2021届高考物理二轮复习讲义：五 近代物理初步

近代物理初步

专题复习目标学科核心素养局考命题方向

物理观念：通过学习原高考主要考查原子物理和

1.原子及原子核的结构。

子核、波粒二象性，促能级跃迁；光电效应规律

2.光电效应的规律和电路、

进学生形成物质观念。和电路；核反应和核能；

能级和能级跃迁的规律。

科学态度与责任：所有物理学史和物理学思想方

3.原子核的衰变和人工转

的物理理论都必须接受法等。题目比较简单，题

变以及核能的计算等知识。

实践的检验。型为选择题。

知识梳理-方法链接

一'光电效应

1.光电效应的实验规律

(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率低王这个频率时不发生

光电效应。

(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增

大。

(3)入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不会超过

lO^So

(4)当入射光的频率大于或等于极限频率时，饱和光电流的大小与入射光的

强度成正比。

2.光电效应的三个概念

(1)光电子的最大初动能：只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服

原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能。

(2)饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随

着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值,这个饱和值是饱和光电流，在

一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。

(3)入射光强度：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总

能量。

3.光电效应方程

(1)光电子的最大初动能Ek跟入射光子的能量加和逸出功Wo的关系为反=

近二地，光电子的最大初动能&可以利用光电管用实验的方法测得，即Ek=eQ,

其中七是遏止电压。

(2)极限频率％=半。

(3)光电效应方程中的Wo为逸出功，它与极限频率外的关系是WQ=hvco

二'氢原子能级图

1.氢原子能级图如图所示。

2.一群氢原子处于量子数为最多可能辐射出的光谱线条数

〃（九一1）

N=U=

-2-

三、核反应和核能

1.原子核的衰变

衰变类型a衰变B衰变

衰变方程宏一对Y+越9X-ZCIY+兔

2个质子和2个中子结合成一个核内的一个中子转化成了一个质

衰变实质整体射出子和一1个电子

2iH+2on-iHeon->iH+-ie

衰变规律电荷数守恒、质量数守恒

2.核能

(1)原子核的结合能：克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能

量，或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量。

(2)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。注意质

量数与质量是两个不同的概念。

(3)质能方程：E=mc2,即一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量

与它的质量成正比。

3.质能方程的应用

(1)根据△£■=△/%/计算，计算时的单位是"kg”,c的单位是"m/s",AE

的单位是“J”。

(2)根据△E=A/"X931.5MeV计算。因1原子质量(单位u)相当于931.5MeV

的能量，所以计算时△机的单位是“u”，AE的单位是“MeV”。

热点题型-核心突破

。物理观念之物质观念

热点一光电效应现象

1.两条线索

r照射光［强度一决定着每秒钟光源发射的光子数-------

(频率----决定着每个光子的能量£=肮----------

W出工f每秒钟逸出的光电子数一决定着光电流的大小•

I光电子■{

I光电子逸出后的最大初动能Ek=Av-Wo-----

2.两条对应关系

(1)光照强度大一光子数目多一发射光电子多一光电流大；

(2)光子频率高一光子能量大一光电子的最大初动能大。

例1用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为

1.28X10-19Jo已知普朗克常量为6.63X10-34J3,真空中的光速为3.00X108ms

'o能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()

A.IXIONHzB.8XIO14Hz

C.2X1015HzD.8X10I5HZ

［解析］根据爱因斯坦光电效应方程=卬0=后一机，代入数据解得Vo

%8X10I4HZ,B正确。

［答案］B

例21如图所示，分别用频率为v、2v的光照射某光电管，对应的遏止电压

之比为1:3,普朗克常量用人表示，则()

A.用频率为3的光照射该光电管时有光电子逸出

B.该光电管的逸出功为

C.用频率为2V的光照射时逸出光电子的初动能一定大

D.加正向电压时，用频率为2V的光照射时饱和光电流一定大

［解析］根据光电效应方程eUc\=hv-W,eUc2=2hv-W,7F=1,联立解

Uc2J

得W=）v,频率为1的单色光光子能量故用频率为3的光照射该光

电管时不能发生光电效应，即无光电子逸出，故A错误，B正确；根据光电效

应方程反=五一皿，可知，光子频率越大，光电子的最大初动能越大，但是逸出

光电子的初动能小于等于最大初动能，所以用频率为2V的光照射时逸出光电子

的初动能不一定大，故C错误；在发生光电效应的前提下，饱和光电流的强度

只与光照强度有关，电压只是提高光电子的动能，增大电流。到达一定程度之后

肯定要受到光电子数量的约束，电流不再增大，故D错误。

［答案］B

【拓展训练1］（2020•湘赣皖长郡十五校6月联考）科学家们对光电效应的

深入研究对发展量子理论起了根本性的作用，下列说法正确的是（）

A.爱因斯坦最先发现了光电效应现象，并提出光电效应方程，成功解释了

此现象

B.光电效应现象揭示了光具有波粒二象性

C.光电效应中遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关

D.不同频率的光照射同一种金属时，若均能发生光电效应，光电子的最大

初动能相等

解析：选Co光电效应是由赫兹首先发现的，故A错误；光电效应现象揭

示了光具有粒子性，故B错误；遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射

光的光强无关，保持人射光的光强不变，若频率低于遏止频率，则没有光电流产

生，C正确；根据光电效应方程得Ekm=6-W（）,则频率越高，光电子的最大初

动能越大，故D错误。

【拓展训练2】（2020•衡水中学9调）某种金属逸出光电子的最大初动能

Ekm与入射光频率v的关系如图所示，其中V。为极限频率。下列说法正确的是

A.逸出功随入射光频率增大而减小

B.最大初动能Ekm与入射光强度成正比

C.最大初动能Ekm与入射光频率成正比

D.图中直线的斜率与普朗克常量有关

解析：选D。金属的逸出功是由金属自身决定的，与入射光频率无关，A错

误；光电子的最大初动能Ekm与入射光的强度无关，B错误；根据爱因斯坦光电

效应方程Ekm=〃n—Wo，可知最大初动能Ekm随入射光频率增大而增大，但不成

正比，C错误；Ekm—U图线的斜率与普朗克常量有关，D正确。

【拓展训练3]（2020•石嘴山市4月模拟）研究光电效应的实验装置如图甲

所示。某同学选用甲、乙两种单色光做光电效应实验，发现光电流与电压的关系

如图乙所示。已知普朗克常量为h,电子的电荷量为e,下列说法正确的是（）

A.由图乙可知，甲光光子频率等于乙光光子频率

B.由图乙可知，甲光的强度小于乙光的强度

C.甲、乙光分别照射阴极K时，光电子逸出时最大初动能不同

D.由图乙可知，甲光照射时光电子的最大初动能大于乙光照射时光电子的

最大初动能

解析：选A。根据爱因斯坦光电效应方程有Ekm=〃v—W，根据动能定理有

—eUc=0—Ekm，联立得eUc=〃n—W，由于遏止电压上相同，则两种光的频率

相同，故A正确；光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光电流越大，即

可判断甲光的强度较大，故B错误；根据动能定理有一eUc=0—Ekm，即eUc=

Ekm，可知遏止电压相同，光电子的最大初动能相同，故C、D错误。

0模型构建和能量观念

热点二玻尔理论和能级跃迁

1.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量差。

2.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对值，剩

余能量为自由电子的动能。

3.一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为（〃一1），而一群氢原子跃

迁发出可能的光谱线条数可用N=e=^严求解。

4.计算能级能量时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各能级

的能量值均为负值；能量单位1eV=1.6X10j。

例31（2020•山西太原模拟）已知氢原子的能级公式E”=d（Ei=-13.6eV,n

=1,2,3,-）0大量处于某激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出的复色光通

过玻璃三棱镜后分成a、b、c、d、e、/6束（含不可见光），如图所示。据此可知，

从〃=3能级向〃=1能级（基态）跃迁产生的那一束是（）

C.dD.e

［解析］大量处于某激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出的复色光通过玻

璃三棱镜后分成6束，可知氢原子发生了从〃=4到基态的跃迁，其中从〃=4能

级向/?=1能级（基态）跃迁产生的光的频率最大，从〃=3能级向n=1能级（基

态）跃迁产生的光的频率从高到低排列是第2位，因频率越大的光折射率越大，

折射程度越大，可知该光对应着e光。

［答案］D

【拓展训练4］（2020•陕西渭南一轮检测）已知氢原子基态的能量为Ei=~

13.6eV,大量氢原子处于某一激发态，由这些氢原子可能发出的所有光子中，

频率最大的光子能量为-0.9375e，（激发态能量£„=§,其中〃=2,3,…）则

下列说法正确的是（）

A.这些氢原子中最高能级为5能级

B.这些氢原子中最高能级为6能级

C.这些光子可具有6种不同的频率

D.这些光子可具有4种不同的频率

解析：选C。氢原子基态的能量为-13.6eV,大量氢原子处于某一激发态，

由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为-0.9375E”则有

A£=-0.9375Ei=En-Er,解得E“=0.0625昂=一0.85eV=得，即处在〃=4能

级；根据C/=6,这些光子可具有6种不同的频率，故C正确，A、B、D错误。

【拓展训练5］（多选）（2020•广州模拟）氢原子的部分能级如图所示，已知

可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间。由此可推知（）

nE/eV

00-------------------------------------------。

5---------------------------0.54

4---------------------------0.85

3----------------------------1.51

2----------------------------3.4

113.6

A.从高能级向〃=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的频率高

B.从高能级向〃=2能级跃迁时发出的光均为可见光

C.用〃=2能级跃迁到〃=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属

钳能发生光电效应

D.大量的氢原子处于〃=4的激发态向低能级跃迁时，辐射出频率最小的

光是由〃=4能级跃迁到〃=3能级产生的

解析:选CD。从高能级向〃=3能级跃迁时辐射出的光子能量最大为1.51eV,

小于可见光的光子能量，则从高能级向〃=3能级跃迁时发出的光的频率比可见

光的频率低，故A错误；从高能级向〃=2能级跃迂时辐射的光子能量最大为3.40

eV,大于可见光的能量，故B错误；〃=2能级跃迁到〃=1能级辐射出的光子的

能量为10.2eV,大于6.34eV,则能发生光电效应，故C正确；大量的氢原子处

于〃=4的激发态向低能级跃迁时，由于〃=4能级跃迁到〃=3能级的能级差最

小，辐射出光子的能量最小，其频率也最小，故D正确。

【拓展训练6】（2020•成都市第二次诊断）图为氢原子的能级示意图。处于

〃=4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光子再照射逸出功为2.29eV

的某金属板，下列说法正确的是()

E/eV

.....................................0

5-----------------------------0.54

4—0.85

3--------------------------------1.51

2-------------------------------3.40

1--------------------------------13.6

A.共有10种不同频率的光子辐射出来

B.共有6种不同频率的光子能使该金属板发生光电效应现象

C.入射光子的频率越高，逸出光电子的最大初动能越大

D.从金属板中逸出的光电子就是a粒子

解析：选C。共有C：=6种不同频率的光子辐射出来，A错误；其中能级差

大于2.29eV的跃迁有4~1、3—1、2-1、4f2,即共有4种不同频率的光子能

使该金属板发生光电效应现象，B错误；根据光电效应规律可知，入射光子的频

率越高，逸出光电子的最大初动能越大，C正确；从金属板中逸出的光电子是3

e,不是a粒子，D错误。

®热考题型

热点三核反应与核能的计算

1.衰变规律及实质

衰变类型a衰变B衰变

衰变方程宏一的+汕宏一Az+iY+0-1e

2个质子和2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子

衰变实质

2|H+2HHeon^|H+-ie

衰变规律电荷数守恒、质量数守恒

2.y射电息：Y射线经常是伴随着a衰变或0衰变同时产生的。

3.半衰期的理解

(1)半衰期研究对象一定是大量的、具有统计意义的数量；

(2)半衰期永远不变；

(3)半衰期的公式%余=?/m余=根圾

例4(2020•四川成都教学质量监测)核电池可通过半导体换能器，将放射性

同位素喷Pu衰变过程释放的能量转变为电能。一静止的食Pu衰变为铀核党U和

新粒子，并释放出Y粒子。已知嗡Pu、2次J的质量分别为M、机U，下列说法正

确的是（）

A.2即Pu的衰变方程为端Puf2晶U+2|H+Y

B.核反应过程中的质量亏损为△〃7=〃Zpu—加U

2

C.核反应过程中的释放的核能为A£=（mpu-/Mu）c

D.释放的核能转变为嗡U动能、新粒子动能和丫光子能量

［解析］根据质量数守恒与电荷数守恒可知，2贾Pu的衰变方程为蹴Puf2软J

+,He+y,故A错误；此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量的差，则

为△"2=〃?Pu—mU—机a，故B错误：根据质能方程可知，释放的核能为△£'=4机（？

2

=（mPu—mv-ma）c,释放的核能转变为嗡U动能、新粒子（a粒子）动能和丫光子

能量，故C错误，D正确。

［答案］D

例51有四个核反应方程如下：

①巡U+M-粼r+】矍Xe+3Xi②汨+X2THe*n

③嘴Uf2铠Th+X3©ilMg+oHe-13AI+X4

下列说法正确的是（）

A.①是核聚变B.X2为汨

C.③是核裂变D.X4为中子

［解析］根据质量数与质子数守恒可知Xi的质量数为235+1弓95738=1，

92—38—54

而质子数为-----3----=3所以Xi是的，①是核裂变反应，故A错误；根据质

量数与质子数守恒可知X2的质量数为3+1—2=2,而质子数为2—1=1,所以

X2是汨，故B正确；根据质量数与质子数守恒可知X3的质量数为238—234=4,

而质子数为92—90=2,所以X3是担e,③是a衰变，故C错误；根据质量数与

质子数守恒可知X4的质量数为24+4—27=1,而质子数为12+2-13=1,所以

X4是相，故D错误。

［答案］B

【拓展训练7］（2020•山西太原模拟）2019年是世界上首次实现元素人工转

变100周年。1919年，卢瑟福用氢核轰击氮原子核，发现产生了另一种元素，

该核反应方程可写为^He+'^N-^X+iYo以下判断正确的是（）

A.根=16,n—1B.m=T7,n=\

C.加=16,〃=0D.m=17,〃=0

解析：选B。由质量数和电荷数守恒可得4+14=机+1,2+7=8+〃，解得

加=17,n=1,故B正确，A、C、D错误。

【拓展训练8]（2020•厦门期末）家庭装修中释放的甲醛和射线是白血病的

重要诱因。射线的来源往往是不合格的瓷砖、洁具，瓷砖、洁具释放的氨气/系Rn）

具有放射性，氨222衰变为针218C日Po）的半衰期为3.8天，则氮222衰变释放

出的粒子和密闭房间中氨气浓度减少87.5%需要的时间分别为（）

A.电子，11.4天B.质子，7.6天

C.中子，19天D.a粒子，11.4天

解析：选D。氢222衰变为针218的过程，质量数减少4,质子数减少2,

可判断发生了a衰变，放出的粒子为a粒子；根据半衰期公式方程N^=NogJ,

NA

氯气浓度减少87.5%时有寸=12.5%,解得f=3T=11.4天，故A、B、C错误，

No

D正确。

【拓展训练9]（2020•大连第一次模拟）2019年1月3日，“玉兔二号”月

球车与“嫦娥四号”着陆器分离，实现月球背面着陆。“玉兔二号”搭载了一块

核电池，利用畿Pu衰变为用U释放能量，可在月夜期间提供一定的电能。已知畿

2

Pu的质量为mPu,^U的质量为机u，真空中的光速为c,下列说法正确的是（）

A.2部Pu发生0衰变后产生的新核为甯U

B.2；；Pu衰变为镒U,中子数减少2

C.温度升高时，2贾Pu的衰变会加快

D.2次U衰变为喇U释放的能量为（〃如―风））。2

解析：选B。2贾Pu衰变为*U,根据质量数守恒与电荷数守恒可知衰变方程

为倒Pu-?第u+^He,则发生的是a衰变，其质量数减少4,核电荷数减少2,故

中子数减少2,故A错误，B正确：半衰期与外界因素无关，即温度升高时，畿

Pu的衰变快慢不变，故C错误；核反应过程中的质量亏损为Am=mpu—mu—ma,

2

核反应的过程中释放的能量E=（»7pu—m\j-ma）c,故D错误。

I---------------------------------------------------1

专题强化-知能提升

（建议用时：30分钟）

1.（2020•厦门期末）一个中子与原子核A发生核反应，生成一个笊核，核反

应放出的能量为Q,则质核的比结合能和原子核A分别为（）

A.Q,3eB.

C.Q,1HD.?e

解析：选B。写出核反应方程式根据质量数和电荷数守恒可以

求出Z=l,a=\,说明原子核A是|H,两个核子反应结合成鼠核放出的能量为

Q,比结合能指的是平均一个核子释放的能量，即为故B正确，A、C、D错

i天o

2.（多选）（2020•湖南永州一模）在医学上，常用钻60产生的y射线对患有恶

性肿瘤的病人进行治疗。钻60的衰变方程为的Co-或Ni+X,下列说法正确的是

（）

A.钻60发生的是。衰变，X是电子

B.丫射线比p射线的穿透能力强

C.X粒子是钻60原子核的组成部分

D.该衰变过程释放的核能全部转化为丫射线的能量

解析：选AB。由核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0,电

荷数为一1,则钻60发生的是（3衰变，X是电子，A正确；y射线比0射线的穿

透能力强，B正确：X粒子是电子，不是钻60原子核的组成部分，C错误；该

衰变过程释放的核能一部分转化为新核的动能，一部分转化为丫射线的能量，D

错误。

3.（2020•东丽区等级考试模拟）居室装修中常用的大理石等天然石材，若含

有铀、社等元素就会释放出放射性气体氨。氨会经呼吸进入人体并停留在体内发

生衰变，放射出a、仇丫射线。这些射线会导致细胞发生变异，引起疾病。下列

相关说法正确的是（）

A.铀嗨U衰变为镭^Rn要经过4次a衰变和4次B衰变

B.放射性元素发生衰变时放出的a射线具有波粒二象性

C.放射性元素发生P衰变时所释放的电子是原子核内的质子衰变为中子时

产生的

D.处于激发态的氧原子发出的某一单色光照射到某金属表面能发生光电效

应，若这束光通过玻璃砖折射后，再射到此金属表面，将不会再产生光电效应

解析：选B。铀崂u衰变为镭嗑Rn,质量数减小16,而质子数减小6,经过

一次a衰变，质量数减小4,质子数减小2,而一次0衰变质量数不变，质子数

增大1,因此要经过4次a衰变和2次B衰变，故A错误；放射性元素发生衰变

时放出的a射线，属于实物粒子，也具有波粒二象性，故B正确；。衰变时所释

放的电子是原子核内的中子衰变为质子时产生的，故C错误；发出的某一单色

光照射到某金属表面能发生光电效应，若这束光通过玻璃砖折射后，虽光速变化

了，但其频率不变，再射到此金属表面，仍然会再产生光电效应，故D错误。

4.（2020・济南模拟）静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒

子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如

图所示（a、b表示长度）。那么碳14的核反应方程可能是（）

A.'sC^lHe+'^BeB.

C.玲Cf一？e+'^ND.*Cf；H+3B

解析：选A。由轨迹弯曲方向可以看出，反冲核与放出的粒子的受力方向均

与电场强度方向相同，均带正电，由题图中数据可知：v\t=a,暑尸=2a且。2r

ztn\

=b,野乌2=的,又反应前后动量守恒，有miVi=m2V2,解得/：伙=1:2。故

L机2

只有A正确。

5.（2020•陕西西安模拟『恭Th具有放射性，发生一次0衰变成为新原子核X

的同时放出能量，下列说法正确的是（）

A.2^rh核能放射出B粒子，说明其原子核内有。粒子

B.新核X的中子数为143

C.嗡Th核的质量等于新核X与p粒子的质量之和

D.让阳Th同其他的稳定元素结合成化合物，其半衰期将增大

解析：选B。放射出0粒子，是由于原子核内发生P衰变，其中的中子转化

为电子放出的，故A错误；根据质量数和电荷数守恒得新核的质子数为91,质

量数为234,则中子数为234—91=143,故B正确；发生0衰变时会放出能量,

由爱因斯坦质能方程可知，反应前后质量不相等，故C错误；元素原子核的半

衰期由元素本身决定，与元素所处的物理和化学状态无关，故D错误。

6.秦山核电站是我国第一座核电站，其三期工程采用重水反应堆技术，利

用中子晶与静止笊核泊的多次碰撞，使中子减速。已知中子某次碰撞前的动能

为E,碰撞可视为弹性正碰。经过该次碰撞后，中子损失的动能为（）

18

-£

A.9B./

C.D.

解析：选B。设中子的质量为加，鼠核的质量为2，律，弹性正碰的过程满足

动量守恒和能量守恒。〃20=〃劭+2机如品。J]?犹+3*2〃症，由以上两式解

得01=-全,由已知可得£■=；"/中子损失的动能AE=^mv2—=Iwu2—

18

2

=-

9、、错误。

2mACD

7.（2020•蚌埠市第二次质检）氢原子能级示意图如图所示。光子能量为12.75

eV的一束光照射处于基态的大量氢原子，大量氢原子将发生能级跃迁，发出的

光可能有几种频率（）

nE/eV

00-----------------------0

5---------------------------0.54

4---------------------------0.85

3----------------------------1.51

2----------------------------3.40

1----------------------------13.6

A.3种B.4种

C.5种D.6种

解析：选D。根据玻尔理论，可知当光子能量为12.75eV时，由于一13.6eV

+12.75eV=-0.85eV,可知氢原子到达的最大能级为第4能级，结合数学公式

谓=6得出发出的光可能有6种频率，故D正确，A、B、C错误。

8.（2020•江西省重点中学盟校第一次联考）氢原子的能级分布图如图所示,

一群处于〃=5能级的氢原子向低能级跃迁时，可辐射不同频率的光子，将辐射

出的光子照射到逸出功为3.20eV某金属表面，下列说法正确的是（）

nE/eV

5----------------------0.54

彳二怪

2----------------------3.4

1----------------------13.6

A.可辐射4种不同频率的光子

B.氢原子从〃=5能级跃迁到鹿=4能级，辐射的光子频率最大

C.辐射出的所有光子照射到该金属表面，均能发生光电效应

D.从该金属表面逸出的光电子的最大初动能的最大值为9.86eV

解析：选D。根据廉=10,可知一群处于〃=5能级的氢原子向低能级跃迁

时能辐射出10种不同频率的光，故A错误；由题图可知，氢原子从“=5能级

跃迁到〃=4能级，能级差最小，所以释放的能量最小，故辐射的光子频率最小，

故B错误；根据能级差公式加=&一旦，可知从〃=5跃迁到〃=4辐射的光子

能量为0.31eV,〃=4跃迁到〃=3辐射的光子能量为0.66eV,〃=3跃迁到〃=2

辐射的光子能量为1.89eV,〃=5跃迁到〃=3辐射的光子能量为0.97eV等等，

由此分析可知，当能级间发生跃迁辐射的能量小于逸出功3.20eV时，这些辐射

出来的光子照射到该金属表面，不能发生光电效应，故C错误；当氢原子从n

=5能级跃迁到〃=1能级时，能级差最大，根据能级差公式〃丫=及5一昂=13.06

eV,根据爱因斯坦光电效应方程有Ekm=6-%），解得Ekm=9.86eV,故D正确。

9.（2020・渭南市教学质量检测）金属钠的逸出功为2.49eV,氢原子的能级分

布如图所示，一群氢原子处于〃=4的激发态，当它们向较低的能级跃迁时发出

的光照射金属钠，能使金属钠逸出光电子的光子频率有（）

nE/eV

00--------------------------------------------°

4--------------------------0.85

3---------------------------1.51

2---------------------------3.40

1---------------------------13.60

A.1种B.2种

C.3种D.4种

解析：选D。根据数学组合公式C：=6,可知，这群处于〃=4激发态的氢

原子共能辐射出6种不同频率的光，由图可知，从〃=4到〃=3跃迁时放出的能

量为0.66eV,小于金属钠的逸出功，不能使金属钠逸出光电子，同理从〃=3到

〃=2跃迁时放出的能量为1.89eV,小于金属钠的逸出功，不能使金属钠逸出光

电子，所以能使金属钠逸出光电子的光子频率有4种，故D正确。

10.（2020•深圳市第二次统测）我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器

二号M"（又被称为“人造太阳”）将在2020年投入运行。其所发生的可控核聚

变方程是汨+；H-2He+X,已知汨、；H、：He和X的质量分别为〃X、加2、加3

和机4,真空中的光速为c。下列说法正确的是（）

A.X是质子

B.大亚湾核电站利用核聚变发电

C.该核反应所释放的核能为AE=（"ii+m2——叫得

D.汨和汨的比结合能之和大于aHe的比结合能

解析：选C。由质量数守恒和电荷数守恒，写出核反应方程为汨+怕f^He

+in,则X为中子，故A错误；大亚湾核电站利用核裂变发电，故B错误；由

爱因斯坦质能方程可知，该核反应所释放的核能为△七=（加+加2—加4一m3）。2,

故C正确；比结合能大的原子核稳定，一个负核与一个氤核结合成一个氮核时，

同时释放能量，则?He更稳定，比结合能大，由于核子数守恒，则反应后知e的

比结合能大于反应前汨和汨的比结合能之和，故D错误。

11.（2020・青鸟市上学期期末）氢原子能级图如图所示，金属钾的逸出功为

2.25eV,则下面有关说法正确的是（）

n砒丫

00------------------------------------------------。

5--------------------0.54

4--------------------0.85

3---------------------1.51

2---------------------3.4

113.6

A.处于基态的氢原子能吸收13.0eV的光子后跃迁至〃=3能级

B.大量处于〃=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出5种不同

频率的光

C.用处于〃=3能级的氢原子向低能级跃迁所辐射出的各种色光照射金属

钾，都能发生光电效应

D.用大量处于〃=4能级的氢原子向低能级跃迁所辐射出的光照射金属钾，

所产生光电子的最大初动能为10.5eV

解析：选Do用能量为13.0eV的光子照射，基态的氢原子若吸收13.0eV的

能量，则能量值为-0.6eV,氢原子没有该能级。所以不能使处于基态的氢原子

跃迁，故A错误；大量处于〃=4能级的氢原子，最多可以辐射出6种不同频率

的光，故B错误；现有一群处于〃=3能级的氢原子向低能级跃迁，根据〃=3,

知该群氢原子可能辐射3种不同频率的光子，但是从〃=3能级跃迁到〃=2能级

的光子能量小于2eV,所以能使该金属发生光电效应的频率共有2种，故C错

误；〃=4能级的氢原子跃迁到基态时，释放光子的能量后=&一昂=12.75€丫，

再根据光电效应方程式得光电子的最大初动能为反=七一Wo=12.75eV-2.25

eV=10.5eV,故D正确。

12.（2020•泸州市二诊）光电效应实验装置图如图所示。实验中用。光照射光

电管时，灵敏电流计有示数；而用b光照射光电管时，灵敏电流计没有示数，则

下列说法正确的是（）

A.a光频率大于匕光频率

B.若增加光的照射时间，灵敏电流计将会有示数

C.若增大人光的光照强度，灵敏电流计将会有示数

D.用〃光照射时，适当增大电源的电压，灵敏电流计将会有示数

解析：选A。实验中用a光照射光电管时，灵敏电流计有示数，说明能够发

生光电效应；而用匕光照射光电管时，灵敏电流计没有示数，说明不能发生光电

效应，可知a光频率大于匕光频率，A正确；根据光电效应的规律可知，若增加

。光的照射时间以及增大。光的光照强度，都不能发生光电效应，则灵敏电流计

都不会有示数，B、C错误；用b光照射时不能发生光电效应，即使适当增大电

源的电压，也不会发生光电效应，灵敏电流计也不会有示数，D错误。

13.（2020•合肥市第二次教学质检）某实验小组用同一光电管完成了光电效应

实验，得到了光电流与对应电