专题06 近代物理（期末真题汇编，江苏专用）高二物理下学期

**基本信息** 聚焦近代物理6大高频考点，精选江苏多地期末真题，融合“中国环流三号”“嫦娥六号核电池”等科技情境，突出实验探究与综合应用，适配高二期末复习需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|48题|光电效应（10题）、原子结构（12题）、波粒二象性（14题）、衰变（12题）|结合光电管实验分析遏止电压，通过氢原子能级跃迁考查光谱规律，联系黑体辐射解释测温枪原理| |解答题|25题|质能方程（7题）、结合能（5题）、核反应（13题）|以α衰变、核聚变反应为背景，计算质量亏损与释放核能，融合动量守恒与能量观念，如氘氚聚变结合比结合能计算|

专题06 近代物理 6大高频考点概览 考点01 光电效应 考点02 原子结构 考点03 康普顿效应与波粒二象性 考点04 放射性元素衰变 考点05 结合能与比结合能 考点06 质能方程与核式反应 地 城 考点01 光电效应 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏连云港·期末）如图，用强度一定、频率为的单色光照射阴极K，滑动变阻器的滑片P与固定端O都在中央位置时灵敏电流计G中有电流通过。滑片P向（　　） A．b端移动可测遏止电压 B．b端移动过程中G示数一定不断增大 C．a端移动过程中G示数一定不断增大 D．a端移动过程中G示数增大是因为随电压增加发生光电效应的电子数量增加了 【答案】A 【详解】A．b端移动时光电管加反向电压，则可测遏止电压，选项A正确； B．b端移动过程中，光电管加反向电压，可知G示数不断减小，选项B错误； C．a端移动过程中，光电管加正向电压，则开始时光电流逐渐增加，当达到饱和光电流时保持不变，则G示数可能先增加后不变，选项C错误； D．a端移动过程中G示数增大是因为随电压增加从K极到A极单位时间的电子数增加了，并非是发生光电效应的电子数量增加了，选项D错误。 故选A。 2．（24-25高二·江苏镇江·期末）如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，由两种单色光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃。分别沿OB、OC在玻璃中传播。则下列说法正确的是（　　） A．沿OB传播的单色光频率较高 B．沿OB传播的单色光波长较长 C．沿OC传播的单色光的光子动量较大 D．沿OC传播的单色光更容易发生光电效应 【答案】A 【详解】AD．由题图可知，复色光从真空射入玻璃后，沿OB单色光的偏折程度较大，则玻璃对沿OB单色光的折射率较大，沿OB传播的单色光频率较高；根据可知，沿OB传播的单色光更容易发生光电效应，故A正确，D错误； BC．根据，由于沿OB传播的单色光频率较高，则沿OB传播的单色光波长较短；根据光子动量表达式可知，沿OB传播的单色光的光子动量较大，故BC错误。 故选A。 3．（24-25高二下·南京金陵中学·期末）如图甲为研究光电效应规律的装置，图乙为三种光照射下光电流I与电压U的关系，图丙为该光电管遏制电压与入射光频率v的关系，其中光电子的电荷量为e。下列说法正确的是（　　） A．图甲装置闭合开关，向右移动滑动变阻器滑片，电流表示数一定增大 B．图乙中若I光为紫光，II光可能是绿光，且I的光强比III的大 C．图丙代表电极K金属材料的截止频率为 D．图丙得出普朗克常量为 【答案】D 【详解】A．闭合开关，向右移动滑动变阻器滑片，电压表示数增大，但可能已经达到饱和电流，电流表示数不一定增大，故A错误； B．题图可知I光、III光对应的截止电压相等，可知I光、III光是同一颜色的光，I光饱和光电流大于III光的饱和光电流，故I的光强比III的大；题图知由于I光比II光对应的截止电压小，由于 可知I光频率比II光频率低，若I光为紫光，则II光不可能是绿光，故B错误； CD．根据 整理得 当遏止电压为0时所对应的频率即为截止频率，由图像可知金属材料的截止频率为，且图像斜率 可知，故C错误，D正确。 故选D。 4．（24-25高二下·江苏常州·期末）研究光电效应时，用不同波长的光照射某金属，出射光电子的最大初动能与入射光波长λ的关系如图所示，图线与横轴交点坐标为λ0，真空中的光速为c，普朗克常量为h，则（　　） A．入射光波长为时，光电子最大初动能 B．入射光波长为时，光电子最大初动能 C．入射光波长为2λ0时，光电子最大初动能 D．入射光波长为2λ0时，光电子最大初动能 【答案】A 【详解】AB．由，其中 由图可得 入射光波长为时，，故A正确，B错误； CD．当时，不能发生光电效应，故CD错误。 故选A。 5．（24-25高二下·江苏宿迁·期末）采用如图甲所示电路来研究光电效应规律，现分别用a、b两束单色光照射同一光电管，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，断开开关K，电流表无示数 B．图甲中，换用频率更高的单色光照射，逸出功增大 C．图乙中，a、b两束单色光的频率 D．图乙中，增加a光的光照强度，则Im减小 【答案】C 【详解】A．图甲中，断开开关K，由于有光电子逸出，极板间没有电压时，电子仍可以从K到达A，则电流表示数不为0，故A错误； B．逸出功只由K板材料决定，换用频率更高的单色光照射，逸出功不变，故B错误； 根据光电效应方程和动能定理可得 C．由图乙可知a光对应的遏止电压小于b光对应的遏止电压，则a、b两束单色光的频率，故C正确； D．图乙中，增加a光的光照强度，则饱和电流Im增大，故D错误。 故选C。 6．（24-25高二下·江苏苏州·学业质量阳光指标调研）如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应实验，其截止频率，改变入射光的频率，则遏止电压随光的频率的变化关系是（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由，， 得 其中表示截止频率，所以两种材料对应的关系图像平行，又因，图像1在图像2上方。 故选A。 7．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）下列关于物理学史的说法中，正确的是（　　） A．贝克勒尔发现了天然放射性现象，说明原子具有核式结构 B．爱因斯坦最先发现了光电效应现象 C．汤姆孙发现了电子，并测出了电子的电荷量 D．汤姆孙通过实验得到电子衍射图像，说明实物粒子也具有波动性 【答案】D 【详解】A．贝克勒尔发现天然放射性现象，说明原子核具有复杂结构，A错误； B．光电效应现象由赫兹最先发现，爱因斯坦提出光子说解释该现象，B错误； C．汤姆孙发现电子，但电子的电荷量由密立根通过油滴实验测得，C错误； D．汤姆孙的电子衍射实验证实了实物粒子的波动性，符合史实，D正确。 故选D。 8．（24-25高二·江苏镇江·期末）在光电效应实验中，用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、3的金属，所得遏止电压如图所示，关于光电子最大初动能的大小关系正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据光电子最大初动能与遏制电压的关系 根据图像有 故； 故选B。 9．（24-25高二·江苏镇江·期末）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500nm，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 【答案】B 【详解】A．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； B．已知金属钠发生光电效应的极限波长为500nm，由题图可知赖曼线系中的电磁波波长都小于极限波长500nm，即赖曼线系中的电磁波频率都大于极限频率，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； C．由题图可知帕邢线系中的电磁波波长都大于极限波长500nm，即帕邢线系中的电磁波频率都小于极限频率，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； D．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500nm，即巴耳末线系中有三种电磁波频率大于极限频率，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。 故选B。 10．（24-25高二下·镇江中学&南京一中·期末）如图甲，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子。阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。分别用单色光束①、②照射光电管，电流表示数I与电压表示数U之间的关系如图乙所示，则以下说法正确的是（　　） A．两种光的光子能量关系 B．两种光的波长关系 C．两种光的动量关系 D．光电子最大初动能关系 【答案】D 【详解】A．用单色光束①、②照射光电管，设遏止电压是，由动能定理可得 可知对同一光电管逸出功一定，遏止电压越大，则照射光的频率越大，由题图乙可知，可知单色光束①的频率大于②，即有，由光子的能量公式，则有，A错误； B．单色光束①的频率大于②，由波长与频率的关系式可知，两种光的波长关系，B错误； C．由光子的动量公式可知，有，两种光的动量关系，C错误； D．由光电效应方程，由于，逸出功相同，可知光电子最大初动能关系，D正确。 故选D。 二、解答题 11．（24-25高二下·江苏淮安·期末）如图所示为研究光电效应的实验装置。闭合开关，某单色光源发出的光能全部照射在阴极上，回路中形成电流。移动滑动变阻器的滑片，分别测得遏止电压为、饱和电流为。已知阴极金属的逸出功为，电子的电荷量为，普朗克常量为，光源发光功率恒定。 (1)求从阴极逸出时光电子的最大动能； (2)求单位时间内到达阳极的光电子数的最大值； (3)若每入射一光子会产生一个光电子，所有的光电子都能到达阳极，求光源的发光功率P。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据动能定理有 解得 （2）由 可得 （3）光源发出的光的能量 根据光电效应方程有 解得 12．（24-25高二下·江苏泰州·期末）图为研究光电效应的实验装置，某同学用频率为的光照射光电管，发现微安表有读数。调节滑动变阻器，使微安表示数恰好变为0，此时电压表的示数为。已知电子的电荷量为，普朗克常量为。求： (1)用频率为的光照射光电管时，电子的最大初动能； (2)该光电管的截止频率 【答案】(1) (2) 【详解】（1）当微安表示数恰好为0时，说明具有最大初动能的光电子恰好不能到达阳极。因为光电子在电场中运动，电场力对其做负功，对其列动能定理方程有 所以电子的最大初动能为 （2）根据爱因斯坦光电效应方程有 解得该光电管的逸出功为 又因为逸出功与截止频率的关系为 所以该光电管的截止频率 13．（24-25高二下·江苏扬州·期末）如图1是研究光电效应的实验电路图，阴极K金属的逸出功为10.0eV。如图2是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射阴极K。 (1)求氢原子跃迁发出的频率最大的光子的能量； (2)若图1中电压表示数为3.5V，求光电子到达阳极A的最大动能。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）从能级4跃迁到能级1辐射的光子的频率最大，则有 解得 （2）从K极逸出的光电子的最大动能： 由动能定理得 解得光电子到达A极的最大动能为 14．（24-25高二下·江苏南通·期末）如图所示，发光功率为P的激光器，发出频率为ν的光照射在光电管阴极K上。向右移动变阻器滑片，测得饱和光电流为I。已知普朗克常量为h，电子的电荷量为e，阴极材料K的逸出功为W0。求： (1)光电子的最大初动能Ek； (2)单位时间从阴极K逸出的光电子数与激光器发出的光子数的比值k。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能 （2）单位时间从阴极K逸出的光电子数为 单位时间激光器发出的光子数为 单位时间从阴极K逸出的光电子数与激光器发出的光子数的比值 15．（24-25高二下·江苏徐州·期末）如图所示，当电键断开时，用频率为v的一束光照射金属极板K，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑动变阻器，当电压表读数为U时，电流表读数恰好为零。已知普朗克常量为h，电子电量为e，求： (1)光电子的最大初动能Ek； (2)该金属的逸出功W0。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）合上电键，调节滑动变阻器，当电压表读数为U时，电流表读数恰好为零。根据动能定理可得 可得光电子的最大初动能为 （2）根据光电效应方程可得 可得该金属的逸出功为 16．（24-25高二下·江苏宿迁·期末）如图所示，一束频率为的激光进入双缝干涉装置。已知双缝间距，光屏离双缝，光在真空中的传播速度为，普朗克常量。求： (1)这束激光所具有的能量； (2)这束激光的波长； (3)光屏上相邻亮条纹的间距。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）激光所具有的能量 解得 （2）根据 解得 （3）根据双缝干涉公式有 解得 17．（24-25高二下·江苏宿迁·期末）如图所示，阴极材料由铝制成，已知铝的逸出功为，现用频率为的光照射铝的表面，发生光电效应。已知电子的电量为，普朗克常量为。求： (1)光电子的最大初动能； (2)为了使光电流变为0，应将滑动变阻器的滑片向哪个方向移动（端或端）？电压表示数至少为多大？ 【答案】(1) (2)端， 【详解】（1）根据光电效应方程，光电子的最大初动能为 （2）应将滑片向端移动，当电流表示数为零时，根据动能定理有 代入，解得 18．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）如图甲为研究光电效应的实验装置，图乙为氢原子的能级图。原子从能级n=5向n=2跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应。现有一群处于n=5能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属。则： (1)该金属的逸出功为多少？ (2)一群处于 n=5的能级的氢原子向低能级跃迁，可以辐射几种频率的光子？在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有多少种？ (3)这些光子使该金属材料产生光电效应时，若电压表的示数为5V，求到达阳极的光电子的最大动能。 【答案】(1)2.86eV (2)10种，5种 (3)15.2eV 【详解】（1）原子从能级 n=5向 n=2 跃迁所辐射的光子，正好使某种金属材料产生光电效应，则逸出功为 （2）一群处于n=5的能级的氢原子向低能级跃迁，可以辐射的光子的种类 要使金属发生光电效应，光子能量需要大于等于，对应的能级跃迁有、、、、五种，所以能使该金属发生光电效应的频率共有5种。 （3）能级跃迁产生的最大光子能量为，对应光子能量为 产生的最大初动能的最大值 在5V的正向电压下，加速，至阳极时，动能为15.2eV。 19．（24-25高二下·南京中华中学·期末）美国物理学家密立根利用图甲所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率的关系，描绘出图乙中的图像，由此算出普朗克常量。已知电子电荷量大小为e。请回答下列问题： (1)图甲中电极A连接电源的正极还是负极； (2)求普朗克常量； (3)求该金属的逸出功。 【答案】(1)负极 (2) (3)eb 【详解】（1）测量遏止电压需要接反向电压，电极A连接电源的负极。 （2）由爱因斯坦光电效应方程可得 由动能定理有 联立并整理得 可知图线的斜率为 解得普朗克常量为 （3）由图像可知图线的纵截距 解得该金属的逸出功为 20．（24-25高二下·江苏部分高中·期末迎考）某种金属板受到一束频率为的紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的方向，速度大小也不相同。在右侧放置一个金属网。如果用导线将连起来，从射出的电子落到上便会沿导线返回，从而形成电流。现在不把直接相连，而按图示那样在之间加某一电压，当该电压大于时电流表中就没有电流。（已知普朗克常量为，电子电量为，质量为）则： (1)被这束紫外线照射出的电子，最大速度是多少？ (2)金属板的逸出功多大？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据题意，由动能定理有 解得 （2）根据题意，由光电效应方程有 解得 21．（24-25高二·江苏镇江·期末）图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极金属的逸出功为。如图乙是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射极，求： （1）有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV？ （2）从图示位置移动滑片P至某处，电压表示数为2.21V，光电子到达A极的最大动能为多少eV？ 【答案】（1）2种，；（2）或 【详解】（1）大量处于能级的氢原子跃迁发出的光子能量分别为 ，， 其中光子能量大于逸出功为的有2种，频率最大的光子能量是 （2）结合上述可知，光电子最大初动能为 由图甲可知，当向右移动滑片时，极电势低于极，两极间为加速电压，根据动能定理有 解得光电子到达极的最大动能为 向左移动滑片时，极电势高于极，两极间为减速电压，根据动能定理有 解得光电子到达极的最大动能为 22．（24-25高二下·南京文枢高级中学·期末）如图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极K金属的逸出功为3.0eV。如图乙是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射K极，求： （1）有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV； （2）从图示位置向左移动滑片P至某处，电压表示数为2.29V，光电子到达A极的最大动能为多少eV。 【答案】（1）2种，；（2） 【详解】（1）大量处于能级的氢原子跃迁发出的光子能量分别为 ，， 的光子有2种，频率最大的光子能量是 （2）光电子最大初动能为 由图甲可知，向左移动滑片P时，K极电势高于A极，根据动能定理有 可得光电子到达A极的最大动能为 地 城 考点02 原子结构 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏淮安·期末）如图所示为玻尔的氢原子电子轨道示意图。大量处于能级的电子向较低能级跃迁时会发出频率不同的光，下列说法中正确的是（　　） A．最多能产生3种不同的光子 B．电子离原子核越近，电子的总能量越大 C．电子从能级跃迁到能级，电子的动能减小 D．其中电子从能级跃迁到能级所发出光子的波长最长 【答案】D 【详解】A．大量处于能级的电子向较低能级跃迁时会发出种频率不同的光，故A错误； B．电子离原子核越近，能级越低，电子的总能量越小，故B错误； C．电子从能级跃迁到能级，库仑力做正功，电子的动能增大，故C错误； D．其中电子从能级跃迁到能级，能级差最小，辐射光子能量最小，根据，所发出光子的波长最长，故D正确。 故选D。 2．（24-25高二下·江苏南通·期末）大量处在第3能级的氦离子（）向低能级跃迁，能发出频率为ν1、ν2、ν3的三种光子，且ν1>ν2>ν3。已知普朗克常量为h，基态氦离子的能量为E1，则处在第3能级氦离子的能量为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】氦离子（He⁺）是类氢离子，其能级公式为 其中E1为基态能量。第3能级（n=3）的能量为 当氦离子从第3能级跃迁到基态（n=1）时，释放的光子频率ν1对应最大能级差，即 可得 故选B。 3．（24-25高二下·江苏宿迁·期末）如图为氢原子的能级示意图，则从左往右依次为a、b、c、d的四种电子发生如图所示跃迁时辐射的光子能量最大的是（　　） A．a B．b C．c D．d 【答案】D 【详解】由题图可知，a、b、c、d的四种跃迁时辐射的光子能量分别为，，， 则跃迁时辐射的光子能量最大的是d。 故选D。 4．（24-25高二下·江苏连云港·期末）如图为氢原子能级图，依据玻尔理论一群处于能级上的氢原子（　　） A．向低能级跃迁时最多产生4种谱线 B．可以吸收能量为的光子 C．向低能级跃迁时，电势能增大，动能减小 D．向能级跃迁时释放光子的频率最大 【答案】B 【详解】A．一群处于能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生种谱线，选项A错误； B．因能级的能量为-0.85eV，则可以吸收能量为的光子而发生电离，选项B正确； C．处于能级上的氢原子向低能级跃迁时，电势能减小，动能增加，选项C错误； D．处于能级上的氢原子向能级跃迁时的能级差最大，则释放光子能量最大，频率最大，选项D错误。 故选B。 5．（24-25高二下·江苏扬州·期末）如图为粒子散射的实验装置示意图，实验观测发现，有少数粒子发生了大角度偏转，说明（　　） A．粒子跟电子发生了碰撞 B．金原子核内部有复杂结构 C．金原子中有带正电的原子核 D．粒子受到金原子核库仑引力 【答案】C 【详解】粒子散射实验中，有少数粒子发生了大角度偏转，说明了原子中有带正电的原子核，粒子受到了原子核库仑斥力作用。 故选C。 6．（24-25高二下·江苏徐州·期末）在氢原子光谱中，赖曼线系是电子从较高能级（n=2，3，4，…）跃迁到n=1能级发出的谱线，则赖曼线系中n值越大的谱线，对应的（　　） A．波长越长 B．频率越小 C．光子动量越大 D．光子能量越小 【答案】C 【详解】BD．根据 可知赖曼线系中n值越大的谱线，对应的光子能量越大，频率越大，故BD错误； 根据， AC．由于赖曼线系中n值越大的谱线，对应的光子频率越大，所以对应的光子波长越短，光子动量越大，故A错误，C正确。 故选C。 7．（24-25高二下·江苏无锡·期末）如图为氢原子能级，已知从高能级跃迁到第二能级的光子才可能被人眼识别。现有一束光子能量为12.75eV的单色光入射到大量处于基态的氢原子上，产生的可见光谱线是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】先确定基态氢原子吸收光子后的能级 基态氢原子能量为 ，吸收能量为 12.75eV的光子后 总能量为 根据氢原子能级公式 解得n=4，即原子跃迁到 第4能级。 下面分析可能的跃迁路径 从n=4跃迁到较低能级时，可能的路径包括 ①直接跃迁到 n=2释放光子能量为 该能量在可见光范围内（1.65eV<2.55eV<3.10eV） ②间接跃迁到 n=2，例如n=4→n=3→n=2，其中 n=3→n=2的光子能量为 该能量在可见光范围内（1.65eV<2.55eV<3.10eV） 最后筛选可见光谱线 n=4→n=2跃迁时，光可见。 n=3→n=2跃迁时，光可见。 其他路径(如n=4→n=1)释放的光子能量超出可见光范围。 综上，可见光谱线共有两条。 故选B。 8．（24-25高二下·南京金陵中学·期末）图甲为氢原子能级的示意图，大量氢原子从的能级向基态跃迁；图乙是卢瑟福α粒子散射实验，则（　　） A．这些氢原子在跃迁过程中能辐射出3种不同频率的电磁波 B．跃迁过程中电子的动能增大、电势能减小，动能和电势能的和不变 C．α粒子发生偏转的原因是受到原子核的核力作用 D．α粒子从Q到M的过程中，动能和电势能的和不变 【答案】D 【详解】A．大量氢原子从的能级向基态跃迁能辐射出中不同频率的电磁波，故A错误； B．跃迁过程中电场力对电子做正功，电势能减小，动能增大，释放出光子，则氢原子的能量减小，即动能和电势能的和减小，故B错误； C．α粒子发生偏转的原因是受到原子核的电场力作用，故C错误； D．α粒子从Q到M的过程中，只有电场力做功，则动能和电势能的和不变，故D正确。 故选D。 9．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）下列关于物理学史的说法中，正确的是（　　） A．贝克勒尔发现了天然放射性现象，说明原子具有核式结构 B．爱因斯坦最先发现了光电效应现象 C．汤姆孙发现了电子，并测出了电子的电荷量 D．汤姆孙通过实验得到电子衍射图像，说明实物粒子也具有波动性 【答案】D 【详解】A．贝克勒尔发现天然放射性现象，说明原子核具有复杂结构，A错误； B．光电效应现象由赫兹最先发现，爱因斯坦提出光子说解释该现象，B错误； C．汤姆孙发现电子，但电子的电荷量由密立根通过油滴实验测得，C错误； D．汤姆孙的电子衍射实验证实了实物粒子的波动性，符合史实，D正确。 故选D。 10．（24-25高二下·南京中华中学·期末）与下列图片相关的物理知识说法正确的是（　　） A．甲图，卢瑟福通过粒子散射实验，发现了质子 B．乙图，氢原子的能级结构图，大量处于能级的原子向低能级跃迁时，能辐射6种不同频率的光子 C．丙图，康普顿效应说明光子具有波动性 D．丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续进行，称为链式反应，其中核裂变反应方程为 【答案】B 【详解】A．卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子核的概念，建立了原子核式结构模型，卢瑟福用粒子轰击氮原子核，发现了质子，故A错误； B．根据知，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，向外辐射6种不同频率的光子，故B正确； C．康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，说明光具有粒子性，故C错误； D．丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，核能持续的释放，这称为链式反应，但裂变方程中，铀235吸收一个慢中子后才能发生裂变，在核反应方程中，等号左侧的中子不能与等号右侧的中子约掉，故D错误。 故选B。 11．（24-25高二下·江苏南师附中·期末）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（　　） A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 B．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，并测出了氦原子光谱 C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 D．根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性 【答案】A 【详解】A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故A正确； B．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，但波尔并没有测出氦原子光谱，故B错误； C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型；卢瑟福发现了质子，预言了中子的存在，中子最终由查德威克发现，故C错误； D．根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性，故D错误。 故选A。 12．（24-25高二下·镇江中学&南京一中·期末）氢原子能级如图所示，则下列说法中正确的是（　　） A．一个处于n=5能级的氢原子可向外辐射10种频率的光子 B．当氢原子处于不同能级时，核外电子的动能都相同 C．当氢原子从高能级跃迁到低能级时，电势能会减小 D．用12eV的光子照射处于基态的氢原子时，可使氢原子跃迁 【答案】C 【详解】A．一个处于n=5能级的氢原子可向外辐射4种频率的光子，A错误； B．根据牛顿第二定律得 解得 当氢原子处于不同能级时，核外电子的轨道半径不相同，动能不相同，B错误； C．当氢原子从高能级跃迁到低能级时，核外电子的轨道半径减小，电场力做正功，电势能减小，C正确； D．根据题意得 用12eV的光子照射处于基态的氢原子时，不能使氢原子跃迁，D错误。 故选C。 二、解答题 13．（24-25高二下·江苏扬州·期末）如图1是研究光电效应的实验电路图，阴极K金属的逸出功为10.0eV。如图2是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射阴极K。 (1)求氢原子跃迁发出的频率最大的光子的能量； (2)若图1中电压表示数为3.5V，求光电子到达阳极A的最大动能。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）从能级4跃迁到能级1辐射的光子的频率最大，则有 解得 （2）从K极逸出的光电子的最大动能： 由动能定理得 解得光电子到达A极的最大动能为 14．（24-25高二下·江苏苏州·学业质量阳光指标调研）由玻尔理论可知，氢原子的基态能量为，激发态能量为（n=2，3，4，…）。已知普朗克常量h，真空中光速c。 (1)大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以释放几种频率的光子？求从n=4能级跃迁到n=2能级释放的光子能量； (2)要使处于n=2激发态的氢原子电离，求入射光的最大波长。 【答案】(1)6种， (2) 【详解】（1）大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，根据 可知最多可以释放6种频率的光子； 从n=4能级跃迁到n=2能级释放的光子能量为 （2）处于n=2激发态的氢原子电离需要的能量为 根据 解得入射光的最大波长为 15．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）如图甲为研究光电效应的实验装置，图乙为氢原子的能级图。原子从能级n=5向n=2跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应。现有一群处于n=5能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属。则： (1)该金属的逸出功为多少？ (2)一群处于 n=5的能级的氢原子向低能级跃迁，可以辐射几种频率的光子？在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有多少种？ (3)这些光子使该金属材料产生光电效应时，若电压表的示数为5V，求到达阳极的光电子的最大动能。 【答案】(1)2.86eV (2)10种，5种 (3)15.2eV 【详解】（1）原子从能级 n=5向 n=2 跃迁所辐射的光子，正好使某种金属材料产生光电效应，则逸出功为 （2）一群处于n=5的能级的氢原子向低能级跃迁，可以辐射的光子的种类 要使金属发生光电效应，光子能量需要大于等于，对应的能级跃迁有、、、、五种，所以能使该金属发生光电效应的频率共有5种。 （3）能级跃迁产生的最大光子能量为，对应光子能量为 产生的最大初动能的最大值 在5V的正向电压下，加速，至阳极时，动能为15.2eV。 16．（24-25高二·江苏镇江·期末）图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极金属的逸出功为。如图乙是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射极，求： （1）有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV？ （2）从图示位置移动滑片P至某处，电压表示数为2.21V，光电子到达A极的最大动能为多少eV？ 【答案】（1）2种，；（2）或 【详解】（1）大量处于能级的氢原子跃迁发出的光子能量分别为 ，， 其中光子能量大于逸出功为的有2种，频率最大的光子能量是 （2）结合上述可知，光电子最大初动能为 由图甲可知，当向右移动滑片时，极电势低于极，两极间为加速电压，根据动能定理有 解得光电子到达极的最大动能为 向左移动滑片时，极电势高于极，两极间为减速电压，根据动能定理有 解得光电子到达极的最大动能为 地 城 考点03 康普顿效应与波粒二象性 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏扬州·期末）大量实验证明电子、质子等实物粒子都具有波动性。一质子的质量为m，其德布罗意波长为λ，普朗克常量为h，真空中的光速为c，则该质子的动量p为（　　） A．mc B． C． D． 【答案】D 【详解】根据德布罗意波长公式 变形可得质子的动量为 D正确，ABC错误。 故选D。 2．（24-25高二下·南京金陵中学·期末）波粒二象性是微观世界的基本特征，下列说法正确的是（　　） A．牛顿光的微粒说反映的就是波粒二象性中的粒子性 B．光电效应现象揭示了光的粒子性 C．黑体辐射现象可以用光的波动性解释 D．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的 【答案】B 【详解】A．牛顿的微粒说仅强调光的粒子性，未涉及波动性，而波粒二象性是光同时具有的两种属性，故A错误； B．光电效应中光子的能量一次性传递给电子，直接体现光的粒子性，故B正确； C．黑体辐射需用量子化的能量分布解释，属于粒子性范畴，而非波动性，故C错误； D．光的波动性是光子自身的属性，与光子间相互作用无关，故D错误。 故选B。 3．（24-25高二下·江苏宿迁·期末）让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格（间距约）上，可得到如图所示的电子的衍射图样，则（　　） A．加速后电子物质波波长比可见光波长更短 B．加速电压越大，电子的物质波波长越长 C．加速后电子的物质波波长远小于金属晶格间距 D．动量相等的质子和电子，对应的物质波波长不相等 【答案】A 【详解】A．根据公式，加速后电子的速度变大，动量变大，故加速后电子物质波波长比可见光波长更短，故A正确； B．根据动能定理 故可得 故加速电压越大，电子的物质波波长越短，故B错误； C．根据图中电子明显的衍射图像可知加速后电子的物质波波长远大于金属晶格间距，故C错误； D．根据可知动量相等的质子和电子，对应的物质波波长相等，故D错误。 故选A。 4．（24-25高二下·江苏苏州·学业质量阳光指标调研）云室可以显示带电粒子的运动径迹。图为一张云室中拍摄的照片，云室中加了垂直于纸面向外的匀强磁场，a、b、c、d是从O点沿相同方向发出的一些正、负电子的径迹。下列说法正确的是（    ） A．c、d都是正电子的径迹 B．b径迹对应的粒子动能最大 C．a径迹对应的粒子德布罗意波长最小 D．d径迹对应的粒子运动时间最短 【答案】B 【详解】A．左手定则的内容为：伸开左手，让磁感线垂直穿入手心，四指指向正电荷运动方向（或负电荷运动的反方向），拇指所指方向为洛伦兹力方向。由图可知，c、d 径迹向右弯曲，说明粒子受到向右的洛伦兹力，而磁场垂直纸面向外，利用左手定则进行判断时四指的方向与粒子运动方向相反，所以 c、d 是负电子的径迹，故A错误； B．电子在云室做的是匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力有 解得 从图像中可以看出径迹对应的粒子半径最大，所以径迹对应的粒子速度最大，动能最大，故B正确； C．因为径迹对应的粒子动能最大，速度最大，由动量的定义式 可知径迹对应的粒子的动量也最大。根据德布罗意波长 可知动量越大，德布罗意波长越小，所以径迹对应粒子的德布罗意波长最小，故C错误； D．根据粒子在磁场中运动的周期 可得粒子在磁场中运动的时间 所以粒子在磁场中运动的时间与粒子的速度无关，只有转过的圆心角有关，转过的圆心角越大，运动时间越长。从图中可以看出径迹对应的圆心角最大，所以径迹对应的粒子运动时间最长，故D错误。 故选B。 5．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）电子显微镜利用电子束作为光源，把电子加速后，由于电子的德布罗意波比可见光波长（380-750nm）短得多，衍射现象的影响很小，具有极高的分辨率。如图所示为电子显微镜下的蔗糖颗粒，下列说法正确的是（　　） A．增大加速电子的电压可以提高电子显微镜的分辨率 B．电子的德布罗意波长比红外线波长更长 C．由图可知，蔗糖颗粒是单晶体，具有各向同性的特点 D．蔗糖颗粒受潮后粘在一起形成没有规则形状的糖块，蔗糖糖块是非晶体 【答案】A 【详解】A．增大加速电子的电压，电子的速度更大，动量更大，由可知，电子的德布罗意波更短，更不容易发生衍射，显微镜的分辨本领更高，故A正确； B．电子的德布罗意波比可见光波长（380-750nm）短得多，而红外线比可见光波长更长，所以电子的德布罗意波长比红外线波长更短，故B错误； C．由图可知，蔗糖颗粒是多晶体，具有各向同性的特点，故C错误； D．蔗糖颗粒受潮后粘在一起形成没有规则形状的糖块，蔗糖糖块仍是晶体，但属于多晶体，故D错误。 故选A。 6．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）下列关于物理学史的说法中，正确的是（　　） A．贝克勒尔发现了天然放射性现象，说明原子具有核式结构 B．爱因斯坦最先发现了光电效应现象 C．汤姆孙发现了电子，并测出了电子的电荷量 D．汤姆孙通过实验得到电子衍射图像，说明实物粒子也具有波动性 【答案】D 【详解】A．贝克勒尔发现天然放射性现象，说明原子核具有复杂结构，A错误； B．光电效应现象由赫兹最先发现，爱因斯坦提出光子说解释该现象，B错误； C．汤姆孙发现电子，但电子的电荷量由密立根通过油滴实验测得，C错误； D．汤姆孙的电子衍射实验证实了实物粒子的波动性，符合史实，D正确。 故选D。 7．（24-25高二下·南京中华中学·期末）在微观世界，粒子的位置和动量不能同时精准确定，即有。除了动量与位置外还有其他物理量的不确定关系。如某物理量A，也有，其中t代表时间，h为普朗克常量，则物理量A的单位是（　　） A．N B．W C．K D．J 【答案】D 【详解】根据题意， 解得 ΔA的单位是 根据 动能的单位是 ΔA的单位是J。 故选D。 8．（24-25高二下·江苏南师附中·期末）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（　　） A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 B．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，并测出了氦原子光谱 C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 D．根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性 【答案】A 【详解】A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故A正确； B．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，但波尔并没有测出氦原子光谱，故B错误； C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型；卢瑟福发现了质子，预言了中子的存在，中子最终由查德威克发现，故C错误； D．根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性，故D错误。 故选A。 9．（24-25高二下·江苏徐州·期末）在氢原子光谱中，赖曼线系是电子从较高能级（n=2，3，4，…）跃迁到n=1能级发出的谱线，则赖曼线系中n值越大的谱线，对应的（　　） A．波长越长 B．频率越小 C．光子动量越大 D．光子能量越小 【答案】C 【详解】BD．根据 可知赖曼线系中n值越大的谱线，对应的光子能量越大，频率越大，故BD错误； 根据， AC．由于赖曼线系中n值越大的谱线，对应的光子频率越大，所以对应的光子波长越短，光子动量越大，故A错误，C正确。 故选C。 10．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）与下列图片相关的物理知识说法正确的是（　　） A．甲图为黑体辐射强度与辐射光波长的关系，其中T2对应的温度更高 B．乙图中温度为T4对应的气体分子热运动的平均动能较大 C．丙图中干簧管是通过电流受到的安培力来控制电路的通断 D．丁图为康普顿散射实验，散射光中出现波长变长的成分，支持了光的“波动说” 【答案】B 【详解】A．在黑体辐射强度与辐射光波长的关系图像中，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。由图甲可知，对应的辐射强度极大值对应的波长较短，所以对应的温度更高，故A错误； B．温度是气体分子热运动平均动能的标志，温度越高，分子热运动的平均动能越大。从乙图中可以看出，对应的曲线中速率大的分子数占总分子数的百分比较大，说明对应的温度较高，其气体分子热运动的平均动能较大，故B正确； C．干簧管是利用磁场对其内部磁性材料的作用来控制电路通断的，而不是通过电流受到的安培力来控制电路通断的，故C错误； D．康普顿散射实验中，散射光中出现波长变长的成分，说明光子具有动量，支持了光的粒子性，而不是光的“波动说”，故D错误。 故选B。 11．（24-25高二下·南京中华中学·期末）与下列图片相关的物理知识说法正确的是（　　） A．甲图，卢瑟福通过粒子散射实验，发现了质子 B．乙图，氢原子的能级结构图，大量处于能级的原子向低能级跃迁时，能辐射6种不同频率的光子 C．丙图，康普顿效应说明光子具有波动性 D．丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续进行，称为链式反应，其中核裂变反应方程为 【答案】B 【详解】A．卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子核的概念，建立了原子核式结构模型，卢瑟福用粒子轰击氮原子核，发现了质子，故A错误； B．根据知，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，向外辐射6种不同频率的光子，故B正确； C．康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，说明光具有粒子性，故C错误； D．丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，核能持续的释放，这称为链式反应，但裂变方程中，铀235吸收一个慢中子后才能发生裂变，在核反应方程中，等号左侧的中子不能与等号右侧的中子约掉，故D错误。 故选B。 12．（24-25高二下·镇江中学&南京一中·期末）如图甲，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子。阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。分别用单色光束①、②照射光电管，电流表示数I与电压表示数U之间的关系如图乙所示，则以下说法正确的是（　　） A．两种光的光子能量关系 B．两种光的波长关系 C．两种光的动量关系 D．光电子最大初动能关系 【答案】D 【详解】A．用单色光束①、②照射光电管，设遏止电压是，由动能定理可得 可知对同一光电管逸出功一定，遏止电压越大，则照射光的频率越大，由题图乙可知，可知单色光束①的频率大于②，即有，由光子的能量公式，则有，A错误； B．单色光束①的频率大于②，由波长与频率的关系式可知，两种光的波长关系，B错误； C．由光子的动量公式可知，有，两种光的动量关系，C错误； D．由光电效应方程，由于，逸出功相同，可知光电子最大初动能关系，D正确。 故选D。 13．（24-25高二·江苏镇江·期末）在T1、T2两种温度条件下，黑体辐射强度与辐射波长的关系图像如下图所示，则下列关于黑体辐射，说法正确的是（　　） A． B．随着温度的升高，黑体辐射的峰值向长波方向移动 C．图像与坐标轴围成的面积相等且都是1 D．黑体不仅可以反射电磁波，还可以向外辐射电磁波 【答案】A 【详解】A．因为温度为T1时辐射强度的峰值较大，所以，故A正确； B．随着温度的升高，黑体辐射的峰值向短波方向移动，B错误； C．图像与坐标轴围成的面积不相等，C错误； D．黑体不反射电磁波，D错误。 故选A。 14．（24-25高二下·江苏无锡·期末）图中“测温枪”能将接收到的人体热辐射转换成温度显示，已知人体热辐射与黑体辐射规律相似。若人因病发烧，则病人热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是（　　） A．I减小，λ增大 B．I减小，λ减小 C．I增大，λ增大 D．I增大，λ减小 【答案】D 【详解】人发烧，体温升高，则病人热辐射强度I 增大，其极大值对应的波长λ减小。 故选D。 二、解答题 15．（24-25高二下·江苏连云港·期末）一波长为的光子被静止的、质量为m的电子散射。散射后电子的速度为v且方向与光子散射前的运动方向相同，光子散射后的运动方向与散射前相反，已知普朗克常量为h。求： (1)光子在散射前的动量p； (2)光子在散射后的波长λ。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）光子在散射前的动量为 （2）如图取向右为正方向，根据动量守恒有 解得 地 城 考点04 放射性元素衰变 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏淮安·期末）在经济建设中会用到碳14测定地层形成年代的方法。碳14具有放射性，其衰变方程为：，其中的质量为，的质量为，的质量为，的结合能为，的结合能为，光在真空中的传播速度为。则（　　） A．X是由核内中子转化而来的 B．X是由核内质子转化而来的 C．单个衰变释放的核能为 D．单个衰变释放的核能为 【答案】A 【详解】AB．的质量数为14，电荷数为6，的质量数为14，电荷数为7，根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数为零，电荷数为-1，可知X为电子（β粒子）。β衰变是核内中子转化为质子并释放电子的过程，故X由中子转化而来，故A正确，B错误； CD．结合能是核子结合成原子核时释放的能量，衰变释放的核能应等于生成物结合能与反应物结合能之差（），而非。根据质能方程，核能释放 其中，质量亏损 故，故CD错误。 故选A。 2．（24-25高二下·江苏南师附中·期末）原子核的链式反应也可以在人工控制下进行。如图所示为当前普遍使用的“慢中子”核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，其中一种反应方程为，已知该反应过程中释放的能量为，下列说法正确的是（　　） A．的比结合能为 B．比更稳定 C．新核Y含有89个核子 D．镉棒的作用是使快中子变成慢中子 【答案】C 【详解】A．比结合能为结合能与核子总数的比值，不是结合能，则的比结合能不是，故A错误； B．核裂变反应中，重核分裂成较轻的核，通常较轻的核比重核更稳定，这是因为重核核子的比结合能较低，而轻核的核子的比结合能较高，即比更稳定，故B错误； C．核反应中质量数守恒，故新核Y的质量数为：，质量数为质子数和中子数的总和，即核子总数，故C正确； D．在核反应堆中，镉棒通常用作控制棒，镉具有很高的中子吸收截面，能够吸收中子，即镉棒的作用是吸收中子，而不是将快中子变成慢中子，故D错误。 故选C。 3．（24-25高二下·江苏徐州·期末）一种以钚−238为燃料的核电池，利用α衰变过程中释放的能量，通过温差发电器转化为电能。其释放出的α射线（　　） A．是高频的电磁波 B．穿透能力比β射线强 C．电离能力比γ射线强 D．在中子转化为质子过程中产生 【答案】C 【详解】A．α射线由氦核组成，是粒子流而非电磁波，故A错误； B．α射线穿透能力最弱，比β射线弱，故B错误； C．α粒子电荷多、质量大，电离能力比γ射线强，故C正确； D．中子转化为质子是β衰变的过程，而α衰变是核内质子与中子结合成氦核释放，故D错误。 故选C。 4．（24-25高二下·江苏连云港·期末）某微型核电池原料是，衰变方程是。则（　　） A．X是正电子 B．比结合能比比结合能大 C．的质量等于与X的质量之和 D．核内一个质子转变为一个中子和一个电子 【答案】B 【详解】A．衰变方程中，原子序数增加1，质量数不变，属于β衰变，X为电子（β粒子），而非正电子，故A错误； B．衰变后生成更稳定的原子核，比结合能更大，因此的比结合能大于，故B正确； C．核反应中存在质量亏损，核质量大于核与X的总质量，故C错误； D．β衰变是核内中子转变为质子并释放电子，而非质子转变，故D错误。 故选B。 5．（24-25高二下·江苏盐城·期末）如图所示，一个氘核与一个氚核聚合成一个氦核的同时放出一个粒子。该粒子是（　　） A．电子 B．中子 C．质子 D．正电子 【答案】B 【详解】根据质量数和电荷数守恒可知，粒子的质量数为1，电荷数为0，则粒子是中子。 故选B。 6．（24-25高二下·江苏泰州·期末）微型核电池能效高、续航时间长。某种核电池利用镅（243）的衰变进行发电，核反应方程为，该反应释放的能量为。则（　　） A．的质量比的大 B．的结合能为 C．的比结合能比的大 D．核外的电子跃迁形成衰变 【答案】A 【详解】A．由于在α衰变中有质量亏损，所以母核（）的质量必须大于衰变产物和的总质量，故的质量比的大，故A正确； B．结合能是原子核分解为单个核子所需的能量，而E仅是衰变中释放的能量，并非的结合能，故B错误； C．比结合能越高，核越稳定。α衰变通常使比结合能增大，因为子核更稳定，所以的比结合能比的小，故C错误； D．α衰变是原子核内部的变化，与核外电子跃迁无关，故D错误。 故选A。 7．（24-25高二下·江苏苏州·学业质量阳光指标调研）下列属于核裂变的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A． 铀235吸收一个中子后，分裂为钡144和氪89，并释放3个中子。此过程符合核裂变的定义：重核分裂成两个中等质量的核，同时释放中子，故A正确； B． 铀238衰变为钍234和氦核（α粒子），属于α衰变，并非裂变，故B错误； C． 氮14与氦核反应生成氧17和质子，属于人工核转变（如α粒子轰击引发的核反应），非裂变，故C错误； D． 氘与氚结合成氦4并释放中子，属于核聚变，故D错误。 故选A。 8．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）已知铋210的半衰期是5天，40g铋210衰变后还剩5g，需要经过（　　） A．20天 B．15天 C．10天 D．5天 【答案】B 【详解】由题知，，，，根据半衰期公式 代入数据可得 化简得 根据指数相等有 解得 故选B。 9．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）下列关于物理学史的说法中，正确的是（　　） A．贝克勒尔发现了天然放射性现象，说明原子具有核式结构 B．爱因斯坦最先发现了光电效应现象 C．汤姆孙发现了电子，并测出了电子的电荷量 D．汤姆孙通过实验得到电子衍射图像，说明实物粒子也具有波动性 【答案】D 【详解】A．贝克勒尔发现天然放射性现象，说明原子核具有复杂结构，A错误； B．光电效应现象由赫兹最先发现，爱因斯坦提出光子说解释该现象，B错误； C．汤姆孙发现电子，但电子的电荷量由密立根通过油滴实验测得，C错误； D．汤姆孙的电子衍射实验证实了实物粒子的波动性，符合史实，D正确。 故选D。 10．（24-25高二下·南京中华中学·期末）碳14是一种放射性的元素，其衰变为氮14图像如图所示，根据图像提供的信息下列说法中正确的是（　　） A．经过11460年100个碳14核将衰变75个 B．碳14转变为氮14过程中有一个中子转变为质子 C．若氮14生成碳14的核反应方程为，则为电子 D．当氮14数量是碳14数量的3倍时，碳14衰变所经历时间为5730年 【答案】B 【详解】A．衰变服从量子统计规律，只对大量的原子才有意义，A错误； B．碳14转变为氮14过程中有一个中子转变为质子和电子，电子被释放出来，B正确； C．根据质量数守恒和电荷数守恒可知若氮14生成碳14的核反应方程为，则为质子，C错误； D．由图可知碳14的衰变周期为5730年，当氮14数量是碳14数量的3倍时，根据 可知 即 解得 D错误。 故选B。 11．（24-25高二下·江苏南师附中·期末）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（　　） A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 B．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，并测出了氦原子光谱 C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 D．根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性 【答案】A 【详解】A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故A正确； B．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，但波尔并没有测出氦原子光谱，故B错误； C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型；卢瑟福发现了质子，预言了中子的存在，中子最终由查德威克发现，故C错误； D．根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性，故D错误。 故选A。 12．（24-25高二下·南京南航附中·期末）科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26，铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．Y是氦核 B．Y是质子 C．银河系中现有的铝同位素铝26将在144万年后全部衰变为镁26 D．将铝26放置在低温低压的环境中，其半衰期不变 【答案】D 【详解】AB．根据衰变前后质量数守恒和电荷数守恒，可知X的质量数和电荷数分别为0和1，易知X是正电子，故AB错误； C．由半衰期的概念可知 得 那么在144万年即两个半衰期后四分之三的铝同位素衰变为，故C错误； D．元素的半衰期由原子核内部因素决定，不受外界环境的影响，所以将铝同位素放置在低温低压的环境中，其半衰期不变，故D正确。 故选D。 13．（24-25高二下·江苏部分高中·期末迎考）月球车上利用衰变提供能量，衰变方程为，同时产生大量γ射线，已知的比结合能为E1，的比结合能为E2，X的比结合能为E3，则（　　） A．X是质子 B．该反应释放的能量为 C．月球上温度的变化会改变的衰变快慢 D．γ光子是原子核外电子由高能级向低能级跃迁时产生的 【答案】B 【详解】A．根据质量数守恒，X质量数为 238-234=4 根据电荷数守恒，X电荷数为 94-92=2 则X为粒子，故A错误； B．该反应释放的能量为，故B正确； C．半衰期是放射性元素固有的属性，与温度无关，所以月球上温度的变化不会改变的衰变快慢，故C错误； D．γ光子是原子核受激发时产生的，故D错误。 故选B。 二、解答题 14．（24-25高二下·江苏徐州·期末）锝是第一种被人工制造的放射性元素，可以作为放射性药物用于“心脏灌注显像”的检测技术。含放射性元素锝的注射液注入被检测者的动脉中，通过血液循环均匀地分布到血液中，这时可利用其射线对被检测者的心脏进行造影。 (1)写出发生β衰变，生成的核反应方程； (2)锝的衰变规律如图所示，求锝的半衰期； (3)若上午8点注射锝的质量为m0，求次日凌晨2点剩余锝的质量m。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）发生β衰变，生成的核反应方程为 （2）根据图像，6小时有一半发生衰变，所以该元素的半衰期为 （3）从上午8点到次日凌晨2点的时间间隔 剩余的质量为 15．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）嫦娥六号除了太阳能板之外，还带了一块"核电池"。某核电池中一个静止的原子核发生了一次α衰变，放射出的核质量为，速度的大小为，生成的新核质量为。 (1)写出该衰变的核反应方程； (2)若该核反应过程中释放的核能全部转化为动能，求衰变过程释放的核能。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可得该衰变的核反应方程 （2）由动量守恒定律 由能量守恒定律可知，该衰变过程释放的核能为 联立解得 16．（24-25高二下·南京中华中学·期末）我国是国际热核聚变研究领域的领先者之一，在某次核反应中，一个氘核（）和一个氚核（）结合生成一个氦核（），并放出一个粒子。已知氘核的比结合能为，氦核的比结合能为，该核反应释放的核能为，真空中光速为c。 （1）写出核反应方程并求出质量亏损； （2）求氚核的比结合能。 【答案】（1），；（2） 【详解】（1）根据质量数与电荷数守恒，核反应中放出的粒子的质量数与电荷数分别为 2+3-4=1，1+1-2=0 可知，释放的粒子为中子，则核反应方程为 根据质能方程有 解得 （2）根据比结合能、结合能的定义，利用能量守恒定律有 解得 17．（24-25高二下·南京金陵中学·期末）在质量较小的恒星中，质子—质子链反应是产生能量的主要方式。其中一种反应是氮核吸收一个质子转变成碳核和一个粒子，并释放出一个光子。已知光子的波长为，普朗克常量为，真空中光速为。 （1）写出氮转变成碳的核反应方程，并求光子的能量； （2）氮核的比结合能为，碳核的比结合能为，氦核的比结合能为，求核反应过程中的质量亏损。 【答案】（1），；（2） 【详解】（1）根据质量数与电荷数守恒可知核反应方程为 光子的能量为 （2）由质能方程有 根据能量守恒有 解得 地 城 考点05 结合能与比结合能 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏淮安·期末）在经济建设中会用到碳14测定地层形成年代的方法。碳14具有放射性，其衰变方程为：，其中的质量为，的质量为，的质量为，的结合能为，的结合能为，光在真空中的传播速度为。则（　　） A．X是由核内中子转化而来的 B．X是由核内质子转化而来的 C．单个衰变释放的核能为 D．单个衰变释放的核能为 【答案】A 【详解】AB．的质量数为14，电荷数为6，的质量数为14，电荷数为7，根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数为零，电荷数为-1，可知X为电子（β粒子）。β衰变是核内中子转化为质子并释放电子的过程，故X由中子转化而来，故A正确，B错误； CD．结合能是核子结合成原子核时释放的能量，衰变释放的核能应等于生成物结合能与反应物结合能之差（），而非。根据质能方程，核能释放 其中，质量亏损 故，故CD错误。 故选A。 2．（24-25高二下·江苏南师附中·期末）原子核的链式反应也可以在人工控制下进行。如图所示为当前普遍使用的“慢中子”核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，其中一种反应方程为，已知该反应过程中释放的能量为，下列说法正确的是（　　） A．的比结合能为 B．比更稳定 C．新核Y含有89个核子 D．镉棒的作用是使快中子变成慢中子 【答案】C 【详解】A．比结合能为结合能与核子总数的比值，不是结合能，则的比结合能不是，故A错误； B．核裂变反应中，重核分裂成较轻的核，通常较轻的核比重核更稳定，这是因为重核核子的比结合能较低，而轻核的核子的比结合能较高，即比更稳定，故B错误； C．核反应中质量数守恒，故新核Y的质量数为：，质量数为质子数和中子数的总和，即核子总数，故C正确； D．在核反应堆中，镉棒通常用作控制棒，镉具有很高的中子吸收截面，能够吸收中子，即镉棒的作用是吸收中子，而不是将快中子变成慢中子，故D错误。 故选C。 3．（24-25高二下·江苏连云港·期末）某微型核电池原料是，衰变方程是。则（　　） A．X是正电子 B．比结合能比比结合能大 C．的质量等于与X的质量之和 D．核内一个质子转变为一个中子和一个电子 【答案】B 【详解】A．衰变方程中，原子序数增加1，质量数不变，属于β衰变，X为电子（β粒子），而非正电子，故A错误； B．衰变后生成更稳定的原子核，比结合能更大，因此的比结合能大于，故B正确； C．核反应中存在质量亏损，核质量大于核与X的总质量，故C错误； D．β衰变是核内中子转变为质子并释放电子，而非质子转变，故D错误。 故选B。 4．（24-25高二下·江苏扬州·期末）2025年3月28日，我国新一代人造太阳“中国环流三号”取得重大突破，首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度，其核反应方程为，、、和X的质量分别为m1、m2、m3和m4，真空中的光速为c，则（　　） A．X是质子 B．该核反应类型是α衰变 C．一次核反应释放的能量为 D．的比合能为 【答案】C 【详解】A．核反应方程为 X为中子，A错误； B．该反应是轻核聚变，B错误； C．核反应释放的能量为，C正确； D．比结合能是结合能除以核子数。的比结合能应为其自身结合能除以4，而非整个反应的质量亏损对应的能量除以4，D错误。 故选C。 5．（24-25高二下·江苏南通·期末）2025年科学家发现两个高速运行的铅核近距离“擦身而过”，可实现铅（）向金（）的转变，核反应方程为，该过程吸收能量。则（　　） A．的核子数比少 B．的中子数比少 C．的比结合能比大 D．的比结合能比小 【答案】C 【详解】A．的核子数为208，的核子数为203，故的核子数比的核子数多，故A错误； B．根据中子数=质量数−质子数。可得的中子数为208−82=126 的中子数为203−79=124，故的中子数比的中子数多，故B错误； CD．该反应是吸热反应，故比结合能会降低，的比结合能大于的比结合能，故C正确，D错误。 故选C。 6．（24-25高二下·江苏徐州·期末）如图所示是原子核的比结合能与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的比结合能，如的比结合能约为8.3MeV，的比结合能约为8.0MeV，的比结合能约为7.7MeV，的比结合能约为7.0MeV，根据该图像判断下列说法正确的是（　　） A．随着原子核质量数的增加，原子核的比结合能增大 B．核的比结合能比核大，因此核比核更稳定 C．把核分成4个核要释放约16MeV的能量 D．把核分成2个核要吸收约14.4MeV的能量 【答案】D 【详解】A．由图像可知，原子核质量数比较小时，随着原子核质量数的增加，原子核的比结合能增大，质量数比较大时，随着质量数增加，原子核的比结合能减小，故A错误； B．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，而核的比结合能比核大，因此核比核更稳定，故B错误； C．把分成8个中子和8个质子需要吸收的能量为 把2个质子与2个中子组合成一个氦核需要释放的能量为 所以把分成4个要吸收的能量为，故C错误； D．把核分成12个中子和12个质子需要吸收的能量约为 把6个质子与6个中子组合成一个碳核需要释放的能量为 所以把分成2个要吸收的能量约为，故D正确。 故选D。 7．（24-25高二下·江苏常州·期末）如图所示为原子核的比结合能曲线，根据该曲线（　　） A．质量数越大，比结合能越小 B．质量数越大，比结合能越大 C．比更稳定 D．比更稳定 【答案】C 【详解】AB．由题图可知，中等质量的原子核比结合能最大，故AB错误； C．比比结合能大，故比更稳定，故C正确； D．比比结合能小，故比更稳定，故D错误。 故选C。 8．（24-25高二下·江苏宿迁·期末）中国环流器二号M装置（HL-2M）科学研究再获新进展，近期制造出1.5亿度的高温，创造了该装置的运行新纪录。其核反应方程为，则（　　） A．为 B．该核反应是裂变反应 C．的比结合能大于的比结合能 D．的核子平均质量大于的平均质量 【答案】C 【详解】A．反应左边总质量数为4，电荷数为2；右边的质量数为3，电荷数为2，故X的质量数为1，电荷数为0，应为中子（），而非正电子（），故A错误； B．该反应是两个轻核结合成较重的核，属于核聚变，而非裂变。故B错误。 C．核聚变中，生成物的比结合能大于反应物的比结合能。的比结合能高于，故C正确； D．聚变释放能量，总质量减少，产物的核子平均质量小于反应物。的核子平均质量小于，故D错误。 9．（24-25高二下·江苏泰州·期末）微型核电池能效高、续航时间长。某种核电池利用镅（243）的衰变进行发电，核反应方程为，该反应释放的能量为。则（　　） A．的质量比的大 B．的结合能为 C．的比结合能比的大 D．核外的电子跃迁形成衰变 【答案】A 【详解】A．由于在α衰变中有质量亏损，所以母核（）的质量必须大于衰变产物和的总质量，故的质量比的大，故A正确； B．结合能是原子核分解为单个核子所需的能量，而E仅是衰变中释放的能量，并非的结合能，故B错误； C．比结合能越高，核越稳定。α衰变通常使比结合能增大，因为子核更稳定，所以的比结合能比的小，故C错误； D．α衰变是原子核内部的变化，与核外电子跃迁无关，故D错误。 故选A。 10．（24-25高二下·江苏部分高中·期末迎考）月球车上利用衰变提供能量，衰变方程为，同时产生大量γ射线，已知的比结合能为E1，的比结合能为E2，X的比结合能为E3，则（　　） A．X是质子 B．该反应释放的能量为 C．月球上温度的变化会改变的衰变快慢 D．γ光子是原子核外电子由高能级向低能级跃迁时产生的 【答案】B 【详解】A．根据质量数守恒，X质量数为 238-234=4 根据电荷数守恒，X电荷数为 94-92=2 则X为粒子，故A错误； B．该反应释放的能量为，故B正确； C．半衰期是放射性元素固有的属性，与温度无关，所以月球上温度的变化不会改变的衰变快慢，故C错误； D．γ光子是原子核受激发时产生的，故D错误。 故选B。 二、解答题 11．（24-25高二下·南京中华中学·期末）我国是国际热核聚变研究领域的领先者之一，在某次核反应中，一个氘核（）和一个氚核（）结合生成一个氦核（），并放出一个粒子。已知氘核的比结合能为，氦核的比结合能为，该核反应释放的核能为，真空中光速为c。 （1）写出核反应方程并求出质量亏损； （2）求氚核的比结合能。 【答案】（1），；（2） 【详解】（1）根据质量数与电荷数守恒，核反应中放出的粒子的质量数与电荷数分别为 2+3-4=1，1+1-2=0 可知，释放的粒子为中子，则核反应方程为 根据质能方程有 解得 （2）根据比结合能、结合能的定义，利用能量守恒定律有 解得 12．（24-25高二下·南京金陵中学·期末）在质量较小的恒星中，质子—质子链反应是产生能量的主要方式。其中一种反应是氮核吸收一个质子转变成碳核和一个粒子，并释放出一个光子。已知光子的波长为，普朗克常量为，真空中光速为。 （1）写出氮转变成碳的核反应方程，并求光子的能量； （2）氮核的比结合能为，碳核的比结合能为，氦核的比结合能为，求核反应过程中的质量亏损。 【答案】（1），；（2） 【详解】（1）根据质量数与电荷数守恒可知核反应方程为 光子的能量为 （2）由质能方程有 根据能量守恒有 解得 地 城 考点06 质能方程与核式反应 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏淮安·期末）在经济建设中会用到碳14测定地层形成年代的方法。碳14具有放射性，其衰变方程为：，其中的质量为，的质量为，的质量为，的结合能为，的结合能为，光在真空中的传播速度为。则（　　） A．X是由核内中子转化而来的 B．X是由核内质子转化而来的 C．单个衰变释放的核能为 D．单个衰变释放的核能为 【答案】A 【详解】AB．的质量数为14，电荷数为6，的质量数为14，电荷数为7，根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数为零，电荷数为-1，可知X为电子（β粒子）。β衰变是核内中子转化为质子并释放电子的过程，故X由中子转化而来，故A正确，B错误； CD．结合能是核子结合成原子核时释放的能量，衰变释放的核能应等于生成物结合能与反应物结合能之差（），而非。根据质能方程，核能释放 其中，质量亏损 故，故CD错误。 故选A。 2．（24-25高二下·江苏南师附中·期末）原子核的链式反应也可以在人工控制下进行。如图所示为当前普遍使用的“慢中子”核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，其中一种反应方程为，已知该反应过程中释放的能量为，下列说法正确的是（　　） A．的比结合能为 B．比更稳定 C．新核Y含有89个核子 D．镉棒的作用是使快中子变成慢中子 【答案】C 【详解】A．比结合能为结合能与核子总数的比值，不是结合能，则的比结合能不是，故A错误； B．核裂变反应中，重核分裂成较轻的核，通常较轻的核比重核更稳定，这是因为重核核子的比结合能较低，而轻核的核子的比结合能较高，即比更稳定，故B错误； C．核反应中质量数守恒，故新核Y的质量数为：，质量数为质子数和中子数的总和，即核子总数，故C正确； D．在核反应堆中，镉棒通常用作控制棒，镉具有很高的中子吸收截面，能够吸收中子，即镉棒的作用是吸收中子，而不是将快中子变成慢中子，故D错误。 故选C。 3．（24-25高二下·江苏连云港·期末）某微型核电池原料是，衰变方程是。则（　　） A．X是正电子 B．比结合能比比结合能大 C．的质量等于与X的质量之和 D．核内一个质子转变为一个中子和一个电子 【答案】B 【详解】A．衰变方程中，原子序数增加1，质量数不变，属于β衰变，X为电子（β粒子），而非正电子，故A错误； B．衰变后生成更稳定的原子核，比结合能更大，因此的比结合能大于，故B正确； C．核反应中存在质量亏损，核质量大于核与X的总质量，故C错误； D．β衰变是核内中子转变为质子并释放电子，而非质子转变，故D错误。 故选B。 4．（24-25高二下·江苏扬州·期末）2025年3月28日，我国新一代人造太阳“中国环流三号”取得重大突破，首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度，其核反应方程为，、、和X的质量分别为m1、m2、m3和m4，真空中的光速为c，则（　　） A．X是质子 B．该核反应类型是α衰变 C．一次核反应释放的能量为 D．的比合能为 【答案】C 【详解】A．核反应方程为 X为中子，A错误； B．该反应是轻核聚变，B错误； C．核反应释放的能量为，C正确； D．比结合能是结合能除以核子数。的比结合能应为其自身结合能除以4，而非整个反应的质量亏损对应的能量除以4，D错误。 故选C。 5．（24-25高二下·江苏宿迁·期末）中国环流器二号M装置（HL-2M）科学研究再获新进展，近期制造出1.5亿度的高温，创造了该装置的运行新纪录。其核反应方程为，则（　　） A．为 B．该核反应是裂变反应 C．的比结合能大于的比结合能 D．的核子平均质量大于的平均质量 【答案】C 【详解】A．反应左边总质量数为4，电荷数为2；右边的质量数为3，电荷数为2，故X的质量数为1，电荷数为0，应为中子（），而非正电子（），故A错误； B．该反应是两个轻核结合成较重的核，属于核聚变，而非裂变。故B错误。 C．核聚变中，生成物的比结合能大于反应物的比结合能。的比结合能高于，故C正确； D．聚变释放能量，总质量减少，产物的核子平均质量小于反应物。的核子平均质量小于，故D错误。 6．（24-25高二下·江苏泰州·期末）微型核电池能效高、续航时间长。某种核电池利用镅（243）的衰变进行发电，核反应方程为，该反应释放的能量为。则（　　） A．的质量比的大 B．的结合能为 C．的比结合能比的大 D．核外的电子跃迁形成衰变 【答案】A 【详解】A．由于在α衰变中有质量亏损，所以母核（）的质量必须大于衰变产物和的总质量，故的质量比的大，故A正确； B．结合能是原子核分解为单个核子所需的能量，而E仅是衰变中释放的能量，并非的结合能，故B错误； C．比结合能越高，核越稳定。α衰变通常使比结合能增大，因为子核更稳定，所以的比结合能比的小，故C错误； D．α衰变是原子核内部的变化，与核外电子跃迁无关，故D错误。 故选A。 7．（24-25高二下·江苏苏州·学业质量阳光指标调研）下列属于核裂变的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A． 铀235吸收一个中子后，分裂为钡144和氪89，并释放3个中子。此过程符合核裂变的定义：重核分裂成两个中等质量的核，同时释放中子，故A正确； B． 铀238衰变为钍234和氦核（α粒子），属于α衰变，并非裂变，故B错误； C． 氮14与氦核反应生成氧17和质子，属于人工核转变（如α粒子轰击引发的核反应），非裂变，故C错误； D． 氘与氚结合成氦4并释放中子，属于核聚变，故D错误。 故选A。 8．（24-25高二下·南京中华中学·期末）与下列图片相关的物理知识说法正确的是（　　） A．甲图，卢瑟福通过粒子散射实验，发现了质子 B．乙图，氢原子的能级结构图，大量处于能级的原子向低能级跃迁时，能辐射6种不同频率的光子 C．丙图，康普顿效应说明光子具有波动性 D．丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续进行，称为链式反应，其中核裂变反应方程为 【答案】B 【详解】A．卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子核的概念，建立了原子核式结构模型，卢瑟福用粒子轰击氮原子核，发现了质子，故A错误； B．根据知，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，向外辐射6种不同频率的光子，故B正确； C．康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，说明光具有粒子性，故C错误； D．丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，核能持续的释放，这称为链式反应，但裂变方程中，铀235吸收一个慢中子后才能发生裂变，在核反应方程中，等号左侧的中子不能与等号右侧的中子约掉，故D错误。 故选B。 二、解答题 9．（24-25高二下·江苏南师附中·期末）已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，的质量为m3，真空中的光速为c（题中所用物理量的单位均为国际单位）。 (1)写出两个氘核聚变为一个的核反应方程，并计算释放的能量； (2)已知1kg煤完全燃烧时放出的能量为q，求质量为M的氘核完全聚变为，释放的能量相当于多少kg煤完全燃烧时放出的能量？ 【答案】(1) ， (2) 【详解】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可得两个氘核聚变为一个的核反应方程为 损失的质量为 释放的能量为 （2）质量为M的氘核完全聚变为，释放的能量 则 10．（24-25高二下·江苏无锡·期末）嫦娥六号携带了一块"核电池"。电池中一个静止的原子核Po发生了一次α衰变，放射出的核质量为m，速度的大小为v，生成新核Pb的质量为M，真空中的光速为c。求： (1)新核Pb的速度大小； (2)若该核反应过程中释放的核能全部转化为动能，求衰变过程的质量亏损Δm。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据动量守恒可知 解得 （2）由能量关系可知     所以衰变过程的质量亏损为 11．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）嫦娥六号除了太阳能板之外，还带了一块"核电池"。某核电池中一个静止的原子核发生了一次α衰变，放射出的核质量为，速度的大小为，生成的新核质量为。 (1)写出该衰变的核反应方程； (2)若该核反应过程中释放的核能全部转化为动能，求衰变过程释放的核能。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可得该衰变的核反应方程 （2）由动量守恒定律 由能量守恒定律可知，该衰变过程释放的核能为 联立解得 12．（24-25高二下·南京中华中学·期末）我国是国际热核聚变研究领域的领先者之一，在某次核反应中，一个氘核（）和一个氚核（）结合生成一个氦核（），并放出一个粒子。已知氘核的比结合能为，氦核的比结合能为，该核反应释放的核能为，真空中光速为c。 （1）写出核反应方程并求出质量亏损； （2）求氚核的比结合能。 【答案】（1），；（2） 【详解】（1）根据质量数与电荷数守恒，核反应中放出的粒子的质量数与电荷数分别为 2+3-4=1，1+1-2=0 可知，释放的粒子为中子，则核反应方程为 根据质能方程有 解得 （2）根据比结合能、结合能的定义，利用能量守恒定律有 解得 13．（24-25高二下·南京金陵中学·期末）在质量较小的恒星中，质子—质子链反应是产生能量的主要方式。其中一种反应是氮核吸收一个质子转变成碳核和一个粒子，并释放出一个光子。已知光子的波长为，普朗克常量为，真空中光速为。 （1）写出氮转变成碳的核反应方程，并求光子的能量； （2）氮核的比结合能为，碳核的比结合能为，氦核的比结合能为，求核反应过程中的质量亏损。 【答案】（1），；（2） 【详解】（1）根据质量数与电荷数守恒可知核反应方程为 光子的能量为 （2）由质能方程有 根据能量守恒有 解得 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06 近代物理 6大高频考点概览 考点01 光电效应 考点02 原子结构 考点03 康普顿效应与波粒二象性 考点04 放射性元素衰变 考点05 结合能与比结合能 考点06 质能方程与核式反应 地 城 考点01 光电效应 一、单选题 1．A 2．A 3．D 4．A 5．C 6．A 7．D 8．B 9．B 10．D 二、解答题 11． 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据动能定理有 解得 （2）由 可得 （3）光源发出的光的能量 根据光电效应方程有 解得 12． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）当微安表示数恰好为0时，说明具有最大初动能的光电子恰好不能到达阳极。因为光电子在电场中运动，电场力对其做负功，对其列动能定理方程有 所以电子的最大初动能为 （2）根据爱因斯坦光电效应方程有 解得该光电管的逸出功为 又因为逸出功与截止频率的关系为 所以该光电管的截止频率 13． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）从能级4跃迁到能级1辐射的光子的频率最大，则有 解得 （2）从K极逸出的光电子的最大动能： 由动能定理得 解得光电子到达A极的最大动能为 14． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能 （2）单位时间从阴极K逸出的光电子数为 单位时间激光器发出的光子数为 单位时间从阴极K逸出的光电子数与激光器发出的光子数的比值 15． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）合上电键，调节滑动变阻器，当电压表读数为U时，电流表读数恰好为零。根据动能定理可得 可得光电子的最大初动能为 （2）根据光电效应方程可得 可得该金属的逸出功为 16． 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）激光所具有的能量 解得 （2）根据 解得 （3）根据双缝干涉公式有 解得 17． 【答案】(1) (2)端， 【详解】（1）根据光电效应方程，光电子的最大初动能为 （2）应将滑片向端移动，当电流表示数为零时，根据动能定理有 代入，解得 18． 【答案】(1)2.86eV (2)10种，5种 (3)15.2eV 【详解】（1）原子从能级 n=5向 n=2 跃迁所辐射的光子，正好使某种金属材料产生光电效应，则逸出功为 （2）一群处于n=5的能级的氢原子向低能级跃迁，可以辐射的光子的种类 要使金属发生光电效应，光子能量需要大于等于，对应的能级跃迁有、、、、五种，所以能使该金属发生光电效应的频率共有5种。 （3）能级跃迁产生的最大光子能量为，对应光子能量为 产生的最大初动能的最大值 在5V的正向电压下，加速，至阳极时，动能为15.2eV。 19． 【答案】(1)负极 (2) (3)eb 【详解】（1）测量遏止电压需要接反向电压，电极A连接电源的负极。 （2）由爱因斯坦光电效应方程可得 由动能定理有 联立并整理得 可知图线的斜率为 解得普朗克常量为 （3）由图像可知图线的纵截距 解得该金属的逸出功为 20． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据题意，由动能定理有 解得 （2）根据题意，由光电效应方程有 解得 21． 【答案】（1）2种，；（2）或 【详解】（1）大量处于能级的氢原子跃迁发出的光子能量分别为 ，， 其中光子能量大于逸出功为的有2种，频率最大的光子能量是 （2）结合上述可知，光电子最大初动能为 由图甲可知，当向右移动滑片时，极电势低于极，两极间为加速电压，根据动能定理有 解得光电子到达极的最大动能为 向左移动滑片时，极电势高于极，两极间为减速电压，根据动能定理有 解得光电子到达极的最大动能为 22． 【答案】（1）2种，；（2） 【详解】（1）大量处于能级的氢原子跃迁发出的光子能量分别为 ，， 的光子有2种，频率最大的光子能量是 （2）光电子最大初动能为 由图甲可知，向左移动滑片P时，K极电势高于A极，根据动能定理有 可得光电子到达A极的最大动能为 地 城 考点02 原子结构 一、单选题 1．D 2．B 3．D 4．B 5．C 6．C 7．B 8．D 9．D 10．B 11．A 12．C 二、解答题 13． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）从能级4跃迁到能级1辐射的光子的频率最大，则有 解得 （2）从K极逸出的光电子的最大动能： 由动能定理得 解得光电子到达A极的最大动能为 14． 【答案】(1)6种， (2) 【详解】（1）大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，根据 可知最多可以释放6种频率的光子； 从n=4能级跃迁到n=2能级释放的光子能量为 （2）处于n=2激发态的氢原子电离需要的能量为 根据 解得入射光的最大波长为 15． 【答案】(1)2.86eV (2)10种，5种 (3)15.2eV 【详解】（1）原子从能级 n=5向 n=2 跃迁所辐射的光子，正好使某种金属材料产生光电效应，则逸出功为 （2）一群处于n=5的能级的氢原子向低能级跃迁，可以辐射的光子的种类 要使金属发生光电效应，光子能量需要大于等于，对应的能级跃迁有、、、、五种，所以能使该金属发生光电效应的频率共有5种。 （3）能级跃迁产生的最大光子能量为，对应光子能量为 产生的最大初动能的最大值 在5V的正向电压下，加速，至阳极时，动能为15.2eV。 16． 【答案】（1）2种，；（2）或 【详解】（1）大量处于能级的氢原子跃迁发出的光子能量分别为 ，， 其中光子能量大于逸出功为的有2种，频率最大的光子能量是 （2）结合上述可知，光电子最大初动能为 由图甲可知，当向右移动滑片时，极电势低于极，两极间为加速电压，根据动能定理有 解得光电子到达极的最大动能为 向左移动滑片时，极电势高于极，两极间为减速电压，根据动能定理有 解得光电子到达极的最大动能为 地 城 考点03 康普顿效应与波粒二象性 一、单选题 1．D 2．B 3．A 4．B 5．A 6．D 7．D 8．A 9．C 10．B 11．B 12．D 13．A 14．D 二、解答题 15． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）光子在散射前的动量为 （2）如图取向右为正方向，根据动量守恒有 解得 地 城 考点04 放射性元素衰变 一、单选题 1．A 2．C 3．C 4．B 5．B 6．A 7．A 8．B 9．D 10．B 11．A 12．D 13．B 二、解答题 14． 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）发生β衰变，生成的核反应方程为 （2）根据图像，6小时有一半发生衰变，所以该元素的半衰期为 （3）从上午8点到次日凌晨2点的时间间隔 剩余的质量为 15． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可得该衰变的核反应方程 （2）由动量守恒定律 由能量守恒定律可知，该衰变过程释放的核能为 联立解得 16． 【答案】（1），；（2） 【详解】（1）根据质量数与电荷数守恒，核反应中放出的粒子的质量数与电荷数分别为 2+3-4=1，1+1-2=0 可知，释放的粒子为中子，则核反应方程为 根据质能方程有 解得 （2）根据比结合能、结合能的定义，利用能量守恒定律有 解得 17． 【答案】（1），；（2） 【详解】（1）根据质量数与电荷数守恒可知核反应方程为 光子的能量为 （2）由质能方程有 根据能量守恒有 解得 地 城 考点05 结合能与比结合能 一、单选题 1．A 2．C 3．B 4．C 5．C 6．D 7．C 8．C 9．A 10．B 二、解答题 11． 【答案】（1），；（2） 【详解】（1）根据质量数与电荷数守恒，核反应中放出的粒子的质量数与电荷数分别为 2+3-4=1，1+1-2=0 可知，释放的粒子为中子，则核反应方程为 根据质能方程有 解得 （2）根据比结合能、结合能的定义，利用能量守恒定律有 解得 12． 【答案】（1），；（2） 【详解】（1）根据质量数与电荷数守恒可知核反应方程为 光子的能量为 （2）由质能方程有 根据能量守恒有 解得 地 城 考点06 质能方程与核式反应 一、单选题 1．A 2．C 3．B 4．C 5．C 6．A 7．A 8．B 二、解答题 9． 【答案】(1) ， (2) 【详解】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可得两个氘核聚变为一个的核反应方程为 损失的质量为 释放的能量为 （2）质量为M的氘核完全聚变为，释放的能量 则 10． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据动量守恒可知 解得 （2）由能量关系可知     所以衰变过程的质量亏损为 11． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可得该衰变的核反应方程 （2）由动量守恒定律 由能量守恒定律可知，该衰变过程释放的核能为 联立解得 12． 【答案】（1），；（2） 【详解】（1）根据质量数与电荷数守恒，核反应中放出的粒子的质量数与电荷数分别为 2+3-4=1，1+1-2=0 可知，释放的粒子为中子，则核反应方程为 根据质能方程有 解得 （2）根据比结合能、结合能的定义，利用能量守恒定律有 解得 13． 【答案】（1），；（2） 【详解】（1）根据质量数与电荷数守恒可知核反应方程为 光子的能量为 （2）由质能方程有 根据能量守恒有 解得 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06 近代物理 6大高频考点概览 考点01 光电效应 考点02 原子结构 考点03 康普顿效应与波粒二象性 考点04 放射性元素衰变 考点05 结合能与比结合能 考点06 质能方程与核式反应 地 城 考点01 光电效应 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏连云港·期末）如图，用强度一定、频率为的单色光照射阴极K，滑动变阻器的滑片P与固定端O都在中央位置时灵敏电流计G中有电流通过。滑片P向（　　） A．b端移动可测遏止电压 B．b端移动过程中G示数一定不断增大 C．a端移动过程中G示数一定不断增大 D．a端移动过程中G示数增大是因为随电压增加发生光电效应的电子数量增加了 2．（24-25高二·江苏镇江·期末）如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，由两种单色光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃。分别沿OB、OC在玻璃中传播。则下列说法正确的是（　　） A．沿OB传播的单色光频率较高 B．沿OB传播的单色光波长较长 C．沿OC传播的单色光的光子动量较大 D．沿OC传播的单色光更容易发生光电效应 3．（24-25高二下·南京金陵中学·期末）如图甲为研究光电效应规律的装置，图乙为三种光照射下光电流I与电压U的关系，图丙为该光电管遏制电压与入射光频率v的关系，其中光电子的电荷量为e。下列说法正确的是（　　） A．图甲装置闭合开关，向右移动滑动变阻器滑片，电流表示数一定增大 B．图乙中若I光为紫光，II光可能是绿光，且I的光强比III的大 C．图丙代表电极K金属材料的截止频率为 D．图丙得出普朗克常量为 4．（24-25高二下·江苏常州·期末）研究光电效应时，用不同波长的光照射某金属，出射光电子的最大初动能与入射光波长λ的关系如图所示，图线与横轴交点坐标为λ0，真空中的光速为c，普朗克常量为h，则（　　） A．入射光波长为时，光电子最大初动能 B．入射光波长为时，光电子最大初动能 C．入射光波长为2λ0时，光电子最大初动能 D．入射光波长为2λ0时，光电子最大初动能 5．（24-25高二下·江苏宿迁·期末）采用如图甲所示电路来研究光电效应规律，现分别用a、b两束单色光照射同一光电管，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，断开开关K，电流表无示数 B．图甲中，换用频率更高的单色光照射，逸出功增大 C．图乙中，a、b两束单色光的频率 D．图乙中，增加a光的光照强度，则Im减小 6．（24-25高二下·江苏苏州·学业质量阳光指标调研）如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应实验，其截止频率，改变入射光的频率，则遏止电压随光的频率的变化关系是（    ） A． B． C． D． 7．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）下列关于物理学史的说法中，正确的是（　　） A．贝克勒尔发现了天然放射性现象，说明原子具有核式结构 B．爱因斯坦最先发现了光电效应现象 C．汤姆孙发现了电子，并测出了电子的电荷量 D．汤姆孙通过实验得到电子衍射图像，说明实物粒子也具有波动性 8．（24-25高二·江苏镇江·期末）在光电效应实验中，用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、3的金属，所得遏止电压如图所示，关于光电子最大初动能的大小关系正确的是（　　） A． B． C． D． 9．（24-25高二·江苏镇江·期末）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500nm，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 10．（24-25高二下·镇江中学&南京一中·期末）如图甲，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子。阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。分别用单色光束①、②照射光电管，电流表示数I与电压表示数U之间的关系如图乙所示，则以下说法正确的是（　　） A．两种光的光子能量关系 B．两种光的波长关系 C．两种光的动量关系 D．光电子最大初动能关系 二、解答题 11．（24-25高二下·江苏淮安·期末）如图所示为研究光电效应的实验装置。闭合开关，某单色光源发出的光能全部照射在阴极上，回路中形成电流。移动滑动变阻器的滑片，分别测得遏止电压为、饱和电流为。已知阴极金属的逸出功为，电子的电荷量为，普朗克常量为，光源发光功率恒定。 (1)求从阴极逸出时光电子的最大动能； (2)求单位时间内到达阳极的光电子数的最大值； (3)若每入射一光子会产生一个光电子，所有的光电子都能到达阳极，求光源的发光功率P。 12．（24-25高二下·江苏泰州·期末）图为研究光电效应的实验装置，某同学用频率为的光照射光电管，发现微安表有读数。调节滑动变阻器，使微安表示数恰好变为0，此时电压表的示数为。已知电子的电荷量为，普朗克常量为。求： (1)用频率为的光照射光电管时，电子的最大初动能； (2)该光电管的截止频率 13．（24-25高二下·江苏扬州·期末）如图1是研究光电效应的实验电路图，阴极K金属的逸出功为10.0eV。如图2是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射阴极K。 (1)求氢原子跃迁发出的频率最大的光子的能量； (2)若图1中电压表示数为3.5V，求光电子到达阳极A的最大动能。 14．（24-25高二下·江苏南通·期末）如图所示，发光功率为P的激光器，发出频率为ν的光照射在光电管阴极K上。向右移动变阻器滑片，测得饱和光电流为I。已知普朗克常量为h，电子的电荷量为e，阴极材料K的逸出功为W0。求： (1)光电子的最大初动能Ek； (2)单位时间从阴极K逸出的光电子数与激光器发出的光子数的比值k。 15．（24-25高二下·江苏徐州·期末）如图所示，当电键断开时，用频率为v的一束光照射金属极板K，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑动变阻器，当电压表读数为U时，电流表读数恰好为零。已知普朗克常量为h，电子电量为e，求： (1)光电子的最大初动能Ek； (2)该金属的逸出功W0。 16．（24-25高二下·江苏宿迁·期末）如图所示，一束频率为的激光进入双缝干涉装置。已知双缝间距，光屏离双缝，光在真空中的传播速度为，普朗克常量。求： (1)这束激光所具有的能量； (2)这束激光的波长； (3)光屏上相邻亮条纹的间距。 17．（24-25高二下·江苏宿迁·期末）如图所示，阴极材料由铝制成，已知铝的逸出功为，现用频率为的光照射铝的表面，发生光电效应。已知电子的电量为，普朗克常量为。求： (1)光电子的最大初动能； (2)为了使光电流变为0，应将滑动变阻器的滑片向哪个方向移动（端或端）？电压表示数至少为多大？ 18．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）如图甲为研究光电效应的实验装置，图乙为氢原子的能级图。原子从能级n=5向n=2跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应。现有一群处于n=5能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属。则： (1)该金属的逸出功为多少？ (2)一群处于 n=5的能级的氢原子向低能级跃迁，可以辐射几种频率的光子？在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有多少种？ (3)这些光子使该金属材料产生光电效应时，若电压表的示数为5V，求到达阳极的光电子的最大动能。 19．（24-25高二下·南京中华中学·期末）美国物理学家密立根利用图甲所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率的关系，描绘出图乙中的图像，由此算出普朗克常量。已知电子电荷量大小为e。请回答下列问题： (1)图甲中电极A连接电源的正极还是负极； (2)求普朗克常量； (3)求该金属的逸出功。 20．（24-25高二下·江苏部分高中·期末迎考）某种金属板受到一束频率为的紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的方向，速度大小也不相同。在右侧放置一个金属网。如果用导线将连起来，从射出的电子落到上便会沿导线返回，从而形成电流。现在不把直接相连，而按图示那样在之间加某一电压，当该电压大于时电流表中就没有电流。（已知普朗克常量为，电子电量为，质量为）则： (1)被这束紫外线照射出的电子，最大速度是多少？ (2)金属板的逸出功多大？ 21．（24-25高二·江苏镇江·期末）图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极金属的逸出功为。如图乙是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射极，求： （1）有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV？ （2）从图示位置移动滑片P至某处，电压表示数为2.21V，光电子到达A极的最大动能为多少eV？ 22．（24-25高二下·南京文枢高级中学·期末）如图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极K金属的逸出功为3.0eV。如图乙是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射K极，求： （1）有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV； （2）从图示位置向左移动滑片P至某处，电压表示数为2.29V，光电子到达A极的最大动能为多少eV。 地 城 考点02 原子结构 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏淮安·期末）如图所示为玻尔的氢原子电子轨道示意图。大量处于能级的电子向较低能级跃迁时会发出频率不同的光，下列说法中正确的是（　　） A．最多能产生3种不同的光子 B．电子离原子核越近，电子的总能量越大 C．电子从能级跃迁到能级，电子的动能减小 D．其中电子从能级跃迁到能级所发出光子的波长最长 2．（24-25高二下·江苏南通·期末）大量处在第3能级的氦离子（）向低能级跃迁，能发出频率为ν1、ν2、ν3的三种光子，且ν1>ν2>ν3。已知普朗克常量为h，基态氦离子的能量为E1，则处在第3能级氦离子的能量为（　　） A． B． C． D． 3．（24-25高二下·江苏宿迁·期末）如图为氢原子的能级示意图，则从左往右依次为a、b、c、d的四种电子发生如图所示跃迁时辐射的光子能量最大的是（　　） A．a B．b C．c D．d 4．（24-25高二下·江苏连云港·期末）如图为氢原子能级图，依据玻尔理论一群处于能级上的氢原子（　　） A．向低能级跃迁时最多产生4种谱线 B．可以吸收能量为的光子 C．向低能级跃迁时，电势能增大，动能减小 D．向能级跃迁时释放光子的频率最大 5．（24-25高二下·江苏扬州·期末）如图为粒子散射的实验装置示意图，实验观测发现，有少数粒子发生了大角度偏转，说明（　　） A．粒子跟电子发生了碰撞 B．金原子核内部有复杂结构 C．金原子中有带正电的原子核 D．粒子受到金原子核库仑引力 6．（24-25高二下·江苏徐州·期末）在氢原子光谱中，赖曼线系是电子从较高能级（n=2，3，4，…）跃迁到n=1能级发出的谱线，则赖曼线系中n值越大的谱线，对应的（　　） A．波长越长 B．频率越小 C．光子动量越大 D．光子能量越小 7．（24-25高二下·江苏无锡·期末）如图为氢原子能级，已知从高能级跃迁到第二能级的光子才可能被人眼识别。现有一束光子能量为12.75eV的单色光入射到大量处于基态的氢原子上，产生的可见光谱线是（　　） A． B． C． D． 8．（24-25高二下·南京金陵中学·期末）图甲为氢原子能级的示意图，大量氢原子从的能级向基态跃迁；图乙是卢瑟福α粒子散射实验，则（　　） A．这些氢原子在跃迁过程中能辐射出3种不同频率的电磁波 B．跃迁过程中电子的动能增大、电势能减小，动能和电势能的和不变 C．α粒子发生偏转的原因是受到原子核的核力作用 D．α粒子从Q到M的过程中，动能和电势能的和不变 9．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）下列关于物理学史的说法中，正确的是（　　） A．贝克勒尔发现了天然放射性现象，说明原子具有核式结构 B．爱因斯坦最先发现了光电效应现象 C．汤姆孙发现了电子，并测出了电子的电荷量 D．汤姆孙通过实验得到电子衍射图像，说明实物粒子也具有波动性 10．（24-25高二下·南京中华中学·期末）与下列图片相关的物理知识说法正确的是（　　） A．甲图，卢瑟福通过粒子散射实验，发现了质子 B．乙图，氢原子的能级结构图，大量处于能级的原子向低能级跃迁时，能辐射6种不同频率的光子 C．丙图，康普顿效应说明光子具有波动性 D．丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续进行，称为链式反应，其中核裂变反应方程为 11．（24-25高二下·江苏南师附中·期末）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（　　） A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 B．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，并测出了氦原子光谱 C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 D．根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性 12．（24-25高二下·镇江中学&南京一中·期末）氢原子能级如图所示，则下列说法中正确的是（　　） A．一个处于n=5能级的氢原子可向外辐射10种频率的光子 B．当氢原子处于不同能级时，核外电子的动能都相同 C．当氢原子从高能级跃迁到低能级时，电势能会减小 D．用12eV的光子照射处于基态的氢原子时，可使氢原子跃迁 二、解答题 13．（24-25高二下·江苏扬州·期末）如图1是研究光电效应的实验电路图，阴极K金属的逸出功为10.0eV。如图2是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射阴极K。 (1)求氢原子跃迁发出的频率最大的光子的能量； (2)若图1中电压表示数为3.5V，求光电子到达阳极A的最大动能。 14．（24-25高二下·江苏苏州·学业质量阳光指标调研）由玻尔理论可知，氢原子的基态能量为，激发态能量为（n=2，3，4，…）。已知普朗克常量h，真空中光速c。 (1)大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以释放几种频率的光子？求从n=4能级跃迁到n=2能级释放的光子能量； (2)要使处于n=2激发态的氢原子电离，求入射光的最大波长。 15．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）如图甲为研究光电效应的实验装置，图乙为氢原子的能级图。原子从能级n=5向n=2跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应。现有一群处于n=5能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属。则： (1)该金属的逸出功为多少？ (2)一群处于 n=5的能级的氢原子向低能级跃迁，可以辐射几种频率的光子？在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有多少种？ (3)这些光子使该金属材料产生光电效应时，若电压表的示数为5V，求到达阳极的光电子的最大动能。 16．（24-25高二·江苏镇江·期末）图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极金属的逸出功为。如图乙是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射极，求： （1）有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV？ （2）从图示位置移动滑片P至某处，电压表示数为2.21V，光电子到达A极的最大动能为多少eV？ 地 城 考点03 康普顿效应与波粒二象性 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏扬州·期末）大量实验证明电子、质子等实物粒子都具有波动性。一质子的质量为m，其德布罗意波长为λ，普朗克常量为h，真空中的光速为c，则该质子的动量p为（　　） A．mc B． C． D． 2．（24-25高二下·南京金陵中学·期末）波粒二象性是微观世界的基本特征，下列说法正确的是（　　） A．牛顿光的微粒说反映的就是波粒二象性中的粒子性 B．光电效应现象揭示了光的粒子性 C．黑体辐射现象可以用光的波动性解释 D．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的 3．（24-25高二下·江苏宿迁·期末）让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格（间距约）上，可得到如图所示的电子的衍射图样，则（　　） A．加速后电子物质波波长比可见光波长更短 B．加速电压越大，电子的物质波波长越长 C．加速后电子的物质波波长远小于金属晶格间距 D．动量相等的质子和电子，对应的物质波波长不相等 4．（24-25高二下·江苏苏州·学业质量阳光指标调研）云室可以显示带电粒子的运动径迹。图为一张云室中拍摄的照片，云室中加了垂直于纸面向外的匀强磁场，a、b、c、d是从O点沿相同方向发出的一些正、负电子的径迹。下列说法正确的是（    ） A．c、d都是正电子的径迹 B．b径迹对应的粒子动能最大 C．a径迹对应的粒子德布罗意波长最小 D．d径迹对应的粒子运动时间最短 5．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）电子显微镜利用电子束作为光源，把电子加速后，由于电子的德布罗意波比可见光波长（380-750nm）短得多，衍射现象的影响很小，具有极高的分辨率。如图所示为电子显微镜下的蔗糖颗粒，下列说法正确的是（　　） A．增大加速电子的电压可以提高电子显微镜的分辨率 B．电子的德布罗意波长比红外线波长更长 C．由图可知，蔗糖颗粒是单晶体，具有各向同性的特点 D．蔗糖颗粒受潮后粘在一起形成没有规则形状的糖块，蔗糖糖块是非晶体 6．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）下列关于物理学史的说法中，正确的是（　　） A．贝克勒尔发现了天然放射性现象，说明原子具有核式结构 B．爱因斯坦最先发现了光电效应现象 C．汤姆孙发现了电子，并测出了电子的电荷量 D．汤姆孙通过实验得到电子衍射图像，说明实物粒子也具有波动性 7．（24-25高二下·南京中华中学·期末）在微观世界，粒子的位置和动量不能同时精准确定，即有。除了动量与位置外还有其他物理量的不确定关系。如某物理量A，也有，其中t代表时间，h为普朗克常量，则物理量A的单位是（　　） A．N B．W C．K D．J 8．（24-25高二下·江苏南师附中·期末）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（　　） A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 B．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，并测出了氦原子光谱 C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 D．根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性 9．（24-25高二下·江苏徐州·期末）在氢原子光谱中，赖曼线系是电子从较高能级（n=2，3，4，…）跃迁到n=1能级发出的谱线，则赖曼线系中n值越大的谱线，对应的（　　） A．波长越长 B．频率越小 C．光子动量越大 D．光子能量越小 10．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）与下列图片相关的物理知识说法正确的是（　　） A．甲图为黑体辐射强度与辐射光波长的关系，其中T2对应的温度更高 B．乙图中温度为T4对应的气体分子热运动的平均动能较大 C．丙图中干簧管是通过电流受到的安培力来控制电路的通断 D．丁图为康普顿散射实验，散射光中出现波长变长的成分，支持了光的“波动说” 11．（24-25高二下·南京中华中学·期末）与下列图片相关的物理知识说法正确的是（　　） A．甲图，卢瑟福通过粒子散射实验，发现了质子 B．乙图，氢原子的能级结构图，大量处于能级的原子向低能级跃迁时，能辐射6种不同频率的光子 C．丙图，康普顿效应说明光子具有波动性 D．丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续进行，称为链式反应，其中核裂变反应方程为 12．（24-25高二下·镇江中学&南京一中·期末）如图甲，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子。阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。分别用单色光束①、②照射光电管，电流表示数I与电压表示数U之间的关系如图乙所示，则以下说法正确的是（　　） A．两种光的光子能量关系 B．两种光的波长关系 C．两种光的动量关系 D．光电子最大初动能关系 13．（24-25高二·江苏镇江·期末）在T1、T2两种温度条件下，黑体辐射强度与辐射波长的关系图像如下图所示，则下列关于黑体辐射，说法正确的是（　　） A． B．随着温度的升高，黑体辐射的峰值向长波方向移动 C．图像与坐标轴围成的面积相等且都是1 D．黑体不仅可以反射电磁波，还可以向外辐射电磁波 14．（24-25高二下·江苏无锡·期末）图中“测温枪”能将接收到的人体热辐射转换成温度显示，已知人体热辐射与黑体辐射规律相似。若人因病发烧，则病人热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是（　　） A．I减小，λ增大 B．I减小，λ减小 C．I增大，λ增大 D．I增大，λ减小 二、解答题 15．（24-25高二下·江苏连云港·期末）一波长为的光子被静止的、质量为m的电子散射。散射后电子的速度为v且方向与光子散射前的运动方向相同，光子散射后的运动方向与散射前相反，已知普朗克常量为h。求： (1)光子在散射前的动量p； (2)光子在散射后的波长λ。 地 城 考点04 放射性元素衰变 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏淮安·期末）在经济建设中会用到碳14测定地层形成年代的方法。碳14具有放射性，其衰变方程为：，其中的质量为，的质量为，的质量为，的结合能为，的结合能为，光在真空中的传播速度为。则（　　） A．X是由核内中子转化而来的 B．X是由核内质子转化而来的 C．单个衰变释放的核能为 D．单个衰变释放的核能为 2．（24-25高二下·江苏南师附中·期末）原子核的链式反应也可以在人工控制下进行。如图所示为当前普遍使用的“慢中子”核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，其中一种反应方程为，已知该反应过程中释放的能量为，下列说法正确的是（　　） A．的比结合能为 B．比更稳定 C．新核Y含有89个核子 D．镉棒的作用是使快中子变成慢中子 3．（24-25高二下·江苏徐州·期末）一种以钚−238为燃料的核电池，利用α衰变过程中释放的能量，通过温差发电器转化为电能。其释放出的α射线（　　） A．是高频的电磁波 B．穿透能力比β射线强 C．电离能力比γ射线强 D．在中子转化为质子过程中产生 4．（24-25高二下·江苏连云港·期末）某微型核电池原料是，衰变方程是。则（　　） A．X是正电子 B．比结合能比比结合能大 C．的质量等于与X的质量之和 D．核内一个质子转变为一个中子和一个电子 5．（24-25高二下·江苏盐城·期末）如图所示，一个氘核与一个氚核聚合成一个氦核的同时放出一个粒子。该粒子是（　　） A．电子 B．中子 C．质子 D．正电子 6．（24-25高二下·江苏泰州·期末）微型核电池能效高、续航时间长。某种核电池利用镅（243）的衰变进行发电，核反应方程为，该反应释放的能量为。则（　　） A．的质量比的大 B．的结合能为 C．的比结合能比的大 D．核外的电子跃迁形成衰变 7．（24-25高二下·江苏苏州·学业质量阳光指标调研）下列属于核裂变的是（　　） A． B． C． D． 8．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）已知铋210的半衰期是5天，40g铋210衰变后还剩5g，需要经过（　　） A．20天 B．15天 C．10天 D．5天 9．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）下列关于物理学史的说法中，正确的是（　　） A．贝克勒尔发现了天然放射性现象，说明原子具有核式结构 B．爱因斯坦最先发现了光电效应现象 C．汤姆孙发现了电子，并测出了电子的电荷量 D．汤姆孙通过实验得到电子衍射图像，说明实物粒子也具有波动性 10．（24-25高二下·南京中华中学·期末）碳14是一种放射性的元素，其衰变为氮14图像如图所示，根据图像提供的信息下列说法中正确的是（　　） A．经过11460年100个碳14核将衰变75个 B．碳14转变为氮14过程中有一个中子转变为质子 C．若氮14生成碳14的核反应方程为，则为电子 D．当氮14数量是碳14数量的3倍时，碳14衰变所经历时间为5730年 11．（24-25高二下·江苏南师附中·期末）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（　　） A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 B．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，并测出了氦原子光谱 C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 D．根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性 12．（24-25高二下·南京南航附中·期末）科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26，铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．Y是氦核 B．Y是质子 C．银河系中现有的铝同位素铝26将在144万年后全部衰变为镁26 D．将铝26放置在低温低压的环境中，其半衰期不变 13．（24-25高二下·江苏部分高中·期末迎考）月球车上利用衰变提供能量，衰变方程为，同时产生大量γ射线，已知的比结合能为E1，的比结合能为E2，X的比结合能为E3，则（　　） A．X是质子 B．该反应释放的能量为 C．月球上温度的变化会改变的衰变快慢 D．γ光子是原子核外电子由高能级向低能级跃迁时产生的 二、解答题 14．（24-25高二下·江苏徐州·期末）锝是第一种被人工制造的放射性元素，可以作为放射性药物用于“心脏灌注显像”的检测技术。含放射性元素锝的注射液注入被检测者的动脉中，通过血液循环均匀地分布到血液中，这时可利用其射线对被检测者的心脏进行造影。 (1)写出发生β衰变，生成的核反应方程； (2)锝的衰变规律如图所示，求锝的半衰期； (3)若上午8点注射锝的质量为m0，求次日凌晨2点剩余锝的质量m。 15．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）嫦娥六号除了太阳能板之外，还带了一块"核电池"。某核电池中一个静止的原子核发生了一次α衰变，放射出的核质量为，速度的大小为，生成的新核质量为。 (1)写出该衰变的核反应方程； (2)若该核反应过程中释放的核能全部转化为动能，求衰变过程释放的核能。 16．（24-25高二下·南京中华中学·期末）我国是国际热核聚变研究领域的领先者之一，在某次核反应中，一个氘核（）和一个氚核（）结合生成一个氦核（），并放出一个粒子。已知氘核的比结合能为，氦核的比结合能为，该核反应释放的核能为，真空中光速为c。 （1）写出核反应方程并求出质量亏损； （2）求氚核的比结合能。 17．（24-25高二下·南京金陵中学·期末）在质量较小的恒星中，质子—质子链反应是产生能量的主要方式。其中一种反应是氮核吸收一个质子转变成碳核和一个粒子，并释放出一个光子。已知光子的波长为，普朗克常量为，真空中光速为。 （1）写出氮转变成碳的核反应方程，并求光子的能量； （2）氮核的比结合能为，碳核的比结合能为，氦核的比结合能为，求核反应过程中的质量亏损。 地 城 考点05 结合能与比结合能 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏淮安·期末）在经济建设中会用到碳14测定地层形成年代的方法。碳14具有放射性，其衰变方程为：，其中的质量为，的质量为，的质量为，的结合能为，的结合能为，光在真空中的传播速度为。则（　　） A．X是由核内中子转化而来的 B．X是由核内质子转化而来的 C．单个衰变释放的核能为 D．单个衰变释放的核能为 2．（24-25高二下·江苏南师附中·期末）原子核的链式反应也可以在人工控制下进行。如图所示为当前普遍使用的“慢中子”核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，其中一种反应方程为，已知该反应过程中释放的能量为，下列说法正确的是（　　） A．的比结合能为 B．比更稳定 C．新核Y含有89个核子 D．镉棒的作用是使快中子变成慢中子 3．（24-25高二下·江苏连云港·期末）某微型核电池原料是，衰变方程是。则（　　） A．X是正电子 B．比结合能比比结合能大 C．的质量等于与X的质量之和 D．核内一个质子转变为一个中子和一个电子 4．（24-25高二下·江苏扬州·期末）2025年3月28日，我国新一代人造太阳“中国环流三号”取得重大突破，首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度，其核反应方程为，、、和X的质量分别为m1、m2、m3和m4，真空中的光速为c，则（　　） A．X是质子 B．该核反应类型是α衰变 C．一次核反应释放的能量为 D．的比合能为 5．（24-25高二下·江苏南通·期末）2025年科学家发现两个高速运行的铅核近距离“擦身而过”，可实现铅（）向金（）的转变，核反应方程为，该过程吸收能量。则（　　） A．的核子数比少 B．的中子数比少 C．的比结合能比大 D．的比结合能比小 6．（24-25高二下·江苏徐州·期末）如图所示是原子核的比结合能与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的比结合能，如的比结合能约为8.3MeV，的比结合能约为8.0MeV，的比结合能约为7.7MeV，的比结合能约为7.0MeV，根据该图像判断下列说法正确的是（　　） A．随着原子核质量数的增加，原子核的比结合能增大 B．核的比结合能比核大，因此核比核更稳定 C．把核分成4个核要释放约16MeV的能量 D．把核分成2个核要吸收约14.4MeV的能量 7．（24-25高二下·江苏常州·期末）如图所示为原子核的比结合能曲线，根据该曲线（　　） A．质量数越大，比结合能越小 B．质量数越大，比结合能越大 C．比更稳定 D．比更稳定 8．（24-25高二下·江苏宿迁·期末）中国环流器二号M装置（HL-2M）科学研究再获新进展，近期制造出1.5亿度的高温，创造了该装置的运行新纪录。其核反应方程为，则（　　） A．为 B．该核反应是裂变反应 C．的比结合能大于的比结合能 D．的核子平均质量大于的平均质量 9．（24-25高二下·江苏泰州·期末）微型核电池能效高、续航时间长。某种核电池利用镅（243）的衰变进行发电，核反应方程为，该反应释放的能量为。则（　　） A．的质量比的大 B．的结合能为 C．的比结合能比的大 D．核外的电子跃迁形成衰变 10．（24-25高二下·江苏部分高中·期末迎考）月球车上利用衰变提供能量，衰变方程为，同时产生大量γ射线，已知的比结合能为E1，的比结合能为E2，X的比结合能为E3，则（　　） A．X是质子 B．该反应释放的能量为 C．月球上温度的变化会改变的衰变快慢 D．γ光子是原子核外电子由高能级向低能级跃迁时产生的 二、解答题 11．（24-25高二下·南京中华中学·期末）我国是国际热核聚变研究领域的领先者之一，在某次核反应中，一个氘核（）和一个氚核（）结合生成一个氦核（），并放出一个粒子。已知氘核的比结合能为，氦核的比结合能为，该核反应释放的核能为，真空中光速为c。 （1）写出核反应方程并求出质量亏损； （2）求氚核的比结合能。 12．（24-25高二下·南京金陵中学·期末）在质量较小的恒星中，质子—质子链反应是产生能量的主要方式。其中一种反应是氮核吸收一个质子转变成碳核和一个粒子，并释放出一个光子。已知光子的波长为，普朗克常量为，真空中光速为。 （1）写出氮转变成碳的核反应方程，并求光子的能量； （2）氮核的比结合能为，碳核的比结合能为，氦核的比结合能为，求核反应过程中的质量亏损。 地 城 考点06 质能方程与核式反应 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏淮安·期末）在经济建设中会用到碳14测定地层形成年代的方法。碳14具有放射性，其衰变方程为：，其中的质量为，的质量为，的质量为，的结合能为，的结合能为，光在真空中的传播速度为。则（　　） A．X是由核内中子转化而来的 B．X是由核内质子转化而来的 C．单个衰变释放的核能为 D．单个衰变释放的核能为 2．（24-25高二下·江苏南师附中·期末）原子核的链式反应也可以在人工控制下进行。如图所示为当前普遍使用的“慢中子”核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，其中一种反应方程为，已知该反应过程中释放的能量为，下列说法正确的是（　　） A．的比结合能为 B．比更稳定 C．新核Y含有89个核子 D．镉棒的作用是使快中子变成慢中子 3．（24-25高二下·江苏连云港·期末）某微型核电池原料是，衰变方程是。则（　　） A．X是正电子 B．比结合能比比结合能大 C．的质量等于与X的质量之和 D．核内一个质子转变为一个中子和一个电子 4．（24-25高二下·江苏扬州·期末）2025年3月28日，我国新一代人造太阳“中国环流三号”取得重大突破，首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度，其核反应方程为，、、和X的质量分别为m1、m2、m3和m4，真空中的光速为c，则（　　） A．X是质子 B．该核反应类型是α衰变 C．一次核反应释放的能量为 D．的比合能为 5．（24-25高二下·江苏宿迁·期末）中国环流器二号M装置（HL-2M）科学研究再获新进展，近期制造出1.5亿度的高温，创造了该装置的运行新纪录。其核反应方程为，则（　　） A．为 B．该核反应是裂变反应 C．的比结合能大于的比结合能 D．的核子平均质量大于的平均质量 6．（24-25高二下·江苏泰州·期末）微型核电池能效高、续航时间长。某种核电池利用镅（243）的衰变进行发电，核反应方程为，该反应释放的能量为。则（　　） A．的质量比的大 B．的结合能为 C．的比结合能比的大 D．核外的电子跃迁形成衰变 7．（24-25高二下·江苏苏州·学业质量阳光指标调研）下列属于核裂变的是（　　） A． B． C． D． 8．（24-25高二下·南京中华中学·期末）与下列图片相关的物理知识说法正确的是（　　） A．甲图，卢瑟福通过粒子散射实验，发现了质子 B．乙图，氢原子的能级结构图，大量处于能级的原子向低能级跃迁时，能辐射6种不同频率的光子 C．丙图，康普顿效应说明光子具有波动性 D．丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续进行，称为链式反应，其中核裂变反应方程为 二、解答题 9．（24-25高二下·江苏南师附中·期末）已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，的质量为m3，真空中的光速为c（题中所用物理量的单位均为国际单位）。 (1)写出两个氘核聚变为一个的核反应方程，并计算释放的能量； (2)已知1kg煤完全燃烧时放出的能量为q，求质量为M的氘核完全聚变为，释放的能量相当于多少kg煤完全燃烧时放出的能量？ 10．（24-25高二下·江苏无锡·期末）嫦娥六号携带了一块"核电池"。电池中一个静止的原子核Po发生了一次α衰变，放射出的核质量为m，速度的大小为v，生成新核Pb的质量为M，真空中的光速为c。求： (1)新核Pb的速度大小； (2)若该核反应过程中释放的核能全部转化为动能，求衰变过程的质量亏损Δm。 11．（24-25高二下·江苏南京六校联合体·期末）嫦娥六号除了太阳能板之外，还带了一块"核电池"。某核电池中一个静止的原子核发生了一次α衰变，放射出的核质量为，速度的大小为，生成的新核质量为。 (1)写出该衰变的核反应方程； (2)若该核反应过程中释放的核能全部转化为动能，求衰变过程释放的核能。 12．（24-25高二下·南京中华中学·期末）我国是国际热核聚变研究领域的领先者之一，在某次核反应中，一个氘核（）和一个氚核（）结合生成一个氦核（），并放出一个粒子。已知氘核的比结合能为，氦核的比结合能为，该核反应释放的核能为，真空中光速为c。 （1）写出核反应方程并求出质量亏损； （2）求氚核的比结合能。 13．（24-25高二下·南京金陵中学·期末）在质量较小的恒星中，质子—质子链反应是产生能量的主要方式。其中一种反应是氮核吸收一个质子转变成碳核和一个粒子，并释放出一个光子。已知光子的波长为，普朗克常量为，真空中光速为。 （1）写出氮转变成碳的核反应方程，并求光子的能量； （2）氮核的比结合能为，碳核的比结合能为，氦核的比结合能为，求核反应过程中的质量亏损。 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $