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（江苏专版）

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 1~14题,每题4分 1.(2025·江苏宿迁三模)将一块放射性物质放入上端开孔的铅盒中,再将铅盒放在垂直纸面向外的匀强磁场中,发现放射性物质发出的三种射线发生如图所示偏转。下列说法正确的是(　　) A.甲射线是高速电子流 B.乙射线常用于常规人体透视 C.三种射线中丙射线的贯穿本领最强 D.一个半衰期后,铅盒中物质的质量为刚放入时的一半 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:根据左手定则,由题图可知,甲射线是高速电子流,丙射线为α射线,乙射线为γ射线,故A正确;常规人体透视使用X射线,而乙射线为γ射线(穿透力最强),虽可用于医疗(如肿瘤治疗),但并非透视的常规选择,故B错误;乙射线不偏转为γ射线,其穿透能力最强(能穿透几厘米厚的铅板),丙为α射线,穿透能力最弱,故C错误;经历一个半衰期放射性原子核数量减半,而非总质量减半(因衰变产物仍留在铅盒中),实际质量减少量取决于衰变类型,通常远小于一半,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 2.氢原子从不同的高能级向某一低能级跃迁,所辐射的电磁波可以形成一个线系,图中标注了分别向n=1、2、3能级跃迁产生的三个线系中部分电磁波的波长。已知金属钠发生光电效应的极限波长为500 nm。有关图中电磁波,下列判断正确的是(　　) A.赖曼线系中的电磁波频率都比帕邢线系中的小 B.赖曼线系中的电磁波都可以使金属钠发生光电效应 C.帕邢线系中的电磁波都可以使金属钠发生光电效应 D.巴耳末线系中只有一种电磁波可以使金属钠发生光电效应 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:由题图可知赖曼线系中的电磁波波长都比帕邢线系中的小, 根据f=可知,赖曼线系中的电磁波频率都比帕邢线系中的大,故A 错误;已知金属钠发生光电效应的极限波长为500 nm,由题图可知 赖曼线系中的电磁波波长都小于极限波长500 nm,即赖曼线系中 的电磁波频率都大于金属钠的极限频率,所以赖曼线系中的电磁波都可以使金属钠发生光电效应,故B正确;由题图可知帕邢线系中的电磁波波长都大于极限波长500 nm,即帕邢线系中的电磁波频率都小于金属钠的极限频率,所以帕邢线系中的电磁波都不可以使金属钠发生光电效应,故C错误;由题图可知巴耳末线系中有三种电磁波波长小于极限波长500 nm,即巴耳末线系中有三种电磁波频率大于金属钠的极限频率,则巴耳末线系中有三种电磁波可以使金属钠发生光电效应,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 3.如图所示为氢原子的能级图,用波长为λ的光照射一群处于基态的氢原子后,氢原子只能够辐射出两种可见光P、Q及其他不可见光,可见光P、Q的波长λP<λQ,已知可见光的光子能量在1.62 eV~3.11 eV之间。下列说法正确的是(　　) A.波长为λ的光子能量为12.75 eV B.可见光P的光子能量为1.89 eV C.λ、λP、λQ的关系满足=+ D.发出可见光P、Q的同时,伴随γ射线放出 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:由题意,氢原子受波长为λ的光照射后只能够辐射出两种可见光P、Q及其他不可见光,说明氢原子跃迁到n=4能级,所以波长为λ的光子的能量为Eλ=E4-E1=12.75 eV,由于可见光P、Q的波长λP<λQ,则氢原子从n=4跃迁到n=2发出的是光P,且EP=E4-E2=2.55 eV,氢原子从n=3跃迁到n=2发出的是光Q,且EQ=E3-E2=1.89 eV,故A正确,B错误。由E=可知,=+不成立,故C错误。由于γ射线的能量大于 13.6 eV,所以氢原子跃迁过程不会放出γ射线,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 4.(2025·湖北卷)PET(正电子发射断层成像)是核医学科重要的影像学诊断工具,其检查原理是将含放射性同位素(如F)的物质注入人体参与人体代谢,从而达到诊断的目的F的衰变方程为F→Xeν,其中ν是中微子。已知F的半衰期是110分钟。下列说法正确的是(　　) A.X为O B.该反应为核聚变反应 C.1克F经110分钟剩下0.5克F D.该反应产生的ν在磁场中会发生偏转 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:根据质量数与电荷数守恒可知,X为O,故A错误;本题中的衰变是单个原子核自发转变为另一种原子核,属于放射性衰变(具体为β+衰变),而非核聚变,故B错误;1克F经过110 min即一个衰变周期,有一半发生衰变,该物质质量变为0.5 g,故C正确ν不带电,在磁场中不偏转,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 5.(2025·广东卷)有甲、乙两种金属,甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属,只有甲发射光电子,其最大初动能为Ek。下列说法正确的是(　　) A.使用频率更小的光,可能使乙也发射光电子 B.使用频率更小的光,若仍能使甲发射光电子,则其最大初动能小于Ek C.频率不变,减弱光强,可能使乙也发射光电子 D.频率不变,减弱光强,若仍能使甲发射光电子,则其最大初动能小于Ek B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:某频率的光不能使乙金属发生光电效应,说明此光的频率小于乙金属的截止频率,则换用频率更小的光也不能使乙金属发生光电效应,A错误;由光电效应方程Ek=hν-W0可知频率越大,最大初动能越大,换用频率更小的光最大初动能小于Ek,B正确;频率不变,则光的频率小于乙金属的截止频率,不会使乙金属发生光电效应,C错误;由Ek=hν-W0可知频率不变,最大初动能不变,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 6.(2025·重庆卷)在科学实验中可利用激光使原子减速,若一个处于基态的原子朝某方向运动,吸收一个沿相反方向运动的能量为E的光子后跃迁到相邻激发态,原子速度减小,动量变为p。普朗克常量为h,光速为c,则(　　) A.光子的波长为 B.该原子吸收光子后质量减少了 C.该原子吸收光子后德布罗意波长为 D.一个波长更长的光子也能使该基态原子跃迁到激发态 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:光子能量为 E=,解得波长 λ=,故A错误;原子吸收光子后,能量增加 E,根据质能方程得Δm=,质量应增加而非减少,故B错误;德布罗意波长公式为 λ=,题目明确吸收光子后原子动量为 p,因此波长为 ,故C正确;吸收光子跃迁需光子能量严格等于能级差,波长更长的光子能量更低(E'=<E),无法满足跃迁条件,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 7.(2025·江苏南通一模)氢原子的可见光光谱如图所示,谱线的波长满足公式=R∞ (-)(n=3,4,5,6),式中R∞是常量。已知四条光谱线对应的光照射某种金属,仅一种光能使该金属发生光电效应,则(　　) A.Hα谱线对应的光子能量最大 B.Hα谱线对应的光子动量最大 C.Hα谱线对应的光子能使该金属发生光电效应 D.Hδ谱线是氢原子从第5激发态跃迁到第1激发态产生的 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:由题图可知,Hα谱线对应的光子的波长最大,由ν=可知,其频率最小,由ε=hν可知,其能量最小,故A项错误;由光子的动量与波长的关系有p=,可知Hα谱线对应的光子动量最小,故B项错误;因为仅有一种光能使该金属发生光电效应,所以该光的光子能量最大,则Hα谱线对应的光子不能使该金属发生光电效应,故C项错误;由ν=,ε=hν可知,Hδ谱线对应的光子能量最高,由玻尔理论可知,其是氢原子从第5激发态跃迁到第1激发态产生的,故D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 8.在某光电技术研究所的一次实验中,用不同频率的光分别照射金属材料甲、乙,得到遏止电压Uc随频率ν变化的图像如图所示。已知金属甲、乙的逸出功分别为W0甲、W0乙,用同一种光分别照射金属甲、乙时,甲、乙逸出光电子的最大初动能分别为Ek甲、Ek乙,则下列说法正确的是(　　) A.W0甲<W0乙　　　　　　 B.W0甲>W0乙 C.Ek甲=Ek乙 D.Ek甲<Ek乙 A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:根据光电效应方程得Ek=hν-W0,又因为Ek=eUc,联立整理得Uc=ν-,由此可知Uc-ν图像纵截距绝对值|b|=,结合图像可知乙的纵截距绝对值大,则W0甲<W0乙,故A正确,B错误;根据光电效应方程可知,当用相同频率的入射光照射两种金属时,逸出功越大的,其光电子的最大初动能越小,因此Ek甲>Ek乙,故C、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 9.(2025·江苏南京开学考试)手机屏幕的亮度传感器与光电效应原理有关,在某次实验中,我们得到了关于遏止电压和入射光频率的关系,如图所示,其中Uc为遏止电压,ν为入射光的频率,电子的电荷量为e,则下列说法正确的是(　　) A.普朗克常量h= B.入射光频率越高,得到的光电子的初动能越大 C.若更换材料再实验,则得到的图线斜率改变,b改变 D.金属的逸出功为eb D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:由光电效应方程得Ekm=hν-W0,又Ekm=eUc,得Uc=-,图线的斜率=,解得h=e,故A错误;超过极限频率的入射光,频率越高,得到的光电子的最大初动能越大,故B错误;纵轴截距的绝对值b=,解得逸出功W0=eb,故D正确;若更换材料再实验,即逸出功改变,得到的图线的斜率不变,b改变,故C错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 10.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 13 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;设电子的质量为m,则碰后电子的能量为E=,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 13 11.(2025·四川攀枝花三模)原子核的比结合能曲线如图所示,其中ΔE为结合能,A为核子数。根据该曲线,下列判断中正确的是(　　) AHe核比O核更稳定 BLi核的结合能约为5.4 MeV C.两个H核结合成He核时释放能量 DAg核中核子的结合能比U核中的大 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析O核的比结合能比He更大,则O核比He更稳定,选项A错误;由题图可知Li核的比结合能约为5.4 MeV,而Li的结合能需要再乘以6,因此大于5.4 MeV,选项B错误;两个H核结合成He核时,因He核的比结合能比H核更大,则释放能量,选项C正确;Ag核中核子的比结合能比U核中的大,但是由于U核的核子数量比Ag核大,可知Ag核中核子的结合能比U核中的小, 选项D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 12.(2025·江苏连云港二模)某种原子核X经过一系列的衰变达到稳定状态变成原子核Y,质量数与中子数的关系图像如图所示。下列说法正确的是(　　) A.X的质子数与Y的质子数之比为73∶62 B.Y的比结合能小于X的比结合能 C.X经过1次α衰变后新元素的质子数与中子数之比为5∶8 D.X变成Y的衰变方程式为X→Y+He+e C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:设X经过a次α衰变,b次β衰变达到稳定状态变成原子核Y,由题图分析可知,X的质量数为238,中子数为146,Y的质量数为206,中子数为124,则核反应方程可写为X→Y+He+e,故X的质子数与Y的质子数之比为92∶82=46∶41,故A错误;由电荷数与质量数守恒可得238=206+4a,92=82+2a-b,解得a=8,b=6,故核反应方程为X→Y +He+e,故D错误;该核反应释放能量,原子核Y比原子核X更稳定,故Y的比结合能大于X的比结合能,故B错误;X经过1次α衰变核反应方程为X→ZHe,新元素Z的质子数与中子数之比为90∶(234-90) =5∶8,故C正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 13.在一次核反应中,铀核U变成了具有β放射性的氙核Xe和锶核Sr,同时放出了若干中子。U的比结合能约为7.6 MeVXe的比结合能约为8.4 MeVSr的比结合能约为8.7 MeV。下列说法正确的是(　　) A.核反应出现质量亏损,质量数减少 B.核反应将放出能量约208.1 MeV C.若把U全部分解为核子,将放出能量约1 786 MeV D.在生产约30 cm厚的钢板时,可利用β射线的穿透能力对钢板的厚度进行自动控制 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:因235×7.6 MeV<(139×8.4+95×8.7)MeV,所以核反应是放能核反应,有质量亏损,但质量数不变,故A错误;核反应将放出能量约为ΔE=(139×8.4+95×8.7-235×7.6)MeV=208.1 MeV,故B正确;若把U全部分解为核子,将吸收能量约235×7.6 MeV=1 786 MeV,故C错误;β射线只能穿透几毫米厚的铝板,所以在生产约30 cm厚的钢板时,不能利用β射线的穿透能力对钢板的厚度进行自动控制,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14.(2025·江苏南通一模)碳14是一种放射性元素,碳14衰变后变成氮14,则(　　) A.碳14发生的是α衰变 B.碳14、氮14的比结合能相等 C.100个碳14原子核在经过一个半衰期后,一定还剩50个 D.当氮14数量是碳14数量的3倍时,碳14衰变所经历的时间为两个半衰期 14 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:根据题意可知,碳14的衰变方程为C→Ne,所以碳14发生的是β衰变,故A错误;衰变反应释放能量,生成核比反应核更加稳定,所以碳14的比结合能小于氮14的比结合能,故B错误;半衰期是统计规律,对于少数原子核不适用,故C错误;根据原子核半衰期公式得N=N0()n,当氮14数量是碳14数量的3倍时,N=N0,可得n=2,所以碳14衰变所经历的时间为两个半衰期,故D正确。 14 $