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专题十六 近代物理初步 ２ ３７
学生用书P341
考点 1 光电效应 波粒二象性 续表
图像类型 由图像得到的物理量
一、光电效应
1.光电效应的三个基本关系式 颜色 频率 相同 强弱不同
（ ） 、 遏止电压Ｕ 图线与横轴
的光 光电流与电压的关系 （１） ｃ：
（１） 爱因斯坦光电效应方程 ： Ｅ ｋ＝ ｈν － Ｗ ０。 ， 交点的横坐标
图像
最大初动能与遏止电压的关系 Ｅ ｅＵ
（２） ： ｋ＝ ｃ。
（２）
饱和电流
：
光电流的最大
ｃ 值Ｉ Ｉ ′
（３） 逸出功与截止频率的关系 ： Ｗ ０＝ ｈν ｃ＝ ｈ λ 。 ｍ、 ｍ
ｃ 最大初动能 Ｅ ｅＵ
2.光电效应的两种决定关系 （３） ： ｋ＝ ｃ
+ **+
颜色 频率 不同时 光电流
M( M(P 6FP 6 （ ） ， 遏止电压 Ｕ Ｕ
与电压的关系图像 （１） ： ｃ１、 ｃ２
饱和电流 Ｉ Ｉ
K （２） ： １、 ２
+ &F K* * 最大初动能
D
=L+ +* " （３） ：
, Ｅ ｋ１＝ ｅＵ ｃ１、 Ｅ ｋ２＝ ｅＵ ｃ２
3.光电效应中应区分的几个概念
截止频率 ν 图线与横轴
（１）
光子与光电子 （１） ｃ：
遏止电压Ｕ 与入射光频率 交点的横坐标
光本身是由一个个不可分割的能量子组成的 这些能量子
， ｃ
ν的关系图像 遏止电压Ｕ 随入射光频
被称为光子
。
光电子是金属表面在受到光照射时吸收光子 （２） ｃ：
的能量从金属表面逸出的电子 ｈν Ｗ
。 率的增大而增大 Ｕ ０
， ｃ＝ ｅ － ｅ
光电子的动能与光电子的最大初动能
（２）
普朗克常量 ｈ 等于图线
光照射到金属表面时 电子吸收光子的能量 可能向各个方 （３） ：
， ，
的斜率与电子电荷量大小的
向运动 除了脱离金属需要的最小能量 逸出功 外 还要克
， （ ） ，
乘积 即ｈ ｋｅ
服原子的其他束缚力做功 剩余的能量为光电子的动能 处 ， ＝
， ；
于金属表面的电子直接向外逸出时 具有最大初动能 例1 从 年起 密立根就开始测量金属的遏止电压Ｕ 与
， 。 １９０７ ， ｃ
光电流与饱和电流
（３）
入射光的频率ν 由此算出普朗克常量ｈ 按照密立根的方法
， 。 ，
从金属表面逸出的光电子到达阳极 回路中便产生光电流 利用图甲所示装置进行光电效应实验时得到的某金属的遏止
， ，
随着所加正向电压的增大 光电流会趋于一个饱和值 这个 电压Ｕ 和入射光的频率ν的几组数据如表
， ， ｃ 。
饱和值就是饱和电流 在一定的光照条件下 饱和电流与所
， ， Ｕ ／ ． ． ． ． ．
加电压的大小无关 与入射光的强度有关 在相同频率的 ｃ Ｖ ０５４１ ０６３７ ０７１４ ０８０９ ０８７８
， 。
ν／ １４ ． ． ． ． ．
光照下 入射光的强度越大 饱和电流越大 （×１０ Ｈｚ） ５６４４ ５８８８ ６０９８ ６３０３ ６５０１
， ， 。
入射光强度与光子能量 ν
（４） 由表中数据描点连线 可得直线方程Ｕ ． ．
， ｃ＝０３９７× １４ －１７０２（Ｖ），
入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上光子 １０
对应图像如图乙所示 下列说法正确的是 Ｄ
的总能量 光子能量即每个光子的能量 光子总能量等于光 。 （ ）
， ，
子能量与入射光子数的乘积
。
4.光电效应的四种图像分析
图像类型 由图像得到的物理量
最大初动能 Ｅ 与入射光频
ｋ 截止频率 ν 图线与 ν 轴 甲 乙
（１） ｃ：
率ν的关系图像
交点的横坐标 遏止电压Ｕ 与入射光的频率ν成正比
Ａ． ｃ
逸出功 Ｗ Ｅ Ｅ 此种金属的截止频率约为 ． １４
（２） ： ０＝｜－ ｜＝ Ｂ． ３４×１０ Ｈｚ
普朗克常量 ｈ ｋ 图线的 换种金属做实验 得到的图线斜率会明显变化
（３） ： ＝ （ Ｃ． ，
斜率 用此实验可测出普朗克常量ｈ
） Ｄ．
２ ３８ 5年高考3年模拟 B版 物理（教师用书）
审题指导 第一步：寻找包含变量 Ｕ 与 ν 的关系式，即 续表
ｃ
Ｅ ｈν Ｗ 、Ｅ ｅＵ 。 第二步：根据关系式写出Ｕ 关于ν的表 本质 射出速度 电离本领 穿透本领
ｋ＝ － ０ ｋ＝ ｃ ｃ
ｈν Ｗ ｈν Ｗ 高速 较强 能穿透几
达式，即Ｕ ｃ＝ ｅ － ｅ ０。 第三步：将表达式Ｕ ｃ＝ ｅ － ｅ ０与直线方
β
射线
电子流 ０
．
９９
ｃ 较弱
毫米
（
厚的铝板
）
程ｙ ｋｘ ｂ对比，明确图线斜率、截距代表的含义，结合图像及题
＝ ＋ ｃ 强 能穿透几厘
中所给信息解题。 射线 光子流 很弱 （
γ 光速 米厚的铅板
解析 根据光电效应方程结合动能定理可知ｅＵ Ｅ ｈν （ ） ）
ｃ＝ ｋ＝ －
二、原子核的衰变
ｈν ｈν
Ｗ ｈν ｈν ，解得Ｕ ｃ，对照图像可知，遏止电压Ｕ 随 1. 衰变和 衰变的比较
０＝ － ｃ ｃ＝ ｅ － ｅ ｃ α β
入射光的频率ν的增大而增大，但两者不成正比， 错误。 由直 衰变 衰变
Ａ α β
线方程Ｕ ． ν ． （ ）与Ｕ ｈν ｈν ｃ比较可知，ν 衰变方程 Ａ ＺＸ→ Ａ Ｚ－ － ４ ２Ｙ＋２ ４ Ｈｅ Ａ ＺＸ→ Ｚ ＋ Ａ １Ｙ＋－ ０ １ｅ
ｃ＝０３９７× １４ －１ ７０２ Ｖ ｃ＝ ｅ － ｅ ｃ 个质子和 个中子 个中子转化为 个质
１０
２ ２ １ １
≈４ ． ３×１０ １４ Ｈｚ ，即此种金属的截止频率约为 ４ ． ３×１０ １４ Ｈｚ ， Ｂ 错 衰变实质 结合成一个整体 子和 １ 个电子
误。 分析可知，图线的斜率表示普朗克常量与元电荷的比值，
１ １ ４ １ １ ０
不随金属的变化而变化，由图线斜率及元电荷可以求出普朗克 ２１Ｈ＋２０ｎ→２Ｈｅ ０ｎ→１Ｈ＋－１ｅ
常量， 错误， 正确。 匀强磁场中
Ｃ Ｄ
轨迹形状
考点 2 原子结构
衰变规律 电荷数守恒 质量数守恒
、
一、两类能级跃迁
2.γ射线：经常是伴随着 射线或 射线同时产生的
1.自发跃迁：高能级 低能级 释放能量 放出光子 光子的频 α β 。
→ ， ， 。 3.依据 两个守恒 确定衰变次数
Ｅ Ｅ Ｅ “ ”
率ν Δ 高－ 低 设放射性元素 Ａ 经过ｎ次 衰变和ｍ次 衰变后 变成稳
＝ ｈ ＝ ｈ 。 ＺＸ α β ，
2.受激跃迁：低能级 高能级 吸收能量
定的新元素 Ａ
Ｚ
′
′Ｙ，
则表示核反应的方程为 Ａ
ＺＸ →
Ａ
Ｚ
′
′Ｙ＋
ｎ４
２Ｈｅ
→ ， 。 ｍ０
吸收光子的能量必须恰好等于能级差 即ｈν Ｅ ＋ －１ｅ。
（１） ， ＝Δ 。 根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程
碰撞 加热等 只要入射粒子能量大于或等于能级差即可
（２） 、 。 ， Ａ Ａ′ ｎ Ｚ Ｚ′ ｎ ｍ
即Ｅ Ｅ ＝ ＋４ ， ＝ ＋２ － ，
外≥Δ 。 Ａ Ａ′ Ａ Ａ′
两式联立得ｎ － ｍ － Ｚ′ Ｚ
知识拓展 电离 ＝ ， ＝ ＋ － 。
４ ２
（ ）电离态：ｎ ，Ｅ 。 例2 科学家利用天然放射性元素的衰变规律 通过对目前发
１ ＝∞ ＝０ ，
（ ）电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需 现的古老岩石中铀含量来推算地球的年龄 铀 的相对含量
２ ， ２３８
要吸收的最小能量。 例如：基态 → 电离态，Ｅ 吸＝０－ （ －１３ ． ６ 随时间的变化规律如图所示 。 下列说法正确的是 （ Ｃ ）
） ． 。
ｅＶ ＝１３６ ｅＶ
（ ）吸收的能量足够大，电离后，获得自由的电子还具有
３
动能。
二、氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化
1.电子动能 电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力 即
： ， 铀 发生 衰变的方程为２３８ ２４２ ４
ｋｅ２
ｍ
ｖ２
所以Ｅ
ｋｅ２
随ｎ的增大而减小
Ａ． ２３８
个铀核
α
经过 亿年 一
９
定
２Ｕ
还
→
有
９０Ｔｈ＋２
个
Ｈｅ
铀核未发生衰变
ｒ２ｎ ＝ ｒ ｎ ， ｋ ｎ＝ ２ ｒ ｎ ， 。 Ｂ．２ 铀 ０００ ２３８ 最终衰 ９０ 变形成 ， 铅 ２０６ ５００ 需经 次 衰变
2.电子电势能 当轨道半径减小时 静电力做正功 电势能减少
Ｃ． ２３８（ ９２Ｕ） ２０６（ ８２Ｐｂ）， ８ α ，
： ， ， ； 次 衰变
６ β
反之 当轨道半径增大时 电势能增加
， ， 。 测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半 可推算
Ｄ． ，
Ｅ
出地球的年龄约为 亿年
3.原子能量 ： Ｅ ｎ＝ Ｅ ｋ ｎ＋ Ｅ ｐ ｎ＝ｎ２ １ ， 随ｎ的增大而增大 ， 其中 Ｅ １＝－ 解析 铀 发生 ９０ 衰变的方程为２３８ ２３４ ４ ， 错误。
２３８ α ９２Ｕ→ ９０Ｔｈ＋２Ｈｅ Ａ
． 半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数（点拨： 对
１３６ ｅＶ。 ２０００
于统计规律来说只能算少数）的原子核衰变不适用， 错误。
考点 3 原子核 核反应 Ｂ
一、三种射线的比较 铀 ２３８ （２３ ９ ８ ２Ｕ ）衰变形成铅 ２０６ （２０ ８ ６ ２Ｐｂ ）， α 衰变的次数 ＝ ２３８－２０６ ＝
４
， 衰变的次数 （点拨：计算衰变次数时，可
本质 射出速度 电离本领 穿透本领 ８ β ＝８２＋２×８－９２＝６
以根据质量数的变化直接得出 衰变的次数，再计算 衰变
α β
高速 弱 小纸片即
射线 ． ｃ 很强 （ 的次数）， 正确。 现含有的铀是岩石形成初期时的一半，即经
α 氦核流 ０１ 可挡住 Ｃ
） 过了一个半衰期，可推算出地球的年龄约为 亿年， 错误。
４５ Ｄ
专题十六 近代物理初步 ２ ３９
三、核反应 大 原子核就越难被拆分开 表示该核就越稳定
， ， 。
核反应的四种类型 除了上面提到的衰变之外 还有三种 核子数较小的轻核与核子数较大的重核 其比结合能都比
： ， （２） ，
核反应类型如表所示 较小 中等大小的核的比结合能较大 表示这些原子核较
。 ， ，
稳定
核反应方程 实际意义或作用 。
当比结合能较小的原子核变成比结合能较大的原子核时
４ １４ １７ １ 卢瑟福发现质子 （３） ，
原子
２Ｈｅ＋７Ｎ→８Ｏ＋１Ｈ 就可释放核能
。
４ ９ １２ １ 查德威克发现中子 五、核能的计算
核的 ２Ｈｅ＋４Ｂｅ→６Ｃ＋０ｎ
人工 ２７ ４ ３０ １ 约里奥 － 居里 1.对质能方程的理解
转变 １３Ａｌ＋２Ｈｅ→１５Ｐ＋０ｎ 夫妇发现人工 一定的能量和一定的质量相联系 物体的总能量和它的质
３０ ３０ ０ （１） ，
１５Ｐ→１４Ｓｉ＋１ｅ 放射性同位素 量成正比 即Ｅ ｍｃ２
， ＝ 。
重核 ２３ ９ ５ ２Ｕ＋０ １ ｎ→ １４ ５ ４ ６Ｂａ＋３ ８ ６ ９ Ｋｒ＋３ １ ０ｎ 原子弹 、 （２） 核子在结合成原子核时出现质量亏损 Δ ｍ ， 其能量也要相应
裂变 核电站原理 减少 释放的能量 Ｅ ｍｃ２
２３５ １ １３６ ９０ １ ， Δ ＝Δ 。
９２Ｕ＋０ｎ→５４Ｘｅ＋３８Ｓｒ＋１００ｎ
原子核分解成核子时要吸收一定的能量 相应的质量增加
轻核 （３） ，
２ ３ ４ １ 太阳 氢弹原理 ｍ 吸收的能量 Ｅ ｍｃ２
聚变 １Ｈ＋１Ｈ→２Ｈｅ＋０ｎ 、 Δ ， Δ ＝Δ 。
2.与核反应相关的能量计算方法
四、对结合能与比结合能的理解 根据 Ｅ ｍｃ２ 计算 计算时 ｍ的单位是 ｃ的单位
（１） Δ ＝Δ 。 Δ “ｋｇ”，
1.对结合能的理解 是 Ｅ的单位是
“ｍ／ｓ”，Δ “Ｊ”。
结合能是针对由核子组成的原子核来说的 孤立核子如质 根据 Ｅ ｍ ． 计算 因 相当于 ．
（１） ， （２） Δ ＝Δ ×９３１５（ＭｅＶ） 。 １ｕ ９３１５ＭｅＶ
子或中子无结合能 的能量 所以计算时 ｍ 的单位是 Ｅ 的单位是
。 ， Δ “ｕ”，Δ
质量数越大的原子核结合能越大
（２） 。 “ＭｅＶ”。
2.对比结合能的理解 原子核的结合能 原子核的比结合能 核子数
（３） ＝ × 。
比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度 比结合能越
（１） ，
２ ４０ 5年高考3年模拟 B版 物理（教师用书）
考点 1 光电效应 波粒二象性 学生用书P205 如果电子是一个一个发射的 仍能得到干涉图样
Ｄ． ，
７． （ 浙江 月， ， 分）（多选）有一种新型光电效应量
１． （ 湖南， ， 分）量子技术是当前物理学应用研究的热 ２０２３ ６ １５ ３
２０２４ １ ４ 子材料 其逸出功为Ｗ 当紫外光照射该材料时 只产生动
点 下列关于量子论的说法正确的是 Ｂ ， ０。 ，
， （ ） 能和动量单一的相干光电子束 用该电子束照射间距为ｄ的
普朗克认为黑体辐射的能量是连续的 。
Ａ． 双缝 在与缝相距为Ｌ的观测屏上形成干涉条纹 测得条纹间
光电效应实验中 红光照射可以让电子从某金属表面逸出 ， ，
Ｂ． ， ， 距为 ｘ 已知电子质量为ｍ 普朗克常量为ｈ 光速为ｃ 则
若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出 Δ 。 ， ， ，
ＡＤ
康普顿研究石墨对 射线散射时 发现散射后仅有波长小 （ ）
Ｃ． Ｘ ，
ｈＬ
于原波长的射线成分 电子的动量ｐ
Ａ． ｅ＝ｄ ｘ
德布罗意认为质子具有波动性 而电子不具有波动性 Δ
Ｄ． ， ｈＬ２
２． ［ 江苏， （ ）］ 测温枪 学名 红外线辐射测温仪 电子的动能Ｅ
２０２０ １２ １ “ ”（ “ ”） Ｂ． ｋ＝ ｍｄ２ ｘ ２
具有响应快 非接触和操作方便等优点 它是根据黑体辐射 ２ （Δ ）
、 。 ｃｈＬ
规律设计出来的 能将接收到的人体热辐射转换成温度显示 光子的能量Ｅ Ｗ
， 。 Ｃ． ＝ ０＋ｄ ｘ
Δ
若人体温度升高 则人体热辐射强度Ｉ及其极大值对应的波
， Ｗ ｈ２Ｌ２
长λ的变化情况是 （ Ｂ ） Ｄ． 光子的动量ｐ ＝ ｃ ０ ＋ ｃｍｄ２ ｘ ２
２ （Δ ）
Ａ．
Ｉ增大
，
λ增大
Ｂ．
Ｉ增大
，
λ减小 ８． （ 河北， ， 分）如图是密立根于 年发表的钠金
２０２２ ４ ４ １９１６
Ｃ．
Ｉ减小
，
λ增大
Ｄ．
Ｉ减小
，
λ减小
属光电效应的遏止电压Ｕ 与入射光频率ν的实验曲线 该实
３． （ 黑吉辽， ， 分）（多选） 射线光电子能谱仪是利用
验直接证明了爱因斯坦光
ｃ
电效应方程 并且第一次利用
，
光电
２０２４ ８ ６ Ｘ
，
光照射材料表面激发出光电子 并对光电子进行分析的科
Ｘ 、
效应实验测定了普朗克常量ｈ 由图像可知 Ａ
。 （ ）
研仪器 用某一频率的 光照射某种金属表面 逸出了光电
。 Ｘ ，
子 若增加此 光的强度 则 ＢＤ
， Ｘ ， （ ）
该金属的逸出功增大
Ａ．
光的光子能量不变
Ｂ．Ｘ
逸出的光电子最大初动能增大
Ｃ．
单位时间逸出的光电子数增多
Ｄ．
４． （ 海南， ， 分）某金属在一束单色光的照射下发生光
２０２１ ３ ３
电效应 ， 光电子的最大初动能为 Ｅ ｋ， 已知该金属的逸出功为 Ａ．
钠的逸出功为ｈν
ｃ
Ｗ 普朗克常量为ｈ 根据爱因斯坦的光电效应理论 该单色 钠的截止频率为 ． １４
０， 。 ， Ｂ． ８５×１０ Ｈｚ
光的频率ν为 Ｄ 图中直线的斜率为普朗克常量ｈ
（ ） Ｃ．
Ｅ Ｗ Ｅ Ｗ Ｅ Ｗ 遏止电压Ｕ 与入射光频率ν成正比
ｋ ０ ｋ－ ０ ｋ＋ ０ Ｄ． ｃ
Ａ． ｈ Ｂ． ｈ Ｃ． ｈ Ｄ． ｈ ９． （ 江苏， ， 分）如图所示 分别用 两种材料作
２０２１ ８ ４ ， １、２ Ｋ
５． （ 全国乙， ， 分）一点光源以 的功率向周围 极进行光电效应探究 其截止频率ν ν 保持入射光不变 则
２０２２ １７ ６ １１３ Ｗ ， １＜ ２， ，
所有方向均匀地辐射波长约为
６×１０
－７
ｍ
的光
，
在离点光源距 光电子到达
Ａ
极时动能的最大值Ｅ
ｋｍ
随电压Ｕ变化关系的图
离为Ｒ处每秒垂直通过每平方米的光子数为
３×１０
１４个
。
普朗 像是
（
Ｃ
）
克常量为ｈ ． －３４ Ｒ约为 Ｂ
＝６６３×１０ Ｊ·ｓ。 （ ）
２ ２
Ａ．１×１０ ｍ Ｂ．３×１０ ｍ
２ ２
Ｃ．６×１０ ｍ Ｄ．９×１０ ｍ
６． （ 浙江 月， ， 分）（多选）电子双缝干涉实验是近
２０２２ １ １６ ２
代证实物质波存在的实验 如图所示 电子枪持续发射的电
。 ，
子动量为 ． －２３ 然后让它们通过双缝打到屏上
１２×１０ ｋｇ·ｍ／ｓ， 。
已知电子质量取 ． －３１ 普朗克常量取 ． －３４
９１×１０ ｋｇ， ６ ６×１０ Ｊ·ｓ，
下列说法正确的是 ＢＤ
（ ）
考点 2 原子结构 学生用书P206
１． （ 江西， ， 分）近年来 江西省科学家发明硅衬底氮化
２０２４ ２ ４ ，
发射电子的动能约为 ． －１５ 镓基系列发光二极管 开创了国际上第三条 技术
Ａ． ８０×１０ Ｊ （ＬＥＤ）， ＬＥＤ
发射电子的物质波波长约为 ． －１１ 路线 某氮化镓基 材料的简化能级如图所示 若能级差
Ｂ． ５５×１０ ｍ 。 ＬＥＤ ，
只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉 为 ． 约 ． －１９ 普朗克常量ｈ ． －３４
Ｃ． ２２０ ｅＶ（ ３５２×１０ Ｊ）， ＝６６３×１０ Ｊ·ｓ，
专题十六 近代物理初步 ２ ４１
则发光频率约为 Ｃ Ｅ Ｅ
（ ） 频率为ν 的光 其动量为 ３－ １
& Ａ． ３１ ， ｈｃ
D
频率为ν 和ν 的两种光分别射入同一光电效应装置 均产
F7 Ｂ． ３１ ２１ ，
生光电子 其最大初动能之差为ｈν
， ３２
& 频率为ν 和ν 的两种光分别射入双缝间距为ｄ 双缝到屏
C Ｃ． ３１ ２１ 、
Ａ．６ ． ３８×１０ １４ Ｈｚ Ｂ．５ ． ６７×１０ １４ Ｈｚ 的距离为ｌ的干涉装置 产生的干涉条纹间距之差为 ｌｃ
， ｄν
Ｃ．５ ． ３１×１０ １４ Ｈｚ Ｄ．４ ． ６７×１０ １４ Ｈｚ ３２
Ｅ Ｅ
２．
会自
（ ２
发
０２
地
２
辐
海
射
南
出
， １
多
１ ，
种
４ 分
频
）
率
（
的
多
光
选）
下
大
列
量
说
氢
法
原
正
子
确
处
的
于
是
ｎ ＝４ 能
ＢＣ
级 ， Ｄ． 若原子从ｎ ＝３ 跃迁至ｎ ＝４ 能级 ， 入射光的频率ν′ ３４＞ ４－ ｈ ３
， （ ）
Ａ． 向基态跃迁时氢原子吸收能量 考点 3 原子核 核反应 学生用书P207
能辐射出 种频率的光
Ｂ． ６ １． （ 北京， ， 分）下列核反应方程中括号内的粒子为中
从ｎ 能级跃迁到ｎ 能级时辐射的光频率最大 ２０２３ ３ ３
Ｃ． ＝４ ＝１ 子的是 Ａ
从ｎ 能级跃迁到ｎ 能级时辐射的光频率最大 （ ）
Ｄ． ＝４ ＝３ ２３５ １ １４４ ８９
３． （ 辽宁， ， 分）原子处于磁场中 某些能级会发生劈 Ａ． ９２Ｕ＋０ｎ→５６Ｂａ＋３６Ｋｒ＋（ ）
２０２３ ６ ４ ，
２３８ ２３４
裂 某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示 相应能 Ｂ． ９２Ｕ→９０Ｔｈ＋（ ）
。 ，
１４ ４ １７
级跃迁放出的光子分别设为 若用 照射某金属表 Ｃ． ７Ｎ＋２Ｈｅ→８Ｏ＋（ ）
①②③④。 ①
面时能发生光电效应 且逸出光电子的最大初动能为Ｅ 则 Ｄ． １４ ６Ｃ→ １４ ７Ｎ＋（ ）
， ｋ， ２． （ 山东， ， 分） 年是中国航天大年 神舟十八号
Ａ ２０２４ １ ３ ２０２４ ， 、
（ ） 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９０ 衰变为９０ 的半衰期约为 年 ２３８ 衰
。 ３８Ｓｒ ３９Ｙ ２９ ；９４Ｐｕ
变为２３４ 的半衰期约为 年 现用相同数目的９０ 和２３８
９２Ｕ ８７ 。 ３８Ｓｒ ９４Ｐｕ
各做一块核电池 下列说法正确的是 Ｄ
， （ ）
和 的能量相等 ９０ 衰变为９０ 时产生 粒子
Ａ．① ③ Ａ．３８Ｓｒ ３９Ｙ α
的频率大于 的频率 ２３８ 衰变为２３４ 时产生 粒子
Ｂ．② ④ Ｂ． ９４Ｐｕ ９２Ｕ β
用 照射该金属一定能发生光电效应 年后 剩余的９０ 数目大于２３８ 的数目
Ｃ． ② Ｃ．５０ ， ３８Ｓｒ ９４Ｐｕ
用 照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ｅ 年后 剩余的９０ 数目小于２３８ 的数目
Ｄ． ④ ｋ Ｄ．８７ ， ３８Ｓｒ ９４Ｐｕ
４． （ 广东， ， 分）目前科学家已经能够制备出能量量子 ３． （ 浙江 月， ， 分） 发现中子的核反应方程
２０２２ ５ ４ ２０２４ ６ ４ ３
Ｅ 为４ ９ １ 玉兔二号 巡视器的核电池中钚 的
数ｎ较大的氢原子
。
氢原子第ｎ能级的能量为Ｅ
ｎ＝ｎ２
１
，
其中
衰变
２Ｈ
方
ｅ＋
程
４Ｂ
为
ｅ→
２３
Ｘ
８
＋０ｎ，
２
“
３４ 正确
”
的是
２３
Ａ
８
Ｅ ． 如图是按能量排列的电磁波谱 要使ｎ 的
９４Ｐｕ→ ９２Ｕ＋Ｙ， （ ）
氢 １ 原 ＝－ 子 １３ 吸 ６ 收 ｅＶ 一 。 个光子后 恰好失去一个电子变成 ， 氢离子 ＝２ 被 ０ 吸 Ａ ．核反应方程中的 Ｘ 为１ ６ ２ Ｃ
， ， ．衰变方程中的 为３
收的光子是 Ａ Ｂ Ｙ ２Ｈｅ
（ ） ．中子１ 的质量数为零
Ｃ ０ｎ
．钚 的衰变吸收能量
Ｄ ２３８
４． （ 湖南， ， 分） 年 月 日 中国 人造太阳 反
２０２３ １ ４ ２０２３ ４ １２ ， “ ”
应堆中科院环流器装置 创下新纪录 实现 秒稳态
（ＥＡＳＴ） ， ４０３
红外线波段的光子 可见光波段的光子 长脉冲高约束模等离子体运行 为可控核聚变的最终实现又
Ａ． Ｂ． ，
紫外线波段的光子 射线波段的光子 向前迈出了重要的一步 下列关于核反应的说法正确的是
Ｃ． Ｄ．Ｘ ，
５． （ 浙江 月， ， 分）玻尔氢原子电子轨道示意图如 Ａ
２０２４ ６ １０ ３ （ ）
图所示 处于ｎ 能级的原子向低能级跃迁 会产生三种频 相同质量的核燃料 轻核聚变比重核裂变释放的核能更多
， ＝３ ， Ａ． ，
率为ν ν 和ν 的光 下标数字表示相应的能级 已知普朗 氘氚核聚变的核反应方程为２ ３ ４ ０
３１、 ３２ ２１ ， 。 Ｂ． １Ｈ＋１Ｈ→２Ｈｅ＋－１ｅ
克常量为ｈ 光速为ｃ 正确的是 Ｂ 核聚变的核反应燃料主要是铀
， 。 （ ） Ｃ． ２３５
& 核聚变反应过程中没有质量亏损
Ｄ．
５． （ 浙江 月， ， 分） 玉兔二号 装有核电池 不惧漫
I & ２０２３ ６ ５ ３ “ ” ，
长寒冷的月夜 核电池将２３８ 衰变释放的核能一部分转换成
&
。 ９４Ｐｕ
电能 ２３８ 的衰变方程为２３８ Ｘ ４ 则 Ｃ
& 。 ９４Ｐｕ ９４Ｐｕ→９２Ｕ＋２Ｈｅ， （ ）
& 衰变方程中的Ｘ等于
O O $ O I Ａ Ｂ． ． ４ ２Ｈｅ 的穿透能力比 γ 射 ２ 线 ３３ 强
O
$
$ Ｃ． ２
月
３ ９ ８ ４Ｐ
夜
ｕ
的
比
寒
９ Ｘ ２Ｕ
冷
的
导
比
致
结
２３８
合能
的
小
半衰期变大
O
$
６．
Ｄ．
（
２０２３
全国甲，
１５
９４
，
Ｐ
６
ｕ
分）在下列两个核反应方程中
１４ １７ ７
Ｘ＋７Ｎ→Ｙ＋８Ｏ Ｙ＋３Ｌｉ→２Ｘ
２ ４２ 5年高考3年模拟 B版 物理（教师用书）
和 代表两种不同的原子核 以Ｚ和Ａ分别表示 的电荷 １０． （ 福建， ， 分） 年 月 日本发生的大地震造成
Ｘ Ｙ ， Ｘ ２０２２ ２ ４ ２０１１ ３ ，
数和质量数 则 Ｄ 了福岛核电站核泄漏 在泄漏的污染物中含有大量放射性
， （ ） 。
Ｚ Ａ Ｚ Ａ 元素１３１ 其衰变方程为１３１ １３１ ０ 半衰期为 天 已
Ａ． ＝１， ＝１ Ｂ． ＝１， ＝２ ５３Ｉ， ５３Ｉ→５４Ｘｅ＋－１ｅ， ８ ，
Ｚ Ａ Ｚ Ａ 知ｍ ． ｍ ． ｍ ． 则
Ｃ． ＝２， ＝３ Ｄ． ＝２， ＝４ Ｉ＝１３１０３７２１ ｕ， Ｘｅ＝１３１０３１ ８６ ｕ， ｅ＝００００５４９ ｕ，
７． （ 重庆， ， 分）原子核２３５ 可以经过多次 和 衰变 下列说法正确的是 Ｄ
２０２３ ６ ４ ９２Ｕ α β （ ）
成为稳定的原子核２０７ 在该过程中 可能发生的 衰变是 衰变产生的 射线来自１３１ 原子的核外电子
８２Ｐｂ， ， β Ａ． β ５３Ｉ
Ａ 该反应前后质量亏损 ．
（ ） Ｂ． ０００５３５ ｕ
Ａ． ２２ ８ ３ ７Ｆｒ→ ２２ ８ ３ ８Ｒａ＋－ ０ １ｅ Ｂ． ２ ８ １ ３ ３ Ｂｉ→ ２ ８ １ ４ ３ Ｐｏ＋－ ０ １ｅ Ｃ． 放射性元素１３ ５ １ ３Ｉ 发生的衰变为 α 衰变
Ｃ． ２ ８ ２ ８ ５ Ｒａ→ ２２ ８ ５ ９Ａｃ＋－ ０ １ｅ Ｄ． ２１ ８ ８ ４Ｐｏ→ ２１ ８ ８ ５Ａｔ＋－ ０ １ｅ Ｄ． 经过 １６ 天 ，７５ ％的１３ ５ １ ３Ｉ 原子核发生了衰变
８． （
２０２２
浙江
６
月，
１４
，
２
分）（多选）秦山核电站生产１４
６Ｃ
的核 １１． （
２０２２
全国甲，
１７
，
６
分）两种放射性元素的半衰期分别
为ｔ 和 ｔ 在ｔ 时刻这两种元素的原子核总数为 Ｎ 在
反应方程为１４ ７Ｎ＋０ １ ｎ → １ ６ ４ Ｃ＋Ｘ， 其产物１ ６ ４ Ｃ 的衰变方程为１４ ６Ｃ → ０ ２０， ＝０ ，
Ｎ
１４ ０ 下列说法正确的是 ＡＢ ｔ ｔ 时刻 尚未衰变的原子核总数为 则在ｔ ｔ 时刻
７Ｎ＋－１ｅ。 （ ） ＝２０ ， ， ＝４０ ，
是１ ３
Ａ．Ｘ １Ｈ 尚未衰变的原子核总数为 Ｃ
１４ 可以用作示踪原子 （ ）
Ｂ． ６Ｃ Ｎ Ｎ Ｎ Ｎ
Ｃ．－ ０ １ｅ 来自原子核外 Ａ．
１２
Ｂ．
９
Ｃ．
８
Ｄ．
６
Ｄ．
经过一个半衰期
，１０
个１４
６Ｃ
将剩下
５
个 １２． （
２０２１
全国乙，
１７
，
６
分）医学治疗中常用放射性核素１１３
Ｉｎ
９． （
２０２３
浙江
１
月，
９
，
３
分）宇宙射线进入地球大气层与大气 产生
γ
射线
，
而１１３
Ｉｎ
是由半衰期相对较长的１１３
Ｓｎ
衰变产生
作用会产生中子
，
中子与大气中的氮
１４
会产生以下核反 的
。
对于质量为ｍ
０
的１１３
Ｓｎ，
经过时间ｔ后剩余的１１３
Ｓｎ
质量
应 １４ １ １４ １ 产生的１４ 能自发进行 衰变 其半衰期 ｍ
：７Ｎ＋０ｎ→６Ｃ＋１Ｈ， ６Ｃ β ， 为ｍ 其 ｔ图线如图所示 从图中可以得到１１３ 的半衰
为 年 利用碳 的衰变规律可推断古木的年代 下列 ， ｍ － 。 Ｓｎ
５７３０ 。 １４ 。 ０
说法正确的是 Ｄ 期为 Ｃ
（ ） （ ）
１４ 发生 衰变的产物是１５
Ａ． ６Ｃ β ７Ｎ
衰变辐射出的电子来自碳原子的核外电子
Ｂ．β
近年来由于地球的温室效应 引起１４ 的半衰期发生微小
Ｃ． ， ６Ｃ
变化
． ．
若测得一古木样品的１４ 含量为活体植物的 １ 则该古木距 Ａ．６７３ ｄ Ｂ．１０１０ ｄ
Ｄ． ６Ｃ ， ． ．
４ Ｃ．１１５１ ｄ Ｄ．１２４９ ｄ
今约为 年
１１４６０
２． （ 贵州毕节二模）如图所示为氦离子的能级图 根据玻
15分钟 学生用书P209 ２０２４ ，
尔原子理论和爱因斯坦光电效应理论 关于氦离子能级跃迁
１． （ 贵州贵阳适应性考试）图 为玻尔的氢原子能级图 ， ，
２０２４ ａ 。 下列说法正确的是 Ｄ
氢原子光谱在可见光区域内的四条谱线 和 如 （ ）
Ｈα、Ｈβ、Ｈγ Ｈδ O &F7
图 所示 它们都是氢原子中电子从量子数ｎ 的能级跃迁
ｂ ， ＞２
到ｎ 的能级时发出的光 下列关于 和 四条
＝２ 。 Ｈα、Ｈβ、Ｈγ Ｈδ
谱线的描述正确的是 Ｄ
（ ）
大量处于ｎ 能级的氦离子向低能级跃迁过程中最多可
Ａ． ＝４
辐射 种不同频率的光子
３
处于ｎ 能级的氦离子 只要吸收 ． 的能量就能发
Ｂ． ＝１ ， １３ ６ ｅＶ
生电离
用从ｎ 能级向ｎ 能级跃迁过程中辐射的光去照射逸
图 图 Ｃ． ＝４ ＝３
ａ ｂ
对应的前后能级之差最大 出功为 ． 的金属钙 能使金属钙发生光电效应
Ａ．Ｈα ３２ ｅＶ ，
从ｎ 能级跃迁至ｎ 能级过程中辐射的光子频率为ν
Ｂ．
同一介质对
Ｈβ
的折射率最大 Ｄ．
从ｎ
＝２
能级跃迁至ｎ
＝１
能级过程中辐射的光子频率为ν
１，
Ｃ．
同一介质中
Ｈγ
的传播速度最大
则ν
＝３
ν
＝２ ２，
若用 照射某一金属能发生光电效应 则用 照射该金 １＞ ２
Ｄ． Ｈβ ， Ｈδ
属也一定能发生光电效应
专题十六 近代物理初步 ２ ４３
３． （ 山东青岛一模）太阳能电池板是利用光电效应将光 ６． （ 第二次 联考） 年 月 某公司正式发布全
２０２４ ２０２４ Ｔ８ ２０２３ １２ ，
能转化为电能的设备 图甲是研究制作电池板的材料发生光 球首型 世界最大的 级核动力集装箱船船型设计
， 、 ２４０００ＴＥＵ ，
电效应的电路图 用不同频率的光照射 极板发生光电效 它采用了第四代钍基堆型熔盐反应堆 具有更高的安全性 更
。 Ｋ ， 、
应 得到图乙中遏止电压 Ｕ 与入射光的频率 ν 间的关系图 少的核废料 更长的使用寿命和更广泛的能源应用前景 在
， ｃ 、 。
像 下列说法正确的是 Ｂ 该反应堆中 钍 ２３２ 核经过一系列的衰变最终变成了铅
。 （ ） ， （ ９０Ｔｈ）
/ ２０８ 核 下列说法正确的是 Ｃ
（ ８２Ｐｂ） ， （ ）
钍核包含 个质子和 个中子
, Ａ． ９０ １４０
" ?" 6 D 7 Ｂ． 钍核的结合能小于铅核的结合能
7 钍核衰变为铅核经历了 次 衰变和 次 衰变
Ｃ． ６ α ４ β
0 钍核衰变为铅核需要吸收能量
ν Ｄ．
７． （ 重庆二模）某种光伏电池的工作原理如图所示 半
２０２４ 。
甲 乙
径为Ｒ的透明导电的球壳为阳极 球形感光材料为阴极
增大入射光频率 极板的逸出功增大 Ａ， Ｋ。
Ａ． ，Ｋ 现用光子动量为ｐ的黄光照射 极 极能发射出最大初动
增大入射光频率 产生光电子的最大初动能增加 Ｋ ，Ｋ
Ｂ． ， 能为Ｅ 的光电子 已知电子电荷量为ｅ 光速为ｃ 普朗克常
增大入射光强度 产生光电子的最大初动能增加 ｋ 。 ， ，
Ｃ． ， 量为ｈ 忽略光电子重力及光电子之间的相互作用 下列说法
遏止电压Ｕ 与入射光频率ν关系图线的斜率表示普朗克 ， 。
Ｄ． ｃ 正确的是 Ｂ
常量 （ ）
, 7
４． （ 安徽安庆二模）太阳内部每天都进行着大量的核聚
２０２４
变反应 其中一种核聚变反应是两个氘核对心碰撞发生
，
的 ２ ２ ３ １ 已知一个氘核 ２ 的质量为ｍ 一个
：１Ｈ＋１Ｈ→２Ｈｅ＋０ｎ。 （１Ｈ） １， "
氦核 ３ 的质量为ｍ 一个中子 １ 的质量为ｍ 下列说
（２Ｈｅ） ２， （０ｎ） ３。
法正确的是 Ｄ
（ ） ｐ
Ａ． 氦核 （ ３ ２Ｈｅ） 和中子 （ １ ０ｎ） 的质量数之和小于两个氘核 （ ２ １Ｈ） 的 Ａ． 入射光子的波长为 ｈ
质量数之和
阴极感光材料的逸出功为ｃｐ Ｅ
Ｂ．
该核反应吸收的能量Ｅ
＝（
ｍ
１－
ｍ
２－
ｍ
３）
ｃ２ Ｂ
Ｃ
．
．
若仅增大入射光强度
，
电压表
－
的
ｋ
示数将增大
核反应前后系统总动量减小
Ｃ． Ｅ
Ｄ．
该核反应释放的能量Ｅ
＝（２
ｍ
１－
ｍ
２－
ｍ
３）
ｃ２
Ｄ．
若用紫光照射
Ｋ
极
，
电压表的最大示数将小于
ｅ
ｋ
５． （ 湖北部分市州期末）物理实验是物理理论研究的基 ８． （ 山东济宁一模）（多选）如图甲所示 ａ ｂ两束单色
２０２４
２０２４ ， 、
石 关于如图所示的几幅图说法正确的是 Ｄ
光分别沿不同方向射向横截面为半圆形的玻璃砖的圆心Ｏ
。 （ ）
，
* S
已知ａ光刚好发生全反射 ｂ 光的折射光线 反射光线未画
: α1 ， （
出 刚好与ａ光的反射光线重叠 分别将这两束单色光射向
S ） 。
图乙所示的装置 仅有一束光能发生光电效应 调节滑片 Ｐ
6
6
D
6
D 的位置 当电流表
，
示数恰好为 时 电压表示数为
。
Ｕ 已知
甲 乙 ， ０ ， ｃ。 Ｋ
极板上金属的极限频率为ν 电子电荷量的绝对值为ｅ 普朗
NN !4 6.F7 ０， ，
)F 0 ,S #B 6 克常量为ｈ 。 下列说法正确的是 （ ＣＤ ）
!+= , "
-J
,/
) BF ?"
U B 7
1
丙 丁 β β
图甲说明发生光电效应时 频率大的光对应的遏止电压一 0
Ａ． ， α
C 4
定小
甲 乙
图乙是 粒子散射图景 在 粒子散射实验中 大多数粒子
Ｂ． α ， α ， 若将ｂ光沿ａ光的光路射向Ｏ点 ｂ光也能发生全反射
都有了明显偏转 Ａ． ，
用同一装置做光的双缝干涉实验 ａ光产生的干涉条纹间距
图丙说明氡原子核衰变时 每过 ． 天 发生衰变的原子核 Ｂ． ，
Ｃ． ， ３ ８ ， 比ｂ光的大
数目保持不变
ａ光的光子能量为ｈν ｅＵ
由图丁可以推断出 氧原子核 １６ 比锂原子核 ６ 更 Ｃ． ０＋ ｃ
Ｄ． ， （ ８Ｏ） （３Ｌｉ） 用图乙装置测量遏止电压 滑片Ｐ应从图示位置向左端滑动
稳定 Ｄ． ，
