【解题模型】专题46近代物理-2026高考物理

专题46近代物理 模型总结 模型1 光电效应 1 模型2 氢原子模型 10 模型3 原子核的衰变 21 模型4 核反应的四种类型 28 模型1 光电效应 1．光电效应的四类图像 图像名称 图线形状 读取信息 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率(极限频率)：横轴截距 ②逸出功：纵轴截距的绝对值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率νc：横轴截距 ②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc：横轴截距 ②饱和电流Im：电流的最大值 ③最大初动能：Ekm＝eU 颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 1．（2026·江苏·一模）光电倍增管是利用光电效应将微弱光信号转换为电信号的器件。如图所示，光照射光阴极时发射光电子，光电子经过打拿极间的电压U加速后在下一级打拿极激发出更多电子。经多级倍增后形成可检测的电流。已知光阴极材料的逸出功为W0，入射光频率为，元电荷为e，普朗克常量为h，若忽略电子间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A．仅增大入射光频率，则检测到的电流将增大 B．入射光频率低于截止频率，仍能产生光电流 C．电子到达第一个打拿极时的动能一定等于 D．光电子从光阴极表面逸出时的最大初动能为 【答案】D 【详解】A．光电效应检测到的电流大小取决于光子数，与频率无直接关系，故A错误； B．入射光频率低于截止频率将不会发生光电效应，所以不能产生光电流，故B错误； CD．根据光电效应方程可知，光电子从光阴极表面逸出时的最大初动能为 所以电子到达第一个打拿极时的动能应小于或等于，故C错误，D正确。 故选D。 2．（2026·江苏·一模）在学科节活动中展示的“激光传音”装置如图所示。将激光器通过数据线与音乐播放器相连，激光器根据音乐的节奏发射激光，激光照射在光电管阴极K上产生光电子，光电子经电场加速形成光电流，光电流经过放大电路放大并驱动扬声器工作。以下关于该装置说法中正确的是（　　） A．图中a端连接的是电源的正极 B．扬声器发出声音的频率等于激光的频率 C．声音频率大于光电管截止频率才能工作 D．变阻器滑片向右移动输出声音一定增大 【答案】A 【详解】A．由电路图和题意分析装置原理可知，若要有效利用光照强弱控制光电流大小，a端连接的是电源的正极，使光电流接近或达到饱和电流效果最好，故A正确； B．激光的频率只会影响光电子的最大初动能，不会影响电流，故发出的声音频率与激光的频率无关，故B错误； C．激光的频率大于截止频率才能工作，故C错误； D．变阻器向右移动可增大正向电压，但如果电流已达饱和，则电流也不会增大，故D错误。 故选A。 3．（2025·河北·模拟预测）大量处于的高能级的氢原子向低能级跃迁，其中跃迁到的能级时产生的四条可见光光谱线如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　） A．为可见光I B．图3中的干涉条纹对应的是可见光Ⅱ C．图4中用可见光I照射时，向滑动，电流表示数一定一直增大 D．固定，可见光I和可见光Ⅱ照射K极，其产生最大动能的光电子的德布罗意波长分别为、，则一定小于 【答案】ABD 【详解】AB．根据题意可知，氢原子从能级6跃迁到能级2时，辐射出的光子能量较大，即与可见光Ⅱ相比可见光I的频率大，波长小。根据双缝干涉条纹间距公式可知，图2中间距较小，则波长较小，对应的是可见光I，而图3中的干涉条纹对应的是可见光Ⅱ，故AB正确； C．光电效应实验中，当滑动变阻器滑片向滑动时，若未达到饱和光电流，则电流表示数会增大；若已经达到饱和光电流，电流表示数会不变，故C错误； D．根据光电效应方程有 光电子的动量与动能的关系式为 所以德布罗意波长计算公式为 由于可见光I的频率高，能量较大，产生光电子的最大初动能较大，所以德布罗意波长较短；而可见光Ⅱ频率较低，对应光电子的最大初动能较小，所以德布罗意波长较长，故D正确。 故选ABD。 4．（2025·浙江·一模）氢原子能级图如图甲所示，、、分别表示第一、第二、第三能级的能量，由氢原子能级跃迁产生的光照射图乙电路中的光电管阴极K时，电流表有示数，已知可见光的波长在之间，普朗克常量，光速，则下列说法正确的是（　　） A．大量处于能级的氢原子跃迁时可放出3种可见光 B．处于能级的原子向能级跃迁产生的光，其动量为 C．将图乙实验电路的滑片P向端滑动，则电流表的示数会不断增大 D．处于基态的氢原子，吸收一个光子后跃迁到更高轨道，电子的动能变大 【答案】B 【详解】A．大量处于能级的氢原子跃迁时可放出光子的种类数目为 其光子的能量分别为，， 根据，， 解得，， 由于可见光的波长在之间，可知，大量处于能级的氢原子跃迁时可放出1种可见光，故A错误； B．能级的原子向能级跃迁产生的光，光子能量 又由于， 解得，故B正确； C．将图乙实验电路的滑片P向端滑动后，P的电势高于O的电势，则光电管中的电压为加速电压，开始光电流增大，若能够达到饱和电流，之后电流不变，可知，电流表的示数可能会先增大后不变，故C错误； D．根据 解得 处于基态的氢原子，吸收一个光子后跃迁到更高轨道，轨道半径增大，则电子的动能变小，故D错误。 故选B。 5．（2025·浙江台州·一模）图甲为氢原子能级图，一群处于同一激发态的氢原子能发出6种频率的光，分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K，其中只有3种光能够发生光电效应，有一种恰能发生光电效应，电压U与光电流之间的关系如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．当滑片P向b端移动时，光电流I一直增大 B．阴极K材料的逸出功为 C．用三束光做杨氏双缝干涉实验，a光条纹间距最大 D．图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有 【答案】B 【详解】A．当滑片P向b端移动时，光电管两端的正向电压增大，光电流I会先增大，当达到饱和电流后，I不会再变化，故A错误； B．一群处于同一激发态的氢原子能发出6种频率的光，说明这群氢原子处于能级，只有3种光能发生光电效应，3种光子能量分别为12.75eV、12.09eV、10.2eV，有一种恰好能发生光电效应，说明阴极K的逸出功为10.2eV，故B正确； C．由图丙可知，a光的遏止电压最大，由 可知a光的光子能量最大，频率最大，波长最小，根据双缝干涉条纹间距公式 可知a光条纹间距最小，故C错误； D．根据光电效应方程 A光光子能量最大，为12.75eV，则，故D错误。 故选B。 6．（2025·江苏南通·一模）在如图所示光电效应实验中，闭合开关后，发现无光电流，下列措施中可能会出现光电流的是（　　） A．增大光的频率 B．增加光照时间 C．增加AK间的电压 D．对调电源的正负极 【答案】A 【详解】A．题图可知AK间加的为正向电压，闭合开关后，发现无光电流，说明未产生光电效应，即此时入射光频率小于极限频率，因此增大光的频率，可能会产生光电流，故A正确； BCD．增加光照时间、增加AK间的电压、对调电源的正负极，都不会改变入射光频率，仍然不会产生光电流，故BCD错误。 故选A。 7．（2025·云南昆明·模拟预测）氢原子能级如图甲所示。用某一频率的光照射一群处于基态的氢原子后向低能级跃迁时能发出6种不同频率的光，分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K，其中只有2种不同频率的光甲、乙能够发生光电效应，用如图乙所示的电路研究光电效应规律，可得光电流I与电压U之间的关系如图丙所示，元电荷为e。下列说法正确的是（　　） A．当施加正向电压，滑片P向b端移动时，光电流I将一直增大 B．