2025年高考物理复习新题速递之原子物理与核物理（2024年9月）

第1页（共1页）2025年高考物理复习新题速递之原子物理与核物理（2024年9月）一．选择题（共19小题）1．（2024•北京开学）下列说法中正确的是（）A．当氢原子从n＝2的状态跃迁到n＝6的状态时，发射出光子 B．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了原子核内部存在质子 C．原子核发生α衰变时，生成的新核与原来的原子核相比，中子数减少了2 D．铀238的半衰期将随其温度的升高而变短2．（2024•北京开学）如图所示，一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分离成a、b、c三束单色光，将这三束光分别照射到相同的金属板上，b光照射在金属板上有光电子放出，则可知（）A．a光照射在金属板上一定不放出光电子 B．c光照射在金属板上一定放出光电子 C．三束单色光中a光在三棱镜中传播的速度最小 D．若三束单色光照射到相同的单缝，则a光的衍射条纹最窄3．（2023秋•新市区校级月考）某放射性元素的原子核ZMX连续经过三次α衰变和两次β衰变，若最后变成另外一种元素的原子核A．Z-2M-14Y B．C．Z-6M-12Y D．4．（2023秋•新市区校级月考）下列说法正确的是（）A．麦克斯韦预言电磁波的存在，法拉第用实验捕捉到电磁波 B．电磁波是横波，且电场和磁场相互垂直 C．普朗克由能量子假设引入光子 D．微观世界的能量是连续的5．（2024春•沙坪坝区校级期中）在核反应方程ZAX+714N→A．Z＝1，A＝1 B．Z＝1，A＝2 C．Z＝2，A＝3 D．Z＝2，A＝46．（2024•全国自主招生）通过实验，科学家发现了光电效应现象的若干实验规律，如果仅用经典的电磁理论分析，能够解释的是（）A．存在着饱和电流 B．遏止电压和频率有关 C．存在着截止频率 D．光电效应具有瞬时性7．（2024•南海区开学）2024年我国探月工程嫦娥六号搭载了四个国际载荷，其中法国的氡气探测仪可监测月球表面的氡气放射情况，从而了解月壤形成以及月球大气变迁过程，氡222反应方程式为86222Rn→A．X是质子 B．属于β衰变 C．有γ射线产生 D．在月球的反应速率比在地球的慢8．（2024•内蒙古开学）碳14广泛应用于农业、化学、医学、生物学等领域，2024年4月20日，我国首次实现利用核电商用堆批量生产碳14同位素，标志着碳14供应的全面国产化，破解了国内碳14同位素长期依赖进口的难题。碳14能自发地发生衰变，其衰变方程为614C→714N+A，碳A．碳14衰变为氮14的过程是α衰变 B．A射线的电离能力弱于α射线 C．温度越高，碳14发生衰变的半衰期越短 D．检测到了γ射线，说明在碳14发生衰变后氮14（79．（2024•青羊区校级开学）医学中常用某些放射性元素治疗疾病。假设质量为m0的放射性元素Y经过时间t后剩余Y的质量为m，对应的mm0-tA．16d B．12d C．8d D．6d10．（2024春•江岸区期末）如图所示为课本中关于近代物理的四幅插图，下列说法正确的是（）A．图甲是黑体辐射的实验规律，爱因斯坦在研究黑体辐射时提出了能量子概念，成功解释了光电效应现象 B．图乙是α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型并估测原子核半径的数量级是10﹣10m C．图丙是射线测厚装置，轧钢厂利用α射线的穿透能力来测量钢板的厚度 D．图丁是核反应堆示意图，镉棒插入深一些可减小链式反应的速度11．（2024•龙岗区校级三模）日本于2023年8月24日将福岛第一核电站核废水排入大海，对海洋生态造成恶劣影响。核废水中含有氚、锶90、铯137、碘129等放射性元素，其中铯137的半衰期约30年，衰变方程为55137Cs→A．X是α粒子 B．X是β粒子 C．衰变过程中质量守恒 D．100个铯137原子核经过30年后一定还有50个未衰变12．（2024春•辽宁期末）铑106的半衰期约370天，衰变方程为45106Rh→A．根据题中方程式无法判断X粒子的种类 B．采取低温冷冻的措施可适当降低辐射风险和辐射剂量 C．46106Pd的比结合能比45D．任意370天中，1000个45106Rh原子核将会有13．（2024•永州开学）如图所示，巴尔末由氢原子在可见光区的四条谱线Hα，Hβ，Hγ，Hδ。总结出巴尔末系谱线波长公式：1λ=R∞(122-1n2)，n＝3，4，5，6…其中λHδ＜λHγ＜λHA．Hα对应的是电子从n＝5能级向n＝2能级跃迁所释放光的谱线 B．四条谱线中Hα谱线所对应的光子的能量最高 C．大量处于同一能级的氢原子要能够发出这四条谱线，必须使得原子所处的能级n≥6 D．若电子从n＝6能级向n＝3能级跃迁时能辐射紫外线14．（2024春•沙坪坝区校级月考）下列说法正确的是（）A．比结合能较大的原子核转化成比结合能较小的原子核时，会释放能量 B．光电管实验中，若用黄光和蓝光都能产生光电流，则黄光的遏止电压更大 C．α粒子散射实验发现，绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进 D．一个处于n＝4能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多可以产生6种频率的光子15．（2024•江苏一模）如图为氢原子的能级示意图。一群处于n＝4能级的氢原子自发跃迁时向外辐射出不同频率的光子，已知蓝光光子的能量范围为2.53～2.76eV。则这群氢原子（）A．辐射光子后能量增大 B．从n＝4向n＝2跃迁可辐射蓝光 C．从n＝4向n＝1跃迁可辐射蓝光 D．最多能辐射出3种不同频率的光子16．（2024•天心区校级开学）2024年4月19日起，日本开始排放第五批福岛核污染水，预计排放19天。核污染水中含有一定量的放射性核素“氚”，该核素可在生物体内富集，损害生物体的健康。已知氚的衰变方程为13HA．氚核发生的是α衰变 B．衰变产物X来自氚的核外电子 C．该衰变产生的射线穿透能力比γ射线强 D．若立即停止排放，12年后因排污导致的核辐射量会减少50%17．（2024•沙坪坝区校级模拟）2022年8月30日，国家航天局正式发布了“羲和号”太阳探测卫星国际上首次在轨获取的太阳谱Hα线精细结构。Hα是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线。下列说法中正确的是（）A．向外辐射Hα后，氢原子的能级升高 B．Hα对应的能级跃迁过程为从n＝2跃迁到∞ C．若Hα能使某金属发生光电效应，光电子的最大初动能可能为1.89eV D．若Hα未能使某金属发生光电效应，巴尔末系其他光有可能使该金属发生光电效应18．（2024春•渝中区校级月考）黄旭华院士团队成功研制了我国第一代核潜艇，为我国核力量实现从无到有的历史性跨越做出了卓越的贡献，他曾说：“自主创新是我们攀登世界科技高峰的必由之路。”潜艇的核反应堆的某种核反应方程式为92A．原子核X有38个质子，90个中子 B．该反应发生后，平均核子质量变小 C．92235U的比结合能大于D．可以使用金属铜作为减速剂使中子变成慢中子19．（2024•江苏模拟）氚在自然界中存量极少，工业上一般用中子轰击锂获取氚，其核反应方程为01n+35Li→XA．X与24HeB．X的质子数是3，中子数是2 C．10个氚核，经过12.5年一定还剩5个 D．上述获取氚的核反应是裂变反应二．解答题（共1小题）20．（2024春•江宁区期末）某广播电台发射功率为20kW、在空气中波长为198.9m的电磁波，电磁波在空中传播的速率为3×108m/s，普朗克常量6.63×10﹣34J•s。（计算结果均保留一位有效数字）求：（1）电磁波的能量子ε的值；（2）该电台每秒钟从天线发射的能量子个数。

