第十六章 第3节 原子核&专题探究24 原子物理与其他知识综合问题-【5星学霸·高考白题】2026年高考物理一轮复习

第3节 ☑应用提优考点全面，能力提升|限时：40mim 1.医学治疗中常用放射性核素3In产生y射 线，而3In是由半衰期相对较长的3Sn衰变 产生的.对于质量为mo的3Sn,经过时间t后 剩余的Sn质量为m,其m-t图线如图所 mo 示.从图中可以得到3Sn的半衰期为( 1.0 23 067.3182.4 A.67.3d B.101.0d C.115.1d D.124.9d 2.(全国乙卷)2022年10月，全球众多天文设 施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的 “慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该 事件观测中作出重要贡献由观测结果推断， 该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为 10J假设释放的能量来自物质质量的减少， 则每秒钟平均减少的质量量级为（光速为3× 108m/s) () A.1019 kg B.1024 kg C.1029kg D.10%kg 3.(2025·河北石家庄二模)用粒子轰击静 止的氨核，核反应方程为a+N→0+X+Y 已知y光子的频率为v,氮核的质量为m1,a 粒子的质量为m。,氧核的质量为m2,X的质 量为m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c. 下列说法正确的是 A.X核为氘核 B.Y光子的动量大小为c C.释放的核能大小为(m1+m。-m2-m3)c D.反应后氧核和X核的总动量等于α粒子 的初动量 第十六章原子物理学丽高春 原子核 4.(2025·福建二模)我国科学家研究团队合 成了新核素钚-227(Pu),并测得该新核素 的半衰期为21.8年.已知钚-227的衰变方程 为Pu→Y+,下列说法正确的是() A.衰变释放的粒子Y的贯穿能力很强 B.衰变需要从外界吸收能量 C.20个钚-227经过10.9年还剩15个 D.Pu比U的比结合能小 5.(2024·广东广州一模)我国自主研发的“华 龙一号”反应堆技术利用铀235发生核裂变 释放的能量发电，典型的核反应方程为 U+n→Ba+gKr+k6n.光速取3.0x10m/s, 若核反应的质量亏损为1g,释放的核能为 △E,则k和△E的值分别为 A.2,9.0×1016J B.3,9.0×103J C.2,4.5×1016J D.3,4.5×103J 6.氚核H发生B衰变成为氢核He.假设含氚 材料中H发生B衰变产生的电子可以全部 定向移动，在3.2×10s时间内形成的平均电 流为5.0×108A.已知电子电荷量为1.6× 109C,在这段时间内发生B衰变的氚核H 的个数为 A.5.0×104 B.L.0×1016 C.2.0×1016 D.1.0×108 7.(2025·浙江北斗星盟三模)一个处于匀强 磁场中的静止放射性原子核，由于发生了衰 变而生成a、b两粒子，在磁场中形成如图所 示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1：45， 下列判断正确的是 A.该原子核发生了B衰变 B.a粒子做顺时针运动 C.原来静止的核，其原子序数 为92 D.两粒子的运动周期相等 245 学霸高春白题物理 8.(2025·海南三模)中国的“人造太阳”EAST (全超导托卡马克核聚变实验装置)在 2025年实现了1亿摄氏度下运行1066秒的 突破，为未来聚变反应堆的设计提供了重要 数据，该实验装置内的核反应方程为H+H →He+X.关于核聚变，下列说法正确的是 ( A.X为电子 B.地球上的核聚变可以自发进行 C.核聚变反应中质量守恒 D.核聚变反应中比结合能小的原子核变成 了比结合能大的原子核 9.(2024·湖南长沙一模)轧钢厂的热轧机上 安装射线测厚仪，仪器探测到的γ射线强度 与钢板的厚度有关如图所示，某射线测厚仪 采用放射性同位素铱192作为放射源，其化学 符号是Ir,原子序数为77，放射源在进行B衰 变产生新核X的同时会释放出y射线，放射 性元素的半衰期为74天，下列说法正确的是 放大器 探测器自 回☑厚度控制装置 塑料板 或金属板 放射性 同位素 A. 