阴极K材料的逸出功大于12.09eV C．甲光光子能量更大，照射阴极K得到的光电流更大 D．图丙中2条图线对应的遏止电压，有 【答案】D 【详解】A．当施加正向电压，滑片P向b端移动时，正向电压增大，光电流先增大，当达到饱和光电流后，光电流不再增大，故A错误； B．用某一频率的光照射一群处于基态的氢原子后能发出6种频率的光，根据，解得 其中只有2种不同频率的光甲、乙能够发生光电效应，说明这2种光的频率较高，能量较大，能使阴极发生光电效应，而能量较小的光不能；第一种光对应氢原子从跃迁到，辐射光子的能量为 第二种光对应氢原子从跃迁到，辐射光子的能量为 可知阴极材料的逸出功小于12.09eV，故B错误； C．根据光电效应方程和动能定理可得 由图丙可知，甲光对应的遏止电压更小，对应的光子能量更小，故C错误； D．对于乙光有， 对于甲光有， 联立解得，故D正确。 故选D。 8．（2025·福建龙岩·二模）如图所示，若用三种频率分别为、、的光子照射图中的光电管时均能发生光电效应，且，则用频率为 （填“”“”或“”）的光照射时逸出光电子的最大初动能最大。欲使电流计G示数为零，应将滑片P向 （填“”或“”）移动。 【答案】 【详解】[1]根据光电效应方程可知，用频率为的光照射时逸出光电子的最大初动能最大。 [2]欲使电流计G示数为零，应使极板加上反向电压，则应将滑片P向移动。 9．（2025·广西南宁·一模）小明用同一光电管进行不同条件下的光电效应实验。如图所示，实验得到甲、乙、丙三条光电流与电压之间的关系曲线。若曲线甲、乙、丙对应的入射光频率分别为、、，下列选项正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】同一光电管的逸出功相同，根据光电效应方程有，又 可知甲光的频率小于乙光的频率，甲光的频率等于丙光的频率。 故选A。 10．（2025·四川南充·模拟预测）如图甲所示，用某种型号的光线发射器的光照射光电管。图乙为氢原子能级图，光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有、两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为、光单独照射光电管时产生的光电流与光电管两端电压的关系图线。已知光电管阴极材料的逸出功为，下列说法正确的是（　　） A．丙图中和对应的是甲图中电源的正极接在左端 B．光线发射器辐射出、两种光子的动量之比约为0.84 C．用光照射时，飞出阴极光电子的最大初动能为 D．若增大光线发射器的光照强度，光电流一直增大 【答案】BC 【详解】A．和遏止电压，则电源右侧为正极，故A错误； B．光是跃迁发出光，光是跃迁发出光，则光子能量为，光子能量为，由 可知、光子的动量比约为0.84，故B正确； C．由，可知光照射时，飞出光电子的最大初动能为，故C正确； D．增大光照强度，光电流达到饱和电流后不再增大，故D错误。 故选BC。 模型2 氢原子模型 1.玻尔原子理论的基本假设 (1)轨道量子化与定态 ①轨道量子化：电子运行轨道半径不是任意的，而是量子化的，电子在这些轨道上绕核的运动是稳定的，不产生电磁辐射。 半径公式：rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态轨道半径，r1＝0.53×10－10 m。 ②定态：电子在不同轨道上运动时，具有不同的能量，原子的能量也只能取一系列特定的值，这些量子化的能量值叫能级，具有确定能量的稳定状态，称为定态。 能级公式：En＝(n＝1，2，3，…)，其中E1为基态能量，对于氢原子来说，E1＝－13.6 eV。 (2)跃迁——频率条件 ①跃迁：原子由一个能量态变为另一个能量态的过程称为跃迁。 ②频率条件 自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发射光子。释放光子的频率满足hν＝ΔE＝E高－E低。 受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量。吸收光子的能量必须恰好等于能级差hν＝ΔE＝E高－E低。 注意：若实物粒子与原子碰撞，使原子受激跃迁，实物粒子能量大于能级的能量差。 2.电离 (1)电离态：n＝∞，E＝0。 (2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量。 (3)若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能。 11．（2025·浙江嘉兴·一模）玻尔的氢原子能级模型验证了玻尔理论的正确性，氢原子能级图如图所示。已知可见光的能量范围是，普朗克常量，则（　　） A．氢原子在基态的电势能为-13.6eV B．用光子能量为13eV的光照射基态氢原子，能跃迁到能级 C．用动能为13eV的电子轰击一群基态氢原子，最多发出2种频率的可见光 D．要使基态氢原子电离，至少用波长约的光照射 【答案】CD 【详解】A．由图可知，氢原子在基态的能量为-13.6eV，该能量为电子的动能与电势能的总和，故A错误； B．氢原子能级跃迁时，吸收的光子能量必须等于两个能级的能量差，从n=1到n=4的能量差为 而光子能量为13eV，不等于该能量差，所以用光子能量为13eV的光照射基态氢原子，基态氢原子不能跃迁到能级，故B错误； C．用动能为13eV的电子轰击一群基态氢原子，电子的能量可部分被氢原子吸收，氢原子可能跃迁到n=2，n=3，n=4等能级； 从n=4到n=3，能量差为 可知该能量差不在可见光的能量范围内； 从n=4到n=2，能量差为 可知该能量差在可见光的能量范围内； 从n=4到n=1，能量差为 可知该能量差不在可见光的能量范围内； 从n=3到n=2，能量差为 可知该能量差在可见光的能量范围内； 从n=3到n=1，能量差为 可知该能量差不在可见光的能量范围内； 从n=2到n=1，能量差为 可知该能量差不在可见光的能量范围内； 综上分析，可知最多发出2种频率的可见光，即从n=4到n=2和从n=3到n=2，故C正确； D．由题知，要使基态氢原子电离，至少需要吸收的能量，根据光子能量公式 其中光速为，代入数据解得，故D正确。 故选CD。 12．（2025·广东中山·模拟预测）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为、、的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为，光速为。下列说法正确的是（　　） A．频率为的光，其动量为 B．若原子从跃迁至能级，入射光的频率为 C．频率为和的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能之差为 D．频率为和的两种光分别射入双缝间距为，双缝到屏的距离为的干涉装置、产生的干涉条纹相邻亮条纹间距之差为 【答案】C 【详解】A．根据玻尔理论，从n=3能级跃迁到n=1能级，辐射出的光子能量可得 ，光子的动量 联立可得 ，A错误； B．原子从低能级向高能级跃迁时，需要吸收特定频率的光子， ，因此，入射光的频率应为 ，B错误； C．根据光电方程 ，最大初动能的差值就等于入射光子能量的差值，，结合 ，可得 ，C正确； D．双缝干涉的相邻亮条纹间距公式为 ，两种不同频率的入射光： ， 。 条纹间距之差为 。 因为 ，所以 ，因此 ，故D错误。 故选C。 13．（2025·江苏南通·一模）如图所示为氢原子能级示意图的一部分，设辐射三种不同频率的光子。则下列分析正确的是（　　） A．①光子的波长最短 B．①光子的频率最低 C．③光子的能量最小 D．③光子的动量最小 【答案】B 【详解】C．能级差越大，光子的能量越大，故三种光子的能量，故C错误； B．根据 可知，故B正确； A．频率越大，光子的波长越短，故，故A错误； D．根据 可知波长越长，动量越小，所以，故D错误。 故选B。 14．（2025·云南·模拟预测）氢原子的能级图如图所示，根据玻尔理论，氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射出光子，、、是氢原子在不同能级间跃迁时辐射出的光子。