步实验发现，当金属板P、Q两端电压大于或等于某一电压值时，微安表示数始终为最大值。（两板带电时板间的电场可视为匀强电场，不考虑平行板的边缘效应；忽略光电子的重力以及光电子之间的相互作用。已知普朗克常量为h，电子的电荷量为e，电子质量为m）求： （1）锌薄膜的逸出功； （2）微安表示数最大值和电压值； （3）某同学进一步查阅资料，获得了以下信息： ①原子半径r大小的数量级为m，普朗克常量； ②某普通光源，发光的频率为Hz，其在1s内垂直照射到1m2面积上光的能量约为J； ③电子吸收一个光子后若能量不足以使其脱离金属表面，会在不超过=s的时间内将能量释放给周围原子而恢复到原状态。请结合以上信息，估算说明在发生光电效应时，一个电子在极短时间内只能吸收一个光子。 2．(23-24高二下·江西南昌第二中学·期末)从1907年起，密立根就开始测量金属的遏制电压与入射光的频率的关系，由此计算普朗克常量h，并与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。按照密立根的方法，我们利用图甲所示装置进行实验，得到某金属的图像如图乙所示，电子的电荷量e、图中和均已知，求： （1）普朗克常量h； （2）当入射光的频率为时，逸出光电子的最大初动能。 3．(23-24高二下·江苏淮安·期末)如图甲所示为研究光电效应现象的实验电路图，现用强度不变的单色光照射阴极K，改变滑动变阻器的滑片位置，得到流过电流表的光电流I与电压表两端电压U的关系图像如图乙所示，电压表示数为时光电流刚好达饱和光电流；电压表示数为时电流表示数恰好为零。已知电子的电荷量为e，普朗克常量为h，不计电流表的内阻。求当电压表示数分别为时 （1）到达阳极A的光电子最大动能的比值； （2）电流表示数的比值。 4．(23-24高二下·江苏宿迁·期末)如图所示为研究光电效应实验装置。发光功率为P的激光器，发出频率为的光全部照射在阴极K上，回路中形成光电流。当滑片B向左移至a时，微安表的示数恰好为零，电压表的示数为；当滑片B向右移至b时，微安表的示数达最大值，电压表的示数为。光电子电量为e，普朗克常量为h。求： （1）阴极材料的逸出功； （2）当滑片B向右移至b时，光电子到达A极板时的最大动能； （3）若每入射N个光子会产生一个光电子，所有的光电子都能到达A，微安表的最大示数I。 5．(23-24高二下·河南郑州·期末)可利用如图（a）所示的电路研究光电效应中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系。K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K受到光照时能够发射电子，K与A之间的电压大小可以调整，电源的正负极也可以对调。 （1）电源按图（a）所示的方式连接，且将滑动变阻器中的滑片置于中央位置附近，一电子从K极板逸出，初动能忽略不计，已知电子的电量为e，电子经电压U加速后到达A极板，求电子到达A极板时的动能； （2）美国物理学家密立根为了检验爱因斯坦光电效应方程的正确性，设计实验并测量了某金属的遏止电压与入射光的频率。根据测得的实验数据绘制出图（b）所示的图线。已知电子的电量，求普朗克常量h和该金属的逸出功。（结果保留2位有效数字） 玻尔的原子模型 1．(23-24高二下·湖南长沙雅礼教育集团七校·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 2．(23-24高二下·青海部分名校·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 3．(23-24高二下·山东青岛莱西·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 4．(23-24高二下·辽宁实验中学联考·期末)如图甲所示为演示光电效应的实验装置，图乙所示为该实验装置在a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，图丙所示为氢原子的能级图，表格给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。则（　　） 几种金属的逸出功和极限频率 金属 W/eV 钠 2.29 5.53 钾 2.25 5.44 铷 2.13 5.15 A．图甲所示的光电效应实验装置所加的是反向电压，能测得图乙中的， B．若b光为绿光，c光可能是黄光 C．若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，最多可以产生3种不同频率的光 D．若用能使金属铷发生光电效应的光，用它直接照射处于激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离 5．(23-24高二下·辽宁葫芦岛·期末)氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第3能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出不同频率的光，用这些光照射图乙中的光电管，有2种频率、（）的光可让光电管阴极K发生光电效应。调节滑片P的位置，当电压表的示数某一值时，微安表示数恰好为零。下列说法中正确的是（    ） A．图乙电路中电源左侧为负极 B．图乙电路中电源左侧为正极 C．频率的光是由第3能级跃迁到第2能级放出的 D．频率的光是由第2能级跃迁到第1能级放出的 6．(23-24高二下·河南新未来·期末)图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极金属的逸出功为。如图乙是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射极，求： （1）有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV？ （2）从图示位置移动滑片P至某处，电压表示数为2.21V，光电子到达A极的最大动能为多少eV？ 7．(23-24高二下·江苏南通·期末)如图甲所示是研究光电效应的电路图，图乙是氢原子能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁时辐射的光子照射光电管阴极K，只有两种光子能使阴极K发出光电子。闭合开关，移动变阻器滑片，当微安表示数恰为零时电压表示数为U。已知氢原子的能级（，2，3，…），电子电荷量为e，普朗克常量为h。求： （1）氢原子跃迁时辐射出光子的最大频率； （2）阴极K的逸出功。 核衰变 1．(23-24高二下·黑龙江哈尔滨第九中学·期末)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。核的比结合能为，核的比结合能为粒子X的比结合能为，若核反应释放的能量全部转化为动能，粒子X 的动能为，光速为c。下列说法正确的是（　　） A．粒子 X为β粒子 B．粒子 X 的动能 C．衰变时放出的γ射线是由于原子核跃迁而产生的 D．氡的核子平均质量比钋的核子平均质量大 2．(23-24高二下·黑龙江哈尔滨六校·期末)伽马刀是一种特殊的治疗手段，主要是利用伽马射线对病变组织，进行大剂量聚集照射，使其产生局灶性的坏死或者是功能改变，因此达到理想的治疗目的。其原理是进入癌细胞内的硼核（）吸收慢中子，转变成锂核（）和α粒子，释放出γ射线。已知硼核（）的比结合能为，锂核（）的比结合能为，氦核的比结合能为，真空中光速为，下列判断正确的是（　　） A．硼核（）变成锂核（）和α粒子的核反应是衰变 B．γ射线带正电，有较强的电离作用 C．硼核（）的比结合能小于锂核（）的比结合能 D．该核反应释放的核能为 3．(23-24高二下·山东泰安·期末)我国自主研发的聚变-裂变混合反应堆的主体部分由“聚变堆芯”和“裂变包层”组成，“聚变堆芯”中氘、氚燃料发生可控热核聚变反应，输出大量高能中子，“裂变包层”中的在高能中子的作用下可转变为，经过两次衰变后可变成，发生裂变反应能够稳定、可控地输出巨大的能量。1个 核“捕捉”一个中子发生裂变反应，可产生两个新核X1、X2，同时产生x个中子。已知 核、 X1核、X2核和中子的质量分别为m、m1、m2和mn，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．“聚变堆芯”中发生的核反应方程为 B．衰变为 发生了2次β衰变 C．新核X1的比结合能小于核的比结合能 D．1个 核发生裂变反应释放的能量 4．(23-24高二下·福建泉州泉港一中.泉州一中.石外分校四校联盟·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 5．(23-24高二下·山东青岛即墨区第一中学·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 6．(23-24高二下·广东华附、实、广雅、深中四校·期末)（镅）是一种半衰期长达 433 年的放射性金属，通过衰变释放射线而被用于烟雾探测器，其衰变方程为 在该烟雾探测器中装有大约0.3 微克的媚241，其释放的射线可以使腔内空气电离，从而在探测腔内加有低压的电极间形成微小电流。一旦烟雾进入探测器，就会阻挡部分射线而使电流减小引发警报。下列说法中正确的是（　　） A．是α粒子，有很强的贯穿本领 B．γ是光子，不具有能量 C．0.3 微克的镅经过866年剩余的质量为0.075 微克 D．媚241衰变过程要放出能量，故的比结合能比 的大 7．(23-24高二下·辽宁沈阳五校协作体·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 核能、结合能 1．(23-24高二下·河北张家口·期末)磁感应强度为的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次衰变，放射出的粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为。以、分别表示粒子的质量和电荷量，生成的新核用表示，真空中光速为，下列说法正确的是（　　） A．新核在磁场中做圆周运动的轨道半径 B．粒子做圆周运动可等效成一个环形电流，且电流大小 C．若衰变过程中释放的核能都转化为粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损约为 D．粒子与新核在磁场中的运动轨迹为相互外切的圆 2．(23-24高二下·福建福州第一中学·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 3．(23-24高二下·山东日照·期末)是自然界中存量较为丰富的放射性同位素，其衰变方程为：。如图所示，x轴下方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，x轴上方存在沿y轴正方向、电场强度大小为E的匀强电场。静置于点的经过衰变可看成电子源，该电子源只能沿x轴正方向发射电子。某个电子经过电场后，以与x轴正方向夹角射入磁场，第一次射出磁场时恰好经过坐标原点O。已知电子的质量为m，电荷量为。衰变过程中产生的的质量为，初动能为。衰变过程中产生的核能全部转化为和电子的动能。下列说法正确的是（　　） A．衰变过程中的质量亏损为 B．该电子从电子源射出时的速度为 C．磁场的磁感应强度大小为 D．该电子从初始到第n次射出磁场时，所用的时间为 4．(23-24高二下·河南南阳·)2022年10月19日下午，中国新一代“人造太阳”装置（HL-2M等离子体电流突破100万安培（1兆安），创造了中国可控核聚变装置运行新纪录，标志着我国核聚变研发距离聚变点火迈进重要一步，跻身国际第一方阵，技术水平居国际前列。“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。已知氘核的质量为，中子的质量为，核的质量为。两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成并放出一个中子，已知质量亏损为时，释放的能量为，除了计算质量亏损外，核的质量可以认为是中子的3倍。 （1）写出该核反应方程。 （2）该核反应释放的核能为多少？（结果保留三位有效数字） （3）若两个氘核以相同的动能正碰而发生核聚变，同时释放出一对向相反方向运动的光子，每个光子的能量为，求生成的核的动能。（结果保留两位有效数字） 5．(23-24高二下·宁夏六盘山高级中学·期末)两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变，核聚变反应会释放出核能。例如，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出一个中子，就要向外释放出能量，已知氘核的质量为2.0141u，氚核的质量为3.0161u，中子的质量为1.0087u，氦核的质量为4.0026u。根据爱因斯坦的质能方程E=mc2可以证明1 u相当于931.5 MeV的能量。 （1）写出该核聚变反应的方程。 （2）试根据上述条件计算出该反应能释放出多少兆电子伏特的核能。（结果保留三位有效数字） （3）燃烧值是指完全燃烧1 kg的某种燃料所能释放出的能量，单位是J/kg。若已知某种型号汽油的燃烧值为4.4×107 J/kg，试计算按照上述核反应每结合成1 kg氦核释放的核能大约相当于燃烧多少汽油释放出的化学能?（结果保留三位有效数字，取阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1，氦的摩尔质量Mmol=4g/mol） 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$