备战2024年高考物理易错题（新高考专用）易错点15 近代物理（4大陷阱）-备战2024年高考物理考试易错题含答案

备战2024年高考物理易错题（新高考专用）易错点15近代物理（4大陷阱）-备战2024年高考物理考试易错题含答案易错点15近代物理目录01易错陷阱（4大陷阱）02举一反三【易错点提醒一】错误理解光电效应规律【易错点提醒二】对玻尔理论的不够透彻【易错点提醒三】不理解半衰期，求半衰期出现错误【易错点提醒四】混淆结合能与比结合能03易错题通关易错陷阱1：不理解光电效应规律【分析】光电效应规律的“四点”理解=1\*GB3①放不放光电子，看入射光的频率。=2\*GB3②放多少光电子，看光的强度。=3\*GB3③光电子的最大初动能大小，看入射光的频率。=4\*GB3④要放光电子，瞬时放。.易错陷阱2：氢原子跃迁问题不能分清一群与一个、跃迁与电离【分析】原子就能从低能态跃迁到高能态。原子发射或吸收光子时,满足玻尔理论的跃迁假设,即一群氢原子从量子数n的激发态跃迁到基态时,辐射光子形成光谱线条数为.原子的跃迁公式只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况,对于光子和原子作用而使原子电离和实物粒子与原子作用而使原子激发的情况,则不受此条件的限制.这是因为,原子一旦电离,原子结构即被破坏,因而不再遵守有关原子结构的理论.易错陷阱3：不理解半衰期，求半衰期出现错误【分析】半衰期由放射性元素的核内部本身的因素决定的。跟原子所处的物理（如压强、温度等）或化学（如单质或化合物）状态无关．（半衰期是一个统计规律，只对大量原子核适用，对于少数个别的原子核，其衰变毫无规律，何时衰变，不可预知．衰变速度越快的元素，半衰期越短;不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别十分悬殊．若半衰期一般用表示，表示衰变时间，表示放射性元素的初始原子核个数，为经历了个半衰期后所剩余放射性元素的原子核个数，表示已衰变的放射性元素原子核个数；表示放射性元素的初始质量，为经历了个半衰斯所剩余放射性元素的质量，表示已衰变的放射性元素的质量。则有如下4个公式：；；易错陷阱4：不理解质能方程，不会计算核能。【分析】不能认为有“质量亏损”所以核反应过程中的质量不守恒，也不能误认为质量与能量之间存在转化的关系质量m与能量E符合爱因斯坦的质能方程，这里c是真空中的光速.．根据质能方程，当能量增加了△E，那么它的质量也相应地增加△m，反过来也一样.△E和△m间符合下述质能方程．计算核能除根据爱因斯坦质能方程外，还有利用阿伏加德罗常数和能的转化与守恒定律．如【易错点提醒一】错误理解光电效应规律【例1】光电继电器是一种利用光电效应工作的仪器。当光照射到光电管阴极时，阴极会逸出光电子，此时放大器中有电流流过，进而使得电磁继电器工作，实现自动控制。下列说法正确的是（）A．只要入射光的强度足够大，光电管就能发生光电效应，与光的频率无关B．保持入射光的强度不变，增大入射光的频率，放大器中的电流将变小C．若将电源的正负极对调，放大器中的电流将减为零D．若入射光的频率为，阴极材料的逸出功为，普朗克常量为h，则电子逸出时的动能为【变式1-1】小刘同学用如图所示的装置研究光电效应，已知a光的频率小于b光的频率，两种光都能使阴极K发生光电效应，其中电压表可双向偏转。则下列说法正确的是（）

A．用a光照射，开关S接1可研究光电管中电流随电压的变化情况B．分别用两种光照射阴极K，开关S接2时，当电流表的示数为0时，C．减小a光的强度，阴极K可能不发生光电效应D．a光照射阴极K产生的最大初动能的光电子对应的物质波长小于b光照射阴极K产生的最大初动能的光电子对应的物质波长【变式1-2】爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图2所示，其中为极限频率。从图中可以确定的是（）

A．当入射光频率时，会逸出光电子B．该金属的逸出功与入射光频率有关C．最大初动能与入射光强度成正比D．图中直线的斜率为普朗克常量h【易错点提醒二】错误地理解跃迁规律【例2】处于基态的氢原子在某单色光的照射下，只能发出频率为的三种光，且＜＜,则照射光的光子能量为()A.B.C.D.h(++)【变式2-1】．（2023·山东·统考高考真题）“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为的光子从基态能级I跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率为（

）

A． B． C． D．【变式2-2】．2（2023·湖北·统考高考真题）2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为的氢原子谱线（对应的光子能量为）。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子（

）

A．和能级之间的跃迁 B．和能级之间的跃迁C．和能级之间的跃迁 D．和能级之间的跃迁【变式2-3】．如图所示，图甲为氢原子能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子。其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙。下列说法正确的是（）

A．用能量为的光子照射，可使处于基态的氢原子电离B．阴极K金属的逸出功为C．光电子最大初动能与入射光的频率成正比D．一个处于能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光【易错点提醒三】错误理解半衰期，不会计算【例3】关于半衰期，以下说法正确的是：A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长.B．升高温度可以使半衰期缩短.C．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个.D．氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克.【变式3-1】2023年8月24日日本向太平洋排放核污水后，近百名日本民众游行抗议核污水排海计划，同时也导致许多国家禁止进口日本水产品。核污水中的放射性元素对人类社会和海洋生态环境健康的潜在威胁难以估量，其中核反应之一为，的半衰期为28年，下列说法正确的是（）A．该核反应中发生了衰变B．环境温度升高，分子热运动剧烈程度增大，的半衰期减小C．100个原子核经过28年，只剩50个原子核未衰变D．的比结合能比的比结合能大【变式3-2】（2023·海南海口·海南华侨中学校考模拟预测）钴60（）是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年。钴60会通过发生β衰变释放能量高达315keV的高速电子并衰变成为镍60，同时会放出两束γ射线，则下列说法正确的是（）A．315keV=5.04×10-12JB．24个原子核经过两个半衰期后只剩下6个C．β衰变释放的电子是由原子核内的中子转化为质子产生的D．γ射线是原子由激发态跃迁到基态辐射出来的【易错点提醒四】混淆结合能与比结合能，不会计算核【例4】原子核的比结合能随质量数变化的图像如图，下列说法正确的是（）A．质量数越大的原子核，核子结合得越牢固 B．12H核比C．3689Kr核的结合能大于D．两个12H核结合成【变式4-1】钚（）静止时衰变为激发态和α粒子，激发态铀核立即衰变为稳态铀核，并放出能量为的γ光子。已知钚、稳态轴核和α粒子的质量分别记为，和，衰变放出光子的动量可忽略且该过程释放的核能除去γ光子的能量外全部转化为和α粒子的动能。在匀强磁场中衰变产生的和α粒子，两者速度方向均与磁场垂直，做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）A．和α粒子在磁场中匀速圆周运动轨迹为外切圆B．的比结合能大于的比结合能C．的动能为D．α粒子的动能为【变式4-2】（2023·甘肃·统考三模）目前俄乌冲突在持续进行中，乌境内最大的扎波罗热核电站多次遭受炮火攻击，人们担忧如果战斗持续下去，可能导致核泄漏事故。扎波罗热核电站利用铀核裂变释放出能量，如图所示原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线，下列说法正确的是（）

A．铀核裂变的一个重要核反应方程是B．核的平均结合能大于核的平均结合能C．三个中子和三个质子结合成核时释放能量约为D．核的平均核子质量小于核的平均核子质量1．如图为光电管的示意图。若用波长为的单色光照射该光电管时，两板间可产生的最大电压为1.7V。取，则下列判断正确的是（

）

A．该光电管K极的逸出功约为1.43eVB．逸出光电子的最大初动能约为1.25eVC．仅改变该单色光的强度，两板间的电压可能大于1.7VD．若改用波长更长的单色光照射，两板间的电压可能大于1.7V2．研究光电效应的电路如图所示，用蓝光、较强的黄光和较弱的黄光分别照射密封真空管中的金属极板K，极板发射出的光电子在电路中形成的光电流I与AK之间的电压U的关系图像如图乙所示。关于1、2、3三条曲线，下列说法正确的是（）A．2、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线2对应的黄光较强B．1、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线1对应的黄光较强C．当滑动变阻器的滑片在最左端时，电流表示数一定为零D．电压表示数越大，则光电流越大，截止频率越小3.（2023年辽宁卷高考真题）原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则（）

A．①和③的能量相等B．②的频率大于④的频率C．用②照射该金属一定能发生光电效应D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek4．（2024·四川巴中·统考模拟预测）下列说法正确的是（）A．天然放射现象说明原子核具有复杂结构B．有6个能发生α衰变的原子核经过一个半衰期一定还剩3个没有衰变的原子核C．大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁能产生两种不同频率的光子D．某种频率的光照射某金属表面能发生光电效应，所有光电子初动能都相等5．（2023·海南省直辖县级单位·文昌中学校考模拟预测）已知金属锌的逸出功为，氢原子能级分布如图所示，氢原子中的电子从能级跃迁到能级可产生a光，从能级跃迁到能级可产生b光。a光和b光的波长分别为和。现用a、b光照射到金属锌表面均可产生光电效应，遏止电压分别为和。下列说法中正确的是（）

A．B．C．a光的光子能量为D．b光照射金属锌产生的光电子的最大初动能为6．（2024·福建宁德·福建省宁德第一中学校考一模）如下左图是用于研究光电效应的实验装置，右图是氢原子的能级结构。实验发现跃迁到时发出的某种光照射左图实验装置的阴极时，发现电流表示数不为零，慢慢移动滑动变阻器触点c，发现电压表读数大于等于时，电流表读数为零，下列说法正确的是（

）

A．跃迁到的光电子动能为B．滑动变阻器触点c向a侧慢慢移动时，电流表读数会增大C．其他条件不变，一群氢原子处于能级跃迁发出的光，总共有3种光可以发生光电效应D．用不同频率的光子照射该实验装置，记录电流表恰好读数为零的电压表读数，根据频率和电压关系可以精确测量普朗克常数7．（2023·安徽合肥·合肥市第八中学校考模拟预测）如图是氢原子电子轨道示意图，a、b两束光是由处在态的氢原子跃迁到态和态时产生的，现分别用a、b两束单色光照射同一光电管阴极时，都发生了光电效应，则关于a、b这两束光，下列说法正确的是（）

A．a、b两束光的光子能量满足B．光子动量C．两束光照射光电管时对应的遏止电压D．入射同一双缝干涉装置上，相邻亮纹的间距。8．（2023·广东梅州·统考一模）“拒绝烟草，沽身自好。”烟草内含有较高的放射性陀元素钋、铅、镭等，其中钋元素在衰变过程中会释放射线，严重可致人肺癌。已知钋元素的衰变方程是，半衰期为138天，则下列说法正确的是（）A．X的电离能力比射线弱B．的衰变为衰变C．衰变的过程中质量守恒D．随着的不断衰变，其半衰期会变小9．（2023·湖南郴州·统考三模）氧核衰变成钋核，其核反应方程为，氡核的半衰期为3.8天，一个静止的衰变释放的能量为E，且能量完全转化为两粒子的动能，则下列说法正确的是（）A．方程式中的X是质子B．该核反应前、后的质量守恒，且电荷数守恒C．50个氡核经过3.8天还剩25个氡核D．衰变释放出的X粒子的动能为10．（2024·陕西宝鸡·校联考模拟预测）自然界的铀中99.28%是铀238，铀238发生衰变产生新核钍234，其衰变方程为，则下列说法正确的是（

）A．铀238发生的是β衰变 B．X比γ的穿透能力更强C．的比结合能小于的比结合能 D．γ只能由原子核的衰变产生11．（2023·青海西宁·统考二模）自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态。某些原子核的衰变情况如图所示（N表示中子数，Z表示质子数），则下列说法正确的是（）

A．由到的衰变是α衰变B．已知的半衰期是T，则8个原子核经过2T时间后还剩4个C．从到共发生5次α衰变和2次β衰变D．图中原子核发生的α衰变和β衰变分别只能产生α射线和β射线12．（2023·河北唐山·开滦第一中学校考一模）如图是玻尔解释氢原子光谱画出的能级图，已知可见光光子的能量范围约为1.62eV～3.11eV。大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，发出若干频率的光子，设普朗克常量为h，下列说法正确的是（）A．能产生6种不同频率的光子B．能产生10种不同频率的光子C．能产生6种不同频率的可见光D．能产生3种不同频率的可见光13．（2024·浙江·校联考模拟预测）几种金属的逸出功和氢原子的能级图如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV-3.11eV之间。现有大量氢原子处于激发态，则（

）表几种金属的截止频率和逸出功金属钨钙钠钾铷10.957.735.535.445.154.543.202.292.252.13

A．氢原子的能级En指的是氢原子中电子的动能B．氢原子从n=4能级跃迁到n=3时会辐射出具有显著热效应的电磁波C．处于n=3能级的氢原子在跃迁时辐射出的光子于可以使钾金属发生光电效应，光电子的最大初动能可能为12.09eVD．氢原子从能级3跃迁到能级2和从能级4跃迁到能级2均辐射出可见光，用这两种光在同一双缝干涉装置做实验，前者的相邻条纹间距更大14.如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是（）

A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光的频率最小C．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应D．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光波长最大15（2024·福建宁德·福鼎市第一中学校考一模）在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（X）发生了衰变放出了一个粒子。放射出的粒子（He）及生成的新核Y在与磁场垂直的平面内做圆周运动。粒子的运动轨道半径为R，质量为m和电荷量为q。下面说法正确的是（）

A．衰变后产生的粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹（箭头表示运动方向）正确的是图甲B．新核Y在磁场中圆周运动的半径C．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为D．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为易错点15近代物理目录01易错陷阱（4大陷阱）02举一反三【易错点提醒一】错误理解光电效应规律【易错点提醒二】对玻尔理论的不够透彻【易错点提醒三】不理解半衰期，求半衰期出现错误【易错点提醒四】混淆结合能与比结合能03易错题通关易错陷阱1：不理解光电效应规律【分析】光电效应规律的“四点”理解=1\*GB3①放不放光电子，看入射光的频率。=2\*GB3②放多少光电子，看光的强度。=3\*GB3③光电子的最大初动能大小，看入射光的频率。=4\*GB3④要放光电子，瞬时放。.易错陷阱2：氢原子跃迁问题不能分清一群与一个、跃迁与电离【分析】原子就能从低能态跃迁到高能态。原子发射或吸收光子时,满足玻尔理论的跃迁假设,即一群氢原子从量子数n的激发态跃迁到基态时,辐射光子形成光谱线条数为.原子的跃迁公式只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况,对于光子和原子作用而使原子电离和实物粒子与原子作用而使原子激发的情况,则不受此条件的限制.这是因为,原子一旦电离,原子结构即被破坏,因而不再遵守有关原子结构的理论.易错陷阱3：不理解半衰期，求半衰期出现错误【分析】半衰期由放射性元素的核内部本身的因素决定的。跟原子所处的物理（如压强、温度等）或化学（如单质或化合物）状态无关．（半衰期是一个统计规律，只对大量原子核适用，对于少数个别的原子核，其衰变毫无规律，何时衰变，不可预知．衰变速度越快的元素，半衰期越短;不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别十分悬殊．若半衰期一般用表示，表示衰变时间，表示放射性元素的初始原子核个数，为经历了个半衰期后所剩余放射性元素的原子核个数，表示已衰变的放射性元素原子核个数；表示放射性元素的初始质量，为经历了个半衰斯所剩余放射性元素的质量，表示已衰变的放射性元素的质量。则有如下4个公式：；；易错陷阱4：不理解质能方程，不会计算核能。【分析】不能认为有“质量亏损”所以核反应过程中的质量不守恒，也不能误认为质量与能量之间存在转化的关系质量m与能量E符合爱因斯坦的质能方程，这里c是真空中的光速.．根据质能方程，当能量增加了△E，那么它的质量也相应地增加△m，反过来也一样.△E和△m间符合下述质能方程．计算核能除根据爱因斯坦质能方程外，还有利用阿伏加德罗常数和能的转化与守恒定律．如【易错点提醒一】错误理解光电效应规律【例1】光电继电器是一种利用光电效应工作的仪器。当光照射到光电管阴极时，阴极会逸出光电子，此时放大器中有电流流过，进而使得电磁继电器工作，实现自动控制。下列说法正确的是（）A．只要入射光的强度足够大，光电管就能发生光电效应，与光的频率无关B．保持入射光的强度不变，增大入射光的频率，放大器中的电流将变小C．若将电源的正负极对调，放大器中的电流将减为零D．若入射光的频率为，阴极材料的逸出功为，普朗克常量为h，则电子逸出时的动能为【错解分析】认为发生光电效应的与光的强度无关而错选A，实际上发生光电效应的条件是入射光的频率大于或等于截止频率【答案】B【详解】A．根据光电效应的条件可知，入射光的频率必须大于或等于阴极金属的截止频率才能发生光电效应，A错误；B．保持入射光的强度不变，增大入射光的频率，则单位时间照射到阴极单位面积上的入射光的光子数目减少，即阴极单位时间单位面积上接收到的光子数将减少，故而阴极单位时间内逸出的电子数减少，放大器中的电流也将减小，B正确；C．若将电源的正负极对调，电源将提供反向减速电压，如果该反向电压可能没有达到遏止电压，故而电流不一定为零，C错误；D．根据可知，为光电子的最大初动能，实际上电子逸出时的动能可能比小，D错误。故选B。【变式1-1】小刘同学用如图所示的装置研究光电效应，已知a光的频率小于b光的频率，两种光都能使阴极K发生光电效应，其中电压表可双向偏转。则下列说法正确的是（）

A．用a光照射，开关S接1可研究光电管中电流随电压的变化情况B．分别用两种光照射阴极K，开关S接2时，当电流表的示数为0时，C．减小a光的强度，阴极K可能不发生光电效应D．a光照射阴极K产生的最大初动能的光电子对应的物质波长小于b光照射阴极K产生的最大初动能的光电子对应的物质波长【答案】A【详解】A．开关接1，光电管上施加的是正向加速电压，可研究光电管中电流随电压的变化情况，故A正确；B．开关接2时，光电管上施加的是减速电压，根据，由于可知故B错误；C．发生光电效应的条件是入射光的频率大于或等于截止频率，与光的强度无关，C错误；D．根据上述可知，由于a光的频率小于b光的频率，则光照射阴极K产生光电子的最大初动能小一些，该光电子的最大动量也小一些，根据可知，a光照射阴极K产生的最大初动能的光电子对应的物质波长大于b光照射阴极K产生的最大初动能的光电子对应的物质波长，故D错误。故选A【变式1-2】爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图2所示，其中为极限频率。从图中可以确定的是（）

A．当入射光频率时，会逸出光电子B．该金属的逸出功与入射光频率有关C．最大初动能与入射光强度成正比D．图中直线的斜率为普朗克常量h【答案】D【详解】根据光电效应方程可得可知当入射光频率时，不会产生光电效应现象，不会逸出光电子；该金属的逸出功只由金属材料本身决定，与入射光频率无关；最大初动能与入射光强度无关；图中直线的斜率为普朗克常量h。故选D。【易错点提醒二】错误地理解跃迁规律【例2】处于基态的氢原子在某单色光的照射下，只能发出频率为的三种光，且＜＜,则照射光的光子能量为()A.B.C.D.h(++)错解:许多同学认为在某单色光束的照射下,处于基态氯原子吸收了能量为h(++)的光子后,将分别跃迁到能量为、、的激光态，然后处于这三个激发态的氢原子分别辐射出能量为、、的光子而跃迁到基态，所以选D。易错分析：上述错误实际上是对玻尔理论的不够透彻，根据玻尔理论，处于基态（能量为）的氢原子，吸收一个能量为h(++)的光子后，只能跃迁到能量为+h(++)的某个激发态，处于该激发态的原子的能量（大于）的比基态的能量高得多，由能级图可判定在这个能量为+h(++)的激发态与基态之间的中间定态数量大于2的（比基态的能量高得越多，则相邻的定态间的能量差越小），根据玻尔理论基础，处于该激发态的氢原子向较低的激发态或基态跃迁时，就不只发出频率为、、的三种光，所以选项D是错误的。根据玻尔理论，当处于基态的氢原子受到某单色光照射时，氢原子应吸收一个光子的能量从基态（能量为）跃迁到某一定态（能量为）。如果处于该定态的氢原子向较低定态跃迁只能发出频率为的三种光，则由图上可以看出该定态与基态之间只能隔一个定态，由题意＜＜，因此在单色光束的照射下要使处于基态的氢原子跃迁到能量为的定态，照射光的光子能量应为。故正确选项是C。【变式2-1】．（2023·山东·统考高考真题）“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为的光子从基态能级I跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率为（

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A． B． C． D．【答案】D【详解】原子吸收频率为的光子从基态能级I跃迁至激发态能级Ⅱ时有且从激发态能级Ⅱ向下跃迁到基态I的过程有联立解得故选D。【变式2-2】．2（2023·湖北·统考高考真题）2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为的氢原子谱线（对应的光子能量为）。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子（

）

A．和能级之间的跃迁 B．和能级之间的跃迁C．和能级之间的跃迁 D．和能级之间的跃迁【答案】A【详解】由图中可知n=2和n=1的能级差之间的能量差值为与探测器探测到的谱线能量相等，故可知此谱线来源于太阳中氢原子n=2和n=1能级之间的跃迁。故选A。【变式2-3】．如图所示，图甲为氢原子能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子。其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙。下列说法正确的是（）

A．用能量为的光子照射，可使处于基态的氢原子电离B．阴极K金属的逸出功为C．光电子最大初动能与入射光的频率成正比D．一个处于能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光【答案】B【详解】A．根据电离条件可知，要使处于基态的氢原子电离，需用能量大于或等于13.6eV的子照射，则用能量为的光子照射，不可使处于基态的氢原子电离，故A错误；B．大量处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出频率最高的光子对应到的跃迁，频率最高光子的能量为由图丙可得辐射光电子的最大初动能为故阴极K金属的逸出功为故B正确；C．由爱因斯坦光电效应方程可知光电子最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，但不是成正比，故C错误；D．根据可知大量处于能级的氢原子向基态跃迁时共3种频率的光，而一个处于能级的氢原子向基态跃迁时，最多只能放出2种不同频率的光，故D错误。故选【易错点提醒三】错误理解半衰期，不会计算【例3】关于半衰期，以下说法正确的是：A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长.B．升高温度可以使半衰期缩短.C．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个.D．氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克.易错分析：误认为半衰期与所处的物理状态和化学状态有关，错选B项，误认为半衰期不是一个统计概念而错选X项【答案】D【详解】A解析：半衰期与所处的物理状态和化学状态无关，半衰期是一个统计概念，只有大量的原子核才成立；由半衰期有概念可知选项D正确．【变式3-1】2023年8月24日日本向太平洋排放核污水后，近百名日本民众游行抗议核污水排海计划，同时也导致许多国家禁止进口日本水产品。核污水中的放射性元素对人类社会和海洋生态环境健康的潜在威胁难以估量，其中核反应之一为，的半衰期为28年，下列说法正确的是（）A．该核反应中发生了衰变B．环境温度升高，分子热运动剧烈程度增大，的半衰期减小C．100个原子核经过28年，只剩50个原子核未衰变D．的比结合能比的比结合能大【答案】AD【详解】A．由电荷数和质量数守恒可知X为电子，因此该核反应为发生衰变，故A正确；B．环境温度变化，不会改变原子核的半衰期，故B错误；C．半衰期是一个统计规律，只有针对大量原子核才有统计意义，100个衰变具有随机性，故C错误；D．衰变为放出粒子，发生了质量亏损，而核子数不变，所以平均核子质量变小，比结合能变大，故D正确。故选AD。【变式3-2】（2023·海南海口·海南华侨中学校考模拟预测）钴60（）是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年。钴60会通过发生β衰变释放能量高达315keV的高速电子并衰变成为镍60，同时会放出两束γ射线，则下列说法正确的是（）A．315keV=5.04×10-12JB．24个原子核经过两个半衰期后只剩下6个C．β衰变释放的电子是由原子核内的中子转化为质子产生的D．γ射线是原子由激发态跃迁到基态辐射出来的【答案】C【详解】A．，故A错误；B．半衰期是对大量原子核的统计规律，原子核的衰变是随机的，少量原子核的衰变不能按照半衰期的定义计算，故B错误；C．β衰变释放的电子是由原子核内的中子转化为质子产生的，故C正确；D．γ射线是原子核由激发态跃迁到基态䩹射出来的，故D错误。故选【易错点提醒四】混淆结合能与比结合能，不会计算核【例4】原子核的比结合能随质量数变化的图像如图，下列说法正确的是（）A．质量数越大的原子核，核子结合得越牢固 B．12H核比C．3689Kr核的结合能大于D．两个12H核结合成易错分析：混淆结合能与比结合能而错选C，误认为原子核比结合能较小，核子结合得牢固而错选A【答案】D【详解】A、中等质量数的原子核比结合能较大，核子结合得牢固，故A错误；B、12H核的比结合能比比2C、3689Kr核的比结合能大于92235U核的比结合能，但是D、两个12H核结合成故选：D。【变式4-1】钚（）静止时衰变为激发态和α粒子，激发态铀核立即衰变为稳态铀核，并放出能量为的γ光子。已知钚、稳态轴核和α粒子的质量分别记为，和，衰变放出光子的动量可忽略且该过程释放的核能除去γ光子的能量外全部转化为和α粒子的动能。在匀强磁场中衰变产生的和α粒子，两者速度方向均与磁场垂直，做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）A．和α粒子在磁场中匀速圆周运动轨迹为外切圆B．的比结合能大于的比结合能C．的动能为D．α粒子的动能为【答案】ABD【详解】A．由题意可知衰变产生的和α粒子带电性相同，速度方向相反，故两粒子在同一匀强磁场中外切，故A正确；B．由于衰变时放出核能，比结合能增大，所以的比结合能大于的比结合能，故B正确；C．由能量守恒可知由爱因斯坦质能方程可知解得故C错误；D．根据动量守恒定律有；联立可得故D正确。故选ABD。【变式4-2】（2023·甘肃·统考三模）目前俄乌冲突在持续进行中，乌境内最大的扎波罗热核电站多次遭受炮火攻击，人们担忧如果战斗持续下去，可能导致核泄漏事故。扎波罗热核电站利用铀核裂变释放出能量，如图所示原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线，下列说法正确的是（）

A．铀核裂变的一个重要核反应方程是B．核的平均结合能大于核的平均结合能C．三个中子和三个质子结合成核时释放能量约为D．核的平均核子质量小于核的平均核子质量【答案】D【详解】A．铀核裂变的一个重要核反应方程是，故A错误；B．由图可知核的平均结合能小于核的平均结合能，故B错误；C．因为核子结合成原子核时，存在质量亏损，释放核能，所以三个中子和三个质子结合成核时释放能量，由题图可知核的平均结合能5Mev,所以其释放的核能约为E=6×5MeV=30MeV故C错误；D．由题图可知，核的平均结合能大于核的平均结合能，平均结合能越大，平均核子质量越小，所以核的平均核子质量小于核的平均核子质量，故D正确；故选D。1．如图为光电管的示意图。若用波长为的单色光照射该光电管时，两板间可产生的最大电压为1.7V。取，则下列判断正确的是（

）

A．该光电管K极的逸出功约为1.43eVB．逸出光电子的最大初动能约为1.25eVC．仅改变该单色光的强度，两板间的电压可能大于1.7VD．若改用波长更长的单色光照射，两板间的电压可能大于1.7V【答案】A【详解】A．根据该光电管K极的逸出功为故A正确；B．逸出光电子的最大初动能故B错误；C．当光照强度增大时，逸出光电子的最大初动能不变，极板间的电压不变，故C错误；D．改用波长更长的光照射，频率变小，光子能量变小，逸出功不变，光电子的最大初动能变小，两极板间的最大电压变小，故D错误。故选A。2．研究光电效应的电路如图所示，用蓝光、较强的黄光和较弱的黄光分别照射密封真空管中的金属极板K，极板发射出的光电子在电路中形成的光电流I与AK之间的电压U的关系图像如图乙所示。关于1、2、3三条曲线，下列说法正确的是（）A．2、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线2对应的黄光较强B．1、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线1对应的黄光较强C．当滑动变阻器的滑片在最左端时，电流表示数一定为零D．电压表示数越大，则光电流越大，截止频率越小【答案】B【详解】AB．蓝光较黄光频率高，根据光电效应方程对溢出的光电子，再根据动能定理可知解得因此蓝光的截止电压更高，2号曲线对应蓝光，1、3曲线对应黄光，而曲线1饱和电流较大，因此对应较强的黄光，曲线2对应较弱的黄光，故A错误，B正确；C．当滑动变阻器在最左端时，外接电压为零，此时光电效应产生的光电流不为零，故电流表示数不为零，故C错误；D．当光电流达到饱和时，光电流的大小和光的强度有关，与外接电压无关，外接电压再增大时，电流大小不变，故D错误。故选B。3.（2023年辽宁卷高考真题）原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则（）

A．①和③的能量相等B．②的频率大于④的频率C．用②照射该金属一定能发生光电效应D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek【答案】A【详解】A．由图可知①和③对应的跃迁能级差相同，可知①和③的能量相等，选项A正确；B．因②对应的能级差小于④对应的能级差，可知②的能量小于④的能量，根据可知②的频率小于④的频率，选项B错误；C．因②对应的能级差小于①对应的能级差，可知②的能量小于①，②的频率小于①，则若用①照射某金属表面时能发生光电效应，用②照射该金属不一定能发生光电效应，选项C错误；D．因④对应的能级差大于①对应的能级差，可知④的能量大于①，即④的频率大于①，因用①照射某金属表面时能逸出光电子的最大初动能为Ek，根据则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek，选项D错误。故选A。4．（2024·四川巴中·统考模拟预测）下列说法正确的是（）A．天然放射现象说明原子核具有复杂结构B．有6个能发生α衰变的原子核经过一个半衰期一定还剩3个没有衰变的原子核C．大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁能产生两种不同频率的光子D．某种频率的光照射某金属表面能发生光电效应，所有光电子初动能都相等【答案】A【详解】A．天然放射现象说明原子核具有复杂结构，故A正确；B．半衰期具有统计规律，对大量原子核适用，对少数原子核不适用，故有6个能发生α衰变的原子核经过一个半衰期不一定还剩3个没有衰变的原子核，故B错误；C．大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁能产生，3种不同频率的光子，故C错误；D．某种频率的光照射某金属表面能发生光电效应，所有光电子初动能不一定相等，但最大初动能一定相等，故D错误。故选A。5．（2023·海南省直辖县级单位·文昌中学校考模拟预测）已知金属锌的逸出功为，氢原子能级分布如图所示，氢原子中的电子从能级跃迁到能级可产生a光，从能级跃迁到能级可产生b光。a光和b光的波长分别为和。现用a、b光照射到金属锌表面均可产生光电效应，遏止电压分别为和。下列说法中正确的是（）

A．B．C．a光的光子能量为D．b光照射金属锌产生的光电子的最大初动能为【答案】A【详解】AC．根据能级跃迁规律可知，a光的光子能量为，b光的光子能量为故a光的光子的能量大于b光的光子的能量，即a光的光子的频率大于b光的光子的频率，所以，A正确，C错误；BD．根据爱因斯坦光电效应方程有，a光照射到金属锌表面产生的光电子的最大初动能遏止电压，b光照射金属锌产生的光电子的最大初动能遏止电压故BD错误。故选A。6．（2024·福建宁德·福建省宁德第一中学校考一模）如下左图是用于研究光电效应的实验装置，右图是氢原子的能级结构。实验发现跃迁到时发出的某种光照射左图实验装置的阴极时，发现电流表示数不为零，慢慢移动滑动变阻器触点c，发现电压表读数大于等于时，电流表读数为零，下列说法正确的是（

）

A．跃迁到的光电子动能为B．滑动变阻器触点c向a侧慢慢移动时，电流表读数会增大C．其他条件不变，一群氢原子处于能级跃迁发出的光，总共有3种光可以发生光电效应D．用不同频率的光子照射该实验装置，记录电流表恰好读数为零的电压表读数，根据频率和电压关系可以精确测量普朗克常数【答案】D【详解】A．跃迁到的光子能量为，当电压大于等于时，溢出来最大动能的光电子被截止，说明光电子最大初动能为。根据光电效应方程可知该材料的逸出功故A错误；B．滑动变阻器触点c慢慢向a端移动，增加反向截止电压，电流表读数会减小，甚至有可能出现电流读数为零，故B错误；C．从向下跃迁，一共可以发射出种光，其中跃迁到的光子能量小于逸出功，所以总共5种光可以发生光电效应，故C错误；D．根据光电效应方程可知只要记录光子频率、截止电压就能精确测量普朗克常数，故D正确。故选D。7．（2023·安徽合肥·合肥市第八中学校考模拟预测）如图是氢原子电子轨道示意图，a、b两束光是由处在态的氢原子跃迁到态和态时产生的，现分别用a、b两束单色光照射同一光电管阴极时，都发生了光电效应，则关于a、b这两束光，下列说法正确的是（）

A．a、b两束光的光子能量满足B．光子动量C．两束光照射光电管时对应的遏止电压D．入射同一双缝干涉装置上，相邻亮纹的间距【答案】D【详解】A．由题意，根据可知，处在态的氢原子跃迁到态产生光子的能量小于处在态的氢原子跃迁到态时产生的光子的能量，即故A错误；B．根据可知，a光子的波长大于光子的波长；根据光子的动量公式可知，光子动量故B错误；C．依据光电效应方程及可知两束光照射光电管时对应的遏止电压故C错误；D．根据双缝干涉的条纹间距公式可知，波长较小的光子，其光束的干涉条纹间距更小，即故D正确。故选D。8．（2023·广东梅州·统考一模）“拒绝烟草，沽身自好。”烟草内含有较高的放射性陀元素钋、铅、镭等，其中钋元素在衰变过程中会释放射线，严重可致人肺癌。已知钋元素的衰变方程是，半衰期为138天，则下列说法正确的是（）A．X的电离能力比射线弱B．的衰变为衰变C．衰变的过程中质量守恒D．随着的不断衰变，其半衰期会变小【答案】B【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可知X是，故的衰变为衰变，X的电离能力比射线强，故A错误，B正确；C．衰变的过程中质量数守恒，该过程存在质量亏损，质量不守恒，故C错误；D．半衰期只由原子核内部结构决定，适应于大量原子核，随着的不断衰变，其半衰期会不会变化，故D错误。故选B。9．（2023·湖南郴州·统考三模）氧核衰变成钋核，其核反应方程为，氡核的半衰期为3.8天，一个静止的衰变释放的能量为E，且能量完全转化为两粒子的动能，则下列说法正确的是（）A．方程式中的X是质子B．该核反应前、后的质量守恒，且电荷数守恒C．50个氡核经过3.8天还剩25个氡核D．衰变释放出的X粒子的动能为【答案】D【详解】A．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所以X为氦核，故A错误；B．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，故B错误；C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适用，故C错误；D．一个静止的衰变为新核和X粒子的动量相等，设X粒子的动能为，新核的动能为，根据可得又联立解得X粒子的动能为故D正确。故选D。10．（2024·陕西宝鸡·校联考模拟预测）自然界的铀中99.28%是铀238，铀238发生衰变产生新核钍234，其衰变方程为，则下列说法正确的是（

）A．铀238发生的是β衰变 B．X比γ的穿透能力更强C．的比结合能小于的比结合能 D．γ只能由原子核的衰变产生【答案】C【详解】A．根据质量数、电荷数守恒可知，X为粒子，铀238发生的是衰变。故A错误；B．X为粒子，X比γ的穿透能力更弱。故B错误；C．衰变后生成的新核更稳定，比结合能更大，即核的比结合能小于核的比结合能。故C正确；D．原子核衰变和核反应均可产生γ射线。故D错误。故选C。11．（2023·青海西宁·统考二模）自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态。某些原子核的衰变情况如图所示（N表示中子数，Z表示质子数），则下列说法正确的是（）

A．由到的衰变是α衰变B．已知的半衰期是T，则8个原子核经过2T时间后还剩4个C．从到共发生5次α衰变和2次β衰变D．图中原子核发生的α衰变和β衰变分别只能产生α射线和β射线【答案】C【详解】A．由到的衰变方程为即为β衰变，故A错误；B．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数的原子核不适用，故B错误；C．从到质量数少20，则发生了5次α衰变，根据反应前后质量数、电荷数守恒可得，发生2次β衰变，故C正确；D．图中发生α衰变和β衰变时，往往伴随γ射线产生，故D错误。故选C。12．（2023·河北唐山·开滦第一中学校考一模）如图是玻尔解释氢原子光谱画出的能级图，已知可见光光子的能量范围约为1.62eV～3.11eV。大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，发出若干频率的光子，设普朗克常量为h，下列说法正确的是（）A．能产生6种不同频率的光子B．能产生10种不同频率的光子C．能产生6种不同频率的可见光D．能产生3种不同频率的可见光【答案】BD【详解】AB．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，可以发现种不同频率的光子，故A错误，B正确；CD．氢原子处于能级不稳定会自发向低能级跃迁，根据可见光光子的能量范围约为1.62eV～3.11eV，可知只有从、、跃迁到的光子能量在可见光范围内，所以由高能