上述衰变方程为1r→%X+9c B. 衰变放射出的B粒子来自原子核内一个 中子转化为一个质子和电子 C.若有4.0g铱192，经过148天有1.0g发 生了衰变 D.若探测器测得的射线强度变弱，说明钢板 厚度变小 10.(2025·湖北武汉期末)一个α粒子融合到 一个0核的核反应方程式为2He+0 →8Ne,“比结合能曲线”如图所示，下列说 法正确的是 ( 246 1比结合能/MeV "He 6 4 020406080100120140160180200220240质量数4 A.O核比Ne核稳定 B.反应式中最稳定的是He核 C.该核反应后的比结合能增加 D.反应式左边的原子核比右边的原子核具 有较多的结合能 1.(2024·江苏泰州一模)我国是国际热核聚 变研究领域的领先者之一，在某次核反应 中，一个氘核(H)和一个氚核(H)结合生 成一个氦核(He),并放出一个粒子.已知氘 核的比结合能为E1,氚核的比结合能为E2, 该核反应释放的核能为△E,真空中光速 为c (1)写出核反应方程并求出质量亏损： (2)求氨核的比结合能E 专题探究24原子物理 ☑专题强化热点聚焦，重难突破限时：20min 1.(多选)彩虹的产生原因是光的色散，如图所 示为太阳光射到空气中的小水珠发生色散形 成彩虹的光路示意图，a、b为两种折射出的 单色光.以下说法正确的是 ( 太阳光 水珠 A.在水珠中a光的传播速度大于b光的传 播速度 B.如果b光能使某金属发生光电效应，则a 光也一定能使该金属发生光电效应 C.以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行 表面后，b光侧移量大 D.b光比a光更容易发生明显衍射现象 2.(2025·浙江金华三模)π+介子会发生衰变， 反应方程式为T→μ+U,即生成一个介 子和一个4子中微子.在云室中可观察到π 介子衰变前后部分粒子的运动轨迹，如图所 示.已知云室中匀强磁场的方向垂直照片平 面，粒子重力忽略不计，两段圆弧相切于P 点，且11：r2=2:1则u和粒子的动量之 比可能为 A.1:1 B.1:3 C.3:1 D.2:1 3.(2024·山东淄博一模)根据玻尔理论，氢原 子的能级图如图甲所示，大量处于某激发态 的氢原子向低能级跃迁时，发出的复色光通 第十六章原子物理学霸高春 与其他知识综合间题 过玻璃三棱镜后分成a、b、c、d、ef六束（含 不可见光)，如图乙所示.已知可见光的光子 能量范围约为1.62eV-3.11eV,则() -0.54 0.85 -1.51 -3.40 -13.6 A.b、c为可见光 B.a、b、c为可见光 C.d、e为可见光 D.ef为可见光 4.(2025·四川成都三模)如图所示的火灾自 动报警器工作原理为：放射源处的镅Am发 生α衰变生成镎Np,a粒子使壳内气室空 气电离而导电.当烟雾进入壳内气室时，粒 子被烟雾颗粒阻挡，于是蜂鸣器报警.下列说 法正确的是 () A.发生火灾时温度升高，Am的半衰期 变长 B.这种报警装置应用了α射线贯穿本领强 的特点 C.Am发生a衰变过程中需要吸收能量 D.衰变的本质是原子核内的两个质子与 两个中子结合成了一个粒子然后释放 出来 247Pe 9.(1)Ue+hp-W(2)h 解析：(I)根据光电效应方程可知h一W。=E。 逸出的电子在电场中加速向A运动，根据动能定理e=Em-En, 联立解得Em=e+h加-Wo (2)每秒钟到达K极的光子数量为n,则n=P, 每秒钟途出电子个数为a个，则a=是 回路中的电流/=？=， 联立得1化 第2节原子结构及氢原子光谱 1.D 2.B解析：由于A,<A:<A,可知A,为n=3到n=1跃迁时发出被的 波长，入：为n=2到n=1跃迁时发出波的被长，A,为n=3到n=2 跃迁时发出被的波长根据颗率与波长的关系可知=入，凸入， 无，由图可知仙，三仙，：所以有，放话R A A2 A3 3.B解析：由于被长最长的光子频率最小，所以A,EE,心 he 写所 he A3E:-E:13.60-3.40 A1￡1-E23.40-1.51 54,故选B. 4.D解析：AB.一群处于n=4能级的原子向低能级跃迁，一共能产 生6种不同的光子，AB错误：CD.光子能量与氢原子能级整成正 比，由氢原子的能级公式可知，从能级n=4跃迁到n=1产生的光子 能量最大，因而辐射光子的能量（频单）也最大，对应的波长最小，根 ,因此从能级n=4跃迁到=1产生的光子的动量也最大， 据P=入 故C错误，D正确.