物理
第十六章 核心素养提升练
1．(2024·湖南高考)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．(2022·重庆高考)如图为氢原子的能级示意图。已知蓝光光子的能量范围为2．53～2．76 eV，紫光光子的能量范围为2．76～3．10 eV。若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为( )
A．10．20 eV B．12．09 eV
C．12．75 eV D．13．06 eV
3．(2024·广西高考)近期，我国科研人员首次合成了新核素锇 160(Os)和钨 156(W)。若锇 160经过1次α衰变，钨 156经过1次β＋衰变(放出一个正电子)，则上述两新核素衰变后的新核有相同的( )
A．电荷数 B．中子数
C．质量数 D．质子数
4．(2024·山东高考)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( )
A．Sr衰变为Y时产生α粒子
B．Pu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．氚核H发生β衰变成为氦核He。假设含氚材料中H发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在3．2×104 s时间内形成的平均电流为5．0×10－8 A。已知电子电荷量为1．6×10－19 C，在这段时间内发生β衰变的氚核H的个数为( )
A．5．0×1014 B．1．0×1016
C．2．0×1016 D．1．0×1018
6．(2024·贵州高考)(多选)我国在贵州平塘建成了世界最大单口径球面射电望远镜FAST，其科学目标之一是搜索地外文明。在宇宙中，波长位于搜索地外文明的射电波段的辐射中存在两处较强的辐射，一处是波长为21 cm的中性氢辐射，另一处是波长为18 cm的羟基辐射。在真空中，这两种波长的辐射相比，中性氢辐射的光子( )
A．频率更大 B．能量更小
C．动量更小 D．传播速度更大
7．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意图如图。用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为阴极材料的逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量)( )
A．－ B．－
C．2hν－W D．－
8．(2023·全国甲卷)在下列两个核反应方程中
X＋N―→Y＋O Y＋Li―→2X
X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则( )
A．Z＝1，A＝1 B．Z＝1，A＝2
C．Z＝2，A＝3 D．Z＝2，A＝4
9．(2022·全国甲卷)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．
10．“北京正负电子对撞机”是我国第一台高能加速器，也是高能物理研究的重大科技基础设施。一对速率相同的正、负电子(动能极小，可忽略)正碰后湮灭生成两个γ光子，反应方程为e＋e→2γ。已知单个电子的静止质量为me，电荷量为e，光速为c，普朗克常量为h。下列说法正确的是( )
A．单个光子的能量为mec
B．光子的频率为
C．两个光子的频率可以不同
D．两个光子的运动方向可能相同
11．如图1所示是一款光电烟雾报警器的原理图。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。如果产生的光电流不小于10－8 A，便会触发报警系统。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，空气中光速c＝3．0×108 m/s，元电荷e＝1．6×10－19 C，则( )
A．要使该报警器正常工作，光源S发出的光波波长不能小于5．0×107 m
B．图2中图像斜率的物理意义为普朗克常量h
C．触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是6．25×1010个
D．通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾报警器的灵敏度是不可行的
12．(2025·江苏省南京、盐城二市高三上一模考前模拟)地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示，若光线被乘客阻挡，电路中电流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。已知光电管阴极材料的逸出功为2．55 eV，下列说法正确的是( )
A．b光为氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出的光
B．经同一障碍物时，b光比a光衍射现象更明显
C．光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能为9．54 eV
D．若部分光线被遮挡，则放大器的电流将增大，从而引发报警
13．(多选)1899年，俄国物理学家列别捷夫首先从实验上证实了“光射到物体表面上时会产生压力”。已知频率为ν的光子的动量为，式中h为普朗克常量，c为光速。光对物体单位面积的压力叫辐射压强或光压。某二氧化碳气体激光器发出的激光功率为P＝1000 W，该光束垂直射到某平整元件上，其光束截面积为S＝1．00 mm2，该激光的波长为λ，光速c＝3×108 m/s，且c＝λν，则( )
A．该激光器单位时间内发出的光子数可表示为
B．该激光器单位时间内发出的光子数可表示为
C．该光束可能产生的最大光压约为667 Pa
D．该光束可能产生的最大光压约为6．67 Pa
14．(2023·浙江6月选考)(多选)有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W0。当紫外光照射该材料时，只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，在与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹，测得条纹间距为Δx。已知电子质量为m，普朗克常量为h，光速为c，则( )
A．电子的动量pe＝
B．电子的动能Ek＝
C．光子的能量E＝W0＋
D．光子的动量p＝＋
第十六章 核心素养提升练
1．(2024·湖南高考)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
解析：普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的，是量子化的，故A错误；发生光电效应的条件是，入射光的频率大于金属的极限频率，紫光的频率大于红光的频率，因此若红光能使某金属发生光电效应，紫光也能使该金属发生光电效应，故B正确；康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后除了波长等于原波长的射线成分外，还有波长大于原波长的射线成分，故C错误；德布罗意认为所有实物粒子都具有波动性，故D错误。
2．(2022·重庆高考)如图为氢原子的能级示意图。已知蓝光光子的能量范围为2．53～2．76 eV，紫光光子的能量范围为2．76～3．10 eV。若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为( )
A．10．20 eV B．12．09 eV
C．12．75 eV D．13．06 eV
答案：C
解析：由题给数据计算可知，氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级辐射的光子能量为－0．54 eV－(－3．40 eV)＝2．86 eV(对应紫光)，从n＝4能级跃迁到n＝2能级辐射的光子能量为－0．85 eV－(－3．40 eV)＝2．55 eV(对应蓝光)，且从n＝4能级向低能级跃迁辐射的所有光子能量均不在2．76～3．10 eV范围内，则若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，激发后氢原子应处于n＝4能级，故激发氢原子的光子能量为ΔE＝E4－E1＝－0．85 eV－(－13．60 eV)＝12．75 eV，故选C。
3．(2024·广西高考)近期，我国科研人员首次合成了新核素锇 160(Os)和钨 156(W)。若锇 160经过1次α衰变，钨 156经过1次β＋衰变(放出一个正电子)，则上述两新核素衰变后的新核有相同的( )
A．电荷数 B．中子数
C．质量数 D．质子数
答案：C
解析：根据原子核衰变时质量数守恒和电荷数守恒可知，锇 160经过1次α衰变放出一个α粒子He后，新核的质量数为160－4＝156，电荷数即质子数为76－2＝74，中子数为156－74＝82；钨 156经过1次β＋衰变放出一个正电子e后，新核的质量数为156－0＝156，电荷数即质子数为74－1＝73，中子数为156－73＝83。可知两新核素衰变后的新核有相同的质量数，不同的电荷数、质子数、中子数，故C正确，A、B、D错误。
4．(2024·山东高考)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( )
A．Sr衰变为Y时产生α粒子
B．Pu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
解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知，Sr衰变为Y的衰变方程为Sr→Y＋e，可知衰变时产生电子，即β粒子，故A错误；根据质量数守恒和电荷数守恒可知，Pu衰变为U的衰变方程为Pu→U＋He，可知衰变时产生He，即α粒子，故B错误；根据题意可知，Sr的半衰期小于Pu的半衰期，现用相同数目的Sr和Pu各做一块核电池，经过相同的时间，Sr经过的半衰期的个数多，所以剩余的Sr数目小于Pu的数目，故D正确，C错误。
5．氚核H发生β衰变成为氦核He。假设含氚材料中H发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在3．2×104 s时间内形成的平均电流为5．0×10－8 A。已知电子电荷量为1．6×10－19 C，在这段时间内发生β衰变的氚核H的个数为( )
A．5．0×1014 B．1．0×1016
C．2．0×1016 D．1．0×1018
答案：B
解析：根据I＝＝，可得产生的电子数为n＝＝＝1．0×1016个，因一个氚核H发生β衰变产生一个电子，可知在这段时间内发生β衰变的氚核H的个数为1．0×1016个，故选B。
6．(2024·贵州高考)(多选)我国在贵州平塘建成了世界最大单口径球面射电望远镜FAST，其科学目标之一是搜索地外文明。在宇宙中，波长位于搜索地外文明的射电波段的辐射中存在两处较强的辐射，一处是波长为21 cm的中性氢辐射，另一处是波长为18 cm的羟基辐射。在真空中，这两种波长的辐射相比，中性氢辐射的光子( )
A．频率更大 B．能量更小
C．动量更小 D．传播速度更大
答案：BC
解析：由题意可知，中性氢辐射的波和羟基辐射的波均属于电磁波，所有电磁波在真空中的传播速度都相同，都是真空中光速c，D错误；由光子频率与波长的关系ν＝，光子能量公式ε＝hν，光子动量与波长的关系p＝，可知，波长更长的中性氢辐射的光子，频率更小，能量更小，动量更小，A错误，B、C正确。
7．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意图如图。用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为阴极材料的逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量)( )
A．－ B．－
C．2hν－W D．－
答案：B
解析：同频率的光照射K极，普通光不能使其发生光电效应，而强激光能使其发生光电效应，说明一个电子吸收了多个光子，设吸收的光子个数为n，光电子逸出的最大初动能为Ek，由光电效应方程知Ek＝nhν－W(n≥2)；光电子逸出后克服电场力做功，由动能定理知－eU＝0－Ek，联立上述两式得U＝－，当n＝2时，即为B选项，其他选项均不可能。
8．(2023·全国甲卷)在下列两个核反应方程中
X＋N―→Y＋O Y＋Li―→2X
X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则( )
A．Z＝1，A＝1 B．Z＝1，A＝2
C．Z＝2，A＝3 D．Z＝2，A＝4
答案：D
解析：设Y的电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应中电荷数守恒和质量数守恒，可知第一个核反应方程的电荷数和质量数满足Z＋7＝m＋8，A＋14＝n＋17，第二个核反应方程的电荷数和质量数满足m＋3＝2Z，n＋7＝2A，联立解得Z＝2，A＝4，故D正确。
9．(2022·全国甲卷)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
解析：设在t＝0时刻，半衰期为t0的元素原子核数为x，另一种元素原子核数为y，依题意有x＋y＝N，在t＝2t0时刻，两种元素分别经历了2个半衰期和1个半衰期，有x＋y＝，联立可得x＝N，y＝N，在t＝4t0时刻，两种元素分别经历了4个半衰期和2个半衰期，尚未衰变的原子核总数为N′＝x＋y＝，故选C。
10．“北京正负电子对撞机”是我国第一台高能加速器，也是高能物理研究的重大科技基础设施。一对速率相同的正、负电子(动能极小，可忽略)正碰后湮灭生成两个γ光子，反应方程为e＋e→2γ。已知单个电子的静止质量为me，电荷量为e，光速为c，普朗克常量为h。下列说法正确的是( )
A．单个光子的能量为mec
B．光子的频率为
C．两个光子的频率可以不同
D．两个光子的运动方向可能相同
答案：B
解析：根据题意可知，碰撞前，正、负电子的总动量为零，根据碰撞过程动量守恒可知，产生的两个光子的总动量也为零，即两个光子的动量方向相反、大小相等，所以两个光子的运动方向相反，又光子的动量p＝，c＝λν，可得ν＝，则两个光子的频率相同，故C、D错误；两个光子的频率ν相同，根据ε＝hν可知，两个光子的能量相同，该反应过程的质量亏损Δm＝2me，根据ΔE＝Δmc2可得，该反应释放的能量ΔE＝2mec2，则单个光子的能量为ε＝＝mec2，根据ε＝hν可得，光子的频率为ν＝，A错误，B正确。
11．如图1所示是一款光电烟雾报警器的原理图。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。如果产生的光电流不小于10－8 A，便会触发报警系统。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，空气中光速c＝3．0×108 m/s，元电荷e＝1．6×10－19 C，则( )
A．要使该报警器正常工作，光源S发出的光波波长不能小于5．0×107 m
B．图2中图像斜率的物理意义为普朗克常量h
C．触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是6．25×1010个
D．通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾报警器的灵敏度是不可行的
答案：C
解析：由题图2可知，该报警器光电管C中金属钠的截止频率为νc＝6×1014 Hz，则截止波长λc＝＝ m＝5．0×10－7 m，则可知要使该报警器正常工作，光源S发出的光波波长不能大于5．0×10－7 m，故A错误；设光电子的最大初动能为Ek，钠的逸出功为W0，由动能定理可知－eUc＝0－Ek，由爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W0，联立可得Uc＝ν－，可知Uc ν图像的斜率为，故B错误；当光电流I＝10－8 A时，每秒通过回路某截面的光电子数为N＝＝个＝6．25×1010个，则触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是6．25×1010个，故C正确；当光源S发出的光能使光电管中的钠发生光电效应时，仅增大光源发光的强度，相同烟雾浓度单位时间散射进入光电管C的光子数增大，单位时间钠表面产生的光电子数增大，光电流增大，更容易触发报警系统，即光电烟雾报警器灵敏度增大，故D错误。
12．(2025·江苏省南京、盐城二市高三上一模考前模拟)地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示，若光线被乘客阻挡，电路中电流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。已知光电管阴极材料的逸出功为2．55 eV，下列说法正确的是( )
A．b光为氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出的光
B．经同一障碍物时，b光比a光衍射现象更明显
C．光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能为9．54 eV
D．若部分光线被遮挡，则放大器的电流将增大，从而引发报警
答案：C
解析：大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够辐射出3种不同频率的光子，对应的能量分别为ε32＝－1．51 eV－(－3．40 eV)＝1．89 eV，ε21＝－3．40 eV－(－13．6 eV)＝10．2 eV，ε31＝－1．51 eV－(－13．6 eV)＝12．09 eV，只有ε21和ε31所对应的光子可以使光电管阴极逸出光电子，根据图丙可知，a光对应的遏止电压较小，则产生光电子的最大初动能较小，根据光电效应方程可得，a光光子能量较小，能量为ε21，即a光为氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出的光，故A错误；由上述分析可知，与a光相比，b光光子能量大，则b光频率大，波长短，经过同一障碍物时衍射现象更不明显，B错误；b光光子能量大，所以b光照射光电管阴极产生光电子的最大初动能大，为Ekb＝ε31－W0＝12．09 eV－2．55 eV＝9．54 eV，C正确；若部分光线被遮挡，单位时间照射到光电管阴极的光子数变少，从阴极逸出的光电子数量减少，则放大器中的电流将减小，从而引发报警，故D错误。
13．(多选)1899年，俄国物理学家列别捷夫首先从实验上证实了“光射到物体表面上时会产生压力”。已知频率为ν的光子的动量为，式中h为普朗克常量，c为光速。光对物体单位面积的压力叫辐射压强或光压。某二氧化碳气体激光器发出的激光功率为P＝1000 W，该光束垂直射到某平整元件上，其光束截面积为S＝1．00 mm2，该激光的波长为λ，光速c＝3×108 m/s，且c＝λν，则( )
A．该激光器单位时间内发出的光子数可表示为
B．该激光器单位时间内发出的光子数可表示为
C．该光束可能产生的最大光压约为667 Pa
D．该光束可能产生的最大光压约为6．67 Pa
答案：AD
解析：该激光器发出的单个光子的能量为ε＝hν＝h，则单位时间内该激光器发出的光子数为N＝＝，故A正确，B错误；如果光束垂直平面照射且被完全反射，则光子的动量改变量为最大，单位时间内光子的动量变化量Δp＝Np－(－Np)＝2N，根据动量定理，光子受到的平均作用力F＝Δp，又c＝λν，得F＝，又由牛顿第三定律知，光束对平面的作用力大小F′＝F，该光束产生的最大光压为p压＝，联立可得p压＝＝6．67 Pa，故C错误，D正确。
14．(2023·浙江6月选考)(多选)有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W0。当紫外光照射该材料时，只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，在与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹，测得条纹间距为Δx。已知电子质量为m，普朗克常量为h，光速为c，则( )
A．电子的动量pe＝
B．电子的动能Ek＝
C．光子的能量E＝W0＋
D．光子的动量p＝＋
答案：AD
解析：根据双缝干涉条纹间距公式(对光波和物质波均适用)有Δx＝λe，根据物质波波长公式有λe＝，可得电子的动量pe＝，故A正确；根据动能和动量的关系知，电子的动能Ek＝＝，故B错误；根据爱因斯坦光电效应方程可知，光子的能量E＝W0＋Ek＝W0＋，故C错误；光子的动量p＝，波长λ＝，能量E＝hν，联立得p＝＝＋，故D正确。
6(共25张PPT)
第十六章
核心素养提升练
1．(2024·湖南高考)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
解析：普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的，是量子化的，故A错误；发生光电效应的条件是，入射光的频率大于金属的极限频率，紫光的频率大于红光的频率，因此若红光能使某金属发生光电效应，紫光也能使该金属发生光电效应，故B正确；康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后除了波长等于原波长的射线成分外，还有波长大于原波长的射线成分，故C错误；德布罗意认为所有实物粒子都具有波动性，故D错误。
2．(2022·重庆高考)如图为氢原子的能级示意图。已知蓝光光子的能量范围为2．53～2．76 eV，紫光光子的能量范围为2．76～3．10 eV。若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为( )
A．10．20 eV B．12．09 eV
C．12．75 eV D．13．06 eV
解析：由题给数据计算可知，氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级辐射的光子能量为－0．54 eV－(－3．40 eV)＝2．86 eV(对应紫光)，从n＝4能级跃迁到n＝2能级辐射的光子能量为－0．85 eV－(－3．40 eV)＝2．55 eV(对应蓝光)，且从n＝4能级向低能级跃迁辐射的所有光子能量均不在
2．76～3．10 eV范围内，则若使处于基态的氢原子
被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，激发后氢原子
应处于n＝4能级，故激发氢原子的光子能量为ΔE＝
E4－E1＝－0．85 eV－(－13．60 eV)＝12．75 eV，
故选C。
6．(2024·贵州高考)(多选)我国在贵州平塘建成了世界最大单口径球面射电望远镜FAST，其科学目标之一是搜索地外文明。在宇宙中，波长位于搜索地外文明的射电波段的辐射中存在两处较强的辐射，一处是波长为21 cm的中性氢辐射，另一处是波长为18 cm的羟基辐射。在真空中，这两种波长的辐射相比，中性氢辐射的光子( )
A．频率更大 B．能量更小
C．动量更小 D．传播速度更大
解析：设Y的电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应中电荷数守恒和质量数守恒，可知第一个核反应方程的电荷数和质量数满足Z＋7＝m＋8，A＋14＝n＋17，第二个核反应方程的电荷数和质量数满足m＋3＝2Z，n＋7＝2A，联立解得Z＝2，A＝4，故D正确。
11．如图1所示是一款光电烟雾报警器的原理图。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。如果产生的光电流不小于10－8 A，便会触发报警系统。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，空气中光速c＝3．0×108 m/s，元电荷e＝1．6×10－19 C，则( )
A．要使该报警器正常工作，光源S发出的光
波波长不能小于5．0×107 m
B．图2中图像斜率的物理意义为普朗克常量h
C．触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是6．25×1010个
D．通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾报警器的灵敏度是不可行的
12．(2025·江苏省南京、盐城二市高三上一模考前模拟)地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示，若光线被乘客阻挡，电路中电流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。已知光
电管阴极材料的逸出功为2．55 eV，下列说法正确的是( )
A．b光为氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出的光
B．经同一障碍物时，b光比a光衍射现象更明显
C．光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能为9．54 eV
D．若部分光线被遮挡，则放大器的电流将增大，从而引
发报警
解析：大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够辐射出3种不同频率的光子，对应的能量分别为ε32＝－1．51 eV－(－3．40 eV)＝1．89 eV，ε21＝－3．40 eV－(－13．6 eV)＝10．2 eV，ε31＝－1．51 eV－(－13．6 eV)＝12．09 eV，只有ε21和ε31所对应的光子可以使光电管阴极逸出光电子，根据图丙可知，a光对应的遏止电压较小，则产生光电子的最大初动能较小，根据光电效应方程可得，a光光子能量较小，能量为ε21，即a光为氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出的光，故A错误；由上述分析可知，与a光相比，b光光子能量大，则b光频率大，波长短，经过同一障碍物时衍射现象更不明显，B错误；b光光子能量大，所以b光照射光电管阴极产生光电子的最大初动能大，为Ekb＝ε31－W0＝12．09 eV－2．55 eV＝9．54 eV，C正确；若部分光线被遮挡，单位时间照射到光电管阴极的光子数变少，从阴极逸出的光电子数量减少，则放大器中的电流将减小，从而引发报警，故D错误。