2025年高考物理复习新题速递之原子物理与核物理（2024年9月）参考答案与试题解析一．选择题（共19小题）1．（2024•北京开学）下列说法中正确的是（）A．当氢原子从n＝2的状态跃迁到n＝6的状态时，发射出光子 B．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了原子核内部存在质子 C．原子核发生α衰变时，生成的新核与原来的原子核相比，中子数减少了2 D．铀238的半衰期将随其温度的升高而变短【考点】原子核的半衰期及影响因素；卢瑟福α粒子散射实验；分析能量跃迁过程中的能量变化（吸收或释放光子）；α衰变的特点、本质及方程．【专题】定性思想；推理法；原子的能级结构专题；衰变和半衰期专题；分析综合能力．【答案】C【分析】根据玻尔理论分析；根据α粒子散射实验分析；根据α衰变的本质分析；半衰期与外界条件无关。【解答】解：A、根据玻尔理论，当氢原子从n＝2的状态跃迁到n＝6的状态时，吸收出光子，故A错误；B、卢瑟福通过α粒子散射实验得出了在原子的核式结构理论，并没有发现原子核内部存在质子，故B错误；C、α粒子由2个质子与2个中子组成，所以在发生α衰变时，生成的新核与原来的原子核相比，中子数减少了2．故C正确；D、放射性元素的半衰期是由原子核本身的性质决定的，与元素所处的状态、温度的高低无关，故D错误。故选：C。【点评】本题考查了能级跃迁、α粒子散射实验、半衰期、衰变实质等基础知识点，要熟悉教材，牢记这些基础知识点，不能混淆。2．（2024•北京开学）如图所示，一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分离成a、b、c三束单色光，将这三束光分别照射到相同的金属板上，b光照射在金属板上有光电子放出，则可知（）A．a光照射在金属板上一定不放出光电子 B．c光照射在金属板上一定放出光电子 C．三束单色光中a光在三棱镜中传播的速度最小 D．若三束单色光照射到相同的单缝，则a光的衍射条纹最窄【考点】判断能否发生光电效应；光的折射现象；光的衍射现象．【专题】定性思想；推理法；光的折射专题；光电效应专题；推理能力．【答案】B【分析】当入射光的频率大于金属的截止频率，就会发生光电效应．通过比较三束光的频率判断是否发生光电效应。因光线通过三棱镜后偏折程度越大，折射率越大．则可根据光的偏折程度比较光的折射率大小，从而比较出光的频率大小，根据n=c根据公式v＝λf和v＝分析在玻璃三棱镜中的波长关系。【解答】解：AB、由图可知，a光、b光、c光的偏折依次增大，则折射率依次增大，频率也依次增大。产生光电效应的条件是：入射光的频率大于金属的截止频率，那么b光照射的金属板有光电子放出，c光照射的金属板上的光的频率更大，c光照射的金属板一定放出光电子，a光照射的金属板不一定放出光电子，故A错误，B正确。C、折射到a、b、c光照射的金属板上的光偏折依次增大，则折射率依次增大，根据n=cv可知，c光在三棱镜中传播的速度最小，故D、a光、b光、c光照射的金属板上的光偏折依次增大，则折射率依次增大，频率也依次增大，波长逐渐减小，所以c光的波长最小，三束单色光照射到相同的单缝，c光的衍射条纹最窄，故D错误。故选：B。【点评】解决本题的突破口在于通过光的偏折程度比较出光的折射率大小，并掌握折射率与频率、波长之间的大小关系。3．（2023秋•新市区校级月考）某放射性元素的原子核ZMX连续经过三次α衰变和两次β衰变，若最后变成另外一种元素的原子核A．Z-2M-14Y B．C．Z-6M-12Y D．【考点】计算α和β衰变的次数；α衰变的特点、本质及方程；β衰变的特点、本质及方程．【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理能力．【答案】D【分析】根据质量数守恒和电荷数配平，写出新核Y。【解答】解：由衰变的规律可知，每发生一次α衰变，质量数减4，电荷数减2；每发生一次β衰变，质量数不变，电荷数加1。由题意知，一共发生三次α衰变，两次β衰变，所以新核的质量数为M﹣4×3﹣0×2＝M﹣12电荷数为Z﹣2×3+1×2＝Ζ﹣4综上所述，新核为Z-4故ABC错误，D正确。故选：D。【点评】书写核反应方程，根据质量数守恒和电荷数配平，对于常见的基本粒子的符号要熟记，是考试的热点。4．（2023秋•新市区校级月考）下列说法正确的是（）A．麦克斯韦预言电磁波的存在，法拉第用实验捕捉到电磁波 B．电磁波是横波，且电场和磁场相互垂直 C．普朗克由能量子假设引入光子 D．微观世界的能量是连续的【考点】能量子与量子化现象；麦克斯韦电磁场理论；电磁波谱．【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；理解能力．【答案】B【分析】赫兹用实验捕捉到电磁波，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是横波；爱因斯坦由能量子引入光子，根据量子化理论分析D。【解答】解：A．赫兹用实验捕捉到电磁波，故A错误；B．电磁波是横波，并且电场和磁场相互垂直，故B正确；C．爱因斯坦由能量子引入光子，从而解释了光电效应，故C错误；D．微观世界的能量是不连续的，是一份一份的，是量子化的，故D错误。故选：B。【点评】本题考查电磁波的性质，要注意明确电磁波的发现及微观量子理论。5．（2024春•沙坪坝区校级期中）在核反应方程ZAX+714N→A．Z＝1，A＝1 B．Z＝1，A＝2 C．Z＝2，A＝3 D．Z＝2，A＝4【考点】核反应方程式的书写或判断核反应方程式中的粒子．【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；分析综合能力．【答案】D【分析】由核反应方程结合反应中质量数和电荷数守恒列方程组进行求解。【解答】解：由质量数和电荷数守恒可得：17+1＝A+14Z+7＝1+8解得：Z＝2，A＝4，故D正确，ABC错误。故选：D。【点评】本题考查了核反应中核子的质量数和电荷数守恒，进而用来判断参与反应的物质的电荷数和质量数。6．（2024•全国自主招生）通过实验，科学家发现了光电效应现象的若干实验规律，如果仅用经典的电磁理论分析，能够解释的是（）A．存在着饱和电流 B．遏止电压和频率有关 C．存在着截止频率 D．光电效应具有瞬时性【考点】爱因斯坦光电效应方程；光电效应现象及其物理物理意义；光电效应的截止频率．【专题】定性思想；推理法；光电效应专题；推理能力．【答案】A【分析】根据光电效应的现象结合经典电磁理论与光电效应理论分析解答。【解答】解：经典的电磁理论认为光的强度与时间决定光的能量，光照强度决定饱和电流，而实验现象发现光电效应具有瞬时性、且遏止电压和频率有关，同时存在截止频率，均由爱因斯坦光电效应理论解释。故A正确，BCD错误；故选：A。【点评】本题考查光电效应，解题关键掌握光电效应发生的原理。7．（2024•南海区开学）2024年我国探月工程嫦娥六号搭载了四个国际载荷，其中法国的氡气探测仪可监测月球表面的氡气放射情况，从而了解月壤形成以及月球大气变迁过程，氡222反应方程式为86222Rn→A．X是质子 B．属于β衰变 C．有γ射线产生 D．在月球的反应速率比在地球的慢【考点】原子核的半衰期及影响因素；α衰变的特点、本质及方程．【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理能力．【答案】C【分析】根据质量数守恒和电荷数守恒的特点得出X的类型，过程中会伴随γ射线产生；半衰期只与元素本身有关，与外界环境无关。【解答】解：ABC、根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X为24He，属于α衰变，此过程中有γ射线产生，故CD、原子核的半衰期只与元素本身有关，与外界环境无关，故D错误；故选：C。【点评】本题主要考查了原子核的衰变问题，熟悉核反应前后的特点，结合半衰期的概念即可完成分析。8．（2024•内蒙古开学）碳14广泛应用于农业、化学、医学、生物学等领域，2024年4月20日，我国首次实现利用核电商用堆批量生产碳14同位素，标志着碳14供应的全面国产化，破解了国内碳14同位素长期依赖进口的难题。碳14能自发地发生衰变，其衰变方程为614C→714N+A，碳A．碳14衰变为氮14的过程是α衰变 B．A射线的电离能力弱于α射线 C．温度越高，碳14发生衰变的半衰期越短 D．检测到了γ射线，说明在碳14发生衰变后氮14（7【考点】原子核的半衰期及影响因素；α、β、γ射线的本质及特点；β衰变的特点、本质及方程．【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理能力．【答案】B【分析】根据衰变过程粒子、电荷守恒可知，A为电子，碳14衰变过程中一个中子释放出一个电子转变为质子，期间同时释放能量，释放出的能量以γ射线的形式存在。