专题16 近代物理初步（3大核心考点，举一反三复习讲义）（全国通用）2026年高考物理二轮复习

该高中物理讲义聚焦近代物理初步高考核心考点，涵盖光电效应规律、原子结构与能级跃迁、原子核衰变及核能计算，通过思维导图构建知识体系，核心考点精讲分模块梳理规律与图像分析，配合典例及变式题训练，形成“考点梳理-方法指导-真题演练”的系统复习流程。 讲义突出科学思维与模型建构，如光电效应中通过E_k-ν图线分析极限频率与普朗克常量，能级跃迁中对比一群与单个原子辐射光子差异。设置分层练习与新情景真题，培养学生问题解决能力，为教师提供精准复习节奏指导，高效提升学生近代物理模块应考水平。

专题16 近代物理初步 第一部分 思维导图 第二部分 核心考点精讲 【考点01】 光电效应及其规律 【考点02】 原子结构和能级跃迁 【考点03】原子核的衰变　核反应与核能的计算 第三部分 题海精炼 考点01 光电效应及其规律 1．光电效应的研究思路 (1)两条线索 (2)两条对应关系 →→→ →→ 2．光电效应的图像 图线形状 图像名称 由图线直接(间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标ν0 ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图线 ①遏止电压Uc：图线与横轴的交点 ②饱和光电流Im：电流的最大值 ③最大初动能：Ekm＝eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系图线 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率ν0：图线与横轴的交点 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量的乘积，即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压) 【典例1】【新情景】（2026·重庆·一模）某科技馆展示了一种光控音箱，其简化结构如图所示，电源a端为正极，与喇叭连接的放大电路可以将微小电流放大。用绿光束照射光电管，喇叭会发出声音，照射光亮暗的变化会影响声音的大小。下列说法正确的有（　　） A．将电源正极负极对调，喇叭声音会变小或无法发声 B．若仅将绿光换成紫光，喇叭不能发声 C．该实验的原理是电磁感应 D．若仅将滑动变阻器滑片向左滑动，喇叭声音一定变大 【变式1-1】（2026·湖南长沙·模拟预测）如图为研究光电效应的实验装置，进行的操作如下： （1）用频率为的光照射光电管，此时电流表中有电流。调节滑动变阻器，使电流表示数恰好变为0，记下此时电压表的示数； （2）用频率为的光照射同一光电管，重复（1）中的步骤，记下电压表的示数。已知电子的电荷量为e，关于上述实验说法正确的是（    ） A．电流表示数恰好变为0时，滑片P置于O、b之间 B．电流表示数恰好变为0时，光电效应恰好停止发生 C．若大于，则一定大于 D．测得普朗克常量的值为 【变式1-2】（2026·四川宜宾·一模）某同学研究光电效应的电路如图甲。用蓝光照射真空管的铯极板（阴极K），控制开关，调节滑动变阻器，测得电路中光电流I与A、K之间的电压。根据数据描绘图线如图乙，则（　　） A．横轴截距的数据可由开关S断开时测得 B．纵轴截距的数据可由开关S断开时测得 C．Ⅱ象限的数据由如图甲电源正负极接法测得 D．Ⅰ象限的数据由如图甲交换电源正负极测得 【变式1-3】（25-26高三上·四川成都·期末）如图甲为研究光电效应的实验装置，用频率为γ的单色光照射光电管的阴极K，得到光电流I与光电管两端电压U的关系图线如图乙所示，已知电子电荷量的绝对值为e，普朗克常量为h，则（　　） A．测量遏止电压Uc时开关S应扳向“2” B．只增大光照强度时，图乙中Uc的值会增大 C．只增大光照强度时，图乙中I0的值会增大 D．阴极K所用材料的极限频率为 考点02 原子结构和能级跃迁 1．玻尔理论的三条假设 轨道量子化 核外电子只能在一些分立的轨道上运动 能量量子化 原子只能处于一系列不连续的能量状态，En＝E1(n＝1，2，3，…) 频率条件 原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或辐射一定频率的光子，hν＝En－Em(m＜n) 2.能级跃迁问题的四点注意 (1)氢原子在两定态间跃迁时，所吸收或辐射的光子的能量只能等于两定态的能量差。 (2)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出N＝C＝种不同频率的光。一个氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出(n－1)种不同频率的光。 (3)如果氢原子的跃迁是吸收实物粒子的动能发生的，则其动能大于或等于两能级间的能量差。 (4)氢原子能量为电势能与动能的总和，能量越大，轨道半径越大，势能越大，动能越小。 【典例2】【新角度】（2026·江苏南通·一模）He-Ne激光器中Ne原子分别从、能级向能级跃迁时释放出、光子，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．的波长比的小 B．的能量比的小 C．的动量比的小 D．在真空中的速度比小 【变式2-1】（2026·辽宁沈阳·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，他在1913年提出了自己的原子结构假说。下列关于玻尔原子理论说法正确的是（　　） A．处于激发态的原子是非常稳定的 B．电子从n＝4能级跃迁到n＝3能级，可能辐射出γ射线 C．电子在一系列定态轨道上运动，可能也会发生电磁辐射 D．玻尔理论可以解释食盐被灼烧时发光的现象 【变式2-2】【改编】（2026·上海徐汇·一模）α粒子散射实验装置如图所示。 单位时间内进入计数器的α粒子个数随散射角变化的关系图应为 A． B． C． D． 答案】C 【变式2-3】（2026·贵州六盘水·二模）某原子核发生双衰变的方程为。处于第二激发态的原子核先后辐射波长为和的两光子后回到基态。欲使原子核从基态跃迁至第二激发态则需要吸收能量为的光子。则（    ） A． B． C． D． 考点03 原子核的衰变　核反应与核能的计算 1．核衰变问题 (1)核衰变规律：m＝m0，N＝N0. (2)α衰变和β衰变次数的确定方法 ①方法一：由于β衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变确定α衰变的次数，再根据电荷数守恒确定β衰变的次数． ②方法二：设α衰变次数为x，β衰变次数为y，根据质量数和电荷数守恒列方程组求解． 2．求核能的三种方法 (1)根据ΔE＝Δmc2计算．若Δm的单位是kg，计算时，c的单位是m/s，ΔE的单位是J；若Δm的单位是原子质量单位u，利用1 u相当于931.5 MeV，用ΔE＝Δm×931.5 MeV进行计算，ΔE的单位是MeV，1 MeV＝1.6×10－13 J. (2)根据比结合能计算．原子核的结合能＝比结合能×核子数． (3)结合动量守恒定律和能量守恒定律进行分析计算，此时要注意动量、动能关系式p2＝2mEk的应用． 【典例3】（2026·广东·一模）人工放射性元素的半衰期为12.36小时，常用作追踪生物过程的示踪剂，该元素是用中子辐照钾同位素得到，发生的核反应方程为。作为示踪剂时，发生的核反应方程为。下列说法正确的是（　　） A．X粒子是中子 B．与的质量数之和大于与X粒子的质量数之和 C．的比结合能大于的比结合能 D．4个过了12.36小时，一定有2个发生了衰变 【变式3-1】（2026·河北·一模）家庭装修中经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些石材不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩会释放出气体氡，而氡具有放射性，半衰期为3.8天，其衰变方程为（是反应中放出的能量），放出的射线可能会引起血液及呼吸道方面的疾病。下列说法正确的是（　　） A．X为α粒子 B．X为β粒子 C．100个氡核经3.8天后一定剩余50个 D．衰变后粒子的质量之和等于衰变前氡核的质量 【变式3-2】（2026·云南昭通·模拟预测）中国月球车“玉兔二号”安装有核电池，该核电池利用的是衰变释放的核能。的衰变方程为，若某时刻一静止的发生衰变，产生的在磁场中做逆时针圆周运动。下列图片中能正确表示衰变后粒子径迹的是（　　） A． B． C． D． 【变式3-3】（2026·陕西渭南·一模）已知中子的质量为，质子的质量为，氘核的质量为，1的质量对应的能量为，则氘核的比结合能为（　　） A． B． C． D． 1．（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 2．（2026·广东惠州·二模）“人造太阳”东方超环（EAST）是国际首个全超导托卡马克核反应实验装置，其核反应方程之一为，下列说法正确的是（　　） A．是 B．该核反应为裂变 C．反应后质量数减少 D．方程中的是查德威克发现的 3．（2026·内蒙古赤峰·模拟预测）“水染青红带一条，和云和雨系天腰”是宋代释智嵩《赋虹霓》中的浪漫诗句。某同学利用特殊材质的塑料球（其折射率与水接近）模拟小水滴，探究大气光学现象虹和霓的成因。图甲和图乙分别是模拟虹和霓的形成过程，图中的出射光线分别为红光和紫光，下列说法正确的是（　　） A．a光是红光，b光是紫光 B．形成虹的主要原因是光的衍射 C．形成霓的主要原因是光的干涉 D．若用a光和b光分别照射同一金属板，a光更易发生光电效应 4．（2026·江西上饶·一模）中国正在建设的紧凑型聚变能实验装置（BEST）预计2027年竣工，并有望成为人类历史上首个实现聚变发电的装置，让世界看到了破解能源短缺与气候危机的“中国方案”。该装置内部主要核反应方程为，下列说法正确的是（　　） A．X为质子 B．X为中子 C．该核反应属于链式反应 D．该核反应属于人工转变 5．（2026·河北·一模）2025年3月9日，国内首款碳14核电池“烛龙一号”工程样机诞生。由于碳14的半衰期为5730年，该核电池理论寿命达数千年，能量密度远超传统电池。已知该核电池的衰变方程为下列说法正确的是（　　） A．X为α粒子 B．卢瑟福利用X，通过实验提出了原子的核式结构模型 C．比更稳定 D．经过11460年，20个碳14还剩5个没有发生衰变 6．（2026·云南·模拟预测）如图所示为氢原子能级图。比较氢原子分别从和能级跃迁到能级辐射的光子，前者（　　） A．频率更低，波长更长 B．频率更低，波长更短 C．频率更高，波长更长 D．频率更高，波长更短 7．（2026·广东湛江·一模）我国太阳探测科学技术试验卫星羲和号在国际上首次成功实现空间太阳波段光谱扫描成像。和分别为氢原子由和能级向能级跃迁产生的谱线，如图所示，用对应的光照射某种金属表面，恰好能使该金属发生光电效应。下列说法正确的是（　　） A．对应的光子能量为1.89 eV B．用对应的光照射该金属表面也能发生光电效应 C．若照射光的频率大于对应的光的频率，则该金属的逸出功增大 D．若照射光的频率大于对应的光的频率，则逸出的光电子的最大初动能不变 8．（2026·河南·一模）钚的一种同位素Pu衰变时释放巨大能量，如图所示，其衰变方程为Pu→U＋He＋γ，则（　　） A．核反应中γ的能量就是Pu的结合能 B．核燃料总是利用平均结合能大的核 C．U核比Pu核更稳定，说明U的结合能大 D．该衰变过程是α衰变 9．（2026·甘肃·模拟预测）某实验室利用水平向右的匀强电场，研究放射性元素的衰变产物。、、三束射线均垂直射入电场，如图为射线在电场中运动的径迹示意图，下列说法正确的是（　　） A．径迹①对应射线，其动量最大且电离能力最强 B．径迹②对应射线，其速度为光速的0.99倍 C．径迹③对应射线，其穿透能力最强 D．若将电场换为同方向匀强磁场，三束射线的运动径迹都在图示平面示意图中径迹②所在竖直平面内 10．（2026·湖北·一模）放射性元素，往往要经历一系列连续衰变最终达到稳定状态，如衰变为最终衰变达到稳定状态，下列说法正确的是（　　） A．衰变成是α衰变 B．衰变为稳定要经6次α衰变和6次β衰变 C．20个原子核经2个半衰期后还有5个原子核 D．的比结合能大于的比结合能，的结合能小于的结合能 11．（2026·辽宁沈阳·一模）大量氢原子处于、、、的四个状态，处于较高能级的原子可以向任意一个较低能级跃迁，下列说法正确的是（　　） A．最多可以观测到种波长的光 B．从高能级向低能级跃迁时可能辐射出射线 C．波长最长的光对应的是从跃迁到的情况 D．观测到的光中如果只有一种能使某金属发生光电效应，那一定是波长最短的光 12．（2026·海南海口·二模）用如图所示的装置研究光电效应，开始时，滑动变阻器的滑片P位于中点O处，用频率为的光照射光电管，调节滑片位置，当电流表示数恰好为零时，电压表示数为。已知电子电荷量为，普朗克常量为。下列说法正确的是（　　） A．仅增大光照强度，电压表示数增大 B．阴极K的逸出功与入射光的频率有关 C．阴极K的截止频率为 D．换用频率更大的光照射，为使电流表示数为零，滑片P应向a端滑动 13．（2026·陕西西安·三模）用同一种单色光分别照射、两个光电管，、两个光电管中金属的逸出功分别为、：由、两个光电管逸出的光电子具有最大初动能分别为，对应的物质波波长分别为；已知，则下列判断正确的是（　　） A． B． C． D． 14．（2026·江苏镇江·一模）一点光源以功率向四周均匀地辐射波长为的光，已知在处单位时间内垂直通过单位面积的光子数为，普朗克常量为，真空中光速为。求： (1)每个光子的能量； (2)A点与点光源的距离r。 2 / 30 学科网（北京）股份有限公司 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【变式1-1】（2026·湖南长沙·模拟预测）如图为研究光电效应的实验装置，进行的操作如下： （1）用频率为的光照射光电管，此时电流表中有电流。调节滑动变阻器，使电流表示数恰好变为0，记下此时电压表的示数； （2）用频率为的光照射同一光电管，重复（1）中的步骤，记下电压表的示数。已知电子的电荷量为e，关于上述实验说法正确的是（    ） A．电流表示数恰好变为0时，滑片P置于O、b之间 B．电流表示数恰好变为0时，光电效应恰好停止发生 C．若大于，则一定大于 D．测得普朗克常量的值为 【答案】C 【详解】A．光电子的运动方向从阴极K到阳极A, 形成电流，当电流表示数恰好变为0时，光电子恰好不能到达阳极，遏止电压使光电子减速，要，滑动变阻器中电流方向是向左的，即从右到左电势降低，即滑片P置于O点左侧，故A错误； B．发生光电效应的条件是跟入射光的频率有关，即，跟遏止电压无关，故B错误； C D用频率为的光照射时由动能定理有 得 用频率为的光照射同理有 联立解得 若大于，则一定大于，故C正确，D错误。 故选C。 【变式1-2】（2026·四川宜宾·一模）某同学研究光电效应的电路如图甲。用蓝光照射真空管的铯极板（阴极K），控制开关，调节滑动变阻器，测得电路中光电流I与A、K之间的电压。根据数据描绘图线如图乙，则（　　） A．横轴截距的数据可由开关S断开时测得 B．纵轴截距的数据可由开关S断开时测得 C．Ⅱ象限的数据由如图甲电源正负极接法测得 D．Ⅰ象限的数据由如图甲交换电源正负极测得 【答案】B 【详解】A．横截距表示遏止电压，当S断开时，电路没有外加电压，无法测得遏止电压，故A错误； B．纵截距表示没有外加电压时的光电流，当S断开时，电路中没有外加电压，此时灵敏电流计测量的恰好是对应的光电流，故B正确； CD．Ⅱ象限，说明A极的电势低于K极的电势，而图甲中电压的接法使得A极的电势高于K极的电势，同理可知，Ⅰ象限的数据由如图甲电源正负极接法测得，故CD错误。 故选B。 【变式1-3】（25-26高三上·四川成都·期末）如图甲为研究光电效应的实验装置，用频率为γ的单色光照射光电管的阴极K，得到光电流I与光电管两端电压U的关系图线如图乙所示，已知电子电荷量的绝对值为e，普朗克常量为h，则（　　） A．测量遏止电压Uc时开关S应扳向“2” B．只增大光照强度时，图乙中Uc的值会增大 C．只增大光照强度时，图乙中I0的值会增大 D．阴极K所用材料的极限频率为 【答案】C 【详解】A．开关S应扳向1，光电子在电场中减速运动，当到达另外一端时速度恰好减少为0，这时电压被称为遏止电压，故A错误； B．根据动能定理可得 结合爱因斯坦光电效应方程 可知的值只与光照频率有关，与光照强度无关，故B错误； C．只增大光照强度时，K极发射电子数会增多，图乙中I0的值会增大，故C正确； D．根据动能定理可得 结合爱因斯坦光电效应方程， 联立解得，故D错误。 故选C。 考点02 原子结构和能级跃迁 1．玻尔理论的三条假设 轨道量子化 核外电子只能在一些分立的轨道上运动 能量量子化 原子只能处于一系列不连续的能量状态，En＝E1(n＝1，2，3，…) 频率条件 原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或辐射一定频率的光子，hν＝En－Em(m＜n) 2.能级跃迁问题的四点注意 (1)氢原子在两定态间跃迁时，所吸收或辐射的光子的能量只能等于两定态的能量差。 (2)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出N＝C＝种不同频率的光。一个氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出(n－1)种不同频率的光。 (3)如果氢原子的跃迁是吸收实物粒子的动能发生的，则其动能大于或等于两能级间的能量差。 (4)氢原子能量为电势能与动能的总和，能量越大，轨道半径越大，势能越大，动能越小。 【典例2】【新角度】（2026·江苏南通·一模）He-Ne激光器中Ne原子分别从、能级向能级跃迁时释放出、光子，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．的波长比的小 B．的能量比的小 C．的动量比的小 D．在真空中的速度比小 【答案】A 【详解】A B．由能级跃迁公式有 到的能级差比到的能级差大，故的能量比的大，的波长比的小，故A正确，B错误； C．又光子的动量，的波长比的小，故的动量比的大，故C错误； D．它们在真空中的速度相等都是光速，故D错误。 故选A。 【变式2-1】（2026·辽宁沈阳·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，他在1913年提出了自己的原子结构假说。下列关于玻尔原子理论说法正确的是（　　） A．处于激发态的原子是非常稳定的 B．电子从n＝4能级跃迁到n＝3能级，可能辐射出γ射线 C．电子在一系列定态轨道上运动，可能也会发生电磁辐射 D．玻尔理论可以解释食盐被灼烧时发光的现象 【答案】D 【详解】A．处于激发态的原子不稳定，会自发跃迁到低能级并辐射光子，故A错误； B．γ射线是原子核衰变产生的高能辐射，电子从n=4能级跃迁到n=3能级时，能级差较小（对应可见光或红外光范围），不可能辐射γ射线，故B错误； C．玻尔理论假设电子在定态轨道上运动时不会辐射电磁波，辐射仅发生在能级跃迁过程中，故C错误； D．玻尔理论通过能级跃迁机制解释原子发光现象（如氢原子光谱），食盐（NaCl）灼烧时钠原子发出的特征光（如黄光）可由电子跃迁解释，故D正确。 故选D。 【变式2-2】【改编】（2026·上海徐汇·一模）α粒子散射实验装置如图所示。 单位时间内进入计数器的α粒子个数随散射角变化的关系图应为 A． B． C． D． 答案】C 【解析】α粒子散射实验结果是：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转，极个别α粒子甚至被反弹回来；故单位时间内进入计数器的α粒子个数随散射角变化的关系图应为C。 【变式2-3】（2026·贵州六盘水·二模）某原子核发生双衰变的方程为。处于第二激发态的原子核先后辐射波长为和的两光子后回到基态。欲使原子核从基态跃迁至第二激发态则需要吸收能量为的光子。则（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】AB．衰变方程为 ，双β衰变发射两个电子，故。根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，A正确，B错误； CD．处于第二激发态的原子核辐射波长和的两个光子后回到基态，这两个光子的能量分别为和，因此从基态跃迁至第二激发态需吸收的光子能量，CD错误。 故选A。 考点03 原子核的衰变　核反应与核能的计算 1．核衰变问题 (1)核衰变规律：m＝m0，N＝N0. (2)α衰变和β衰变次数的确定方法 ①方法一：由于β衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变确定α衰变的次数，再根据电荷数守恒确定β衰变的次数． ②方法二：设α衰变次数为x，β衰变次数为y，根据质量数和电荷数守恒列方程组求解． 2．求核能的三种方法 (1)根据ΔE＝Δmc2计算．若Δm的单位是kg，计算时，c的单位是m/s，ΔE的单位是J；若Δm的单位是原子质量单位u，利用1 u相当于931.5 MeV，用ΔE＝Δm×931.5 MeV进行计算，ΔE的单位是MeV，1 MeV＝1.6×10－13 J. (2)根据比结合能计算．原子核的结合能＝比结合能×核子数． (3)结合动量守恒定律和能量守恒定律进行分析计算，此时要注意动量、动能关系式p2＝2mEk的应用． 【典例3】（2026·广东·一模）人工放射性元素的半衰期为12.36小时，常用作追踪生物过程的示踪剂，该元素是用中子辐照钾同位素得到，发生的核反应方程为。作为示踪剂时，发生的核反应方程为。下列说法正确的是（　　） A．X粒子是中子 B．与的质量数之和大于与X粒子的质量数之和 C．的比结合能大于的比结合能 D．4个过了12.36小时，一定有2个发生了衰变 【答案】C 【详解】A．作为示踪剂时，发生的核反应方程为，根据质量数守恒和电荷数守恒可得X粒子的质量数为0，电荷数为-1，可知X粒子为电子，故A错误； B．与的质量数之和为42，与X粒子的质量数之和等于42，可知与的质量数之和等于与X粒子的质量数之和，故B错误； C．发生衰变生成更稳定的，稳定核的比结合能更大，可知的比结合能大于的比结合能，故C正确； D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核（如4个），实际衰变个数具有随机性，不一定为2个，故D错误。 故选C。 【变式3-1】（2026·河北·一模）家庭装修中经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些石材不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩会释放出气体氡，而氡具有放射性，半衰期为3.8天，其衰变方程为（是反应中放出的能量），放出的射线可能会引起血液及呼吸道方面的疾病。下列说法正确的是（　　） A．X为α粒子 B．X为β粒子 C．100个氡核经3.8天后一定剩余50个 D．衰变后粒子的质量之和等于衰变前氡核的质量 【答案】A 【详解】AB．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知X的质量数为4，电荷数为2，则X为α粒子，故A正确，B错误； C．半衰期是统计概念，适用于大量原子核；100个氡核经3.8天后不一定剩余50个，故C错误； D．核衰变过程释放能量，存在质量亏损，所以衰变后粒子质量之和小于衰变前氡核的质量，故D错误。 故选A。 【变式3-2】（2026·云南昭通·模拟预测）中国月球车“玉兔二号”安装有核电池，该核电池利用的是衰变释放的核能。的衰变方程为，若某时刻一静止的发生衰变，产生的在磁场中做逆时针圆周运动。下列图片中能正确表示衰变后粒子径迹的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】发生衰变后生成和Y，根据质量数守恒和电荷数守恒，Y的电荷数为94−92=2，质量数为238−234=4，则Y为α粒子（），和均带正电，根据动量守恒定律可知，和α粒子的动量大小相等，方向相反，做逆时针的圆周运动，可知衰变瞬间其速度竖直向上，故α粒子速度竖直向下，结合左手定则，α粒子做逆时针的圆周运动，再根据，可得，两粒子在同一磁场中运动，则可以得出α粒子做匀速圆周运动的轨道半径大于做圆周运动的轨道半径，对应的轨迹是A图。 故选A。 【变式3-3】（2026·陕西渭南·一模）已知中子的质量为，质子的质量为，氘核的质量为，1的质量对应的能量为，则氘核的比结合能为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】一个质子与一个中子结合为氘核的反应过程中，反应前后的质量差为 所以氘核的结合能为 氘核的比结合能约为 故选A。 1．（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。 2．（2026·广东惠州·二模）“人造太阳”东方超环（EAST）是国际首个全超导托卡马克核反应实验装置，其核反应方程之一为，下列说法正确的是（　　） A．是 B．该核反应为裂变 C．反应后质量数减少 D．方程中的是查德威克发现的 【答案】D 【详解】AC．根据电荷数守恒可得的电荷数为 核反应过程质量数守恒，根据质量数守恒可得的质量数为 可知X为中子，故AC错误； B．该反应为轻核聚变（氘与氚聚变），而非重核裂变，故 B 错误； D．为中子，由查德威克于 1932 年发现，故 D 正确。 故选D。 3．（2026·内蒙古赤峰·模拟预测）“水染青红带一条，和云和雨系天腰”是宋代释智嵩《赋虹霓》中的浪漫诗句。某同学利用特殊材质的塑料球（其折射率与水接近）模拟小水滴，探究大气光学现象虹和霓的成因。图甲和图乙分别是模拟虹和霓的形成过程，图中的出射光线分别为红光和紫光，下列说法正确的是（　　） A．a光是红光，b光是紫光 B．形成虹的主要原因是光的衍射 C．形成霓的主要原因是光的干涉 D．若用a光和b光分别照射同一金属板，a光更易发生光电效应 【答案】D 【详解】A．由光路图可知，塑料球对a光的偏折程度较大，可知a光的折射率较大，频率较大，即a光是紫光，b光是红光，A错误； BC．形成霓和虹的主要原因都是光的折射造成的，BC错误； D．若用a光和b光分别照射同一金属板，因a光的频率较大，可知a光更易发生光电效应，D正确。 故选D。 4．（2026·江西上饶·一模）中国正在建设的紧凑型聚变能实验装置（BEST）预计2027年竣工，并有望成为人类历史上首个实现聚变发电的装置，让世界看到了破解能源短缺与气候危机的“中国方案”。该装置内部主要核反应方程为，下列说法正确的是（　　） A．X为质子 B．X为中子 C．该核反应属于链式反应 D．该核反应属于人工转变 【答案】B 【详解】AB．根据质量数守恒，故X质量数为 根据电荷数守恒，故X电荷数为，所以X为中子，故A错误，B正确。 CD．该反应为轻核聚变（热核反应），非链式反应和人工转变，故CD错误。 故选B。 5．（2026·河北·一模）2025年3月9日，国内首款碳14核电池“烛龙一号”工程样机诞生。由于碳14的半衰期为5730年，该核电池理论寿命达数千年，能量密度远超传统电池。已知该核电池的衰变方程为下列说法正确的是（　　） A．X为α粒子 B．卢瑟福利用X，通过实验提出了原子的核式结构模型 C．比更稳定 D．经过11460年，20个碳14还剩5个没有发生衰变 【答案】C 【详解】A．衰变方程为 ，根据质量数和电荷数守恒，可知X的质量数为A=0，电荷数为Z=﹣1，为β粒子（电子），不是α粒子（质量数4，电荷数2），故A错误； B．卢瑟福通过α粒子散射实验提出原子的核式结构模型，使用的是α粒子（氦核），而X为β粒子（电子），故B错误； C．（氮14）比 （碳14）更稳定，故C正确； D．半衰期是一个统计规律，只针对大量的原子核才有意义，所以20个碳14不一定还剩5个没有发生衰变，故D错误。 故选C。 6．（2026·云南·模拟预测）如图所示为氢原子能级图。比较氢原子分别从和能级跃迁到能级辐射的光子，前者（　　） A．频率更低，波长更长 B．频率更低，波长更短 C．频率更高，波长更长 D．频率更高，波长更短 【答案】A 【详解】辐射的光子的能量等于两个能级之差，从氢原子能级图可知，从跃迁到的能级之差小于跃迁到的能级之差，辐射的光子能量较小，根据 可知，对应的光子频率更低、波长更长。 故选A。 7．（2026·广东湛江·一模）我国太阳探测科学技术试验卫星羲和号在国际上首次成功实现空间太阳波段光谱扫描成像。和分别为氢原子由和能级向能级跃迁产生的谱线，如图所示，用对应的光照射某种金属表面，恰好能使该金属发生光电效应。下列说法正确的是（　　） A．对应的光子能量为1.89 eV B．用对应的光照射该金属表面也能发生光电效应 C．若照射光的频率大于对应的光的频率，则该金属的逸出功增大 D．若照射光的频率大于对应的光的频率，则逸出的光电子的最大初动能不变 【答案】A 【详解】A．根据能级跃迁公式，对α谱线，对应的光子能量为，故A正确。 B．根据能级跃迁公式，对γ谱线，对应的光子能量为 根据可知的频率小于的频率，照射某金属时恰好发生光电效应，则照射该金属时不能发生光电效应，故B错误。 CD．根据光电效应方程 可知，若照射光的频率大于对应的光的频率，则光电子的最大初动能增大，逸出功的大小与入射光频率无关，由金属本身决定，故CD错误。 故选A。 8．（2026·河南·一模）钚的一种同位素Pu衰变时释放巨大能量，如图所示，其衰变方程为Pu→U＋He＋γ，则（　　） A．核反应中γ的能量就是Pu的结合能 B．核燃料总是利用平均结合能大的核 C．U核比Pu核更稳定，说明U的结合能大 D．该衰变过程是α衰变 【答案】D 【详解】A．核反应中γ的能量是结合能中的一小部分，故A错误； B．核燃料在衰变过程中要释放巨大能量，所以总是要利用平均结合能小的核，才更容易实现，故B错误； C．U核比Pu核更稳定，说明U的比结合能大，而不是结合能大，故C错误； D．该反应产生He，故该衰变过程是α衰变，故D正确。 故选D。 9．（2026·甘肃·模拟预测）某实验室利用水平向右的匀强电场，研究放射性元素的衰变产物。、、三束射线均垂直射入电场，如图为射线在电场中运动的径迹示意图，下列说法正确的是（　　） A．径迹①对应射线，其动量最大且电离能力最强 B．径迹②对应射线，其速度为光速的0.99倍 C．径迹③对应射线，其穿透能力最强 D．若将电场换为同方向匀强磁场，三束射线的运动径迹都在图示平面示意图中径迹②所在竖直平面内 【答案】D 【详解】ABC．根据题图中轨迹可知，径迹①对应射线带负电，所以径迹①对应射线；径迹②对应射线不带电，所以径迹②对应射线，其速度为光速；径迹③对应射线带正电，所以径迹③对应射线；其中射线电离能力最强，射线穿透能力最强，故ABC错误； D．若将电场换为同方向匀强磁场，根据左手定则可知带正电的射线垂直纸面向里偏转，带负电的射线垂直纸面向外偏转，不带电的射线不偏转，所以三束射线的运动径迹都在图示平面示意图中径迹②所在竖直平面内，故D正确。 故选D。 10．（2026·湖北·一模）放射性元素，往往要经历一系列连续衰变最终达到稳定状态，如衰变为最终衰变达到稳定状态，下列说法正确的是（　　） A．衰变成是α衰变 B．衰变为稳定要经6次α衰变和6次β衰变 C．20个原子核经2个半衰期后还有5个原子核 D．的比结合能大于的比结合能，的结合能小于的结合能 【答案】A 【详解】A．衰变成的衰变方程为 其中质量数减少4，原子序数减少2，符合α衰变特征，故A正确； B．衰变为稳定，质量数减少了24，所以α衰变次数为 电荷数减少了 6次α衰变电荷数应减少12，所以发生了4次β衰变，故B错误； C．半衰期是统计规律，仅适用于大量原子核的衰变行为，对20个原子核无法精确预测剩余数量，故C错误； D．比结合能反映原子核稳定性，自发衰变为，说明比结合能更大；结合能等于比结合能乘质量数，由于的质量数更大，且二者的比结合能相差不多，所以的结合能更大，故D错误。 故选A。 11．（2026·辽宁沈阳·一模）大量氢原子处于、、、的四个状态，处于较高能级的原子可以向任意一个较低能级跃迁，下列说法正确的是（　　） A．最多可以观测到种波长的光 B．从高能级向低能级跃迁时可能辐射出射线 C．波长最长的光对应的是从跃迁到的情况 D．观测到的光中如果只有一种能使某金属发生光电效应，那一定是波长最短的光 【答案】D 【详解】A．由n=4到低能级跃迁时可能的跃迁有6种：、、、、、。计算各能级差均不同（ 分别为0.661 eV、2.55 eV、12.75 eV、1.889 eV、12.089 eV、10.2 eV），故最多可观测到6种波长的光，不是3种，故A错误。 B．γ射线能量通常大于，而氢原子跃迁最大能量为的12.75 eV，远低于γ射线能量，故不可能辐射γ射线，故B错误。 C．波长最长对应最小能级差，即跃迁（），不是 （），故C错误。 D．波长最短的光能量最大（，）。若只有一种光能使金属发生光电效应，则其光子能量必须大于金属逸出功。因此只有能量最大的光（即波长最短）可能满足“只有一种”的条件，故D正确。 故选D。 12．（2026·海南海口·二模）用如图所示的装置研究光电效应，开始时，滑动变阻器的滑片P位于中点O处，用频率为的光照射光电管，调节滑片位置，当电流表示数恰好为零时，电压表示数为。已知电子电荷量为，普朗克常量为。下列说法正确的是（　　） A．仅增大光照强度，电压表示数增大 B．阴极K的逸出功与入射光的频率有关 C．阴极K的截止频率为 D．换用频率更大的光照射，为使电流表示数为零，滑片P应向a端滑动 【答案】D 【详解】A．遏止电压与光照强度无关，故A错误； B．金属的逸出功与入射光的频率无关，故B错误； C．由，可知，阴极K的截止频率为，故C错误； D．由可知，入射光频率增大，为使电流表的示数为零，需增大遏止电压，即滑片P需向a端滑动，故D正确。 故选D。 13．（2026·陕西西安·三模）用同一种单色光分别照射、两个光电管，、两个光电管中金属的逸出功分别为、：由、两个光电管逸出的光电子具有最大初动能分别为，对应的物质波波长分别为；已知，则下列判断正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】同一种单色光照射，频率相同，根据光电效应方程有 由于已知，则 因为， 联立解得 由于，可知 。 故选B。 14．（2026·江苏镇江·一模）一点光源以功率向四周均匀地辐射波长为的光，已知在处单位时间内垂直通过单位面积的光子数为，普朗克常量为，真空中光速为。求： (1)每个光子的能量； (2)A点与点光源的距离r。 【答案】(1)；(2) 【详解】（1）每个光子的能量 （2）点光源以功率向四周均匀辐射，则单位时间内辐射的光子总数 点光源的辐射为球面波，设点到光源的距离为，则球面面积为 单位时间内通过球面的光子总数为 联立可得 2 / 30 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $