资源简介

专题10 原子结构、原子核和波粒二象性
考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势
考点1 原子结构 2023 考查形式以选择题为主，注重考查学生对基本概念和现象的理解。像光电效应现象中极限频率、遏止电压与光电子最大初动能的关系；氢原子能级结构及跃迁时的能量变化、光子频率计算；核反应方程的书写规则，包括质量数守恒、电荷数守恒，以及核能的计算，依据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc 求解等。并且常常结合最新的科研成果，如新型粒子的发现、核技术在医疗或能源领域的应用等作为背景，考查学生对知识的灵活应用能力。
考点2 原子核 2021、2022、2024
考点3 波粒二象性 2025
考点01 原子结构
1．（2023·山东·高考）“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为的光子从基态能级I跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率为（ ）

A． B． C． D．
考点02 原子核
2．（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。已知衰变为的半衰期约为29年；衰变为的半衰期约87年。现用相同数目的和各做一块核电池，下列说法正确的是（　　）
A．衰变为时产生α粒子
B．衰变为时产生β粒子
C．50年后，剩余的数目大于的数目
D．87年后，剩余的数目小于的数目
3．（2022·山东·高考）碘125衰变时产生射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的（　　）
A． B． C． D．
4．（2021·山东·高考）在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的，其衰变方程为。以下说法正确的是（　　）
A．衰变方程中的X是电子
B．升高温度可以加快的衰变
C．与的质量差等于衰变的质量亏损
D．方程中的X来自于内质子向中子的转化
考点03 波粒二象性
5．（2025·山东·高考）在光电效应实验中，用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、3的金属，所得遏止电压如图所示，关于光电子最大初动能的大小关系正确的是（　　）
A． B．
C． D．
1．在光电效应实验中，用不同频率的光照射某金属，测得遏止电压与入射光频率v的关系图像如图甲所示。图乙为氢原子能级图，现用大量处于第四能级的氢原子跃迁时向外辐射的光照射该金属，其中从第二能级跃迁到第一能级辐射光的频率为，电子电荷量为e、下列说法正确的是（　　）
A．普朗克常量
B．该金属的逸出功为
C．该金属的逸出功为10.2eV
D．氢原子辐射的光中，有4种能发生光电效应
2．（2025·山东省实验中学·五诊）如图所示，（a）为氢原子能级图，（b）为某放射性元素剩余质量与原质量的比值随时间t变化的图像，（c）为轧制钢板时动态监测钢板厚度的装置图，（d）为原子核的比结合能随质量数变化的图像。下列说法正确的是（　　）
A．图（a）中，一个氢原子从的能级向基态跃迁时，最多可以放出3个光子
B．图（b）中，由放射性元素剩余质量m与原质量的比值随时间t的变化规律可知其半衰期为67.3天
C．图（c）中，探测器接收到的射线可能是射线
D．图（d）中，比结合能越大，平均核子质量越大，原子核越稳定
3．（2025·山东淄博·三模）μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子。图为μ氢原子的能级示意图。假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3的光子，且频率依次增大，则E等于（　　）
A．h（ν3 ν1） B．hν1
C．h（ν2 ν1） D．hν2
4．（2025·山东临沂·学业水平等级模拟）2025年3月9日，我国首款基于碳化硅半导体材料的碳14核电池“烛龙一号”研制成功。碳14半衰期长达5730年，理论上使其能持续放电数千年；目前，搭载该电池的LED灯已持续工作近4个月，完成超35000次脉冲闪烁，并成功驱动蓝牙射频芯片发射信号，充分验证了其稳定性和可靠性。碳14核电池“烛龙一号”通过碳14的核衰变释放核能，进而转化为电能。下列说法正确的是（　　）
A．碳14的衰变产物为氧16
B．升高温度，可以减小碳14的半衰期
C．衰变的实质是核外电子跃迁
D．经17190年，核电池中碳14的个数变为原来的
5．（2025·山东省实验中学·二模）真空中，一半圆形玻璃砖放置在转盘上，圆心恰好在转轴处，玻璃砖右侧有一足够大的光屏。一束由单色光a、b组成的光线从左侧沿着玻璃砖半径方向入射，荧光屏上有两个亮点。使转盘从图示位置开始顺时针匀速转动，光屏上单色光a的亮点先消失。下列说法正确的是（　　）
A．a光的频率小于b光的频率
B．a光在玻璃砖内的传播速度大于b光在玻璃砖内的传播速度
C．用同样的装置做双缝干涉实验时，b光相邻亮条纹间距较大
D．若a、b均能使某金属发生光电效应，则b光产生的光电子对应的遏止电压更大
6．（2025·山东齐鲁教研体·考前质量检测）氢原子的能级图如图1所示，一群处于激发态的氢原子自发跃迁，用辐射出的光子去照射图2的阴极K ，只有两种光子、可以使之发生光电效应。移动滑动变阻器的滑片及调换电源正负极，测得电流表示数与电压表示数的对应关系如图3所示。已知阴极金属的逸出功，下列说法正确的是（　　）
A．光子是氢原子从激发态跃迁到基态辐射出的
B．光的波长比光的波长长
C．光电子的最大初动能之比
D．
7．（2025·山东青岛·三模）钷元素（Pm）是“万能之土”稀土元素家庭成员之一。制备其同位素的核反应方程为：，不稳定，发生衰变：，钷的半衰期为2.64年。下列说法正确的是（　　）
A．X与阴极射线属于同种粒子
B．Y来源于的核外电子
C．比结合能小于比结合能
D．每经过2.64年，发生衰变的的数量相同
8．（2025·山东潍坊·三模）钇-90具有放射性，其原子核发生衰变后能生成无辐射的（锆-90）。时钇-90的质量为，经时间t后剩余钇-90的质量为m，其图线如图所示。已知光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（　　）
A．中的
B．若，则
C．的比结合能大于的比结合能
D．质量为的钇-90在时间t内放出的核能为
9．（2025·山东聊城·学考模拟三）如图所示为氢原子能级图，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，辐射出的光照射逸出功的某金属。则下列说法正确的是（　　）
A．氢原子最多可以辐射两种不同频率的光子
B．有两种频率的光子可以使该金属发生光电效应
C．光子的最大初动能
D．用能量为的光子照射这些氢原子，氢原子可以发生电离
10．（2025·山东齐鲁名校·联考）光子能量处在范围内的光为可见光。氢原子的能级图如图所示，现有大量处于能级的氢原子，这些氢原子向低能级跃迁可辐射出可见光光子的种类最多为（　　）
A．1种 B．2种 C．3种 D．6种
11．“沉睡三千年，一醒惊天下”，三星堆遗址考古已入选世界重大考古发现。考古工作者经常运用碳14定年技术推测文物年代。碳14具有放射性，发生β衰变的半衰期约为5730年。以下说法正确的是（　　）
A．地下遗址温度较低会影响碳14的半衰期
B．100个碳14原子核经过5730年后，一定还剩50个
C．碳14发生β衰变后新核质子数比碳14多1
D．某出土稻米样品中碳14含量不到现代作物的一半，说明该稻米样品距今不到5730年
12．（2025·山东十三校·4月联考）上海光电技术研究所的一次实验中，用不同频率的光分别照射金属材料甲、乙，得到遏止电压随频率变化的图像如图所示。已知金属甲、乙的逸出功分别为、；用同一种光分别照射金属甲、乙时，甲、乙逸出光电子的最大初动能分别为、，下列说法正确的是（　　）
A． B．
C． D．
13．（2025·山东枣庄·三模）条码技术出现于20世纪40年代，现已成为获取物品信息的重要途径。某款条形码扫描探头工作原理图如图所示，打开扫描探头，发光二极管发出红光，将探头对准条形码，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。下列说法正确的是（　　）
A．扫描探头的工作原理说明光具有波动性
B．仅将发光二极管换为发蓝光，一定能发生光电效应
C．若发光强度降低，则光电子的最大初动能减小
D．若扫描探头在条形码上快速移动，可能来不及发生光电效应
14．（2025·山东聊城·学业水平等级考试模拟）如图所示，在研究光电效应的实验中，用频率为的单色光照射阴极K时，能发生光电效应，测得遏止电压为U。已知电子的电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　）
A．测量遏止电压时，电源左端为负极，右端为正极
B．光电子的最大初动能为eU