【解答】解：A.根据衰变过程粒子数、电荷守恒可知，A为电子，由此可知发生的是β衰变，故A错误；B.β射线的电离能力弱于α射线，故B正确；C.半衰期是物质的固有属性，与温度无关，故C错误；D.γ射线是β衰变产生的新原子核714N核从高故选：B。【点评】本题需要学生了解衰变的粒子、电荷守恒及三种射线的特性。9．（2024•青羊区校级开学）医学中常用某些放射性元素治疗疾病。假设质量为m0的放射性元素Y经过时间t后剩余Y的质量为m，对应的mm0-tA．16d B．12d C．8d D．6d【考点】半衰期的相关计算．【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理能力．【答案】A【分析】理解半衰期的概念，结合图像得出元素的半衰期。【解答】解：由半衰期公式m余mm当质量比mm0从1衰减到mm其所用时间为48d可得18解得T＝16d故A正确，BCD错误；故选：A。【点评】本题主要考查了原子核的衰变问题，理解半衰期的概念即可完成分析，属于简单题型。10．（2024春•江岸区期末）如图所示为课本中关于近代物理的四幅插图，下列说法正确的是（）A．图甲是黑体辐射的实验规律，爱因斯坦在研究黑体辐射时提出了能量子概念，成功解释了光电效应现象 B．图乙是α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型并估测原子核半径的数量级是10﹣10m C．图丙是射线测厚装置，轧钢厂利用α射线的穿透能力来测量钢板的厚度 D．图丁是核反应堆示意图，镉棒插入深一些可减小链式反应的速度【考点】重核裂变的应用（核电站与反应堆）；能量子与量子化现象；卢瑟福α粒子散射实验；α、β、γ射线的本质及特点．【专题】定性思想；推理法；重核的裂变和轻核的聚变专题；分析综合能力．【答案】D【分析】根据黑体辐射的实验规律分析；根据卢瑟福的贡献分析；利用射线的特性分析；镉棒可以吸收中子。【解答】解：A、图甲是黑体辐射的实验规律，普朗克在研究黑体辐射时提出了能量子概念，成功解释了黑体辐射强度随波长分布的规律，解决了“紫外灾难”问题，故A错误；B、图乙是α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，并估测原子核半径的数量级是10﹣15m，故B错误；C、图丙是射线测厚装置，轧钢厂利用γ射线的穿透能力来测量钢板的厚度，故C错误；D、图丁是核反应堆示意图，镉棒插入深一些，吸收更多的中子，从而可减小链式反应的速度，故D正确。故选：D。【点评】本题考查黑体辐射、α粒子散射实验、三种射线、核反应等内容，属于常识性内容。11．（2024•龙岗区校级三模）日本于2023年8月24日将福岛第一核电站核废水排入大海，对海洋生态造成恶劣影响。核废水中含有氚、锶90、铯137、碘129等放射性元素，其中铯137的半衰期约30年，衰变方程为55137Cs→A．X是α粒子 B．X是β粒子 C．衰变过程中质量守恒 D．100个铯137原子核经过30年后一定还有50个未衰变【考点】α衰变的特点、本质及方程．【专题】定性思想；归纳法；衰变和半衰期专题；理解能力．【答案】B【分析】根据质量数守恒和电荷数守恒分析核反应方程，进而确定X；衰变过程存在质量亏损，半衰期属于统计规律。【解答】解：A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数为0，电荷数为﹣1，所以X是β粒子，故A错误，B正确；C．衰变过程质量不守恒，因为有质量亏损，故C错误；D．半衰期对少量放射性元素不适用，它是针对大量放射性元素的统计规律，故D错误；故选：B。【点评】本题考查原子核衰变、半衰期、等知识点。关键要知道衰变过程有质量亏损。12．（2024春•辽宁期末）铑106的半衰期约370天，衰变方程为45106Rh→A．根据题中方程式无法判断X粒子的种类 B．采取低温冷冻的措施可适当降低辐射风险和辐射剂量 C．46106Pd的比结合能比45D．任意370天中，1000个45106Rh原子核将会有【考点】结合能与比结合能的概念及简单计算；β衰变的特点、本质及方程；原子核的半衰期及影响因素；半衰期的相关计算．【专题】定性思想；归纳法；衰变和半衰期专题；理解能力．【答案】C【分析】根据电荷数守恒和质量数守恒分析X粒子的种类；辐射剂量与温度无关；比结合能越大，原子核越稳定；半衰期是统计规律，对个别原子核没有意义。【解答】解：A、根据质量数守恒可知，X粒子的质量数为0。根据电荷数守恒可知，X粒子的电荷数Z＝45﹣46＝﹣1，可知X粒子为-10eB、温度与辐射剂量没有关系，也不能降低辐射风险，故B错误；C、比结合能越大，原子核越稳定，衰变后新核更稳定，则新核比结合能更大，即46106Pd的比结合能比D、半衰期描述的是统计规律，只有对大量原子核才有意义，故D错误。故选：C。【点评】解答本题时，要掌握核反应方程遵循的两大规律：电荷数守恒和质量数守恒。要知道比结合能越大，原子核越稳定。13．（2024•永州开学）如图所示，巴尔末由氢原子在可见光区的四条谱线Hα，Hβ，Hγ，Hδ。总结出巴尔末系谱线波长公式：1λ=R∞(122-1n2)，n＝3，4，5，6…其中λHδ＜λHγ＜λHA．Hα对应的是电子从n＝5能级向n＝2能级跃迁所释放光的谱线 B．四条谱线中Hα谱线所对应的光子的能量最高 C．大量处于同一能级的氢原子要能够发出这四条谱线，必须使得原子所处的能级n≥6 D．若电子从n＝6能级向n＝3能级跃迁时能辐射紫外线【考点】氢原子光谱及巴耳末公式；分析能量跃迁过程中的能量变化（吸收或释放光子）；分析能级跃迁过程中释放的光子种类．【专题】定量思想；推理法；原子的能级结构专题；推理能力．【答案】C【分析】Hα对应的谱线波长最长，频率最小，对应的跃迁的能级差最小，跃迁时辐射光子能量最低；这四条谱线对应的光子能量最大的是从n＝6能级向n＝2能级跃迁所释放的光子；Hδ为紫光，是电子从n＝6能级向n＝2能级跃迁所释放光。而电子从n＝6能级向n＝3能级跃迁时能级差较小，释放的光子能量小于紫光的光子能量。【解答】解：A．Hα对应的谱线波长最长，是电子从n＝3能级向n＝2能级跃迁所释放光的谱线，故A错误；B．Hα对应的谱线能级差最小，辐射光子能量最低，故B错误；C．这四条谱线对应的光子能量最大的是从n＝6能级向n＝2能级跃迁所释放的光子，可知需满足：n≥6，故C正确；D．Hδ为紫光，是电子从n＝6能级向n＝2能级跃迁所释放光。而电子从n＝6能级向n＝3能级跃迁时能级差较小，释放的光子能量小于紫光的光子能量，故不能辐射紫外线，故D错误。故选：C。【点评】本题考查了玻尔原子结构模型，掌握原子能级跃迁的条件。14．（2024春•沙坪坝区校级月考）下列说法正确的是（）A．比结合能较大的原子核转化成比结合能较小的原子核时，会释放能量 B．光电管实验中，若用黄光和蓝光都能产生光电流，则黄光的遏止电压更大 C．α粒子散射实验发现，绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进 D．一个处于n＝4能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多可以产生6种频率的光子【考点】利用结合能或比结合能计算核能；遏止电压及其影响因素；卢瑟福α粒子散射实验；分析能级跃迁过程中释放的光子种类．【专题】定性思想；推理法；光电效应专题；原子的能级结构专题；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理能力．【答案】C【分析】比结合能较大的原子核转化成比结合能较小的原子核时会吸收能量；根据爱因斯坦光电效应方程和动能定理，分析比较遏止电压大小关系；根据α粒子散射实验的结果分析C选项；根据玻尔原子能级跃迁理论分析D选项。【解答】解：A．比结合能较大的原子核转化成比结合能较小的原子核时，会吸收能量，故A错误；B．光电管实验中，若用黄光和蓝光都能产生光电流，根据爱因斯坦光电效应方程hν﹣W0＝Ek，和Ek＝eUc，由于蓝光的频率大于黄光的频率，因此蓝光的遏止电压更大，故B错误；C．α粒子散射实验发现，绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，有少数α粒子发生了较大角度的偏转，极少数α粒子偏转角超过90°，有的几乎达到180°，沿原路返回，故C正确；D．