第15讲 原子物理(强化练)-【优化探究】2026年高考物理二轮专题复习配套课件（广东专版）

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [基础保分练](1-7题,每题4分) 1.(2023·广东卷)理论认为,大质量恒星塌缩成黑洞的过程,受核反应C+Y O的影响。下列说法正确的是 (　　) A.Y是β粒子,β射线穿透能力比γ射线强 B.Y是β粒子,β射线电离能力比γ射线强 C.Y是α粒子,α射线穿透能力比γ射线强 D.Y是α粒子,α射线电离能力比γ射线强 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:根据核反应方程满足质量数和电荷数守恒可知,Y是α粒子He), α、β、γ三种射线中γ射线的穿透能力最强,α射线的穿透能力最弱,α射线的电离能力最强,γ射线的电离能力最弱,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2.物理学中有很多关于“通量”的概念,如磁通量、辐射通量等,其中辐射通量Φ表示单位时间内通过某一截面的辐射能,其单位为J/s。波长为λ的平行光垂直照射在面积为S的纸板上,已知该束光单位体积内的光子数为n,光速为c,普朗克常量为h,则该束光的辐射通量为 (　　) A.　　　B. C. D. A 解析:时间t内,照射在纸板上的光子数为N=nctS,辐射能为E=Nhν=Nh,则该束光的辐射通量为Φ==,故A正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3.(2025·广东湛江二模)用各种频率的光照射两种金属材料得到遏止电压Uc随光的频率ν变化的两条图线1、2,图线上有P和Q两点。下列说法正确的是 (　　) A.图线1、2一定平行 B.图线1对应金属材料的逸出功大 C.照射同一金属材料,Q对应的光比P对应的光产生的饱和电流大 D.照射同一金属材料,P对应的光比Q对应的光发出的电子初动能大 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:根据光电效应方程可得Ek=hν-W0,Ek=eUc,可得Uc=ν-,由此可知,图线1、2斜率相同,两图线一定平行,故A正确;结合图线可知,图线2对应金属材料的逸出功大,故B错误;P对应光的频率较小,但不能确定光的强度,所以不能确定饱和电流的大小,故C错误;P对应光的频率较小,Q对应光的频率较大,所以照射同一金属材料,Q对应的光比P对应的光发出的电子初动能大,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 4.(2025·广东韶关二模)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,产生碳14,接着碳14就发生放射性衰变,其半衰期为5 730年,反应方程分别为N+n C H, e。以下说法中正确的是 (　　) A.核反应方程要遵循电荷数守恒和质量守恒 B.碳14发生的放射性衰变是β衰变 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 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:核反应方程要遵循电荷数守恒和质量数守恒,而质量会亏损,释放核能,故A错误;碳14发生的放射性衰变C N e是β衰变,故B正确;放射性元素的半衰期与物理环境和化学状态均无关,只与原子核自身的结构有关,故埋入地下的植物中,其碳14的半衰期将不变,故C错误;半衰期是对大量原子核衰变的统计规律,则4个碳14原子核在经过一个半衰期后,不一定剩2个,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 5.(2025·广东深圳二模)某防盗报警器工作原理如图所示。用紫外线照射光敏材料制成的阴极时,逸出的光电子在电路中产生电流,电流经放大后使电磁铁吸住铁条。当光源与阴极间有障碍 物时,报警器响起。下列说法正确的是 (　　) A.若用红外光源代替紫外光源,该报警器一定能正常工作 B.逸出光电子的最大初动能与照射光频率成正比 C.若用更强的同一频率紫外线照射阴极,光电流变大 D.若用更强的同一频率紫外线照射阴极,光电子的最大初动能增大 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:由光电效应方程知hν=W0+Ek,紫外光频率大于红外光频率,该光敏材料截止频率未知,不能确保红外光照射时会发生光电效应,A错误;由光电效应方程知,逸出光电子的最大初动能与照射光频率有关,但不成正比,B错误;光照强度越强,单位时间内逸出的光电子越多,光电流越大,C正确;由光电效应方程知,光电子的最大初动能只与光的频率有关,与光照强度无关,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 6.(2025·广东湛江一模)霓虹灯的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,从而呈现出五颜六色。如图为氢原子的能级示意图,大量氢原子处于n=4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2.29 eV的金属钠。下列说法正确的是 (　　) A.逸出光电子的最大初动能为10.80 eV B.从n=4能级跃迁到n=3能级时放出的光子能量最大 C.有4种频率的光子能使金属钠发生光电效应 D.用0.54 eV的光子照射,氢原子可跃迁到n=5的激发态 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:由题意知,氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时,辐射出 的光子能量最大,光子最大能量为hνm=E4-E1=12.75 eV,用该 光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠时,逸出光电子的最大初 动能最大,为Ekm=hνm-W0=10.46 eV,故A错误;氢原子从n=4能 级跃迁到n=3能级时,辐射出的光子能量最小,故B错误;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2.29 eV,大量氢原子从n=4的激发态跃迁到基态能放出=6种频率的光子,其光子能量分别为12.75 eV、2.55 eV、0.66 eV、12.09 eV、1.89 eV、10.2 eV,其中能量为0.66 eV、1.89 eV的光子不能使金属钠发生光电效应,其他4种均可以,故C正确;由于氢原子从n=4能级跃迁到n=5能级需要吸收的光子能量为ΔE=E5-E4=-0.54 eV-(-0.85 eV)=0.31 eV≠0.54 eV,所以用0.54 eV的光子照射,不能使氢原子跃迁到n=5的激发态,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 7.在物理学中,图像可以直观地反映物理量之间的关系。如图所示,甲图是光电管中光电流与电压的关系图像,乙图是c、d两种金属遏止电压与入射光频率之间的关系图像,丙图是放射性元素氡的质量和初始时质量的比值与时间之间的关系图像,丁图是原子核的比结合能与质量数之间的关系图像。下列判断正确的是 (　　) A.甲图中,a光的波长大于b光的波长 B.乙图中,金属c的逸出功小于金属d的逸出功 C.丙图中,每过3.8天要衰变掉质量相同的氡 D.丁图中,质量数越大原子核越稳定 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:由题图甲可知,a光的遏止电压大,所以a光频率大,a光波长短,故A错误;由光电效应方程可知Ek=hν-W0,由能量守恒定律有eUc=Ek,有W0=hν-eUc,当入射光频率相等时,由于金属c遏止电压大,所以c的逸出功小,故B正确;由题图丙可知氡的半衰期为3.8天,由于每次衰变后的氡质量均变成原来的一半,故每过3.8天要衰变掉质量不相同的氡,故C错误;质量数越大,比结合能不一定越大,原子核不一定越稳定,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [提能争分练](8-12题,每题6分) 8.(2025·广东佛山三模)用不同波长的光照射光电管阴极来探究光电效应的规律时,根据光电管的遏止电压Uc与对应入射光的波长λ作出的Uc-图像如图所示。已知光电子的电荷量大小为e,光速为c,则下列说法正确的是 (　　) A.该光电管阴极材料的极限频率为 B.由图像可得普朗克常量h= C.当用波长λ=的光照射光电管的阴极时,光电子的最大初动能为2be D.当用波长λ=的光照射光电管的阴极时,光电子的最大初动能为be C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:根据动能定理得eUc=Ekm,根据光电效应方程得Ekm=hν-W0=h-hν0,联立可得Uc=·-,结合Uc-=,-b=-,可得普朗克常量为h=,该光电管阴极材料的极限频率为ν0=ac,故A、B错误;当用波长λ=的光照射光电管的阴极时,光电子的最大初动能为Ekm=h-hν0=(3ac-ac)=2be,故C正确;当用波长λ=的光照射光电管的阴极时,光电子的最 大初动能为Ekm=h-hν0=(ac-ac)=0,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 9.如图所示,假设入射光子的动量为p0,光子与静止的电子发生弹性碰撞。碰后光子的动量大小为p1,传播方向与入射方向夹角为α;碰后电子的动量大小为p2,出射方向与光子入射方向夹角为β。已知光速为c,普朗克常量为h,则下列说法正确的是(　　) A.碰前入射光的波长为 B.碰后电子的能量为p2c C.p0=p1cos α+p2cos β D.p0=p1+p2 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:根据德布罗意公式p=可知,碰前入射光子的波长为λ0=,选项A错误;假设碰后电子速度为c,由ν=,λ=,ν=可得碰后电子的能量为E=p2c,但碰后电子速度小于c,故碰后电子的能量小于p2c,选项B错误;沿光子入射方向的动量守恒,根据动量守恒定律可知p0=p1cos α+p2cos β,选项C正确,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 10.用一束单色光照射逸出功为W0的金属材料,从金属材料中逸出的光电子最大初动能为Ek,普朗克常量为h,光在真空中的速度为c,则该束单色光中光子的动量大小为 (　　) A.　　　　　　 B. C. D.　 A 解析:由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0=h-W0可得,该束单色光的波长为λ=,则该束单色光中光子的动量大小为p==,故选A。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 11.已知钠原子在A、B、C、D、E几个能级间跃迁时辐射的光的波长分别为589 nm(B→A)、330 nm(C→A)、285 nm(D→A)、514 nm(E→B)。已知金属钠的极限频率为5.53×1014 Hz,则下列说法正确的是 (　　) A.E能级的能量比D能级低 B.钠原子在这几个能级间跃迁时辐射出的光能使金属钠发生光电效应的有4种 C.钠原子在这几个能级间跃迁时辐射出的光的波长最长为589 nm D.钠原子在这几个能级间跃迁时辐射出的光的波长最短为285 nm B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:根据h=Em-En(m>n),代入数据,有EB-EA≈2.1 eV,EC-EA≈3.8 eV,ED-EA≈ 4.4 eV,EE-EB≈2.4 eV,可得EE-EA=(EB-EA)+(EE-EB)=4.5 eV>ED-EA=4.4 eV,即E能级的能量比D能级高,故A错误;金属钠的逸出功W0=hνc≈2.29 eV,钠原子在这几个能级间跃迁时辐射出的光能使金属钠发生光电效应的有4种,分别为EC-EA=3.8 eV,ED-EA=4.4 eV,EE-EB=2.4 eV,EE-EA=4.5 eV,故B正确;根据h=Em-En(m>n)可得,λED>λBA=589 nm,λEA<λDA=285 nm,故C、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 12.某科幻电影提出了太阳“氦闪”的概念,正是为了躲避“氦闪”,人类才不得不建造大量的行星发动机让地球离开太阳系,开启流浪旅程。“氦闪”的本质是恒星内部的3个氦核聚变为一个X核。已知一个氦核的质量为m1,一个X核的质量为m2,一个质子的质量为mp,一个中子的质量为mn,真空中的光速为c,则下列说法正确的是 (　　) A.该聚变X为氮核,反应方程为HeHe+He BHe核的比结合能大于X核的比结合能 C.X核的比结合能为 D.该聚变反应释放的核能为(m1-m2)c2 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:根据质量数守恒和电荷数守恒可知,X的电荷数为6,质量数为12,X是碳核,反应方程为HeHe+He ,故A错误;聚变反应释放能量,表明X核比He核更加稳定,则He核的比结合能小于X核的比结合能,故B错误;根据比结合能的定义可知,X核的比结合能为,故C正确;根据爱因斯坦质能方程,该聚变反应释放的核能为ΔE=(3m1-m2)c2,故D错误。 $