资源简介

2026年高考物理二轮复习第14讲近代物理专项训练
一、选择题
1．（2025高三下·湖北期末）量子论的奠基人普朗克认为，科学的历史不仅是一连串的事实、规则和随之而来的数学描述，它也是一部概念的历史。下列描述正确的是（　　）
A．对氢原子光谱的研究，导致原子的核式结构模型的建立
B．半衰期与物质的多少和时间都有关，可以用于测定地质年代、生物年代等
C．天然放射现象中产生的射线，都能在电场或磁场中发生偏转
D．轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力，而不是克服核力
【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；α粒子的散射；α、β、γ射线及特点；核聚变
【解析】【解答】解：A. 原子的核式结构模型是由α粒子轰击金箔的散射实验得出的，并非氢原子光谱的研究结果，该选项错误。B. 半衰期是原子核的固有属性，仅由原子核内部因素决定，与物质的多少、时间均无关系，该选项错误。
C. 天然放射现象包含α、β、γ三种射线，其中γ射线是电磁波，不带电，在电场或磁场中不会发生偏转，该选项错误。
D. 轻核的原子核均带正电，聚变时需要先克服核与核之间的库仑斥力使核靠近，核力是短程引力，无需克服，该选项正确。
故答案为：D
【分析】本题主要考查原子物理的基础知识点，涉及原子结构模型的实验依据、半衰期的特性、天然放射现象的射线性质以及轻核聚变的条件。判断各选项时，需准确对应各知识点的实验结论和物理规律，α粒子散射实验是核式结构模型的实验基础，半衰期的独立性是其核心特性，射线的带电性决定其在电磁场中的偏转情况，轻核聚变的本质是克服库仑斥力让核达到核力作用范围。
2．（2025·房山模拟）氢原子的能级图如图所示，和是氢原子在能级跃迁过程中产生的光子。下列说法正确的是（　　）
A．光子的频率比光子的频率低
B．处于n=3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量
C．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，对应的电子的轨道变小，电子的动能变小
D．处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子
【答案】B
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】A．根据能级跃迁规律可知，根据，由于氢原子在能级4到能级2跃迁产生光子的能量较大，所以频率较大，故A错误；
B．处于n=3能级的氢原子电离时从能级n=3到原子外部的过程中，利用能级的能量差可以得出至少需要吸收的能量为 eV=1.51eV
故B正确；
C．根据波尔理论可知，氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，对应的电子的轨道变小，根据库仑定律提供向心力，由于轨道半径越小则速度越大，所以电子的动能变大，故C错误；
D．处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁过程中，根据排列组合可以求出最多可辐射出种频率的光子，故D错误；
故选B。
【分析】利用能级差可以求出跃迁时氢原子释放的能量，利用能量差可以比较光子的频率大小；利用根据库仑定律提供向心力，由于轨道半径越小则速度越大，所以电子的动能变大；根据排列组合可以求出最多可辐射出光子的频率总数。
3．（2025·黄陂模拟）2025年1月20日，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置在安徽合肥创造新世界纪录，首次完成1亿摄氏度1000秒“高质量燃烧”，标志着我国聚变能源研究实现从基础科学向工程实践的重大跨越，对人类加快实现聚变发电具有重要意义。核聚变的核反应方程为，则下列关于核聚变的说法正确的是（　　）
A．轻核聚变释放出能量，出现了质量亏损，所以轻核聚变过程质量数不守恒
B．轻核聚变时核的结合能大于核的结合能，但核的比结合能小于核的比结合能
C．轻核聚变过程中平均每个核子放出的能量为
D．轻核聚变时生成的核具有放射性
【答案】C
【知识点】结合能与比结合能；核聚变
【解析】【解答】A．核反应都遵循质量数守恒和电荷数守恒，但核反应过程释放能量，则原子核的质量发生改变，所以质量亏损，选项A错误；
B．结合能等于比结合能乘以核子数，中等大小原子核比较稳定所以比结合能较大，轻核聚变是向中等大小核变化，所以核的比结合能增大，则核的比结合能大于核的比结合能，核的核子数大于核的核子数，核的结合能也大于核的结合能，选项B错误；
C．已知核反应过程释放的能量为17.6MeV，轻核聚变过程中参与核反应的核子数为5个，平均每个核子放出的能量为
选项C正确；
D．轻核聚变时生成的核的比结合能大，不会发生衰变反应，没有衰变的过程所以不会释放射线，选项D错误。
故选C。
【分析】核反应过程核子数量保持不变，但原子核的质量发生改变；利用比结合能的大小结合核子数可以比较结合能的大小；利用核反应释放的能量结合核子数可以求出每个核子释放的能量；氦核比结合能大稳定不会发生衰变反应。
4．（2025高三下·嘉兴月考）爱因斯坦提出的光子说成功地解释了光电效应的实验现象，在物理学发展历程中具有重大意义。如图所示为四个与光电效应有关的图像，下列说法正确的是（　　
A．在图甲装置中，改用强度更大的红光照射锌板也一定有光电子飞出
B．由图乙可知，当正向电压增大时，光电流一定增大
C．由图丙可知，入射光的频率越高，金属的逸出功越大
D．由图丁可知，该图线的斜率为普朗克常量
【答案】D
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A．光电效应的产生条件是 “入射光频率大于金属极限频率”，红光频率低于锌的极限频率（紫外线才能使锌发生光电效应），即使强度再大也不会产生光电子，故A错误；
B．图乙中，当正向电压增大到一定程度，光电流会达到 “饱和电流”（所有光电子都被收集），此后增大电压，光电流不再变化，故B错误；
C．金属的逸出功与入射光的频率无关，故C错误；
D．根据爱因斯坦光电效应方程
所以该图线的斜率为普朗克常量，故D正确。
故答案为：D。
【分析】存在极限频率（入射光频率需大于金属极限频率才会产生光电效应）；光电流达到饱和后不再随正向电压增大；金属逸出功由金属本身决定，与入射光无关；光电效应方程为，对应图线斜率为普朗克常量h。
5．（2025·湖北模拟）为研究氢原子发光特点，现用某种激光照射大量基态氢原子使其跃迁，处于激发态的氢原子不稳定，跃迁时只能产生三种单色光，用这三种光分别照射同一个光电管，移动滑动变阻器调节光电管两端电压，分别得到三种光照射时光电流Ⅰ与光电管两端电压U的关系，如图所示，已知氢原子基态能量为，，下列说法正确的是（　　）
A．激光能量为12.09eV，光电管逸出功为1.80eV
B．a光遏止电压为0.49V，c光遏止电压为10.69V
C．a、b、c光子动量大小关系为
D．a、b、c三种光用同一个单缝装置进行衍射实验，中央亮条纹宽度c光最宽
【答案】B
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应
【解析】【解答】A．激发态氢原子受激跃迁产生3种光线，根据，得，根据
激光能量
根据光电流Ⅰ与光电管两端电压U的关系，c光能量
同理a光能量
b光能量
根据光电效应方程及动能定理，有
得，A错误；
B．a光遏止电压
解得
c光遏止电压
解得，B正确；
C．由，得
由，得
由，得，C错误；
D．单缝衍射时，波长越长中央亮条纹越宽，因a波长最大，则中央亮条纹宽度a光最宽，D错误。
故答案为：B。
【分析】先根据氢原子跃迁规律确定三种光的能量，再结合光电效应方程、动量与波长的关系、单缝衍射规律分析选项。
6．（2025·湖北模拟）某种金属板M受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的速度方向，速度大小也不相同。平行M放置一个金属网N，在M、N间连一电流表，如图（a）所示，将在电流表中检测到电流；如果在M、N之间加电压，如图（b）所示，调节电压的大小，观察电流表中的电流大小。下列说法正确的是（　　）
A．图（a）中流过电流表的电流方向为从到
B．图（b）中当增大时，电流表的读数也增大
C．图（b）中当增大到某一值时电流表的读数可能为零
D．所有电子从M板到金属网N均做匀减速直线运动
【答案】C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A．图 (a) 中，光电子从金属 M（a 端）射出，向金属 N（b 端）运动，而电流方向与电子运动方向相反，因此电流方向是从 b 到 a，并非 a 到 b，故A错误；
B．根据动能定理，U增大，到达极板电子数减少，电流表的读数减小，故错误；
C．当增大到某一值时，电子到达N板的速度恰好为0，此时电流为0，故C正确。
D．由于电子受静电力方向水平向左，加速度恒定，其方向与电子速度方向间的夹角为钝角（当电子的速度方向沿金属板M板面方向时，静电力方向与电子速度方向间的夹角为直角，该方向射出的电子是不会在两板间做直线运动），故电子在两板间均做匀变速曲线运动，不是匀减速直线运动，只有垂直板面射出的电子在板间才做匀减速运动，故D错误；
故答案为：C。
【分析】结合光电效应中光电子的运动、电场力做功与动能变化的关系，分析电流方向、电流随电压的变化规律。
7．（2025·吴兴模拟）我国自主研发的“玲龙一号”，是全球首个陆上商用模块化小堆，这表明我国的核电技术已处于世界先进水平。其中的一种核反应方程式甲为，可以进一步发生衰变，核反应方程式乙为。则（　　）
A．，Y粒子是
B．甲为聚变反应，乙为核衰变反应
C．的比结合能小于的比结合能
D．乙中的动量等于与Y的动量之和
【答案】D
【知识点】动量守恒定律；α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能；核裂变
【解析】【解答】A．方程式甲中，根据质量数和电荷数守恒，可计算出x=3；
钡144衰变为镧144和Y粒子，电荷数变化56→57，说明Y为β粒子，即，故A错误；
B．甲是铀核裂变，乙是β衰变，故B错误；
C． 比结合能越大越稳定，裂变产物（如Ba、Kr）的比结合能高于铀235，因裂变释放能量后产物更稳定，故C错误；
D．衰变过程中系统动量守恒，的动量等于与Y的动量之和，故D正确。
故选D。
【分析】根据质量数和电荷数守恒、重核裂变以及比结合能、动量守恒定律进行分析解答。
8．（2025·苏州模拟）如图所示是研究光电效应的实验装置。大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子能量为12.09eV，用此光束照射到光电管电极K上。移动滑片P，当电压表的示数为7V时，微安表的示数恰好为零。图示位置中滑片P和O点刚好位于滑动变阻器的上、下中点位置。则（　　）
A．要使微安表的示数恰好为零，滑片P应由图示位置向b端移动
B．不同频率的光子照射电极K，只要能发生光电效应，遏止电压是相同的
C．电极K处金属的逸出功是7eV
D．从图示位置滑动滑片P，微安表的读数可能先增加后不变
【答案】D
【知识点】含容电路分析；光电效应
【解析】【解答】A．要使微安表的示数恰好为零，光电管应接入反向电压，即K板电势高于A板电势，则滑片P应由图示位置向a端移动，故A错误；
B．根据可知不同频率的光子照射电极K，只要能发生光电效应，遏止电压是不同的，故B错误；
C．用光子能量为12.09eV照射到光电管电极K上，当电压表的示数为7V时，微安表的示数恰好为零，可知遏止电压为7V，根据，可得逸出功为，故C错误；
D．图示电压趋近于零，未能达到饱和电流，若从图示位置向b端滑动滑片P，正向电压增大，则微安表的读数会先增加后不变，故D正确。
故答案为：D。
【分析】结合光电效应的遏止电压公式分析遏止电压与光子频率、逸出功的关系；通过电路分析判断滑片移动对电压和光电流的影响，明确光电流 “先增后饱和” 的规律。
9．（2025高三上·南山期末）2021年科学家们利用14C测年法估测出我国三星堆遗址三号坑的大概年份。其测量依据是：大气中的14N在宇宙射线的轰击下转换为14C，其核反应方程为，14C通过光合作用和新陈代谢作用进入生物体内，生物活着的时候其体内12C和14C的比例保持不变，当生物死后，14C发生衰变，其含量逐渐减少，14C的半衰期约为5700年，其衰变方程为，下列说法正确的是（　　）
A．X为光子
B．生物活着时体内14C不会发生衰变
C．14C发生的是β衰变
D．生物死后11400年，体内14C将完全衰变成14N
【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期；放射性同位素及其应用；α、β、γ射线及特点
【解析】【解答】A．由核反应方程可知，X为，故A错误；
B．放射性元素衰变是物质固有属性，与外界的物理和化学等状态无关，故B错误；
C．质量数守恒、电荷数守恒，其衰变方程为所以14C发生的是β衰变，故C正确；
D．生物死后时间11400年，半衰期T为5700年，刚好经过了两个半衰期，体内14C剩余质量为，即还保留了原来的碳14，故D错误；
故选C；
【分析】（1）解题关键是根据核反应方程的质量数和电荷数守恒判断粒子类型，β衰变产生电子；隐含知识是半衰期公式，剩余量不会为零；生物体内14C比例恒定是由于代谢补充与衰变平衡；
（2）易错点是将β衰变误判为其他衰变，或错误认为半衰期后放射性完全消失。
10．（2025·海门模拟）2024年6月25日，嫦娥六号携带着从月球背面采来的样品成功返回地球，这标志着我国的嫦娥探月工程又向前迈出了一大步。比嫦娥六号先行着陆月球的嫦娥四号，其上装有核电池，可在月夜低温环境下采集温度信息。核电池将衰变释放核能的一部分转换成电能，的衰变方程为，下列说法正确的是（　　）
A．衰变方程中的x等于3
B．由组成的射线的电离能力比射线的强
C．的比结合能比的比结合能大
D．的中子数为92
【答案】B
【知识点】原子核的组成；α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】知道衰变过程中质量数、电荷数守恒，核反应是朝着比结合能大的方向进行的，质量数等于质子数加中子数等是解题的基础。
A．根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程中的x等于4，故A错误；
B．α射线（）的电离能力比射线的强，故B正确；
C．比结合能越大原子核越稳定，由于衰变成为了，故比稳定，即的比结合能比的比结合能小，故C错误；
D．的质子数为92，中子数
n=234-92=142
故D错误。
故选B。
【分析】根据衰变过程中的质量数守恒计算；α粒子的电离能力最强，γ射线的电离能力最弱；核反应是朝着比结合能大的方向进行的；根据质量数等于质子数加中子数计算。
11．（2025·贵州模拟）在垂直纸面向里的磁场中，有一原子核发生衰变成新的原子核，下列说法正确的是（　　）
A．原子核衰变的周期，与压强有关，压强越大，衰变周期变大
B．若原子核的衰变是α衰变，则半径较大的是α粒子
C．原子核衰变的方程可以是
D．原子核衰变时会发生质量亏损，反应前的质量不等于等于反应后的，需要吸收能量
【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期；α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】本题考查了原子核衰变及动量守恒定律等知识点。这种题型知识点广，多以基础为主，只要平时多加积累，难度不大。A．原子核衰变的周期，由原子核本身的性质决定，与外界因素比如压强无关，与原子核所处的状态无关，故A错误；
B．根据洛伦兹力提供向心力
可得
衰变过程满足动量守恒而且总动量为0，则衰变刚结束时，α粒子与新核X的动量等大反向，
由于α粒子的电荷量较小，所以半径较大，故B正确；
C．由图可知，两粒子在相切的位置受到相反方向的洛伦兹力，且两粒子的速度方向相反，所以粒子的电性相同，则两粒子应该都带正电，故C错误；
D．原子核衰变时会发生质量亏损，反应前的质量不等于反应后的，放出能量，故D错误。
故选B。
【分析】原子核衰变的周期，由原子核本身的性质决定，衰变过程满足动量守恒而且总动量为0，洛伦兹力提供向心力，根据轨迹判断电性以及电荷量大小，原子核衰变时会发生质量亏损，反应前后质量不相等。
12．（2025·长沙模拟）我国首次利用核电商用堆成功批量生产碳14同位素，标志着我国彻底破解了国内碳14同位素供应依赖进口的难题，实现碳14供应全面国产化。碳14具有放射性，其衰变方程为。下列相关说法正确的是（　　）
A．原子核的比结合能比的大
B．此核反应会出现质量亏损，但反应前后总质量数不变
C．骨骼中以碳酸钙（）形式存在的的半衰期比单质的半衰期更长
D．X是氦核，此反应为α衰变
【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期；质量亏损与质能方程；α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】本题考查比结合能，质量数和电荷数守恒，半衰期等知识，会根据题意进行准确分析解答。A．β衰变释放能量，反应后的原子核更稳定，故的比结合能比的小，故A错误；
B．原子核衰变时质量数守恒，但会出现质量亏损，释放能量，故B正确；
C．衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，与化学状态无关，故C错误；
D．根据质量数守恒和电荷数守恒，可知X为电子，属于β衰变，故D错误。
故选B。
【分析】根据比结合能，质量数和电荷数守恒，半衰期等知识进行分析解答。
13．（2025·长沙模拟）一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率的光，照射图乙所示的光电管阴极K，只有频率为νa和νb的光能使它发生光电效应。分别用频率为νa、νb的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　）。
A．图乙中，用频率νb的光照射时，将滑片P向右滑动，电流表示数一定增大
B．图甲中，氢原子向低能级跃迁一共发出4种不同频率的光
C．图丙中，图线a所表示的光的光子能量为12.09eV
D．a光光子动量大于b光光子动量
【答案】C
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】解决该题需熟记光电效应方程，能通过能级图判断可能的跃迁情况。A．图乙中不知道电源正负极，没办法判断在光电管AK之间加的是正向还是反向电压，所以滑片P向右滑动时，电流变化情况没法判断，故A错误；
B．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时最多可产生种光子，故B错误；
C．只有频率为νa和νb的光能使它发生光电效应，那么这两种光子必定是n=4能级向n=1能级跃迁和n=3能级向n=1能级跃迁产生的，由图丙可知b光的频率较大，则a光为n=3能级向n=1能级跃迁产生的，所以a光的光子能量
故C正确；
D．根据可得，b光的频率较大，b光光子动量大，故D错误。
故选C。
【分析】无法判断在光电管AK之间加的是正向还是反向电压，根据跃迁理论和光电效应现象结合光子动量表达式分析。
14．（2025·天河模拟）原子钟是利用原子跃迁产生固定频率的光进行计时的工具。据报道，中国计划在2020年6月发射最后一颗北斗卫星，这也是中国北斗三号系统的“收官之星”，这些卫星都采用星载氢原子钟。图示为氢原子的能级图，用大量处于n=2能级的氢原子跃迁到基态时发射出的光照射光电管阴极K，测得光电管中的遏止电压（也叫截止电压）为7.6V，已知普朗克常量，元电荷，下列判断正确的是（　　）
A．电子从阴极K表面逸出的最大初动能为2.6eV
B．阴极K材料的逸出功为7.6eV
C．阴极K材料的极限频率约为
D．氢原子从能级跃迁到能级，发射出的光照射该光电管阴极K时能发生光电效应
【答案】C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】解决本题的关键理解遏止电压的含义，掌握光电效应方程以及光电效应发生条件，并能灵活运用。A．根据最大初动能
故A错误；
B．处于n=2能级的氢原子跃迁到基态时发射出的光子能量为
据
得
故B错误；
C．根据
得极限频率为
故C正确；
D．从能级跃迁到能级，发射出的光子能量
不能发生光电效应，故D错误。
故选C。
【分析】根据光电效应方程，结合Ekm=eU0，即可求解最大初动能，与逸出功，再由逸出功W0等于hγ0，求出材料的极限频率，最后依据光电效应发生条件，即可求解。
15．（2025·金华模拟）介子会发生衰变，反应方程式为，即生成一个介子和一个子中微子。在云室中可观察到介子衰变前后部分粒子的运动轨迹，如图所示。已知云室中匀强磁场的方向垂直照片平面，粒子重力忽略不计，两段圆弧相切于P点，且。则和粒子的动量之比可能为（　　）
A．1∶1 B．1∶3 C．3∶1 D．2∶1
【答案】B
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动；光子及其动量
【解析】【解答】介子和介子在磁场中均做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则
解得动量，由核反应方程知只有介子和介子带有电荷，设衰变前为正方向，则衰变前后动量守恒，即，所以介子在磁场中的轨迹半径为，动量大小为，介子在磁场中的轨迹半径为，动量大小为
所以，且，解得，故ACD错误，B正确。
故选B。
【分析】在磁场中均做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则，动量，衰变前后动量守恒，即联立可求解和粒子的动量之比 。
二、多项选择题
16．（2025·山西、陕西、宁夏、青海模拟）氢原子能级图如图所示，若大量氢原子处于n=1，2，3，4的能级状态，已知普朗克常量，某锑铯化合物的逸出功为2.0eV，则（　　）
A．这些氢原子跃迁过程中最多可发出3种频率的光
B．这些氢原子跃迁过程中产生光子的最小频率为
C．这些氢原子跃迁过程中有4种频率的光照射该锑铯化合物可使其电子逸出
D．一个动能为12.5eV的电子碰撞一个基态氢原子不能使其跃迁到激发态
【答案】B,C
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】 电子从能量较高的定态轨道（其能量记为En）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为Em，m＜n）时，或者从能量较低的定态轨道（其能量记为Em）跃迁到能量较高的定态轨道（能量记为En，m＜n）时，会释放或吸收能量，能量的大小为E=En-Em。
A．这些氢原子跃迁过程中最多可发出种频率的光，故A错误；
B．氢原子从能级跃迁到能级发出的光子的能量最小为
这些氢原子跃迁过程中产生光子的最小频率为
故B正确；
C．某锑铯化合物的逸出功为2.0eV，则这些氢原子跃迁过程中有4种频率的光照射该锑铯化合物可使其电子逸出，分别是从能级跃迁到能级发出的光子，从能级跃迁到能级发出的光子，从能级跃迁到能级发出的光子，从能级跃迁到能级发出的光子，故C正确；
D．一个基态氢原子跃迁到激发态所需的最小能量为
一个动能为12.5eV的电子（大于10.2eV）碰撞一个基态氢原子能使其跃迁到激发态，故D错误。
故答案为：BC。
【分析】由氢原子能级图，确定氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级发出的光子的最小能量，进而确定这些氢原子跃迁过程中产生光子的最小频率；由某锑铯化合物的逸出功为2.0eV及氢原子能级图，即可分析判断；由氢原子能级图，确定一个基态氢原子跃迁到激发态所需的最小能量，即可分析判断。
17．（2025·义乌模拟）如图所示，一光电管的阴极用极限频率为的某种金属制成。现用频率为的紫外线照射阴极，当光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1V时，光电流达到饱和状态，此时电流表的示数为0.56μA。 已知普朗克常量。下列同学的判断正确的是（　　）
A．阴极K金属的逸出功是
B．光电管每秒从K极逸出的光电子数为
C．光电子的最大初动能为
D．电子到达A极的最大动能是
【答案】B,D
【知识点】光电效应
【解析】【解答】解决本题的关键掌握光电效应方程，以及知道光的强度影响单位时间内发出光电子的数目。A．由题可知，金属的截止频率，故金属的逸出功
A错误；
B．光电管每秒逸出的电荷量
故每秒逸出的光子数
B正确；
C．根据光电效应方程可知，光子的最大初动能
C错误；
D．根据动能定理可得
代入数据解得电子到达A极的最大动能
D正确。
故选BD。
【分析】由极限频率和逸出功的关系求出；根据饱和电流的大小，结合求出每秒内由K极发射的光电子数目；根据光电效应方程求出光电子的最大初动能，结合动能定理求出电子到达A极时的最大动能。
18．（2025·宁波模拟）如图所示，我国首次使用核电池随“嫦娥三号”软着陆月球，该核电池是将放射性同位素衰变过程中释放出来的核能转变为电能。“嫦娥三号”采用放射性同位素钚核，静止的衰变为铀核和粒子，并放出光子。已知、和粒子的质量分别为、和，和的比结合能分别为和，光在真空中的传播速度为。下列说法正确的是（　　）
A．光子是由钚原子的内层电子跃迁产生的
B．的衰变方程为
C．衰变产生的和的动能之比为
D．粒子的结合能为
【答案】B,D
【知识点】α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】 本题考查核反应方程的书写规则和结合能问题，会根据题意进行准确分析解答。 原子核自发地放α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。A．光子是铀核从高能态跃迁到低能态释放出来的，故A错误；
B．根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒可知，的衰变方程为
故B正确；
C．衰变过程满足动量守恒，可知衰变产生的和的动量大小相等，方向相反；根据
可知衰变产生的和的动能之比为
故C错误；
D．设粒子的比结合能为，则衰变过程释放的能量为
又
联立可得粒子的结合能为
故D正确。
故选BD。
【分析】根据γ光子的来历进行分析判断；根据质量数和电荷数守恒进行判断；根据动能和动量的关系式进行分析解答；根据质量亏损和结合能的公式列式解答。
三、非选择题
19．（2025·杨浦模拟）一个静止在匀强磁场中的铀核，经一次衰变后，产生钍核。
（1）试写出上述衰变的核反应方程　 　；
（2）一个静止的铀核发生衰变，以的速度释放一个粒子，求钍核的速度大小　 　；
（3）若铀核的质量为，粒子的质量为，产生的钍核的质量为，真空光速为，一个铀核发生衰变释放的结合能大小为　 　。
（4）发生衰变后放出的粒子和反冲核都以垂直于磁感线的方向运动，形成如图所示的8字型轨迹，大圆是　 　（选涂“A．钍核”、“B．粒子”）的运动轨迹，并在图中标出小圆粒子的运动方向　 　。
【答案】（1）
（2）
（3）
（4）B；
【知识点】原子核的衰变、半衰期；带电粒子在匀强磁场中的运动；结合能与比结合能
【解析】【解答】（1）衰变的核反应方程
（2）由动量守恒可知，可得钍核的速度
（3）质量亏损：Δm=m1-m2-m3，根据质能方程，则有释放出的能量
（4）根据，可得，两粒子动量大小相等，则
可知大圆是粒子的运动轨迹，故选B；
根据左手定则可知，小圆粒子运动方向也为顺时针，如图
【分析】一、α 衰变方程
核反应方程书写：遵守质量数守恒与电荷数守恒。
铀-238 α 衰变：
二、动量守恒与反冲速度
衰变前原子核静止 → 总动量为零。
衰变后 α 粒子与钍核动量大小相等、方向相反：
反冲速度：
三、质量亏损与结合能
质量亏损：
释放的结合能（质能方程）：
四、磁场中带电粒子的圆周运动
半径公式：
动量相等条件：衰变后 α 粒子与钍核动量大小相等（方向相反）。
半径比较：→ α 粒子轨迹半径远大于钍核 → 大圆是 α 粒子轨迹。
五、左手定则与旋转方向
α 粒子与钍核均带正电。
动量方向相反，电荷同号 → 在同向磁场中受洛伦兹力方向相反 → 旋转方向相反（一个顺时针，一个逆时针）。
根据磁场方向与实际速度方向，由左手定则判断具体绕行方向。

（1）衰变的核反应方程
（2）由动量守恒可知
可得钍核的速度
（3）质量亏损：Δm=m1-m2-m3
根据质能方程，则有释放出的能量
（4）[1]根据
可得
两粒子动量大小相等，则
可知大圆是粒子的运动轨迹，故选B；
[2]根据左手定则可知，小圆粒子运动方向也为顺时针，如图
20．（2025·江宁模拟）一群处于第4能级的氢原子，最终都回到基态能发出几种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像（如图乙所示），其中a光对应图线与横轴的交点坐标为-Ua=-6V。已知氢原子的能级图如图丙所示，电子电量为e=1.6×10-19C。
（1）求a光照射金属时逸出光电子的最大初动能Eka；
（2）求该金属逸出功W；
（3）只有c光照射金属时，调节光电管两端电压，达到饱和光电流I=3.2μA，若入射的光子有80%引发了光电效应。求此时每秒钟照射到阴极K的光子总能量E
【答案】解：(1)由图乙可得a光照射金属时的遏止电压Ua=6V
由动能定理可知，逸出光电子的最大初动能为Ek=eUa=6eV
(2)由图乙可知a光的遏止电压最大，则可知a光光子能量最大，则a光光子是由第4能级跃迁到基态所辐射的光子，则a光的光子能量为Ea=-0.85eV-(-13.6eV)=12.75eV
根据光电效应方程有Ek=Ea-W
解得W=6.75eV
(3)时间t内发射的电子数为n==2×1013（个）
则每秒钟照射到阴极K的光子总能量
=[(-3.4eV)-(-13.6eV)]=10.2eV×2.5×1013=2.55×1014eV
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应
【解析】【分析】1、氢原子能级跃迁规律
一群处于第4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能产生的光谱线条数为
跃迁能量公式：
2、光电效应方程与遏止电压
爱因斯坦光电效应方程：
遏止电压与最大初动能关系：
遏止电压越大，光子能量越大
3、能级跃迁产生的6种光子能量计算
：12.75 eV；：12.09 eV；：10.20 eV
：2.55 eV；：1.89 eV；：0.66 eV
4、光电效应发生条件与谱线识别
发生光电效应条件：
由 得只有 、、三种光能发生光电效应
a光（遏止电压最大）对应 ，c光对应
5、光电流与光子数关系
饱和光电流公式：（n为单位时间到达阳极的电子数）
光电效应发生率 与入射光子数 N 关系：
6、光子总能量计算
每秒照射到阴极的光子总能量
1 / 12026年高考物理二轮复习第14讲近代物理专项训练
一、选择题
1．（2025高三下·湖北期末）量子论的奠基人普朗克认为，科学的历史不仅是一连串的事实、规则和随之而来的数学描述，它也是一部概念的历史。下列描述正确的是（　　）
A．对氢原子光谱的研究，导致原子的核式结构模型的建立
B．半衰期与物质的多少和时间都有关，可以用于测定地质年代、生物年代等
C．天然放射现象中产生的射线，都能在电场或磁场中发生偏转
D．轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力，而不是克服核力
2．（2025·房山模拟）氢原子的能级图如图所示，和是氢原子在能级跃迁过程中产生的光子。下列说法正确的是（　　）
A．光子的频率比光子的频率低
B．处于n=3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量
C．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，对应的电子的轨道变小，电子的动能变小
D．处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子
3．（2025·黄陂模拟）2025年1月20日，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置在安徽合肥创造新世界纪录，首次完成1亿摄氏度1000秒“高质量燃烧”，标志着我国聚变能源研究实现从基础科学向工程实践的重大跨越，对人类加快实现聚变发电具有重要意义。核聚变的核反应方程为，则下列关于核聚变的说法正确的是（　　）
A．轻核聚变释放出能量，出现了质量亏损，所以轻核聚变过程质量数不守恒
B．轻核聚变时核的结合能大于核的结合能，但核的比结合能小于核的比结合能
C．轻核聚变过程中平均每个核子放出的能量为
D．轻核聚变时生成的核具有放射性
4．（2025高三下·嘉兴月考）爱因斯坦提出的光子说成功地解释了光电效应的实验现象，在物理学发展历程中具有重大意义。如图所示为四个与光电效应有关的图像，下列说法正确的是（　　
A．在图甲装置中，改用强度更大的红光照射锌板也一定有光电子飞出
B．由图乙可知，当正向电压增大时，光电流一定增大
C．由图丙可知，入射光的频率越高，金属的逸出功越大
D．由图丁可知，该图线的斜率为普朗克常量
5．（2025·湖北模拟）为研究氢原子发光特点，现用某种激光照射大量基态氢原子使其跃迁，处于激发态的氢原子不稳定，跃迁时只能产生三种单色光，用这三种光分别照射同一个光电管，移动滑动变阻器调节光电管两端电压，分别得到三种光照射时光电流Ⅰ与光电管两端电压U的关系，如图所示，已知氢原子基态能量为，，下列说法正确的是（　　）
A．激光能量为12.09eV，光电管逸出功为1.80eV
B．a光遏止电压为0.49V，c光遏止电压为10.69V
C．a、b、c光子动量大小关系为
D．a、b、c三种光用同一个单缝装置进行衍射实验，中央亮条纹宽度c光最宽
6．（2025·湖北模拟）某种金属板M受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的速度方向，速度大小也不相同。平行M放置一个金属网N，在M、N间连一电流表，如图（a）所示，将在电流表中检测到电流；如果在M、N之间加电压，如图（b）所示，调节电压的大小，观察电流表中的电流大小。下列说法正确的是（　　）
A．图（a）中流过电流表的电流方向为从到
B．图（b）中当增大时，电流表的读数也增大
C．图（b）中当增大到某一值时电流表的读数可能为零
D．所有电子从M板到金属网N均做匀减速直线运动
7．（2025·吴兴模拟）我国自主研发的“玲龙一号”，是全球首个陆上商用模块化小堆，这表明我国的核电技术已处于世界先进水平。其中的一种核反应方程式甲为，可以进一步发生衰变，核反应方程式乙为。则（　　）
A．，Y粒子是
B．甲为聚变反应，乙为核衰变反应
C．的比结合能小于的比结合能
D．乙中的动量等于与Y的动量之和
8．（2025·苏州模拟）如图所示是研究光电效应的实验装置。大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子能量为12.09eV，用此光束照射到光电管电极K上。移动滑片P，当电压表的示数为7V时，微安表的示数恰好为零。图示位置中滑片P和O点刚好位于滑动变阻器的上、下中点位置。则（　　）
A．要使微安表的示数恰好为零，滑片P应由图示位置向b端移动
B．不同频率的光子照射电极K，只要能发生光电效应，遏止电压是相同的
C．电极K处金属的逸出功是7eV
D．从图示位置滑动滑片P，微安表的读数可能先增加后不变
9．（2025高三上·南山期末）2021年科学家们利用14C测年法估测出我国三星堆遗址三号坑的大概年份。其测量依据是：大气中的14N在宇宙射线的轰击下转换为14C，其核反应方程为，14C通过光合作用和新陈代谢作用进入生物体内，生物活着的时候其体内12C和14C的比例保持不变，当生物死后，14C发生衰变，其含量逐渐减少，14C的半衰期约为5700年，其衰变方程为，下列说法正确的是（　　）
A．X为光子
B．生物活着时体内14C不会发生衰变
C．14C发生的是β衰变
D．生物死后11400年，体内14C将完全衰变成14N
10．（2025·海门模拟）2024年6月25日，嫦娥六号携带着从月球背面采来的样品成功返回地球，这标志着我国的嫦娥探月工程又向前迈出了一大步。比嫦娥六号先行着陆月球的嫦娥四号，其上装有核电池，可在月夜低温环境下采集温度信息。核电池将衰变释放核能的一部分转换成电能，的衰变方程为，下列说法正确的是（　　）
A．衰变方程中的x等于3
B．由组成的射线的电离能力比射线的强
C．的比结合能比的比结合能大
D．的中子数为92
11．（2025·贵州模拟）在垂直纸面向里的磁场中，有一原子核发生衰变成新的原子核，下列说法正确的是（　　）
A．原子核衰变的周期，与压强有关，压强越大，衰变周期变大
B．若原子核的衰变是α衰变，则半径较大的是α粒子
C．原子核衰变的方程可以是
D．原子核衰变时会发生质量亏损，反应前的质量不等于等于反应后的，需要吸收能量
12．（2025·长沙模拟）我国首次利用核电商用堆成功批量生产碳14同位素，标志着我国彻底破解了国内碳14同位素供应依赖进口的难题，实现碳14供应全面国产化。碳14具有放射性，其衰变方程为。下列相关说法正确的是（　　）
A．原子核的比结合能比的大
B．此核反应会出现质量亏损，但反应前后总质量数不变
C．骨骼中以碳酸钙（）形式存在的的半衰期比单质的半衰期更长
D．X是氦核，此反应为α衰变
13．（2025·长沙模拟）一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率的光，照射图乙所示的光电管阴极K，只有频率为νa和νb的光能使它发生光电效应。分别用频率为νa、νb的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　）。
A．图乙中，用频率νb的光照射时，将滑片P向右滑动，电流表示数一定增大
B．图甲中，氢原子向低能级跃迁一共发出4种不同频率的光
C．图丙中，图线a所表示的光的光子能量为12.09eV
D．a光光子动量大于b光光子动量
14．（2025·天河模拟）原子钟是利用原子跃迁产生固定频率的光进行计时的工具。据报道，中国计划在2020年6月发射最后一颗北斗卫星，这也是中国北斗三号系统的“收官之星”，这些卫星都采用星载氢原子钟。图示为氢原子的能级图，用大量处于n=2能级的氢原子跃迁到基态时发射出的光照射光电管阴极K，测得光电管中的遏止电压（也叫截止电压）为7.6V，已知普朗克常量，元电荷，下列判断正确的是（　　）
A．电子从阴极K表面逸出的最大初动能为2.6eV
B．阴极K材料的逸出功为7.6eV
C．阴极K材料的极限频率约为
D．氢原子从能级跃迁到能级，发射出的光照射该光电管阴极K时能发生光电效应
15．（2025·金华模拟）介子会发生衰变，反应方程式为，即生成一个介子和一个子中微子。在云室中可观察到介子衰变前后部分粒子的运动轨迹，如图所示。已知云室中匀强磁场的方向垂直照片平面，粒子重力忽略不计，两段圆弧相切于P点，且。则和粒子的动量之比可能为（　　）
A．1∶1 B．1∶3 C．3∶1 D．2∶1
二、多项选择题
16．（2025·山西、陕西、宁夏、青海模拟）氢原子能级图如图所示，若大量氢原子处于n=1，2，3，4的能级状态，已知普朗克常量，某锑铯化合物的逸出功为2.0eV，则（　　）
A．这些氢原子跃迁过程中最多可发出3种频率的光
B．这些氢原子跃迁过程中产生光子的最小频率为
C．这些氢原子跃迁过程中有4种频率的光照射该锑铯化合物可使其电子逸出
D．一个动能为12.5eV的电子碰撞一个基态氢原子不能使其跃迁到激发态
17．（2025·义乌模拟）如图所示，一光电管的阴极用极限频率为的某种金属制成。现用频率为的紫外线照射阴极，当光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1V时，光电流达到饱和状态，此时电流表的示数为0.56μA。 已知普朗克常量。下列同学的判断正确的是（　　）
A．阴极K金属的逸出功是
B．光电管每秒从K极逸出的光电子数为
C．光电子的最大初动能为
D．电子到达A极的最大动能是
18．（2025·宁波模拟）如图所示，我国首次使用核电池随“嫦娥三号”软着陆月球，该核电池是将放射性同位素衰变过程中释放出来的核能转变为电能。“嫦娥三号”采用放射性同位素钚核，静止的衰变为铀核和粒子，并放出光子。已知、和粒子的质量分别为、和，和的比结合能分别为和，光在真空中的传播速度为。下列说法正确的是（　　）
A．光子是由钚原子的内层电子跃迁产生的
B．的衰变方程为
C．衰变产生的和的动能之比为
D．粒子的结合能为
三、非选择题
19．（2025·杨浦模拟）一个静止在匀强磁场中的铀核，经一次衰变后，产生钍核。
（1）试写出上述衰变的核反应方程　 　；
（2）一个静止的铀核发生衰变，以的速度释放一个粒子，求钍核的速度大小　 　；
（3）若铀核的质量为，粒子的质量为，产生的钍核的质量为，真空光速为，一个铀核发生衰变释放的结合能大小为　 　。
（4）发生衰变后放出的粒子和反冲核都以垂直于磁感线的方向运动，形成如图所示的8字型轨迹，大圆是　 　（选涂“A．钍核”、“B．粒子”）的运动轨迹，并在图中标出小圆粒子的运动方向　 　。
20．（2025·江宁模拟）一群处于第4能级的氢原子，最终都回到基态能发出几种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像（如图乙所示），其中a光对应图线与横轴的交点坐标为-Ua=-6V。已知氢原子的能级图如图丙所示，电子电量为e=1.6×10-19C。
（1）求a光照射金属时逸出光电子的最大初动能Eka；
（2）求该金属逸出功W；
（3）只有c光照射金属时，调节光电管两端电压，达到饱和光电流I=3.2μA，若入射的光子有80%引发了光电效应。求此时每秒钟照射到阴极K的光子总能量E
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；α粒子的散射；α、β、γ射线及特点；核聚变
【解析】【解答】解：A. 原子的核式结构模型是由α粒子轰击金箔的散射实验得出的，并非氢原子光谱的研究结果，该选项错误。B. 半衰期是原子核的固有属性，仅由原子核内部因素决定，与物质的多少、时间均无关系，该选项错误。
C. 天然放射现象包含α、β、γ三种射线，其中γ射线是电磁波，不带电，在电场或磁场中不会发生偏转，该选项错误。
D. 轻核的原子核均带正电，聚变时需要先克服核与核之间的库仑斥力使核靠近，核力是短程引力，无需克服，该选项正确。
故答案为：D
【分析】本题主要考查原子物理的基础知识点，涉及原子结构模型的实验依据、半衰期的特性、天然放射现象的射线性质以及轻核聚变的条件。判断各选项时，需准确对应各知识点的实验结论和物理规律，α粒子散射实验是核式结构模型的实验基础，半衰期的独立性是其核心特性，射线的带电性决定其在电磁场中的偏转情况，轻核聚变的本质是克服库仑斥力让核达到核力作用范围。
2．【答案】B
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】A．根据能级跃迁规律可知，根据，由于氢原子在能级4到能级2跃迁产生光子的能量较大，所以频率较大，故A错误；
B．处于n=3能级的氢原子电离时从能级n=3到原子外部的过程中，利用能级的能量差可以得出至少需要吸收的能量为 eV=1.51eV
故B正确；
C．根据波尔理论可知，氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，对应的电子的轨道变小，根据库仑定律提供向心力，由于轨道半径越小则速度越大，所以电子的动能变大，故C错误；
D．处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁过程中，根据排列组合可以求出最多可辐射出种频率的光子，故D错误；
故选B。
【分析】利用能级差可以求出跃迁时氢原子释放的能量，利用能量差可以比较光子的频率大小；利用根据库仑定律提供向心力，由于轨道半径越小则速度越大，所以电子的动能变大；根据排列组合可以求出最多可辐射出光子的频率总数。
3．【答案】C
【知识点】结合能与比结合能；核聚变
【解析】【解答】A．核反应都遵循质量数守恒和电荷数守恒，但核反应过程释放能量，则原子核的质量发生改变，所以质量亏损，选项A错误；
B．结合能等于比结合能乘以核子数，中等大小原子核比较稳定所以比结合能较大，轻核聚变是向中等大小核变化，所以核的比结合能增大，则核的比结合能大于核的比结合能，核的核子数大于核的核子数，核的结合能也大于核的结合能，选项B错误；
C．已知核反应过程释放的能量为17.6MeV，轻核聚变过程中参与核反应的核子数为5个，平均每个核子放出的能量为
选项C正确；
D．轻核聚变时生成的核的比结合能大，不会发生衰变反应，没有衰变的过程所以不会释放射线，选项D错误。
故选C。
【分析】核反应过程核子数量保持不变，但原子核的质量发生改变；利用比结合能的大小结合核子数可以比较结合能的大小；利用核反应释放的能量结合核子数可以求出每个核子释放的能量；氦核比结合能大稳定不会发生衰变反应。
4．【答案】D
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A．光电效应的产生条件是 “入射光频率大于金属极限频率”，红光频率低于锌的极限频率（紫外线才能使锌发生光电效应），即使强度再大也不会产生光电子，故A错误；
B．图乙中，当正向电压增大到一定程度，光电流会达到 “饱和电流”（所有光电子都被收集），此后增大电压，光电流不再变化，故B错误；
C．金属的逸出功与入射光的频率无关，故C错误；
D．根据爱因斯坦光电效应方程
所以该图线的斜率为普朗克常量，故D正确。
故答案为：D。
【分析】存在极限频率（入射光频率需大于金属极限频率才会产生光电效应）；光电流达到饱和后不再随正向电压增大；金属逸出功由金属本身决定，与入射光无关；光电效应方程为，对应图线斜率为普朗克常量h。
5．【答案】B
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应
【解析】【解答】A．激发态氢原子受激跃迁产生3种光线，根据，得，根据
激光能量
根据光电流Ⅰ与光电管两端电压U的关系，c光能量
同理a光能量
b光能量
根据光电效应方程及动能定理，有
得，A错误；
B．a光遏止电压
解得
c光遏止电压
解得，B正确；
C．由，得
由，得
由，得，C错误；
D．单缝衍射时，波长越长中央亮条纹越宽，因a波长最大，则中央亮条纹宽度a光最宽，D错误。
故答案为：B。
【分析】先根据氢原子跃迁规律确定三种光的能量，再结合光电效应方程、动量与波长的关系、单缝衍射规律分析选项。
6．【答案】C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A．图 (a) 中，光电子从金属 M（a 端）射出，向金属 N（b 端）运动，而电流方向与电子运动方向相反，因此电流方向是从 b 到 a，并非 a 到 b，故A错误；
B．根据动能定理，U增大，到达极板电子数减少，电流表的读数减小，故错误；
C．当增大到某一值时，电子到达N板的速度恰好为0，此时电流为0，故C正确。
D．由于电子受静电力方向水平向左，加速度恒定，其方向与电子速度方向间的夹角为钝角（当电子的速度方向沿金属板M板面方向时，静电力方向与电子速度方向间的夹角为直角，该方向射出的电子是不会在两板间做直线运动），故电子在两板间均做匀变速曲线运动，不是匀减速直线运动，只有垂直板面射出的电子在板间才做匀减速运动，故D错误；
故答案为：C。
【分析】结合光电效应中光电子的运动、电场力做功与动能变化的关系，分析电流方向、电流随电压的变化规律。
7．【答案】D
【知识点】动量守恒定律；α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能；核裂变
【解析】【解答】A．方程式甲中，根据质量数和电荷数守恒，可计算出x=3；
钡144衰变为镧144和Y粒子，电荷数变化56→57，说明Y为β粒子，即，故A错误；
B．甲是铀核裂变，乙是β衰变，故B错误；
C． 比结合能越大越稳定，裂变产物（如Ba、Kr）的比结合能高于铀235，因裂变释放能量后产物更稳定，故C错误；
D．衰变过程中系统动量守恒，的动量等于与Y的动量之和，故D正确。
故选D。
【分析】根据质量数和电荷数守恒、重核裂变以及比结合能、动量守恒定律进行分析解答。
8．【答案】D
【知识点】含容电路分析；光电效应
【解析】【解答】A．要使微安表的示数恰好为零，光电管应接入反向电压，即K板电势高于A板电势，则滑片P应由图示位置向a端移动，故A错误；
B．根据可知不同频率的光子照射电极K，只要能发生光电效应，遏止电压是不同的，故B错误；
C．用光子能量为12.09eV照射到光电管电极K上，当电压表的示数为7V时，微安表的示数恰好为零，可知遏止电压为7V，根据，可得逸出功为，故C错误；
D．图示电压趋近于零，未能达到饱和电流，若从图示位置向b端滑动滑片P，正向电压增大，则微安表的读数会先增加后不变，故D正确。
故答案为：D。
【分析】结合光电效应的遏止电压公式分析遏止电压与光子频率、逸出功的关系；通过电路分析判断滑片移动对电压和光电流的影响，明确光电流 “先增后饱和” 的规律。
9．【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期；放射性同位素及其应用；α、β、γ射线及特点
【解析】【解答】A．由核反应方程可知，X为，故A错误；
B．放射性元素衰变是物质固有属性，与外界的物理和化学等状态无关，故B错误；
C．质量数守恒、电荷数守恒，其衰变方程为所以14C发生的是β衰变，故C正确；
D．生物死后时间11400年，半衰期T为5700年，刚好经过了两个半衰期，体内14C剩余质量为，即还保留了原来的碳14，故D错误；
故选C；
【分析】（1）解题关键是根据核反应方程的质量数和电荷数守恒判断粒子类型，β衰变产生电子；隐含知识是半衰期公式，剩余量不会为零；生物体内14C比例恒定是由于代谢补充与衰变平衡；
（2）易错点是将β衰变误判为其他衰变，或错误认为半衰期后放射性完全消失。
10．【答案】B
【知识点】原子核的组成；α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】知道衰变过程中质量数、电荷数守恒，核反应是朝着比结合能大的方向进行的，质量数等于质子数加中子数等是解题的基础。
A．根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程中的x等于4，故A错误；
B．α射线（）的电离能力比射线的强，故B正确；
C．比结合能越大原子核越稳定，由于衰变成为了，故比稳定，即的比结合能比的比结合能小，故C错误；
D．的质子数为92，中子数
n=234-92=142
故D错误。
故选B。
【分析】根据衰变过程中的质量数守恒计算；α粒子的电离能力最强，γ射线的电离能力最弱；核反应是朝着比结合能大的方向进行的；根据质量数等于质子数加中子数计算。
11．【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期；α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】本题考查了原子核衰变及动量守恒定律等知识点。这种题型知识点广，多以基础为主，只要平时多加积累，难度不大。A．原子核衰变的周期，由原子核本身的性质决定，与外界因素比如压强无关，与原子核所处的状态无关，故A错误；
B．根据洛伦兹力提供向心力
可得
衰变过程满足动量守恒而且总动量为0，则衰变刚结束时，α粒子与新核X的动量等大反向，
由于α粒子的电荷量较小，所以半径较大，故B正确；
C．由图可知，两粒子在相切的位置受到相反方向的洛伦兹力，且两粒子的速度方向相反，所以粒子的电性相同，则两粒子应该都带正电，故C错误；
D．原子核衰变时会发生质量亏损，反应前的质量不等于反应后的，放出能量，故D错误。
故选B。
【分析】原子核衰变的周期，由原子核本身的性质决定，衰变过程满足动量守恒而且总动量为0，洛伦兹力提供向心力，根据轨迹判断电性以及电荷量大小，原子核衰变时会发生质量亏损，反应前后质量不相等。
12．【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期；质量亏损与质能方程；α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】本题考查比结合能，质量数和电荷数守恒，半衰期等知识，会根据题意进行准确分析解答。A．β衰变释放能量，反应后的原子核更稳定，故的比结合能比的小，故A错误；
B．原子核衰变时质量数守恒，但会出现质量亏损，释放能量，故B正确；
C．衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，与化学状态无关，故C错误；
D．根据质量数守恒和电荷数守恒，可知X为电子，属于β衰变，故D错误。
故选B。
【分析】根据比结合能，质量数和电荷数守恒，半衰期等知识进行分析解答。
13．【答案】C
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】解决该题需熟记光电效应方程，能通过能级图判断可能的跃迁情况。A．图乙中不知道电源正负极，没办法判断在光电管AK之间加的是正向还是反向电压，所以滑片P向右滑动时，电流变化情况没法判断，故A错误；
B．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时最多可产生种光子，故B错误；
C．只有频率为νa和νb的光能使它发生光电效应，那么这两种光子必定是n=4能级向n=1能级跃迁和n=3能级向n=1能级跃迁产生的，由图丙可知b光的频率较大，则a光为n=3能级向n=1能级跃迁产生的，所以a光的光子能量
故C正确；
D．根据可得，b光的频率较大，b光光子动量大，故D错误。
故选C。
【分析】无法判断在光电管AK之间加的是正向还是反向电压，根据跃迁理论和光电效应现象结合光子动量表达式分析。
14．【答案】C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】解决本题的关键理解遏止电压的含义，掌握光电效应方程以及光电效应发生条件，并能灵活运用。A．根据最大初动能
故A错误；
B．处于n=2能级的氢原子跃迁到基态时发射出的光子能量为
据
得
故B错误；
C．根据
得极限频率为
故C正确；
D．从能级跃迁到能级，发射出的光子能量
不能发生光电效应，故D错误。
故选C。
【分析】根据光电效应方程，结合Ekm=eU0，即可求解最大初动能，与逸出功，再由逸出功W0等于hγ0，求出材料的极限频率，最后依据光电效应发生条件，即可求解。
15．【答案】B
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动；光子及其动量
【解析】【解答】介子和介子在磁场中均做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则
解得动量，由核反应方程知只有介子和介子带有电荷，设衰变前为正方向，则衰变前后动量守恒，即，所以介子在磁场中的轨迹半径为，动量大小为，介子在磁场中的轨迹半径为，动量大小为
所以，且，解得，故ACD错误，B正确。
故选B。
【分析】在磁场中均做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则，动量，衰变前后动量守恒，即联立可求解和粒子的动量之比 。
16．【答案】B,C
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】 电子从能量较高的定态轨道（其能量记为En）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为Em，m＜n）时，或者从能量较低的定态轨道（其能量记为Em）跃迁到能量较高的定态轨道（能量记为En，m＜n）时，会释放或吸收能量，能量的大小为E=En-Em。
A．这些氢原子跃迁过程中最多可发出种频率的光，故A错误；
B．氢原子从能级跃迁到能级发出的光子的能量最小为
这些氢原子跃迁过程中产生光子的最小频率为
故B正确；
C．某锑铯化合物的逸出功为2.0eV，则这些氢原子跃迁过程中有4种频率的光照射该锑铯化合物可使其电子逸出，分别是从能级跃迁到能级发出的光子，从能级跃迁到能级发出的光子，从能级跃迁到能级发出的光子，从能级跃迁到能级发出的光子，故C正确；
D．一个基态氢原子跃迁到激发态所需的最小能量为
一个动能为12.5eV的电子（大于10.2eV）碰撞一个基态氢原子能使其跃迁到激发态，故D错误。
故答案为：BC。
【分析】由氢原子能级图，确定氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级发出的光子的最小能量，进而确定这些氢原子跃迁过程中产生光子的最小频率；由某锑铯化合物的逸出功为2.0eV及氢原子能级图，即可分析判断；由氢原子能级图，确定一个基态氢原子跃迁到激发态所需的最小能量，即可分析判断。
17．【答案】B,D
【知识点】光电效应
【解析】【解答】解决本题的关键掌握光电效应方程，以及知道光的强度影响单位时间内发出光电子的数目。A．由题可知，金属的截止频率，故金属的逸出功
A错误；
B．光电管每秒逸出的电荷量
故每秒逸出的光子数
B正确；
C．根据光电效应方程可知，光子的最大初动能
C错误；
D．根据动能定理可得
代入数据解得电子到达A极的最大动能
D正确。
故选BD。
【分析】由极限频率和逸出功的关系求出；根据饱和电流的大小，结合求出每秒内由K极发射的光电子数目；根据光电效应方程求出光电子的最大初动能，结合动能定理求出电子到达A极时的最大动能。
18．【答案】B,D
【知识点】α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】 本题考查核反应方程的书写规则和结合能问题，会根据题意进行准确分析解答。 原子核自发地放α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。A．光子是铀核从高能态跃迁到低能态释放出来的，故A错误；
B．根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒可知，的衰变方程为
故B正确；
C．衰变过程满足动量守恒，可知衰变产生的和的动量大小相等，方向相反；根据
可知衰变产生的和的动能之比为
故C错误；
D．设粒子的比结合能为，则衰变过程释放的能量为
又
联立可得粒子的结合能为
故D正确。
故选BD。
【分析】根据γ光子的来历进行分析判断；根据质量数和电荷数守恒进行判断；根据动能和动量的关系式进行分析解答；根据质量亏损和结合能的公式列式解答。
19．【答案】（1）
（2）
（3）
（4）B；
【知识点】原子核的衰变、半衰期；带电粒子在匀强磁场中的运动；结合能与比结合能
【解析】【解答】（1）衰变的核反应方程
（2）由动量守恒可知，可得钍核的速度
（3）质量亏损：Δm=m1-m2-m3，根据质能方程，则有释放出的能量
（4）根据，可得，两粒子动量大小相等，则
可知大圆是粒子的运动轨迹，故选B；
根据左手定则可知，小圆粒子运动方向也为顺时针，如图
【分析】一、α 衰变方程
核反应方程书写：遵守质量数守恒与电荷数守恒。
铀-238 α 衰变：
二、动量守恒与反冲速度
衰变前原子核静止 → 总动量为零。
衰变后 α 粒子与钍核动量大小相等、方向相反：
反冲速度：
三、质量亏损与结合能
质量亏损：
释放的结合能（质能方程）：
四、磁场中带电粒子的圆周运动
半径公式：
动量相等条件：衰变后 α 粒子与钍核动量大小相等（方向相反）。
半径比较：→ α 粒子轨迹半径远大于钍核 → 大圆是 α 粒子轨迹。
五、左手定则与旋转方向
α 粒子与钍核均带正电。
动量方向相反，电荷同号 → 在同向磁场中受洛伦兹力方向相反 → 旋转方向相反（一个顺时针，一个逆时针）。
根据磁场方向与实际速度方向，由左手定则判断具体绕行方向。

（1）衰变的核反应方程
（2）由动量守恒可知
可得钍核的速度
（3）质量亏损：Δm=m1-m2-m3
根据质能方程，则有释放出的能量
（4）[1]根据
可得
两粒子动量大小相等，则
可知大圆是粒子的运动轨迹，故选B；
[2]根据左手定则可知，小圆粒子运动方向也为顺时针，如图
20．【答案】解：(1)由图乙可得a光照射金属时的遏止电压Ua=6V
由动能定理可知，逸出光电子的最大初动能为Ek=eUa=6eV
(2)由图乙可知a光的遏止电压最大，则可知a光光子能量最大，则a光光子是由第4能级跃迁到基态所辐射的光子，则a光的光子能量为Ea=-0.85eV-(-13.6eV)=12.75eV
根据光电效应方程有Ek=Ea-W
解得W=6.75eV
(3)时间t内发射的电子数为n==2×1013（个）
则每秒钟照射到阴极K的光子总能量
=[(-3.4eV)-(-13.6eV)]=10.2eV×2.5×1013=2.55×1014eV
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应
【解析】【分析】1、氢原子能级跃迁规律
一群处于第4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能产生的光谱线条数为
跃迁能量公式：
2、光电效应方程与遏止电压
爱因斯坦光电效应方程：
遏止电压与最大初动能关系：
遏止电压越大，光子能量越大
3、能级跃迁产生的6种光子能量计算
：12.75 eV；：12.09 eV；：10.20 eV
：2.55 eV；：1.89 eV；：0.66 eV
4、光电效应发生条件与谱线识别
发生光电效应条件：
由 得只有 、、三种光能发生光电效应
a光（遏止电压最大）对应 ，c光对应
5、光电流与光子数关系
饱和光电流公式：（n为单位时间到达阳极的电子数）
光电效应发生率 与入射光子数 N 关系：
6、光子总能量计算
每秒照射到阴极的光子总能量
1 / 1

展开更多......

收起↑