文档内容
第15讲 近代物理CONTENTS
锁定主干知识
01
探明高考考向
02
精研典型例题
03
提升关键能力
04锁定主干知识
目录目录探明高考考向
目录. （ 河北高考 题）锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的
1 2024· 1
关键材料。研究表明，锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原
子核产生的散裂反应，其中一种核反应方程为 ＋ ＋ ＋
C H Li H
1
12 7 1
，式中的 为（ ）
X X
6 1 3 1
→ 2
A n B e
1 √0
C e D He
0 −1
. .
0 4
解析： 根据质量数守恒和电荷数守恒解得 ＝ ， ＝ ，故 为
1 2 A 4 Z 2 X
. .
， 正确。
He D
4
2
目录. （ 北京高考 题）已知钍 的半衰期是 天，则 钍 经过 天
2 2024· 1 234 24 1 g 234 48
后，剩余钍 的质量为（ ）
234
. √. .
A 0 g B 0 25 g
. . . .
C 0 5 g D 0 75 g
解析： 天为 个半衰期，则钍 经过 天后剩余质量为 ＝
48 2 234 48 m
＝ × ＝ . ， 正确， 、 、 错误。
m 1 g 0 25 g B A C D
0
2
1 1
2 2
目录. （ 江苏高考 题）在某原子发生的跃迁中，辐射
3 2024· 5
如图所示的 种光子，其中只有一种光子可使某金属
4
发生光电效应，是（ ）
. .
A λ B λ
1 2
. .
√C λ D λ
3 4
解析： 根据爱因斯坦光电效应方程 ＝ － 可知，若只有一种光
E hν W
k 0
子可以使某金属发生光电效应，则该光子的能量最大，又由题图可知辐
射的 光子的能量最大，所以只有 光子可以使该金属发生光电效应，
λ λ
3 3
正确。
C
目录. （ 北京高考 题）产生阿秒光脉冲的研究工作获得 年的诺贝尔物理学
4 2024· 13 2023
奖，阿秒（ as ）是时间单位， 1 as ＝ 1 × 10－18 s ，阿秒光脉冲是发光持续时间在
阿秒量级的极短闪光，提供了阿秒量级的超快“光快门”，使探测原子内电子
的动态过程成为可能。设有一个持续时间为 的阿秒光脉冲，持续时间内至
100 as
少包含一个完整的光波周期。取真空中光速 ＝ . × ，普朗克常量 ＝
c 3 0 108 m/s h
6 . 6 × 10－34 J·s ，下列说法正确的是（ ）
. 对于 . 宽的单缝，此阿秒光脉冲比波长为 的可见光的洐射
A 0 1 mm 550 nm
现象更明显
. 此阿秒光脉冲和波长为 的可见光束总能量相等时，阿秒光脉冲的
B 550 nm
光子数更多
√C
. 此阿秒光脉冲可以使能量为－
13
.
6 eV
（－
2
.
2
×
10
－18
J
）的基态氢原子
电离
. 为了探测原子内电子的动态过程，阿秒光脉冲的持续时间应大于电子
D
的运动周期
目录解析： 持续时间为 ＝ 的阿秒光脉冲，持续时间内至少包含一
t 100 as
个完整的光波周期，则此阿秒光脉冲的最长波长为 ＝ ＝ ＜
λ ct 30 nm 550
，最长波长明显小于 可见光波长，又波长越大衍射现象越明
nm 550 nm
显，则波长为 的可见光的衍射现象更明显， 错误；与 的
550 nm A 550 nm
可见光相比，此阿秒光脉冲波长较短，频率较高，由 ＝ 可知此阿秒
ε hν
光脉冲的单个光子能量较大，故当其与 的可见光总能量相等时，
550 nm
此阿秒光脉冲的光子数更少， 错误；此阿秒光脉冲的最小频率为 ＝
B ν
，则其最小光子能量为 ＝ ＝ . × － ＞ . × － ，故此阿秒
ε hν 6 6 10 18 J 2 2 10 18 J
光脉冲可以使基态的氢原子电离， 正确；阿秒激光有“拍照”的功
C
能，持续时间只有比电子的运动周期更小，才能准确“拍摄”到电子的
动态过程， 错误。
D
目录精研典型例题
目录考点一 光电效应及其图像
.
1 光电效应两条对应关系
（ ）光子频率高 光子能量大 光电子的最大初动能大。
1 → →
（ ）光照强度大（同种频率的光） 光子数目多 发射光电子多 光
2 → → →
电流大。
目录.
2 定量分析时应抓住三个关系式
爱因斯坦光电效应方程 ＝ －
E hν W
k 0
最大初动能与遏止电压的
＝
E eU
k c
关系
逸出功与截止频率的关系 ＝
W hν
0 c
目录.
3 光电效应的四类图像分析
由图线直接（或间接）得到的
图像名称 图线形状
物理量
（ ）截止频率：图线与 轴交
1 ν
点的横坐标
ν
c
最大初动能 与入 （ ）逸出功：图线与 轴交
E 2 E
k k
射光频率 的关系图 点的纵坐标的绝对值 ＝｜
ν W
0
线 － ｜＝
E E
＝ － （ ）普朗克常量：图线的斜
E hν hν 3
k c
率 ＝
k h
目录由图线直接（或间接）得到的
图像名称 图线形状
物理量
（ ）遏止电压 ：图线与横
1 U
c
颜色相同、强度不 轴交点的横坐标
同的光，光电流与 （ ）饱和光电流 ：光电流
2 I
m
电压的关系 的最大值
（ ）最大初动能： ＝
3 E eU
k c
目录由图线直接（或间接）得到的
图像名称 图线形状
物理量
（ ）遏止电压 ＞ ，则
1 U U ν
c1 c2 1
＞
ν
2
颜色不同时，光电
（ ）饱和光电流
2
流与电压的关系
（ ）最大初动能 ＝ ，
3 E eU
k1 c1
＝
E eU
k2 c2
目录由图线直接（或间接）得到的
图像名称 图线形状
物理量
（ ）截止频率 ：图线与横
1 ν
c
轴的交点的横坐标
遏止电压 与入射
U
c
（ ）普朗克常量 ：等于图线
2 h
光频率 的关系图
ν
的斜率与电子电荷量的乘积，
线
即 ＝ （注：此时两极之间
h ke
接反向电压）
目录【例1】
（
2024·
黑龙江哈尔滨三模）在研究甲、乙两种金属的光电效应
现象实验中，光电子的最大初动能 与入射光频率 的关系如图所示，则下
E ν
k
列说法正确的是（ ）
. 甲金属的逸出功大于乙金属的逸出功
A
. 两条图线与横轴的夹角 和 可能不相等
B α β
. 若增大入射光的频率，则所需遏止电压随之增大
C
. 若增大入射光的强度，但不改变入射光的频率，则光电子的最大初动
D
能将增大
目录答案：
C
解析：根据爱因斯坦光电效应方程 ＝ － ，可知光电子的最大初动能
E hν W
k 0
与入射光频率 的关系图像的斜率为普朗克常量 ，横轴截距为 ＝ ，
E ν h ν
k c
0
所以两条图线的斜率一定相等， 和 一定相等，甲金属的逸出功小于乙金
α β
ℎ
属的逸出功， 、 错误；根据 ＝ － 可知，若增大入射光的频率，产
A B E hν W
k 0
生的光电子的最大初动能增大，再由 ＝ 可知，遏止电压随之增大，
eU E C
c k
正确；根据光电效应方程可知，不改变入射光频率 ，只增大入射光的强
ν
度，则光电子的最大初动能不变， 错误。
D
目录【例2】 （ 2024· 海南高考 8 题）利用如图所示的装置研究光电效应，单刀
双掷开关 与 接通，用频率为 的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电
S 1 ν
1
流表的示数刚好为 ，此时电压表的示数为 ，已知电子电荷量绝对值为
0 U
1
，普朗克常量为 ，下列说法正确的是（ ）
e h
. 其他条件不变，增大光强，电压表示数增大
A
. 改用比 更大频率的光照射，调整电流表的示数为
B ν
1
零，此时电压表示数仍为
U
1
. 其他条件不变，使开关 与 接通，电流表示数仍为零
C S 2
. 光电管阴极材料的截止频率 ＝ －
D ν ν
c 1
1
目录
ℎ答案：
D
解析：根据爱因斯坦光电效应方程有 ＝ － ，根据动能定理有－
E hν W eU
k 0 c
＝ － ，联立解得 ＝ － ，因此仅改变光强不会使遏止电压的大小发
0 E U ν
k c
ℎ 0
生变化，由题意可知电压表测量遏止电压，所以增大光强，电压表示数不
变， 错误；根据 项表达式可知，若改用比 更大频率的光照射，遏止电
A A ν
1
压增大，即此时电压表示数大于 ， 错误；当仅将开关 与 接通，则光
U B S 2
1
电管两端的电压变为正向电压，逸出的光电子在电场中加速，一定能到达
右极板，电流表一定有示数， 错误；截止频率与逸出功的关系为 ＝
C W
0
，结合 项表达式并代入题干条件可得 ＝ － ， 正确。
hν A ν ν D
c c 1
1
目录
ℎ【例3】 （ 2024· 浙江 1 月选考 11 题）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 。正对 放置一金属网 ，在 、 之间加
v M N M N
m
恒定电压 。已知 、 间距为 （远小于板长），电子的质量为 ，电荷量
U M N d m
为 ，则（ ）
e
. 、 间距离增大时电子到达 的动能也增大
A M N N
. 只有沿 方向逸出的电子到达 时才有最大动能 ＋
B x N
1
2
m
2
. 电子从 到 过程中 方向位移大小最大为
C M N y v d
m
2
. 、 间加反向电压 时电流表示数恰好为零
D M N
2
m
目录
4 答案：
C
解析：根据动能定理，从金属板 上逸出的光电子到达 板的过程中有
M N eU
＝ － ，则到达 板时的动能为 ＝ ＋ ，与两极板间距无
E m N E eU m
km km
1 1
2 2
关，与电子从金属板中逸出的方向无关，选项 、 错误；平行极板 射出
m A B m M
2 2
的电子到达 板时在 方向的位移最大，则电子从 到 过程中 方向最大位
N y M N y
移为 ＝ ， ＝ ，解得 ＝ ，选项 正确； 、 间加反向电
y v t d · t2 y v d C M N
m m
1 2
2
压电流表示数恰好为零时，则 ＝ ，解得 ＝ ，选项 错误。
eU m U D
c c
2
1 m
2
m
2 2
目录考点二 原子结构与玻尔理论
.
1 原子结构与玻尔理论
目录.
2 原子能级跃迁问题的解题技巧
（ ）原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能
1
量差，即 ＝ ＝｜ － ｜。
ΔE hν E E
初 末
（ ）原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝
2
对值。
（ ）一个处于第 能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为
3 n n
－ 。
1
（ ）一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法
4
（ ）
①用数学中的组合知识求解： ＝ ＝ 。
N
−1
2
②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能
C 2
情况一一画出，然后相加。
目录（ ）计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时，要注意各
5
能级的能量值均为负值，且单位为电子伏特，计算时需换算单
位， ＝ . × － 。
1 eV 1 6 10 19 J
目录【例4】 （ 2024· 安徽高考 1 题）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
，当大量处于 ＝ 能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外
eV n 3
光有（ ）
. 种
A 1
. 种
B 2
. 种
C 3
. 种
D 4
目录答案：
B
解析：大量处于 ＝ 能级的氢原子向低能级跃迁时，能够辐射出不同频率
n 3
的光子种类为 ＝ 种，辐射出光子的能量分别为 ＝ － ＝－ .
3 ΔE E E 1 51 eV
1 3 1
2
－（－ . ）＝ . ， ＝ － ＝－ . －（－ . ）＝
13 6 eV 12 09 eV ΔE E E 1 51 eV 3 4 eV
3
C 2 3 2
. ， ＝ － ＝－ . －（－ . ）＝ . ，其中 ＞
1 89 eV ΔE E E 3 4 eV 13 6 eV 10 2 eV ΔE
3 2 1 1
. ， ＜ . ， ＞ . ，所以辐射不同频率的紫外光有
3 11 eV ΔE 3 11 eV ΔE 3 11 eV 2
2 3
种。故选 。
B
目录【例5】 （ 2024· 浙江 6 月选考 10 题）玻尔氢原子电子
轨道示意图如图所示，处于 ＝ 能级的原子向低能级
n 3
跃迁，会产生三种频率为 、 和 的光，下标数字
ν ν ν
31 32 21
表示相应的能级。已知普朗克常量为 ，光速为 。正
h c
确的是（ ）
. 频率为 的光，其动量为
A ν
31
3− 1
. 频率为 和 的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，
B ν ν
31 21
ℎ
其最大初动能之差为
hν
32
. 频率为 和 的两种光分别射入双缝间距为 、双缝到屏的距离为 的干
C ν ν d l
31 21
涉装置，产生的干涉条纹间距之差为
. 若原子从 ＝ 跃迁至 ＝ 能级，入射光的频率 ＞
D n 3 n 4 ν '
32 34
目录
4− 3
ℎ答案：
B
解析：根据 ＝ ， ＝ 得， ＝ ＝ ， 错误；根据爱因斯坦光电效
p λ p A
ℎ ℎ 31 3− 1
应方程得 ＝ － ， 相同，两种光射入时逸出电子最大初动能之差
E hν W W
km 0 0
＝ ＝ （ － ）＝ ， 正确；根据双缝干涉条纹间距公式
ΔE hΔν h ν ν hν B Δx
km 31 21 32
＝ 可知，两种光分别发生干涉时的条纹间距之差为 ＝ （ － ）＝
λ Δλ λ λ
21 31
（ － ）＝ （ － ） ，故 错误；因为入射 的是光 子，则跃迁时
c C
1 1
21 31 21 31
氢原子吸收的能量必为能级的差值，则对应频率为 ＝ ， 错误。
ν ' D
34
4− 3
ℎ
目录考点三 原子核及其衰变
.
