2025全国版高考物理一轮基础知识练--第16章 近代物理初步（含答案）

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2026全国版高考物理一轮
第16章　近代物理初步
第1节　光电效应
黑体辐射和能量子T5 ◆ 光电效应规律的理解及应用T2~4、6 ◆ 光电效应的图像问题T7~9 ◆ 对波粒二象性和物质波的理解T1
五年高考
1.★(2024湖南,1,4分)量子技术是当前物理学应用研究的热点,下列关于量子论的说法正确的是 (　　)
A.普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B.光电效应实验中,红光照射可以让电子从某金属表面逸出,若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出
C.康普顿研究石墨对X射线散射时,发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D.德布罗意认为质子具有波动性,而电子不具有波动性
2.★★(2024黑吉辽,8,6分)(多选)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子、并对光电子进行分析的科研仪器。用某一频率的X光照射某种金属表面,逸出了光电子,若增加此X光的强度,则 (　　)
A.该金属的逸出功增大
B.X光的光子能量不变
C.逸出的光电子最大初动能增大
D.单位时间逸出的光电子数增多
3.★★★(2024海南,8,3分)利用如图所示的装置研究光电效应,单刀双掷开关S与1接通,用频率为ν1的光照射光电管,调节滑动变阻器,使电流表的示数刚好为0,此时电压表的示数为U1,已知电子电荷量绝对值为e,普朗克常量为h,下列说法正确的是 (　　)
A.其他条件不变,增大光强,电压表示数增大
B.改用比ν1更大频率的光照射,调整电流表的示数为零,此时电压表示数仍为U1
C.其他条件不变,使开关S与2接通,电流表示数仍为零
D.光电管阴极材料的截止频率νc=ν1-
4.★★★(2024浙江1月,11,3分)如图所示,金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子,最大速率为vm。正对M放置一金属网N,在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d(远小于板长),电子的质量为m,电荷量为e,则(　　)
A.M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大
B.只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能
C.电子从M到N过程中y方向位移大小最大为vmd
D.M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零
三年模拟
5.★(2024届江西上饶一模)现代社会人们享受到健身的乐趣,逐渐重视健身运动。在运动的过程中,智能手环的心率监测能够提供很多帮助,而那个闪烁的绿光就是实现心率监测的工具。某智能手环发射出的绿光在真空中的波长为λ,绿光在真空中的光速为c,普朗克常量为h,ν、E、p分别表示绿光光子的频率、能量和动量。下列选项正确的是 (　　)
A.ν=　　B.E=　　C.E=　　D.p=
6.★★(2025届河北保定开学考)在学校科技节上,某老师让同学们用听觉来感受光的变化,其简化原理图如图所示。用频率为ν的光照射光电管,喇叭发出声音的大小可以反映照射光的亮暗变化。下列说法正确的是 (　　)
A.该实验的原理是电磁感应现象
B.若将照射光的频率调小,实验演示一定依然能够成功
C.若仅将滑动变阻器的滑片向左滑动,通过光电管的电流可能不变
D.逸出光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
7.★★★(2025届四川大数据精准教学联盟一模)如图1所示,分别用a、b两种材料做K极进行光电效应实验研究,闭合开关,用频率为ν的入射光照射K极,且保持入射光不变,则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化关系图像如图2所示,且两线平行,已知普朗克常量为h。下列说法正确的是 (　　)
　
A.图线a、b的斜率k是普朗克常量h
B.图线a、b的斜率k是电子电荷量e
C.材料a的逸出功W1=hν+E0
D.材料a、b的逸出功之比为1∶2
8.★★★(2024届江苏第一次联考)图甲为研究光电效应的电路图,其中光电管阴极K的材料的逸出功W0=3.6×10-19 J。图乙为实验中闭合开关后用某一频率的光照射光电管时,光电流随电压变化的曲线,当U=-2.5 V时,光电流刚好为0。已知普朗克常量h=6.6×10-34 J·s,电子电荷量e=1.6×10-19 C,质量m=9.1×10-31 kg。下列说法正确的是(　　)
　
A.入射光的频率为1.5×1016 Hz
B.以最大初动能逸出的光电子的德布罗意波的波长约为7.7×10-10 m
C.当电压U=2.5 V时,光电子到达阳极A的最大动能为8.0×10-29 J
D.每秒射到光电管阴极K的光子至少为1.2×1017个
9.★★★(2025届江西重点中学联考)如图1所示是一款光电烟雾探测器的原理图。当有烟雾进入时,来自光源S的光被烟雾散射后进入光电管C,光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于10-8 A,便会触发报警系统。已知普朗克常量h=6.6×10-34 J·s,真空中的光速c=3×108 m/s。金属钠的遏止电压Uc随入射光频率ν的变化规律如图2所示,则 (　　)
　
A.触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是N=6.25×1010个
B.图2中图线斜率表示普朗克常量h
C.要使该探测器正常工作,光源S发出的光的波长不能小于5.0×10-7 m
D.通过调节光源发光强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是不可行的
第2节　原子结构
原子结构和氢原子光谱T3、6、7 ◆ 玻尔原子理论　能级跃迁T1、2、4、5、8
考法领航·物理本质 明晰规律　思维回归
(2024浙江6月,10,3分)玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示,处于n=3能级的原子向低能级跃迁,会产生三种频率为ν31、ν32和ν21的光,下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h ,光速为c。正确的是 (　　)
A.频率为ν31的光,其动量为
B.频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装置,均产生光电子,其最大初动能之差为hν32
C.频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d、双缝到屏的距离为l的干涉装置,产生的干涉条纹间距之差为
D.若原子从n=3跃迁至n=4能级,入射光的频率ν'34>
五年高考
1.★(2024江西,2,4分)近年来,江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管(LED),开创了国际上第三条LED技术路线。某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示,若能级差为2.20 eV(约3.52×10-19 J),普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,则发光频率约为(　　)
A.6.38×1014 Hz　　　　B.5.67×1014 Hz
C.5.31×1014 Hz　　　　D.4.67×1014 Hz
2.★★(2024安徽,1,4分)大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置,其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图,已知紫外光的光子能量大于3.11 eV,当大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,辐射不同频率的紫外光有(　　)
A.1种　　　　B.2种　　　　C.3种　　　　D.4种
3.★★(2022广东,5,4分)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为En=,其中E1=-13.6 eV。如图是按能量排列的电磁波谱,要使n=20的氢原子吸收一个光子后,恰好失去一个电子变成氢离子,被吸收的光子是 (　　)
A.红外线波段的光子　　　　B.可见光波段的光子
C.紫外线波段的光子　　　　D.X射线波段的光子
4.★★(2023辽宁,6,4分)原子处于磁场中,某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示,相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应,且逸出光电子的最大初动能为Ek,则 (　　)
A.①和③的能量相等
B.②的频率大于④的频率
C.用②照射该金属一定能发生光电效应
D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
5.★★(2024重庆,8,5分)(多选)我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ分别为氢原子由n=3和n=4能级向n=2能级跃迁产生的谱线(如图),则 (　　)
A.Hα的波长比Hβ的小
B.Hα的频率比Hβ的小
C.Hβ对应的光子能量为3.4 eV
D.Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态
三年模拟
6.★★★(2025届陕西安康开学考)(多选)英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射实验结果提出原子的核式结构模型:原子中心存在原子核,电子围绕原子核在高速旋转。在氢原子模型中,设电子质量为m,电荷量为-e,静电力常量为k,电子绕原子核做匀速圆周运动的半径为r。已知点电荷Q的电场中,以无限远处电势为0,则距离该点电荷为r处的电势φ=。下列说法正确的是 (　　)
A.电子做圆周运动的动能大小为
B.电子绕核运动时电子与核组成的系统电势能不变
C.电子绕核运动时形成环状电流大小为
D.电子绕核运动的动能和电势能的总和为
7.★★★(2025届湖南永州开学考)如图所示,巴耳末由氢原子在可见光区的四条谱线Hα、Hβ、Hγ、Hδ,总结出巴耳末系谱线波长公式:=R∞(n=3,4,5,6,…)。其中<<<,且Hα为红光,Hδ为紫光。下列说法正确的是 (　　)
A.Hα对应的是电子从n=5能级向n=2能级跃迁所释放光的谱线
B.四条谱线中Hα谱线所对应的光子的能量最高
C.大量处于同一能级的氢原子要能够发出这四条谱线,必须使原子所处的能级n≥6
D.若电子从n=6能级向n=3能级跃迁,能辐射紫外线
8.(考法训练)(2024届长郡中学二模)(多选)为解决光信号长距离传输中的衰减问题,常常在光纤中掺入铒元素。如图所示是铒离子的能级示意图,标识为4I13/2的铒离子处在亚稳态,不会立即向下跃迁;如果用光子能量约为2.03×10-19 J的激光把处于基态能级4I15/2的铒离子激发到4I11/2能级,再通过“无辐射跃迁”跃迁到能级4I13/2,从而使该能级积聚的离子数远超过处于基态的离子数。当光纤中传输某波长的光波时,能使处在亚稳态能级的离子向基态跃迁,产生大量能量约为1.28×10-19 J的光子,输出的光便大大加强了。下列说法正确的是 (　　)
A.“无辐射跃迁”中一个铒离子放出的能量约为7.50×10-20 J
B.这种光纤传输任何频率的光信号衰减都能得到有效补偿
C.大量处在4I11/2能级的铒离子向下跃迁能产生2种频率的光子
D.题述情景发生时,光纤中传输的光信号波长约为1.55 μm
第3节　原子核
原子核的衰变　半衰期T2、3、4、6、7、9、11、12 ◆ 核反应　核反应的类型T1 ◆ 质量亏损及核能的计算T5、8、10
五年高考
1.★(2024全国甲,14,6分)氘核可通过一系列聚变反应释放能量,总的反应效果可用H→He+n+p+43.15 MeV表示,式中x、y的值分别为 (　　)
A.x=1,y=2　　　　B.x=1,y=3
C.x=2,y=2　　　　D.x=3,y=1
2.★(2023广东,1,4分)理论认为,大质量恒星塌缩成黑洞的过程,受核反应C+YO的影响。下列说法正确的是 (　　)
A.Y是β粒子,β射线穿透能力比γ射线强
B.Y是β粒子,β射线电离能力比γ射线强
C.Y是α粒子,α射线穿透能力比γ射线强
D.Y是α粒子,α射线电离能力比γ射线强
3.★★(2024天津,6,5分)(多选)中国钍基熔盐堆即将建成小型实验堆,为我国能源安全和可持续发展提供有力支持。反应堆中涉及的核反应方程有:①XThTh,Th→e,下列说法正确的是 (　　)
A.方程①中X是中子
B.方程②中Th发生了β衰变
C.受反应堆高温影响Th的半衰期会变短
D.方程②释放电子,说明电子是原子核的组成部分
4.★★(2024山东,1,3分)2024年是中国航天大年,神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天,部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知Sr衰变为Y的半衰期约为29年Pu衰变为U的半衰期约为87年。现用相同数目的Sr和Pu各做一块核电池,下列说法正确的是 (　　)
ASr衰变为Y时产生α粒子
BPu衰变为U时产生β粒子
C.50年后,剩余的Sr数目大于Pu的数目
D.87年后,剩余的Sr数目小于Pu的数目
5.★★(2024浙江1月,7,3分)已知氘核质量为2.014 1 u,氚核质量为3.016 1 u,氦核质量为4.002 6 u,中子质量为1.008 7 u,阿伏加德罗常数NA取6.0×1023 mol-1,氘核摩尔质量为2 g·mol-1,1 u相当于931.5 MeV。关于氘与氚聚变成氦,下列说法正确的是 (　　)
A.核反应方程式为HHHen
B.氘核的比结合能比氦核的大
C.氘核与氚核的间距达到10-10 m就能发生核聚变
D.4 g氘完全参与聚变释放出能量的数量级为1025 MeV
6.★★(2023重庆,6,4分)原子核U可以经过多次α和β衰变成为稳定的原子核Pb,在该过程中,可能发生的β衰变是 (　　)
AFrRae　　　　BBiPoe
CRaAce　　　　DPoAte
7.★★(2022全国甲,17,6分)两种放射性元素的半衰期分别为t0和2t0,在t=0时刻这两种元素的原子核总数为N,在t=2t0时刻,尚未衰变的原子核总数为,则在t=4t0时刻,尚未衰变的原子核总数为 (　　)
A.　　　B.　　　C.　　　D.
三年模拟
8.★★(2024届河北邯郸一模)核电站铀核裂变的产物是多样的。有一种典型的铀核裂变是生成钡和氪,核反应方程是UnBa+Kr+n+γ,已知铀核的质量为m1,钡核的质量为m2,氪核的质量为m3,中子的质量为m4。下列说法正确的是 (　　)
A.核反应方程中的x=2
B.该核反应释放的核能是(m1-m2-m3-2m4)c2
CU的比结合能大于Ba(或Kr)的比结合能
D.目前部分高科技核电站已经实现可控核聚变发电
9.★★(2025届河北承德开学考)月球车配备的核电池是我国自主研发的放射性同位素Pu电池,钚238在发生α衰变时会伴随有γ射线放出,通过热电偶产生电能给月球车上的设备供电,给休眠中的月球车保温,并维持与地面的通信。关于钚238,下列说法正确的是(　　)
A.衰变后产生的新原子核的比结合能比钚238的比结合能小
B.衰变产生的α射线的电离本领比γ射线的强
C.衰变后产生的新原子核为U
D.随着时间的推移,放射性同位素钚238会减少,其半衰期也会变短
10.★★★(2025届山东枣庄八中开学考Cu被称为新兴PET核素,可以用于PET成像和放射性治疗,有望用于基于放射性核素的诊疗一体化研究。已知Cu的比结合能为E,核反应方程CuZn+X+ΔE中X为新生成粒子,ΔE为释放的核能。下列说法正确的是(　　)
A.X是α粒子
BZn的结合能为64E-ΔE
CZn的比结合能为E+
DZn的结合能比Cu的结合能小
11.★★★(2024届长郡中学适应性考试)生物研究中曾用P标记噬菌体的蛋白质来研究遗传物质,已知P的半衰期为14.3天,只发生β衰变,产生β射线的能量为1.711 MeV。下列说法正确的是 (　　)
A.10 g的P经过7天,剩余P的质量一定大于5 g
B.衰变方程为PSe
CP衰变过程的质量亏损可能为
D.将含P的噬菌体培养皿放到厚铅盒中,外界能检测到β射线
12.★★★(2024届雅礼中学三模)将放射性同位素氟18F)注入人体参与人体的代谢过程,如图甲所示,氟18在人体内衰变放出正电子,与人体内电子相遇而湮灭,并产生一对波长相等的光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的医学图像。氟18的衰变规律如图乙所示,其中纵坐标表示氟18 在任意时刻的原子数与t=0时刻的原子数之比,设正电子与电子的质量均为m,光速为c,普朗克常量为h。则 (　　)
A.氟18衰变的方程为FeNe
B.题述一对光子由氟18直接产生并释放
C.题述一对光子波长为
D.经5小时人体内氟18的残留量是初始时的33.3%
第16章　近代物理初步
第1节　光电效应
黑体辐射和能量子T5 ◆ 光电效应规律的理解及应用T2~4、6 ◆ 光电效应的图像问题T7~9 ◆ 对波粒二象性和物质波的理解T1
五年高考
1.★(2024湖南,1,4分)量子技术是当前物理学应用研究的热点,下列关于量子论的说法正确的是 (　　)
A.普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B.光电效应实验中,红光照射可以让电子从某金属表面逸出,若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出
C.康普顿研究石墨对X射线散射时,发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D.德布罗意认为质子具有波动性,而电子不具有波动性
答案　B　
2.★★(2024黑吉辽,8,6分)(多选)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子、并对光电子进行分析的科研仪器。用某一频率的X光照射某种金属表面,逸出了光电子,若增加此X光的强度,则 (　　)
A.该金属的逸出功增大
B.X光的光子能量不变
C.逸出的光电子最大初动能增大
D.单位时间逸出的光电子数增多
答案　BD　
3.★★★(2024海南,8,3分)利用如图所示的装置研究光电效应,单刀双掷开关S与1接通,用频率为ν1的光照射光电管,调节滑动变阻器,使电流表的示数刚好为0,此时电压表的示数为U1,已知电子电荷量绝对值为e,普朗克常量为h,下列说法正确的是 (　　)
A.其他条件不变,增大光强,电压表示数增大
B.改用比ν1更大频率的光照射,调整电流表的示数为零,此时电压表示数仍为U1
C.其他条件不变,使开关S与2接通,电流表示数仍为零
D.光电管阴极材料的截止频率νc=ν1-
答案　D　
4.★★★(2024浙江1月,11,3分)如图所示,金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子,最大速率为vm。正对M放置一金属网N,在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d(远小于板长),电子的质量为m,电荷量为e,则(　　)
A.M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大
B.只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能
C.电子从M到N过程中y方向位移大小最大为vmd
D.M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零
答案　C　
三年模拟
5.★(2024届江西上饶一模)现代社会人们享受到健身的乐趣,逐渐重视健身运动。在运动的过程中,智能手环的心率监测能够提供很多帮助,而那个闪烁的绿光就是实现心率监测的工具。某智能手环发射出的绿光在真空中的波长为λ,绿光在真空中的光速为c,普朗克常量为h,ν、E、p分别表示绿光光子的频率、能量和动量。下列选项正确的是 (　　)
A.ν=　　B.E=　　C.E=　　D.p=
答案　C　
6.★★(2025届河北保定开学考)在学校科技节上,某老师让同学们用听觉来感受光的变化,其简化原理图如图所示。用频率为ν的光照射光电管,喇叭发出声音的大小可以反映照射光的亮暗变化。下列说法正确的是 (　　)
A.该实验的原理是电磁感应现象
B.若将照射光的频率调小,实验演示一定依然能够成功
C.若仅将滑动变阻器的滑片向左滑动,通过光电管的电流可能不变
D.逸出光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
答案　C　
7.★★★(2025届四川大数据精准教学联盟一模)如图1所示,分别用a、b两种材料做K极进行光电效应实验研究,闭合开关,用频率为ν的入射光照射K极,且保持入射光不变,则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化关系图像如图2所示,且两线平行,已知普朗克常量为h。下列说法正确的是 (　　)
　
A.图线a、b的斜率k是普朗克常量h
B.图线a、b的斜率k是电子电荷量e
C.材料a的逸出功W1=hν+E0
D.材料a、b的逸出功之比为1∶2
答案　B　
8.★★★(2024届江苏第一次联考)图甲为研究光电效应的电路图,其中光电管阴极K的材料的逸出功W0=3.6×10-19 J。图乙为实验中闭合开关后用某一频率的光照射光电管时,光电流随电压变化的曲线,当U=-2.5 V时,光电流刚好为0。已知普朗克常量h=6.6×10-34 J·s,电子电荷量e=1.6×10-19 C,质量m=9.1×10-31 kg。下列说法正确的是(　　)
　
A.入射光的频率为1.5×1016 Hz
B.以最大初动能逸出的光电子的德布罗意波的波长约为7.7×10-10 m
C.当电压U=2.5 V时,光电子到达阳极A的最大动能为8.0×10-29 J
D.每秒射到光电管阴极K的光子至少为1.2×1017个
答案　B　
9.★★★(2025届江西重点中学联考)如图1所示是一款光电烟雾探测器的原理图。当有烟雾进入时,来自光源S的光被烟雾散射后进入光电管C,光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于10-8 A,便会触发报警系统。已知普朗克常量h=6.6×10-34 J·s,真空中的光速c=3×108 m/s。金属钠的遏止电压Uc随入射光频率ν的变化规律如图2所示,则 (　　)
　
A.触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是N=6.25×1010个
B.图2中图线斜率表示普朗克常量h
C.要使该探测器正常工作,光源S发出的光的波长不能小于5.0×10-7 m
D.通过调节光源发光强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是不可行的
答案　A　
第2节　原子结构
原子结构和氢原子光谱T3、6、7 ◆ 玻尔原子理论　能级跃迁T1、2、4、5、8
考法领航·物理本质 明晰规律　思维回归
(2024浙江6月,10,3分)玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示,处于n=3能级的原子向低能级跃迁,会产生三种频率为ν31、ν32和ν21的光,下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h ,光速为c。正确的是 (　　)
A.频率为ν31的光,其动量为
B.频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装置,均产生光电子,其最大初动能之差为hν32
C.频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d、双缝到屏的距离为l的干涉装置,产生的干涉条纹间距之差为
D.若原子从n=3跃迁至n=4能级,入射光的频率ν'34>
答案　B　
考法点睛　氢原子能级跃迁遵循玻尔理论,其他原子(或离子)跃迁问题应如何分析
五年高考
1.★(2024江西,2,4分)近年来,江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管(LED),开创了国际上第三条LED技术路线。某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示,若能级差为2.20 eV(约3.52×10-19 J),普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,则发光频率约为(　　)
A.6.38×1014 Hz　　　　B.5.67×1014 Hz
C.5.31×1014 Hz　　　　D.4.67×1014 Hz
答案　C　
2.★★(2024安徽,1,4分)大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置,其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图,已知紫外光的光子能量大于3.11 eV,当大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,辐射不同频率的紫外光有(　　)
A.1种　　　　B.2种　　　　C.3种　　　　D.4种
答案　B　
3.★★(2022广东,5,4分)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为En=,其中E1=-13.6 eV。如图是按能量排列的电磁波谱,要使n=20的氢原子吸收一个光子后,恰好失去一个电子变成氢离子,被吸收的光子是 (　　)
A.红外线波段的光子　　　　B.可见光波段的光子
C.紫外线波段的光子　　　　D.X射线波段的光子
答案　A　
4.★★(2023辽宁,6,4分)原子处于磁场中,某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示,相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应,且逸出光电子的最大初动能为Ek,则 (　　)
A.①和③的能量相等
B.②的频率大于④的频率
C.用②照射该金属一定能发生光电效应
D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
答案　A　
5.★★(2024重庆,8,5分)(多选)我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ分别为氢原子由n=3和n=4能级向n=2能级跃迁产生的谱线(如图),则 (　　)
A.Hα的波长比Hβ的小
B.Hα的频率比Hβ的小
C.Hβ对应的光子能量为3.4 eV
D.Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态
答案　BD　
三年模拟
6.★★★(2025届陕西安康开学考)(多选)英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射实验结果提出原子的核式结构模型:原子中心存在原子核,电子围绕原子核在高速旋转。在氢原子模型中,设电子质量为m,电荷量为-e,静电力常量为k,电子绕原子核做匀速圆周运动的半径为r。已知点电荷Q的电场中,以无限远处电势为0,则距离该点电荷为r处的电势φ=。下列说法正确的是 (　　)
A.电子做圆周运动的动能大小为
B.电子绕核运动时电子与核组成的系统电势能不变
C.电子绕核运动时形成环状电流大小为
D.电子绕核运动的动能和电势能的总和为
答案　AB　
7.★★★(2025届湖南永州开学考)如图所示,巴耳末由氢原子在可见光区的四条谱线Hα、Hβ、Hγ、Hδ,总结出巴耳末系谱线波长公式:=R∞(n=3,4,5,6,…)。其中<<<,且Hα为红光,Hδ为紫光。下列说法正确的是 (　　)
A.Hα对应的是电子从n=5能级向n=2能级跃迁所释放光的谱线
B.四条谱线中Hα谱线所对应的光子的能量最高
C.大量处于同一能级的氢原子要能够发出这四条谱线,必须使原子所处的能级n≥6
D.若电子从n=6能级向n=3能级跃迁,能辐射紫外线
答案　C　
8.(考法训练)(2024届长郡中学二模)(多选)为解决光信号长距离传输中的衰减问题,常常在光纤中掺入铒元素。如图所示是铒离子的能级示意图,标识为4I13/2的铒离子处在亚稳态,不会立即向下跃迁;如果用光子能量约为2.03×10-19 J的激光把处于基态能级4I15/2的铒离子激发到4I11/2能级,再通过“无辐射跃迁”跃迁到能级4I13/2,从而使该能级积聚的离子数远超过处于基态的离子数。当光纤中传输某波长的光波时,能使处在亚稳态能级的离子向基态跃迁,产生大量能量约为1.28×10-19 J的光子,输出的光便大大加强了。下列说法正确的是 (　　)
A.“无辐射跃迁”中一个铒离子放出的能量约为7.50×10-20 J
B.这种光纤传输任何频率的光信号衰减都能得到有效补偿
C.大量处在4I11/2能级的铒离子向下跃迁能产生2种频率的光子
D.题述情景发生时,光纤中传输的光信号波长约为1.55 μm
答案　ACD　
第3节　原子核
原子核的衰变　半衰期T2、3、4、6、7、9、11、12 ◆ 核反应　核反应的类型T1 ◆ 质量亏损及核能的计算T5、8、10
五年高考
1.★(2024全国甲,14,6分)氘核可通过一系列聚变反应释放能量,总的反应效果可用H→He+n+p+43.15 MeV表示,式中x、y的值分别为 (　　)
A.x=1,y=2　　　　B.x=1,y=3
C.x=2,y=2　　　　D.x=3,y=1
答案　C　
2.★(2023广东,1,4分)理论认为,大质量恒星塌缩成黑洞的过程,受核反应C+YO的影响。下列说法正确的是 (　　)
A.Y是β粒子,β射线穿透能力比γ射线强
B.Y是β粒子,β射线电离能力比γ射线强
C.Y是α粒子,α射线穿透能力比γ射线强
D.Y是α粒子,α射线电离能力比γ射线强
答案　D　
3.★★(2024天津,6,5分)(多选)中国钍基熔盐堆即将建成小型实验堆,为我国能源安全和可持续发展提供有力支持。反应堆中涉及的核反应方程有:①XThTh,Th→e,下列说法正确的是 (　　)
A.方程①中X是中子
B.方程②中Th发生了β衰变
C.受反应堆高温影响Th的半衰期会变短
D.方程②释放电子,说明电子是原子核的组成部分
答案　AB　
4.★★(2024山东,1,3分)2024年是中国航天大年,神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天,部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知Sr衰变为Y的半衰期约为29年Pu衰变为U的半衰期约为87年。现用相同数目的Sr和Pu各做一块核电池,下列说法正确的是 (　　)
ASr衰变为Y时产生α粒子
BPu衰变为U时产生β粒子
C.50年后,剩余的Sr数目大于Pu的数目
D.87年后,剩余的Sr数目小于Pu的数目
答案　D　
5.★★(2024浙江1月,7,3分)已知氘核质量为2.014 1 u,氚核质量为3.016 1 u,氦核质量为4.002 6 u,中子质量为1.008 7 u,阿伏加德罗常数NA取6.0×1023 mol-1,氘核摩尔质量为2 g·mol-1,1 u相当于931.5 MeV。关于氘与氚聚变成氦,下列说法正确的是 (　　)
A.核反应方程式为HHHen
B.氘核的比结合能比氦核的大
C.氘核与氚核的间距达到10-10 m就能发生核聚变
D.4 g氘完全参与聚变释放出能量的数量级为1025 MeV
答案　D　
6.★★(2023重庆,6,4分)原子核U可以经过多次α和β衰变成为稳定的原子核Pb,在该过程中,可能发生的β衰变是 (　　)
AFrRae　　　　BBiPoe
CRaAce　　　　DPoAte
答案　A　
7.★★(2022全国甲,17,6分)两种放射性元素的半衰期分别为t0和2t0,在t=0时刻这两种元素的原子核总数为N,在t=2t0时刻,尚未衰变的原子核总数为,则在t=4t0时刻,尚未衰变的原子核总数为 (　　)
A.　　　B.　　　C.　　　D.
答案　C　
三年模拟
8.★★(2024届河北邯郸一模)核电站铀核裂变的产物是多样的。有一种典型的铀核裂变是生成钡和氪,核反应方程是UnBa+Kr+n+γ,已知铀核的质量为m1,钡核的质量为m2,氪核的质量为m3,中子的质量为m4。下列说法正确的是 (　　)
A.核反应方程中的x=2
B.该核反应释放的核能是(m1-m2-m3-2m4)c2
CU的比结合能大于Ba(或Kr)的比结合能
D.目前部分高科技核电站已经实现可控核聚变发电
答案　B　
9.★★(2025届河北承德开学考)月球车配备的核电池是我国自主研发的放射性同位素Pu电池,钚238在发生α衰变时会伴随有γ射线放出,通过热电偶产生电能给月球车上的设备供电,给休眠中的月球车保温,并维持与地面的通信。关于钚238,下列说法正确的是(　　)
A.衰变后产生的新原子核的比结合能比钚238的比结合能小
B.衰变产生的α射线的电离本领比γ射线的强
C.衰变后产生的新原子核为U
D.随着时间的推移,放射性同位素钚238会减少,其半衰期也会变短
答案　B　
10.★★★(2025届山东枣庄八中开学考Cu被称为新兴PET核素,可以用于PET成像和放射性治疗,有望用于基于放射性核素的诊疗一体化研究。已知Cu的比结合能为E,核反应方程CuZn+X+ΔE中X为新生成粒子,ΔE为释放的核能。下列说法正确的是(　　)
A.X是α粒子
BZn的结合能为64E-ΔE
CZn的比结合能为E+
DZn的结合能比Cu的结合能小
答案　C　
11.★★★(2024届长郡中学适应性考试)生物研究中曾用P标记噬菌体的蛋白质来研究遗传物质,已知P的半衰期为14.3天,只发生β衰变,产生β射线的能量为1.711 MeV。下列说法正确的是 (　　)
A.10 g的P经过7天,剩余P的质量一定大于5 g
B.衰变方程为PSe
CP衰变过程的质量亏损可能为
D.将含P的噬菌体培养皿放到厚铅盒中,外界能检测到β射线
答案　A　
12.★★★(2024届雅礼中学三模)将放射性同位素氟18F)注入人体参与人体的代谢过程,如图甲所示,氟18在人体内衰变放出正电子,与人体内电子相遇而湮灭,并产生一对波长相等的光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的医学图像。氟18的衰变规律如图乙所示,其中纵坐标表示氟18 在任意时刻的原子数与t=0时刻的原子数之比,设正电子与电子的质量均为m,光速为c,普朗克常量为h。则 (　　)
A.氟18衰变的方程为FeNe
B.题述一对光子由氟18直接产生并释放
C.题述一对光子波长为
D.经5小时人体内氟18的残留量是初始时的33.3%
答案　C　
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