C．滑片P向右滑动时，电流表的示数一定减小
D．滑片P向右滑动时，电流表的示数一定增大
15．（2025·山东齐鲁名校·大联考）如图所示为某原子能级结构图的一部分，该原子自能级向能级跃迁辐射光子的频率为，自能级向能级跃迁辐射光子的频率为，且。现有大量处于能级的这种原子向低能级跃迁，辐射出的光照向某金属，其中有两种光子能使该金属发生光电效应，产生光电子的最大初动能分别为和。普朗克常量为，则该金属的逸出功为（ ）
A． B． C． D．
16．（2025·山东烟台&德州&东营·一模）如图为氢原子能级图，一群处于基态的氢原子吸收某种频率的光子后，跃迁到同一激发态上，再向低能级跃迁时可以辐射6种不同频率的光子。下列说法正确的是（ ）
A．辐射光中频率最大的光子能量为12.09eV B．辐射光中波长最短的光子能量为0.31eV
C．辐射光中波长最长的光子能量为0.66eV D．处于基态的氢原子吸收光子的能量为13.06eV
17．（2025·山东青岛·三模）用不同波长的电磁波照射同一金属表面会发生不同的现象。用波长为550nm的光照射某金属表面，发生光电效应，光电子的最大初动能为0.25eV；用波长为0.071nm的X射线照射该金属表面，在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有其它波长成分，这种现象称为康普顿效应。已知普朗克常量，真空中光速，电子所带电荷量。下列说法正确的是（　　）
A．该金属的逸出功为2eV B．该金属的逸出功为2.5eV
C．其它成分的X射线波长大于λ0 D．康普顿效应说明了光具有波动性
18．不同波长的电磁波具有不同的特性，在生产生活中具有不同的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．若a、b两光分别作为同一双缝干涉实验装置的光源，a光产生的条纹间距较大
B．若a、b两光都是由氢原子能级跃迁产生的，产生a对应的能级差更大
C．若a、b两光照射同一个光电管时都能发生光电效应，b光的遏止电压更大
D．若a、b两光照射同一个狭缝，b光的衍射现象更明显
19．（2025·山东淄博·一模）2025年2月8日，我国大科学装置——江门中微子实验开始液体闪烁体灌注。利用光电倍增管探测中微子被液体“俘获”时产生的闪烁光，并将光信号转换为电信号输出。如图为光电倍增管的原理图，在阴极、各倍增电极和阳极间加上电压，使阴极、各倍增电极到阳极的电势依次升高。当频率为的入射光照射到阴极上时，从上有光电子逸出，光电子的最大初速率为，阴极和第一倍增极间的加速电压为，电子加速后以较大的动能撞击到电极上，从上激发出更多电子，之后激发的电子数逐级倍增，最后阳极收集到数倍于阴极的电子数。已知电子电荷量为，质量为，普朗克常量为。下列说法正确的是（　　）
A．该光电倍增管适用于各种频率的光
B．仅增大该入射光光强不影响阳极单位时间内收集到的电子数
C．阴极材料的逸出功为
D．光电子到达第一倍增极的最大动能为
20．（2025·山东日照·一模）在火星上，太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料作为发电能源为火星车供电。中的Pu元素是，半衰期是87.7年。下列说法正确的是（ ）
A．发生衰变生成的新核中，中子数为142
B．10000个经过175.4年后，还剩下2500个
C．无论存在于化合物中，还是以单质的形式存在，半衰期都不变
D．衰变过程发生了质量亏损，会吸收能量
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题10 原子结构、原子核和波粒二象性
考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势
考点1 原子结构 2023 考查形式以选择题为主，注重考查学生对基本概念和现象的理解。像光电效应现象中极限频率、遏止电压与光电子最大初动能的关系；氢原子能级结构及跃迁时的能量变化、光子频率计算；核反应方程的书写规则，包括质量数守恒、电荷数守恒，以及核能的计算，依据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc 求解等。并且常常结合最新的科研成果，如新型粒子的发现、核技术在医疗或能源领域的应用等作为背景，考查学生对知识的灵活应用能力。
考点2 原子核 2021、2022、2024
考点3 波粒二象性 2025
考点01 原子结构
1．（2023·山东·高考）“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为的光子从基态能级I跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率为（ ）

A． B． C． D．
【答案】D
【详解】原子吸收频率为的光子从基态能级I跃迁至激发态能级Ⅱ时有 且从激发态能级Ⅱ向下跃迁到基态I的过程有 联立解得
故选D。
考点02 原子核
2．（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。已知衰变为的半衰期约为29年；衰变为的半衰期约87年。现用相同数目的和各做一块核电池，下列说法正确的是（　　）
A．衰变为时产生α粒子
B．衰变为时产生β粒子
C．50年后，剩余的数目大于的数目
D．87年后，剩余的数目小于的数目
【答案】D
【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知衰变为时产生电子，即β粒子，故A错误；
B．根据质量数守恒和电荷数守恒可知衰变为时产生，即α粒子，故B错误；
CD．根据题意可知的半衰期大于的半衰期，现用相同数目的和各做一块核电池，经过相同的时间，经过的半衰期的次数多，所以数目小于的数目，故D正确，C错误。
故选D。
3．（2022·山东·高考）碘125衰变时产生射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【详解】设刚植入时碘的质量为，经过180天后的质量为m，根据 代入数据解得
故选B。
4．（2021·山东·高考）在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的，其衰变方程为。以下说法正确的是（　　）
A．衰变方程中的X是电子
B．升高温度可以加快的衰变
C．与的质量差等于衰变的质量亏损
D．方程中的X来自于内质子向中子的转化
【答案】A
【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X是电子，A正确；
B．半衰期非常稳定，不受温度，压强，以及该物质是单质还是化合物的影响，B错误；
C．与和电子X的质量差等于衰变的质量亏损，C错误；
D．方程中的X来自于内中子向质子的转化，D错误。
故选A。
考点03 波粒二象性
5．（2025·山东·高考）在光电效应实验中，用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、3的金属，所得遏止电压如图所示，关于光电子最大初动能的大小关系正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】根据光电子最大初动能与遏制电压的关系 根据图像有 故；
故选B。
1．在光电效应实验中，用不同频率的光照射某金属，测得遏止电压与入射光频率v的关系图像如图甲所示。图乙为氢原子能级图，现用大量处于第四能级的氢原子跃迁时向外辐射的光照射该金属，其中从第二能级跃迁到第一能级辐射光的频率为，电子电荷量为e、下列说法正确的是（　　）
A．普朗克常量
B．该金属的逸出功为
C．该金属的逸出功为10.2eV
D．氢原子辐射的光中，有4种能发生光电效应
【答案】C
【详解】A．根据光电效应方程结合遏止电压与入射光频率的关系图像，其斜率
故A错误；
BC．从第二能级跃迁到第一能级辐射光的频率为，根据，该光子能量 对于该金属，当入射光频率为时恰好发生光电效应，所以金属的逸出功 故B错误，C正确；
D．大量处于第四能级的氢原子跃迁时向外辐射的光有种，根据能级差计算辐射光的频率，只有能量大于等于该金属逸出功的光才能发生光电效应，经计算只有种能发生光电效应，故D错误。
故选C。
2．（2025·山东省实验中学·五诊）如图所示，（a）为氢原子能级图，（b）为某放射性元素剩余质量与原质量的比值随时间t变化的图像，（c）为轧制钢板时动态监测钢板厚度的装置图，（d）为原子核的比结合能随质量数变化的图像。下列说法正确的是（　　）
A．图（a）中，一个氢原子从的能级向基态跃迁时，最多可以放出3个光子
B．图（b）中，由放射性元素剩余质量m与原质量的比值随时间t的变化规律可知其半衰期为67.3天
C．图（c）中，探测器接收到的射线可能是射线
D．图（d）中，比结合能越大，平均核子质量越大，原子核越稳定
【答案】A
【详解】A．一个氢原子从的能级向基态跃迁时，最多可以放出3种不同频率的光，即从到，到，到，故A正确；
B．放射性原子核从衰变为，所用时间 则有半数发生衰变，所以半衰期为，故B错误；
C．粒子穿透能力比较弱，不能穿透钢板，故C错误；
D．比结合能越大，平均核子质量越小，原子核越稳定，故D错误。
故选A 。
3．（2025·山东淄博·三模）μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子。图为μ氢原子的能级示意图。假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3的光子，且频率依次增大，则E等于（　　）
A．h（ν3 ν1） B．hν1
C．h（ν2 ν1） D．hν2
【答案】B
【详解】μ氢原子吸收能量后从n=2能级跃迁到较高m能级，然后从m能级向较低能级跃迁，若从m能级向低能级跃迁时如果直接跃迁到基态n=1能级，则辐射的能量最大，否则跃迁到其它较低的激发态时μ氢原子仍不稳定，将继续向基态和更低的激发态跃迁，即1、2、3…m任意两个轨道之间都可以产生一种频率的辐射光，故总共可以产生的辐射光子的种类为，解得m=3 即μ氢原子吸收能量后先从n=2能级跃迁到n=3能级，然后从n=3能级向低能级跃迁。由题中向低能级跃迁可产生3种光子且频率依次增大可知，ν1对应n=3向n=2跃迁，ν2对应n=2向n=1跃迁﹐ν3对应n=3向n=1跃迁，则氢原子吸收光子的能量E=hν1
故选B。
4．（2025·山东临沂·学业水平等级模拟）2025年3月9日，我国首款基于碳化硅半导体材料的碳14核电池“烛龙一号”研制成功。碳14半衰期长达5730年，理论上使其能持续放电数千年；目前，搭载该电池的LED灯已持续工作近4个月，完成超35000次脉冲闪烁，并成功驱动蓝牙射频芯片发射信号，充分验证了其稳定性和可靠性。碳14核电池“烛龙一号”通过碳14的核衰变释放核能，进而转化为电能。下列说法正确的是（　　）
A．碳14的衰变产物为氧16
B．升高温度，可以减小碳14的半衰期
C．衰变的实质是核外电子跃迁
D．经17190年，核电池中碳14的个数变为原来的
【答案】D
【详解】A．碳14的衰变方程为 故A错误；
B．半衰期不随温度、压强等因素的改变而改变，故B错误；
C．衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，故C错误；
D．根据半衰期公式有 故D正确。
故选D。
5．（2025·山东省实验中学·二模）真空中，一半圆形玻璃砖放置在转盘上，圆心恰好在转轴处，玻璃砖右侧有一足够大的光屏。一束由单色光a、b组成的光线从左侧沿着玻璃砖半径方向入射，荧光屏上有两个亮点。使转盘从图示位置开始顺时针匀速转动，光屏上单色光a的亮点先消失。下列说法正确的是（　　）
A．a光的频率小于b光的频率
B．a光在玻璃砖内的传播速度大于b光在玻璃砖内的传播速度
C．用同样的装置做双缝干涉实验时，b光相邻亮条纹间距较大
D．若a、b均能使某金属发生光电效应，则b光产生的光电子对应的遏止电压更大
【答案】C
【详解】A．a光的光斑先消失，所以a光的临界角小于b光的临界角，根据 则有 则a光的频率大于b光的频率，故A错误；
B．根据 可知，a光在玻璃砖内的传播速度小于b光在玻璃砖内的传播速度，故B错误；
C．由a光的频率大于b光的频率，结合可知，a光的波长小于b光的波长，根据 可知，b光相邻亮条纹间距较大，故C正确；
D．根据 可知，因为a光的频率大于b光的频率，即，所以a光产生的光电子对应的遏止电压更大，故D错误。
故选C。
6．（2025·山东齐鲁教研体·考前质量检测）氢原子的能级图如图1所示，一群处于激发态的氢原子自发跃迁，用辐射出的光子去照射图2的阴极K ，只有两种光子、可以使之发生光电效应。移动滑动变阻器的滑片及调换电源正负极，测得电流表示数与电压表示数的对应关系如图3所示。已知阴极金属的逸出功，下列说法正确的是（　　）
A．光子是氢原子从激发态跃迁到基态辐射出的
B．光的波长比光的波长长
C．光电子的最大初动能之比
D．
【答案】D
【详解】A．已知阴极金属的逸出功，故只有能量大于等于的光子才能使阴极发生光电效应；由题知，一群处于激发态的氢原子自发跃迁，能辐射出种频率的光子，根据氢原子能级跃迁公式 从到有从到有 从到有 可知剩余其它三种，即从到，从到，从到跃迁辐射出来的光子，能量都小于；而只有两种光子、可以使之发生光电效应，故能使阴极发生光电效应的是从到和从到跃迁辐射出的光子，其中能量较大的是从到跃迁辐射出的光子，根据光电效应方程有 根据动能定理有 联立解得 可知能量越大的光子照射金属发生光电效应，对应用遏止电压越大，由图3可知，b的遏止电压更大，故b光子是氢原子从激发态跃迁到基态辐射出的，故A错误；
B．b光子是氢原子从到激发态跃迁到基态辐射出的，而a光子是氢原子从到激发态跃迁到基态辐射出的，根据氢原子能级跃迁公式 可知b光子的能量大于a光子的能量； 根据 可知b光子的频率大于a光子的频率； 根据 可知光子的波长比光子的波长短，故B错误；
C．光了从到，则有 根据光电效应方程可得光子从到，则有
根据光电效应方程可得 故光电子的最大初动能之比，故C错误；
D．根据动能定理有 解得 故，故D正确。
故选D。
7．（2025·山东青岛·三模）钷元素（Pm）是“万能之土”稀土元素家庭成员之一。制备其同位素的核反应方程为：，不稳定，发生衰变：，钷的半衰期为2.64年。下列说法正确的是（　　）
A．X与阴极射线属于同种粒子
B．Y来源于的核外电子
C．比结合能小于比结合能
D．每经过2.64年，发生衰变的的数量相同
【答案】A
【详解】A．根据质量数守恒及核电荷数守恒，制得的核反应方程为
所以X是电子，阴极射线也是电子，故A正确；
B．根据质量数守恒及核电荷数守恒可知，Y是电子，衰变产生的电子是由核内的中子转化生成的，故B错误；
C．衰变过程释放出能量，即核反应中生成物比反应物更加稳定，可知衰变后的产物的比结合能比的比结合能大，故C错误；
D．每经过2.64年，发生衰变的的质量为现存质量的一半，即每经过2.64年，发生衰变的的数量越来越少，故D错误。
故选A。
8．（2025·山东潍坊·三模）钇-90具有放射性，其原子核发生衰变后能生成无辐射的（锆-90）。时钇-90的质量为，经时间t后剩余钇-90的质量为m，其图线如图所示。已知光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（　　）
A．中的
B．若，则
C．的比结合能大于的比结合能
D．质量为的钇-90在时间t内放出的核能为
【答案】B
【详解】A．原子核发生衰变的方程为 根据电荷数和质量数守恒可得 故A错误；
B．由图可知，从到恰好衰变一半，根据半衰期的定义可得半衰期
若，根据半衰期公式有 变形得 解得 故B正确；
C．衰变过程中会释放能量，原子核变得更稳定，比结合能越大的原子核越稳定，所以的比结合能小于的比结合能，故C错误；
D．根据质能方程 其中 解得 但这部分质量亏损对应的核能并不是全部放出，因生成的新核也需要一定的能量，所以在时间t内放出的核能小于，故D错误。
故选B。
9．（2025·山东聊城·学考模拟三）如图所示为氢原子能级图，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，辐射出的光照射逸出功的某金属。则下列说法正确的是（　　）
A．氢原子最多可以辐射两种不同频率的光子
B．有两种频率的光子可以使该金属发生光电效应
C．光子的最大初动能
D．用能量为的光子照射这些氢原子，氢原子可以发生电离
【答案】B
【详解】A．氢原子最多可以辐射的光子的种数为 故A错误；
B．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，辐射出的光子的能量分别为
，，
有两种光子的能量大于，所以有两种频率的光子可以使该金属发生光电效应，故B正确；
C．光子的最大初动能 故C错误；
D．处于能级的氢原子的电离能为 所以用能量为的光子照射这些氢原子，氢原子不能发生电离，故D错误。
故选B。
10．（2025·山东齐鲁名校·联考）光子能量处在范围内的光为可见光。氢原子的能级图如图所示，现有大量处于能级的氢原子，这些氢原子向低能级跃迁可辐射出可见光光子的种类最多为（　　）
A．1种 B．2种 C．3种 D．6种
【答案】B
【详解】大量处于能级的氢原子向低能级跃迁可辐射出光子的种类但只有能级向能级发出的光子和能级向能级发出的光子2种属于可见光。
故选B。
11．“沉睡三千年，一醒惊天下”，三星堆遗址考古已入选世界重大考古发现。考古工作者经常运用碳14定年技术推测文物年代。碳14具有放射性，发生β衰变的半衰期约为5730年。以下说法正确的是（　　）
A．地下遗址温度较低会影响碳14的半衰期
B．100个碳14原子核经过5730年后，一定还剩50个
C．碳14发生β衰变后新核质子数比碳14多1
D．某出土稻米样品中碳14含量不到现代作物的一半，说明该稻米样品距今不到5730年
【答案】C
【详解】A．半衰期是放射性物质固有属性，由原子核自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，因此“碳14”的半衰期不受温度、压强的影响，故A错误；
B．半衰期是统计规律，是大量原子核的衰变规律，故B错误；
C．碳14发生β衰变的实质是原子核内中子转变为质子时释放电子的过程，质子数增加1，即新核质子数比碳14多1，故C正确；
D．根据半衰期公式有 由题知，某出土稻米样品中碳14含量不到现代作物的一半，即 联立可得 即 解得 故D错误。
故选C。
12．（2025·山东十三校·4月联考）上海光电技术研究所的一次实验中，用不同频率的光分别照射金属材料甲、乙，得到遏止电压随频率变化的图像如图所示。已知金属甲、乙的逸出功分别为、；用同一种光分别照射金属甲、乙时，甲、乙逸出光电子的最大初动能分别为、，下列说法正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】AB．根据光电效应方程 因为 联立整理得 可知图像纵截距绝对值 结合图像可知乙的纵截距绝对值大，则 故A正确，B错误；
CD．如果用频率的光照射两种金属，根据光电效应方程，当相同的频率入射光时，则逸出功越大的，其光电子的最大初动能越小，因此Ek甲＞Ek乙
故选A。
13．（2025·山东枣庄·三模）条码技术出现于20世纪40年代，现已成为获取物品信息的重要途径。某款条形码扫描探头工作原理图如图所示，打开扫描探头，发光二极管发出红光，将探头对准条形码，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。下列说法正确的是（　　）
A．扫描探头的工作原理说明光具有波动性
B．仅将发光二极管换为发蓝光，一定能发生光电效应
C．若发光强度降低，则光电子的最大初动能减小
D．若扫描探头在条形码上快速移动，可能来不及发生光电效应
【答案】B
【详解】A．扫描探头的工作原理说明光具有粒子性，故A错误；
B．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B正确；
C．根据爱因斯坦光电效应方程光电子的最大初动能与发光的频率有关，发光强度变弱时，发光频率不变，最大初动能不变，故C错误；
D．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D错误。
故选B。
14．（2025·山东聊城·学业水平等级考试模拟）如图所示，在研究光电效应的实验中，用频率为的单色光照射阴极K时，能发生光电效应，测得遏止电压为U。已知电子的电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　）
A．测量遏止电压时，电源左端为负极，右端为正极
B．光电子的最大初动能为eU
C．滑片P向右滑动时，电流表的示数一定减小
D．滑片P向右滑动时，电流表的示数一定增大
【答案】B
【详解】A．测量遏止电压时，要让电子在光电管中做减速运动，所以需要A极电势低于K极电势，即电源的左端为正极，右端为负极，故A错误；
B．根据动能定理，可知光电子的最大初动能为eU，故B正确；
CD．因为不知道电源的正负极，所以当滑片P向右滑动时，光电管两端的电压增大，如果加的是正向电压，电流表的示数有可能增大，如果原本达到了饱和电流，则电流表示数不变；如果加的是反向电压，则到达A极的电子可能减小，电流表示数减小，故CD错误。
故选B。
15．（2025·山东齐鲁名校·大联考）如图所示为某原子能级结构图的一部分，该原子自能级向能级跃迁辐射光子的频率为，自能级向能级跃迁辐射光子的频率为，且。现有大量处于能级的这种原子向低能级跃迁，辐射出的光照向某金属，其中有两种光子能使该金属发生光电效应，产生光电子的最大初动能分别为和。普朗克常量为，则该金属的逸出功为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【详解】大量处于能级的这种原子向低能级跃迁可辐射出三种光子，其中两种能量大的光子可使这种金属发生光电效应，由题意可知，可以发生光电效应的为 自能级向能级跃迁的光子， 自2能级向能级跃迁的光子， 联立解得这种金属的逸出功
故选B。
16．（2025·山东烟台&德州&东营·一模）如图为氢原子能级图，一群处于基态的氢原子吸收某种频率的光子后，跃迁到同一激发态上，再向低能级跃迁时可以辐射6种不同频率的光子。下列说法正确的是（ ）
A．辐射光中频率最大的光子能量为12.09eV B．辐射光中波长最短的光子能量为0.31eV
C．辐射光中波长最长的光子能量为0.66eV D．处于基态的氢原子吸收光子的能量为13.06eV
【答案】C
【详解】AB．原子从激发态向低能级跃迁时可以辐射6种不同频率的光子，可知原子处于n=4的激发态。辐射光中频率最大的对应于从4→1的跃迁，光子能量为（-0.85eV）-（-13.6eV）=12.75eV，则辐射光中波长最短的光子能量为12.75eV，选项AB错误；
C．辐射光中波长最长的光子对应从4→3的跃迁，辐射的光子的能量为（-0.85eV）-（-1.51eV）=0.66eV，选项C正确；
D．处于基态的氢原子吸收光子的能量为（-0.85eV）-（-13.6eV）=12.75eV ，选项D错误。
故选C。
17．（2025·山东青岛·三模）用不同波长的电磁波照射同一金属表面会发生不同的现象。用波长为550nm的光照射某金属表面，发生光电效应，光电子的最大初动能为0.25eV；用波长为0.071nm的X射线照射该金属表面，在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有其它波长成分，这种现象称为康普顿效应。已知普朗克常量，真空中光速，电子所带电荷量。下列说法正确的是（　　）
A．该金属的逸出功为2eV B．该金属的逸出功为2.5eV
C．其它成分的X射线波长大于λ0 D．康普顿效应说明了光具有波动性
【答案】AC
【详解】AB．根据光电效应方程得 A正确，B错误；
C．根据康普顿效应，光子与电子碰撞后，光子的能量减小，根据 ，光子的波长增大，所以其它成分的X射线波长大于λ0，C正确；
D．康普顿效应说明了光具有粒子性，D错误。
故选AC。
18．不同波长的电磁波具有不同的特性，在生产生活中具有不同的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．若a、b两光分别作为同一双缝干涉实验装置的光源，a光产生的条纹间距较大
B．若a、b两光都是由氢原子能级跃迁产生的，产生a对应的能级差更大
C．若a、b两光照射同一个光电管时都能发生光电效应，b光的遏止电压更大
D．若a、b两光照射同一个狭缝，b光的衍射现象更明显
【答案】AC
【详解】A．根据电磁波谱可知a光波长大于b光波长，根据条纹间距 可知a光产生的条纹间距较大，故A正确；
B．a光波长大，频率小，故a光能量小，则a对应的能级差更小，故B错误；
C．b光波长小，频率大，b光的遏止电压更大，故C正确；
D．因为b光波长小，更不易产生明显的衍射现象，故D错误。
故选AC。
19．（2025·山东淄博·一模）2025年2月8日，我国大科学装置——江门中微子实验开始液体闪烁体灌注。利用光电倍增管探测中微子被液体“俘获”时产生的闪烁光，并将光信号转换为电信号输出。如图为光电倍增管的原理图，在阴极、各倍增电极和阳极间加上电压，使阴极、各倍增电极到阳极的电势依次升高。当频率为的入射光照射到阴极上时，从上有光电子逸出，光电子的最大初速率为，阴极和第一倍增极间的加速电压为，电子加速后以较大的动能撞击到电极上，从上激发出更多电子，之后激发的电子数逐级倍增，最后阳极收集到数倍于阴极的电子数。已知电子电荷量为，质量为，普朗克常量为。下列说法正确的是（　　）
A．该光电倍增管适用于各种频率的光
B．仅增大该入射光光强不影响阳极单位时间内收集到的电子数
C．阴极材料的逸出功为
D．光电子到达第一倍增极的最大动能为
【答案】CD
【详解】A．该光电倍增管仅适用于能够使阴极K发生光电效应的光，故A错误；
B．仅增大该入射光的强度，则从阴极K发射的光电子增多，所以最后从阳极A释放的电子数也会增多，故B错误；
C．根据爱因斯坦光电效应方程可得 解得阴极材料的逸出功为 故C正确；
D．光电子到达第一倍增极D1的过程，根据动能定理有 可得光电子到达第一倍增极D1的最大动能为 故D正确。
故选CD。
20．（2025·山东日照·一模）在火星上，太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料作为发电能源为火星车供电。中的Pu元素是，半衰期是87.7年。下列说法正确的是（ ）
A．发生衰变生成的新核中，中子数为142
B．10000个经过175.4年后，还剩下2500个
C．无论存在于化合物中，还是以单质的形式存在，半衰期都不变
D．衰变过程发生了质量亏损，会吸收能量
【答案】AC
【详解】A．发生衰变根据质量守恒和电荷数守恒可得，生成的新原子核的质量数为234，电荷数为92，则中子数为142，故A正确；
B．半衰期的规律是一个统计规律，只针对大量的原子核才成立，对少数、个别原子核不成立，因此10000个经过175.4年后不确定还会剩余多少个，故B错误；
C．的半衰期跟核内部自身因素有关，跟原子所处的化学状态和外部条件无关，故C正确；
D．衰变过程发生了质量亏损，会放出能量，故D错误。
故选AC。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