24 原子物理-【伯乐马】2026年高考物理一轮复习同步考练卷

二十四、原子物理 1.答案：A 普朗克黑体辐射理论提出微观粒子的能量是分立的，A正确； 玻尔的氢原子模型认为电子绕核运动的轨道不是任意半径，B错 误； 德布罗意的“物质波”假设认为实物粒子也具有波动性，波长入= C误 爱因斯坦的光电效应理论认为光电子的最大初动能与人射光的 频率有关，D错误。 2.答案：D 电子伏特，符号为eV,是能量的单位。代表一个电子经过1伏特 的电位差加速后所获得的动能。 1.40×1015eV=1.40×1015×1.6×10-19J=2.24×10-4J, 故选D。 3.答案：A 2Th的半衰期为24天，72天为3个半衰期， 由m=(××) 代人数据解得m=4X(2)=0.5g,故选A。 半衰期 某一种放射性元素经过n个半衰期 当放射性物质发 (T)其剩余的粒子数为： 生衰变时，其原子核数 量会逐渐减少，而且减 N=子)N N=(分N 产生的新原子核（子核）的粒子数为： 少的速度是有规律的。 半衰期就是放射 N=N,-(分)N,=1-(3)]N。 性物质衰变过程中，其 原子核数量减少一半 N年=N。-(2)N,=[1-(2)]N。 所需要的时间。通常 各 新生代原子 用符号T表示。 半衰期是大量原 半衰期 子核衰变的统计规律， 2 对于少数原子核不适 母原子 用。 所1 4 半衰期单位时间 4.答案：D 轻核聚变释放核能，根据爱因斯坦质能方程△E=△mc2,此核反 应放出的能量△E=(m1十m2一m3)c2,D正确。 5.答案：C 由氢原子的能级图得到，能级3的激发态与基态的能级差为 △E=E4-E1=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV 所以用能量为12.09eV的光子去照射大量处于基态的氢原子， 氢原子能从基态跃迁到能级3的激发态上去，氢原子吸收光子的 能量跃迁到能级3的激发态后，向低能级跃迁时，任意两个能级 之间发生一次跃迁，共发射C号=3种频率不同的光，故C正确。 6.答案：A 由图分析可知，核反应方程为8X→Y十aHe十b”1e, 设经过a次a衰变，b次3衰变 92=82+2a6解得0二8 (238=206+4a 由电荷数与质量数守恒可得 b=6 故放出6个电子。故选A。 7.答案：A hva=Es-E 根据能级公式h2=E5一E:,可得y3=1十2，故选A。 hy=E-E3 8.答案：CD 3衰变的实质是原子核内的中子转化为质子，同时释放出一个电 子和一个反中微子的过程。这一过程中，原子核的质量数保持不 变，但电荷数增加一个单位。C正确； Y射线一般是伴随α衰变或B衰变产生的，就是以光子形式释放 出的能量，故本质就是电磁波，选项D正确。 9.答案：BD 由质量数守恒及电荷数守恒知， X1的质量数为2+2一1=3，电荷数为1+1=2， X2的质量数为2+3-1=4，电荷数为1+1=2， X的质量数为3×(235+1-144-89)=1， 电荷数为3×(92-56-36)=0， X4的质量数为1十6一3=4，电荷数为3一1=2， 则X、X2、X3、X,分别为He、He、n、He, 代表a粒子(He)的有X2、X4,B、D正确。 10.答案：BD 由图像可知，d和核子的平均质量大于f核子的平均质量，原 子核d和e聚变成原子核f时，核子总质量减小，有质量亏损， 要释放出核能，A错误； 2026年伯乐马一轮复习同步考练·物理答案·第1页 由图像可知，a的核子平均质量大于b与c核子的平均质量，原 子核α裂变成原子核b和c时会有质量亏损，要放出核能，B正 确； 光电子的最大初动能是由人射光的频率决定的，与人射光的强 度无关，增加人射光的强度，光电子的最大初动能不变，C错误； 在核反应堆的轴棒之间插人镉棒是为了控制核反应速度，D正 确。 11.(1)AD (2)B 解析： (1)大多数射线基本不偏折，放在A位置时，相同时间内观 察到屏上的闪光次数最多，故A正确，B错误；极少数射线较大 偏折，放在C、D位置时，屏上仍能观察一些闪光，但次数极少， 故C错误，D正确。 (2)锌板在孤光灯照射下，发生光电效应，有光电子逸出，锌 板失去电子带正电，验电器与锌板相连，导致指针带正电。 12.(1) 40+4 学生电源 (2)有示数 (3)K 4.76.4V 解析： (2)当紫外线照射铯金属光电管阴极时，阴极产生光电子， 电路中有电流流过，故电流表有示数。 (3)电源挡位旋钮拨到负的挡位时，电流从黑色接线柱流 出，光电管的阴极K电势高； 遏止电压可能在4.7V到6.4V之间。 18,1)由题意可知每个光子的动量为p会 每个光子的能量为E=加=h会 (2)太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，根据题意设t秒发 射总光子数为则六 可得n=4πRNt S 所以t秒辐射光子的总能量wW=E'三=红RNd Sλ 太阳辐射硬X射线的总功率P=W_4πRNhc Sλ 14.衰变方程是2X→2-4Y+He ① 设原子核X和a粒子的动量、动能分别为p。和p2,E。和E2。 根据动量守恒定律有p。=p? ② 由粒子动能与动量的关系E, ③ 2M p E ④ 2m2 根据能量守恒，反应后与反应前的总动能之差为 E2-Eo=(M-m1-m2)c2 ⑤ 联立②③④⑤式得E2= M(M-m1-m2）g ⑥ M-m2 15.(1)在M、N之间加电压为U。时，电流表示数恰好为零，由功能 关系得Ek=eU。 (2)由光电效应方程有Ek=hy一W。 又= 解得W,=h分-U。 《(3)当电压为)，时，设恰能到达N的光电子初速度与M习 16 间夹角为9，则一25eU。=2m(oc0s0)2-2m0 解得sin0= 5,0=530 16eU 由牛顿第二定律得a=25md 根据运动的合成与分解y=,tcos6,d=2at 则金属网N能接收到光电子的区域面积S,则S=πy2 解得S=年d 9 2026年伯乐马一轮复习同步考练·物理答案·第2页物理一轮复习同步芳练（二十四) 原子物理 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每 小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1.我国物理学家曾谨言曾说：“20世纪量子物理学所碰到的问 题是如此复杂和困难，以至没有可能期望一个物理学家能一 手把它发展成一个完整的理论体系。”下列一系列理论都和 量子力学的建立紧密相关，其内容正确的是 A.普朗克黑体辐射理论认为：微观粒子的能量是分立的 B.玻尔的氢原子模型认为：电子绕核运动的轨道可以是任意 半径 C.德布罗意的“物质波”假设认为：实物粒子也具有波动 住，波长A-会 D.爱因斯坦的光电效应理论认为：光电子的最大初动能与 人射光的强弱有关 2.据《自然》杂志2021年5月17日报道，中国科学家在稻城 “拉索”基地（如图）探测到迄今为止最高能量的y射线， 能量值为1.40×1015eV,即 A.1.40×1015V B.2.24×10-4C C.2.24×10-4W D.2.24×10-4J 3.已知Th的半衰期为24天。4g234Th经过72天还剩下 A.0.5g B.1g C.2g D.3.5g 4.已知质子、中子、氘核质量分别是m1、m2、m3,光速为c。 则质子和中子结合成氘核的过程中 A.吸收的能量为(m1+m2十m3)c B.吸收的能量为(m1十m2一m3)c2 C.释放的能量为(m1十m2十m3)c2 D.释放的能量为(m1十m2一m3)c2 5.如图所示为氢原子的最低五个能级，一束光子能量为 12.09eV的单色光人射到大量处于基态的氢原子上，产生的 光谱线是 EleV -0.54 4 -0.85 3 -1.51 -3.4 -13.6 B 中子数 146 D 6.如图，一个原子核X经图中所示 142 的一系列a、B衰变后，生成稳定 138 的原子核Y,在此过程中放射出 电子的总个数为 134 A.6 130 B.8 126 C.10 D.14 122■■ 80 8488 92质子数 7.玻尔认为电子的轨道是量子化的，氢原子电子轨道示意图如 图所示。处于某能级的原子吸收或释放光子而发生跃迁，图 中标出了三种跃迁方式，其中1、2、表示释放或吸收光 子的频率。下列表达式正确的是 Es E, n=1 (基态) n=2 (基态) n=3(激发态) n=4(激发态) n=5(激发态) 026年伯乐马一轮复习同步考练（二十四）·物理·第1页（共2页） A.y3=1十y2 B.y3=1一y2 C.va=v1v2 V1v2 D.y3= 1十y2 y1—y2 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每 小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对 的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8.下列说法中正确的是 A.3衰变放出的电子来自构成原子核的电子 B.3衰变放出的电子来自原子核外的电子 C.3衰变放出的电子来自原子核内的中子转化为质子，同时 释放出一个电子和一个反中微子的过程 D.y射线总是伴随其它衰变发生，它的本质是电磁波 9.下列核反应方程中，X、X2、X3、X4代表a粒子的有 A.H+H→bn+X B.H+iH→n+X C.5U+bn→Ba+Kr十3X3 D.bn+sIi→H+X 10.人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的 质量除以核子数)与原子序数有如右图所示的关系。下列 关于原子结构和核反应的说法，正确的是 ◆核子平均质量 b a Fe 原子序数2 A.原子核d和聚变成原子核f时会有质量亏损，要吸收 能量 B.原子核a裂变成原子核b和c时会有质量亏损，要放出 能量 C.已知原子核α裂变成原子核b和c时放出的y射线能使 某金属板逸出光电子，若增加Y射线强度，则逸出光电 子的最大初动能增大 D.在核反应堆的轴棒之间插人镉棒是为了控制核反应速度 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11.(6分) (1)如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的 装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、 D四个位置时，观察到的现象描述正确的是 放射源 金箔 荧光屏 显微镜 A.在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多 B.在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数比在A 位置时稍多些 C.在C、D位置时，屏上观察不到闪光 D.在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少 (2)在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与 灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器指针张开一个 角度，如图所示，这时 验电器 锌板 弧光灯 A.锌板带正电，指针带负电 B.锌板带正电，指针带正电 C.锌板带负电，指针带正电 D.锌板带负电，指针带负电 12.（10分) 某学习小组用实验室仪器研究在紫外线照射下“铯金属光 电管”的遏止电压。 (1)根据如图甲所示的电路图，请用笔画线代替导线将如 图乙所示的实物图连接完整（学生恒压电源：当挡位旋钮拨到 正的挡位时，电流从红色接线柱流出，拨到负的挡位时，电流 从黑色接线柱流出)。 光口 光申窄 0+4 甲 学生电源 (2)将滑动变阻器的滑片先滑到最左端，用紫外线灯（大 于铯的截止频率)照射光电管（保持照射条件稳定），此时未闭 合开关，电流表 。(填“有示数”或“无示数”) (3)闭合开关，滑动变阻器的滑片滑到适当位置，然后调 节学生电源挡位旋钮，读出相应的电压表和电流表的示数，如 下表所示。 电源挡位旋钮(V) -2 一4 6 -8 10 12 电压表的示数(V) 1.3 3.0 4.7 6.4 8.0 9.6 电流表的示数（μA) 1.1 0.6 0.3 0 0 0 上述过程中，光电管的 (填“A”或“K”)极板 的电势高，根据表中数据判断在紫外线照射铯金属时，遏止电 压在 之间。 13.(10分) “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，设波长为入。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V个该种光子。已知探测仪镜头面积为S,卫星离太阳中心 的距离为R,普朗克常量为h,光速为c,求： (1)每个光子的动量p和能量E; (2)太阳辐射硬X射线的总功率P。 2026年伯乐马一轮复习同步考练（二十四）·物理·第2页（共2页） 14.(13分) 运动的原子核X发生a衰变后变成静止的原子核Y。已知 X、Y和a粒子的质量分别是M、m1和m2,真空中的光速为c, α粒子的速度远小于光速。假设衰变过程因质量亏损释放的核能 全部转化为a粒子的动能，求反应后a粒子的动能。 15.(15分) 如图所示，真空中足够大的锌板M和金属网N竖直正对平 行放置，接入电路中。用一波长为入的细光束照射锌板M的中 心O,会不停地向各个方向逸出电子，当M、N之间所加电压 达到U。时，电流表示数恰好为零。已知MN之间的水平距离为 d,电子的电荷量为e,光速为c,普朗克常量为h,不计电子 间的相互作用。求： (1)光电子的最大初动能Ek; (2)锌的逸出功W。; (3)当电压为。时。金属网N能接收到光电子的区境面 积S。 M N HA)