第1頁（共1頁）2025年高考備考高中物理個性化分層教輔中等生篇《原子物理與核物理》一．選擇題（共10小題）1．（2024春?海門區期末）氫原子能級如圖所示，則下列說法中正確的是（）A．一個處于n＝5能級的氫原子可向外輻射10種頻率的光子 B．當氫原子處于不同能級時，核外電子的動能都相同 C．當氫原子從高能級躍遷到低能級時，電勢能會減小 D．用12eV的光子照射處于基態的氫原子時，可使氫原子躍遷2．（2024?深圳開學）圖甲是利用光電效應工作的一種光電傳感器，可以將可見光信號轉換為電信號，主要用在自動控制電路中，其原理電路如圖乙所示。正常工作時，可見光照在陰極K上，電路導通，電信號由電阻R兩端輸出，下列說法正確的是（）A．正常工作時，A端接電源負極，B端接電源正極 B．換用紫外線照射光電管時，電路就不會有電信號輸出 C．正常工作時，光照強度越大，電阻R兩端的電壓越大 D．正常工作時，電阻R上的電流方向是自下而上的3．（2024春?武昌區期末）如圖甲是氫原子能級圖，巴耳末系中有三種光是分別從n＝3、4、5能級躍遷到n＝2能級產生的。用這三種光分別照射如圖乙所示的密封在真空玻璃管中的K極，若已知K極金屬材料的逸出功為W0＝2.13eV，則下列說法正確的是（）A．光電子從K極到A極做勻減速運動 B．上述三種光只有一種不能使K極金屬發生光電效應 C．滑動變阻器滑片從右向左移動過程中，電流表示數會一直增大 D．這三種光中，從n＝5躍遷到n＝2能級產生的光照射K極時，遏止電壓最小4．（2024春?武昌區期末）常被用來研究甲狀腺激素合成和分泌的碘131是一種放射性同位素，其半衰期為8天。若橫坐標表示時間t，縱坐標表示碘131的質量m，下列m﹣t圖像中能正確反映其衰變規律的是（）A． B． C． D．5．（2024春?金壇區校級期末）一含有光電管的電路如圖甲所示，乙圖是用a、b、c光照射光電管得到的I﹣U圖線，Uc1、Uc2表示截止電壓，下列說法正確的是（）A．甲圖中光電管得到的電壓為反向電壓 B．a、b光的波長相等 C．a、c光的波長相等 D．a、c光的光強相等6．（2024春?濰坊期末）放射性核素治療（RNT）是將放射性核素聚集在病變部位，利用電離輻射生物效應殺傷病變組織。釔﹣90（90Y）是近年來備受關注的β射線核素，已知釔﹣90（90Y）的半衰期是64小時，若取這種元素2g，經過8天后，發生衰變的元素質量為（）A．1.75g B．1.50g C．0.25g D．0.50g7．（2024春?濰坊期末）在勻強磁場中一靜止的氡（86222Rn）核衰變時放出α粒子和釙（84218Po）核，其運動軌跡均在與磁場垂直的平面內，氡核、α粒子、釙核的比結合能分別是E1、E2、EA．E1＞E3 B．ΔE＝222E1﹣4E2﹣218E3 C．α粒子運動的軌道半徑大于釙核的軌道半徑 D．α粒子和釙核的動能之比為2：1098．（2024春?桃城區校級期末）原子處于磁場中，某些能級會發生劈裂。如圖甲，XX代表激發態1，X代表激發態2，G代表基態，由于能級劈裂，如圖乙，X態劈裂為兩支，分別為XH、XV兩個能級。原子劈裂前輻射出光譜線①和②，劈裂后輻射出光譜線③、④、⑤和⑥，下列說法正確的是（）A．①和⑤的能量相等 B．③的頻率大于⑥的頻率 C．若用④照射某種金屬能發生光電效應，則用⑥照射也一定能發生 D．①和②的頻率之和等于⑤和⑥的頻率之和9．（2024?桃城區校級模擬）盧瑟福發現質子的過程可以用下列核反應方程表示：24He+714N→X+A．核反應方程中的X是氟的原子核 B．該反應過程釋放能量為0.6517MeV C．X的比結合能約為7.54MeV D．該反應不滿足能量守恒定律10．（2024春?寧波期末）鈉的放射性同位素1124Na經過一次衰變后產生穩定的鎂（1224Mg）。已知11A．該衰變過程為α衰變 B．1124C．水池中水的體積約為10m3 D．水池中水的體積約為1000m3二．多選題（共5小題）（多選）11．（2024春?棗莊期末）市面上流行一種發光鑰匙鏈，主體部分為玻璃熒光管，管內密封少量氚氣。放射性元素氚的半衰期為12.5年，核反應方程為：13H→2A．23He的比結合能比B．衰變產生的β射線用一張薄紙就可以擋住 C．核反應產生的電子來自于核內中子的轉化 D．經過25年，熒光管內的氚核全部發生衰變（多選）12．（2024?溫州三模）如圖為某款條形碼掃描筆的工作原理圖，發光二極管發出的光頻率為ν0，將掃描筆筆口打開，在條形碼上勻速移動，遇到黑色線條光幾乎全部被吸收；遇到白色線條光被大量反射到光電管中的金屬表面（截止頻率0.8ν0），產生光電流，如果光電流大于某個值，會使信號處理系統導通，將條形碼變成一個個脈沖電信號。下列說法正確的是（）A．掃描筆在條形碼上移動的速度會影響相鄰脈沖電信號的時間間隔 B．頻率為ν0的光照到光電管的金屬表面立即產生光電子 C．若發光二極管發出頻率為1.2ν0的光，則一定無法識別條形碼 D．若發光二極管發出頻率為0.5ν0的光，掃描筆緩慢移動，也能正常識別條形碼（多選）13．（2024春?海口期末）一個92235UA．X原子核中含有86個中子 B．X原子核中含有141個核子 C．上述核反應過程中，裂變時釋放能量，裂變后生成物的總核子數增加 D．上述核反應過程中，裂變時釋放能量，出現質量虧損，但總質量數守恒（多選）14．（2024?沈陽三模）地鐵列車和屏蔽門之間裝有光電傳感器。圖甲為光電傳感器，若光線被乘客阻擋，電流發生變化，系統立即報警。圖乙中光線發射器內大量處于n＝3激發態的氫原子向低能級躍遷時，輻射的光只有a、b兩種可使該光電管逸出光電子，圖丙為a、b光單獨照射光電管時產生的光電流I與光電管電壓U的關系圖線。下列說法正確的是（）A．該光電管陰極材料的逸出功不能小于1.89eV B．a光為氫原子從n＝2能級躍遷到n＝1能級時發出的光 C．若部分光線被遮擋，光電子飛出陰極時的最大初動能變小 D．若部分光線被遮擋，則放大器的電流將增大，從而引發報警（多選）15．（2024春?讓胡路區校級期末）下列說法中正確的是（）A．用不可見光照射金屬一定比用可見光照射同種金屬產生的光電子的初動能大 B．按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，但原子的能量增大 C．電子云說明電子并非在一個特定的圓軌道上運動 D．在光照條件不變的情況下，對發射出來的光電子加上正向電壓對光電子加速，所加電壓不斷增大，光電流也不斷增大三．填空題（共5小題）16．（2024春?浦東新區校級期末）用人工方法得到放射性同位素，這是一個很重要的發現，天然的放射性同位素只不過40多種，而今天人工制造的放射性同位素已達1000多種，每種元素都有放射性同位素，放射性同位素在工業、農業、醫療衛生和科學研究的許多方面得到了廣泛的應用。（1）帶電的驗電器在放射線照射下電荷會很快消失。其原因是。A．射線的貫穿作用B．射線的電離作用C．射線的物理、化學作用D．以上三個選項都不是（2）如圖是工廠利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置示意圖。如果工廠生產的是厚度為1毫米的鋁板，在α、β、γ三種射線中，你認為對鋁板的厚度控制起主要作用的是射線。（選填A．α、B．β、C．γ）（3）有一塊手表，夜光材料是鐳和硫化鋅混合物，鐳的衰變方程為88226RaA．鐳的衰變為β衰變B．鐳在高溫時衰變比在低溫時衰變更快C．X的質量數比其核電荷數大2D．X能穿透1cm厚的紙板（4）居里夫人一份約120年前的手稿被保存在法國國立圖書館，記載了放射性元素釙和鐳的發現，手稿中殘留的鐳至今仍具有放射性，因此存放在鉛盒里。已知鐳的半衰期是1620年。如圖所示表示鐳含量的直方圖中，“今年”表示今年手稿上鐳的含量，則可以表示當年手稿上鐳含量的是。A．①B．②C．③D．④（5）嫦娥四號探測器上安裝了一塊核電池，利用放射性同位素發射的高能射線照射熱電元件，將熱能轉化為電能，符合這種核電池原理的核反應方程是。A．B．C．D．17．（2024春?倉山區校級期末）光的干涉和衍射說明了光具有性，光電效應說明了光具有性，彩虹呈現彩色屬于光的現象，光纖利用光的現象，利用雙縫干涉測光的波長原理表達式為。18．（2024春?鼓樓區校級期末）碳14（14C）是由宇宙射線撞擊所產生的具有放射性的粒子，可衰變為氮14（N）。其各個半衰期所剩原子比例如圖所示，某古木樣品中碳14的比例正好是現代植物所制樣品的四分之一。則該古木的年代距今約年；碳14發生的是衰變；碳14和氮14中含有的中子個數之比為。19．（2024?鼓樓區校級二模）另一類光電煙霧探測器的原理如圖（a），當有煙霧進入時，來自光源S的光被煙霧散射后進入光電管C，光射到光電管中的鈉表面時會產生光電流。傳感器檢測到光電流大于預設范圍便會觸發警報。金屬鈉的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν的變化規律如圖（b）所示。（1）光源S發出的光波波長應小于m。（2）圖（b）中圖像的斜率為k，普朗克常量h＝。（電子電荷量e）20．（2024?思明區校級模擬）太陽能量來源于太陽內部氫核的聚變，設每次聚變反應可以看作是4個氫核11H結合成1個氦核24He，同時釋放出正電子10e：已知氫核的質量為mH，氦核的質量為mHe，正電子的質量為m四．解答題（共5小題）21．（2024春?江寧區期末）某廣播電臺發射功率為20kW、在空氣中波長為198.9m的電磁波，電磁波在空中傳播的速率為3×108m/s，普朗克常量6.63×10﹣34J?s。（計算結果均保留一位有效數字）求：（1）電磁波的能量子ε的值；（2）該電臺每秒鐘從天線發射的能量子個數。22．（2024?鹽城模擬）如圖所示，氫原子的能級圖。求：（1）處于n＝2激發態的氫原子電離需吸收的最小能量E；（2）處在n＝3能級的大量氫原子，輻射波長最短的光照射到逸出功為2.25eV的鉀上，產生的光電子的最大初動能Ek。23．（2024春?鄭州期末）可利用如圖（a）所示的電路研究光電效應中電子的發射情況與光照的強弱、光的頻率等物理量間的關系。K、A是密封在真空玻璃管中的兩個電極，K受到光照時能夠發射電子，K與A之間的電壓大小可以調整，電源的正負極也可以對調。（1）電源按圖（a）所示的方式連接，且將滑動變阻器中的滑片置于中央位置附近，一電子從K極板逸出，初動能忽略不計，已知電子的電量為e，電子經電壓U加速后到達A極板，求電子到達A極板時的動能；（2）美國物理學家密立根為了檢驗愛因斯坦光電效應方程的正確性，設計實驗并測量了某金屬的遏止電壓Uc與入射光的頻率。根據測得的實驗數據繪制出圖（b）所示的圖線。已知電子的電量e＝1.6×10﹣19C，求普朗克常量h和該金屬的逸出功。（結果保留2位有效數字）24．（2024?南通模擬）一速率為v0的自由電子和一個氫原子碰撞，忽略碰撞過程氫原子動能的變化，電子損失的動能使該氫原子從基態躍遷至第4能級。已知氫原子處于基態時能量為E1，n能級時能量為En=E（1）求碰后自由電子速率v；（2）若該氫原子從第4能級向低能級躍遷，可能釋放光子的最大波長λ。25．（2024?松江區校級三模）不同的電磁波有不同的應用。圖中病人正進行伽瑪刀手術，該手術是使用鈷﹣60產生的γ射線進行一次性大劑量地聚焦照射，使之產生局灶性的壞死或功能改變而達到治療疾病的目的。（1）γ射線本質上是。A.光子B.中子C.電子（2）下列哪些情況下不能釋放出γ射線。A.原子核發生衰變B.原子彈爆炸C.用紫外線照射鋅板D.氫原子從基態躍遷到激發態

2025年高考備考高中物理個性化分層教輔中等生篇《原子物理與核物理》參考答案與試題解析一．選擇題（共10小題）1．（2024春?海門區期末）氫原子能級如圖所示，則下列說法中正確的是（）A．一個處于n＝5能級的氫原子可向外輻射10種頻率的光子 B．當氫原子處于不同能級時，核外電子的動能都相同 C．當氫原子從高能級躍遷到低能級時，電勢能會減小 D．用12eV的光子照射處于基態的氫原子時，可使氫原子躍遷【考點】氫原子能級圖；分析能量躍遷過程中的能量變化（吸收或釋放光子）；分析能級躍遷過程中釋放的光子種類．【專題】定量思想；推理法；原子的能級結構專題；推理能力．【答案】C【分析】一個氫原子和一群氫原子不同，根據不同的能級差確定不同頻率的光子種數；氫原子從高能級向低能級躍遷時，原子能量減小，電子動能增大，從而得出電勢能的變化。【解答】解：A．一個處于n＝5能級的氫原子對多可向外輻射4種頻率的光子，故A錯誤；B．根據ke2r2=mEk=當氫原子處于不同能級時，核外電子的動能都不相同，故B錯誤；C．根據玻爾理論可知，當氫原子從高能級躍遷到低能級時，能量減小，動能增大，電勢能會減小，故C正確；D．處于基態的氫原子若吸收一個12eV的光子后的能量為：﹣13.6eV+12eV＝﹣1.6eV．由于不存在該能級，所以用12eV的光子照射處于基態的氫原子時，電子不可能躍遷到n＝2能級，故D錯誤。故選：C。【點評】本題考查了能級躍遷的基本運用，知道能級間躍遷吸收或輻射的光子能量等于兩能級間的能級差，注意一個氫原子和一群氫原子的區別，不能拿到題目就用數學組合公式進行求解。2．（2024?深圳開學）圖甲是利用光電效應工作的一種光電傳感器，可以將可見光信號轉換為電信號，主要用在自動控制電路中，其原理電路如圖乙所示。正常工作時，可見光照在陰極K上，電路導通，電信號由電阻R兩端輸出，下列說法正確的是（）A．正常工作時，A端接電源負極，B端接電源正極 B．換用紫外線照射光電管時，電路就不會有電信號輸出 C．正常工作時，光照強度越大，電阻R兩端的電壓越大 D．正常工作時，電阻R上的電流方向是自下而上的【考點】遏止電壓及其影響因素；光電流及其影響因素．【專題】定性思想；推理法；光電效應專題；推理能力．【答案】C【分析】根據題意結合光電效應的實驗原理分析AD，根據光電效應的條件及光電流與光照強度的關系分析BC。【解答】解：AD、正常工作時，A端接電源正極，B端接電源負極，電阻R上的電流方向自上而下，故AD錯誤；B、紫外線的頻率比可見光大，則換用紫外線照射光電管時有光電效應發生，電路有電信號輸出，故B錯誤；C、光照強度越大，光電流越大，電阻兩端的電壓越大，故C正確。故選：C。【點評】解決本題的關鍵知道光電效應的條件，以及掌握光電流的影響因素。3．（2024春?武昌區期末）如圖甲是氫原子能級圖，巴耳末系中有三種光是分別從n＝3、4、5能級躍遷到n＝2能級產生的。用這三種光分別照射如圖乙所示的密封在真空玻璃管中的K極，若已知K極金屬材料的逸出功為W0＝2.13eV，則下列說法正確的是（）A．光電子從K極到A極做勻減速運動 B．上述三種光只有一種不能使K極金屬發生光電效應 C．滑動變阻器滑片從右向左移動過程中，電流表示數會一直增大 D．這三種光中，從n＝5躍遷到n＝2能級產生的光照射K極時，遏止電壓最小【考點】愛因斯坦光電效應方程；判斷能否發生光電效應；遏止電壓及其影響因素．【專題】定量思想；推理法；光電效應專題；推理能力．【答案】B【分析】根據電路構造的分析得出光電子的運動類型；根據能級的計算公式，結合光電效應的產生條件完成分析；根據光電效應方程和動能定理分析出對應情況下遏止電壓的關系。【解答】解：A．由圖可知A極板帶正電，則光電子從K極到A極做勻加速運動，故A錯誤；B．根據能級的計算公式E＝Em﹣En可知從n＝3、4、5能級躍遷到n＝2能級產生的能量為1.89eV、2.55eV、2.86eV，K極金屬材料的逸出功為W0＝2.13eV，則只有一種，即1.89eV的光不能使K極金屬發生光電效應，故B正確；C．若已達到飽和電流，滑動變阻器滑片從右向左移動過程中，則電流表示數不變，故C錯誤；D．這三種光中，從n＝5躍遷到n＝2能級產生的光能量最大，根據愛因斯坦光電效應方程和動能定理可得：Ek＝eUc＝hν﹣W0可知照射K極時，遏止電壓最大，故D錯誤。故選：B。【點評】本題主要考查了光電效應的相關應用，熟悉電路構造的分析，掌握光電效應的產生條件，結合光電效應方程即可完成分析。4．（2024春?武昌區期末）常被用來研究甲狀腺激素合成和分泌的碘131是一種放射性同位素，其半衰期為8天。若橫坐標表示時間t，縱坐標表示碘131的質量m，下列m﹣t圖像中能正確反映其衰變規律的是（）A． B． C． D．【考點】半衰期的相關計算．【專題】定量思想；推理法；衰變和半衰期專題；推理能力．【答案】B【分析】根據半衰期的概念得出對應的表達式，結合題目選項完成分析。【解答】解：設經過時間t后碘131剩下的質量為m，則由半衰期的概念有m=(所以若橫縱標表示時間t，縱坐標表示碘131的質量m，其圖像為雙曲線的一支，故B正確，ACD錯誤；故選：B。【點評】本題主要考查了半衰期的相關應用，理解半衰期的概念和對應的計算公式即可完成分析。5．（2024春?金壇區校級期末）一含有光電管的電路如圖甲所示，乙圖是用a、b、c光照射光電管得到的I﹣U圖線，Uc1、Uc2表示截止電壓，下列說法正確的是（）A．甲圖中光電管得到的電壓為反向電壓 B．a、b光的波長相等 C．a、c光的波長相等 D．a、c光的光強相等【考點】光電效應現象及其物理物理意義；愛因斯坦光電效應方程．【專題】光電效應專題．【答案】C【分析】光電管加正向電壓情況：P右移時，參與導電的光電子數增加；P移到某一位置時，所有逸出的光電子都剛參與了導電，光電流恰達最大值；P再右移時，光電流不能再增大．光電管加反向電壓情況：P右移時，參與導電的光電子數減少；P移到某一位置時，所有逸出的光電子都剛不參與了導電，光電流恰為零，此時光電管兩端加的電壓為截止電壓，對應的光的頻率為截止頻率；P再右移時，光電流始終為零．eU截=12mvm2=hγ【解答】解：A、如圖可知，從金屬出來的電子在電場力作用下，加速運動，則對應電壓為正向電壓，故A錯誤；B、光電流恰為零，此時光電管兩端加的電壓為截止電壓，對應的光的頻率為截止頻率，可知，a、c光對應的截止頻率小于b光的截止頻率，根據eU截=12mvm2=D、由圖可知，a的飽和電流大于c的飽和電流，而光的頻率相等，所以a光的光強大于c光的光強，故D錯誤；故選：C。【點評】解決本題的關鍵掌握截止電壓、截止頻率，以及理解光電效應方程eU截=12mvm6．（2024春?濰坊期末）放射性核素治療（RNT）是將放射性核素聚集在病變部位，利用電離輻射生物效應殺傷病變組織。釔﹣90（90Y）是近年來備受關注的β射線核素，已知釔﹣90（90Y）的半衰期是64小時，若取這種元素2g，經過8天后，發生衰變的元素質量為（）A．1.75g B．1.50g C．0.25g D．0.50g【考點】半衰期的相關計算．【專題】定量思想；推理法；衰變和半衰期專題；分析綜合能力．【答案】A【分析】根據時間和半衰期的關系求解衰變的次數，再根據剩余質量與半衰期的關系m=m【解答】解：經過8天，即經過n=8×24?64?則發生衰變的元素質量Δm＝m0﹣m＝2g﹣0.25g＝1.75g，故A正確，BCD錯誤。故選：A。【點評】解決本題的關鍵理解掌握m=m7．（2024春?濰坊期末）在勻強磁場中一靜止的氡（86222Rn）核衰變時放出α粒子和釙（84218Po）核，其運動軌跡均在與磁場垂直的平面內，氡核、α粒子、釙核的比結合能分別是E1、E2、EA．E1＞E3 B．ΔE＝222E1﹣4E2﹣218E3 C．α粒子運動的軌道半徑大于釙核的軌道半徑 D．α粒子和釙核的動能之比為2：109【考點】原子核在磁場中的衰變問題．【專題】定量思想；推理法；衰變和半衰期專題；分析綜合能力．【答案】C【分析】比結合能越大原子核越穩定；根據能量守恒計算釋放的核能；根據動量守恒定律可知α粒子和新原子核動量的大小關系，結合洛倫茲力提供向心力可得在磁場中運動的半徑表達式，判斷二者的半徑大小關系，根據動能和動量的關系判斷二者的動能關系。【解答】解：A、該衰變釋放能量，生成物比反應物更穩定，比結合能也更大，所以E3＞E1，故A錯誤；B、根據能量守恒可得釋放的核能為ΔE＝4E2+218E3﹣222E1，故B錯誤；CD、靜止的氡核發生α衰變時，根據動量守恒定律可知α粒子和新原子核動量大小相等，方向相反，設其動量的大小為p根據洛倫茲力提供向心力得：qvB=mv由于α粒子的電荷量為2e，遠小于釙核的電荷量，所以其運動的軌道半徑大于釙核的軌道半徑；再根據動能和動量關系Ek=p故選：C。【點評】本題是原子核內容與磁場的綜合，首先是衰變問題，質量數與電荷數守恒；再就是衰變前后動量守恒，衰變后做勻速圓周運動的半徑關系和動能關系。8．（2024春?桃城區校級期末）原子處于磁場中，某些能級會發生劈裂。如圖甲，XX代表激發態1，X代表激發態2，G代表基態，由于能級劈裂，如圖乙，X態劈裂為兩支，分別為XH、XV兩個能級。原子劈裂前輻射出光譜線①和②，劈裂后輻射出光譜線③、④、⑤和⑥，下列說法正確的是（）A．①和⑤的能量相等 B．③的頻率大于⑥的頻率 C．若用④照射某種金屬能發生光電效應，則用⑥照射也一定能發生 D．①和②的頻率之和等于⑤和⑥的頻率之和【考點】原子能級躍遷與光電效應的結合．【專題】定量思想；推理法；原子的能級結構專題；推理能力．【答案】D【分析】原子能級躍遷放出的光子的能量等于原子的能級差，根據題圖判斷出各光子對應的能量和頻率大小關系；根據光電效應的條件分析；由能級差關系判斷頻率之和的關系。【解答】解：A．原子能級躍遷放出的光子的能量等于原子的能級差，由題圖可知E⑤＞E①，故A錯誤；B．光子③、⑤對應的能量關系為E③＜E⑤能量越大頻率越大，可知③的頻率小于⑤的頻率，故B錯誤；C．由光子能量E＝hν和E④＞E⑥可知，用④照射某金屬表面時能發生光電效應，可知E④大于此金屬的逸出功W0，因E④＞E⑥，則無法比較E⑥與W0的大小關系，故用⑥照射該金屬不一定能發生光電效應，故C錯誤；D．XX態能級與基態能級差保持不變，即①和②的頻率之和等于⑤和⑥的頻率之和，故D正確。故選：D。【點評】該題考查能級與躍遷以及光子的能量，解決本題的關鍵掌握輻射光子的能量與能級差的關系。9．（2024?桃城區校級模擬）盧瑟福發現質子的過程可以用下列核反應方程表示：24He+714N→X+A．核反應方程中的X是氟的原子核 B．該反應過程釋放能量為0.6517MeV C．X的比結合能約為7.54MeV D．該反應不滿足能量守恒定律【考點】用愛因斯坦質能方程計算核反應的核能；結合能與比結合能的概念及簡單計算．【專題】定量思想；推理法；愛因斯坦的質能方程應用專題；推理能力．【答案】C【分析】根據核反應前后的質量數守恒和電荷數守恒的特點得出X的原子核類型；核反應前后滿足能量守恒定律，根據質能方程計算出過程中能量的變化量；根據比結合能的概念代入數據得出X的比結合能。【解答】解：A、根據質量數和電荷數守恒的特點可知，X的質量數為4+14﹣1＝17，核電荷數為2+7﹣1＝8，即核反應方程中的X是8BD、核反應過程中滿足能量守恒定律，存在質量虧損，虧損的質量為：Δm＝14.0031u+4.0026u﹣16.9991u﹣1.0073u＝﹣0.0007u可知該核反應過程吸收能量，為Q=cC、X的比結合能為：E=故選：C。【點評】本題主要考查了質能方程的相關應用，熟悉核反應前后的特點，結合質能方程列式即可完成分析。10．（2024春?寧波期末）鈉的放射性同位素1124Na經過一次衰變后產生穩定的鎂（1224Mg）。已知11A．該衰變過程為α衰變 B．1124C．水池中水的體積約為10m3 D．水池中水的體積約為1000m3【考點】α衰變的特點、本質及方程．【專題】定量思想；推理法；衰變和半衰期專題；理解能力．【答案】C【分析】根據衰變過程中電荷量和質量數守恒分析A；半衰期與外界因素無關；根據半衰期的公式解得CD。【解答】解：A、根據衰變過程中電荷量和質量數守恒可知該衰變產物為?10eB、半衰期與外界因素無關，11CD、1124Na的半衰期為15h，第一次測量時放射強度為每秒3.2×107次，經45h后，即3個半衰期后，每秒鐘衰變次數應為3.2×1故選：C。【點評】本題考查了半衰期的知識，半衰期是統計規律，適用于大量原子核。本題的難點在于如何把衰變次數與水池中的水結合在一起。二．多選題（共5小題）（多選）11．（2024春?棗莊期末）市面上流行一種發光鑰匙鏈，主體部分為玻璃熒光管，管內密封少量氚氣。放射性元素氚的半衰期為12.5年，核反應方程為：13H→2A．23He的比結合能比B．衰變產生的β射線用一張薄紙就可以擋住 C．核反應產生的電子來自于核內中子的轉化 D．經過25年，熒光管內的氚核全部發生衰變【考點】結合能與比結合能的概念及簡單計算；β衰變的特點、本質及方程；半衰期的相關計算．【專題】定性思想；推理法；衰變和半衰期專題；推理能力．【答案】AC【分析】核反應過程中釋放能量，由此得出核子的比結合能的大小關系；β射線是高速電子流，穿透能力強；理解衰變的本質，結合半衰期的概念即可完成分析。【解答】解：A、核反應過程中釋放能量，所以23HeB、β射線是高速電子流，穿透能力較強，不能用一張薄紙擋住，故B錯誤；C、核反應產生的電子來自于核內中子的轉化，故C正確；D、半衰期是大量放射性元素的統計規律，對少量原子核不適用，故D錯誤；故選：AC。【點評】本題主要考查了半衰期的相關應用，熟悉核反應的特點，結合衰變的類型即可完成分析。（多選）12．（2024?溫州三模）如圖為某款條形碼掃描筆的工作原理圖，發光二極管發出的光頻率為ν0，將掃描筆筆口打開，在條形碼上勻速移動，遇到黑色線條光幾乎全部被吸收；遇到白色線條光被大量反射到光電管中的金屬表面（截止頻率0.8ν0），產生光電流，如果光電流大于某個值，會使信號處理系統導通，將條形碼變成一個個脈沖電信號。下列說法正確的是（）A．掃描筆在條形碼上移動的速度會影響相鄰脈沖電信號的時間間隔 B．頻率為ν0的光照到光電管的金屬表面立即產生光電子 C．若發光二極管發出頻率為1.2ν0的光，則一定無法識別條形碼 D．若發光二極管發出頻率為0.5ν0的光，掃描筆緩慢移動，也能正常識別條形碼【考點】愛因斯坦光電效應方程．【專題】定性思想；推理法；光電效應專題；分析綜合能力．【答案】AB【分析】掃描筆的移動速度越大則相鄰脈沖電信號的時間間隔越小；根據光電效應的瞬時性分析；根據光電效應的條件分析。【解答】解：A、相鄰脈沖電信號的時間間隔與掃描筆在條形碼上移動的速度大小有關，故A正確；B、頻率為ν0的光大于金屬的截止頻率，照到光電管時發生光電效應是瞬間的，即立刻產生光電子，故B正確；CD、若發光二極管發出頻率為1.2ν0的光，該光的頻率大于金屬的截止頻率，可以產生光電流，可以正常識別條形碼；若發光二極管發出頻率為0.5ν0的光，該光的頻率小于金屬的截止頻率，無法產生光電流，即無法正常識別條形碼，故CD錯誤。故選：AB。【點評】本題的關鍵要讀懂題意，熟練運用光電效應的條件分析問題。（多選）13．（2024春?海口期末）一個92235UA．X原子核中含有86個中子 B．X原子核中含有141個核子 C．上述核反應過程中，裂變時釋放能量，裂變后生成物的總核子數增加 D．上述核反應過程中，裂變時釋放能量，出現質量虧損，但總質量數守恒【考點】核反應前后的質量虧損；質量數、質子數、中子數、核子數等參數的關系．【專題】定量思想；推理法；重核的裂變和輕核的聚變專題；理解能力．【答案】AD【分析】在核反應過程中，質量數和電荷數守恒，據此求出X的核電荷數與質量數；在裂變過程中，質量數守恒，由于存在質量虧損，質量并不守恒。【解答】解：AB、設X的原子核中含有x個質子，質量數為y，根據電荷數和質量數守恒有：92＝x+38，235+1＝y+94+2，解得：x＝54，y＝140，故質子數為54個，核子數為140個，中子數為：140﹣54＝86個。故A正確，B錯誤；CD、因為裂變時出現質量虧損，從而釋放出能量，所以裂變后的總質量減少，但總的質量數是不變的，故C錯誤，D正確。故選：AD。【點評】裂變和聚變是在原子物理中學習的兩種重要反應，要明確它們的特點以及應用，熟練應用質量數和電荷數守恒解答有關問題。要知道質量數守恒與質量守恒不是一回事。（多選）14．（2024?沈陽三模）地鐵列車和屏蔽門之間裝有光電傳感器。圖甲為光電傳感器，若光線被乘客阻擋，電流發生變化，系統立即報警。圖乙中光線發射器內大量處于n＝3激發態的氫原子向低能級躍遷時，輻射的光只有a、b兩種可使該光電管逸出光電子，圖丙為a、b光單獨照射光電管時產生的光電流I與光電管電壓U的關系圖線。下列說法正確的是（）A．該光電管陰極材料的逸出功不能小于1.89eV B．a光為氫原子從n＝2能級躍遷到n＝1能級時發出的光 C．若部分光線被遮擋，光電子飛出陰極時的最大初動能變小 D．若部分光線被遮擋，則放大器的電流將增大，從而引發報警【考點】分析能量躍遷過程中的能量變化（吸收或釋放光子）；光電效應現象及其物理物理意義；愛因斯坦光電效應方程．【專題】定量思想；推理法；光電效應專題；推理能力．【答案】AB【分析】根據氫原子的能級公式得出對應的光子的能量，結合題意得出陰極材料的逸出功；根據光子的能量大小得出對應的光的類型；根據光電效應方程分析出光電子的最大初動能和電路中電流的變化趨勢。【解答】解：A、大量處于n＝3激發態的氫原子向低能級躍遷時，輻射的光只有a、b兩種可使該光電管逸出光電子，對應的三種能量分別為：E1＝﹣1.51eV﹣（﹣3.40）eV＝1.89eV；E2＝﹣3.40eV﹣（﹣13.6）eV＝10.2eV；E3＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6）eV＝12.09eV，則該光電管陰極材料的逸出功不能小于1.89eV，故A正確；B、根據圖丙可知，a光產生的光電子對應的截止電壓較小，結合上述分析可知，a光為氫原子從n＝2能級躍遷到n＝1能級時發出的光，故B正確；C、若部分光線被遮擋，光子的頻率不變，根據公式Ek＝hν﹣W0可知，光電子飛出陰極時的最大初動能保持不變，故C錯誤；D、若部分光線被遮擋，則對應的光照強度減小，過程中產生的光電子數量減少，則放大器中的電流將減小，故D錯誤；故選：AB。【點評】本題主要考查了光電效應的相關應用，理解光電效應的產生條件，結合能級公式和光電效應方程即可完成分析。（多選）15．（2024春?讓胡路區校級期末）下列說法中正確的是（）A．用不可見光照射金屬一定比用可見光照射同種金屬產生的光電子的初動能大 B．按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，但原子的能量增大 C．電子云說明電子并非在一個特定的圓軌道上運動 D．在光照條件不變的情況下，對發射出來的光電子加上正向電壓對光電子加速，所加電壓不斷增大，光電流也不斷增大【考點】玻爾原子理論的基本假設；愛因斯坦光電效應方程．【專題】定性思想；推理法；原子的能級結構專題；推理能力．【答案】BC【分析】根據光電效應的特點以及光電效應方程分析判斷；根據玻爾理論以及電子云的特點分析判斷。【解答】解：A．根據愛因斯坦光電效應方程Ekm＝hν﹣W0可知，入射光的頻率越大，光電子的最大初動能也越大，不可見光的頻率不一定比可見光的頻率大，產生的光電子的最大初動能不一定大，故A錯誤；B．按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，需要吸收光子，原子的能量增大，電子圍繞原子核做勻速圓周運動，庫侖力提供向心力，由牛頓第二定律得：ke電子的動能為：Ek聯立解得：E可知電子的動能減小，故B正確；C．電子云說明電子并非在一個特定的圓軌道上運動，電子的坐標沒有確定的值，只能說明某時刻電子在某點附近出現的概率大小，故C正確；D．在光照條件不變的情況下，對發射出來的光電子加上正向電壓對光電子加速，所加電壓不斷增大，光電流也不斷增大，當光電流到達飽和光電流之后保持不變，故D錯誤。故選：BC。【點評】該題考查光電效應與玻爾理論，解決本題的關鍵知道光電效應的條件，以及知道光電效應方程，知道最大初動能與入射光頻率的關系。三．填空題（共5小題）16．（2024春?浦東新區校級期末）用人工方法得到放射性同位素，這是一個很重要的發現，天然的放射性同位素只不過40多種，而今天人工制造的放射性同位素已達1000多種，每種元素都有放射性同位素，放射性同位素在工業、農業、醫療衛生和科學研究的許多方面得到了廣泛的應用。（1）帶電的驗電器在放射線照射下電荷會很快消失。其原因是B。A．射線的貫穿作用B．射線的電離作用C．射線的物理、化學作用D．以上三個選項都不是（2）如圖是工廠利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置示意圖。如果工廠生產的是厚度為1毫米的鋁板，在α、β、γ三種射線中，你認為對鋁板的厚度控制起主要作用的是B射線。（選填A．α、B．β、C．γ）（3）有一塊手表，夜光材料是鐳和硫化鋅混合物，鐳的衰變方程為88226RaA．鐳的衰變為β衰變B．鐳在高溫時衰變比在低溫時衰變更快C．X的質量數比其核電荷數大2D．X能穿透1cm厚的紙板（4）居里夫人一份約120年前的手稿被保存在法國國立圖書館，記載了放射性元素釙和鐳的發現，手稿中殘留的鐳至今仍具有放射性，因此存放在鉛盒里。已知鐳的半衰期是1620年。如圖所示表示鐳含量的直方圖中，“今年”表示今年手稿上鐳的含量，則可以表示當年手稿上鐳含量的是B。A．①B．②C．③D．④（5）嫦娥四號探測器上安裝了一塊核電池，利用放射性同位素發射的高能射線照射熱電元件，將熱能轉化為電能，符合這種核電池原理的核反應方程是C。A．B．C．D．【考點】核裂變的反應方程；核聚變的反應方程；α、β、γ射線的本質及特點；半衰期的相關計算；人工核反應方程式．【專題】定量思想；推理法；衰變和半衰期專題；推理能力．【答案】（1）B；（2）B；（3）C；（4）B；（5）C。【分析】（1）根據放射線具有電離作用分析；（2）根據三種射線的穿透本領分析；（3）根據質量數與電荷數守恒確定X為氦核，從而確定衰變為α衰變，α射線貫穿本領很小，其貫穿本領很小；半衰期與元素的物理性質和化學性質無關；（4）根據半衰期的概念求出當年手稿上鐳含量，再根據圖像選擇即可；（5）根據核反應方程，結合題干要求選擇即可。【解答】解：（1）由于放射線的電離作用，空氣中與驗電器所帶電荷電性相反的離子與之中和，從而使驗電器所帶電荷消失，故ACD錯誤，B正確。故選：B。（2）α射線的貫穿本領很小，一張白紙就把它擋住，更穿不過1mm的鋁板，γ射線穿透能力很強，能穿透幾厘米厚的鉛板，穿越1mm的鋁板如同高速子彈穿過薄紙一樣，當鋁板厚度發生變化時，探測器不能明顯反映這種變化，而β射線穿透能力較強，能夠穿透幾毫米厚的鋁板，當鋁板厚度發生變化時，探測器能明顯反映這種變化，可知，對鋁板的厚度控制起主要作用的是β射線，故AC錯誤，B正確。故選：B。（3）ACD.根據質量數與電荷數守恒可知，X的質量數為：226﹣222＝4與電荷數為：88﹣86＝2可知，X的質量數比其核電荷數大2，X為氦核，則鐳的衰變為α衰變，X為α射線，其貫穿本領很小，一張白紙就把它擋住，不能穿透1cm厚的紙板，故AD錯誤，C正確。B．半衰期與元素的物理性質和化學性質無關，由元素自身決定，可知，鐳在高溫時衰變與在低溫時衰變快慢相同，故B錯誤。故選：C。（4）設當年手稿上鐳含量是x，則根據半衰期的概念可知A=x(解得：x≈1.05A即當年手稿上鋪含量略大于今年的含量，②符合要求，故ACD錯誤，B正確。故選：B。（5）A．該方程為輕核聚變反應方程，故A錯誤；B．該方程為人工核轉變反應方程，故B錯誤；C．該方程為同位素的α衰變方程，可以利用放射性同位素發射的高能射線照射熱電元件，將熱能轉化為電能，故C正確；D．該方程為重核裂變反應方程，故D錯誤。故選：C。故答案為：（1）B；（2）B；（3）C；（4）B；（5）C。【點評】本題考查了放射性元素衰變發出射線的性質及應用、半衰期和核反應方程的相關知識，關鍵知道核反應過程中電荷數守恒、質量數守恒，根據反應的生成物確定反應類型，注意掌握α、β、γ三種射線的特點、性質以及應用。17．（2024春?倉山區校級期末）光的干涉和衍射說明了光具有波動性，光電效應說明了光具有粒子性，彩虹呈現彩色屬于光的色散現象，光纖利用光的全反射現象，利用雙縫干涉測光的波長原理表達式為λ=dl【考點】光具有波粒二象性．【專題】定性思想；推理法；光電效應專題；推理能力．【答案】波動；粒子；色散；全反射；λ=d【分析】根據光的干涉、色散、全反射、光的波粒二象性等知識點分析解答。【解答】解：光的干涉和衍射說明了光具有波動性，光電效應說明了光具有粒子性，彩虹呈現彩色屬于光的色散現象，光纖利用光的全反射現象，利用雙縫干涉測光的波長原理表達式為λ=d故答案為：波動；粒子；色散；全反射；λ=d【點評】本題考查光的干涉及波粒二象性原理，掌握光的折射色散與干涉色散的區別。18．（2024春?鼓樓區校級期末）碳14（14C）是由宇宙射線撞擊所產生的具有放射性的粒子，可衰變為氮14（N）。其各個半衰期所剩原子比例如圖所示，某古木樣品中碳14的比例正好是現代植物所制樣品的四分之一。則該古木的年代距今約11460年；碳14發生的是β衰變；碳14和氮14中含有的中子個數之比為8：7。【考點】半衰期的相關計算；β衰變的特點、本質及方程．【專題】定量思想；方程法；衰變和半衰期專題；推理能力．【答案】11460；β；8：7。【分析】根據半衰期的物理意義以及剩余質量和總質量之間的關系可正確求解。【解答】解：根據圖像可知，碳14剩余四分之一的時間約11460年，即該古木的年代距今約11460年；碳14轉化為氮14的過程中質量數不變，根據質量數守恒和電荷數守恒，所以衰變方程為614C碳14中子數為14﹣6＝8氮14中子數為14﹣7＝7碳14和氮14中含有的中子個數之比為8：7。故答案為：11460；β；8：7。【點評】本題考查了半衰期的計算，要明確公式中各個物理量的含義，理解放射元素的半衰期與物理環境以及化學環境無關。注意平時多加練習，加深對公式的理解。19．（2024?鼓樓區校級二模）另一類光電煙霧探測器的原理如圖（a），當有煙霧進入時，來自光源S的光被煙霧散射后進入光電管C，光射到光電管中的鈉表面時會產生光電流。傳感器檢測到光電流大于預設范圍便會觸發警報。金屬鈉的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν的變化規律如圖（b）所示。（1）光源S發出的光波波長應小于5×10﹣7m。（2）圖（b）中圖像的斜率為k，普朗克常量h＝ke。（電子電荷量e）【考點】愛因斯坦光電效應方程；動能定理的簡單應用；光電效應現象及其物理物理意義．【專題】定量思想；方程法；光電效應專題；推理能力．【答案】（1）5×10﹣7；（2）ke。【分析】（1）根據波長與頻率的關系判斷；（2）根據光電效應方程和動能定理判斷。【解答】解：（1）由圖可知光電管對應的極限頻率為6×1014Hz，光源S發出的光波波長應小于λ=c（2）]根據光電效應方程Ek＝hν﹣W0根據動能定理Ek＝eUc整理得U則圖像的斜率為k=解得普朗克常量為h＝ke故答案為：（1）5×10﹣7；（2）ke。【點評】該題考查光電效應的應用，能正確理解光電效應方程即可。20．（2024?思明區校級模擬）太陽能量來源于太陽內部氫核的聚變，設每次聚變反應可以看作是4個氫核11H結合成1個氦核24He，同時釋放出正電子10e：已知氫核的質量為mH，氦核的質量為mHe，正電子的質量為me，真空中光速為c。則每次核反應中的質量【考點】用愛因斯坦質能方程計算核反應的核能；結合能與比結合能的概念及簡單計算．【專題】定量思想；推理法；愛因斯坦的質能方程應用專題；推理能力．【答案】減少；(4【分析】反應過程中的質量虧損等于反應前的質量與反應后的質量的差，再由質能方程求得結合能；比結合能是核反應的過程中每一個核子的平均結合能。【解答】解：核聚變是放能反映，所以反應前后質量減少。根據核反應質量數守恒，電荷數守恒，可知生成了2個正電子，所以質量虧損為Δm＝4mH﹣mHeα﹣2me根據E＝Δmc2產生的能量為：E=(4所以氦核的比結合能為E′=故答案為：減少；(4【點評】質能方程是原子物理中的重點內容之一，該知識點中，關鍵的地方是要知道反應過程中的質量虧損等于反應前的質量與反應后的質量的差。屬于基礎題目。四．解答題（共5小題）21．（2024春?江寧區期末）某廣播電臺發射功率為20kW、在空氣中波長為198.9m的電磁波，電磁波在空中傳播的速率為3×108m/s，普朗克常量6.63×10﹣34J?s。（計算結果均保留一位有效數字）求：（1）電磁波的能量子ε的值；（2）該電臺每秒鐘從天線發射的能量子個數。【考點】能量子與量子化現象．【專題】定量思想；推理法；光的波粒二象性和物質波專題；分析綜合能力．【答案】（1）電磁波的能量子ε的值1×10﹣27J；（2）該電臺每秒鐘從天線發射的能量子個數為2×1031個。【分析】（1）根據?=?ν=?c（2）根據Pt＝n?求解電臺天線每秒發出的能量子的個數。【解答】解：（1）每個能量子的能量?＝hν=（2）電臺每秒發射的能量子的個數n=答：（1）電磁波的能量子ε的值1×10﹣27J；（2）該電臺每秒鐘從天線發射的能量子個數為2×1031個。【點評】電磁波的傳播或接收不是連續的，而是與可見光一樣都是一份一份的，而每一份光子的能量為ε＝hν。22．（2024?鹽城模擬）如圖所示，氫原子的能級圖。求：（1）處于n＝2激發態的氫原子電離需吸收的最小能量E；（2）處在n＝3能級的大量氫原子，輻射波長最短的光照射到逸出功為2.25eV的鉀上，產生的光電子的最大初動能Ek。【考點】分析能量躍遷過程中的能量變化（吸收或釋放光子）；愛因斯坦光電效應方程．【專題】定量思想；推理法；原子的能級結構專題；推理能力．【答案】（1）處于n＝2激發態的氫原子電離需吸收的最小能量為3.4eV；（2）產生的光電子的最大初動能為9.84eV。【分析】（1）根據電離的特點分析解答；（2）根據躍遷規律結合光電效應方程解答。【解答】解：（1）n＝2激發態的氫原子電離需吸收的最小能量為E＝0﹣（﹣3.4eV）＝3.4eV（2）n＝3能級的氫原子輻射波長最短的光能量為E'＝E3﹣E1得出E'＝12.09eV根據光電效應方程Ek＝E'﹣W0解得Ek＝9.84eV答：（1）處于n＝2激發態的氫原子電離需吸收的最小能量為3.4eV；（2）產生的光電子的最大初動能為9.84eV。【點評】解決本題的關鍵知道能級間躍遷所滿足的規律，以及知道光電效應的條件，掌握光電效應方程是關鍵。23．（2024春?鄭州期末）可利用如圖（a）所示的電路研究光電效應中電子的發射情況與光照的強弱、光的頻率等物理量間的關系。K、A是密封在真空玻璃管中的兩個電極，K受到光照時能夠發射電子，K與A之間的電壓大小可以調整，電源的正負極也可以對調。（1）電源按圖（a）所示的方式連接，且將滑動變阻器中的滑片置于中央位置附近，一電子從K極板逸出，初動能忽略不計，已知電子的電量為e，電子經電壓U加速后到達A極板，求電子到達A極板時的動能；（2）美國物理學家密立根為了檢驗愛因斯坦光電效應方程的正確性，設計實驗并測量了某金屬的遏止電壓Uc與入射光的頻率。根據測得的實驗數據繪制出圖（b）所示的圖線。已知電子的電量e＝1.6×10﹣19C，求普朗克常量h和該金屬的逸出功。（結果保留2位有效數字）【考點】光電效應方程的圖像問題；光電效應現象及其物理物理意義；愛因斯坦光電效應方程．【專題】定量思想；推理法；光電效應專題；推理能力．【答案】（1）電子到達A極板時的動能為eU；（2）普朗克常量h為6.4×10﹣34J?s，該金屬的逸出功為2.7×10﹣19J。【分析】（1）根據動能定理求解電子到達A極板時的動能。（2）根據愛因斯坦光電效應方程和動能定理推導遏止電壓與入射光的頻率的關系式，根據圖（b）的數據求解普朗克常量與該金屬的逸出功。【解答】解：（1）電子從K極板逸出，初動能忽略不計，由動能定理得：eU＝Ek﹣0解得電子到達A極板時的動能為：Ek＝eU（2）根據愛因斯坦光電效應方程得：Ek′＝hν﹣W0根據動能定理可得：﹣eUc＝0﹣Ek′聯立可得：Uc=?e由圖（b）所示的圖線可得：當ν1＝5.5×1014Hz時，Uc1＝0.5V；當ν2＝4.25×1014Hz時，Uc2＝0將兩組數據分別代入上式聯立解得：普朗克常量h＝6.4×10﹣34J?s該金屬的逸出功W0＝2.7×10﹣19J答：（1）電子到達A極板時的動能為eU；（2）普朗克常量h為6.4×10﹣34J?s，該金屬的逸出功為2.7×10﹣19J。【點評】本題考查了光電效應相關問題，屬于基礎題目。需要掌握愛因斯坦光電效應方程與遏止電壓的物理意義。24．（2024?南通模擬）一速率為v0的自由電子和一個氫原子碰撞，忽略碰撞過程氫原子動能的變化，電子損失的動能使該氫原子從基態躍遷至第4能級。已知氫原子處于基態時能量為E1，n能級時能量為En=E（1）求碰后自由電子速率v；（2）若該氫原子從第4能級向低能級躍遷，可能釋放光子的最大波長λ。【考點】分析能量躍遷過程中的能量變化（吸收或釋放光子）．【專題】定量思想；推理法；原子的能級結構專題；推理能力．【答案】（1）碰后自由電子速率為v0（2）若該氫原子從第4能級向低能級躍遷，可能釋放光子的最大波長為?144?c【分析】（1）根據動能定理得出自由電子的速率；（2）根據能級的計算公式，結合能量子的計算公式得出光子的最大波長。【解答】解：（1）根據動能定理可得：?(E解得：v=（2）波長最大時，光子的能量最小，則從第4能級躍遷到第3能級釋放的光子波長最大。E=E且ν=解得：λ=?答：（1）碰后自由電子速率為v0（2）若該氫原子從第4能級向低能級躍遷，可能釋放光子的最大波長為?144?c【點評】本題主要考查了氫原子的能級躍遷，熟悉能量子的計算公式，結合動能定理即可完成分析。25．（2024?松江區校級三模）不同的電磁波有不同的應用。圖中病人正進行伽瑪刀手術，該手術是使用鈷﹣60產生的γ射線進行一次性大劑量地聚焦照射，使之產生局灶性的壞死或功能改變而達到治療疾病的目的。（1）γ射線本質上是A。A.光子B.中子C.電子（2）下列哪些情況下不能釋放出γ射線CD。A.原子核發生衰變B.原子彈爆炸C.用紫外線照射鋅板D.氫原子從基態躍遷到激發態【考點】分析能量躍遷過程中的能量變化（吸收或釋放光子）；α、β、γ射線的本質及特點；光電效應現象及其物理物理意義．【專題】定性思想；推理法；光電效應專題；推理能力．【答案】（1）A；（2）CD。【分析】（1）伽馬射線的本質是電子；（2）理解伽馬射線的成因，結合題目選項完成分析。【解答】解：（1）γ射線本質上是光子，故A正確，BC錯誤；故選：A。（2）γ射線是因為原子核能級間的躍遷而形成的，所以原子核衰變、原子彈爆炸都能釋放出γ射線，紫外線照射鋅板會發生光電效應，此過程中不產生γ射線，氫原子從基態躍遷到激發態的過程中吸收能量，不釋放光子，故CD正確，AB錯誤；故選：CD。故答案為：（1）A；（2）CD。【點評】本題主要考查了光電效應的相關應用，理解伽馬射線的本質及形成原因即可，難度不大。

考點卡片1．動能定理的簡單應用【知識點的認識】1.動能定理的內容：合外力做的功等于動能的變化量。2.表達式：W合＝ΔEk＝Ek末﹣Ek初3.本考點針對簡單情況下用動能定理來解題的情況。【命題方向】如圖所示，質量m＝10kg的物體放在水平地面上，物體與地面的動摩擦因數μ＝0.2，g＝10m/s2，今用F＝50N的水平恒力作用于物體上，使物體由靜止開始做勻加速直線運動，作用時間t＝6s后撤去F，求：（1）物體在前6s運動的過程中的加速度；（2）物體在前6s運動的位移（3）物體從開始運動直到最終靜止的過程中克服摩擦力所做的功。分析：（1）對物體受力分析知，物體做勻加速運動，由牛頓第二定律就可求出加速度；（2）用勻變速直線運動的位移公式即可求得位移的大小；（3）對全程用動能定理，可以求得摩擦力的功。解答：（1）對物體受力分析，由牛頓第二定律得F﹣μmg＝ma，解得a＝3m/s2，（2）由位移公式得X=12at2=1（3）對全程用動能定理得FX﹣Wf＝0Wf＝FX＝50×54J＝2700J。答：（1）物體在前6s運動的過程中的加速度是3m/s2；（2）物體在前6s運動的位移是54m；（3）物體從開始運動直到最終靜止的過程中克服摩擦力所做的功為2700J。點評：分析清楚物體的運動過程，直接應用牛頓第二定律和勻變速直線運動的規律求解即可，求摩擦力的功的時候對全程應用動能定理比較簡單。【解題思路點撥】1．應用動能定理的一般步驟（1）選取研究對象，明確并分析運動過程。（2）分析受力及各力做功的情況①受哪些力？②每個力是否做功？③在哪段位移哪段過程中做功？④做正功還是負功？⑤做多少功？求出代數和。（3）明確過程始末狀態的動能Ek1及Ek2。（4）列方程W總＝Ek2﹣Ek1，必要時注意分析題目潛在的條件，補充方程進行求解。注意：①在研究某一物體受到力的持續作用而發生狀態改變時，如涉及位移和速度而不涉及時間時應首先考慮應用動能定理，而后考慮牛頓定律、運動學公式，如涉及加速度時，先考慮牛頓第二定律。②用動能定理解題，關鍵是對研究對象進行準確的受力分析及運動過程分析，并畫出物體運動過程的草圖，以便更準確地理解物理過程和各物理量的關系。有些力在物體運動全過程中不是始終存在的，在計算外力做功時更應引起注意。2．能量子與量子化現象【知識點的認識】一．黑體輻射：能量子假說的提出1．黑體：如果一個物體能夠吸收照射到它上面的全部輻射而無反射，這種物體就叫做黑體．2．黑體輻射：黑體的溫度升高時可以輻射出任何頻率的電磁波（包括可見光和不可見光）．黑體輻射的實驗規律無法用經典物理學的理論解釋．3．能量子假說：所謂能量子就是能量的最小單元．微觀領域里能量的變化總表現為電磁波的輻射與吸收，不同頻率的電磁波其能量子的值不同，表達式為：E＝hυ其中，υ是電磁波的頻率，h是一個普遍適用的常量，稱作普朗克常量．由實驗測得h＝6.63×10﹣34J?s．4．能量的量子化在微觀領域里能量的不連續變化，即只能取分立值的現象，叫做能量的量子化．量子化現象是微觀世界的普遍現象，這與經典理論產生尖銳矛盾．這暴露了經典物理學的局限性（宏觀、低速）．從而引發了物理學的革命﹣﹣量子論的建立，使人類對物質的認識由宏觀世界進入微觀領域．3．光電效應現象及其物理物理意義【知識點的認識】1．光電效應現象光電效應：在光的照射下金屬中的電子從表面逸出的現象，叫做光電效應，發射出來的電子叫做光電子．特別提醒：（1）光電效應的實質是光現象轉化為電現象．（2）定義中的光包括可見光和不可見光．2．幾個名詞解釋（1）遏止電壓：使光電流減小到零時的最小反向電壓UC．（2）截止頻率：能使某種金屬發生光電效應的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率（又叫極限頻率）．不同的金屬對應著不同的截止頻率．（3）逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的最小值，叫做該金屬的逸出功．3．光電效應規律（1）每種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于極限頻率才能產生光電效應．（2）光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入射光頻率的增大而增大．（3）只要入射光的頻率大于金屬的極限頻率，照到金屬表面時，光電子的發射幾乎是瞬時的，一般不超過10﹣9s，與光的強度無關．（4）當入射光的頻率大于金屬的極限頻率時，飽和光電流的強度與入射光的強度成正比．【命題方向】題型一：光電效應規律的理解關于光電效應的規律，下面說法中正確的是（）A．當某種色光照射金屬表面時，能產生光電效應，則入射光的頻率越高，產生的光電子的最大初動能也就越大B．當某種色光照射金屬表面時，能產生光電效應，如果入射光的強度減弱，從光照至金屬表面上到發射出光電子之間的時間間隔將明顯增加C．對某金屬來說，入射光波長必須大于一極限值，才能產生光電效應D．同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產生光電效應，則所有金屬產生的光電子的最大初動能一定相同分析：光電效應具有瞬時性，根據光電效應方程判斷光電子的最大初動能與什么因素有關．解答：A、根據光電效應方程Ekm＝hv﹣W0，知入射光的頻率越高，產生的光電子的最大初動能越大．故A正確．B、光電效應具有瞬時性，入射光的強度不影響發出光電子的時間間隔．故B錯誤．C、發生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，即入射光的波長小于金屬的極限波長．故C錯誤．D、不同的金屬逸出功不同，根據光電效應方程Ekm＝hv﹣W0，知同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產生光電效應，光電子的最大初動能不同．故D錯誤．故選A．點評：解決本題的關鍵掌握光電效應的條件，以及掌握光電效應方程．【解題方法點撥】光電效應規律的解釋存在極限頻率電子從金屬表面逸出，首先須克服金屬原子核的引力做功W0，入射光子能量不能小于W0，對應的最小頻率ν0=W光電子的最大初動能隨著入射光頻率的增大而增大，與入射光強度無關電子吸收光子能量后，一部分克服阻礙作用做功，剩余部分轉化為光電子的初動能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動能，對于確定的金屬，W0是一定的，故光電子的最大初動能只隨入射光的頻率增大而增大，一個電子只能吸收一個光子，故光電子最大初動能與光照強度無關效應具有瞬時性（10﹣9s）光照射金屬時，電子吸收一個光子的能量后，動能立即增大，不需要能量積累的過程4．判斷能否發生光電效應5．光電流及其影響因素6．遏止電壓及其影響因素7．愛因斯坦光電效應方程【知識點的認識】1．愛因斯坦光電效應方程（1）光子說：空間傳播的光是不連續的，是一份一份的，每一份叫做一個光子．光子的能量為E＝hν，其中h是普朗克常量，其值為6.63×10﹣34J?s，ν是光的頻率．（2）光電效應方程：Ek＝hν﹣W，其中hν為入射光子的能量，Ek為光電子的最大初動能，W是金屬的逸出功．【命題方向】題型一：光電效應方程的應用如圖，當電鍵S斷開時，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極P，發現電流表讀數不為零．合上電鍵，調節滑動變阻器，發現當電壓表讀數小于0.60V時，電流表讀數仍不為零；當電壓表讀數大于或等于0.60V時，電流表讀數為零．（1）求此時光電子的最大初動能的大小．（2）求該陰極材料的逸出功．分析：光電子射出后，有一定的動能，若能夠到達另一極板則電流表有示數，當恰好不能達到時，說明電子射出的初動能恰好克服電場力做功，然后根據愛因斯坦光電效應方程即可正確解答．解答：設用光子能量為2.5eV的光照射時，光電子的最大初動能為Ekm，陰極材料逸出功為W0，當反向電壓達到U＝0.60V以后，具有最大初動能的光電子也達不到陽極，因此eU＝Ekm由光電效應方程：Ekm＝hν﹣W0由以上二式：Ekm＝0.6eV，W0＝1.9eV．所以此時最大初動能為0.6eV，該材料的逸出功為1.9eV．答：（1）求此時光電子的最大初動能的大小是0.6eV．（2）求該陰極材料的逸出功是1.9eV．點評：正確理解該實驗的原理和光電效應方程中各個物理量的含義是解答本題的關鍵．【解題方法點撥】1．光電效應現象中射出的光電子具有一定動能，因此易與電場、磁場相結合命制綜合性較強的試題．射出的光電子的動能是解決這類問題的重要條件，可由愛因斯坦光電效應方程求得．2．由愛因斯坦光電效應方程可得Ekm﹣ν曲線（如圖）由圖象可以得到的物理量：①極限頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標ν0．②逸出功：圖線與Ekm軸交點的縱坐標的絕對值E＝W0．③普朗克常量：圖線的斜率k＝h．8．光電效應方程的圖像問題9．光具有波粒二象性【知識點的認識】一、光的波粒二象性1．光的干涉、衍射、偏振現象說明光具有波動性．2．光電效應和康普頓效應說明光具有粒子性．3．光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性．【命題方向】題型一：光的波粒二象性的理解關于物質的波粒二象性，下列說法中不正確的是（）A．不僅光子具有波粒二象性，一切運動的微粒都具有波粒二象性B．運動的微觀粒子與光子一樣，當它們通過一個小孔時，都沒有特定的運動軌道C．波動性和粒子性，在宏觀現象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運動的現象中是統一的D．實物的運動有特定的軌道，所以實物不具有波粒二象性分析：一切物質都具有波粒二象性，波動性和粒子性，在宏觀現象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運動的現象中是統一的；它們沒有特定的運動軌道．解答：光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規律，大量光子運動的規律表現出光的波動性，而單個光子的運動表現出光的粒子性．光的波長越長，波動性越明顯，光的頻率越高，粒子性越明顯．而宏觀物體的德布羅意波的波長太小，實際很難觀察到波動性，不是不具有波粒二象性．故D選項是錯誤，ABC正確；本題選擇錯誤的，故選：D．點評：考查波粒二象性基本知識，掌握宏觀與微觀的區別及分析的思維不同．【解題方法點撥】1．對光的波粒二象性的理解光既有波動性，又有粒子性，兩者不是孤立的，而是有機的統一體，其表現規律為：（1）個別光子的作用效果往往表現為粒子性；大量光子的作用效果往往表現為波動性．（2）頻率越低波動性越顯著，越容易看到光的干涉和衍射現象；頻率越高粒子性越顯著，越不容易看到光的干涉和衍射現象，貫穿本領越強．（3）光在傳播過程中往往表現出波動性；在與物質發生作用時，往往表現為粒子性．2．德布羅意波假說是光的波粒二象性的一種推廣，使之包含了物質粒子，即光子和實物粒子都具有粒子性，又都具有波動性，與光子對應的波是電磁波，與實物粒子對應的波是德布羅意波．10．玻爾原子理論的基本假設【知識點的認識】5．氫原子的能級和軌道半徑（1）氫原子的能級公式：En＝1n2E1（n＝1，2，3，…），其中E1為基態能量E（2）氫原子的半徑公式：rn＝n2r1（n＝1，2，3，…），其中r1為基態半徑，又稱玻爾半徑，r1＝0.53×10﹣10m．（3）氫原子能級圖（如圖）①能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態﹣﹣定態．②橫線左端的數字“1、2、3…”表示量子數，右端的數字“﹣13.6，﹣3.4，…”表示氫原子的能級．③相鄰橫線間的距離，表示相鄰的能級差，量子數越大，相鄰的能級差越小．④帶箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷，放出光子的能量：hν＝Em﹣En．特別提醒：能級越高，量子數越大，軌道半徑越大，電子的動能越小，電勢能越大，原子的能量隨能級的升高而增大．【命題方向】題型一：氫原子能級躍遷問題氦原子被電離一個核外電子，形成類氫結構的氦離子．已知基態的氦離子能量為E1＝﹣54.4eV，氦離子能級的示意圖如圖所示．在具有下列能量的光子中，不能被基態氦離子吸收而發生躍遷的是（）A．40.8eVB．43.2eVC．51.0eVD．54.4eV分析：當光子的能量和某兩個能級之間的能量差相等時才能被吸收，即體現能量的量子化．解答：根據量子理論可以知道，處于基態的離子在吸收光子能量時是成份吸收的，不能積累的．因此當其它能級和基態能量差和光子能量相等時，該光子才能被吸收．A、由能級示意圖可知：第2能級和基態能級差為：△E1＝E2﹣E1＝﹣13.6﹣（﹣54.4）＝40.8eV，故A選項中光子能量能被吸收，故A錯誤；B、沒有能級之間的能量差和B中光子能量相等，故B正確；C、第4能級和基態能級差為：△E2＝E4﹣E1＝﹣3.4﹣（﹣54.4）＝51.0eV；故C選項中光子能量能被吸收，故C錯誤；D、當光子能量大于等于基態能量時，將被處于基態離子吸收并能使其電離，故選項D中的光子能量能被吸收，故D錯誤故選B．點評：軌道量子化和能量量子化是量子力學的基礎，是近代物理學的巨大飛躍，學生要能通過簡單的計算理解其意義．【解題方法點撥】1．對原子躍遷條件的理解（1）原子從低能級向高能級躍遷，吸收一定能量的光子，當一個光子的能量滿足hν＝E末﹣E初時，才能被某一個原子吸收，使原子從低能級E初向高能級E末躍遷，而當光子能量hν大于或小于E末﹣E初時都不能被原子吸收．（2）原子從高能級向低能級躍遷，以光子的形式向外輻射能量，所輻射的光子能量恰等于發生躍遷時的兩能級間的能量差．（3）原子躍遷條件hν＝Em﹣En只適用于光子和原子作用而使原子在各定態之間躍遷的情況．對于光子和處于基態的氫原子作用而使氫原子電離時，只要入射光子的能量E≥13.6eV，氫原子就能吸收．對于實物粒子與原子作用使原子激發時，粒子能量大于能級差即可．2．量子數為n的氫原子躍遷時輻射光子種數的判定方法：如果是一個氫原子，向低能級躍遷時輻射光子的可能頻率種數為（n﹣1）．如果是一群氫原子，向低能級躍遷時最多發出的光子種數為Cn11．氫原子能級圖12．分析能量躍遷過程中的能量變化（吸收或釋放光子）13．分析能級躍遷過程中釋放的光子種類14．原子能級躍遷與光電效應的結合15．α、β、γ射線的本質及特點【知識點的認識】1.α，β、γ射線的本質分別是高速氦核流、高速電子流和高速光子流。2.α，β、γ射線的區別如下表種類α射線β射線γ射線組成高速氦核流高速電子流光子流（高頻電磁波）帶電荷量2e﹣e0質量4mp靜止質量為零符號2?1γ速度0.1c0.99cc貫穿本領最弱較強最強貫穿實例用紙能擋住穿透幾毫米的鋁板穿透幾厘米的鉛板對空氣的電離作用很強較弱很弱【解題思路點撥】一、射線本身的性質天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實驗結果如圖所示，由此可推知（）A、②來自于原子核外的電子B、①的電離作用最強，是一種電磁波C、③的電離作用較強，是一種電磁波D、③的電離作用最弱，是一種電磁波分析：α射線貫穿能力很弱，電離作用很強，一張紙就能把它擋住，α射線是高速氦核流；β射線能貫穿幾毫米厚的鋁板，電離作用較強，是原子核中的一個中子轉化成一個質子，同時釋放出β射線；γ射線穿透本領最強，甚至能穿透幾厘米厚的鉛板，是原子核發生衰變時釋放的能量以γ光子的形式輻射出來的。解答：A、天然放射性元素放出的三種射線都是原子核發生衰變造成的，β射線能貫穿幾毫米厚的鋁板，電離作用較強，故②是β射線。β射線是原子核中的一個中子轉化成一個質子，同時釋放出一個高速電子，該電子即β射線，故β射線來自原子核，故A錯誤。B、α射線貫穿能力很弱，電離作用很強，一張紙就能把它擋住，故①是α射線。α射線是高速氦核流，是實物粒子，不是電磁波。故B錯誤。CD、γ射線穿透本領最強，甚至能穿透幾厘米厚的鉛板，故③是γ射線，但γ射線電離本領很弱，它是一種光子，是一種電磁波。故C錯誤，D正確。故選：D。點評：本題考查天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力比較，熟悉課本基本知識就能順利解決此類問題，故要加強基礎知識的積累。多記。二、結合磁場考查射線的性質如圖所示，放射性元素鐳放出α、β、γ三種射線，它們分別進入勻強電場和勻強磁場中，下列說法正確的是（）A、①表示γ射線的運動徑跡，③表示α射線的運動徑跡B、②表示β射線的運動徑跡，③表示α射線的運動徑跡C、④表示α射線的運動徑跡，⑤表示γ射線的運動徑跡D、⑤表示β射線的運動徑跡，⑥表示α射線的運動徑跡分析：根據α、β、γ三種射線的帶電性質和本質以及帶電粒子在電場中受力特點可正確判斷。本題應抓住：①三種射線的成分主要是指所帶電性：α射線是高速氦核流帶正電，β射線是高速電子流，帶負電，γ射線是γ光子，是中性的。②洛倫茲力方向的判定，左手定則：張開左手，拇指與四指垂直，讓磁感線穿入手心，四指的方向是正電荷運動的方向，拇指的指向就是洛倫茲力的方向。解答：AB、α射線實質為氦核，帶正電，β射線為電子流，帶負電，γ射線為高頻電磁波，根據電荷所受電場力特點可知：①為β射線，②為γ射線，③為α射線，故AB錯誤；CD、α射線是高速氦核流，一個α粒子帶兩個正電荷。根據左手定則，α射線受到的洛倫茲力向左，故④是α射線；β射線是高速電子流，帶負電荷。根據左手定則，β射線受到的洛倫茲力向右，故⑥是β射線；γ射線是γ光子，是中性的，故在磁場中不受磁場的作用力，軌跡不會發生偏轉。故⑤是γ射線。故C正確，D錯誤。故選：C。點評：熟練掌握α、β兩種衰變實質以及衰變方程的書