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专题18 近代物理
目录
.........................................................................................................................2
题型一：光电效应..........................................................................................................2
题型二：原子结构、能级跃迁.....................................................................................7
题型三：核反应、核能...............................................................................................14
.......................................................................................................................18
1
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题型一：光电效应
1．（2025·广西·模拟预测）光电传感器如图甲所示，若光线被物体阻挡，电流发生变化，工作电路立即报
警。光线发射器内大量处于n=4 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，图乙为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。下
列说法正确的是（ ）
A．光线发射器最多能辐射出4 种不同频率的光
B．用同一装置做双缝干涉实验，a 光的条纹间距较小
C．光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能与入射的光的强度有关
D．若部分光线被遮挡，则放大器的电流将减小，从而引发报警
【答案】D
【详解】A．光线发射器中处于n=4 能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出6 种不同频率的光，故
A 错误；
B．由题乙图可知，a 光的遏止电压小于b 光的遏止电压。根据
可知，νa<νb，a 光的波长
大于b 光的波长，故a 光条纹间距较宽，B 选项错误；
C．光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能与入射的光的强度无关，C 选项错误；
D．部分光线被遮挡，光子数量减少，光电子数量减小，光电流变小。因此，放大器的电流将减小，从而
引发报警，D 选项正确。故选D。
2．（2024·浙江金华·一模）如图甲为研究光电效应的实验装置，图乙为入射光频率
与光电管A、K 两极
电势差Uab的图像，已知电子电荷量为-e，已知直线AB 的斜率的绝对值为k，且该直线对应的灵敏电流计
的读数恰好均为0，直线AD 平行于横轴，B 点坐标为
，D 点坐标为
，下列说法正确的是
（ ）
2
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A．普朗克常量等于k
B．D 点条件下形成的光电流一定比C 点条件下形成的光电流大
C．满足D 点条件的光电子到达A 极的最大动能为
D．在光照强度相同的情况下，沿直线从A 到D，灵敏电流计示数一定逐渐变大
【答案】C
【详解】A．直线AB 对应的电压是在AK 两端加不同频率光对应的遏制电压，由动能定理和光电效应方程
有
，
解得
变形得
由题意有
，
解得
，
故A 错误；
B．由图可知，D 点和C 点对应的电压相同，D 点对应的入射光频率更大，但形成的光电流的大小还与入
射光的强度有关，由图无法判断两种情况下的入射光强度，故D 点条件下形成的光电流不一定比C 点条件
下形成的光电流大，故B 错误；
C．由光电效应方程和动能定理有满足D 点条件的光电子到达A 极的最大动能为
解得
故C 正确；
D．因为存在饱和电流，所以在光照强度相同的情况下，沿直线从A 到D，即使加的电压逐渐从反向电压
变小到正向电压变大，灵敏电流计示数不一定逐渐变大，故D 错误。故选C。
3．（2024·四川·一模）如图1，分别用
两种材料作K 极进行光电效应实验研究，用频率为
的入射光
照射K 极，且保持入射光不变，则光电子到达A 极时动能的最大值
随电压
变化关系图像如图2 所示，
且两线平行，已知普朗克常量。则下列说法正确的是（ ）
3
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A．图线
斜率
是普朗克常量
B．图线
斜率
是电子电量
C．材料
的逸出功
D．材料
的逸出功之比为
【答案】B
【详解】AB．根据光电效应方程可得
根据动能定理可得
联立可得
可知图线
斜率
是电子电量，故A 错误，B 正确；
CD．根据
设材料
的逸出功分别为
、
，根据图2 可知
，
可得
，
则材料
的逸出功之比为
故
CD 错误。故选B。
4．（2024·湖南·模拟预测）瑞瑞在一节大学物理实验课上用光源发出的光照射光电管来测量光电流与所加
电压关系。已知光源L 的光谱如图所示，则
曲线最可能为（ ）
4
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A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】波长越小，光的频率约高，由光电效应方程可得
当光的频率大于光电管的截
至频率，频率越大，激发的光电子初动能越大。光源L 的光谱中波长
的波占多数，产生的
初动能较小的光电子，则反向电压较小时，电流会出现突然衰减。故选A。
5．（2024·江西·一模）如图1 所示是一款光电烟雾探测器的原理图。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。如果产生的光电流大于10-8A，便会
触发报警系统。金属钠的遏止电压Uc随入射光频率v 的变化规律如图2 所示，则（ ）
A．触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是N=6.25×1010个
B．图2 中图像斜率的物理意义为普朗克常量h
C．要使该探测器正常工作，光源S 发出的光波波长不能小于5.0×10-7m
D．通过调节光源发光强度的办法来调整光电烟雾探测器的灵敏度是不可行的
【答案】A
【详解】A．产生的光电流大于10-8A，便会触发报警系统，即
解得
故A 正确；
B．根据爱因斯坦光电效应方程可得
所以
结合图线可得
故B 错误；
5
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C．根据以上分析可知
所以
要使该探测器正常工作，光源S 发出的光子能量应满足
即
所以波长应满足
即波长不能大于5.0×10-7m，故C 错误；
D．光源发光强度是指单位时间照射到单位面积上的光子的总能量，若发光强度增大，则入射光子数增大，
发生光电效应产生的光电子数增多，形成的光电流较大，容易触发报警系统，所以通过调节光源发光强度
的办法来调整光电烟雾探测器的灵敏度是可行的，故D 错误。故选A。
6．（2024·山西太原·二模）用大量氢原子发出的a、b、c 三种光测试一新材料光电管，遏止电压
与三种
光的频率关系如图所示，图像斜率为k，截距为
，电子带电量的大小为，下列说法正确的是（ ）
A．三种光子的动量
B．由图像可知，普朗克常量为
C．由图像可知，金属材料的逸出功为ed
D．若a、b、c 是大量氢原子从能级
跃迁到低能级时发出的光，则
【答案】C
【详解】A．由题图可知三种光的频率关系为：
根据
可得
，A 错误；
BC．根据光电效应方程，有
又有
联立可得
可知，图中直线的斜率表示
，
当入射光的频率为零时，
解得金属材料的逸出功
故B 错误，C 正确；
D．若a、b、c 是大量氢原子从能级
跃迁到低能级时发出的光，根据玻尔理论可得
整
6
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理可得
故D 错误；故选C。
7．（2024·江苏·模拟预测）如图甲所示，用某种单色光研究光电效应现象，改变
极的材料进行探究。则
遏止电压
随
极材料的逸出功
变化的关系图像如图乙所示，根据图线的斜率和截距可以求得
（ ）
A．光子的频率
B．光电子的电荷量
C．普朗克常量
D．材料的截止频率
【答案】B
【详解】根据爱因斯坦的光电效应方程和动能定理可得
变形可得
B．因
图像的斜率的绝对值为
可解得光电子的电荷量为
故B 正确；
ACD．图像的纵截距为
可解得光子的频率和普朗克常量的乘积为
故不能单独求出光子的
频率和普朗克常量，而材料的截止频率因条件不足而无法求出，故ACD 错误。故选B。
8．（2024·辽宁丹东·模拟预测）图像可以直观地反映物理量之间的关系。如图甲所示的是光电管中光电流
与电压关系图像，图乙是、
两种金属遏止电压与入射光频率之间的关系图像，下列说法正确的是（
）
A．甲图中，
光的波长大于
光的波长
7
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B．甲图中，
光的波长可能等于
光的波长
C．乙图中，金属的逸出功小于金属
的逸出功
D．乙图中，金属的逸出功可能等于金属
的逸出功
【答案】C
【详解】AB．由图可知，
光的截止电压大，根据逸出功表达式
可知
光频率大，
光波长
短，故AB 错误；
CD．由光电效应方程可知
能量守恒有
有
当频率相等时，由于金属截止电
压大，所以的逸出功小，故C 正确，D 错误。故选C。
题型二：原子结构、能级跃迁
9．（2024·浙江绍兴·一模）速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个
现象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X 光
波段，波长范围约为
m∼
m，对应能量范围约为
eV~
eV）、光源亮度高等特点。已知金属钠
的逸出功
eV，可见光的光子能量范围为1.63eV~3.11eV，氢原子能级图如图所示，已知普朗克常
量
J·s。下列说法正确的是（ ）
A．能量为1.89eV 的同步辐射光遇到线度约为
m 的蛋白质分子时，能发生明显衍射
B．能量为1.89eV 的同步辐射光，其动量约为
kg m/s
⋅
C．能量为1.89eV 的同步辐射光照射金属钠，可使金属钠发生光电效应
8
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D．能量为12.09eV 的同步辐射光照射基态氢原子，氢原子能级跃迁后不会发出可见光
【答案】A
【详解】A．根据
解得波长
能发生明显衍射，故A 正确；
B．动量为
kg m/s
⋅
故B 错误；
C．能量为1.89eV 的同步辐射光小于金属钠的逸出功，不能发生光电效应，故C 错误；
D．能量为12.09eV 的同步辐射光照射基态氢原子，跃迁到3 能级，再向低能级跃迁时，从3 能级到2 能级，
释放光子能量为
在可见光范围内，所以氢原子能级跃迁后可能发出可见
光，故D 错误。故选A。
10．（2024·河北保定·三模）如图所示为氢原子的能级图，大量处于n=4 能级的氢原子向低能级跃迁共放
出k 种不同频率的光子，用这些光子一起照射某种金属，其中只有a、b 两种频率的光子可以使该金属发生
光电效应，a 的频率大于b 的频率，则下列说法正确的是（ ）
A．k=4
B．该金属的逸出功大于等于12.75eV
C．产生的光电子最大初动能大于等于12.09eV
D．a 光子的动量比b 光子的动量大
【答案】D
【详解】A．大量处于
能级的氢原子向低能级跃迁，则有
故A 错误；
B．由于只有a、b 两种频率的光子可以使该金属发生光电效应，a 的频率大于b 的频率，可知，a 光为4 能
级跃迁至1 能级，b 光为3 能级跃迁至1 能级，则a 光光子的能量
光
光子的能量
由于a、b 两种频率的光子可以使该金属发生光电效应，则
9
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该金属的逸出功小于或等于12.09eV，故B 错误；
C．结合上述可知，产生的光电子的最大初动能大于或等于
故C 错误；
D．由于
a 的频率大于b 的频率，则
光光子动量大于
光光子动量，故D 正确。故选D。
11．（2023·江苏南京·模拟预测）如图甲所示为研究光电效应的电路，K 极为金属钠（截止频率为
，逸出功为2.29eV）。图乙为氢原子能级图，氢原子光谱中有四种可见光，分别是从
、
5、4、3 能级跃迁到
能级产生的。下列说法正确的是（ ）
A．氢原子光谱中有三种可见光能够让图甲K 极金属发生光电效应
B．仅将P 向右滑动，电流计示数一定变大
C．若图甲入射光的频率小于钠的截止频率，增大光照强度，也可以发生光电效应
D．将自感系数为30μH 的电感线圈和电容为1.2pF 电容器组成LC 振荡电路，用该电路产生的电磁波
照射K 极，可以发生光电效应
【答案】A
【详解】A．从能级
跃迁至
产生的光的光子能量为
，小于逸出功，不能使K 极金属发生
光电效应；从能级
跃迁至
产生的光的光子能量为
，大于逸出功，可以使K 极金属发生光
电效应；则从能级
、
跃迁至
产生的光的光子能量均大于
，大于逸出功，能使K 极金
属发生光电效应；所以氢原子光谱中有三种可见光能够让图甲K 极金属发生光电效应，故A 正确；
B．若K 极发射的光电子未全部被A 极吸收时，则将P 向右滑动时，AK 两极的电压增大，有更多的光电
子被A 极吸收，电流计示数增大；若K 极发射的光电子已全部被A 极吸收时，此时的电流已达到饱和电流，
则将P 向右滑动时，电流计示数不变，故B 错误；
C．若图甲入射光的频率小于钠的截止频率，增大光照强度，由于入射光的频率不变，所以不可以发生光
电效应，故C 错误；
10
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D．回路中产生的电磁波的频率为
所以
产生的电磁波照射K 极不能发生光电效应，故D 错误。故选A。
12．（2024·山东·模拟预测）氢原子能级跃迁可以帮助我们更好地理解宇宙的结构，并从中得到很多有价
值的信息。大量氢原子处于
能级上，其能级图如图所示。下列关于这些氢原子能级跃迁过程中所发出
的
、
、三种光的说法正确的是（ ）
A．相同条件下，
光最容易发生明显的衍射现象
B．光光子的动量最大
C．用
光照射处于
能级的氢原子，氢原子会发生电离
D．在真室中，光的波长等于
、
两光波长之和
【答案】C
【详解】A．由能级图可知，
光的频率最高，
光的频率最低，结合
可知
光波长最短，
光波长
最长，条件相同时，
光最容易发生明显的衍射现象，故A 错误；
B．结合光子动量
可知，
光光子的动量最大，故B 错误；
C．
光的光子能量为
故用
光照射处于
能级的氢原子，氢原子会发生电离，故C 正
确；
D．根据题意有
，
，
由图可知
则有
故D 错误。故选C。
13．（2024·陕西渭南·二模）为解决光信号长距离传输中的衰减问题，常常在光纤中掺入铒元素。如图所
示的是铒离子的能级示意图，标识为
的铒离子处在亚稳态，不会立即向下跃迁。如果用光子能量约为
J 的激光把处于基态能级
的铒离子激发到
能级，再通过“无辐射跃迁”跃迁到能级
11
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，从而使该能级积聚的离子数远超过处于基态的离子数。当光纤中传输某波长的光波时，能使处在亚
稳态能级的离子向基态跃迁，产生大量能量约为
J 的光子，输出的光便大大加强了，普朗克常量
J·s，
m/s。下列说法正确的是（ ）
A．无辐射跃迁中一个铒离子放出的能量约为
J
B．这种光纤传输任何频率的光信号衰减都能得到有效补偿
C．大量处在
能级的铒离子向下跃迁能产生4 种频率的光子
D．上述情景发生时，光纤中传输的光信号波长约为1.55μm
【答案】D
【详解】A．由题可知，基态与亚稳态之间的能级差为ΔE1=1.28×10-19J 基态与
能级之间的能级差为
ΔE2=2.03×10-19J 则亚稳态与
能级之间的能级差为ΔE3=2.03×10-19J-1.28×10-19J=7.50×10-20J 则在无辐射跃
迁中一个铒离子放出的能量约为7.50×10-20J，故A 错误；
B．由题意可知，这种光纤传输能量约为1.28×10-19J 的光信号衰减才能得到有效补偿，故B 错误；
C．题目中涉及3 个能级，根据
可知处在
能级的铒离子即向下跃迁能产生3 种频率的光子，故C
错误；
D．在上述情景发生时，光纤中传输的光信号能量约为1.28×10-19J，则波长约为
故D 正确。故选D。
14．（2024·湖南长沙·三模）一群处于基态的氢原子，在大量电子的碰撞下跃迁至
的能级，然后从
12
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能级向低能级跃迁。如图甲，氢原子从能级
跃迁到能级
产生可见光Ⅰ，从能级
跃迁到
能级
产生可见光Ⅱ。图乙是光Ⅰ、光Ⅱ对同种材料照射时产生的光电流与电压图线。已知普朗克常量
h，电子质量为
、电荷量为e，光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．使处于基态的氢原子跃迁至
能级的电子动能
B．图乙的图线a 对应光Ⅰ
C．图乙中的
、
满足关系
D．使处于基态的氢原子跃迁至
能级的电子德布罗意波长
【答案】C
【详解】A．由于氢原子只能吸收实物粒子的部分动能，所以使处于基态的氢原子跃迁至
能级的电子
动能
故A 错误；
B．根据
结合图乙可知：图线a 对应的遏止电压小于图像b 对应的遏止电压，则图线a 对
应的光电子最大初动能小于图线b 对应的电子最大初动能，所以图线b 对应光Ⅰ，故B 错误；
C．根据图线a 对应光Ⅱ，有
根据图线b 对应光Ⅰ，有
由于光Ⅰ、光Ⅱ照射同种材料，逸出功相同，所以
故C 正
确；
D．根据德布罗意波长公式
电子的质量为
，电子的动量为
可知电子的德布罗意
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波长为
故D 错误。故选C。
15．（2024·黑龙江吉林·模拟预测）北斗二期导航系统的“心脏”是上海天文台自主研发的星载氢原子钟，
它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟的。如图为氢原子能级图，则下列说法正
确的是（ ）
A．氢原子从低能级向高能级跃迁时辐射光子
B．大量处于
能级的氢原子向低能级跃迁时，形成的线状光谱总共有3 条亮线
C．大量处于
能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最长的光子能量为0.66eV
D．用大量能量为3.6eV 的光子持续照射处于基态的氢原子，可使其电离
【答案】C
【详解】A．氢原子从低能级向高能级跃迁时需要吸收光子，故A 错误；
B．大量处于
能级的氢原子向低能级跃迁时，形成的线状光谱总共有6 条亮线，分别是
、
、
、
、
、
能级之间跃迁产生的。故B 错误；
C．大量处于
能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最长的光子能量为
能级产生的，能量大小
为0.66eV。故C 正确；
D．若想使处于基态的氢原子电离，光子的能量最小需要
，故D 错误。
故选C。
16．（2024·河北邯郸·模拟预测）如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为
，锌的逸出功为3.34eV，下列说法正确的是（ ）
14
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A．氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能减小，原子的电势能增大
B．处于
能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离
C．一个处于
能级的氢原子向低能级跃迁时，最多发出6 种不同频率的光子
D．一群处于
能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大
初动能为8.75eV
【答案】B
【详解】A．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，克服库仑力做功，原子
的电势能减小，故A 错误；
B．紫外线光子的最小能量为3.11eV，处于
能级的氢原子的电离能为1.51eV，故处于
能级的氢原
子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离，故B 正确；
C．一个处于
能级的氢原子向低能级跃迁时，可最多发出3 种不同频率的光子，故C 错误；
D．氢原子从
的能级向基态跃迁时发出的光子能量为
因锌的逸出
功是3.34eV，锌板表面所发出光电子最大初动能为
故D 错误。故选B。
题型三：核反应、核能
17．（2024·河北·模拟预测）2024 年6 月我国探月工程嫦娥六号搭载的氡气测量仪主要探测月壤中氡222
和氡220 同位素及其衰变产物。已知静止的氡原子核
自发衰变为钋原子核
同时放出一个粒子
X，且氡的半衰期为3.8 天，下列说法正确的是（ ）
A．若该核反应在月球上进行，经过3.8 天后剩余个数一定多于原来的一半
15
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B．该核反应属于
衰变
C．反应过程中释放
射线和另一种射线，
射线穿透能力最强，另一种射线电离能力最强
D．反应前、后的质量守恒，电荷数也守恒
【答案】C
【详解】A．半衰期是一种统计规律，半衰期的大小由原子核内部自身因素决定，与所处的物理环境和化
学状态无关，故A 错误；
B．核反应方程满足质量数和电荷数守恒，所以X 的质量数为
，电荷数为
，可知X
为氦原子核，所以该反应属于
衰变，故B 错误；
C．
衰变同时伴随
射线的产生，
射线与
射线相比，
射线电离能力最强，穿透能力最弱，
射线穿
透能力最强，电离能力最弱，故C 正确；
D．核反应前后的电荷数和质量数都守恒，但质量有亏损，因为核反应过程伴随有能量产生，亏损的质量
以能量形式释放，故D 错误。
故选C。
18．（2025·陕西宝鸡·一模）据新闻报道， 我国科学家在江门地下700m 的实验室捕捉到中微子v。中微
子
是最基本的粒子之一， 它几乎没有质量且不带电， 民间戏称为“幽灵粒子”。中微子
与水中的
发生核反应的方程式为
，则x 粒子为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】根据质量数守恒和电荷数守恒可知x 粒子的电荷数为0，质量数为1，即x 粒子为
。
故选C。
19．（2024·广东韶关·模拟预测）钍基熔盐堆是第四代核能反应堆，具有更安全、更清洁的特点，该反应
堆以钍
为核燃料。再生层钍
俘获一个中子后会变成钍
，钍
不
稳定，经过多次
衰变转化成易裂变铀
。下列说法正确的是（ ）
A．钍232 和铀233 的半衰期不相同
16
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B．
衰变中的电子是来源于原子核外的电子
C．钍232 有90 个中子，142 个质子
D．铀233 的裂变方程可能为
【答案】A
【详解】A．不同原子核的半衰期不同，A 正确；
B．
衰变释放电子，来源于原子核，B 错误；
C．钍的质子数为90，中子数为142，C 错误；
D．裂变方程应满足质子数和质量数守恒，该方程不满足，D 错误。
故选A。
20．（2024·四川遂宁·模拟预测）
与元素X 作用后变成元素Y 与
，此反应放出的核能为
；
与
元素X 作用后变成
。已知
、Y，
、
的比结合能分别为
，下列说法正确的是
（ ）
A．元素X 是
粒子
B．Y 与
不是同位素
C．X 比结合能为
D．
与X 作用释放核能为
【答案】C
【详解】A．
与元素X 作用后变成
的核反应方程为
则X 为
，即
粒子，故A 错误；
B．
与元素X 作用的核反应方程为
则
是
，是
的同位素，故B 错误；
C．设X 的比结合能为
，由能量守恒可得第一个核反应放出的核能
解得
故C 正确；
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D．第二个核反应放出的核能为
综合可得
故D 错误。
故选C。
21．（2024·陕西·模拟预测）核能是蕴藏在原子核内部的能量，合理利用核能，能有效缓解能源短缺问题。
2023 年4 月12 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（EAST）创造新的世界纪
录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403 秒，对提升核聚变发电具有重要意义。假设“人造太阳”
的热核反应方程为
、
，下列说法正确的是（ ）
A．核反应方程中的X 为中子
B．核反应方程中的Y 为电子
C．核反应前后质量和电荷量均守恒
D．
的比结合能大于
的比结合能
【答案】D
【详解】AB.核反应中，电荷数和质量数守恒，所以核反应方程为
即方
程中的为正电子，
为质子，故AB 错误；
C.热核反应放出能量，由质能方程可知，该反应过程中存在质量亏损，即该反应前后，质量不守恒，故C
错误；
D.原子的比结合能越大越稳定，生成物较稳定，比结合能较大，所以
的比结合能大于
的比结合能，
故D 正确。
故选D。
22．（2024·浙江·一模）考古中常利用
14C 的半衰期鉴定文物年份，
14C 的衰变方程为
，其
衰变规律如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．Z 粒子是正电子
B．该反应是裂变反应，满足质量数守恒
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C．
14N 的比结合能大于
14C 的比结合能
D．100 个
14C 经过5700 年一定有50 个发生了衰变
【答案】C
【详解】A．根据衰变过程电荷数守恒和质量数守恒可知，Z 粒子的电荷数为-1，质量数为0，所以Z 粒子
是电子，故A 错误；
B．该反应是β 衰变反应，满足质量数守恒，故B 错误；
C．新核比反应核更稳定，则新核的比结合能大于反应核的比结合能，即
14N 的比结合能大于
14C 的比结合
能，故C 正确；
D．半衰期是统计规律，只对大量的放射性原子核才成立，故D 错误。
故选C。
23．（2024·福建漳州·一模）玉兔二号”巡视器的核电池中钚238 的衰变方程为
，则（
）
A．
为
B．
的中子数为144
C．温度升高，钚238 半衰期变长
D．衰变后
与铀核的质量之和等于衰变前钚核的质量
【答案】B
【详解】A．钚238 的衰变满足质量数守恒和电荷数守恒，可知钚238 的衰变中的X 为
，故A 错误；
B．
的中子数为238-94=144，故B 正确；
C．半衰期由原子核本身决定的，与温度、位置等外部因素无关，故C 错误；
D．核反应过程出现了质量亏损，衰变后
与铀核的质量之和不会等于衰变前钚核的质量，故D 错误。
故选B。
24．（2024·浙江·一模）在核电站中，只要“烧”掉一支铅笔那么多的核燃料，释放的能量就相当于10t 标
准煤完全燃烧放出的热。一座百万千瓦级的核电站，每年只消耗30t 左右的浓缩铀，而同样功率的火电站，
每年要烧煤2.5×106t。关于重核裂变反应
，下列说法正确的是（ ）
A．重核裂变反应生成的中子被称为热中子
B．裂变反应产物
Kr 的比结合能比
大
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C．该核反应方程也可简略写为
D．核电站常用的慢化剂有石墨、重水和普通水，可以减慢链式反应
【答案】B
【详解】A．重核裂变反应生成的中子被称为快中子，故A 错误；
B．生成物的比结合能大于反应物的比结合能，故裂变反应产物
Kr 的比结合能比
大，故B 正确；
C．核反应方程应表现为中子轰击铀核，故不可简化，故C 错误；
D．核电站常用的慢化剂有石墨、重水和普通水，可以减慢中子的速度；控制镉棒的插入深度来控制链式
反应速率，故D 错误。
故选B。
25．（2024·全国·模拟预测）太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，太阳能硅晶片中，P 型半导
体中含有较多的空穴（可视为正电荷），而N 型半导体中含有较多的电子。当能量等于
、波长为
的光
子打在太阳能硅晶片上时，太阳能硅晶片吸收一个光子恰好产生一对自由电子和空穴，电子—空穴对从太
阳能硅晶片表面向内迅速扩散，在结电场的作用下，最后建立一个与光照强度有关的电动势，工作原理如
图所示。太阳光照强度越大，太阳能硅晶片单位时间内释放的电子越多，若光速为，则（ ）
A．可以得出普朗克常量
B．太阳能硅晶片内部电流方向从下极板流向上极板
C．继续增大太阳光照强度，上下电极间的电势差不会变化
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D．用能量为
的光子照射太阳能硅晶片，电子和空穴的最大初动能为零
【答案】D
【详解】A．根据
可以得出普朗克常量
，A 错误；
B．由题图可知发生光电效应时，太阳能硅晶片中电子向上极板移动，空穴向下极板移动，所以太阳能硅
晶片内部电流方向从上极板流向下极板，B 错误；
C．继续增大太阳光照强度，太阳能硅晶片单位时间内释放的电子越多，上下电极间电势差越大，C 错误；
D．用能量为
的光子照射太阳能硅晶片，恰好发生光电效应，
即为逸出功，电子和空穴的最大初动能
为零，D 正确。故选D。
26．（2024·山东济宁·三模）某兴趣小组设计了一种光电烟雾报警器，其结构和原理如图所示。光源向外
发射某一特定频率的光，发生火情时有烟雾进入报警器内，会使部分光改变传播方向，绕过挡板进入光电
管从而发生光电效应，于是有电流输入报警系统，电流大于
就会触发报警系统报警。某次实验中，当滑
动变阻器的滑片P 处于图示位置，烟雾浓度增大到n 时恰好报警。假设烟雾浓度越大，单位时间内光电管
接收到的光子数越多。下列说法可能正确的是（ ）
A．光线绕过挡板进入光电管利用了光的折射
B．为提高光电烟雾报警器的灵敏度，可以将滑片P 向右移动少许
C．仅将电源的正负极反接，在烟雾浓度为n 时也可能触发报警
D．报警器恰好报警时，将滑片P 向右移动后，警报有可能会被解除
【答案】B
【详解】A．光电烟雾报警器利用了烟雾对光的散射，是光的反射原理，故A 错误；
B．将滑片P 向右移动少许，可增加光电管的正向电压，从而增加光电流，提高光电烟雾报警器的灵敏度，
故B 正确；
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C．图中光电管两端加的是正向电压，若正负极反接则光电管两端加负向电压，光照强度一定时，根据光
电流与电压的关系，可知接正向电压在单位时间内会比接负向电压有更多光电子到达A 极，所以反接后光
电流会减小，在烟雾浓度为
时无法触发报警系统，故C 错误；
D．恰好报警时将滑片P 向右移动，会增大两极间的正向电压，不可能降低报警器的灵敏度，所以不会解
除警报，故D 错误。
故选B。
27．（2024·安徽黄山·模拟预测）原子从一个能级跃迁到另一个较低的能级时，有可能不会释放光子，例
如在某种条件下，氩原子的
能级上的电子跃迁到
能级上时并不释放光子
，而是将相应的能量
转交给
能级上的电子，使之电离，这一现象叫俄歇效应，以这种方式脱离原子的电子叫俄歇电子。已知
氩原子的能级能量公式是
公式中
表示不同能级，
是常数。现
能级的氩原子跃
迁到基态时相应的能量转交给了能级
，释放的俄歇电子动能为
，则
等于多少（ ）
A．5
B．4
C．3
D．2
【答案】B
【详解】由氩原子的能级能量公式
可知
故
能级的氧原子跃迁到基态时相应
的能量为
，
得
故
故选B。
28．（2024·河南·三模）中山大学研制的宇宙射线缪子探测器由闪烁体和硅光电倍增器（SiPM）组成，其
原理如图所示。当高能宇宙射线缪子穿过塑料闪烁体时，会激发闪烁体内的原子放出光子，光子进入硅光
电倍增器后发生光电效应，可形成一定强度的电流信号输出。下列说法正确的是（ ）
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A．宇宙射线缪子在穿过塑料闪烁体后能量不变
B．宇宙射线缪子使塑料闪烁体内的原子发生核反应放出光子
C．硅光电倍增器并不适用于所有频率的光子
D．硅光电倍增器中所有产生的电子的初动能相同
【答案】C
【详解】A．宇宙射线缪子在穿过塑料闪烁体后能量减小，故A 错误；
B．宇宙射线缪子使塑料闪烁体内的原子发生能级跃迁放出光子，故B 错误；
C．发生光电效应的条件是入射光的频率不小于金属的极限频率，所以硅光电倍增器并不适用于所有频率
的光子，故C 正确；
D．硅光电倍增器中所有产生的电子的初动能不相同，故D 错误。
故选C。
29．（2024·河南安阳·一模）2023 年12 月6 日，山东荣成华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程在稳定电
功率水平上正式投产运行，标志着我国在高温气冷堆核电技术领域已处于全球领先地位。在其核反应中有
一个反应是
吸收一个中子引发裂变反应，生成物有
、
和中子，其中
仍有放射性，半衰期
为T。已知
的比结合能为
，
的比结合能为
，
的比结合能为
，则下列说法正确的是（
）
A．该核反应方程式为
B．一个
裂变时释放的能量为
C．一个
裂变时释放的能量为
D．10 个
核经过一个半衰期后有5 个核会衰变
【答案】B
【详解】A．该核反应方程式为
故A 错误；
BC．一个
核释放的能量为
故B 正确，C 错误；
D．半衰期是大量放射性原子核衰变的统计规律，对少数原子核没有意义，故D 错误。故选B。
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30．（2024·安徽淮北·二模）医学影像诊断设备
堪称“现代医学高科技之冠”。它在医疗诊断中，
常用半衰期为
的
作为示踪原子。获得
的核反应方程为：
，诊断设备工作时，
放射粒子的核反应方程为：
，下列说法中正确的是（ ）
A．
放射出
射线
B．
的电荷数与
的电荷数相等
C．经
，
会全部发生衰变
D．
的电离作用较强，通过气体时很容易使气体电离
【答案】D
【详解】A．根据质量数和核电荷数守恒，可得
的质量数为0，核电荷数为1，所以
为
，故A 错误；
B．根据质量数和核电荷数守恒，可得
的质量数为
核电荷数为
所以
为
，所
以
的电荷数与
的电荷数不相等，故B 错误；
C．
的半衰期为
，设原来
的个数为N0，经t=40min 后的个数为N，则有
代入
数据解得
所以经
只有
的
发生衰变，故C 错误；
D．X 是
，
的电离作用较强，通过气体时很容易使气体电离，故D 正确。
故选D。
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