一个处于n＝4能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多可以产生3种频率的光子，故D错误。故选：C。【点评】本题考查了量子物理相关知识，掌握结合能与比结合能的物理意义，掌握爱因斯坦光电效应方程的应用，以及玻尔原子能级跃迁理论。15．（2024•江苏一模）如图为氢原子的能级示意图。一群处于n＝4能级的氢原子自发跃迁时向外辐射出不同频率的光子，已知蓝光光子的能量范围为2.53～2.76eV。则这群氢原子（）A．辐射光子后能量增大 B．从n＝4向n＝2跃迁可辐射蓝光 C．从n＝4向n＝1跃迁可辐射蓝光 D．最多能辐射出3种不同频率的光子【考点】分析能级跃迁过程中释放的光子种类；氢原子能级图；分析能量跃迁过程中的能量变化（吸收或释放光子）．【专题】定量思想；推理法；原子的能级结构专题；推理能力．【答案】B【分析】原子由高能级向低能级跃迁时会放出能量，其能量减小；根据玻尔原子能级跃迁理论分析BC选项，根据数学知识计算最多能辐射出不同频率光子的种数。【解答】解：A．原子由高能级向低能级跃迁时会放出能量，辐射出光子，辐射光子后其能量减小，故A错误；D．一群处于n＝4能级的氢原子，最多能辐射出不同频率光子的种数等于C42=6B．从n＝4向n＝2跃迁辐射出的光子的能量为：ΔE＝﹣0.85eV﹣（﹣3.4）eV＝2.55eV，在蓝光光子的能量范围，可知从n＝4向n＝2跃迁可辐射蓝光，故B正确；C．从n＝4向n＝1跃迁射出的光子的能量为：ΔE′＝﹣0.85eV﹣（﹣13.6）eV＝12.75eV，不在蓝光光子的能量范围，所以从n＝4向n＝1跃迁不能辐射蓝光，故C错误。故选：B。【点评】本题考查了玻尔原子结构模型，基础题目，掌握原子能级跃迁理论。16．（2024•天心区校级开学）2024年4月19日起，日本开始排放第五批福岛核污染水，预计排放19天。核污染水中含有一定量的放射性核素“氚”，该核素可在生物体内富集，损害生物体的健康。已知氚的衰变方程为13HA．氚核发生的是α衰变 B．衰变产物X来自氚的核外电子 C．该衰变产生的射线穿透能力比γ射线强 D．若立即停止排放，12年后因排污导致的核辐射量会减少50%【考点】原子核的半衰期及影响因素；α、β、γ射线的本质及特点；β衰变的特点、本质及方程．【专题】定性思想；推理法；衰变和半衰期专题；理解能力．【答案】D【分析】根据核反应方程遵循质量数和电荷数守恒判定是何种衰变；β衰变的实质为核内的中子转化为质子时放出的电子；β射线穿透能力比γ射线弱，比α射线穿透能力强；经过一个半衰期，会有一半氚核发生衰变，排污导致的核辐射量也会减少50%。【解答】解：AB．根据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﹣1，则X为电子，则氚核发生的是β衰变；β衰变产物X来自氚核内的中子转化为质子时放出的电子，不是来自核外电子，故AB错误；C．β射线穿透能力比γ射线弱，比α射线穿透能力强；故C错误；D．若立即停止排放，12年后即经过一个半衰期，会有一半氚核发生衰变，即因排污导致的核辐射量会减少50%，故D正确。故选：D。【点评】本题主要考查了衰变的判定，以及β衰变的实质以及特点，解题关键是掌握β衰变的实质为核内的中子转化为质子时放出的电子；β射线穿透能力比γ射线弱，比α射线穿透能力强。17．（2024•沙坪坝区校级模拟）2022年8月30日，国家航天局正式发布了“羲和号”太阳探测卫星国际上首次在轨获取的太阳谱Hα线精细结构。Hα是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线。下列说法中正确的是（）A．向外辐射Hα后，氢原子的能级升高 B．Hα对应的能级跃迁过程为从n＝2跃迁到∞ C．若Hα能使某金属发生光电效应，光电子的最大初动能可能为1.89eV D．若Hα未能使某金属发生光电效应，巴尔末系其他光有可能使该金属发生光电效应【考点】原子能级跃迁与光电效应的结合．【专题】定量思想；推理法；光电效应专题；原子的能级结构专题；推理能力．【答案】D【分析】向外辐射Hα后，氢原子的能级降低；Hα是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线，可知其光子能量最小，则Hα对应的能级跃迁的能级差最小，根据能级差计算Hα对应的光子能量，根据爱因斯坦光电效应方程分析光电子的最大初动能；巴尔末系中其它光的光子能量均大于Hα的光子能量，根据发生光电效应的条件分析D选项。【解答】解：A．向外辐射Hα后，氢原子的能级降低，故A错误；B．Hα是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线，可知其频率最小，光子能量最小，Hα对应的能级跃迁的能级差最小，则Hα对应的能级跃迁过程是从n＝3跃迁到n＝2，故B错误；C．Hα对应的光子能量为：hν＝E3﹣E2＝﹣1.51eV﹣（﹣3.40eV）＝1.89eV。根据爱因斯坦光电效应方程，若Hα能使某金属发生光电效应，光电子的最大初动能一定小于1.89eV，故C错误；D．若Hα未能使某金属发生光电效应，由于巴尔末系其他光的光子能量均大于Hα的光子能量，所以巴尔末系其他光有可能使该金属发生光电效应，故D正确。故选：D。【点评】本题考查了玻尔原子结构模型，光电效应现象，基础题目，掌握原子能级跃迁理论与爱因斯坦光电效应方程。18．（2024春•渝中区校级月考）黄旭华院士团队成功研制了我国第一代核潜艇，为我国核力量实现从无到有的历史性跨越做出了卓越的贡献，他曾说：“自主创新是我们攀登世界科技高峰的必由之路。”潜艇的核反应堆的某种核反应方程式为92A．原子核X有38个质子，90个中子 B．该反应发生后，平均核子质量变小 C．92235U的比结合能大于D．可以使用金属铜作为减速剂使中子变成慢中子【考点】重核裂变的应用（核电站与反应堆）；核反应方程式的书写或判断核反应方程式中的粒子；结合能与比结合能的概念及简单计算．【专题】定量思想；推理法；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理能力．【答案】B【分析】根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒解答A选项；裂变后释放核能，裂变过程质量发生亏损，据此分析B选项；该核反应放出核能，生成物比反应物更稳定，比结合能越大，原子核越稳定，据此判断C选项；该核反应中一般使用石墨作为减速剂，使快中子变成慢中子。【解答】解：A.根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可知，原子核X的电荷数（质子数）为38，质量数为90，则含有的中子数个数为90﹣38＝52个，故A错误；B.裂变后释放核能，裂变过程质量发生亏损，因此反应发生后平均核子质量变小，故B正确；C.该核反应放出核能，生成物比反应物更稳定，因此92235U的比结合能小于D.该核反应中一般使用石墨作为减速剂，使快中子变成慢中子，而一般使用金属镉吸收中子，控制链式反应的速度，故D错误。故选：B。【点评】本题考查了重核裂变反应，掌握比结合能的物理意义，要知道平均核子质量越小，比结合能越大，原子核越稳定。19．（2024•江苏模拟）氚在自然界中存量极少，工业上一般用中子轰击锂获取氚，其核反应方程为01n+35Li→XA．X与24HeB．X的质子数是3，中子数是2 C．10个氚核，经过12.5年一定还剩5个 D．上述获取氚的核反应是裂变反应【考点】α衰变的特点、本质及方程．【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理能力．【答案】A【分析】本题利用反应方程中质量数和电荷数关系求出X元素，在根据半衰期的相关知识分析。【解答】解：AB．根据核反应的质量数守恒与电荷数守恒可知，X的质子数是：3+0﹣1＝2质量数为：1+5﹣3＝3故X的中子数是：3﹣2＝1所以X为23He，根据同位素的特点可知：X与24C．半衰期的概念是针对大量的原子核，符合统计规律的随机过程量，对于个别原子来说半衰期是没有意义的，故C错误；D．上述获取氚的核反应是原子核的人工转变，故D错误。故选：A。【点评】本题考查了近代物理初步的相关知识，学会核反应方程的特点，熟知半衰期以及裂变等概念和应用。本题较为简单，属于基础题。二．解答题（共1小题）20．（2024春•江宁区期末）某广播电台发射功率为20kW、在空气中波长为198.9m的电磁波，电磁波在空中传播的速率为3×108m/s，普朗克常量6.63×10﹣34J•s。（计算结果均保留一位有效数字）求：（1）电磁波的能量子ε的值；（2）该电台每秒钟从天线发射的能量子个数。【考点】能量子与量子化现象．【专题】定量思想；推理法；光的波粒二象性和物质波专题；分析综合能力．【答案】（1）电磁波的能量子ε的值1×10﹣27J；（2）该电台每秒钟从天线发射的能量子个数为2×1031个。【分析】（1）根据ɛ=h（2）根据Pt＝nɛ求解电台天线每秒发出的能量子的个数。【解答】解：（1）每个能量子的能量ɛ＝hν=（2）电台每秒发射的能量子的个数n=答：（1）电磁波的能量子ε的值1×10﹣27J；（2）该电台每秒钟从天线发射的能量子个数为2×1031个。【点评】电磁波的传播或接收不是连续的，而是与可见光一样都是一份一份的，而每一份光子的能量为ε＝hν。

