专题18 原子物理 题组1-【区块练】2021-2025年五年高考真题分类汇编物理

1.(多选)(2025·浙江1月卷)如图1所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图2所示。下列说法正确的是(　　) A.分别射入同一单缝衍射装置时，Q的中央亮纹比R的宽 B.P、Q产生的光电子在K处的最小德布罗意波长，P大于Q C.氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q对应的能级最高 D.对应于图2中的M点，单位时间到达阳极A的光电子数目，P多于Q 2.(多选)(2025·黑吉辽蒙卷)某理论研究认为，Mo原子核可能发生双β衰变，衰变方程为Mo→Ru＋ye。处于第二激发态的 A44Ru原子核先后辐射能量分别为0.590 8 MeV和0.539 5 MeV的γ1、γ2两光子后回到基态。下列说法正确的是(　　) A.A＝100 B.y＝2 C.γ1的频率比γ2的大 D.γ1的波长比γ2的大 3.(2025·河南卷)由于宇宙射线的作用，在地球大气层产生有铍的两种放射性同位素Be和4Be。测定不同高度大气中单位体积内二者的原子个数比，可以研究大气环境的变化。已知Be和4Be的半衰期分别约为53天和139万年。在大气层某高度采集的样品中，研究人员发现Be和4Be的总原子个数经过106天后变为原来的，则采集时该高度的大气中Be和4Be的原子个数比约为(　　) A.1∶4 B.1∶2 C.3∶4 D.1∶1 4.(多选)(2025·福建卷)某核反应方程为H ＋H―→He ＋n ＋17.6 MeV，现真空中有两个动量大小相等、方向相反的氘核与氚核相撞，发生该核反应，设反应释放的能量(远大于碰前氘核和氚核的动能)全部转化为He与n的动能，则(　　) A.该反应有质量亏损 B.该反应为核裂变 C. n获得的动能约为14 MeV D.He获得的动能约为14 MeV 5.(多选)(2024·吉林卷)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.该金属的逸出功增大 B.X光的光子能量不变 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 6.(2024·全国甲卷)氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用6H→2He＋xn＋yp＋43.15 MeV表示，式中x、y的值分别为(　　) A.x＝1，y＝2 B.x＝1，y＝3 C.x＝2，y＝2 D.x＝3，y＝1 7.(2024·河北卷)锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料。研究表明，锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应，其中一种核反应方程为C＋ H→Li＋2H＋X，式中的X为(　　) A.n　 B.e C.e D.He 8.(2024·山东卷)2024年是中国航天大年，神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天，部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知Sr衰变为Y的半衰期约为29年；Pu衰变为U的半衰期约为87年。现用相同数目的Sr和Pu各做一块核电池，下列说法正确的是(　　) A.Sr衰变为Y时产生α粒子 B.Pu衰变为U时产生β粒子 C.50年后，剩余的Sr数目大于Pu的数目 D.87年后，剩余的Sr数目小于Pu的数目 9.(2023·辽宁卷)原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则(　　) A.①和③的能量相等 B.②的频率大于④的频率 C.用②照射该金属一定能发生光电效应 D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek 10.(2023·湖南卷)2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置创下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步，下列关于核反应的说法正确的是(　　) A.相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多 B.氘氚核聚变的核反应方程为H＋H→He＋e C.核聚变的核反应燃料主要是铀235 D.核聚变反应过程中没有质量亏损 11.(2023·浙江卷)“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将Pu衰变释放的核能一部分转换成电能。Pu的衰变方程为Pu→U＋He，则(　　) A.衰变方程中的X等于233 B.He的穿透能力比γ射线强 C.Pu比U的比结合能小 D.月夜的寒冷导致Pu的半衰期变大 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题18　题组一 1.解析　由爱因斯坦光电效应方程得Ekm＝hν－W0，又由动能定理得－eUc ＝0－Ekm，整理得eUc＝hν－W0，由题图2可知，Q的遏止电压大于R的，则Q的频率大于R的频率，由c＝λν可知，Q的波长小于R的波长，则分别射入同一单缝衍射装置时，Q的中央亮纹比R的窄，A错误；同理，Q产生的光电子的最大初动能比P的大，由德布罗意波长公式λ＝和p＝得λ＝，显然P产生的光电子在K处的最小德布罗意波长大于Q的，B正确；结合A项分析，根据题图2可知Q的频率最大，由公式E＝hν可知Q的光子能量最大，则由能级跃迁的频率条件hν＝En一Em可知，氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q对应的能级最高，C正确；对应于题图2中的M点，P和Q的光电流相等，则单位时间到达阳极A的光电子数目相等，D错误。 答案　BC 2.解析　由核反应方程质量数和电荷数守恒可得100＝A＋0，42＝44－y 解得A＝100，y＝2，A、B正确； 由题可得γ1光子的能量大于γ2光子的能量，光子的能量公式ε＝hν，波长λ＝ 可得γ1的频率大于γ2的频率，γ1的波长小于γ2的波长，C正确，D错误。 答案　ABC 3.解析　设采集时大气中有x个Be原子和y个4Be原子，由于4Be的半衰期为139万年，故经过106天后4Be原子的衰变个数可以忽略不计，Be的半衰期为53天，故经过106天后剩余数量为x·，故可得＝ 解得＝ 故选B。 答案　B 4.解析　题中核反应释放能量，由爱因斯坦质能方程可知，该反应有质量亏损，A正确；题中核反应为两个轻核结合成质量较大的核，所以该反应为核聚变，B错误；动量大小相等、方向相反的氘核与氚核相撞，由动量守恒定律可知生成的氦核与中子的动量大小相等、方向相反，设两者的动量大小为p，由能量守恒定律有＋＝17.6 MeV，其中M＝4m，所以中子获得的动能Ek1＝＝14.08 MeV≈14 MeV，氦核获得的动能Ek2＝＝3.52 MeV，C正确，D错误。 答案　AC 5.解析　金属的逸出功是金属本身的特性，与照射光的强度无关，A错误；根据ε＝hν可知，X光的光子能量与其强度无关，B正确；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0结合A、B项分析可知，逸出的光电子最大初动能与照射光的强度无关，C错误；若增加此X光的强度，则单位时间入射到金属表面的光子数增多，单位时间逸出的光电子数增多，D正确。 答案　BD 6.解析　 答案　C 7.解析　 答案　D 8.解析　 TSr＜TPuNSr＜NPu，C错，D对。 答案　D 9.解析　由题图可知①和③对应的跃迁能级差相同，可知①和③的能量相等，选项A正确；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＝hν可知②的频率小于④的频率，选项B错误；因②对应的能级差小于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，选项C错误；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的频率大于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Ek，根据Ekm＝hν－W逸出功，则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek，选项D错误。 答案　A 10.解析　相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多，A正确；根据质量数守恒和核电荷数守恒可知，氘氚核聚变的核反应方程为H＋H→He＋n，B错误；核聚变的核反应燃料主要是氘核和氚核，C错误；核聚变反应过程中放出大量能量，有质量亏损，D错误。故选A。 答案　A 11.解析　根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为Pu→U＋He 即衰变方程中的X＝234，故A错误； He是α粒子，穿透能力比γ射线弱，故B错误； 比结合能越大越稳定，由于Pu衰变成为了U，故U比Pu稳定，即Pu比U的比结合能小，故C正确； 半衰期由原子本身的特点决定的，与温度等外部因素无关，故D错误。 故选C。 答案　C 学科网（北京）股份有限公司 $