《金版程》2025-高考大二轮刷题首选卷-物理专题五 考点4 近代物理初步含答案

大二轮刷题首选卷物理《金版程》2025-高考大二轮刷题首选卷-物理考点4近代物理初步考向一光电效应、波粒二象性1.人们认识量子论的第一步始于对黑体辐射实验规律的解释，如图画出了T1、T2两种温度下黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系，下列说法正确的是()A．T1<T2B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关C．随着温度升高，波长短的辐射强度增大，波长长的辐射强度减小D．爱因斯坦提出的能量子假说很好地解释了黑体辐射的实验规律答案：B解析：对于黑体辐射，随着温度升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，因此根据图像可知，T1>T2，故A、C错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故B正确；普朗克提出了能量子假说并根据能量子假说很好地解释了黑体辐射的实验规律，破除了“能量是连续变化的”传统观念，故D错误。2．对以下几位物理学家所做的科学贡献，叙述正确的是()A．德布罗意认为，每一个运动的物体，小到电子、质子、中子，大到行星、太阳，都有一种波与之相对应，这种波叫物质波B．爱因斯坦通过对黑体辐射现象的研究，提出了量子说C．卢瑟福通过α粒子散射实验，发现了质子和中子，提出了原子的核式结构模型D．贝克勒尔通过对氢原子光谱的分析，发现了放射现象答案：A解析：德布罗意认为，每一个运动的物体，小到电子、质子、中子，大到行星、太阳，都有一种波与之相对应，这种波叫物质波，故A正确；普朗克通过对黑体辐射现象的研究，提出了量子说，故B错误；卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，查德威克通过实验发现了中子，故C错误；贝克勒尔通过对含铀的矿物进行研究，发现了天然放射现象，故D错误。3．(2023·海南高考)(多选)已知一个激光发射器功率为P，发射波长为λ的光，光速为c，普朗克常量为h，则()A．光的频率为eq\f(c,λ)B．光子的能量为eq\f(h,λ)C．光子的动量为eq\f(h,λ)D．在时间t内激光器发射的光子数为eq\f(Ptc,hλ)答案：AC解析：光的频率为ν＝eq\f(c,λ)，A正确；光子的能量为ε＝hν＝eq\f(hc,λ)，B错误；光子的动量为p＝eq\f(h,λ)，C正确；在时间t内激光器发射的光子数为n＝eq\f(Pt,ε)＝eq\f(Ptλ,hc)，D错误。4.利用如图所示的电路研究光电效应现象，滑片P的位置在O点的正上方。已知入射光的频率大于阴极K的截止频率，且光的强度较大，则()A．减弱入射光的强度，遏止电压变小B．P不移动时，微安表的示数为零C．P向a端移动，微安表的示数增大D．P向b端移动，光电子到达阳极A的最大动能增大答案：D解析：由eUc＝hν－W0可知，遏止电压仅与入射光频率和金属逸出功有关，与入射光强度无关，故A错误；P不移动时，题图中在光电管两端所加电压为零，管中无电场，电子从阴极K逸出具有初动能，其可能到达A端，从而形成光电流，此时微安表有示数，故B错误；P向a端移动，则光电管两端负向电压变大，光电子从阴极K逸出后向A运动时减速，到达A的光电子数减小，则光电流变小，微安表的示数变小，故C错误；P向b端移动，光电管两端正向电压变大，由eUAK＝EkA－Ek初可知，光电子到达阳极A的最大动能增大，故D正确。5．利用如图甲所示的电路完成光电效应实验，金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图乙所示，图乙中U1、ν1、ν0均已知，电子电荷量用e表示。下列说法正确的是()A．入射光频率为ν1时，光电子的最大初动能Ek＝U1e－hν0B．由Uc­ν图像可求得普朗克常量h＝eq\f(U1e,ν1－ν0)C．滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中，电流表示数一定一直增大D．把电源正负极对调之后，滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中，电流表示数一定一直增大答案：B解析：由图乙知，入射光频率为ν1时，该金属的遏止电压为U1，由动能定理得光电子的最大初动能为Ek＝U1e，故A错误；根据光电效应方程Ek＝hν－W0，以及Ek＝eUc，W0＝hν0，可得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(h,e)ν0，结合图乙，则普朗克常量为h＝eq\f(U1e,ν1－ν0)，故B正确；滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中，光电管两端的反向电压增大，电流表示数减小，当减小到0后不变，C错误；把电源正负极对调之后，滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中，光电管两端的正向电压增大，电流表示数增大，当达到饱和光电流后，电流表示数不变，D错误。6.让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格(大小约10－10m)上，可得到电子的衍射图样，如图所示。下列说法正确的是()A．电子衍射图样说明了电子具有粒子性B．加速电压越大，电子的物质波波长越长C．电子物质波波长比可见光波长更长D．动量相等的质子和电子，对应的物质波波长也相等答案：D解析：电子衍射图样说明了电子具有波动性，A错误；根据eU＝eq\f(1,2)mv2，λ＝eq\f(h,mv)，解得λ＝eq\f(h,\r(2meU))，则加速电压越大，电子的物质波波长越短，B错误；电子经过金属晶格得到衍射图样，说明电子的物质波波长与金属晶格长度相近，为10－10m，可见光波长约400～780nm，则电子物质波波长比可见光波长更短，C错误；根据λ＝eq\f(h,p)，动量相等的质子和电子，对应的物质波波长也相等，D正确。考向二氢原子光谱原子结构7.(2023·湖北高考)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121.6nm的氢原子谱线(对应的光子能量为10.2eV)。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．n＝2和n＝1能级之间的跃迁B．n＝3和n＝1能级之间的跃迁C．n＝3和n＝2能级之间的跃迁D．n＝4和n＝2能级之间的跃迁答案：A解析：由图可知，氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级发射光子的能量为ΔE＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV，与题中氢原子谱线所对应的光子能量相等，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。8.如图所示为氢原子的能级示意图，则下列说法正确的是()A．大量处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，能发出3种不同频率的光B．一个处于n＝4能级的氢原子，最多只能放出6种光子C．用能量为10.6eV的大量电子，去激发处于基态的大量氢原子，可能使处于基态的氢原子跃迁到激发态D．已知金属钾的逸出功为2.25eV，氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光子可使金属钾发生光电效应答案：C解析：大量处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，根据Ceq\o\al(2,4)＝6，可知能发出6种不同频率的光，A错误；一个处于n＝4能级的氢原子，可能出现的跃迁路径为4→1，4→2→1，4→3→1，4→3→2→1，可知最多只能放出3种光子，B错误；处于基态的氢原子跃迁到n＝2激发态需要吸收的能量为ΔE＝E2－E1＝10.2eV，因为电子的能量可以部分被吸收，故用能量为10.6eV的大量电子，去激发处于基态的大量氢原子，可能使处于基态的氢原子跃迁到激发态，C正确；氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光子能量为ΔE′＝E3－E2＝－1.51eV－(－3.40eV)＝1.89eV，由于光子能量小于金属钾的逸出功，故不能使金属钾发生光电效应，D错误。9．氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，其中只有频率为νa、νb的两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为νa、νb的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是()A．处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.75eV的光子并电离B．图丙中的图线a所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的C．图丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.75eVD．用图丙中的图线a所表示的光照射阴极K时光电子的最大初动能比用图线b所表示的光照射时更大答案：C解析：由于处于n＝4能级的氢原子的能量是－0.85eV，所以处于第4能级的氢原子吸收一个能量至少为0.85eV的光子才能电离，A错误；a、b两种光是氢原子跃迁发出的6种频率不同光中能量较大的两种，则由图甲可知，应该分别是由n＝4能级和n＝3能级向n＝1能级跃迁而发出的，再由图丙可知，a光的遏止电压较小，说明a光光子的能量较小，所以它是由第3能级向基态跃迁发出的，B错误；b光是氢原子由n＝4能级向基态跃迁发出的，由图甲可知其光子的能量为ΔE＝E4－E1＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，C正确；由图丙知a光的遏止电压小，由Uce＝Ek知它对应的光电子的最大初动能小，D错误。考向三原子核的衰变、核反应与核能10．(2023·广东高考)理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应126C＋Y→168O的影响。下列说法正确的是()A．Y是β粒子，β射线穿透能力比γ射线强B．Y是β粒子，β射线电离能力比γ射线强C．Y是α粒子，α射线穿透能力比γ射线强D．Y是α粒子，α射线电离能力比γ射线强答案：D解析：设Y的原子核符号为eq\o\al(A,Z)X，根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒有12＋A＝16，6＋Z＝8，解得A＝4，Z＝2，可知Y的原子核符号是eq\o\al(4,2)He，即Y是α粒子，α射线穿透能力比γ射线弱，电离能力比γ射线强，故D正确，A、B、C错误。11．对下列核衰变或核反应的类型，说法正确的一项是()①eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e②eq\o\al(32,15)P→eq\o\al(32,16)S＋eq\o\al(0,－1)e③eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He④eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H⑤eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)n⑥eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nA．①②③属于衰变 B．③⑤属于裂变C．④⑥属于聚变 D．④⑤⑥属于人工核转变答案：A解析：①是β衰变方程，②是β衰变方程，③是α衰变方程，④是原子核的人工转变方程，⑤是重核裂变方程，⑥是轻核聚变方程，故A正确，B、C、D错误。12．关于天然放射现象，以下叙述正确的是()A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小B．β衰变中释放出电子说明原子核内有电子C．在α衰变、β衰变中伴随产生γ射线，衰变前后的核子数不变，但存在质量亏损D．钍核(eq\o\al(232,90)Th)衰变为氡核(eq\o\al(220,86)Rn)的过程中，要经过2次α衰变和3次β衰变答案：C解析：半衰期是由原子核内部自身因素决定的，与外界因素无关，故A错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的，故B错误；在α、β衰变中伴随产生γ射线，衰变前后的核子总数不变，因伴随能量释放，故根据ΔE＝Δmc2可知，反应前后存在质量亏损，C正确；eq\o\al(232,90)Th衰变为eq\o\al(220,86)Rn的过程中，由质量数守恒知232＝220＋4m，得m＝3，即经过3次α衰变，再由电荷数守恒知90＝86＋3×2－n，得n＝2，即经过2次β衰变，故D错误。13．原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的是()A．eq\o\al(6,3)Li核的结合能约为15MeVB．eq\o\al(235,92)U核比eq\o\al(89,36)Kr核稳定C．eq\o\al(235,92)U核的结合能比eq\o\al(89,36)Kr核的大D．两个eq\o\al(2,1)H核结合成eq\o\al(4,2)He核时释放的能量等于eq\o\al(4,2)He核的结合能答案：C解析：eq\o\al(6,3)Li核的比结合能约为5MeV，核子数为6，则eq\o\al(6,3)Li核的结合能约为30MeV，A错误；2eq\o\al(235,92)U核比eq\o\al(89,36)Kr核的比结合能小，则eq\o\al(89,36)Kr核比eq\o\al(235,92)U核更稳定，B错误；eq\o\al(235,92)U核的比结合能约为7.5MeV，核子数为235，则eq\o\al(235,92)U核的结合能约为1762.5MeV，而eq\o\al(89,36)Kr核的比结合能约为8.5MeV，核子数为89，则eq\o\al(89,36)Kr核的结合能约为756.5MeV，因此eq\o\al(235,92)U核的结合能比eq\o\al(89,36)Kr核的大，C正确；eq\o\al(4,2)He核的结合能等于2个质子和2个中子结合成eq\o\al(4,2)He核时释放的能量，D错误。14．静止在真空匀强电场中的某原子核发生衰变，其衰变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)。原子核重力不计，则该衰变方程可能是()A．eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(234,90)Th B．eq\o\al(226,88)Ra→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(222,86)RnC．eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(234,91)Pa D．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N答案：A解析：由轨迹弯曲方向可以看出，反冲核与衰变粒子的受力方向均与电场强度方向相同，衰变粒子带正电，所以衰变粒子为α粒子，C、D错误；设运动时间为t，上方轨迹对应粒子的电荷量为q1，质量为m1，下方轨迹对应粒子的电荷量为q2，质量为m2，由动量守恒有m1v1＝m2v2，根据类平抛运动规律，则有v1t＝9a，eq\f(1,2)·eq\f(q1E,m1)·t2＝a，v2t＝b，eq\f(1,2)·eq\f(q2E,m2)·t2＝5b，联立得到eq\f(q1,q2)＝eq\f(1,45)，所以A选项中衰变方程产生的新粒子符合要求，B选项中衰变方程产生的新粒子不符合要求，故该衰变方程可能是A。15．太阳产生的能量主要来自三种核反应，这些反应的最终结果是氢转变成氦，其中一种核反应的方程为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，太阳每秒钟因为核反应失去的质量大约为400万吨。已知光速c＝3×108m/s，则()A．太阳的总输出功率大约为3.6×1026WB．eq\o\al(4,2)He的比结合能小于eq\o\al(2,1)H的比结合能C．eq\o\al(4,2)He的核子平均质量大于eq\o\al(2,1)H的核子平均质量D．eq\o\al(2,1)H和eq\o\al(3,1)H聚变成eq\o\al(4,2)He的过程中只有核力做功答案：A解析：由题可知，太阳的总输出功率P＝eq\f(Δmc2,t)＝eq\f(4×109×（3×108）2,1)W＝3.6×1026W，A正确；聚变或裂变都是把比结合能较小的原子核聚变或裂变成比结合能较大的原子核，所以eq\o\al(4,2)He的比结合能大于eq\o\al(2,1)H的比结合能，B错误；eq\o\al(4,2)He核与eq\o\al(2,1)H核相比，比结合能较大，核子平均质量较小，C错误；eq\o\al(2,1)H和eq\o\al(3,1)H聚变成eq\o\al(4,2)He的过程中除有核力做功外，还有库仑力做功，D错误。16．北京正负电子对撞机是世界高能物理研究的重大科技基础设施。在正负电子对撞机中，一个电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对光子。设对撞前正、负电子的质量均为m、动能均为E。已知真空中的光速为c，普朗克常量为h，则对撞后转化成光子的波长等于()A.eq\f(hc,E) B.eq\f(h,mc)C.eq\f(hc,mc2＋E) D.eq\f(hc,2mc2＋E)答案：C解析：由于光子无静止质量，则正电子与负电子对撞过程中的质量亏损为Δm＝2m－0＝2m，由爱因斯坦质能方程可得电子对撞放出的能量为ΔE＝Δm·c2＝2mc2，根据能量守恒定律得，每个光子的能量为ε＝eq\f(2mc2＋2E,2)＝mc2＋E，又ε＝hν＝heq\f(c,λ)，联立得对撞后转化成光子的波长λ＝eq\f(hc,mc2＋E)，故C正确，A、B、D错误。17．(多选)一核电站年发电量约4.5×1010kW·h，发电效率约34%。已知一个铀235裂变时释放的能量约为200MeV，下列说法正确的是()A．每年需要约5×1028个铀235发生裂变B．每年铀235亏损的质量约为5.3kgC．铀235发生链式反应的条件与铀块的体积有关D．为控制裂变反应速度常用石墨、重水和普通水作为慢化剂答案：BC解析：由η＝eq\f(W,ΔE)＝eq\f(W,nΔE0)，可得每年需要发生裂变的铀235个数n＝eq\f(W,ηΔE0)＝eq\f(4.5×1010×103×3600,0.34×200×106×1.6×10－19)≈1.489×1028，故A错误；由ΔE0＝Δmc2可得Δm＝eq\f(ΔE0,c2)＝eq\f(200×106×1.6×10－19,（3×108）2)kg≈3.556×10－28kg，每年铀235亏损的质量约为ΔM＝n·Δm≈5.3kg，故B正确；铀块达到临界体积才能维持链式反应持续不断进行下去，故C正确；链式反应中常用石墨、重水和普通水作为慢化剂，使裂变时产生的中子速度减小，易于被铀核捕获发生核反应，而利用镉棒吸收中子以控制反应速度，故D错误。18．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(eq\o\al(A,Z)X)发生了一次α衰变。放射出的α粒子(eq\o\al(4,2)He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示，真空中光速为c，下列说法正确的是()A．新核Y在磁场中做圆周运动的轨道半径为RY＝eq\f(4,Z－4)RB．α粒子做圆周运动可等效成一个环形电流，且电流大小为I＝eq\f(2Bq2,πm)C．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核Y的动能，则衰变过程中的质量亏损约为Δm＝eq\f(A（qBR）2,2m（A－4）c2)D．发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中旋转方向相同，且轨迹为相内切的圆答案：C解析：粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有qvB＝meq\f(v2,R)，解得粒子的轨道半径R＝eq\f(mv,qB)，衰变过程动量守恒，则α粒子与新核Y的动量大小mv相等，根据轨道半径公式结合电荷数守恒，则有eq\f(RY,R)＝eq\f(q,qY)＝eq\f(2,Z－2)，解得RY＝eq\f(2,Z－2)R，故A错误；α粒子做圆周运动的周期T＝eq\f(2πR,v)＝eq\f(2πm,qB)，则α粒子形成的环形电流大小为I＝eq\f(q,T)＝eq\f(q,\f(2πm,qB))＝eq\f(Bq2,2πm)，故B错误；对α粒子，由洛伦兹力提供向心力，则有qvαB＝meq\f(veq\o\al(2,α),R)，解得vα＝eq\f(BqR,m)，由质量数守恒可知，衰变后新核Y的质量为mY＝eq\f(A－4,4)m，衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律得mYvY－mvα＝0，解得vY＝eq\f(m,mY)vα，系统增加的动能为ΔE＝eq\f(1,2)mYveq\o\al(2,Y)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,α)，由质能方程得ΔE＝Δmc2，联立解得衰变过程中的质量亏损约为Δm＝eq\f(A（qBR）2,2m（A－4）c2)，故C正确；由动量守恒可知，衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中的运动方向相反，由左手定则知旋转方向相同，轨迹圆应外切，故D错误。19．在一次核反应中eq\o\al(235,92)U变成eq\o\al(136,54)Xe和eq\o\al(90,38)Sr，同时释放出若干X粒子。eq\o\al(235,92)U的平均结合能约为7.6MeV，eq\o\al(136,54)Xe的平均结合能约为8.4MeV，eq\o\al(90,38)Sr的平均结合能约为8.7MeV，下列说法正确的是()A．X粒子为电子B．一个eq\o\al(235,92)U核分解为核子时要释放的能量约为1786MeVC．核子结合成一个eq\o\al(90,38)Sr核吸收的能量约为783MeVD．一个该核反应能释放出的能量约为139.4MeV答案：D解析：根据核反应过程电荷数守恒和质量数守恒知，X粒子的电荷数为0，所以只能为中子，A错误；一个eq\o\al(235,92)U核分解成核子时，要吸收的能量为E1＝235×7.6MeV＝1786MeV，B错误；核子结合成一个eq\o\al(90,38)Sr核要放出的能量为E3＝90×8.7MeV＝783MeV，C错误；使核子结合成一个eq\o\al(136,54)Xe核要放出的能量为E2＝136×8.4MeV＝1142.4MeV，一个该核反应放出的能量为E＝E2＋E3－E1＝139.4MeV，D正确。1．(2024·湖南高考)量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是()A．普朗克认为黑体辐射的能量是连续的B．光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出C．康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分D．德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性答案：B解析：普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的，是量子化的，故A错误；发生光电效应的条件是，入射光的频率大于金属的极限频率，紫光的频率大于红光的频率，因此若红光能使某金属发生光电效应，紫光也能使该金属发生光电效应，故B正确；康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后除了波长等于原波长的射线成分外，还有波长大于原波长的射线成分，故C错误；德布罗意认为所有实物粒子都具有波动性，故D错误。2．(2024·新课标卷)三位科学家由于在发现和合成量子点方面的突出贡献，荣获了2023年诺贝尔化学奖。不同尺寸的量子点会发出不同颜色的光。现有两种量子点分别发出蓝光和红光，下列说法正确的是()A．蓝光光子的能量大于红光光子的能量B．蓝光光子的动量小于红光光子的动量C．在玻璃中传播时，蓝光的速度大于红光的速度D．蓝光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率答案：A解析：蓝光的频率大于红光的频率，根据ε＝hν，可知蓝光光子的能量大于红光光子的能量，故A正确；蓝光的波长小于红光的波长，根据p＝eq\f(h,λ)，可知蓝光光子的动量大于红光光子的动量，故B错误；由于蓝光的频率大于红光的频率，则玻璃对蓝光的折射率大于对红光的折射率，根据v＝eq\f(c,n)，可知在玻璃中传播时，蓝光的速度小于红光的速度，故C错误；光在不同介质中传播时频率不变，则蓝光在玻璃中传播时的频率等于它在空气中传播时的频率，故D错误。3．(2024·辽宁高考)(多选)X射线光电子能谱仪是利用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研仪器。用某一频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则()A．该金属的逸出功增大 B．X光的光子能量不变C．逸出的光电子最大初动能增大 D．单位时间逸出的光电子数增多答案：BD解析：金属的逸出功仅与金属自身有关，增加此X光的强度，该金属的逸出功不变，故A错误；增加此X光的强度，单位时间照射到该金属表面的光子数增多，则单位时间逸出的光电子数增多，但X光的光子频率不变，根据光子能量公式ε＝hν可知，X光的光子能量不变，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，逸出的光电子最大初动能不变，故B、D正确，C错误。4．(2024·海南高考)利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关S，使开关接1，用频率为ν1的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为U1，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是()A．其他条件不变，增大光强，电压表示数增大B．改用比ν1更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为U1C．其他条件不变，使开关接2，电流表示数仍为零D．光电管阴极材料的截止频率νc＝ν1－eq\f(eU1,h)答案：D解析：当开关S接1时，光电管两端接反向电压，用频率为ν1的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0时，电压表的示数为U1，对从光电管阴极逸出的具有最大初动能Ek且逸出时速度方向垂直于阴极极板表面的光电子，由动能定理，有－eU1＝0－Ek，设光电管阴极材料的逸出功为W0，由爱因斯坦光电效应方程，有Ek＝hν1－W0，联立解得U1＝eq\f(hν1,e)－eq\f(W0,e)，则其他条件不变，增大光强，电压表的示数不变，故A错误；改用比ν1更大频率的光照射，金属的逸出功W0不变，调整电流表的示数为零，由U＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)可知，遏止电压U变大，即此时电压表示数大于U1，故B错误；其他条件不变，使开关S接2，此时光电管两端接正向电压，光电子在光电管中做加速运动，则一定有光电流产生，电流表示数不为零，故C错误；阴极材料逸出功W0＝hνc，又U1＝eq\f(hν1,e)－eq\f(W0,e)，联立解得光电管阴极材料的截止频率νc＝ν1－eq\f(eU1,h)，故D正确。5.(2024·江苏高考)在某原子发生的跃迁中，辐射出如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，是()A．λ1 B．λ2C．λ3 D．λ4答案：C解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，若只有一种光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λ3光子的能量最大，所以只有λ3光子可以使该金属发生光电效应，C正确。6．(2024·全国甲卷)氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用6eq\o\al(2,1)H→2eq\o\al(4,2)He＋xeq\o\al(1,0)n＋yeq\o\al(1,1)p＋43.15MeV表示，式中x、y的值分别为()A．x＝1，y＝2 B．x＝1，y＝3C．x＝2，y＝2 D．x＝3，y＝1答案：C解析：根据核反应中质量数守恒，可得6×2＝2×4＋x＋y，根据核反应中电荷数守恒，可得6＝2×2＋y，联立解得x＝2，y＝2，故选C。7．(2024·河北高考)锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料。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eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(7,3)Li＋2eq\o\al(1,1)H＋X，式中的X为()A.eq\o\al(1,0)n B.eq\o\al(0,－1)eC.eq\o\al(0,1)e D.eq\o\al(4,2)He答案：D解析：设X的质量数为A，电荷数为Z，根据核反应前后质量数守恒得12＋1＝7＋2×1＋A，根据核反应前后电荷数守恒得6＋1＝3＋2×1＋Z，解得A＝4，Z＝2，故式中的X为eq\o\al(4,2)He，D正确。8．(2024·广东高考)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“119号”元素。科学家尝试使用核反应Y＋eq\o\al(243,95)Am→eq\o\al(A,119)X＋2eq\o\al(1,0)n产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是()A．Y为eq\o\al(58,26)Fe，A＝299 B．Y为eq\o\al(58,26)Fe，A＝301C．Y为eq\o\al(54,24)Cr，A＝295 D．Y为eq\o\al(54,24)Cr，A＝297答案：C解析：设Y的电荷数为y，根据核反应过程电荷数守恒，有y＋95＝119＋2×0，可得y＝24，结合选项可知Y为eq\o\al(54,24)Cr；根据核反应过程质量数守恒，有54＋243＝A＋2×1，可得A＝295，故C正确，A、B、D错误。9．(2024·北京高考)已知钍234的半衰期是24天。1g钍234经过48天后，剩余钍234的质量为()A．0g B．0.25gC．0.5g D．0.75g答案：B解析：钍234的半衰期是24天，1g钍234经过48天后，剩余钍234的质量m＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(48天,24天))×1g＝0.25g，故选B。10.(2023·山东高考)“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ν0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ν1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ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为()A．ν0＋ν1＋ν3 B．ν0＋ν1－ν3C．ν0－ν1＋ν3 D．ν0－ν1－ν3答案：D解析：原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ时有EⅡ－EⅠ＝hν0，从激发态能级Ⅱ向下跃迁到基态能级Ⅰ的过程有EⅡ－EⅠ＝hν1＋hν2＋hν3，联立解得ν2＝ν0－ν1－ν3，故选D。11．(2024·江西高考)近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管(LED)，开创了国际上第三条LED技术路线。某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示，若能级差为2.20eV(约3.52×10－19J)，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则发光频率约为()A．6.38×1014Hz B．5.67×1014HzC．5.31×1014Hz D．4.67×1014Hz答案：C解析：根据辐射条件可知，辐射出的光子能量ε＝3.52×10－19J，由ε＝hν可知，发光频率ν＝eq\f(ε,h)，代入数据解得ν＝5.31×1014Hz，C正确。12．(2024·浙江1月选考)氢原子光谱按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式eq\f(1,λ)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，n＝3、4、5、6。用Hδ和Hγ光进行如下实验研究，则()A．照射同一单缝衍射装置，Hδ光的中央明条纹宽度宽B．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，Hδ光的侧移量小C．以相同功率发射的细光束，真空中单位长度上Hγ光的平均光子数多D．相同光强的光分别照射同一光电效应装置，Hγ光的饱和光电流小答案：C解析：根据巴耳末公式，以及c＝λν，可得ν＝cR∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，n＝3、4、5、6，可知n越大，则频率ν越大，且相邻谱线对应的频率差值越小，则题图中从右向左谱线的频率越来越大，波长越来越短。Hδ与Hγ光相比，Hγ光的波长较长，又光的波长越长，越容易发生明显的衍射现象，故照射同一单缝衍射装置，Hγ光的中央明条纹宽度宽，故A错误；Hδ与Hγ光相比，Hγ光的频率较小，则同一平行玻璃砖对Hγ光的折射率较小，以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，Hγ光在平行玻璃砖中的偏折程度较小，则Hγ光的侧移量小，故B错误；Hδ与Hγ光相比，Hγ光的频率较小，则Hγ光的光子能量较小，以相同功率发射的细光束，由t＝eq\f(x,c)知，真空中单位长度的两光束所对应的发射时间相同，由W＝Pt知，单位长度的两光束总能量相等，则真空中单位长度上Hγ光的平均光子数多，故C正确；若分别用Hδ、Hγ光照射同一光电效应装置时，均能发生光电效应，由于Hγ光的光子能量较小，所以相同光强的光，Hγ光单位时间照射到光电效应装置的光子数较多，发生光电效应时光电管阴极单位时间逸出的光电子数较多，则Hγ光的饱和光电流大，故D错误。13．(2024·广西高考)近期，我国科研人员首次合成了新核素锇­160(eq\o\al(160,76)Os)和钨­156(eq\o\al(156,74)W)。若锇­160经过1次α衰变，钨­156经过1次β＋衰变(放出一个正电子)，则上述两新核素衰变后的新核有相同的()A．电荷数 B．中子数C．质量数 D．质子数答案：C解析：根据原子核衰变时质量数守恒和电荷数守恒可知，锇­160经过1次α衰变放出一个α粒子eq\o\al(4,2)He后，新核的质量数为160－4＝156，电荷数即质子数为76－2＝74，中子数为156－74＝82；钨­156经过1次β＋衰变放出一个正电子eq\o\al(0,1)e后，新核的质量数为156－0＝156，电荷数即质子数为74－1＝73，中子数为156－73＝83。可知两新核素衰变后的新核有相同的质量数，不同的电荷数、质子数、中子数，故C正确，A、B、D错误。14．(2024·山东高考)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eq\o\al(90,38)Sr衰变为eq\o\al(90,39)Y的半衰期约为29年，eq\o\al(238,94)Pu衰变为eq\o\al(234,92)U的半衰期约87年。现用相同数目的eq\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(238,94)Pu各做一块核电池，下列说法正确的是()A．eq\o\al(90,38)Sr衰变为eq\o\al(90,39)Y时产生α粒子B．eq\o\al(238,94)Pu衰变为eq\o\al(234,92)U时产生β粒子C．50年后，剩余的eq\o\al(90,38)Sr数目大于eq\o\al(238,94)Pu的数目D．87年后，剩余的eq\o\al(90,38)Sr数目小于eq\o\al(238,94)Pu的数目答案：D解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知，eq\o\al(90,38)Sr衰变为eq\o\al(90,39)Y的衰变方程为eq\o\al(90,38)Sr→eq\o\al(90,39)Y＋eq\o\al(0,－1)e，可知衰变时产生电子，即β粒子，故A错误；根据质量数守恒和电荷数守恒可知，eq\o\al(238,94)Pu衰变为eq\o\al(234,92)U的衰变方程为eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(234,92)U＋eq\o\al(4,2)He，可知衰变时产生eq\o\al(4,2)He，即α粒子，故B错误；根据题意可知，eq\o\al(90,38)Sr的半衰期小于eq\o\al(238,94)Pu的半衰期，现用相同数目的eq\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(238,94)Pu各做一块核电池，经过相同的时间，eq\o\al(90,38)Sr经过的半衰期的个数多，所以剩余的eq\o\al(90,38)Sr数目小于eq\o\al(238,94)Pu的数目，故D正确，C错误。15.(2024·安徽高考)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3.11eV，当大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有()A．1种 B．2种C．3种 D．4种答案：B解析：大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够辐射出不同频率的光子种类为Ceq\o\al(2,3)＝3种，由辐射条件可得，辐射出的3种光子的能量分别为ΔE1＝E3－E1＝－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV，ΔE2＝E3－E2＝－1.51eV－(－3.4eV)＝1.89eV，ΔE3＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV，由于ΔE1＞3.11eV，ΔE2＜3.11eV，ΔE3＞3.11eV，所以辐射不同频率的紫外光有2种，故选B。16.(2023·辽宁高考)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解析：因原子能级跃迁放出的光子的能量等于跃迁前后两个能级的能量差，则由题图可知光子①、②、③、④的能量关系为ε2<ε1＝ε3<ε4，故A正确；由光子能量ε＝hν、ε2<ε4可知，②的频率小于④的频率，B错误；发生光电效应的条件是光子的能量大于金属的逸出功，已知用①照射某金属表面时能发生光电效应，则ε1大于该金属的逸出功W0，又ε2<ε1，不能确定ε2与W0的大小关系，故用②照射该金属不一定能发生光电效应，C错误；根据爱因斯坦光电效应方程可知Ek＝ε1－W0，因ε1<ε4，可知用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek，D错误。17．(2023·全国甲卷)在下列两个核反应方程中X＋eq\o\al(14,7)N→Y＋eq\o\al(17,8)OY＋eq\o\al(7,3)Li→2XX和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则()A．Z＝1，A＝1 B．Z＝1，A＝2C．Z＝2，A＝3 D．Z＝2，A＝4答案：D解析：设Y的电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应中电荷数守恒和质量数守恒，可知第一个核反应方程的电荷数和质量数满足Z＋7＝m＋8，A＋14＝n＋17，第二个核反应方程的电荷数和质量数满足m＋3＝2Z，n＋7＝2A，联立解得Z＝2，A＝4，故D正确。18．(2023·全国乙卷)2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048J。假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108m/s)()A．1019kg B．1024kgC．1029kg D．1034kg答案：C解析：根据物质能量与质量的关系，可知该伽马射线暴在1分钟内释放的能量对应的物质质量的减少量为ΔM＝eq\f(ΔE,c2)，则每秒钟平均减少的质量为Δm＝eq\f(ΔM,60)，由题知ΔE的量级为1048J，设ΔE＝1×1048J，代入数据解得Δm＝1.9×1029kg，量级为1029kg，故C正确。19．(2023·浙江6月选考)“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜，核电池将eq\o\al(238,94)Pu衰变释放的核能一部分转换成电能。eq\o\al(238,94)Pu的衰变方程为eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(X,92)U＋eq\o\al(4,2)He，则()A．衰变方程中的X等于233B．eq\o\al(4,2)He的穿透能力比γ射线强C．eq\o\al(238,94)Pu比eq\o\al(X,92)U的比结合能小D．月夜的寒冷导致eq\o\al(238,94)Pu的半衰期变大答案：C解析：根据衰变过程中质量数守恒可知，238＝X＋4，可得衰变方程中的X＝234，故A错误；eq\o\al(4,2)He是α粒子，穿透能力比γ射线弱，故B错误；比结合能越大越稳定，衰变过程释放核能，则生成物比反应物稳定，即eq\o\al(234,92)U比eq\o\al(238,94)Pu稳定，可知eq\o\al(238,94)Pu比eq\o\al(234,92)U的比结合能小，故C正确；半衰期是由放射性原子核内部自身的因素决定的，与温度等外部因素无关，故D错误。20．(2023·重庆高考)原子核eq\o\al(235,92)U可以经过多次α和β衰变成为稳定的原子核eq\o\al(207,82)Pb，在该过程中，可能发生的β衰变是()A.eq\o\al(223,87)Fr→eq\o\al(223,88)Ra＋eq\o\al(0,－1)e B.eq\o\al(213,83)Bi→eq\o\al(213,84)Po＋eq\o\al(0,－1)eC.eq\o\al(225,88)Ra→eq\o\al(225,89)Ac＋eq\o\al(0,－1)e D.eq\o\al(218,84)Po→eq\o\al(218,85)At＋eq\o\al(0,－1)e答案：A解析：分析可知，四个选项中，原子核的β衰变方程都满足质量数守恒、电荷数守恒；原子核发生β衰变时质量数不变，只有发生α衰变时质量数才改变，且每发生一次α衰变，原子核的质量数减小4，所以从eq\o\al(235,92)U变成eq\o\al(207,82)Pb的过程中，发生β衰变时，原子核的质量数只可能是235、231、227、223、219、215、211、207，因此A可能正确，B、C、D不可能正确，故选A。21．(2024·北京高考)产生阿秒光脉冲的研究工作获得2023年的诺贝尔物理学奖，阿秒(as)是时间单位，1as＝1×10－18s，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100as的阿秒光脉冲，持续时间内至少包含一个完整的光波周期。取真空中光速c＝3.0×108m/s，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，下列说法正确的是()A．对于0.1mm宽的单缝，此阿秒光脉冲比波长为550nm的可见光的衍射现象更明显B．此阿秒光脉冲和波长为550nm的可见光束总能量相等时，阿秒光脉冲的光子数更多C．此阿秒光脉冲可以使能量为－13.6eV(－2.2×10－18J)的基态氢原子电离D．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的运动周期答案：C解析：此阿秒光脉冲的持续时间为100as，持续时间内至少包含一个完整的光波周期，则此阿秒光脉冲的周期T≤100as，此阿秒光脉冲的波长λ＝cT≤3.0×108m/s×100×10－18s＝30nm<550nm，所以对于0.1mm宽的单缝，波长为550nm的可见光比此阿秒光脉冲的衍射现象更明显，故A错误；此阿秒光脉冲的波长比550nm小，则此阿秒光脉冲的频率比波长为550nm的可见光束的频率大，此阿秒光脉冲的光子能量比波长为550nm的可见光束的光子能量大，所以此阿秒光脉冲和波长为550nm的可见光束总能量相等时，阿秒光脉冲的光子数更少，故B错误；此阿秒光脉冲的光子能量ε＝hν＝eq\f(h,T)≥eq\f(6.6×10－34J·s,100×10－18s)＝6.6×10－18J>2.2×10－18J，所以此阿秒光脉冲可以使能量为－13.6eV(－2.2×10－18J)的基态氢原子电离，故C正确；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小于电子的运动周期，故D错误。22．(2024·浙江6月选考)玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n＝3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为ν31、ν32、ν21的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。下列说法正确的是()A．频率为ν31的光，其动量为eq\f(E3－E1,hc)B．频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能之差为hν32C．频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d、双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为eq\f(Lc,dν32)D．若原子从n＝3跃迁至n＝4能级，入射光的频率ν34′>eq\f(E4－E3,h)答案：B解析：频率为ν31的光的动量为p＝eq\f(h,λ31)，其中λ31＝eq\f(c,ν31)，根据辐射条件可知，hν31＝E3－E1，联立可得p＝eq\f(E3－E1,c)，故A错误；频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，设光照射金属的逸出功为W0，根据爱因斯坦光电效应方程可得，其最大初动能分别为Ekm1＝hν31－W0，Ekm2＝hν21－W0，则最大初动能之差为ΔEkm＝Ekm1－Ekm2＝hν31－hν21＝(E3－E1)－(E2－E1)＝E3－E2＝hν32，故B正确；双缝干涉条纹间距为Δx＝eq\f(l,d)λ＝eq\f(lc,dν)，因此，频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d、双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距分别为Δx31＝eq\f(Lc,dν31)，Δx21＝eq\f(Lc,dν21)，则条纹间距之差为Δs＝Δx21－Δx31＝eq\f(Lc,d)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,ν21)－\f(1,ν31)))≠eq\f(Lc,dν32)，故C错误；若原子从n＝3跃迁至n＝4能级，根据频率条件有E4－E3＝hν34′，则入射光的频率为ν34′＝eq\f(E4－E3,h)，故D错误。1．(2024·江西省普通高等学校招生考试适应性测试)在恒星演化末期会发生俗称“烧石头”的核聚变反应，其核反应方程为eq\o\al(A,Z)Si＋7eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(56,28)Ni，下列选项正确的是()A．Z＝26，A＝52 B．Z＝26，A＝28C．Z＝14，A＝52 D．Z＝14，A＝28答案：D解析：由核反应前后电荷数守恒和质量数守恒，得Z＋7×2＝28，A＋7×4＝56，解得Z＝14，A＝28，故选D。2．(2024·广东省佛山市高三下二模)中国科学家2023年2月26日在国际上刊文宣布，通过我国高海拔宇宙线观测站“拉索”，在人类历史上首次找到能量高于1亿亿电子伏特的宇宙线起源天体。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，电子的电荷量e＝－1.6×10－19C，人眼能看见的最高能量的可见光为频率ν＝7.8×1014Hz的紫光，该紫光光子能量为()A．3.2eV B．1.2×10－4eVC．5.2×10－19eV D．8.3×10－38eV答案：A解析：根据爱因斯坦的光子说，可得该紫光光子的能量ε0＝hν＝5.17×10－19J，则该紫光光子能量可表示为ε0＝eq\f(5.17×10－19,1.6×10－19)eV＝3.2eV，故选A。3.(2024·北京市东城区高三下二模)如图所示为研究光电效应的电路图。开关闭合后，当用波长为λ0的单色光照射光电管的阴极K时，电流表有示数。下列说法正确的是()A．若只让滑片P向D端移动，则电流表的示数一定增大B．若只增加该单色光的强度，则电流表示数一定增大C．若改用波长小于λ0的单色光照射光电管的阴极K，则阴极K的逸出功变大D．若改用波长大于λ0的单色光照射光电管的阴极K，则电流表的示数一定为零答案：B解析：只让滑片P向D端移动，A、K间正向电压增大，如果光电流已经达到饱和值，增加电压，电流表的示数不会增大，故A错误；只增加单色光强度，单位时间逸出的光电子数量增多，光电流一定增大，则电流表示数一定增大，故B正确；逸出功是金属的固有属性，与入射光无关，故C错误；若改用波长大于λ0的单色光，则光子频率变小，若其频率仍大于阴极K的截止频率，则电流表仍有示数，故D错误。4.(2024·陕西省渭南市高三下教学质量检测)如图为氢原子的能级示意图。大量的处于基态的氢原子吸收12.75eV的能量后，能辐射几种不同波长的光，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，真空中的光速c＝3×108m/s，1eV＝1.6×10－19J，则这些光中最长的波长为()A．4.010×10－6m B．1.884×10－6mC．6.577×10－7m D．1.219×10－7m答案：B解析：根据频率条件hν＝Em－En(m>n)，处于基态的氢原子吸收12.75eV的能量后，将跃迁到第4能级，由辐射条件和光的波长λ＝eq\f(c,ν)可知，辐射光的波长λ＝eq\f(hc,Em－En)，所以氢原子跃迁前后能级间能量差越小，辐射光波长越长，最长为λ＝eq\f(hc,E4－E3)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,[－0.85－（－1.51）]×1.6×10－19)m＝1.884×10－6m，故选B。5．(2024·江苏省苏锡常镇四市高三下二模)在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中的Pu元素是eq\o\al(238,94)Pu，半衰期是87.7年，有75%的eq\o\al(238,94)Pu原子核发生衰变需经过()A．43.85年 B．87.7年C．175.4年 D．263.1年答案：C解析：75%的eq\o\al(238,94)Pu原子核发生衰变后还剩25%的eq\o\al(238,94)Pu，有m0·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,T))＝0.25m0，解得t＝175.4年，故选C。6．(2024·河北省保定市九校高三下二模)用如图甲所示的实验装置研究光电效应，电路中电源的正负极可以对调，用一定强度、频率为ν的激光照射阴极K时，得到的光电子遏止电压为Uc，饱和电流为Im，如图乙所示。已知光电子的质量为m，所带的电荷量为－e，普朗克常量为h，下列说法正确的是()A．阴极K的逸出功为hν＋eUcB．阴极K的截止频率为ν＋eq\f(eUc,h)C．光电子的最大初速度为eq\r(\f(eUc,m))D．阴极K单位时间内射出的光电子数为eq\f(Im,e)答案：D解析：根据爱因斯坦光电效应方程得Ek＝hν－W0，由动能定理得eUc＝Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,)m，解得阴极K的逸出功为W0＝hν－eUc，光电子的最大初速度为vm＝eq\r(\f(2eUc,m))，A、C错误；逸出功与截止频率的关系为W0＝hνc，解得阴极K的截止频率为νc＝ν－eq\f(eUc,h)，B错误；设阴极K单位时间内射出的光电子数为n，根据电流的定义得Im＝ne，解得n＝eq\f(Im,e)，D正确。7．(2024·浙江省丽水市、湖州市、衢州市3地高三下二模)用各种频率的光照射两种金属材料得到遏止电压Uc随光的频率ν变化的两条图线1、2，图线上有P和Q两点。下列说法正确的是()A．图线1、2一定平行B．图线1对应金属材料的逸出功大C．照射同一金属材料，用Q对应的光比P对应的光产生的饱和电流大D．照射同一金属材料，用P对应的光比Q对应的光逸出的光电子最大初动能大答案：A解析：根据光电效应方程可得Ek＝hν－W0，由动能定理可知Ek＝eUc，联立得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，由此可知，图线1、2斜率相同，均为eq\f(h,e)，两图线一定平行，故A正确；由Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)可知，Uc­ν图线与横轴的截距为ν＝eq\f(W0,h)，结合题图可知，图线2对应金属材料的逸出功大，故B错误；由于不能确定P、Q对应光的强度，所以无法确定饱和光电流的大小，故C错误；P对应的光子的频率较小，Q对应的光子的频率较大，由爱因斯坦光电效应方程可知，照射同一金属材料，用Q对应的光比P对应的光逸出的光电子最大初动能大，故D错误。8.(2024·辽宁省高三下二模)红外测温仪只能捕获红外线，红外线光子的能量为0.55～1.62eV。如图为氢原子的能级图，大量处在n＝5能级的氢原子向外辐射的光子中，能被红外线测温仪捕获的不同频率的光子共有()A．2种 B．3种C．4种 D．5种答案：A解析：氢原子从激发态向低能级跃迁时，根据ε＝Em－En(m>n)，结合氢原子能级示意图可知，大量处在n＝5能级的氢原子能够向外辐射的光子能量为0.31eV、0.97eV、2.86eV、13.06eV、0.66eV、2.55eV、12.75eV、1.89eV、12.09eV、10.2eV，其中能被红外线测温仪捕获的不同频率的光子共有2种，故选A。9．(2024·河北省部分示范性高中高三下三模)宇宙射线进入地球大气层时，与大气作用会产生中子，中子撞击大气中的粒子X引发核反应产生粒子Y，核反应方程为X＋eq\o\al(1,0)n→Y＋Z；Y具有放射性，能够自发地进行β衰变而变成X，衰变方程为Y→X＋eq\o\al(0,－1)e。则下列说法正确的是()A．Z的质量数为1 B．Z的质量数为2C．Z的电荷数为2 D．Z的电荷数为3答案：A解析：设X、Y、Z的质量数分别为a、b、c，根据核反应前后及衰变前后质量数守恒，有a＋1＝b＋c，b＝a＋0，解得c＝1，A正确，B错误；设X、Y、Z的电荷数分别为d、e、f，根据核反应前后及衰变前后电荷数守恒，有d＋0＝e＋f，e＝d－1，解得f＝1，C、D错误。10．(2023·湖南省岳阳市高三下教学质量监测二)已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为En＝eq\f(E1,n2)，其中n＝2，3，4，…。1885年，巴耳末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，即eq\f(1,λ)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，n＝3，4，5，…，这个公式称为巴耳末公式，式中R∞叫里德伯常量。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则氢原子的基态能量E1可以表示为()A．－R∞hc B．R∞hcC．－eq\f(1,2)R∞hc D．eq\f(1,2)R∞hc答案：A解析：氢原子从i能级跃迁至k能级，辐射出的光子的能量为ΔE＝hν＝Ei－Ek，又En＝eq\f(E1,n2)，c＝λν，可得eq\f(1,λ)＝－eq\f(E1,hc)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,k2)－\f(1,i2)))，其中i>k，与实验规律eq\f(1,λ)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3，4，5，…)对比可知，实验规律表示的是氢原子从n(n＝3，4，5，…)能级跃迁至2能级辐射光子的情况，且－eq\f(E1,hc)＝R∞，可得E1＝－R∞hc，A正确。11．(2024·河南省三门峡市高三下三模)如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n＝4的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为4.54eV的金属钨，下列说法正确的是()A．n＝4跃迁到n＝1放出的光子动量最大B．有6种频率的光子能使金属钨产生光电效应C．逸出光电子的最大初动能为12.75eVD．用0.86eV的光子照射处于n＝4激发态的氢原子不能被其吸收答案：A解析：由ε＝Em－En(m>n)可知，从n＝4能级跃迁到n＝1能级放出的光子能量最大，根据ε＝hν、c＝λν和p＝eq\f(h,λ)得光子动量p＝eq\f(ε,c)，可知该光子动量也最大，A正确；大量氢原子从n＝4的激发态跃迁到基态能放出Ceq\o\al(2,4)＝6种频率的光子，由ε＝Em－En(m>n)可知，光子能量分别为0.66eV、2.55eV、12.75eV、1.89eV、12.09eV、10.2eV，其中只有三种光子的能量超过金属钨的逸出功，能使其发生光电效应，B错误；从能级4跃迁到能级1放出的光子能量最大，为12.75eV，用这种光子照射金属钨后，根据光电效应方程Ek＝hν－W0，可知光电子的最大初动能为Ek＝8.21eV，C错误；由于氢原子从n＝4跃迁到n＝∞需要吸收的能量为ΔE＝0.85eV，因此只要入射光子的能量大于等于0.85eV都能被处于n＝4激发态的氢原子吸收从而使其电离，所以0.86eV的光子能够被吸收，D错误。12．(2024·广西贵港市高三下学期模拟预测)考古研究表明广西是世界范围内巨猿化石发现最多的地区，巨猿是一种已经灭绝的高等灵长类动物，利用14C衰变测定年代技术可以确定化石的大致年代，从而得知其生活于距今约20万年前。14C衰变方程为eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋X，其半衰期是5730年，下列说法正确的是()A．X是电子，来自于原子核外电子B．X是中子，来自于原子核C．环境气候的变化会影响14C的半衰期，进而对推算年代造成影响D．eq\o\al(14,6)C的比结合能小于eq\o\al(14,7)N的比结合能答案：D解析：根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒可判断X的质量数为0，电荷数为－1，即其是电子，它是原子核内的中子转化为质子时产生的，故A、B错误；半衰期不受温度、压强等外界因素影响，故C错误；核反应过程释放核能，eq\o\al(14,6)C衰变为更稳定的eq\o\al(14,7)N，比结合能增大，D正确。13．(2024·湖南省娄底市高三下5月月考)(多选)如图所示为我国自主研发的三代核电——“华龙一号”示范工程。“华龙一号”利用核裂变发电，一期工程建设了两台125万千瓦的AP1000三代核电机组。已知eq\o\al(235,92)U在中子的轰击下裂变为eq\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(136,54)Xe，质量mU＝235.0439u，mn＝1.0087u，mSr＝89.9077u，mXe＝135.9072u，1u相当于931.5MeV的能量，NA＝6.02×1023mol－1，元电荷e＝1.6×10－19C，铀矿石中eq\o\al(235,92)U的含量为3%。下列说法正确的是()A．该核反应方程为eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋9eq\o\al(1,0)nB．一个铀核裂变放出的能量约为140MeVC．eq\o\al(235,92)U的比结合能比eq\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(136,54)Xe的都大D．“华龙一号”一期工程一年消耗铀矿石约46吨答案：BD解析：根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒，且该核反应需要中子参与反应，可知该核反应方程为eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10eq\o\al(1,0)n，故A错误；由A项分析可知，一个铀核裂变过程的质量亏损Δm＝mU＋mn－mXe－mSr－10mn＝0.1507u，释放的能量ΔE＝Δm×931.5MeV/u＝0.1507×931.5MeV≈140MeV，故B正确；eq\o\al(235,92)U裂变生成eq\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(136,54)Xe释放能量，反应过程有质量亏损，可知eq\o\al(235,92)U的比结合能不可能比eq\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(136,54)Xe的都大，故C错误；该核电站一年的发电量E＝2Pt＝2×125×107×365×24×60×60J＝7.884×1016J＝4.9275×1035eV，由E＝NΔE＝eq\f(m·3%,M)NAΔE，可得“华龙一号”一期工程一年消耗铀矿石的质量为m＝eq\f(EM,3%·NAΔE)，代入数据解得m≈46t，故D正确。14．(2024·河北省石家庄市高三下教学质量检测二)2023年12月，新一代人造太阳“中国环流三号”面向全球开放。“人造太阳”内部发生的一种核反应方程为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X，已知eq\o\al(2,1)H的比结合能为E1，eq\o\al(3,1)H的比结合能为E2，eq\o\al(4,2)He的比结合能为E3，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是()A．核反应方程中X为电子B.eq\o\al(4,2)He的比结合能小于eq\o\al(2,1)H的比结合能C．核反应吸收的能量为E3－(E1＋E2)D．核反应中的质量亏损为eq\f(4E3－（2E1＋3E2）,c2)答案：D解析：根据核反应前后质量数守恒与电荷数守恒可知X为eq\o\al(1,0)n，是中子，故A错误；核聚变反应生成的eq\o\al(4,2)He核更稳定，则E3>E1，故B错误；核反应放出的能量为ΔE＝4E3－(2E1＋3E2)，由爱因斯坦质能方程可得4E3－(2E1＋3E2)＝Δmc2，解得核反应中的质量亏损为Δm＝eq\f(4E3－（2E1＋3E2）,c2)，故C错误，D正确。1．(2024·重庆市第八中学高三下模拟)如图所示，某种材料制成太阳能电池的主体部分由P型半导体和N型半导体结合而成。当太阳光照射到该材料上时，材料吸收光子发生光电效应，自由电子向N型一侧移动，从而在两端形成电势差。已知该材料至少需要吸收波长为λ的绿光才能发生光电效应，普朗克常量为h，光速为c，则()A．N型半导体电势高于P型半导体B．该材料的逸出功为heq\f(λ,c)C．用光强更强的黄光照射该材料，只要照射时间足够长，也能产生光电效应D．用光强相同的紫光和蓝光照射该材料，蓝光照射时，通过负载的电流较大答案：D解析：由题意知，太阳光照射该材料后，自由电子向N型一侧移动，N型半导体聚集负电荷，电势低于P型半导体，故A错误；由爱因斯坦光电效应方程可知，发生光电效应时极限波长λ与逸出功需满足W0＝heq\f(c,λ)，故B错误；光电效应能否发生与入射光的频率有关，与光强无关，吸收波长为λ的绿光时恰好发生光电效应，黄光的频率比绿光小，照射该材料时不能发生光电效应，故C错误；用光强相同的紫光和蓝光照射该材料，因为蓝光频率较小，光子能量较小，故单位时间内到达该材料的蓝光光子数目较多，单位时间产生的光电子数量较多，通过负载的电流较大，D正确。2．人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一个光源以10W的功率均匀地向各个方向发射波长为5.3×10－7m的绿光，已知瞳孔的直径为4mm，普朗克常量为h＝6.63×10－34J·s，光速为3×108m/s，不计空气对光的吸收，则眼睛能够看到这个光源的最远距离约为()A．2×107m B．2×106mC．2×105m D．2×104m答案：B解析：一个绿光光子的能量为ε＝hν，ν为绿光的频率，绿光的波长与频率的关