、、三种光子的频率分别用、、表示。下列说法正确的是（   ） A．三种光子中，光子频率最小 B．三种光子中，光子波长最短 C．、、满足关系式： D．、、满足关系式： 【答案】BC 【详解】A．据能级跃迁公式 得，b跃迁能级差最小，三种光子中，b光子频率最小，故A错误； B．根据 由于三种光子中，光子频率最高，波长最短，故B正确； CD．因，， 所以、、满足关系式 故C正确、D错误。 故选BC。 15．（2025·广东·模拟预测）如图所示为氢原子能级图，已知可见光的光子能量范围为，紫外线的光子能量范围为。则对于大量处于激发态的氢原子辐射的光子，下列说法正确的是（　　） A．包含5种不同频率的光子 B．有3种是可见光 C．有3种是紫外线 D．其中一种光子是光子（能量超过） 【答案】C 【详解】A．根据 可知大量处于激发态的氢原子能辐射6种不同频率的光子，故A错误； B．由于， 可知从4、直接跃迁到辐射出的光子是可见光光子，即有2种光子是可见光光子，故B错误； C．由于，， 可知从4、、直接跃迁到辐射出的光子是紫外线光子，故C正确； D．光子是由原子核的跃迁产生的，故D错误。 故选C。 16．（2025·浙江宁波·一模）图甲是研究光电效应的实验电路图。实验得到光电子的最大初动能与入射光波长的关系如图乙所示，图中水平虚线为曲线的渐近线。现用大量处于某一激发态的氢原子向低能级跃迁时辐射出的光照射光电管，发现当电压表的示数为时，灵敏电流计的示数恰好为0。氢原子能级图如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．当滑片向移动时，表示数可能减小为0 B．当时，光电子的最大初动能为 C．当时，光电管的遏止电压为 D．大量处于该激发态的氢原子向低能级跃迁时最多可放出10种频率的光子 【答案】BD 【详解】A．光电管加的是反向电压，当滑片向移动时，反向电压减小，电子从光电管逸出后，由动能定理 减小，增大，则灵敏电流计G所在的支路中光电流不可能减小为零，故A错误； BC．由图乙可知，当时，，由光电效应方程 逸出功公式 可知，我们的截止频率对应的波长，当时，光子能量 此时 而由图乙中水平虚线为曲线的渐近线为，可知，故，故B正确，C错误。 D．由光电效应方程，当电压表示数，所以 而，可解得入射光的能量， 而此入射光最大可使5能级的氢原子发生跃迁，因此大量处于能级的氢原子向低能级发生跃迁时，最多产生种不同频率的光，故D正确。 故选BD。 17．（25-26高三上·河北秦皇岛·月考）用如图甲所示的实验装置进行光电效应实验。实验过程中，当开关断开时，逐渐降低照射到阴极K的极紫外光的波长，当波长达到某一值时，电流表恰有示数。氢原子能级图如图乙所示，用大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁发出的光照射阴极K，调整电路中电源和滑动变阻器，得到电流表示数与电压表示数的关系如图丙所示，普朗克常量，，则上述极紫外光的波长为（　　） A．110nm B．100nm C．50nm D．10nm 【答案】A 【详解】用大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁发出的光照射阴极K，其中从辐射的光子能量最大，为 根据图丙可知对应的遏止电压为，由光电效应方程和动能定理可得 可得阴极K对应的逸出功为 逐渐降低照射到阴极K的极紫外光的波长，当波长达到某一值时，电流表恰有示数，则有 可得上述极紫外光的波长为 故选A。 18．（2024·黑龙江·模拟预测）已知某金属的逸出功为4.63eV，一群处于基态的氢原子吸收能量被激发后，辐射出的光子中只有三种光子可以使该金属发生光电效应，则基态氢原子吸收的最大能量为（　　） A．13.60eV B．12.75eV C．12.09eV D．10.20eV 【答案】B 【详解】氢原子被激发后辐射的光子中有3种光子可以使该金属发生光电效应，则三种光子的能量大于，氢原子被激发到4能级，基态氢原子吸收的最大能量为。 故选B。 19．（25-26高三上·江苏南京·阶段练习）如图甲为氢原子能级示意图，图乙为研究光电流与电压关系的电路。一群处于n=3能级的氢原子自发跃迁，辐射出的光照射光电管的阴极K，通过实验只能得到图丙所示的2条光电流随电压变化的图线，则下列说法正确的是（　　） A．图丙中Ub的值为-4.45V B．变阻器的滑片移动到最左端时，电流表的示数为0 C．这群氢原子向低能级跃迁时可以发出4种不同频率的光 D．b光照射产生的光电子最大初动能大于a光 【答案】A 【详解】B．变阻器的滑片移动到最左端时，所加的反向电压为零，电流表的示数不为0，故B错误； C．一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时可以发出种不同频率的光，故C错误； AD．根据辐射条件 可知能使金属发生光电效应的光为3能级到1能级的和2能级到1能级的两种光，根据光电效应方程可得 根据动能定理可得 由丙图可知，a光对应遏止电压大于b光对应遏止电压，则a光照射出的光电子最大初动能大于b光照射出的光电子最大初动能，a光的光子能量大于b光的光子能量，b光的光子为2能级到1能级跃迁辐射出的，联立上述两式有 代入，可得，故A正确，D错误。 故选A。 20．（2025·黑龙江大庆·一模）丹麦物理学家玻尔意识到了经典理论在解释原子结构方面的困难，在普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子概念的启发下，提出了自己的原子结构假说。一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出多种不同频率的光，将这些光分别照射到图乙中阴极K的金属上，只能测得2条电流随电压变化的图像如图丙所示，已知氢原子的能级图如图甲所示，根据玻尔理论对氢原子光谱的解释，下列说法正确的是（    ） A．这群处于第4能级的氢原子最多可以辐射出6种不同频率的光子 B．图丙中光电流图像b对应的光，是氢原子由第4能级向第1能级跃迁发出的 C．图丙中光电流图像a对应的光，不能使逸出功为12.09eV的金属发生光电效应 D．动能为2eV的电子可以使处于第3能级的氢原子电离 【答案】AD 【详解】A．这群处于第4能级的氢原子最多可以辐射出种不同频率的光子，故A正确； B．图丙中a光遏止电压比b光大，根据 可知，a光频率最大，对应的氢原子跃迁的能级差最大，则a光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的，故B错误； C．图丙中的a光光子能量为 所以，可以发生光电效应，故C错误； D．使处于第3能级的氢原子电离需要的最小能量为1.51eV，则动能为2eV的电子能使处于第3能级的氢原子电离，故D正确。 故选AD。 模型3 原子核的衰变 1.原子核的衰变 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 X→Y＋He X→Y＋e 衰变实质 2个质子和2个中子结合成氦核2H＋2n→He 1个中子转化为1个质子和1个电子n→H＋e 典型方程 U→Th＋He Th→Pa＋e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 2．三种射线的比较 名称 构成 符号 电荷量 质量 电离能力 贯穿本领 α射线 氦核 He ＋2e 4 u 最强 最弱 β射线 电子 e －e u 较强 较强 γ射线 光子 γ 0 0 最弱 最强 21．（2025·内蒙古兴安盟·一模）应用碳14测定年代是考古中的重要方法，在高空大气中，来自宇宙射线的中子轰击氮14，不断以一定的速率产生碳14，接着碳14 就发生放射性衰变，其半衰期为5730年，反应方程分别为：。以下说法正确的是（　　） A．碳14发生的放射性衰变是衰变 B．核反应方程要遵循电荷数守恒和质量守恒 C．埋入地下的植物中，其碳14 的半衰期将变长 D．