故选D, 5.B解析：CD,大量氢原子处在n=4的能级.能锅射出C好=6种特定 波长的光.放D错误：A限浆巴耳来公式水（分己）。 3,45,6.可知氢原子从>2的能级跃迁到n=2能级时镉射的光， 在可见光范周内其中H。光被长最长，即有=3能级跃迁到n=2能 级释放的光子，斯以H。为n=4能级跃迁到n=2能级释放的光子， 此两条为可见光范围内的谱线.故A错误，B正确.故选B 6.A解析：A由图可知①和③对应的跃迁能级差相同.可知①和③ 的能量相等，A正确： B.因②对应的能级差小于④对应的能级差，可知②的能量小于④的 能量，根据E=h可知2的频率小于④的颜率，B错误： C.因2对成的能级差小于①对应的能级差，可知2的能量小于①， 2的频率小于①，则若用①照射某金属表面时能发生光电效应，用 2照射该金属不一定能发生光电效应，C错误： D.因④对应的能级差大于①对应的能级差，可知④的能量大于①， 即④的顿帝大于①，因用①照射某金属表面时能逸出光电子的最大 初动能为E,根据Em=加-W海血功，则用④照射该金属逸出光电子 的最大初动能大于E,D错误 故选A 7.ACD解析：A.当电磁场能使工作原子从能级1跃迁到能级2时， 说明电磁场的波长等于A,,由电磁波的波速公式c=A”可知“振渴 器”的振荡频率为，故Λ正确：品由能量守恒可以判新= +6,代人光子能量公式=加和波速公式c=加，可得 he A。A1 c,c,化简可得=↓十，故B错误：C由光子动量公式 A2 Ag A2 Ao A:A3 =人光子能量公式s=加和波速公式c=加，可知P=。,由题宣 可知5m>52,所以m>2,放C正确；D.发生光电效应需要入射光频 率大于截止须率，光子的能量大于钟激光的能量，由光子能量公 式s=加可知，光子a的颜率大于钟激光的频率，所以当钟激光可以 一学霸高考·白 让某金属材料发生光电效应时，光子一定也可以，故D正确.故 选ACD 8.(1)2种12.09eV(2)6.8eV 解析：(1)大量处于=3能级的氯原子跃迁发出的光子能量分别为 △E1=E3-E1=12.09eV,△E2=E3-E,=I02eV,△E,=E3-E2= 1.89eV,E>3.0rV的光子有2种，领率最大的光子能量是E.= △E1=12.09eV. (2)光电子最大初动能为Em=△E,-W。=9.09V, 由图甲可知，向左移动滑片P时，K极电势高于A极，根据动能定理 有-=E-Em 可得光电子到达A极的最大动能为=68©V. 第3节原了核 1.C2.C3.C4.D5.B 6B解桥：根据1：号：华，可得产生的电子数为=么 5.0×10*×3.2×10 一=10，因在B餐变中，一个佩核产生个电子. 1.6×1019 可知氚核的个数为1.0×106故选B. 7.C解析：A由图示可知，原子核衰变后放出的粒子与新核所受的 洛伦兹力方向相反，面两者速度方向相反，则知两者的电性相同，新 核带正电，则放出的必定是a粒子，发生了α衰变，故A错误：B.原 子核接变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，放出的a粒子 与新核的动量大小相等，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供 向心力8=吧解得r酒=，由此可知，半径与电荷量成反比。 gB qB 由于新核的电荷量较大，则大圆是：粒子的轨迹.根据左手定则可 知：a粒子做逆时针运动.故B错误：C.由于两园半径之比为1： 45,由半径与电荷量成反比可知，粒子的电荷量为2，新核的电荷 量为90.则原来静止的原子核的电荷量为92，即原子序数为92，故 「C正确：D粒子的运动周期T=,可知两粒子在蓝场中运动的周 期不相等，故D错误，故选C 8.D解析：A.根据电荷数和质量数守恒可知，X的电荷数为0，质量 数为1，所以X是中子，故A错误：B.核聚变不可以自发进行，故 B错误：C,核反应前后质量数不变，因为存在质量亏损，所以质量不 守恒，故C错误：D.比结合能是原子核稳定性的指标，在轻核聚变 中，生成物的比结合能高于反应物的比结合能，故D正确放选D. 9.B解析：A.根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒可知度变方 程为罗1→婴X+”e,故A错误：B.原子核内中子转化为质子和电 子，衰变放射出的B粒子来自原子核内转化的电子，故B正确： C.半衰期为74天，若有4.0g铱192，经过148天有3.0g发生了衰 变，放C错误：D.若探测器测得的射线强度变弱时，说明钢板厚度 变大.故D错误故选. 10.C解析：A,由图可知.Ne核的比结合能比0核的比结合能更 大，故温N:核比0核稳定，故A错误：B.由图可知，可知Hr核的 比结合能最小，在反应式中是最不稳定的，故B错误：C.由图可 知，品Ne的比结合能比He的比结合能和O的比结合能都大，所 以该核反应后的比结合能增加，故C正确：D.结合能等于比结合 能乘以核子数.He的比结合能的为7MV,核子数为4，结合能钩 为7MeV×4=28MeV,0的比结合能约为8MeV,核子数为16，结 合能约为8MeV×16=128MeV,所以反应式左边结合能约为 28MeV+28MeV=156MeV,0Ne的比结合能大于8MeV,核子数 为20，结合能大于8MeV×20=160MeV,可知反应式右边结合能更 大，所以反应式左边的原子核比右边的原子核具有较少的结合能。 故D错误，故选C △E(2 11.(1)祖+-e+6n, 2E1+3E2+△E 4 解析：(1)核反应方程为H+H→He+dn: 恨据质能方程，可得4E=△mc2, 解得△m=3 E (2)依题意.可得△E=4E,-2E,-3E, 题·物理·93一 2E1+3E2+△E 解得氢核的比结合能为E,= 专题探究24原子物理与其他知识综合问题 1.AC解析：A.根据光路图可知：太阳光进人水床时b光的折射角 小，6光的折射率大，根据=￡可知折射率大的传播速度小，所以6 光在水珠中的传播速度小于：光在水珠中的传播速度.故A正确： B.b光的折射率大，b光领率大，所以b光能使某金属发生光电效 应，b光颍率大于截止顿率，但光的须率不一定大于截止频率，故 B错误：C,因为b光的折射率大，b光的折射角小，所以以相同角度 斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大，故C正确：D.根 据e=a结合上述分析可知光波长大，则光比b光更容易发生 明显衍射现象.故D错误.故选AC 2。B解析：π·介子和以介子在磁场中均做匀速圆周运动，由洛伦兹 力提供向心力，则B=m,,解得动量p=m=B,由核反应方程 知只有：’介子和4介子带有电荷，设衰变前为正方向，则衰变前后 动量守恒，即P·=一+P。,所以介子在磁场中的轨迹半径为 ,动量大小为P。■，·介子在磁场中的轨迹半径为1，动量 大小为pr=Bh公，所以P。:w=2:1,且Pe=-+p,解得 P*Pn=1:3,故选B. 3。A解析：根据玻尔原子模型理论可知大量处于某激发态的氢原子 向低能级跃迁时，发出的光子种类有C2=6种，解得处于敬发态的 氢原子能级为#=4，所以可能的光子能量从低到高分别为066V. 1.89cV.2.55cV.10.20eV,1209cV,12.75eV,因为光子能量 E=,且光的频率越高则折射率越大，光的偏折程度就越大，所以 a,bc,d、e∫六束光颜率越米越高，能量越米越强.又因为可见光的 光子能量范围约为1.62eV-3.11eV,所以b,c为可见光.故选A. 4.D解析：A半衰期只由原子核内部决定，与所处环境温度无关， 故A错误：B.这种报警装置应用了《射线电离本领强的特点，故 B错误：C.Am发生a衰变过程中要释放能量.故C错误：D.a衰 变的本质是原子核内的两个质子与两个中子结合成了一，个α粒子 然后释放出来，故D正确.故选D. 第十六章综合测试 1.C2.B 3.A解析：太阳能电池板接收的功率为P=1.39kW/m2×2.60m2= 3.614kW,一个光子的能量为En=h9 =6.63×10-4×3x108 550x10-9J= 362x101,期电池板每秒钟吸收的光子数日N=户-3614x0 局362x0m个= 1×10产个，故选A. 4.B解析：A根据能级跃迁规律可知，H。光子的能量较大，频率较 大，故A错误：B.处于=3能级的氢原子电离至少需要吸收的能量 为E=0-(-1.51)eV=1.51eV.故B正确：C,根据玻尔理论可知，氢 原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，对应的电子的轨道变小，电子 的动能变大，故C错误：D.处于n=3能级的大量氢原子，向低能级 跃迁过程中最多可福射出C=3种豌率的光子，故D错误.故选B. 5。A解析：A.比结合能也叫平均结合能，比结合能越大原子核越稳 定，故A正确：B.根据质能方程可知△E=(m,-m2-m3)c2,该能量 为衰变释放的能量，不是Am的结合能，放B错误：C.根据核反应 的质量数和电荷数守恒可知Am→品Np+He+y,所以X为a粒 子，半餐期与原子所处环境无关，温度变化不会改变原子予核的半衰 期，故C错误：D.度变后Np核处于高能级，向低能级跃迁发出y 射线，故D错误故选A 6.CD解析：A.根据爱因撕坦光电效应方程可得cU,=E=h-W。,由 图乙可知，b光照射相时对应的過止电压最大，所以用b光照射时，途 出光电子的最大初动能最大，故A错误：B.截止顿率只由光电管 (金属)自身决定，所以该光电管用光，6光照射时截止频常相同， 故B错误：C,用光照射时.将滑片向左端移动，即电压域小，可以 发生光电效应.由于人射光的频率不变，逸出功不变，则光电子的最 大初动能不变，故C正确：D.由于b光照射时对应的遏止电压大于 一学霸高考·白 a光照射时对应的遇止电压，则6光的顿率大于a光的赖率，若a光 照射某金属发生光电效应，则b光照射该金属一定发生光电效应， 故D正确.故选CD. 7.AB解析：A.太阳光强度越弱，内光电效应释放的电子越少，向N 醒一侧移动的自由电子越少，两端电势差越小，电路中的电流越小， 故太阳光的强度越弱，则通过负载的电流越小，A正确：B.自由电子 向N型一侧移动，N型一侧电势更低，故电流从P型一侧流出，回 到N型一侧，故电流应该从下至上通过负线，B正确：C.发生光电效 应的极限彼长满足h六=，解得A:仁，C错误：D.太阳光中紫外 线的颜率最高，太阳光能让该材料发生内光电效应，则该材料的极 限颊率应小于等于紫外线的频率，故改用紫外线照射该材料，能发 生内光电效应，D错误.故选AB 8.(1)1.8×10-WJ(11.25eV)(2)1.5V 解析：(1)设波长为110m的极紫外线的波长为入，逸出功 。=如，颜率=元，代人数据解得。=18x0J或。 11.25eV (2)处于=4能级的氢原子向低能级跃迁时产生多种不同能量的 光子，产生的光电流是多种光子产生的光电子的综合表现.要使光 电流全部遏止，必须截住能量最大的光电子 能量最大的光子h加m=E,-E,=12.75eV, 由光电效应方程可知光电子最大初动能E=h。-W。=【,5V, 過止光电压必须满足Em=, 解得U.=1.5V 第十六章真题演练 1.ABC解析：AB.由核反应方程质量数和电筒数守恒可得1O0=A+ 0,42=44-y,解得A=100,)=2,AB正确：CD.由题可得Y1光子的能 量大于为光子的能量，光子的能量公式心=加，被长A=号，可得Y 的颗率大于Y2的频率，Y的波长小于Y2的被长，C正确，D错误 故选ABC 2.B解析：根据光电子最大初动能与遏止电压的关系E=U,,根据 图像有U2>Ua>U1,放E2>E3>E1,故选B. 3.AC解析：A,核反应过程中质量数守恒，根据E=m2,放出能量，有 质量亏损，A正确：B.该反应是核聚变反应，B错误：CD在真空中， 该反应动量守恒，由于相撤前氘核与氟核动量大小相等，方向相反， 系统总动量为零，故反应后氮核与中予的动量也大小相等，方向相 反，由-得反应粒子获得的动能之比为6：=m,: m=1:4,面两个粒子获得的总动能为17.6MV,故n获得的动 能E,=了×17.6MeV=14.08eV,He获得的动能Ew=5× 17.6MeV=3.52MeV故C正确，D错误.故选AC 4.B解析：设采集时大气中有x个IBe原子和y个B原子，由于 PBe的半衰期为139万年，故经过106天后”Be原子的襄变个数可 以忽略不计.B的半度期为53天，故经过106天后剩余数量为 3 x+y 5.B解析：A.根据U,e=之m2=-W嘉出境，因Q的载止电压大于 R,可知Q的频率大于R的颍率，Q的被长小于R的被长，则分别射 入同一单缝衔射装置时，R的衍射现象比)更明显，则)的中央亮 纹比R窄，选项A错误：B.同理可知P,Q产生的光电子在K处Q 的最大初动能比P大，根据A=么。 2·可知最小德布罗查波 长为P大于Q.选项B正确：C.因Q对应的能量最大，则氢原子向 第一发态跃迁发光时，根据h=E,-E,可知三束光中Q对应的 能级最高，选项C正确：D.对应于图2中的M点，P和Q的光电流 相等，可知P和Q单位时间到达阳极A的光电子数目相等，选项 D错误故选BC. 题·物理·94一