1 原子核的衰变
目录.
2 衰变次数的确定方法
方法一 先由质量数守恒确定 衰变的次数，然后再根据电荷数守恒确定
α β
衰变的次数。
方法二 设 衰变次数为 ， 衰变次数为 ，根据质量数守恒和电荷数守恒
α x β y
列方程组求解。
目录【例6】 （ 2024· 广西高考 4 题）近期，我国科研人员首次合成了新核素锇
－ （ ）和钨－ （ ）。若锇－ 经过 次 衰变，钨－
160 Os 156 W 160 1 α 156
160 156
经过 次 ＋衰变（放出一个正电子），则上述两新核素衰变后的新核有相
1 β
76 74
同的（ ）
. 电荷数 . 中子数 . 质量数 . 质子数
A B C D
答案：
C
解析：根据核反应过程遵循质量数守恒和电荷数守恒可知，锇－ 经过
160 1
次 衰变后产生的新核素质量数为 ，质子数为 ，钨－ 经过 次 ＋衰
α 156 74 156 1 β
变后质量数为 ，质子数为 ，可知两新核素衰变后的新核有相同的质
156 73
量数。故选 。
C
目录【例7】 （ 2024· 山东高考 1 题） 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 年； 衰变为 的半衰期约为
Sr Y 29 Pu U 87
90 90 238 234
年。现用相同数目的 和 各做一块核电池，下列说法正确的是
Sr Pu
38 39 94 92
90 238
（ ）
38 94
. 衰变为 时产生 粒子
A Sr Y α
90 90
衰变为 时产生 粒子
B Pu U β
38 39
238 234
. 年后，剩余的 数目大于 的数目
C 50 Sr Pu
94 92
.
90 238
. 年后，剩余的 数目小于 的数目
D 87 Sr Pu
38 94
90 238
38 94
目录答案：
D
解析：质量数守恒
＋ 衰变， 错误
电荷数守恒
＋ 0 衰变， 错误
90 90
⇒
38 39 −1
Sr→ Y e β A
半衰期 ＜ ＜ ， 错误， 正确。
C D
238 234 4
⇒
94 92 2
Pu→ U He α B
90 238 90 238
38Sr 94 Pu 38Sr 94 Pu
目录考点四 核反应与核能
.
1 核反应方程
（ ）四种基本类型：衰变、人工转变、重核裂变和轻核聚变。
1
（ ）两个规律：质量数守恒和电荷数守恒。
2
（ ）核反应方程只能用箭头连接并表示反应方向，不能用等号连接。
3
目录.
2 三类计算核能的方法
（ ）根据 ＝ 计算时， 的单位是“ ”， 的单位是“ ”，
1 ΔE Δmc2 Δm kg c m/s
的单位是“ ”。
ΔE J
（ ）根据 ＝ × . 计算时， 的单位是“ ”， 的单位
2 ΔE Δm 931 5 MeV Δm u ΔE
是“ ”。
MeV
（ ）根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能
3
×核子数。
目录【例8】 （ 2024· 广东高考 2 题）我国正在建设的大科学装置 —— “强流重
离子加速器”。其科学目标之一是探寻神秘的“ 号”元素，科学家尝
119
试使用核反应 ＋ ＋ 产生该元素。关于原子核 和质量数
Am X n Y
243 1
，下列选项正确的是（ ）
A
95 119 0
Y → 2
. 为 ， ＝ . 为 ， ＝
A Y Fe A 299 B Y Fe A 301
58 58
. 为 ， ＝ . 为 ， ＝
C Y Cr A 295 D Y Cr A 297
26 26
答案：
C54 54
24 24
解析：根据核反应方程 ＋ ＋ ，设 的质子数为 ，根据
Y Am X n Y y
243 1
电荷数守恒，则有 ＋ ＝ ＋ ，可得 ＝ ，即 为 ；根据质量数
y 95 119 0 y 24 Y Cr
95 119 0
→ 2
54
守恒，则有 ＋ ＝ ＋ ，可得 ＝ ，故选 。
54 243 A 2 A 295 C
24
目录【例9】 （ 2024· 浙江 1 月选考 7 题）已知氘核质量为 2 . 014 1 u ，氚核质量
为 . ，氦核质量为 . ，中子质量为 . ，阿伏加德罗常
3 016 1 u 4 002 6 u 1 008 7 u
数 取 . × － ，氘核摩尔质量为 － ， 相当于 .
N 6 0 1023 mol 1 2 g·mol 1 1 u 931 5
A
。关于氘与氚聚变成氦，下列说法正确的是（ ）
MeV
. 核反应方程式为 ＋ ＋
A H H He n
2 3 3 1
. 氘核的比结合能比氦核的大
B
1 1 2 0
→
. 氘核与氚核的间距达到 － 就能发生核聚变
C 10 10 m
. 氘完全参与聚变释放出能量的数量级为
D 4 g 1025 MeV
目录答案：
D
解析：核反应方程式为 ＋ ＋ ，故 错误；氘核的比结合能比
H H He n A
2 3 4 1
氦核的小，故 错误；氘核与氚核发生核聚变，要使它们间的距离达到 －
B 10
1 1 2 0
→
以内，故 错误；一个氘核与一个氚核聚变反应质量亏损 ＝（ .
15 m C Δm 2 014
＋ . － . － . ） ＝ . ，聚变反应释放的能量是
1 3 016 1 4 002 6 1 008 7 u 0 018 9 u ΔE
＝ . ≈ . ， 氘完全参与聚变释放出能量 ＝
Δm·931 5 MeV 17 6 MeV 4 g E
× × × ≈ . × ，数量级为 ，故 正确。
6 1023 ΔE 2 11 1025 MeV 1025 MeV D
4
2
目录提升关键能力
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
. （ 江西高考 题）近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列
1 2024· 2
发光二极管（ ），开创了国际上第三条 技术路线。某氮化镓基
LED LED
材料的简化能级如图所示，若能级差为 . （约 . × －
LED 2 20 eV 3 52 10 19
），普朗克常量 ＝ . × － ，则发光频率约为（ ）
J h 6 63 10 34 J·s
. . × 14 . . × 14
A 6 38 10 Hz B 5 67 10 Hz
√C . 5 . 31 × 10 14 Hz D . 4 . 67 × 10 14 Hz
解析： 根据题意可知，辐射出的光子能量 ＝ . × － ，由 ＝
ε 3 52 10 19 J ε
，代入数据解得 ＝ . × ， 正确。
hν ν 5 31 1014 Hz C
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
2 . （ 多选 ）（ 2024· 浙江 1 月选考 14 题）下列说法正确的是（ ）
. 相同温度下，黑体吸收能力最强，但辐射能力最弱
A
. 具有相同动能的中子和电子，其德布罗意波长相同
B
√. 电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量
C
. 自然光经玻璃表面反射后，透过偏振片观察，转动偏振片时可观察到
√D
明暗变化
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
解析： 相同温度下，黑体吸收和辐射能力最强，故 错误；根据
A λ
＝ ＝ ，具有相同动能的中子和电子，电子质量较小，德布罗意波
ℎ ℎ
长较长，故 错误；电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能
B
2 k
量，故 正确；自然光在玻璃、水面等表面反射时，反射光可视为偏振
C
光，透过偏振片观察，转动偏振片时能观察到明暗变化，故 正确。
D
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
. （ 湖北武汉二模）人工合成的稀有气体元素 号元素 经过
3 2024· 118 Og
294
一系列衰变后成为新元素 ，下列说法正确的是（ ）
Fm
118
258
. 若增大压强，可以增大 的半衰期
A Og
100
√ 294
的中子数比 的中子数多
B Og Fm 18
118
294 258
. 号元素 经过 次 衰变和 次 衰变后成为新元素
C 118 Og 8 α 2 β Fm
118 100
.
294 258
. 若 的半衰期为 ， 个 经过 个半衰期后剩余 个
D Og T 12 Og 2 3 Og
118 100
294 294 294
118 118 118
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
解析： 元素的半衰期与物理及化学状态无关，所以增大压强，半衰
期不变， 错误； 的中子数为 － ＝ ， 的中子数为
A Og 294 118 176 Fm
294 258
－ ＝ ， 的中子数比 的中子数多 ， 正确；设经
258 100 158 Og Fm 18 B
118 100
258
294
过 次 衰变和 次 衰变，根据质量数守恒及电荷数守恒得 ＝ ＋
x α y β 294 258
100
118
， ＝ ＋ － ，解得 ＝ ， ＝ ， 错误；半衰期是个统计概
4x 118 100 2x y x 9 y 0 C
念，大量原子核才符合统计规律，对少量原子核没有意义， 错误。
D
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
. （ 河北唐山三模） 是指国际热核聚变实验堆，也被誉为“人
4 2024· ITER
造太阳”。其运行原理是在装置的真空室内加入少量氢的同位素氘
（ ）和氚（ ），通过高温和高压使其产生等离子体，然后提高其
H H
2 3
密度、温度使其发生聚变反应，反应过程中会产生 ，并且会产生巨
He
1 1
4
大的能量。关于聚变反应，下列说法正确的是（ ）
2
. 所有的同位素都可以用于核聚变反应
A
. 聚变反应放出的能量主要来源于质量亏损
√B
与 核在聚变反应过程中不会产生中子
C H H
2 3
. 聚变反应中带正电的氘（ ）和氚（ ）需通过几千摄氏度的高温克
D H H
1 1
.
2 3
服核子间的强相互作用
1 1
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
解析： 并非所有同位素都能用于核聚变反应， 错误；根据爱因斯
A
坦质能方程可知，聚变反应放出的能量主要来源于质量亏损， 正确
B
； 与 聚变的核反应方程为 ＋ ＋ ，核反应过程中会产
H H H H H n
2 2 2 3 4 1
生中子， 错误；聚变反应中带正电的 与 需通过几百万开尔文的
C H H
1 1 1 1 2 0
→
2 2
高温克服核子间的库仑斥力作用， 错误。
D
1 1
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. （ 四川德阳模拟）离子烟雾报警器是一种常见且广泛使用的火灾
5 2024·
报警设备。某离子烟雾报警器中装有放射性元素镅 ，其半衰期为
241
. 年，衰变方程为 ＋ ＋ 。下列说法正确的是
432 2 Am Np X γ
241 237
（ ）
95 93
→
. 夏天气温升高，镅 的衰变速度会变快
A 241
√B . X 是 α 粒子，具有很强的电离本领
. 镓 的比结合能比镅 的比结合能小
C 237 241
. 衰变前后核子总数不变，因此衰变前后总质量也不变
D
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
解析： 半衰期是由放射性元素本身决定的，与外界因素无关， 错
A
误；根据电荷数守恒和质量数守恒可知 是 ，即为 粒子，具有很强
X He α
4
的电离本领， 正确；自发的衰变过程中释放能量，原子核的比结合能
B
2
增大，镓 的比结合能比镅 的比结合能大， 错误；核反应释放能
237 241 C
量，发生质量亏损，因此反应后总质量会减小， 错误。
D
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
. （ 浙江 月选考 题）氢原子光谱按频率展开的谱线如图所示，此
6 2024· 1 12
四条谱线满足巴耳末公式 ＝ ， ＝ ， ， ， 。用 和 光
R n 3 4 5 6 H H
∞
δ γ
1 1 1
进行如下实验研究，则（ ） 2 2
2 −
. 照射同一单缝衍射装置， 光的中央明条纹宽度宽
A H
δ
. 以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖， 光的侧移量小
B H
δ
√
. 以相同功率发射的细光束，真空中单位长度上 光的平均光子数多
C H
γ
. 相同光强的光分别照射同一光电效应装置， 光的饱和光电流小
D H
γ
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
解析： 根据巴耳末公式可知， 与 光相比较 光的波长较长，波
H H H
δ γ γ
长越长，越容易发生明显的衍射现象，故照射同一单缝衍射装置， 光
H
γ
的中央明条纹宽度宽，故 错误； 光的波长较长，根据 ＝ ，可知
A H f H
γ γ
光的频率较小，则 光的折射率较小，在平行玻璃砖的偏折较小， 光
H H
γ γ
的侧移量小，故 错误； 光的频率较小， 光的光子能量较小，以相
B H H
γ γ
同功率发射的细光束， 光的光子数较多，真空中单位长度上 光的平
H H
γ γ
均光子数多，故 正确；若 、 光均能发生光电效应，相同光强的光
C H H
δ γ
分别照射同一光电效应装置， 光的频率较小， 光的光子能量较小，
H H
γ γ
光的光子数较多，则 光的饱和光电流大，故 错误。
H H D
γ γ
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
. （ 山东潍坊三模）如图所示为氢原子能级图，用频率为 的单色光
7 2024· ν
照射大量处于基态的氢原子，氢原子辐射出频率分别为 、 、 的三
ν ν ν
1 2 3
种光子，且 ＜ ＜ 。用该单色光照射到某新型材料上，逸出光电子
ν ν ν
1 2 3
的最大初动能与频率为 光子的能量相等。下列说法正确的是（ ）
ν
2
. ＞ ＋
A ν ν ν
3 1 2
. ＝ ＋ ＋
B ν ν ν ν
1 2 3
. 该单色光光子的能量为 .
C 12 75 eV
. 该新型材料的逸出功为 .
√D 1 89 eV
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
解析： 由题意知，频率为 的单色光照射大量处于基态的氢原子，氢
ν
原子辐射出频率分别为 、 、 的三种光子，且 ＜ ＜ ，则说明
ν ν ν ν ν ν hν
1 2 3 1 2 3
＝ ＝ . ， ＝ . ， ＝ . ，则可知 ＝ ＋ ，
hν 12 09 eV hν 10 2 eV hν 1 89 eV ν ν ν A
3 2 1 3 1 2
错误；根据以上分析可知 ＝ ，且该单色光光子的能量为 . ，
ν ν 12 09 eV
3
、 错误；用该单色光照射到某新型材料上，该新型材料的逸出光电
B C
子的最大初动能与频率为 光子的能量相等，则由 － ＝ ，解得
ν hν W hν
2 0 2
＝ . ， 正确。
W 1 89 eV D
0
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
. （ 辽宁大连三模）如图甲所示的光电管是基于光电效应的一种光
8 2024·
电转换器件，光电管可将光信号转换成电信号，在自动控制电路中有广
泛应用。光电管的基本工作原理如图乙所示，当有光照在金属 极上
K
时，电路导通；无光照射时，电路不通。下列说法正确的是（ ）
. 只要照射到金属 极上的光足够强电路
A K
就能导通
. 只有入射光的频率小于某一定值，电
B
路才能导通
. 电路导通情况下，通过电阻的电流方
C
向是从下向上
√D . 电路导通情况下，光照越强，电阻 R 上的电压越大
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
解析： 当入射光的频率大于截止频率时，金属 极就能发生光电效
K
应，即电路可以导通，光强增大而频率小于截止频率不会发生光电效
应，电路不被导通， 、 错误；电路导通情况下，即光电子的运动方
A B
向向左，光电管内的电流方向向右，所以通过电阻的电流方向是从上向
下， 错误；电路导通情况下，光照越强，电流越大，所以电阻 上的
C R
电压越大， 正确。
D
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
. （ 陕西西安三模）心脏起搏器中的微型核电池以钽铂合金作外
9 2024·
壳，内装有钚 ，可在患者胸内连续安全使用 年以上。现有某型号
238 10
核电池，质量为 ，体积仅 ，内装 钚（ ）。已知
160 g 18 mm3 150 mg Pu
238
钚的半衰期为 . 年，钚衰变时会放出 射线和 光子，生成新核 。下
87 7 α γ X
94
列说法正确的是（ ）
√. 新核 的中子数为
A X 142
. 该核电池中的核反应属于核裂变
B
. 温度升高，钚的半衰期将小于 . 年
C 87 7
. 经过 . 年， 的钚还剩余
D 43 85 150 mg 75 mg
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
解析： 钚的 衰变方程为 ＋ ，故新核 的中子数为
α Pu X He X
238 234 4
－ ＝ ， 正确；核电池中的核反应属于 衰变， 错误；温度升
234 92 142 A α B
94 92 2
→
高，钚的半衰期不变， 错误；经过 . 年， 的钚还剩余
C 87 7 150 mg 75
， 错误。
mg D
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
. （ 河北邯郸模拟）如图所示的是氢原子的能级示意图，已知可见
10 2024·
光的光子能量范围为 . ～ . ，锌的逸出功为 . ，下列说
1 62 3 11 eV 3 34 eV
法正确的是（ ）
. 氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能
A
减小，原子的电势能增大
. 处于 ＝ 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外
√B n 3
线，并且使氢原子电离
. 一个处于 ＝ 能级的氢原子向低能级跃迁时，最多发出 种不同频率
C n 4 6
的光子
. 一群处于 ＝ 能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌
D n 4
板表面所发出的光电子的最大初动能为 .
8 75 eV
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
解析： 氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子运动半径变小，动
能增大，库仑力做正功，原子的电势能减小， 错误；紫外线光子的
A
最小能量为 . ，处于 ＝ 能级的氢原子的电离能为 . ，故
3 11 eV n 3 1 51 eV
处于 ＝ 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电
n 3
离， 正确；一个处于 ＝ 能级的氢原子向低能级跃迁时，可最多发出
B n 4
种不同频率的光子， 错误；氢原子从 ＝ 能级向基态跃迁时发出的
3 C n 4
光子能量为 ＝（－ . ）－（－ . ）＝ . ，因锌的逸
E 0 85 eV 13 6 eV 12 75 eV
出功是 . ，锌板表面所发出光电子最大初动能为 ＝ .
3 34 eV E 12 75 eV
km
－ . ＝ . ， 错误。
3 34 eV 9 41 eV D
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
. （ 四川攀枝花模拟）宇宙中一些炽热的恒星通过热核反应正源源
11 2024·
不断地向外辐射能量，其中一种热核反应为 ＋ ，若 、
H→X n H X
2 1 2
的比结合能分别为 、 ，光在真空中传播的速度为 ，下列说法正确
E E c
1 0 1
1 2 2
的是（ ）
. 该反应是吸热反应
A
. 核反应中的 为
B X He
√. 的中子数为 4
C X 1
2
（ ）
. 核反应中质量亏损为
D
4 2− 1
2
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
解析： 由题意可知该核反应为放热反应， 错误；根据核反应
A
过程质量数守恒、电荷数守恒，可知核反应中的 为 ， 错
X He B
3
2
误； 的中子数为 － ＝ ， 正确；核反应中质量亏 损为 ＝
X 3 2 1 C Δm
Δ
2
＝ ， 错误。
D
3 2−4 1
2
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
. （ 河南郑州二模）氚核的质量是 . ，质子的质量为
12 2024· 3 016 050 u
. ，中子的质量是 . 。已知 相当于 的能
1 007 277 u 1 008 665 u 1 u 931 MeV
量， ＝ . × － ，一个质子和两个中子结合为氚核时，下列说
h 6 63 10 34 J·s
法正确的是（ ）
. 本次核反应释放能量 .
A 2 66 MeV
. 本次核反应吸收能量 .
B 7 97 MeV
√C . 氚核的结合能为 7 . 97 MeV ，比结合能为 2 . 66 MeV
. 如果这些能量对应一个光子能量，则该光子的频率是 . × 15
D 1 92 10 Hz
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
解析： 根据题意可知， 个质子和 个中子结合成 时亏损的质量
1 2 H
3
＝ ＋ － ＝ . ＋ × . － . ＝
Δm m 2m m 1 007 277 u 2 1 008 665 u 3 016 050 u
1
p n H
. ，则该反应释放出能量。根据 ＝ 可知，放出的能量
0 008 557 u ΔE Δmc2
为（ ＋ － ） ＝ . × . ≈ . ， 、 错
2m m m c2 0 008 557 931 5 MeV 7 97 MeV A B
n p H
误； 个质子和 个中子结合释放出能量为 . ，所以氚核的结合
1 2 7 97 MeV
能为 . ， 的比结合能为 ＝ ＝ ≈ . ， 正
7 97 MeV H MeV 2 66 MeV C
Δ 7 97
3 .
1 3 3
确；光子的能量为 ＝ ，则 ＝ ＝ ≈ . ×
E hν ν Hz 1 92 1021
6 −19
Δ 7 97×10 ×1 6×10
. .
Hz ， D 错误。 −34
ℎ 6 63×10
.
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
. （ 河北石家庄二模）大量处在激发态 的氢原子向基态跃迁时能
13 2024· n
向外辐射三种波长不同的光子，三种光子的波长分别为 、 、 ，且
λ λ λ
1 2 3
有 ＞ ＞ ，波长为 的光能使某种金属发生光电效应现象。则下列
λ λ λ λ
1 2 3 1
说法正确的是（ ）
. ＝
A n 4
. 波长为 的光一定能使该金属发生光电效应现象
√B λ
3
. ＝ ＋
C λ λ λ
1 2 3
. 三种光复合而成的细光束由玻璃射入空气，入射角由 °逐渐增大时，
D 0
波长为 的光先发生全反射
λ
1
目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
（ ）
解析： 大量氢原子跃迁时向外辐射的光子种类为 ＝ ，解
3
−1
得 ＝ ， 错误；由公式 ＝ ，可知 ＝ ，又 ＞ ＞ ，则有 ＜
n 3 A c λν ν λ λ λ ν ν
1 2 23 1 2
＜ ，光电效应的产生条件是入射光的频率大于金属的极限频率，波
ν
3
长为 的光能使某种金属发生光电效应现象，波长为 的光一定能使该
λ λ
1 3
金属发生光电效应现象， 正确；由跃迁规律可知，波长为 的光子能
B λ
3
量一定等于波长为 、 的光子能量之和，则有 ＝ ＋ ，则 ＝
λ λ
1 2
ℎ ℎ ℎ 1 1
＋ ， 错误；由以上分析可知，玻璃对三种光的折射率关系为 ＜
C n n
3 1 2 3 1
1 2
1
＜ ，由临界角公式 ＝ ，可知三种光的临界角关系为 ＞ ＞
n sin C C C
2
3 1 2
1
，所以最先发生全反射的是波长为 的光， 错误。
C λ D
3 3
目录