4个碳14原子核在经过一个半衰期后，一定还剩2个 【答案】A 【详解】A．由核反应方程可知，碳14发生放射性衰变放出电子，是衰变，故A正确； B．核反应方程要遵循电荷数守恒和质量数守恒，故B错误； C．半衰期由原子核本身决定，与其它因素无关，因此埋入地下的植物中，其碳14 的半衰期不变，故C错误； D．半衰期是统计规律，适用于大量原子核，对少数原子核无意义，因此4个碳14原子核在经过一个半衰期后，不一定还剩2个，故D错误。 故选A。 22．（2025·湖南·模拟预测）根据放射性强度减小的情况可以推算植物死亡的时间，其衰变方程为。在大气中的含量相当稳定，活的植物与环境交换碳元素，其体内的比例与大气中的相同，枯死的植物仍在衰变，但已不能得到补充。已知的半衰期为T，下列说法正确的是（　　） A．衰变时释放的粒子X是 B．比的比结合能小 C．随着全球变暖，的半衰期变短 D．若枯死植物比例为大气中比例的，则死亡时间为kT 【答案】D 【详解】A．根据质量数守恒和核电荷数守恒可知衰变时释放的粒子X是，故A错误； B．衰变时释放能量，说明生成核比反应核更稳定，原子核越稳定，比结合能越大。因此的比结合能大于的比结合能，故B错误； C．半衰期是原子核的固有属性，仅由核内部结构决定，与温度、压强等外界条件无关，全球变暖不影响半衰期，故C错误。 D．根据半衰期公式，剩余质量比例 当比例为时，有 解得 故若枯死植物比例为大气中比例的，则死亡时间为。故D正确。 故选D。 23．（2025·湖南长沙·一模）放射性同位素的应用非常广泛，几乎遍及各行各业。钴60的半衰期为5.27年，它发生β衰变变成镍60，而钍则会经一系列α、β衰变后生成氡。下列说法正确的是（　　） A．10g钴60经过10.54年全部发生衰变 B．钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收 C．钍原子核比氡原子核的中子数多8 D．钍衰变成氡一共经过2次α衰变和3次β衰变 【答案】C 【详解】A．钴60的半衰期为5.27年，10.54年恰为两个半衰期。根据半衰期公式，剩余质量 其中，，，代入得 未全部衰变，故A错误； B．示踪原子需选择半衰期短、生物危害小的同位素。钴60半衰期较长（5.27年），且发生β衰变释放高能电子，对人体组织有损伤风险，不宜用于人体药物吸收研究，故B错误； C．钍的中子数为 氡的中子数为 差值，故C正确； D．衰变过程分析：设α衰变次数为（每次质量数减4、电荷数减2），β衰变次数为（每次质量数不变、电荷数加1）。则质量数变化 则得 解得 电荷数变化： 得 代入得 故需3次α衰变和2次β衰变，故D错误。 故选C。 24．（2025·四川南充·模拟预测）烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅来探测烟雾。当正常空气分子穿过探测器时，镅会释放出射线将它们电离，从而产生电流。烟尘一旦进入探测腔内，烟尘中的微粒会吸附部分射线，导致电流减小，从而触发警报。则下列判断正确的是（　　） A．的镅经864年将有发生衰变 B．镅衰变释放出的射线为射线 C．发生火灾时，由于温度升高，会使镅的半衰期增大 D．镅原子核中有146个质子 【答案】A 【详解】A．由题可知，的半衰期为432年，故864年是2个半衰期，剩余质量 则衰变的质量为，故A正确； B．能使空气分子电离的射线是射线，不是射线，故B错误； C．半衰期由原子核内部因素决定，与温度无关，故C错误； D．镅原子核中质子数为95，中子数为，故D错误。 故选A。 25．（2025·云南昆明·模拟预测）下列关于原子物理知识的说法正确的是（　　） A．衰变中产生的射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的 B．天然放射现象说明了原子核是有内部结构的 C．的半衰期是3.8天，4个经过3.8天一定还剩2个未衰变 D．在核反应中，由于存在质量亏损，满足电荷数守恒，不满足质量数守恒 【答案】B 【详解】A．β衰变中的β粒子是原子核内中子转化为质子时释放的电子，并非来自核外电子，故A错误； B．天然放射现象表明原子核内部存在更复杂的结构（如质子、中子等），故B正确； C．半衰期是统计规律，仅适用于大量原子核的衰变，4个原子核无法确定恰好衰变一半，故C错误； D．核反应中电荷数守恒且质量数守恒，质量亏损不改变质量数守恒，故D错误。 故选B。 26．（2025·浙江宁波·一模）20世纪中叶以来，科学家一直在尝试合成超重元素。俄罗斯尤里·奥涅加相团队用作为“炮弹”，轰击靶核，得到超重元素鈇，已知鈇核的半衰期为，则（　　） A．该核反应方程为 B．的质子数比的多45个 C．的比结合能比的大 D．经过，鈇核衰变了 【答案】C 【详解】A．根据质量数与核电荷数守恒，可知该核反应方程，故A错误。 B．Fl的质子数为114，Pu的质子数为94，差值为114 - 94 = 20，故B错误； C．比结合能曲线中，中等质量核的比结合能最大，重核（如超重元素Fl）的比结合能较低。Pu-244的核子数（244）小于Fl-289（289），但Pu处于比结合能相对较高的区域，因此Pu的比结合能比Fl大，故C正确； D．半衰期公式为 经过5.2 s（即2个半衰期），剩余量 衰变量为，故D错误。 本题选C。 27．（25-26高三上·云南·月考）碳14的半衰期大约为5730年，其衰变方程为，则下列说法正确的是（    ） A．衰变方程中X为中子 B．衰变产生的粒子的穿透能力比光子弱 C．如果有50个碳14，那么经过5730年将有25个原子核发生衰变 D．碳14半衰期受温度影响 【答案】B 【详解】A．根据电荷数守恒和质量数守恒可知，X的电荷数为，质量数为0，故X为电子，该衰变为衰变，故A错误； B．衰变产生的射线是射线，射线的穿透能力比光子弱，故衰变产生的粒子的穿透能力比光子弱，故B正确； C．半衰期是统计规律，适用于大量原子核的衰变，50个碳14原子经过5730年，实际衰变的原子数可能偏离25个，无法精确预测，故C错误； D．半衰期由原子核内部性质决定，与温度、压强等外界条件无关，故D错误。 故选B。 28．（2025·广东·模拟预测）在核医学中，因铜—64独特的“诊疗一体化”特性而备受青睐，分别适用于PET成像与治疗，其衰变方程有和，其中铜—64的半衰期均为12.7小时。下列说法正确的是（　　） A．X是中子 B．Y是质子 C．大量的铜—64原子核，经过12.7小时，会有一半发生衰变 D．20个铜—64原子核，经过12.7小时，一定有10个铜—64原子核发生衰变 【答案】C 【详解】A．衰变方程 根据质量数和核电荷数守恒可知X为正电子（），故A错误。 B．衰变方程 根据质量数和核电荷数守恒可知Y为负电子（），故B错误。 CD．半衰期的定义是大量原子核衰变一半所需的时间，且适用于统计规律，故C正确、D错误。 故选C。 29．（2025·广东清远·一模）氡气是一种自然界广泛存在的放射性气体，在土壤、岩石、空气中都有。氡原子核的半衰期为3.8天，氡原子核衰变为钋原子核，同时放出一个粒子X。以下说法正确的是（　　） A．1mol氡原子核全部发生衰变需要7.6天 B．氡气溶于水中之后，氡原子核会停止衰变 C．X粒子可以使空气分子电离变成导电气体 D．由X粒子形成的射线能穿透几厘米厚的铝板 【答案】C 【详解】A．1mol氡原子核不会全部衰变，根据半衰期的定义可知经过7.6天，即两个半衰期还剩余的氡原子核是原来的，故A错误； B．半衰期由原子核本身决定，与其所处物理环境和化学状态无关，氡气溶于水中之后，氡原子核会继续衰变，故B错误； C．氡原子核衰变为钋原子核，同时放出一个粒子X，衰变方程为，粒子X为α粒子，其电离能力强，可使空气电离，故C正确； D．α粒子穿透能力极弱，无法穿透厚铝板，故D错误。 故选C。 30．（2025·湖北·一模）2025年6月，中国科学院近代物理研究所甘再国研究员团队合成了新核素镤210（），并精确测量其衰变特性，衰变方程为，半衰期为1.2ms。下列说法正确的是（　　） A．X是电子 B．10个原子核经过1.2ms后一定剩下5个原子核 C．若使环境温度降低，的半衰期会变长 D．α衰变的实质是原子核内的两个质子和两个中子结合成一个α粒子 【答案】D 【详解】A．根据衰变方程，质量数守恒：210 = 206 + 4 电荷数守恒：91 = 89 + 2 故X为α粒子（氦核），而非电子，A错误； B．半衰期是统计规律，适用于大量原子核，10个原子核衰变时剩余数量存在随机性，无法保证恰好剩5个，B错误； C．半衰期由原子核内部性质决定，与外界温度无关。降低温度不会改变半衰期，C错误； D．α衰变是原子核内两个质子和两个中子结合成α粒子（）的过程，描述符合实际，D正确。 故选D。 模型4 核反应的四种类型 1．核反应的四种类型 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 U→Th＋He β衰变 自发 Th→Pa＋e 人工转变 人工控制 N＋He→O＋H (卢瑟福发现质子) He＋Be→C＋n (查德威克发现中子) Al＋He→P＋n 约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 P→Si＋e 重核裂变 容易控制 U＋n→Ba＋Kr＋3n U＋n→Xe＋Sr＋10n 轻核聚变 现阶段很难控制 H＋H→He＋n＋17.6 MeV 31．（2026·江苏·一模）核聚变燃料主要是氢的同位素，氘和氚在高温高压下聚变生成氦核，并释放巨大能量。下列说法正确的是（　　） A．该聚变反应方程式为： B．氘原子和氚原子互为同位素，它们的化学性质不同 C．氘原子核内有1个中子，氚原子核内有1个中子 D．聚变生成的氦核核内有2个核子 【答案】A 【详解】A．反应式左边质量数2+3=5 电荷数1+1=2 右边质量数4+1=5 电荷数2+0=2，均守恒，故A正确； B．同位素化学性质相同，故B错误； C．氘中子数为2-1=1 氚中子数为3-1=2，故C错误； D．氦核质量数4，核子数为4，故D错误。 故选A。 32．（25-26高三上·贵州·期中）2025年10月1日，我国紧凑型聚变能实验装置（BEST）主机首个关键部——杜瓦底座在安徽合肥成功落位安装，标志着项目主体工程建设步入新阶段，预计在2030年前后实现核聚变发电示范。核聚变燃料主要是氢的同位素，氘和氚在高温高压下聚变生成氦核，并释放巨大能量。下列说法正确的是（　　） A．该聚变反应方程式为： B．氘原子和氚原子互为同位素，它们的化学性质不同 C．氘原子核内有1个中子，氚原子核内有1个中子 D．聚变生成的氦核核内有2个核子 【答案】A 【详解】A．反应式左边质量数2+3=5，电荷数1+1=2；右边质量数4+1=5，电荷数2+0=2，均守恒，故A正确； B．同位素化学性质相同，故B错误； C．氘中子数=2-1=1，氚中子数=3-1=2，故C错误； D．氦核质量数4，核子数为4，故D错误。 故选A。 33．（2025·浙江·一模）1934年，约里奥－居里夫妇用粒子（）轰击铝箔（）时，生成了磷30（），具有天然放射性，释放出正电子（），转变为硅（）。如图是正电子穿过云室留下的径迹照片，中间是一块厚度很小的铅板，整个云室处在垂直纸面方向的匀强磁场中。已知图中虚线圆的半径为，正电子从点沿方向射入，经点穿过铅板后速度方向不变，到达圆上的点，点、、在同一直线上，且，正电子的质量为，电荷量为，正电子进入云室的初动能为。忽略相对论效应，忽略正电子在云室中受到的阻力，求 (1)从粒子轰击铝箔到产生正电子所经历的核反应方程式； (2)云室中磁感应强度的大小与方向； (3)粒子在穿过铅板过程中产生的热量； (4)已知射入云室的正电子的等效电流为，求此过程中铅板受到的水平向右的作用力。 【答案】(1)， (2),方向垂直纸面向里 (3) (4) 【详解】（1）从粒子轰击铝箔到产生正电子所经历的核反应方程式， （2）由左手定则知，磁场方向垂直纸面向里。 由几何关系， 求得 由， 代入得 （3）由题意知，穿过铅板后，粒子的运动半径满足 即 由， 求得 热量 （4）由于，即单位时间经过铅板的正电子数为 由动量定理可得 可得 得 34．（2025·云南楚雄·模拟预测）核动力运输工具正从军事领域向民用领域扩展，中国在钍基熔盐堆技术的商业化应用上处于世界领先地位。在该反应堆中，（钍核）发生如下转变：，。则X和Y分别表示（　　） A．   B．   C．   D．   【答案】B 【详解】衰变过程中质量数与电荷数守恒，则X的质量数为，电荷数为，是中子； Y的质量数为，电荷数为，是电子。 故选B。 35．（2025·贵州·模拟预测）质子发射（又称质子放射性）是一种罕见的原子核衰变现象，指质子从原子核中逃逸的过程。2025年6月，芬兰于韦斯屈莱大学加速器实验报告称，他们合成出了目前已知最重的质子发射原子核——砹-188。已知砹-188的合成和质子发射的核反应方程分别是和，则（    ） A．，， B．，， C．，， D．，， 【答案】B 【详解】对第一个核反应方程，根据质量数守恒有84 +108=188+x 解得x=4； 对第一个核反应方程，根据质量数守恒有188=175+y+4z 根据电荷数守恒有85=78+y+2z 联立解得y=1，z=3，故选B。 36．（2025·海南海口·模拟预测）海南昌江核电站采用的是我国自主研发的华龙一号三代核电技术，该技术具有更高的安全性和经济性，可以显著降低核电站的建设和运营成本，同时提高了核电站的发电效率和安全性。关于核电站的说法正确的是（　　） A．该核电站的核反应方程可能为 B．该核电站的核反应方程可能为 C．该核电站的核反应方程可能为 D．该核电站的核反应方程可能为 【答案】D 【详解】A．核反应方程为，质量数和电荷数守恒，但这是人工核转变（如α粒子轰击氮核的实验），并非核电站的裂变或聚变反应，故A错误。 B．方程为，质量数左边为2+1=3，右边为4+2=6，不守恒，故B错误。 C．方程为，属于α衰变，是自发过程，并非核电站中人为控制的裂变反应，故C错误。 D．方程为，质量数和电荷数均守恒，且为典型的铀-235裂变链式反应，符合核电站原理，故D正确。 故选D。 37．（2025·浙江·一模）如图所示，轧钢厂的热轧机上安装有射线测厚仪，测厚仪使用的放射性同位素为镅，其衰变方程为，则（    ） A．衰变方程中的X等于227 B．比的比结合能大 C．射线的电离能力比射线弱 D．可以自发地发射出射线 【答案】D 【详解】A．根据质量数守恒，241 = x + 4，解得x=237，故A错误； B．衰变向比结合能更高的产物进行，因此Am的比结合能小于Np的比结合能，故B错误； C．α射线电离能力比γ射线强，故C错误； D．衰变生成的Np可能处于激发态，会自发辐射γ射线，故D正确。 故选D。 38．（2025·湖南长沙·模拟预测）发现质子的核反应方程为。患有严重心衰及具有高风险心脏骤停的病人，植入心脏起搏器（如图）是现在比较有效的治疗方式，有些心脏起搏器的电池是Z粒子辐射电池，它是一种利用放射性同位素衰变时释放的Z粒子直接转换为电能的装置，衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．核反应方程中的X为 B．查德威克通过实验证实了质子的存在 C．衰变方程中的Z为 D．Sr衰变的核反应前后质量数不守恒 【答案】C 【详解】AC．根据核反应过程中质量数与电荷数守恒，设X的质量数为A，则有 解得 设X的电荷数为Z，则有 解得 所以X为；同理根据衰变过程中质量数与电荷数守恒，可知Z为，故A错误，C正确； B．卢瑟福通过实验证实了质子的存在，查德威克通过实验证实了中子的存在，故B错误； D．衰变的核反应前后质量数守恒，故D错误。 故选C。 39．（25-26高三上·广西柳州·阶段练习）我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”.其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素， 科学家尝试使用核反应产生该元素。关于原子核X 和质量数A，下列选项正确的是（　　） A．X为， B．X 为， C．X为， D．X为， 【答案】D 【详解】根据核反应方程 根据质子数守恒设X的质子数为x，则有 可得 即X为，根据质量数守恒，则有 可得 故选D。 40．（2025·湖北武汉·一模）中子活化分析法是用中子轰击待测样品，通过测定由核反应生成的放射性同位素衰变时产生的射线能量和强度，进行元素分析，分析过程中发生的反应有和。下列说法正确的是（　　） A．是电子 B．和有相同的中子数 C．属于核聚变 D．属于衰变 【答案】A 【详解】A．对反应，根据质量数守恒定律和电荷数守恒定律，得X的质量数为0、电荷数为-1，即X是电子，A正确； B．的中子数为，的中子数为，中子数不同，B错误； C．核聚变是“轻核聚合成重核”（如氢核聚变成氦核），而是中子轰击钠核的人工核转变，不是核聚变，C错误； D．α衰变是放出（氦核），此反应放出电子，属于β衰变，D错误； 故选A。 第 1 页 共 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题46近代物理 模型总结 模型1 光电效应 1 模型2 氢原子模型 10 模型3 原子核的衰变 21 模型4 核反应的四种类型 28 模型1 光电效应 1．光电效应的四类图像 图像名称 图线形状 读取信息 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率(极限频率)：横轴截距 ②逸出功：纵轴截距的绝对值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率νc：横轴截距 ②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc：横轴截距 ②饱和电流Im：电流的最大值 ③最大初动能：Ekm＝eU 颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 1．（2026·江苏·一模）光电倍增管是利用光电效应将微弱光信号转换为电信号的器件。如图所示，光照射光阴极时发射光电子，光电子经过打拿极间的电压U加速后在下一级打拿极激发出更多电子。经多级倍增后形成可检测的电流。已知光阴极材料的逸出功为W0，入射光频率为，元电荷为e，普朗克常量为h，若忽略电子间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A．仅增大入射光频率，则检测到的电流将增大 B．入射光频率低于截止频率，仍能产生光电流 C．电子到达第一个打拿极时的动能一定等于 D．光电子从光阴极表面逸出时的最大初动能为 2．（2026·江苏·一模）在学科节活动中展示的“激光传音”装置如图所示。将激光器通过数据线与音乐播放器相连，激光器根据音乐的节奏发射激光，激光照射在光电管阴极K上产生光电子，光电子经电场加速形成光电流，光电流经过放大电路放大并驱动扬声器工作。以下关于该装置说法中正确的是（　　） A．图中a端连接的是电源的正极 B．扬声器发出声音的频率等于激光的频率 C．声音频率大于光电管截止频率才能工作 D．变阻器滑片向右移动输出声音一定增大 3．（2025·河北·模拟预测）大量处于的高能级的氢原子向低能级跃迁，其中跃迁到的能级时产生的四条可见光光谱线如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　） A．为可见光I B．图3中的干涉条纹对应的是可见光Ⅱ C．图4中用可见光I照射时，向滑动，电流表示数一定一直增大 D．固定，可见光I和可见光Ⅱ照射K极，其产生最大动能的光电子的德布罗意波长分别为、，则一定小于 4．（2025·浙江·一模）氢原子能级图如图甲所示，、、分别表示第一、第二、第三能级的能量，由氢原子能级跃迁产生的光照射图乙电路中的光电管阴极K时，电流表有示数，已知可见光的波长在之间，普朗克常量，光速，则下列说法正确的是（　　） A．大量处于能级的氢原子跃迁时可放出3种可见光 B．处于能级的原子向能级跃迁产生的光，其动量为 C．将图乙实验电路的滑片P向端滑动，则电流表的示数会不断增大 D．处于基态的氢原子，吸收一个光子后跃迁到更高轨道，电子的动能变大 5．（2025·浙江台州·一模）图甲为氢原子能级图，一群处于同一激发态的氢原子能发出6种频率的光，分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K，其中只有3种光能够发生光电效应，有一种恰能发生光电效应，电压U与光电流之间的关系如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．当滑片P向b端移动时，光电流I一直增大 B．阴极K材料的逸出功为 C．用三束光做杨氏双缝干涉实验，a光条纹间距最大 D．图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有 6．（2025·江苏南通·一模）在如图所示光电效应实验中，闭合开关后，发现无光电流，下列措施中可能会出现光电流的是（　　） A．增大光的频率 B．增加光照时间 C．增加AK间的电压 D．对调电源的正负极 7．（2025·云南昆明·模拟预测）氢原子能级如图甲所示。用某一频率的光照射一群处于基态的氢原子后向低能级跃迁时能发出6种不同频率的光，分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K，其中只有2种不同频率的光甲、乙能够发生光电效应，用如图乙所示的电路研究光电效应规律，可得光电流I与电压U之间的关系如图丙所示，元电荷为e。下列说法正确的是（　　） A．当施加正向电压，滑片P向b端移动时，光电流I将一直增大 B．阴极K材料的逸出功大于12.09eV C．甲光光子能量更大，照射阴极K得到的光电流更大 D．图丙中2条图线对应的遏止电压，有 8．（2025·福建龙岩·二模）如图所示，若用三种频率分别为、、的光子照射图中的光电管时均能发生光电效应，且，则用频率为 （填“”“”或“”）的光照射时逸出光电子的最大初动能最大。欲使电流计G示数为零，应将滑片P向 （填“”或“”）移动。 9．（2025·广西南宁·一模）小明用同一光电管进行不同条件下的光电效应实验。如图所示，实验得到甲、乙、丙三条光电流与电压之间的关系曲线。若曲线甲、乙、丙对应的入射光频率分别为、、，下列选项正确的是（　　） A． B． C． D． 10．（2025·四川南充·模拟预测）如图甲所示，用某种型号的光线发射器的光照射光电管。图乙为氢原子能级图，光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有、两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为、光单独照射光电管时产生的光电流与光电管两端电压的关系图线。已知光电管阴极材料的逸出功为，下列说法正确的是（　　） A．丙图中和对应的是甲图中电源的正极接在左端 B．光线发射器辐射出、两种光子的动量之比约为0.84 C．用光照射时，飞出阴极光电子的最大初动能为 D．若增大光线发射器的光照强度，光电流一直增大 模型2 氢原子模型 1.玻尔原子理论的基本假设 (1)轨道量子化与定态 ①轨道量子化：电子运行轨道半径不是任意的，而是量子化的，电子在这些轨道上绕核的运动是稳定的，不产生电磁辐射。 半径公式：rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态轨道半径，r1＝0.53×10－10 m。 ②定态：电子在不同轨道上运动时，具有不同的能量，原子的能量也只能取一系列特定的值，这些量子化的能量值叫能级，具有确定能量的稳定状态，称为定态。 能级公式：En＝(n＝1，2，3，…)，其中E1为基态能量，对于氢原子来说，E1＝－13.6 eV。 (2)跃迁——频率条件 ①跃迁：原子由一个能量态变为另一个能量态的过程称为跃迁。 ②频率条件 自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发射光子。释放光子的频率满足hν＝ΔE＝E高－E低。 受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量。吸收光子的能量必须恰好等于能级差hν＝ΔE＝E高－E低。 注意：若实物粒子与原子碰撞，使原子受激跃迁，实物粒子能量大于能级的能量差。 2.电离 (1)电离态：n＝∞，E＝0。 (2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量。 (3)若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能。 11．（2025·浙江嘉兴·一模）玻尔的氢原子能级模型验证了玻尔理论的正确性，氢原子能级图如图所示。已知可见光的能量范围是，普朗克常量，则（　　） A．氢原子在基态的电势能为-13.6eV B．用光子能量为13eV的光照射基态氢原子，能跃迁到能级 C．用动能为13eV的电子轰击一群基态氢原子，最多发出2种频率的可见光 D．要使基态氢原子电离，至少用波长约的光照射 12．（2025·广东中山·模拟预测）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为、、的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为，光速为。下列说法正确的是（　　） A．频率为的光，其动量为 B．若原子从跃迁至能级，入射光的频率为 C．频率为和的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能之差为 D．频率为和的两种光分别射入双缝间距为，双缝到屏的距离为的干涉装置、产生的干涉条纹相邻亮条纹间距之差为 13．（2025·江苏南通·一模）如图所示为氢原子能级示意图的一部分，设辐射三种不同频率的光子。则下列分析正确的是（　　） A．①光子的波长最短 B．①光子的频率最低 C．③光子的能量最小 D．③光子的动量最小 14．（2025·云南·模拟预测）氢原子的能级图如图所示，根据玻尔理论，氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射出光子，、、是氢原子在不同能级间跃迁时辐射出的光子。、、三种光子的频率分别用、、表示。下列说法正确的是（   ） A．三种光子中，光子频率最小 B．三种光子中，光子波长最短 C．、、满足关系式： D．、、满足关系式： 15．（2025·广东·模拟预测）如图所示为氢原子能级图，已知可见光的光子能量范围为，紫外线的光子能量范围为。则对于大量处于激发态的氢原子辐射的光子，下列说法正确的是（　　） A．包含5种不同频率的光子 B．有3种是可见光 C．有3种是紫外线 D．其中一种光子是光子（能量超过） 16．（2025·浙江宁波·一模）图甲是研究光电效应的实验电路图。实验得到光电子的最大初动能与入射光波长的关系如图乙所示，图中水平虚线为曲线的渐近线。现用大量处于某一激发态的氢原子向低能级跃迁时辐射出的光照射光电管，发现当电压表的示数为时，灵敏电流计的示数恰好为0。氢原子能级图如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．当滑片向移动时，表示数可能减小为0 B．当时，光电子的最大初动能为 C．当时，光电管的遏止电压为 D．大量处于该激发态的氢原子向低能级跃迁时最多可放出10种频率的光子 17．（25-26高三上·河北秦皇岛·月考）用如图甲所示的实验装置进行光电效应实验。实验过程中，当开关断开时，逐渐降低照射到阴极K的极紫外光的波长，当波长达到某一值时，电流表恰有示数。氢原子能级图如图乙所示，用大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁发出的光照射阴极K，调整电路中电源和滑动变阻器，得到电流表示数与电压表示数的关系如图丙所示，普朗克常量，，则上述极紫外光的波长为（　　） A．110nm B．100nm C．50nm D．10nm 18．（2024·黑龙江·模拟预测）已知某金属的逸出功为4.63eV，一群处于基态的氢原子吸收能量被激发后，辐射出的光子中只有三种光子可以使该金属发生光电效应，则基态氢原子吸收的最大能量为（　　） A．13.60eV B．12.75eV C．12.09eV D．10.20eV 19．（25-26高三上·江苏南京·阶段练习）如图甲为氢原子能级示意图，图乙为研究光电流与电压关系的电路。一群处于n=3能级的氢原子自发跃迁，辐射出的光照射光电管的阴极K，通过实验只能得到图丙所示的2条光电流随电压变化的图线，则下列说法正确的是（　　） A．图丙中Ub的值为-4.45V B．变阻器的滑片移动到最左端时，电流表的示数为0 C．这群氢原子向低能级跃迁时可以发出4种不同频率的光 D．b光照射产生的光电子最大初动能大于a光 20．（2025·黑龙江大庆·一模）丹麦物理学家玻尔意识到了经典理论在解释原子结构方面的困难，在普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子概念的启发下，提出了自己的原子结构假说。一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出多种不同频率的光，将这些光分别照射到图乙中阴极K的金属上，只能测得2条电流随电压变化的图像如图丙所示，已知氢原子的能级图如图甲所示，根据玻尔理论对氢原子光谱的解释，下列说法正确的是（    ） A．这群处于第4能级的氢原子最多可以辐射出6种不同频率的光子 B．图丙中光电流图像b对应的光，是氢原子由第4能级向第1能级跃迁发出的 C．图丙中光电流图像a对应的光，不能使逸出功为12.09eV的金属发生光电效应 D．动能为2eV的电子可以使处于第3能级的氢原子电离 模型3 原子核的衰变 1.原子核的衰变 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 X→Y＋He X→Y＋e 衰变实质 2个质子和2个中子结合成氦核2H＋2n→He 1个中子转化为1个质子和1个电子n→H＋e 典型方程 U→Th＋He Th→Pa＋e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒 2．三种射线的比较 名称 构成 符号 电荷量 质量 电离能力 贯穿本领 α射线 氦核 He ＋2e 4 u 最强 最弱 β射线 电子 e －e u 较强 较强 γ射线 光子 γ 0 0 最弱 最强 21．（2025·内蒙古兴安盟·一模）应用碳14测定年代是考古中的重要方法，在高空大气中，来自宇宙射线的中子轰击氮14，不断以一定的速率产生碳14，接着碳14 就发生放射性衰变，其半衰期为5730年，反应方程分别为：。以下说法正确的是（　　） A．碳14发生的放射性衰变是衰变 B．核反应方程要遵循电荷数守恒和质量守恒 C．埋入地下的植物中，其碳14 的半衰期将变长 D．4个碳14原子核在经过一个半衰期后，一定还剩2个 22．（2025·湖南·模拟预测）根据放射性强度减小的情况可以推算植物死亡的时间，其衰变方程为。在大气中的含量相当稳定，活的植物与环境交换碳元素，其体内的比例与大气中的相同，枯死的植物仍在衰变，但已不能得到补充。已知的半衰期为T，下列说法正确的是（　　） A．衰变时释放的粒子X是 B．比的比结合能小 C．随着全球变暖，的半衰期变短 D．若枯死植物比例为大气中比例的，则死亡时间为kT 23．（2025·湖南长沙·一模）放射性同位素的应用非常广泛，几乎遍及各行各业。钴60的半衰期为5.27年，它发生β衰变变成镍60，而钍则会经一系列α、β衰变后生成氡。下列说法正确的是（　　） A．10g钴60经过10.54年全部发生衰变 B．钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收 C．钍原子核比氡原子核的中子数多8 D．钍衰变成氡一共经过2次α衰变和3次β衰变 24．（2025·四川南充·模拟预测）烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅来探测烟雾。当正常空气分子穿过探测器时，镅会释放出射线将它们电离，从而产生电流。烟尘一旦进入探测腔内，烟尘中的微粒会吸附部分射线，导致电流减小，从而触发警报。则下列判断正确的是（　　） A．的镅经864年将有发生衰变 B．镅衰变释放出的射线为射线 C．发生火灾时，由于温度升高，会使镅的半衰期增大 D．镅原子核中有146个质子 25．（2025·云南昆明·模拟预测）下列关于原子物理知识的说法正确的是（　　） A．衰变中产生的射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的 B．天然放射现象说明了原子核是有内部结构的 C．的半衰期是3.8天，4个经过3.8天一定还剩2个未衰变 D．在核反应中，由于存在质量亏损，满足电荷数守恒，不满足质量数守恒 26．（2025·浙江宁波·一模）20世纪中叶以来，科学家一直在尝试合成超重元素。俄罗斯尤里·奥涅加相团队用作为“炮弹”，轰击靶核，得到超重元素鈇，已知鈇核的半衰期为，则（　　） A．该核反应方程为 B．的质子数比的多45个 C．的比结合能比的大 D．经过，鈇核衰变了 27．（25-26高三上·云南·月考）碳14的半衰期大约为5730年，其衰变方程为，则下列说法正确的是（    ） A．衰变方程中X为中子 B．衰变产生的粒子的穿透能力比光子弱 C．如果有50个碳14，那么经过5730年将有25个原子核发生衰变 D．碳14半衰期受温度影响 28．（2025·广东·模拟预测）在核医学中，因铜—64独特的“诊疗一体化”特性而备受青睐，分别适用于PET成像与治疗，其衰变方程有和，其中铜—64的半衰期均为12.7小时。下列说法正确的是（　　） A．X是中子 B．Y是质子 C．大量的铜—64原子核，经过12.7小时，会有一半发生衰变 D．20个铜—64原子核，经过12.7小时，一定有10个铜—64原子核发生衰变 29．（2025·广东清远·一模）氡气是一种自然界广泛存在的放射性气体，在土壤、岩石、空气中都有。氡原子核的半衰期为3.8天，氡原子核衰变为钋原子核，同时放出一个粒子X。以下说法正确的是（　　） A．1mol氡原子核全部发生衰变需要7.6天 B．氡气溶于水中之后，氡原子核会停止衰变 C．X粒子可以使空气分子电离变成导电气体 D．由X粒子形成的射线能穿透几厘米厚的铝板 30．（2025·湖北·一模）2025年6月，中国科学院近代物理研究所甘再国研究员团队合成了新核素镤210（），并精确测量其衰变特性，衰变方程为，半衰期为1.2ms。下列说法正确的是（　　） A．X是电子 B．10个原子核经过1.2ms后一定剩下5个原子核 C．若使环境温度降低，的半衰期会变长 D．α衰变的实质是原子核内的两个质子和两个中子结合成一个α粒子 模型4 核反应的四种类型 1．核反应的四种类型 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 U→Th＋He β衰变 自发 Th→Pa＋e 人工转变 人工控制 N＋He→O＋H (卢瑟福发现质子) He＋Be→C＋n (查德威克发现中子) Al＋He→P＋n 约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 P→Si＋e 重核裂变 容易控制 U＋n→Ba＋Kr＋3n U＋n→Xe＋Sr＋10n 轻核聚变 现阶段很难控制 H＋H→He＋n＋17.6 MeV 31．（2026·江苏·一模）核聚变燃料主要是氢的同位素，氘和氚在高温高压下聚变生成氦核，并释放巨大能量。下列说法正确的是（　　） A．该聚变反应方程式为： B．氘原子和氚原子互为同位素，它们的化学性质不同 C．氘原子核内有1个中子，氚原子核内有1个中子 D．聚变生成的氦核核内有2个核子 32．（25-26高三上·贵州·期中）2025年10月1日，我国紧凑型聚变能实验装置（BEST）主机首个关键部——杜瓦底座在安徽合肥成功落位安装，标志着项目主体工程建设步入新阶段，预计在2030年前后实现核聚变发电示范。核聚变燃料主要是氢的同位素，氘和氚在高温高压下聚变生成氦核，并释放巨大能量。下列说法正确的是（　　） A．该聚变反应方程式为： B．氘原子和氚原子互为同位素，它们的化学性质不同 C．氘原子核内有1个中子，氚原子核内有1个中子 D．聚变生成的氦核核内有2个核子 33．（2025·浙江·一模）1934年，约里奥－居里夫妇用粒子（）轰击铝箔（）时，生成了磷30（），具有天然放射性，释放出正电子（），转变为硅（）。如图是正电子穿过云室留下的径迹照片，中间是一块厚度很小的铅板，整个云室处在垂直纸面方向的匀强磁场中。已知图中虚线圆的半径为，正电子从点沿方向射入，经点穿过铅板后速度方向不变，到达圆上的点，点、、在同一直线上，且，正电子的质量为，电荷量为，正电子进入云室的初动能为。忽略相对论效应，忽略正电子在云室中受到的阻力，求 (1)从粒子轰击铝箔到产生正电子所经历的核反应方程式； (2)云室中磁感应强度的大小与方向； (3)粒子在穿过铅板过程中产生的热量； (4)已知射入云室的正电子的等效电流为，求此过程中铅板受到的水平向右的作用力。 34．（2025·云南楚雄·模拟预测）核动力运输工具正从军事领域向民用领域扩展，中国在钍基熔盐堆技术的商业化应用上处于世界领先地位。在该反应堆中，（钍核）发生如下转变：，。则X和Y分别表示（　　） A．   B．   C．   D．   35．（2025·贵州·模拟预测）质子发射（又称质子放射性）是一种罕见的原子核衰变现象，指质子从原子核中逃逸的过程。2025年6月，芬兰于韦斯屈莱大学加速器实验报告称，他们合成出了目前已知最重的质子发射原子核——砹-188。已知砹-188的合成和质子发射的核反应方程分别是和，则（    ） A．，， B．，， C．，， D．，， 36．（2025·海南海口·模拟预测）海南昌江核电站采用的是我国自主研发的华龙一号三代核电技术，该技术具有更高的安全性和经济性，可以显著降低核电站的建设和运营成本，同时提高了核电站的发电效率和安全性。关于核电站的说法正确的是（　　） A．该核电站的核反应方程可能为 B．该核电站的核反应方程可能为 C．该核电站的核反应方程可能为 D．该核电站的核反应方程可能为 37．（2025·浙江·一模）如图所示，轧钢厂的热轧机上安装有射线测厚仪，测厚仪使用的放射性同位素为镅，其衰变方程为，则（    ） A．衰变方程中的X等于227 B．比的比结合能大 C．射线的电离能力比射线弱 D．可以自发地发射出射线 38．（2025·湖南长沙·模拟预测）发现质子的核反应方程为。患有严重心衰及具有高风险心脏骤停的病人，植入心脏起搏器（如图）是现在比较有效的治疗方式，有些心脏起搏器的电池是Z粒子辐射电池，它是一种利用放射性同位素衰变时释放的Z粒子直接转换为电能的装置，衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．核反应方程中的X为 B．查德威克通过实验证实了质子的存在 C．衰变方程中的Z为 D．Sr衰变的核反应前后质量数不守恒 39．（25-26高三上·广西柳州·阶段练习）我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”.其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素， 科学家尝试使用核反应产生该元素。关于原子核X 和质量数A，下列选项正确的是（　　） A．X为， B．X 为， C．X为， D．X为， 40．（2025·湖北武汉·一模）中子活化分析法是用中子轰击待测样品，通过测定由核反应生成的放射性同位素衰变时产生的射线能量和强度，进行元素分析，分析过程中发生的反应有和。下列说法正确的是（　　） A．是电子 B．和有相同的中子数 C．属于核聚变 D．属于衰变 第 1 页 共 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $