专题强化小卷（十五）原子物理-2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 原子物理专项训练以守恒定律与能量观念为核心，通过典例系统整合核反应、光电效应、能级跃迁等模块，强化科学推理与模型建构能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |核反应与衰变|5题（1/3/4/8/11）|质量数与电荷数守恒判断反应类型；半衰期统计规律应用|从核反应方程书写到衰变类型分析，建立“守恒-衰变-稳定性”逻辑链| |光电效应|5题（2/5/6/10/12）|光电效应方程与动能定理结合；遏止电压与光子频率关系推导|以光子能量为起点，关联逸出功、最大初动能，形成“光能量-电子能量-电路测量”应用链条| |氢原子能级|3题（6/7/12）|能级跃迁能量差计算；辐射光子频率/波长公式应用|基于能级公式，构建“能级跃迁-光子能量-光电效应条件”推导关系| |综合应用|1题（12）|多过程问题拆解（跃迁辐射-光电效应-电路加速）|整合能级、光电效应、能量守恒，体现知识横向联系与综合应用|

专题强化小卷（十五）原子物理 2027届高考物理一轮复习 一、单选题 1．用波长为的（伽马）射线轰击锌靶产生的核反应方程为：，已知射线的速度为，普朗克常量为。则（     ） A．X表示 B．X表示 C．一个光子的动量为 D．一个光子的能量为 2．某金属在一束波长为的单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为，已知普朗克常量为h，光速为c，则（　　） A．单色光的频率为 B．单色光的光子能量为 C．金属的逸出功为 D．金属的极限频率为 3．下列核反应方程及其类型的表述正确的是（     ） A．，是核聚变反应 B．，是核裂变反应 C．，是衰变 D．，是衰变 4．1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用放射源进行了实验验证，次年李、杨两人为此获得了诺贝尔物理学奖。已知的半衰期约为5.26年，其衰变方程是，其中是反中微子，它的电荷量为0，质量可忽略。下列说法正确的是（　　） A．升高温度或增大压强可使的半衰期改变 B．是来自原子核外的电子 C．的结合能大于的结合能 D．20个原子核经过10.52年一定有15个发生了衰变 5．下列关于图所示四幅图片所示的现象或解释，说法正确的是（    ） A．图甲：反映核子的平均质量与原子序数的关系，重核A裂变成原子核B和C，原子核B和C的比结合能都大于重核A的比结合能 B．图乙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 C．图丙：中间有隔板的绝热容器，隔板左侧装有温度为T的理想气体，右侧为真空。现抽掉隔板，气体的最终温度小于T D．图丁为研究光电效应的实验电路图，保持入射光的频率不变，增大入射光的强度，遏止电压增大 6．甲、乙、丙、丁四幅图分别对应不同的物理现象与规律，下列说法正确的是（     ）         A．甲图中，两个处于能级的氢原子向低能级跃迁，最多可辐射6种频率的光子 B．乙图中，滑动变阻器的滑片向左滑，可以测遏止电压 C．丙图中对应的遏止电压与光子的频率成正比 D．丁图中，卢瑟福通过粒子散射实验，大多数粒子仍沿原方向前进，从而否定了汤姆孙的枣糕模型，提出了原子的核式结构模型 7．氢原子的基态能量为，激发态能量为，其中，3…已知普朗克常量为，光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（　　） A．氢原子处在能级时对应的能量为 B．氢原子从能级向基态跃迁时放出的光子频率为 C．氢原子从能级向基态跃迁时放出的光子波长为 D．若氢原子从能级跃迁到能级、从能级跃迁到基态辐射光的波长分别为、，则从能级跃迁到基态，辐射光的波长为 8．核能是比较清洁的能源，核电池利用放射性同位素衰变释放的核能制成。经过衰变①变成，经过衰变②变成，再经过多次衰变最终变成稳定的，同时释放巨大的能量。下列说法正确的是（     ） A．衰变①为α衰变、衰变②为β衰变 B．的结合能大于的结合能 C．变成，经过了8次α衰变、8次β衰变 D．64个经过两个半衰期有48个发生衰变 二、多选题 9．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） A．图甲：原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成，而质子和中子则由更小的微粒组成 B．图乙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 C．图丙：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 D．图丁：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 10．如图甲所示的光电传感器，若光线被挡住，电流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光只有、两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为、光单独照射光电管时产生的光电流与光电管两端电压的关系图线。已知光电管阴极材料的逸出功为，下列说法正确的是（    ） A．光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光 B．光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能为 C．若部分光线被遮挡，光电子飞出阴极时的最大初动能不变，但光电流减小 D．通过增大电源提供的正向电压一定可以使光电流增大 11．某原子核X发生衰变时，可能放出α粒子或β粒子，并产生新原子核Y。静止在某匀强电场中的原子核X发生一次衰变后，放出的两个粒子的初速度方向都垂直于电场，它们的轨迹是甲和乙，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．X的衰变是α衰变 B．X的衰变是β衰变 C．X衰变后，Y的运动轨迹是乙 D．X衰变过程遵循能量守恒定律，但不遵循动量守恒定律 三、解答题 12．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。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C C C A B C A AD BC 题号 11 答案 BC 1．B 【详解】AB．根据质量数守恒、电荷数守恒，可知X表示，故A错误，B正确； C．一个光子的动量为，故C错误； D．光子能量 结合波速关系 一个光子的能量为，故D错误。 故选B。 2．C 【详解】A．先明确核心公式：光速与波长、频率的关系 光子能量公式 光电效应方程 极限频率满足（为金属逸出功，为极限频率） 由得单色光频率，故A错误； B．光子能量故B错误； C．根据光电效应方程变形得，故C正确； D．极限频率，故D错误。 故选C。 3．C 【详解】A．该反应是钍核吸收中子生成其同位素的反应，不是轻核聚合的核聚变，故A错误； B．该反应放出电子，质量数不变、电荷数+1，属于衰变，不是重核分裂的核裂变，故B错误； C．该反应放出电子，满足反应后电荷数+1、质量数不变的衰变特征，是衰变，故C正确； D．该反应是重核受中子轰击分裂为两个中等质量核的核裂变反应，是裂变伴随释放的光子，不是衰变，故D错误。 故选C。 4．C 【详解】A．半衰期由原子核内部结构决定，与外界温度、压强等环境因素无关，A错误； B．根据质量数、电荷数守恒，X的质量数为0、电荷数为-1，是电子；β衰变的电子来源于原子核内中子转化为质子时的释放，不是原子核外的电子，B错误； C．该衰变过程释放能量，生成的比更稳定；二者核子数相同，原子核越稳定总结合能越大，因此的结合能大于的结合能，C正确； D．半衰期是针对大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核不适用，20个原子核经过10.52年的衰变数目是不确定的，D错误。 故选C。 5．A 【详解】A．图甲中，重核裂变成原子核和，核子的平均质量变小，可知裂变过程释放能量，原子核和更稳定，可知重核的比结合能小于原子核和的比结合能，故A正确； B．图乙为卢瑟福粒子散射实验，根据实验结果卢瑟福提出了原子的核式结构，故B错误； C．抽掉隔板，气体自由膨胀，对外不做功，又是绝热，则气体的最终温度还是T。故C错误； D．由光电效应方程 由动能定理 故 故遏止电压与入射光的强度无关，发生光电效应时，遏止电压随入射光的频率的增大而增大，故D错误。 故选A。 6．B 【详解】A．大量氢原子处于能级向低能级跃迁时，最多辐射种频率的光子 但本题只有2个氢原子，最多只能辐射出不超过4种不同频率的光子，故A错误； B．由乙图电路可知，光电管的阴极接高电势、阳极接滑片，加的是反向电压。 当滑动变阻器滑片向左滑动时，反向电压逐渐减小，电流减小，找到电流恰好为零的临界点，对应的电压就是遏止电压 因此可以测量遏止电压，故B正确； C．根据爱因斯坦光电效应方程 整理得 遏止电压与光子频率是线性关系，不是正比关系，故C错误； D．卢瑟福粒子散射实验中，少数粒子发生大角度偏转才是否定汤姆孙枣糕模型、提出核式结构模型的依据，故D错误。 故选B。 7．C 【详解】A．氢原子处在能级时对应的能量为，故A错误； BC．氢原子从能级向基态跃迁时释放的光子能量 放出的光子频率为 放出的光子波长为。故B错误，C正确； D．氢原子从能级跃迁到能级有 从能级跃迁到基态有 联立可得 从能级跃迁到基态有 可得，故D错误。 故选C。 8．A 【详解】A．衰变成的核反应方程为 该核反应为衰变，变成的核反应方程为 该核反应为衰变，故A正确； B．的比结合能大于的比结合能，又由于和的核子数相同，所以的结合能小于的结合能，故B错误； C．衰变质量数减4、电荷数减2，衰变的质量数不变、电荷数加1，变成质量数减少32，则发生了8次衰变，发生衰变的次数为，故C错误； D．半衰期符合统计规律，对于少数的原子核不成立，D错误。 故选A。 9．AD 【详解】A．图甲表示原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成，而质子和中子则由更小的微粒组成，故A正确； B．图乙为粒子散射实验装置图，卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型，故B错误； C．图丙表示用中子轰击铀核使其发生裂变，故C错误； D．图丁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D正确。 故选AD。 10．BC 【详解】A．处于激发态的氢原子向低能级跃迁，共产生3种光子，能量分别为： ：，可以产生光电效应 ：，不能产生光电效应 ：，可以产生光电效应 因此，能产生光电效应的两种光子中，跃迁光子能量更高、频率更大。 根据光电效应方程 根据图丙可得，光遏止电压小于光遏止电压，得光能量小于光能量，则题述光为氢原子从能级跃迁到能级时发出的光，A错误； B．根据光电效应方程 光电子的最大初动能由能量最高的光子决定 ，B正确； C．部分光线被遮挡，不改变光子能量，则光电子飞出阴极时的最大初动能不变。因为光子数量减少，则光电子数量减小，光电流变小，C正确； D．当光电流达到饱和电流后，所有逸出的光电子都已经被阳极收集，继续增大正向电压，光电流不会再增大，D错误。 故选BC 。 11．BC 【详解】C．做曲线运动的物体轨迹向合力的方向弯曲，根据轨迹图可知，甲轨迹对应的粒子受向左的电场力，乙轨迹对应的粒子受向右的电场力，则甲轨迹对应的粒子带负电，乙轨迹对应的粒子带正电，因为新原子核Y带正电，即乙轨迹对应的粒子是新原子核Y，故C正确； AB．α粒子带正电，β粒子带负电，即甲轨迹对应的粒子是β粒子，即X的衰变是β衰变，故A错误，B正确； D．X衰变过程遵循能量守恒定律，也遵循动量守恒定律，故D错误。 故选BC。 12．(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。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $