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2026年高考物理分类解析
专题25 原子物理
1. （2026高考物理湖北卷）2025年6月，我国成功掌握商用堆生产钇90（）玻璃微球的技术，可实现批量化生产。在核反应堆中，由核反应生成、则（ ）
A. X是质子 B. X是电子
C. a = 90 D. b = 0
答案 D
解析 根据核反应满足的质量数守恒和电荷数守恒可知b=0，a=89，所以X 是正电子，D正确。
2. （2026高考物理山东卷）我国钍资源丰富并成功实现了钍-铀核燃料转换，开辟了核燃料供应的新途径。转换过程的中间核素可能会经历两种核反应，反应式为，，则X、Y分别是（ ）
A. 、 B. 、
C. 、 D. 、
答案 C
解析 根据核反应满足的质量数守恒和电荷数守恒可知X为中子，Y为电子，C正确。
3．（2026高考物理江苏卷第4题）氢原子基态轨道的能量为，激发态轨道的能量为，已知普朗克常量为。则电子从该激发态跃迁至基态轨道释放的光子频率为
A． B． C． D．
答案 D
解析 根据玻尔理论，hν=-，解得电子从该激发态跃迁至基态轨道释放的光子频率为ν=，D正确。
4. （2026高考物理湖北卷）光伏产业已发展成为我国新能源三大名片之一。太阳能电池发电时，材料原子中的电子被光子激发（这也是一种光电效应），激发后的电子向电池负极移动、形成一个持续的电动势。关于太阳能电池，下列说法正确的是（ ）
A. 任何频率的光均可使太阳能电池发电
B. 太阳光的能量可以全部转化为电池的电能
C. 太阳能电池在多云的白天，仍然可以发电
D. 太阳能电池发电的功率与太阳光的照射方向无关
答案 D
解析 根据光电效应的产生条件，可知只有大于极限频率的光才可使太阳能电池发电，A错误；
太阳光的能量不可以全部转化为电池的电能，B错误；
太阳能电池在多云的白天，仍然可以发电，C正确；
太阳能电池发电的功率与太阳光的照射方向有关，D错误。
5. （2026高考物理河南卷第8题）不同材料的金属板M、N的逸出功分别为和。用波长为的光照射，M、N均能发生光电效应，出射光电子的最大初动能分别为和；改用波长为的光照射，仅M能发生光电效应，出射光电子的最大初动能为。则（ ）
A. < B. >
C. < D. >
答案 AD
解析 改用波长为的光照射，仅M能发生光电效应，出射光电子的最大初动能为
改用波长为的光照射，仅M能发生光电效应，说明>, <, 所以<，A正确；用波长为的光照射，M、N均能发生光电效应，说明>, 又 <, 可得> ，所以<, B错误；
用波长为的光照射，M、N均能发生光电效应，出射光电子的最大初动能分别为和；根据爱因斯坦光电效应方程，=-，=-，又<，所以>，C错误；
根据爱因斯坦光电效应方程，=-，=-，又<，所以>，D正确。
6. （2026年1月浙江选考物理）下列说法正确的是（ ）
A. 变化的电场会产生磁场
B. 汽车经过凹形路面最低点时处于超重状态
C. 相对论时空观认为运动物体的长度与速度无关
D. 秦山核电站通过提取海水中的氘和氚进行核反应获取能量
【答案】AB
【解析】．根据麦克斯韦电磁理论可知，变化的电场会产生磁场，故A正确；
汽车经过凹形路面最低点时，根据牛顿第二定律可得
可得
可知此时汽车处于超重状态，故B正确；
相对论时空观认为运动物体的长度与速度有关，物体的长度会随着物体的速度不同而改变，故C错误；
通过提取海水中的氘和氚进行核反应属于轻核聚变，而秦山核电站利用重核裂变获取能量，故D错误。
7. （2026高考物理广东卷第8题）核钟是基于原子核能级跃迁来建立高精度时间标准的装置，原子核可吸收光子发生类似原子的能级跃迁。现有一种激光能够激发某原子核从基态跃迁至激发态，其能级差约为1.3×J，普朗克常量h=6.6×J·s，真空中光速c=3.0×m/s。关于该激光，下列说法正确的是（ ）
A. 光强倍增，此能级跃迁不能发生 B. 光强减半，此能级跃迁不能发生
C. 频率约为2.0×Hz D. 波长约为1.5×m
答案 D 解析 原子核能级跃迁的条件是入射光光子能量等于能级差，与光强无关。光强倍增只要光子能量匹配仍可发生跃迁，A错误；光强减半，不影响光子能量，只要能量匹配，此能级跃迁仍能发生，B错误；根据题述，激光能够激发某原子核从基态跃迁至激发态，其能级差约为1.3×J，可知该激光光子能量为E=1.3×J，由E=hν可得频率约为ν=2.0×Hz，C错误；根据波长与频率关系可得波长λ=≈1.5×m，D正确。
8. （2026高考物理贵州卷第4题）如图，密闭真空中，有一竖直放置的金属靶和水平放置的两平行极板，极板与金属靶受光面垂直，板间存在竖直向上的匀强电场E。用频率为和的光分别照射靶时，垂直靶面逸出最大初动能分别为和的光电子，经狭缝、后进入电场，分别落到下极板M、N处。忽略极板边缘效应及电子间的相互作用，则（ ）
，<
B. ，
C. ，<
D. ，>
答案 A
解析 光电子进入匀强电场中做类平抛运动，竖直方向，qE=ma，
对所有电子，竖直方向的加速度和位移均相同，根据y= 可知，运动时间相同。
水平方向做匀速直线运动，则落在M的电子初速度较小，即 。
对光电效应过程，根据爱因斯坦光电效应方程，=hν-，可知<，所以A正确。
9. （2026高考陕晋青宁卷）正电子 与电子湮灭产生的光子是探测中微子的重要信号。一个静止的正电子与一个静止的电子湮灭转化为两个光子，该过程动量和能量都守恒。已知正电子与电子的质量均为，光速为，普朗克常量为，则这两个光子（ ）
A. 总能量为m B. 频率均为
C. 总动量为2mc D. 波长均为
【答案】B
【解析】
静止的正电子和电子总静能为2m，总动量为0，湮灭过程满足能量守恒和动量守恒，因此两个光子总能量为2m，总动量为0，两光子反向运动，每个光子的能量、动量大小均相等，单个光子能量为m，动量大小p==mc。两个光子总能量等于正负电子总静能2m，并非m，故A错误；
单个光子能量满足E=hν=m，解得频率ν=，故B正确；
初始系统总动量为0，由动量守恒可知两个光子总动量为0，并非2mc，故C错误；
光子动量满足p==mc，解得波长λ=，并非，故D错误。
10.（2026年1月浙江选考物理） 在充满液态氢的气泡室中存在方向垂直图示平面、磁感应强度为B的匀强磁场。一束射线通过气泡室，其中一个光子将一个氢原子打出一个电子（），同时自身转变为一对正负电子对。三个电子在气泡室中的径迹如图所示（氢原子和产生的质子均可视为静止），开始时，三条径迹共切于O点，其半径分别为、和。假设电子在气泡室中所受阻力大小正比于速率，比例系数为k，方向与速度方向相反。沿径迹1、2、3运动的电子速度减为0时的位置分别位于M（图中未标出）、P、Q三点。已知电子质量为me，元电荷为e，光速为c。下列说法正确的是（ ）
光子的能量小于
B. 光子的动量大小为
C. O与P、Q的距离之比
D. 沿径迹1运动的电子总路程为
【答案】BC
【解析】．因光子转化为一对正负电子对应的能量为，同时光子将一部分能量传递给被打出的电子，可知光子的能量一定大于，A错误；
电子在磁场中做圆周运动，根据
可得
则沿轨迹1、2、3运动的电子对应的动量分别为、、
由动量守恒可知
可得光子的动量大小为，B正确；
正负电子在磁场运动时受阻力作用速度逐渐减小，则做圆周运动的半径逐渐减小，即电子做螺旋运动，将电子的轨迹分成无数小段，每一小段均可看做是一段圆弧，因速度方向总是沿对应的一小段圆弧的切线方向，电子在每一小段上做圆周运动的圆心是固定的（该位置为电子刚开始做圆周运动时的圆心位置，对沿2、3轨迹的电子分别为P点和Q点），电子最终停止运动时将停止在该圆心位置，可知O与P、Q的距离之比，C正确；
沿径迹1运动的电子初速度为
电子受的阻力
由动量定理
求和可得
即
总路程为，D错误。
11（2026年1月浙江选考物理第20题）俄歇电子能谱（AES）广泛应用于材料表面成分分析。如图1所示，一束高能电子入射到样品表面，将某原子内层（如K层）的一个电子击出，形成一个空穴。随后，较外层（如L层）的一个电子跃迁至该空穴，并释放出能量，该能量可能以X光子的形式射出，也可能立即将另一核外电子（如L层或M层的电子）电离而逸出样品表面，该电子称为俄歇电子；现用电子动能的电子束轰击某样品表面，成功激发KLM俄歇过程（即初始空穴为K层、跃迁电子来自L层、逸出电子来自M层）和KLL俄歇过程（逸出电子来自L层）。已知该原子K层的电离能L层的电离能已知电子的电荷量，电子质量，光速，普朗克常量。（计算结果保留一位有效数字）请回答：
（1）入射电子的德布罗意波长。
（2）求射出的X光子的波长；
（3）甲同学利用带电粒子在磁场中的运动规律，设计了如图2所示的测量俄歇电子动能的方案；俄歇电子从原点O垂直y轴和磁场方向进入匀强磁场，则y1=10.0cm和y2=10.5cm处被探测到，通过测得的俄歇电子的动能，求原子M层的电离能；
（4）乙同学认为用带电粒子在电场中的运动规律，测出俄歇电子的动能，请你帮乙同学设计一个方案，列出所需要测量的物理量，并给出计算俄歇电子动能的表达式。
【答案】（1） （2）
（3） （4）见解析
【解析】(1)由德布罗意公式
又
解得
(2)X光是由L层电子跃迁到K层时释放的光子，则光子的能量为
则由
解得
（3）电子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力
俄歇电子的动能为（d表示直径）
设KLL俄歇电子的动能为EKLL；KLM俄歇电子的动能为EKLM，则有
KLL俄歇电子：K层空穴由L层电子填充，释放的能量为EK-EL，并传递给L层另一个电子使其逸出，又消耗EL，则KLL俄歇电子的动能为
同理可得，KLM俄歇电子的动能为
解得
（4）如图，让待测电子束以水平初速度射入两块平行金属板之间，金属板长为L，板间距为d，两板之间加恒定的电压U，形成匀强电场，在离开金属板右侧距离L1处垂直电子入射方向放置一荧光屏；
需要测量的物理量：金属板长度L，板间电压U，板间距d以及L1，电子飞出电场后打到荧光屏时垂直电子入射方向的侧移量y；
计算方法：电子在水平方向做匀速直线运动，则
电子在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，则加速度
侧移量满足
俄歇电子动能表达式
12. (2026高考物理黑吉辽蒙卷第15题）某些材料的激发态可视为准粒子的集合，激发态寿命可由“时间分辨-能量分析仪”测量，简化原理如图（a）所示，电子源释放初速度可忽略的电子，经电压为的加速电场加速，穿过处于激发态的样品时，部分电子与准粒子作用后动能发生变化，相互作用时间不计。为筛选出动能变化为特定值的电子，调节匀强磁场的磁感应强度为，使筛选出的电子沿半径为 的圆弧形中心线运动，从狭缝出射后，沿电场中心线且平行于极板方向进入偏转电场，偏转后打在荧光屏上形成光斑。
已知电子电荷量大小为e，质量为 ；偏转电场可视为匀强电场，M、N极板长度为 、间距为；荧光屏到极板边缘的距离为5L。忽略电子间相互作用及电、磁场边缘效应。
（1）求筛选出的电子通过样品前后的动能变化量 △。
（2）求M、N间电压为时，电子到达荧光屏上的偏移距离。
（3）样品被激发时，电子源开始每隔相同时间发射持续时间极短、电子数目相近的脉冲，同时M、N间电压随时间线性变化，变化率为 （ < 0），使先后到达荧光屏上的电子脉冲形成间距为△x的光斑，如图（b）所示。每个脉冲经过偏转电场时间极短，在此时间内电子所受电场力可视为恒定。样品被激发后，筛选出的电子数随激发态准粒子数的衰减成比例减少，导致光斑相对强度也相应成比例减弱，相对强度与各个光斑中心位置的关系如图（c）所示。若样品的激发态寿命τ 定义为准粒子数衰减一半所需的时间，求τ。
解析 (1)电子加速，由动能定理，e=m
电子在筛选器中运动，由牛顿第二定律，e=m
电子通过样品前后的动能变化量 △=mm
联立解得 △=
电子在偏转电场中做类平抛运动，垂直电场方向有 L=t，
沿电场方向有 x=a
根据牛顿第二定律，e=ma
出偏转电场后，电子做匀速直线运动，根据几何关系，=
联立解得 =
由题意可知=βt+，将表达式代入=，
可得=（βt+）
结合题图（相对强度8408到4204）可得4△x=βτ，
解得τ=△x
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2026年高考物理分类解析
专题25 原子物理
1. （2026高考物理湖北卷）2025年6月，我国成功掌握商用堆生产钇90（）玻璃微球的技术，可实现批量化生产。在核反应堆中，由核反应生成、则（ ）
A. X是质子 B. X是电子
C. a = 90 D. b = 0
2. （2026高考物理山东卷）我国钍资源丰富并成功实现了钍-铀核燃料转换，开辟了核燃料供应的新途径。转换过程的中间核素可能会经历两种核反应，反应式为，，则X、Y分别是（ ）
A. 、 B. 、
C. 、 D. 、
3．（2026高考物理江苏卷第4题）氢原子基态轨道的能量为，激发态轨道的能量为，已知普朗克常量为。则电子从该激发态跃迁至基态轨道释放的光子频率为
A． B． C． D．
4. （2026高考物理湖北卷）光伏产业已发展成为我国新能源三大名片之一。太阳能电池发电时，材料原子中的电子被光子激发（这也是一种光电效应），激发后的电子向电池负极移动、形成一个持续的电动势。关于太阳能电池，下列说法正确的是（ ）
A. 任何频率的光均可使太阳能电池发电
B. 太阳光的能量可以全部转化为电池的电能
C. 太阳能电池在多云的白天，仍然可以发电
D. 太阳能电池发电的功率与太阳光的照射方向无关
5. （2026高考物理河南卷第8题）不同材料的金属板M、N的逸出功分别为和。用波长为的光照射，M、N均能发生光电效应，出射光电子的最大初动能分别为和；改用波长为的光照射，仅M能发生光电效应，出射光电子的最大初动能为。则（ ）
A. < B. >
C. < D. >
6. （2026年1月浙江选考物理）下列说法正确的是（ ）
A. 变化的电场会产生磁场
B. 汽车经过凹形路面最低点时处于超重状态
C. 相对论时空观认为运动物体的长度与速度无关
D. 秦山核电站通过提取海水中的氘和氚进行核反应获取能量
7. （2026高考物理广东卷第8题）核钟是基于原子核能级跃迁来建立高精度时间标准的装置，原子核可吸收光子发生类似原子的能级跃迁。现有一种激光能够激发某原子核从基态跃迁至激发态，其能级差约为1.3×J，普朗克常量h=6.6×J·s，真空中光速c=3.0×m/s。关于该激光，下列说法正确的是（ ）
A. 光强倍增，此能级跃迁不能发生 B. 光强减半，此能级跃迁不能发生
C. 频率约为2.0×Hz D. 波长约为1.5×m
8. （2026高考物理贵州卷第4题）如图，密闭真空中，有一竖直放置的金属靶和水平放置的两平行极板，极板与金属靶受光面垂直，板间存在竖直向上的匀强电场E。用频率为和的光分别照射靶时，垂直靶面逸出最大初动能分别为和的光电子，经狭缝、后进入电场，分别落到下极板M、N处。忽略极板边缘效应及电子间的相互作用，则（ ）
，<
B. ，
C. ，<
D. ，>
9. （2026高考陕晋青宁卷）正电子 与电子湮灭产生的光子是探测中微子的重要信号。一个静止的正电子与一个静止的电子湮灭转化为两个光子，该过程动量和能量都守恒。已知正电子与电子的质量均为，光速为，普朗克常量为，则这两个光子（ ）
A. 总能量为m B. 频率均为
C. 总动量为2mc D. 波长均为
10.（2026年1月浙江选考物理） 在充满液态氢的气泡室中存在方向垂直图示平面、磁感应强度为B的匀强磁场。一束射线通过气泡室，其中一个光子将一个氢原子打出一个电子（），同时自身转变为一对正负电子对。三个电子在气泡室中的径迹如图所示（氢原子和产生的质子均可视为静止），开始时，三条径迹共切于O点，其半径分别为、和。假设电子在气泡室中所受阻力大小正比于速率，比例系数为k，方向与速度方向相反。沿径迹1、2、3运动的电子速度减为0时的位置分别位于M（图中未标出）、P、Q三点。已知电子质量为me，元电荷为e，光速为c。下列说法正确的是（ ）
光子的能量小于
B. 光子的动量大小为
C. O与P、Q的距离之比
D. 沿径迹1运动的电子总路程为
11（2026年1月浙江选考物理第20题）俄歇电子能谱（AES）广泛应用于材料表面成分分析。如图1所示，一束高能电子入射到样品表面，将某原子内层（如K层）的一个电子击出，形成一个空穴。随后，较外层（如L层）的一个电子跃迁至该空穴，并释放出能量，该能量可能以X光子的形式射出，也可能立即将另一核外电子（如L层或M层的电子）电离而逸出样品表面，该电子称为俄歇电子；现用电子动能的电子束轰击某样品表面，成功激发KLM俄歇过程（即初始空穴为K层、跃迁电子来自L层、逸出电子来自M层）和KLL俄歇过程（逸出电子来自L层）。已知该原子K层的电离能L层的电离能已知电子的电荷量，电子质量，光速，普朗克常量。（计算结果保留一位有效数字）请回答：
（1）入射电子的德布罗意波长。
（2）求射出的X光子的波长；
（3）甲同学利用带电粒子在磁场中的运动规律，设计了如图2所示的测量俄歇电子动能的方案；俄歇电子从原点O垂直y轴和磁场方向进入匀强磁场，则y1=10.0cm和y2=10.5cm处被探测到，通过测得的俄歇电子的动能，求原子M层的电离能；
（4）乙同学认为用带电粒子在电场中的运动规律，测出俄歇电子的动能，请你帮乙同学设计一个方案，列出所需要测量的物理量，并给出计算俄歇电子动能的表达式。
12. (2026高考物理黑吉辽蒙卷第15题）某些材料的激发态可视为准粒子的集合，激发态寿命可由“时间分辨-能量分析仪”测量，简化原理如图（a）所示，电子源释放初速度可忽略的电子，经电压为的加速电场加速，穿过处于激发态的样品时，部分电子与准粒子作用后动能发生变化，相互作用时间不计。为筛选出动能变化为特定值的电子，调节匀强磁场的磁感应强度为，使筛选出的电子沿半径为 的圆弧形中心线运动，从狭缝出射后，沿电场中心线且平行于极板方向进入偏转电场，偏转后打在荧光屏上形成光斑。
已知电子电荷量大小为e，质量为 ；偏转电场可视为匀强电场，M、N极板长度为 、间距为；荧光屏到极板边缘的距离为5L。忽略电子间相互作用及电、磁场边缘效应。
（1）求筛选出的电子通过样品前后的动能变化量 △。
（2）求M、N间电压为时，电子到达荧光屏上的偏移距离。
（3）样品被激发时，电子源开始每隔相同时间发射持续时间极短、电子数目相近的脉冲，同时M、N间电压随时间线性变化，变化率为 （ < 0），使先后到达荧光屏上的电子脉冲形成间距为△x的光斑，如图（b）所示。每个脉冲经过偏转电场时间极短，在此时间内电子所受电场力可视为恒定。样品被激发后，筛选出的电子数随激发态准粒子数的衰减成比例减少，导致光斑相对强度也相应成比例减弱，相对强度与各个光斑中心位置的关系如图（c）所示。若样品的激发态寿命τ 定义为准粒子数衰减一半所需的时间，求τ。
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