周练（十六）原子物理-【高考领航】2027年高考物理总复习四测通关卷

**基本信息** 聚焦原子物理核心概念与应用，通过选择与计算结合的题型设计，系统考查粒子性质、核反应规律及光电效应等高频考点，强化物理观念与科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |粒子物理|3题|概念辨析|从β衰变本质到德布罗意波，构建微观粒子认知体系| |核反应应用|4题|情境应用题|结合核电站、半衰期等实例，体现能量观念与科学态度| |能级与光电效应|5题|综合计算题|串联氢原子光谱、跃迁规律及光电效应方程，强化科学推理|

周练(十六)　原子物理 1．C　2.C　3.B 4．D　根据E＝hν＝，由光谱线可知，Hδ谱线的波长最短，则Hδ谱线对应的光子能量最高，故选D。 5．A　由题可知Am的半衰期为432年，故864年是2个半衰期，剩余质量m＝m0＝0.25 g，则衰变的质量为Δm＝m0－m＝1 g－0.25 g＝0.75 g，故A正确；能使空气分子电离的射线是α射线，不是β射线，故B错误；半衰期由原子核内部因素决定，与温度无关，故C错误；镅原子核中质子数为95，中子数为241－95＝146，故D错误。 6．C　光照到光电管发生光电效应是瞬间的，即立刻产生光电子，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，光电子的最大初动能与发光的频率有关，发光强度变强时，发光频率不变，最大初动能不变，故B错误；仅将发光二极管换为发蓝光，频率变高，一定能发生光电效应，故C正确；仅将发光二极管频率减小，不一定超过截止频率，不一定能发生光电效应，所以不一定能识别条形码，故D错误。 7．C　根据质量数和电荷数守恒，X的电荷数为2×1－2＝0，质量数为2×2－3＝1，应为中子而非质子，故A错误；反应物的总结合能为4E1，生成物的总结合能为3E2。因聚变释放能量，生成物总结合能更大，3E2>4E1，反应物总结合能小于生成物，故B错误；聚变反应中生成物比反应物更稳定，比结合能更高，故E2>E1，故C正确；释放的核能为生成物总结合能与反应物总结合能之差，即3E2－4E1，故D错误。 8．CD　电子处于不同的轨道时，原子处于不同能级，能量不同，故A错误；食盐发出黄色的光是钠原子能级跃迁导致，不是原子核变化，故B错误；光子与电子碰撞时，动量守恒和能量守恒，光子动量和能量都可以发生改变，故C正确；物质吸收光的能量后，从基态跃迁到高能级，再跃迁回基态时，以光的形式放出能量，而发出的光子的能量一定小于等于入射光光子的能量，所以不可能在红外线照射下发出可见光，故D正确。 9．CD　由题可知E41＝－(－13.6 eV)＝12.75 eV，故基态氢原子吸收12.75 eV的能量跃迁到n＝4的能级，向低能级跃迁时可发射出＝6种波长的光，其中从n＝4、n＝3跃迁到n＝2的能级发出光的频率分别为E42＝－＝2.55 eV，E32＝－≈1.89 eV，为可见光，故选CD。 10．BD　光伏电池的发电原理可体现光的粒子性，故A错误；Uc是遏止电压，测量遏止电压时，A、K两极上所加电压为减速电压，即K极电势比A极高，可知，滑片P应向a移动，故B正确；饱和电流与光照强度成正比，由单位时间内逸出的光电子数目决定，若强度相同，改用紫光照射，由于紫光光子能量大于黄光光子的能量，则紫光照射时，单位时间逸出的光电子数目少一些，饱和电流减小，故C错误；根据eUc＝Ekmax＝hν－W0，解得ν＝，故D正确。 11．解析：(1)设发生了x次α衰变和y次β衰变， 则238＝206＋4x，92＝82＋2x－y 解得x＝8，y＝6 所以发生了8次α衰变，6次β衰变。 (2)设剩下的质量为m0， 由半衰期公式得m0＝m 解得m0＝m。 (3)一个质子和两个中子聚变成氚核的过程中的质量亏损为Δm＝(mp＋2mn)－m＝0.015×10-27 kg 释放的核能为ΔE＝Δmc2＝1.35×10-12 J 氚核的比结合能为＝4.5×10-13 J。 答案：(1)8次α衰变，6次β衰变　(2)m (3)4.5×10-13 J 12．解析：(1)紫外线比可见光的光子能量要大，可知，从n＝3能级跃迁至n＝1能级与从n＝2能级跃迁至n＝1能级为紫外线，从n＝3能级跃迁至n＝2能级释放的光子是可见光，则有hν32＝E3－E2 根据光速与频率的关系有c＝λν32 解得λ＝6.58×10-7 m 用这种可见光做双缝干涉实验，干涉亮纹中心间距Δx＝ 结合上述解得Δx＝2.63×10-3 m。 (2)到达阳极A动能最大的电子，其对应入射光的光子能量最大，结合上述可知，应是从n＝3能级跃迁到n＝1能级释放的光子照射阴极后从表面溢出的电子加速获得的，根据波尔理论有hν31＝E3－E1 根据光电效应方程有Ek0＝hν31－W0 光电子在光电管内运动过程，根据动能定理有 eU＝Ek－Ek0 解得阴极材料逸出功为W0＝7.09 eV。 答案：(1)2.63×10-3 m　(2)7.09 eV 学科网（北京）股份有限公司 $ 周练(十六)　原子物理 (时间：45分钟　满分：70分) 一、选择题：本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．关于粒子的说法，正确的是(　　) A．发生β衰变时放出的β射线是电子流，射线来自原子核，说明原子核里有电子 B．德布罗意通过实验验证了实物粒子具有波动性 C．发生光电效应时，从金属表面逸出的光电子是一次性吸收光子的全部能量，不需要积累的时间 D．光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子，叫作“基本粒子” 2．具有完全自主知识产权的国家科技重大专项——华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程商运投产，成为世界首个实现模块化第四代核电技术商业化运行的核电站，标志着我国在高温气冷堆核电技术领域实现了全球领先。关于高温气冷堆核电站说法正确的是(　　) A.利用核聚变发电，所以需要高温 B．通过改变温度控制核反应速度 C．利用核裂变时发生“质量亏损”而提供能量 D．核反应堆中镉棒插入是提高核反应速度 3．如下列各图所示，α粒子以初速度v射入电场或磁场中，其中α粒子的德布罗意波长变小的是(　　) 4．氢原子的光谱如图所示，图中的Hα、Hβ、Hγ、Hδ四条谱线都在可见光区。这四条谱线对应的光子能量最高的是(　　) 氢原子在可见光区域的光谱线 A．Hα谱线 B．Hβ谱线 C．Hγ谱线 D．Hδ谱线 5．烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅来探测烟雾。当正常空气分子穿过探测器时，镅会释放出射线将它们电离，从而产生电流。烟尘一旦进入探测腔内，烟尘中的微粒会吸附部分射线，导致电流减小，从而触发警报。则下列判断正确的是(　　) A.1 g的镅经864年将有0.75 g发生衰变 B．镅衰变释放出的射线为β射线 C．发生火灾时，由于温度升高，会使镅的半衰期增大 D．镅原子核中有146个质子 6．如图甲所示，某款条形码扫描探头上装有发光二极管和光电管，工作原理图如图乙。打开扫描探头，发光二极管发出红光，将探头对准条形码移动，红光遇到条形码的黑色线条时，光几乎全部被吸收；遇到白色空隙时光被大量反射到探头上，光电管发生光电效应产生光电流。通过信号处理系统，条形码就被转换成了脉冲电信号，则(　　) 　甲　　　　　　　　　　乙 A．扫描探头在条形码上移动的速度不能太快，否则光电管来不及发生光电效应 B．若仅将扫描探头的发光强度增大，光电子的最大初动能增大 C．若仅将发光二极管换为发蓝光，也能发生光电效应 D．若将发光二极管发出的光的频率减小，只要照射时间够长，也一定能正常识别条形码 7．太阳的能量主要通过质子—质子链反应(简称PP链)产生，太阳产生的能量约99%来自该链反应。该链反应中的一个核反应方程为He＋X，已知的比结合能为He的比结合能为E2，下列说法正确的是(　　) A．X是质子 B．反应物的总结合能大于生成物的总结合能 He的比结合能大于的比结合能 D．该核反应释放的核能为2E1－E2 8．关于近代物理，下列说法正确的是(　　) A．氢原子中，电子处在不同的定态轨道时，原子的能量均相同 B．食盐被灼烧时发出黄色的光是钠原子核发生变化而造成的 C．光子既具有能量又具有动量，与电子发生碰撞时光子的动量可以发生改变 D．任何物质在红外线照射下都不会发出可见光 9．已知氢原子的能级规律为En＝(其中E1＝－13.6 eV，n＝1，2，3，…)，现用光子能量为12.75 eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是(可见光光子的能量范围为1.62～3.11 eV)(　　) A．照射时不能被基态的氢原子吸收 B．可能观测到氢原子发射的不同波长的光有3种 C．氢原子发射不同频率的光，可见光有2种 D．可能观测到氢原子发射不同波长的光有6种 10．光伏电池是利用太阳光产生电能的装置，在太阳光照射下，光伏内的原子会受到光照射而产生电子，将其收集起来从而产生电能。现用如图甲所示的电路研究光伏电池的工作原理，用黄光照射光电管的阴极K，并根据电流表和电压表测得的示数，研究电流和电压的关系，如图乙所示。已知该光电管阴极K的逸出功为W0，电子电荷量大小为e，普朗克常量为h，则下列说法正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　乙 A．光伏电池的发电原理可体现光的波动性 B．测量Uc的大小时，滑片P应向a移动 C．要使饱和光电流增大，可改用紫光照射 D．黄光的频率为 答 题 栏 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 二、非选择题：本题共2小题，共24分。 11．(10分U是最常见的一种铀，但它却不是实用的核燃料，军事上则常用做贫铀弹或装甲板材。假设经过多次α和β衰变，最终生成并释放出γ射线。已知的半衰期T＝4.5亿年，光速c＝3×108 m/s。 (1)求发生α和β衰变的次数； (2)求质量为m的，经过t＝13.5亿年后，剩下的质量； (3)氚核是重要的核聚变材料，已知氚核的质量m＝5.0074×10-27 kg，中子的质量mn＝1.6749×10-27 kg，质子的质量mp＝1.6726×10-27 kg，求氚核的比结合能。 12.(14分)如图甲为氢原子能级图，大量处于n＝3激发态的氢原子向低能级跃迁时，释放出大量光子组成光束(包括一种频率的可见光和两种频率的紫外线)，让该光束持续照射图乙所示光电管的阴极K，发生光电效应形成了光电流。调节变阻器滑片，当电压表示数为U＝7 V时，到达阳极A的电子的最大动能为Ek＝12 eV。(下面计算均保留三位有效数字) (1)取普朗克常量为h＝6.63×10-34 J·s，光速c＝3×108 m/s，电子的电荷量e＝1.6×10-19 C，求氢原子在上述跃迁中释放的可见光的波长。用这种可见光做双缝干涉实验，如果双缝到光屏之间的距离是L＝800 mm，双缝之间的距离是d＝0.20 mm，求光屏上相邻亮条纹中心的间距； (2)求图乙中阴极材料K的逸出功。 　甲　　　　　　　　　　　乙 学科网（北京）股份有限公司 $