第四 五章原子物理 综合训练题 - 2025-2026学年高二下学期期末物理复习

**基本信息** 以原子物理核心概念为脉络，整合光电效应、能级跃迁、核反应等模块，通过多题型综合训练构建知识网络，强化物理观念与科学思维。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10题（含图像分析、多选项辨析）|聚焦概念辨析与规律应用，涉及氢原子跃迁、光电效应方程等|从微观粒子波动性到能级跃迁，构建“现象-规律-应用”逻辑链| |实验题|2题（含光电效应实验、核衰变应用）|结合实验装置分析，考查操作原理与数据处理|以实验现象为基础，推导光电效应条件及核衰变规律| |计算题|6题（含动量能量计算、核反应能量）|综合动量守恒、质能方程，需模型建构与科学推理|从物质波动量到核反应能量释放，体现能量观念与科学论证|

高中物理高二期末复习检测 选择性必修三 第四五章 原子物理综合训练题 1． 选择题 1．（2026成都石室中学质检）下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是 A．甲中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到较多的闪光点，C处观察不到闪光点 B．乙中用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能 C．丙中处于n = 3能级的大量氢原子向低能级跃迁，其中跃迁到n = 2能级的光子波长最长 D．丁中用弧光灯照射原本带电的锌板时，发现验电器的张角变大，说明锌板原来一定带负电 答案 C 解析 甲中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到较多的闪光点，C处能够观察到闪光点，A错误；乙中用中子轰击铀核使其发生裂变，链式反应会释放出巨大的核能，B错误；丙中处于n = 3能级的大量氢原子向低能级跃迁，其中跃迁到n = 2能级的光子能量最小，波长最长，C正确；丁中用弧光灯照射原本带电的锌板时，发现验电器的张角变大，不能说明锌板原来一定带负电，D错误。 2．（2026年4月辽宁实验中学质检）随着科学日益进步，人们对原子及原子核的认识越来越深刻，下列说法正确的是（　　） A．天然放射性现象的发现表明了原子内部是有复杂结构的 B．分别用紫外线和红外线照射同一金属表面，如果紫外线使金属能发生光电效应，则用红外线照射该金属一定能发生光电效应 C．一个氢原子处于量子数n＝4的激发态，如果这个氢原子能够自发地跃迁到较低的能量状态，并向外辐射多种频率的光，则最多可以辐射六种不同频率的光 D．比结合能越大的原子核越稳定 答案 D 【解析】天然放射性现象的发现表明了原子核内部是有复杂结构的，A错误； 分别用紫外线和红外线照射同一金属表面，如果紫外线使金属能发生光电效应，则用红外线照射该金属不一定能发生光电效应，B错误；一个氢原子处于量子数n＝4的激发态，如果这个氢原子能够自发地跃迁到较低的能量状态，并向外辐射多种频率的光，最多可能是量子数n＝4的激发态跃迁到量子数n＝3的激发态，量子数n＝3的激发态跃迁到量子数n＝2的激发态，量子数n＝2的激发态跃迁到量子数n＝1的基态，所以可以辐射3种不同频率的光，C错误；比结合能越大的原子核越稳定，D正确。 3 （2026河南郑州二模）2026年3月，我国成功研制高精度锶原子光钟。如图为锶原子的能级结构示意图，锶原子吸收波长为的光子，从基态跃迁到激发态；吸收波长为的光子，从基态跃迁到激发态。已知光速为c，则锶原子从激发态跃迁到激发态时辐射出的光子频率为 A． B． C． D． 答案 B 解析 设基态的能量为，激发态 的能量为，锶原子从基态跃迁到激发态，有 - = 从基态跃迁到激发态，有 - = ，锶原子从激发态跃迁到激发态时 ，辐射出的光子能量满足 - =hν，联立解得v= ，，B正确。 4. （2026年3月北京房山模拟）激光减速指的是一种用激光对热运动的原子进行“刹车”，将其冷却到极低温度的技术。如图甲，一质量为m的原子和波长为的激光束发生正碰，原子吸收光子后，从低能级跃迁到激发态，然后随机地向各个方向自发辐射出光子（如图乙，对原子动量的影响忽略不计），落回低能级。已知该原子平均每秒吸收n个光子，忽略原子质量的变化，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．该原子和激光束的光子相撞时，动量不守恒 B．原子从激发态向低能级跃迁时，辐射出光子的能量是连续变化的 C．单个激光光子的动量为 D．该原子减速的加速度的大小为 答案 D 【解析】该原子和激光束的光子相撞时，系统不受外力作用，动量守恒，A错误； 根据玻尔理论，原子能级是量子化的原子从激发态向低能级跃迁时，辐射出光子的能量是不连续变化的，B错误；根据德布罗意物质波理论，波长为的激光束单个激光光子的动量为p=，C错误；该原子平均每秒吸收n个光子，每个光子的动量为p=，根据动量定理Ft=np，每秒原子受到的光子冲击力F=，由牛顿第二定律，F=ma，可得该原子减速的加速度的大小为a=，D正确。 5．(2025·安徽模拟)2024年1月8日，国内某科技公司在其官网上公布了成功研发出微型原子能电池的消息。这是中国在核电池领域的一项重大突破。核电池将Pu衰变释放核能的一部分转换成电能，Pu的衰变方程为Pu→U＋X，下列说法正确的是(　　) A．该现象证实了原子的核式结构模型 B．衰变方程中的X为氚核 C．长期处在低温环境下会影响Pu的半衰期从而影响电池寿命 D.Pu的比结合能比U的比结合能小 【答案】　D 【解析】　卢瑟福的α粒子散射实验证明了原子的核式结构模型，故A错误；根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程中的X为He，故B错误；原子核半衰期由原子核内部结构决定，与外界环境无关，故C错误；比结合能越大原子核越稳定，由于Pu衰变成为了U，故U比Pu稳定，即Pu的比结合能比U的比结合能小，故D正确。故选D。 6. .(2025·山东青岛高二月考)从1907年起,美国物理学家密立根用如图所示的实验装置测量光电效应中几个重要的物理量。在这个实验中,若先后用频率为ν1、ν2的单色光照射阴极K均可产生光电流。调节滑片P,当电压表示数分别为U1、U2时,ν1、ν2的光电流恰减小到零。已知U1>U2,电子电荷量为e,下列说法正确的是(　　) A.两种单色光光子的动量p1<p2 B.光电子的最大初动能Ek1<Ek2 C.普朗克常量为 D.逸出功为 答案　C 解析　根据公式eU=hν-W0=h-W0,因为U1>U2,所以λ1<λ2,光子动量p=,故p1>p2,光子最大初动能Ek=eU,故Ek1>Ek2,故A、B错误;根据光电效应方程得hν1=eU1+W0,hν2=eU2+W0,解得h=, W0=,故C正确,D错误。 7. (2025·广东深圳市高二月考)如图所示,甲图为演示光电效应的实验装置;乙图为在a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线。下列说法正确的是(　　) A.a、b、c三种光的频率各不相同 B.b、c两种光的光强可能相同 C.若b光为绿光,a光可能是紫光 D.图甲中的滑动变阻器的滑片向右滑动,电流表的读数可能增大 答案　D 解析　由光电效应方程及遏止电压与光的频率间的关系可得eUc=Ek=hν-W0,b、c两种光的遏止电压相同,故频率相同,a光的遏止电压较小,频率较低,A错误;光的频率不变时,光强越大,饱和电流越大,结合题图乙可知,b光的光强大于c光的光强,B错误;由以上分析可知,a光频率较低,若b光为绿光,则a光不可能是紫光,C错误;题图甲中的滑动变阻器的滑片向右滑动,光电管两端电压增大,且为正向电压,电流表的读数可能增大,但不会超过饱和电流,D正确。 8. 根据物质波理论,以下说法中正确的是(　　) A.微观粒子有波动性,宏观物体没有波动性 B.宏观物体和微观粒子都具有波动性 C.宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长 D.速度相同的质子和电子相比,电子的波动性更为明显 答案　BD 解析　一切运动的物体都有一种物质波与它对应,所以宏观物体和微观粒子都具有波动性,A错误,B正确;宏观物体的物质波波长很短,不易观察到它的波动性,C错误,由λ=,p=mv可知,速度相同的质子与电子相比,电子质量小,动量小,故其物质波波长更长,所以电子的波动性更明显,D正确。 9. (2025·河北保定市高二期末)用波长为λ和3λ的光照射同一种金属,分别产生的速度最大的光电子速度之比为3∶1,普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示,那么下列说法正确的有(　　) A.该种金属的逸出功为 B.该种金属的逸出功为 C.波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应 D.波长超过3λ的光都不能使该金属发生光电效应 答案　BC 解析　根据光电效应方程可知me=-W0,me=-W0,其中vm1∶vm2=3∶1,解得W0=,故A错误,B正确;因为波长为4λ的光恰能使该金属发生光电效应,则波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应,故C正确,D错误。 10 .(2025·辽宁大连高二期末)氢原子跃迁与巴耳末系的对比图像如图所示,已知光速为c,普朗克常量为h,下列说法正确的是(　　) A.巴耳末系就是氢原子从n=3,4,5,…能级跃迁到基态时辐射出的光谱 B.气体的发光原理是气体放电管中原子受到高速电子的撞击跃迁到激发态,再向低能级跃迁,放出光子 C.氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射出的光是巴尔末系中波长最短的 D.若处于某个激发态的大量氢原子,只发出λ1、λ2、λ3三种波长的光,当λ1>λ2>λ3,则有(λ1+λ2)λ3=λ1λ2 答案　BD 解析　巴耳末系就是氢原子从n=3,4,5,…能级跃迁到n=2能级时辐射出的光谱,A错误;气体的发光原理是气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击,有可能跃迁到激发态,激发态是不稳定的,会自发地向低能级跃迁,放出光子,B正确;氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射出的光是巴尔末系中频率最小,波长最长的,C错误;若处于某个激发态的大量氢原子,只发出λ1、λ2、λ3三种波长的光,当λ1>λ2>λ3时,有ν1<ν2<ν3,由能级差关系可知hν1+hν2=hν3,即+=,可得(λ1+λ2)λ3=λ1λ2,D正确。 2． 实验题 11.来自外太空的宇宙射线在进入地球大气层,可能会与大气中的氮原子作用而产生质子,中子与氮14发生的核反应方程是N+n→C+H,产生的C不够稳定,能自发进行β衰变,其半衰期为5 730年,考古学家可利用C的衰变规律推断出古木的年代。 （1）.C发生β衰变的生成物是 N （2）若测得一古木样品的C含量为活体植物的,可知该古木距今约 11 460年。 答案　（1）N （2）D 解析　（1）根据题意可知C发生β衰变的衰变方程为CN+e,即C发生β衰变的产物是N,; （2）半衰期与外界环境无关,故B错误;半衰期是适用于大量原子核衰变的一种统计规律,不适用于少数原子核衰变,故C错误;若测得一古木样品的C含量为活体植物的,可知经过了2个半衰期,则该古木距今约为5 730×2年=11 460年,故D正确。 12.爱因斯坦对光电效应现象的解释，获得了诺贝尔奖。 （1） 在演示光电效应实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连,用紫外线灯照射锌板时,验电器的指针张开一个角度,如图所示,下列说法正确的是(　　) A.验电器带正电,锌板带负电 B.验电器带负电,锌板也带负电 C.若改用红光照射锌板,验电器的指针一定也会偏转 D.若改用同等强度、频率更高的紫外线照射锌板,验电器的指针也会偏转 （2） 利用如图所示的电路研究光电效应现象,滑片P的位置在O点的正上方。已知入射光的频率大于阴极K的截止频率,且光的强度较大,则(　　) A.减弱入射光的强度,遏止电压变小 B.P不移动时,微安表的示数为零 C.P向a端移动,微安表的示数增大 D.P向b端移动,光电子到达阳极A的最大动能增大 （3）用如图所示的装置研究光电效应现象。当用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应,电流表G的示数不为零;移动滑动变阻器的滑片P,发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时,电流表示数为0,则下列说法正确的是(　　) A.光电子的最大初动能始终为1.05 eV B.光电管阴极的逸出功为1.05 eV C.当滑片向a端滑动时,反向电压增大,电流增大 D.改用能量为2.5 eV的光子照射,移动滑动变阻器的滑片P,电流表G中也可能有电流 答案　（1）D （2）D （3）BD 解析　（1）用紫外线照射锌板,锌板失去电子带正电,验电器与锌板连接,则验电器带正电,A、B错误;根据产生光电效应的条件可知,若改用红光照射锌板,不一定能发生光电效应,所以验电器的指针不一定会发生偏转,C错误;根据产生光电效应的条件可知,发生光电效应与光的频率有关,若改用同等强度、频率更高的紫外线照射锌板,验电器的指针也会偏转,D正确。 （2）　遏止电压仅与入射光频率有关,与强度无关,故A错误;滑片P不移动时,在O点正上方,光电管两端电压为零,由于入射光的频率大于阴极K的截止频率,则会发生光电效应,微安表有示数,故B错误;P向a端移动,则光电管两端所加电压为负向电压,阻碍电子向阳极A运动,则光电流变小,微安表的示数变小,故C错误;P向b端移动,则光电管两端所加电压为正向电压,由eUAK=EkA-Ek初,可知光电子到达阳极A的最大动能增大,故D正确。 （3）由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0可知,同种金属的逸出功相同,所以光电子逸出后的最大初动能取决于获得的能量,A错误;当电压表示数大于或等于1.7 V时,电流表无示数,说明遏止电压Uc=1.7 V,由eUc=Ek,Ek=hν-W0,可得光电管的逸出功W0=1.05 eV,B正确;若光的频率不变,反向电压大于遏止电压后电路中就不再有电流,C错误;当入射光频率超过截止频率,且反向电压小于遏止电压时,电路中就会有电流,D正确。 3． 计算题 13. 已知某种紫光的波长是440 nm。若将电子加速,使它的物质波波长是这种紫光波长的(已知电子质量m=9.1×10-31 kg,电子电荷量e=1.6×10-19 C,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s)。 (1)求电子的动量大小; (2)试推导加速电压U跟物质波波长λ的关系,并计算加速电压的大小(结果保留1位有效数字)。 答案　(1)1.5×10-23 kg·m/s (2)U=　8×102 V 解析　(1)由物质波的波长公式λ=可得,电子的动量大小为 p== kg·m/s ≈1.5×1 kg·m/s。 (2)设加速电压为U,由动能定理得eU=mv2 电子的动量为p=mv 又p= 联立可得加速电压跟物质波波长的关系为 U= 代入数据解得加速电压的大小为U≈8×102 V。 14 太阳内部的热核反应是轻核聚变为氦核的过程，有一种反应序列是质子循环，相当于4个质子聚变生成一个氦核和另外两个相同的粒子，核反应方程为HHe＋X＋ΔE，已知质子的质量为m1，氦核的质量为m2，另外的两个粒子的质量均为m3，太阳每秒辐射的能量为4×1026 J，已知光速c＝3×108 m/s，求： （1）X的质量数A、电荷数Z及一次聚变释放的能量（用字母表示）； （2）太阳每秒亏损的质量为多少千克？（保留两位有效数字） 答案：（1）0　1　（4m1－m2－2m3）c2 （2）4.4×109 kg 解析：（1）由质量数守恒和电荷数守恒可得A＝4×1－4＝0，Z＝＝1 由爱因斯坦质能方程得一次聚变释放的能量为 ΔE＝Δmc2＝（4m1－m2－2m3）c2。 （2）由爱因斯坦质能方程得，太阳每秒亏损的质量为 Δm'＝＝ kg≈4.4×109 kg。 15.(2023·江苏卷,14)“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子,设波长为λ。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线,卫星探测仪镜头正对着太阳,每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S,卫星离太阳中心的距离为R,普朗克常量为h,光速为c,求: (1)每个光子的动量p和能量E; (2)太阳辐射硬X射线的总功率P。 答案　(1)　h　(2) 解析　(1)根据德布罗意波长公式,可得每个光子的动量为p= 每个光子的频率为ν= 每个光子的能量为E=hν 故每个光子的能量为E=h。 (2)卫星离太阳中心的距离为R,离太阳中心距离为R的球面的表面积为S球=4πR2 单位面积上的功率为P0= 太阳辐射硬X射线的总功率P=S球P0 联立解得P==。 16 .硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术,其原理是进入癌细胞内的硼核B)吸收慢中子,转变成锂核Li)和α粒子,释放出γ粒子。已知核反应过程中质量亏损为Δm,γ光子的能量为E0,硼核的比结合能为E1,α粒子的比结合能为E2,普朗克常量为h,真空中光速为c。 (1)写出核反应方程并求出γ光子的波长λ; (2)求核反应放出的能量E及锂核的比结合能E3。 答案　(1BnLiHe+γ　h (2)Δmc2　 解析　(1)核反应方程为BnLiHe+γ 根据E0=h,得γ光子的波长λ=h。 (2)由质能方程可知,核反应中放出的能量 E=Δmc2 又E=7E3+4E2-10E1 解得E3=。 17 .如图所示,足够大的匀强磁场中存在处于静止状态的放射性元素Pu,某时刻该元素发生衰变反应,衰变为铀核激发态U*和α粒子,而铀核激发态U*由于不稳定会立即衰变为铀核U,并放出能量为0.097 MeV的γ光子,光子的动量可以忽略。已知衰变反应是在垂直于磁场的平面上发生的,即新核速度方向与磁场垂直Pu的比结合能为7.388 1 Me。U的比结合能为7.419 496 MeV,α粒子的比结合能为6.846 525 MeV。 (1)写出衰变方程; (2)计算U和α粒子在磁场中运动的轨迹圆的半径之比; (3)若衰变释放的核能全部转化成光子能量和新核的动能,求U的动能(保留3位有效数字)。 答案　(1PuUHe+γ　(2) (3)0.085 6 MeV 解析　(1)根据反应前后质量数守恒与电荷数守恒得衰变方程为PuU*HeU*U+γ,合起来为PuUHe+γ。 (2)因为衰变是强相互作用力下的原子核的反应,即内力远大于磁场施加的外力,故衰变过程满足动量守恒定律,设U和α粒子的质量分别为mU、mα,做圆周运动的速度分别为vU、vα,轨迹半径分别为rU、rα 由动量守恒定律有mUvU=mαvα 由洛伦兹力提供向心力有qvB=m 可得r=, 则==。 (3)设该核反应释放的核能为ΔE,新核的总动能为EkU和α粒子的动能分别为EkU、Ekα 则ΔE=7.419 496 MeV×235+6.846 525 MeV×4-7.388 1 MeV×239=5.211 76 MeV Ek=(5.211 76-0.097)MeV=5.114 76 MeV 根据动量与动能的关系,有Ek'= 则== 又有EkU+Ekα=Ek 联立解得EkU=0.085 6 MeV。 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理高二期末复习检测 选择性必修三 第四五章 原子物理综合训练题 1． 选择题 1．（2026成都石室中学质检）下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是 A．甲中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到较多的闪光点，C处观察不到闪光点 B．乙中用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能 C．丙中处于n = 3能级的大量氢原子向低能级跃迁，其中跃迁到n = 2能级的光子波长最长 D．丁中用弧光灯照射原本带电的锌板时，发现验电器的张角变大，说明锌板原来一定带负电 2．（2026年4月辽宁实验中学质检）随着科学日益进步，人们对原子及原子核的认识越来越深刻，下列说法正确的是（　　） A．天然放射性现象的发现表明了原子内部是有复杂结构的 B．分别用紫外线和红外线照射同一金属表面，如果紫外线使金属能发生光电效应，则用红外线照射该金属一定能发生光电效应 C．一个氢原子处于量子数n＝4的激发态，如果这个氢原子能够自发地跃迁到较低的能量状态，并向外辐射多种频率的光，则最多可以辐射六种不同频率的光 D．比结合能越大的原子核越稳定 3 （2026河南郑州二模）2026年3月，我国成功研制高精度锶原子光钟。如图为锶原子的能级结构示意图，锶原子吸收波长为的光子，从基态跃迁到激发态；吸收波长为的光子，从基态跃迁到激发态。已知光速为c，则锶原子从激发态跃迁到激发态时辐射出的光子频率为 A． B． C． D． 4. （2026年3月北京房山模拟）激光减速指的是一种用激光对热运动的原子进行“刹车”，将其冷却到极低温度的技术。如图甲，一质量为m的原子和波长为的激光束发生正碰，原子吸收光子后，从低能级跃迁到激发态，然后随机地向各个方向自发辐射出光子（如图乙，对原子动量的影响忽略不计），落回低能级。已知该原子平均每秒吸收n个光子，忽略原子质量的变化，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．该原子和激光束的光子相撞时，动量不守恒 B．原子从激发态向低能级跃迁时，辐射出光子的能量是连续变化的 C．单个激光光子的动量为 D．该原子减速的加速度的大小为 5．(2025·安徽模拟)2024年1月8日，国内某科技公司在其官网上公布了成功研发出微型原子能电池的消息。这是中国在核电池领域的一项重大突破。核电池将Pu衰变释放核能的一部分转换成电能，Pu的衰变方程为Pu→U＋X，下列说法正确的是(　　) A．该现象证实了原子的核式结构模型 B．衰变方程中的X为氚核 C．长期处在低温环境下会影响Pu的半衰期从而影响电池寿命 D.Pu的比结合能比U的比结合能小 6. .(2025·山东青岛高二月考)从1907年起,美国物理学家密立根用如图所示的实验装置测量光电效应中几个重要的物理量。在这个实验中,若先后用频率为ν1、ν2的单色光照射阴极K均可产生光电流。调节滑片P,当电压表示数分别为U1、U2时,ν1、ν2的光电流恰减小到零。已知U1>U2,电子电荷量为e,下列说法正确的是(　　) A.两种单色光光子的动量p1<p2 B.光电子的最大初动能Ek1<Ek2 C.普朗克常量为 D.逸出功为 7. (2025·广东深圳市高二月考)如图所示,甲图为演示光电效应的实验装置;乙图为在a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线。下列说法正确的是(　　) A.a、b、c三种光的频率各不相同 B.b、c两种光的光强可能相同 C.若b光为绿光,a光可能是紫光 D.图甲中的滑动变阻器的滑片向右滑动,电流表的读数可能增大 8. 根据物质波理论,以下说法中正确的是(　　) A.微观粒子有波动性,宏观物体没有波动性 B.宏观物体和微观粒子都具有波动性 C.宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长 D.速度相同的质子和电子相比,电子的波动性更为明显 9. (2025·河北保定市高二期末)用波长为λ和3λ的光照射同一种金属,分别产生的速度最大的光电子速度之比为3∶1,普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示,那么下列说法正确的有(　　) A.该种金属的逸出功为 B.该种金属的逸出功为 C.波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应 D.波长超过3λ的光都不能使该金属发生光电效应 10 .(2025·辽宁大连高二期末)氢原子跃迁与巴耳末系的对比图像如图所示,已知光速为c,普朗克常量为h,下列说法正确的是(　　) A.巴耳末系就是氢原子从n=3,4,5,…能级跃迁到基态时辐射出的光谱 B.气体的发光原理是气体放电管中原子受到高速电子的撞击跃迁到激发态,再向低能级跃迁,放出光子 C.氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射出的光是巴尔末系中波长最短的 D.若处于某个激发态的大量氢原子,只发出λ1、λ2、λ3三种波长的光,当λ1>λ2>λ3,则有(λ1+λ2)λ3=λ1λ2 2． 实验题 11.来自外太空的宇宙射线在进入地球大气层,可能会与大气中的氮原子作用而产生质子,中子与氮14发生的核反应方程是N+n→C+H,产生的C不够稳定,能自发进行β衰变,其半衰期为5 730年,考古学家可利用C的衰变规律推断出古木的年代。 （1）.C发生β衰变的生成物是 N （2）若测得一古木样品的C含量为活体植物的,可知该古木距今约 11 460年。 12.爱因斯坦对光电效应现象的解释，获得了诺贝尔奖。 （1） 在演示光电效应实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连,用紫外线灯照射锌板时,验电器的指针张开一个角度,如图所示,下列说法正确的是(　　) A.验电器带正电,锌板带负电 B.验电器带负电,锌板也带负电 C.若改用红光照射锌板,验电器的指针一定也会偏转 D.若改用同等强度、频率更高的紫外线照射锌板,验电器的指针也会偏转 （2） 利用如图所示的电路研究光电效应现象,滑片P的位置在O点的正上方。已知入射光的频率大于阴极K的截止频率,且光的强度较大,则(　　) A.减弱入射光的强度,遏止电压变小 B.P不移动时,微安表的示数为零 C.P向a端移动,微安表的示数增大 D.P向b端移动,光电子到达阳极A的最大动能增大 （3）用如图所示的装置研究光电效应现象。当用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应,电流表G的示数不为零;移动滑动变阻器的滑片P,发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时,电流表示数为0,则下列说法正确的是(　　) A.光电子的最大初动能始终为1.05 eV B.光电管阴极的逸出功为1.05 eV C.当滑片向a端滑动时,反向电压增大,电流增大 D.改用能量为2.5 eV的光子照射,移动滑动变阻器的滑片P,电流表G中也可能有电流 3． 计算题 13. 已知某种紫光的波长是440 nm。若将电子加速,使它的物质波波长是这种紫光波长的(已知电子质量m=9.1×10-31 kg,电子电荷量e=1.6×10-19 C,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s)。 (1)求电子的动量大小; (2)试推导加速电压U跟物质波波长λ的关系,并计算加速电压的大小(结果保留1位有效数字)。 14 太阳内部的热核反应是轻核聚变为氦核的过程，有一种反应序列是质子循环，相当于4个质子聚变生成一个氦核和另外两个相同的粒子，核反应方程为HHe＋X＋ΔE，已知质子的质量为m1，氦核的质量为m2，另外的两个粒子的质量均为m3，太阳每秒辐射的能量为4×1026 J，已知光速c＝3×108 m/s，求： （1）X的质量数A、电荷数Z及一次聚变释放的能量（用字母表示）； （2）太阳每秒亏损的质量为多少千克？（保留两位有效数字） 15.(2023·江苏卷,14)“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子,设波长为λ。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线,卫星探测仪镜头正对着太阳,每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S,卫星离太阳中心的距离为R,普朗克常量为h,光速为c,求: (1)每个光子的动量p和能量E; (2)太阳辐射硬X射线的总功率P。 16 .硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术,其原理是进入癌细胞内的硼核B)吸收慢中子,转变成锂核Li)和α粒子,释放出γ粒子。已知核反应过程中质量亏损为Δm,γ光子的能量为E0,硼核的比结合能为E1,α粒子的比结合能为E2,普朗克常量为h,真空中光速为c。 (1)写出核反应方程并求出γ光子的波长λ; (2)求核反应放出的能量E及锂核的比结合能E3。 17 .如图所示,足够大的匀强磁场中存在处于静止状态的放射性元素Pu,某时刻该元素发生衰变反应,衰变为铀核激发态U*和α粒子,而铀核激发态U*由于不稳定会立即衰变为铀核U,并放出能量为0.097 MeV的γ光子,光子的动量可以忽略。已知衰变反应是在垂直于磁场的平面上发生的,即新核速度方向与磁场垂直Pu的比结合能为7.388 1 Me。U的比结合能为7.419 496 MeV,α粒子的比结合能为6.846 525 MeV。 (1)写出衰变方程; (2)计算U和α粒子在磁场中运动的轨迹圆的半径之比; (3)若衰变释放的核能全部转化成光子能量和新核的动能,求U的动能(保留3位有效数字)。 学科网（北京）股份有限公司 $