考点卡片1．麦克斯韦电磁场理论【知识点的认识】1.麦克思维电磁场理论（1）变化的磁场产生电场。（2）变化的电场产生磁场。2.电磁场变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。3.电磁波如果在空间某区域有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。【命题方向】下列说法正确的是（）A、稳定的电场产生稳定的磁场B、均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场C、变化的电场产生的磁场一定是变化的D、不均匀变化的电场周围空间产生的磁场也是不均匀变化的分析：麦克斯韦提出变化的电场会产生磁场，变化的磁场会产生电场．电磁场由近及远的扰动的传播形成电磁波．解答：A、稳定的电场不会产生磁场，故A错误；B、均匀变化的电场产生恒定的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，故B错误；C、变化的电场产生的磁场不一定是变化的，当均匀变化时，则产生恒定的。当非均匀变化时，则产生非均匀变化的。故C错误；D、变化的电场产生的磁场不一定是变化的，当均匀变化时，则产生恒定的。当非均匀变化时，则产生非均匀变化的。故D正确；故选：D。点评：变化的形式有两种：均匀变化与非均匀变化．当均匀变化时，则产生恒定．若非均匀变化，则也会产生非均匀变化．例如电磁场产生的电磁波由近向远传播．【知识点的认识】1.麦克斯韦认为线圈只不过是用来显示电场的存在的，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。2．麦克斯韦电磁场理论的要点（1）恒定的磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场。（2）均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，同样，均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场。（3）周期性变化的磁场在周围空间产生同周期变化的电场，同样，周期性变化的电场在周围空间产生同周期变化的磁场。2．电磁波谱【知识点的认识】电磁波谱1．电磁波谱：按照电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱．2．电磁波谱按波长由大到小的排列顺序为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．3．各种电磁波的特性：红外线热效应显著；紫外线化学、生理作用显著并能产生荧光效应；X射线穿透本领很大；γ射线穿透本领更大．【命题方向】电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是（）A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线【分析】电磁波谱按照波长从大到小的顺序依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线．解：按照波长从大到小的顺序依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线．故选A．【点评】本题考查电磁波谱的相关知识，多背才能解决此题．【解题方法点拨】电磁波谱分析及电磁波的应用电磁波谱频率/Hz真空中波长/m特性应用递变规律无线电波＜3×1011＞10﹣3波动性强，易发生衍射无线电技术红外线1011～101510﹣3～10﹣7热效应红外遥感可见光101510﹣7引起视觉照明、摄影紫外线1015～101710﹣7～10﹣9化学效应、荧光效应、灭菌消毒医用消毒、防伪X射线1016～101910﹣8～10﹣11贯穿本领强检查、医用透视γ射线＞1019＜10﹣11贯穿本领最强工业探伤、医用治疗3．光的折射现象【知识点的认识】1.定义：光的折射是指光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变，从而使光线在不同介质的交界处发生偏折的现象。2.光的折射与反射的关联：光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光线则进入到另一种介质中。在折射现象中，光路是可逆的。一般来讲，在两种介质的分界处，不仅会发生折射，也发生反射。例如在水中，部分光线会反射回去，部分光线会进入水中。反射光线光速与入射光线相同，折射光线光速与入射光线不相同。3.如下图所示：光的折射和反射同时发生4.生活中的折线现象有：叉鱼时要往深处叉；杯中的吸管看起来是折断的，海市蜃楼等。【命题方向】关于岸上的人看到的水中的鱼，下列说法中正确的是（）A、人看到鱼的像是实像，比实际位置浅B、人看到鱼的像是虚像，比实际位置浅C、鱼看到的是人的实像，位置偏低些D、鱼看到的是人的虚像，位置偏高些分析：当光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时，光线的传播方向会发生改变，折射时形成的像是虚像；当光从空气中斜射入水中时，折射光线向法线方向偏折．解答：AB、因为人看到水中的鱼是由于光线从水中通过折射进入空气，再进入人的眼睛的，因此是光的折射现象形成的虚像。由于折射角大于入射角，人逆着折射光线方向所看到鱼的像故比实际位置浅。故A错误，B正确；CD、鱼看到的是人是由于光线从空气经折射进入水中，再进入鱼的眼睛，所以也是由于光的折射现象形成的虚像。由于折射角小于入射角，鱼逆着光线方向看到的人像比实际位置要高。故选C错误，D正确。故选：BD。点评：本题主要考查了光的折射现象及应用．做题时要仔细，看清各个选项中给出的是“实像还是虚像．可以利用光路可逆性原理，理解人和鱼所看到的像的位置关系．【解题思路点拨】对光的折射现象的理解1.光的方向光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化（斜射），并非一定变化，当光垂直界面入射时，传播方向就不发生变化。2.光的传播速度光从一种介质进入另一种介质时，传播速度一定发生变化，当光垂直界面人射时，光的传播方向虽然不变，但也属于折射，光传播的速度也发生变化。3.入射角与折射角的大小关系（1）光从一种介质进入另一种介质时，折射角与入射角的大小关系不能一概而论，要视两种介质的折射率大小而定。（2）当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时，入射角大于折射角﹔当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时，入射角小于折射角。4．光的衍射现象【知识点的认识】1．定义：光离开直线路径绕到障碍物阴影里的现象叫光的衍射．2．光发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸与光波波长相差不多，甚至比光波波长还小时，出现明显的衍射现象常见的衍射现象有单缝衍射，圆孔衍射和泊松亮斑等．3.现象：（1）单缝衍射①单色光入射单缝时，出现明暗相间的不等距条纹，中间亮条纹较宽，较亮；两边亮条纹较窄、较暗。②白光衍射时中央是白条纹，两侧是彩色条纹。（2）圆孔衍射光入射微小的圆孔时，出现明暗相间不等距的圆形条纹。如果用白光照射时，中间亮圆为白色，周围是彩色圆环。（3）圆盘衍射圆盘阴影区的中央有个亮斑———泊松亮斑。圆盘阴影区的周围有明暗相间的圆形衍射条纹。亮环或暗环的间距随半径的增大而减小，即越向外条纹越窄。（4）光栅衍射①衍射光栅由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。包括透射光栅和反射光栅两种。②衍射图样与单缝衍射图样分布特征相同，但其条纹变窄、亮度增加。4.对光的衍射的理解（1）干涉和衍射是波的特征，波长越长，干涉和衍射现象越明显。在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别。（2）衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看作是沿直线传播的。5.光的衍射的意义：光能发生衍射现象说明光是一种波。【命题方向】关于光的衍射，下列说法中错误的是（）A、光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物的现象B、只有两列频率相同的光波叠加后才能发生衍射C、光的衍射没有否定光直线传播的结论D、光的衍射现象为波动说提供了有利的证据分析：衍射是波特有的性质，是光遇到障碍物时发生的现象，发生明显的衍射现象的条件时：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近或比波长还小．光在同一均匀介质中沿直线传播．解答：A、光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象就是光的衍射，故A正确。B、光发生明显的衍射现象的条件时：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近或比波长还小。故B错误。C、光的衍射是光遇到障碍物时发生的现象，而光的直线传播是指光在同一均匀介质中传播时传播方向不发生改变，即沿直线传播。故C正确，D、衍射是波特有的性质，故光的衍射现象为波动说提供了有利的证据。故D正确。本题选错误答案，故选B。点评：注重对基础知识的积累，加强对基本概念的深入理解，是学习物理的关键．【解题方法点拨】1.衍射与干涉的比较两种现象比较项目单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹（1）白光发生光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色条纹，但光学本质不同．（2）区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方面加以区分．2．干涉与衍射的本质：光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理．在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹．5．能量子与量子化现象【知识点的认识】1.能量子假说：所谓能量子就是能量的最小单元．微观领域里能量的变化总表现为电磁波的辐射与吸收，不同频率的电磁波其能量子的值不同，表达式为：E＝hν其中，ν是电磁波的频率，h是一个普遍适用的常量，称作普朗克常量．由实验测得h＝6.63×10﹣34J•s．2．能量的量子化在微观领域里能量的不连续变化，即只能取分立值的现象，叫做能量的量子化．量子化现象是微观世界的普遍现象，这与经典理论产生尖锐矛盾．这暴露了经典物理学的局限性（宏观、低速）．从而引发了物理学的革命﹣﹣量子论的建立，使人类对物质的认识由宏观世界进入微观领域．【命题方向】能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10﹣18J，已知可见光的平均波长为0.6μm，要能引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少为（）A、1个B、3个C、30个D、300个分析：要求引起人眼的感觉的最少的光子数，需要知道单个光子的能量E＝hγ，而根据c＝λγ可知光子的频率γ=c解答：根据c＝λγ可知光子的频率γ=c而单个光子的能量E＝hγ＝hcλ故要引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少为n=E总故B正确。故选：B。点评：本题难度不大，但综合性很强，是一道不可多得的好题。【解题思路点拨】1.微观领域的能量是不连续的，是一份份的。2.最小的能量叫作能量子，能量的大小为ɛ＝hν。6．光电效应现象及其物理物理意义【知识点的认识】1．光电效应现象光电效应：在光的照射下金属中的电子从表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．特别提醒：（1）光电效应的实质是光现象转化为电现象．（2）定义中的光包括可见光和不可见光．2．几个名词解释（1）遏止电压：使光电流减小到零时的最小反向电压UC．（2）截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率（又叫极限频率）．不同的金属对应着不同的截止频率．（3）逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．3．光电效应规律（1）每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于极限频率才能产生光电效应．（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）只要入射光的频率大于金属的极限频率，照到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10﹣9s，与光的强度无关．（4）当入射光的频率大于金属的极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比．【命题方向】题型一：光电效应规律的理解关于光电效应的规律，下面说法中正确的是（）A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能也就越大B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加C．对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值，才能产生光电效应D．同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同分析：光电效应具有瞬时性，根据光电效应方程判断光电子的最大初动能与什么因素有关．解答：A、根据光电效应方程Ekm＝hv﹣W0，知入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大．故A正确．B、光电效应具有瞬时性，入射光的强度不影响发出光电子的时间间隔．故B错误．C、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，即入射光的波长小于金属的极限波长．故C错误．D、不同的金属逸出功不同，根据光电效应方程Ekm＝hv﹣W0，知同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，光电子的最大初动能不同．故D错误．故选A．点评：解决本题的关键掌握光电效应的条件，以及掌握光电效应方程．【解题方法点拨】光电效应规律的解释存在极限频率电子从金属表面逸出，首先须克服金属原子核的引力做功W0，入射光子能量不能小于W0，对应的最小频率ν0=W0光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光强度无关电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，W0是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大，一个电子只能吸收一个光子，故光电子最大初动能与光照强度无关效应具有瞬时性（10﹣9s）光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要能量积累的过程7．判断能否发生光电效应【知识点的认识】发生光电的条件是：入射光的频率大于金属的截止频率（或者说说入射光的光子的能量大于金属的逸出功）。【命题方向】现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa＞λb＞λc．用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定（）A、a光束照射时，不能发生光电效应B、c光束照射时，不能发生光电效应C、a光束照射时，释放出的光电子数目最多D、c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小分析：根据光电效应的条件：γ＞γ0，而λ=cγ，判断出a光、解答：AB、波长关系为λa＞λb＞λc，则γa＜γb＜γc．b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应，根据光电效应的条件，a光照射不能发生光电效应，c光照射能发生光电效应。故A正确，B错误。C、放出的光电子数目与入射光的频率无关，由入射光的强度决定。故C错误。D、根据光电效应方程：Ekm=hcλ-故选：A。点评：解决本题的关键掌握光电效应的条件，光电效应方程及单位时间内放出光电子的数目由入射光的强度决定．【解题思路点拨】只有当入射光的频率大于金属的截止频率时，才能发生光电效应，否则，就算光照再强也不可能发生。8．光电效应的截止频率【知识点的认识】1.定义：当人射光的频率减小到某一数值νc时，光电流消失，这表明已经没有光电子了。νc称为截止频率或极限频率。2.性质：截止频率时金属自身的性质。不同的金属截止频率不同。3.截止频率的计算截止频率与逸出功的关系：W0＝hνc，可以推出νc=【命题方向】已知铁的逸出功是4.7eV，试求：（1）铁的光电效应极限频率；（2）用波长为150nm的光照在铁表面上时发射出的光电子的最大动能。分析：（1）根据逸出功公式W0＝hν0，可以求出铁的光电效应极限频率；（2）先求出入射光的频率，再根据光电效应方程可以求出光电子的最大动能。解答：（1）光电效应方程为Ekm＝hν﹣W0，其中普朗克常数h＝6.63×10﹣34J•s＝4.14×10﹣15eV•s，铁的逸出功：W0＝hν0＝4.7eV铁的光电效应极限频率ν0=W0h=4.74.14Hz＝（2）波长λ＝150nm＝1.5×10﹣7m入射光的频率：ν=cλ=3×1081.5×1光电子的最大动能：Ekm＝hν﹣W0＝4.14×10﹣15×2.0×1015eV﹣4.7eV＝3.58eV。答：（1）铁的光电效应极限频率为1.14×1015Hz；（2）用波长为150nm的光照在铁表面上时发射出的光电子的最大动能为3.58eV。点评：本题考查了逸出功、光电效应方程等知识点。正确理解该实验的原理和光电效应方程中各个物理量的含义是解答本题的关键。【解题思路点拨】1.截止频率是金属自身的性质，不同的金属逸出功不同，与入射的光没有关系。2.只要入射光的频率小于截止频率，就不会发生光电效应。3.可以用hνc＝W0来计算截止频率或逸出功。9．遏止电压及其影响因素【知识点的认识】1.如果施加反向电压，也就是阴极接电源正极、阳极接电源负极，在光电管两极间形成使电子减速的电场，电流有可能为0。使光电流减小到0的反向电压Uc称为截止电压。截止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度，初速度的上限vc应该满足以下关系12m进一步的实验表明，同一种金属对于一定频率的光，无论光的强弱如何，截止电压都是一样的。光的频率ν改变时，截止电压Uc也会改变。这意味着，对于同一种金属，光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。2.截止电压与入射光的强度无关，与入射光的频率有关。3.截止电压的计算：通过Ek＝eUc可得Uc=Eke。【命题方向】用频率为γ的单色光照射阴极K时，能发生光电效应，改变光电管两端的电压，测得遏止电压为U.已知电子的电量为e，普朗克常量为h。若换用频率为2γ的单色光照射阴极K时，遏止电压为（）A、U0+hγeB、1.5U0C、2U0D、2U分析：由电子的最大初动能Ek与遏止电压U0的关系式Ek＝eU0及光电效应方程为Ek＝hν﹣W0可分析求解。解答：设金属的逸出功为W0，根据动能定理，光电子的最大初动能Ek与遏止电压U0的关系式Ek＝eU0，光电效应方程为Ek＝hν﹣W0，联立可得eU0＝hν﹣W0①若换用频率为2ν的单色光照射阴极K时，同理可得eU0′＝2hν﹣W0②，由①②联立解得U0′=U0+hνe故选：A。点评：本题考查了光电效应的相关问题，考查知识点针对性强，重点突出，考查了学生掌握知识与应用知识的能力。【解题思路点拨】1.截止电压是有入射光线和金属的逸出功共同决定的，并且只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关。2.遏止电压与爱因斯坦光电效应的联系是：eUc＝Ek＝hv﹣W0。10．爱因斯坦光电效应方程【知识点的认识】为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了光电效应理论。1.光电效应方程：Ek＝hν﹣W0，其中hν为入射光子的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功．2.爱因斯坦对光电效应的理解：①只有当hv＞W0时，光电子才可以从金属中逸出，vc=W②光电子的最大初动能Ek与入射光的频率v有关，而与光的强弱无关。这就解释了截止电压和光强无关。③电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时产生的。④对于同种频率的光，光较强时，单位时间内照射到金属表面的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大。【命题方向】如图，当电键S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．（1）求此时光电子的最大初动能的大小．（2）求该阴极材料的逸出功．分析：光电子射出后，有一定的动能，若能够到达另一极板则电流表有示数，当恰好不能达到时，说明电子射出的初动能恰好克服电场力做功，然后根据爱因斯坦光电效应方程即可正确解答．解答：设用光子能量为2.5eV的光照射时，光电子的最大初动能为Ekm，阴极材料逸出功为W0，当反向电压达到U＝0.60V以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极，因此eU＝Ekm由光电效应方程：Ekm＝hν﹣W0由以上二式：Ekm＝0.6eV，W0＝1.9eV．所以此时最大初动能为0.6eV，该材料的逸出功为1.9eV．答：（1）求此时光电子的最大初动能的大小是0.6eV．（2）求该阴极材料的逸出功是1.9eV．点评：正确理解该实验的原理和光电效应方程中各个物理量的含义是解答本题的关键．【解题方法点拨】光电效应方程Ek＝hv﹣W0的四点理解（1）式中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属表面时剩余动能大小可以是0～Ek范围内的任何数值。（2）光电效应方程实质上是能量守恒方程。①能量为ɛ＝hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引而做功，另一部分就是电子离开金属表面时的动能。②如果克服吸引力做功最少，为W0，则电子离开金属表面时动能最大，为Ek，根据能量守恒定律可知Ek＝hν﹣W0。（3）光电效应方程包含了产生光电效应的条件。若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek＝hv一W0＞0，亦即hν＞W0，ν＞W0h=νc11．卢瑟福α粒子散射实验【知识点的认识】α粒子散射实验1.α粒子从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，质量为氢原子质量的4倍、电子质量的7300倍。2.装置如图所示，整个装置处于真空中。3.实验结果：大量α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子（约占18000）发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚大于904.实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了原子的核式模型。【命题方向】卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是（）A、B、C、D、分析：本题比较简单，正确理解α粒子散射实验的结果即可解答．解答：实验结果是：离金原子核远的α粒子偏转角度小，离金原子核近的α粒子偏转角度大，正对金原子核的α粒子被返回，故ABC错误，D正确。故选：D。点评：本题考查α粒子散射实验的结果，对于类似基础知识要熟练掌握．【解题思路点拨】1.α粒子散射实验中，大量α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子（约占1/8000）发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚大于90°。2.卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了原子的核式模型。12．氢原子光谱及巴耳末公式【知识点的认识】1.原子内部电子的运动是原子发光的原因，因此光谱分析是探索原子结构的一条重要途径。2.光谱的结果显示氢原子只能发出一系列特定波长的光（1）巴耳末系①1885年，瑞士科学家巴耳末对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线，即图中Hα、Hβ，Hγ，Hδ。谱线作了分析，发现这些谱线的波长入满足一个简单的公式，即1λ=R∞（122-1n2），（式中R是里德伯常量，R∞＝1.10×107m﹣1，这个公式称为巴耳末公式，式中的n只能取整数，它确定的这一组谱线称为巴耳末系。②巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱的特征。（2）其他线系除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。【命题方向】对于巴耳末公式1λA、此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的B、此公式中n可以取任意值，所以氢原子光谱是连续的C、此公式中n只能取整数，故氢原子光谱是线状谱D、此公式不但适用于氢原子光谱，还适用于其他原子光谱分析：此公式是巴耳末在可见光的14条谱线分析时发现的，式中的n只能取整数，不能连线取值，且从3，4，…开始取，只能适用于氢光谱，及红外与紫外区．解答：A、当在研究氢光谱特征时发现的巴耳末公式，公式1λ=R(122B、此公式中n不可以取任意值，只能取整数，且从3，4，…开始取，氢原子光谱是不连续的，故B错误；C、公式中n只能取整数，故氢原子光谱是线状谱，故C正确；D、公式只能适用于氢原子光谱，及氢光谱在红外与紫外区的其他谱线，故D错误；故选：AC。点评：考查巴耳末公式的发现、适用范围，及注意因n的取值，出现不连续值，同时理解此公式的局限性．【解题思路点拨】1.氢原子光谱的特点在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性。2.巴耳末公式（1）巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究并得到了公式1λ=R∞（（2）公式中只能取n多3的整数，不能连续取值，波长是分立的值。3.其他谱线除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线，也都满足与巴耳末公式类似的关系式。4.对巴耳末公式的理解（1）巴耳末公式反映氢原子发光的规律特征，不能描述其他原子。（2）公式中n只能取整数，不能连续取值，因此波长也只是分立的值。（3）公式是在对可见光区的四条谱线分析总结出来的，在紫外区的谱线也适用。13．氢原子能级图【知识点的认识】玻尔理论对氢光谱的解释1.氢原子能级图如下图所示：2.解释巴耳末公式按照玻尔理论，巴耳末公式代表的应该是电子从量子数分别为n＝3，4，5，…的能级向量子数为2的能级跃迁时发出的光谱线。3.解释其他谱线系氢原子从高能级向m＝1，3，4，5能级跃迁，也会产生相应的光谱，它们也都被实验观测到了，分别称为赖曼系、帕邢系、布喇开系等。4.解释气体导电发光：通常情况下，原子处于基态，非常稳定。气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态。处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态。5.解释氢原子光谱的连续性：原子从较高的能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差。由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的。因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。6.解释不同原子具有不同的特征谱线：不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射（或吸收）的光子频率也不相同。【命题方向】已知氢原子能级图如图所示，则关于处于基态的氢原子向激发态跃迁的说法正确的是（）A、一个动能为Ek0＝13.60eV、处于基态的氢原子与一个静止的同样处于基态的氢原子发生对心碰撞，可能跃迁到n＝2的第一激发态B、一个动能为Ek0＝13.60eV、处于基态的氢原子与个静止的同样处于基态的氢原子发生对心碰撞，原子不能跃迁到其他轨道上去C、用能量为12.3eV的光子去照射一群稀薄气态且处于基态的氢原子，原子能跃迁到n＝2的轨道上去D、用动能为12.3eV的电子射向一群处于基态的氢原子，原子能跃迁到n＝2的轨道上去分析：根据碰撞过程中的动量守恒与能量守恒求解碰撞前运动氢原子的最小动能，与给出的原子的动能比较即可；吸收光子能量发生跃迁，吸收的光子能量需等于两能级间的能级差。解答：AB、要使运动氢原子的速度最小，则必须使二氢原子发生正碰时氢原子发生完全非弹性碰撞损失的动能将全部被基态氢原子所吸收，由玻尔理论知二基态氢原子碰撞时损失的动能的最小值必为氢原子从n＝1激发到n＝2能级的能量差ΔE＝E2﹣E1＝（﹣3.4）eV﹣（﹣13.6）eV＝10.2eV设碰前运动的氢原子最小速度为v0，初动能为Ek，碰后二氢原子速度为v，由动量守恒得mv0＝2mv由能量守恒得：12mv0212m代入数据得：E0＝20.4eV＞13.6eV所以不能使基态氢原子发生能级跃迁，故A错误，B正确；C、吸收光子能量发生跃迁，吸收的光子能量需等于两能级间的能级差，即ΔE＝E2﹣E1＝（﹣3.4）eV﹣（﹣13.6）eV＝10.2eV，因此用能量为12.3eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受光子照射后，原子不能跃迁到其他轨道上去，故C错误；D、当用动能为12.3eV的电子去射向一群处于基态的氢原子，氢原子受电子照射后，原子可能吸收10.2eV的能量，从而使得原子能跃迁到n＝2能级的轨道上去，故D正确；故选：BD。点评：解决本题的关键知道能级差与吸收或辐射光子能量的关系，即Em﹣En＝hv.并掌握碰撞中的动量守恒定律与能量守恒，注意用光子照射与电子碰撞，产生的不同情况．【解题思路点拨】对能级图的理解：（1）能级图中n称为量子数，E1代表氢原子的基态能量，即量子数n＝1时对应的能量，其值为﹣13.6eV。En代表电子在第n个轨道上运动时的能量。（2）作能级图时，能级横线间的距离和相应的能级差相对应，能级差越大，间隔越宽，所以量子数越大，能级越密，竖直线的箭头表示原子跃迁方向，长度表示辐射光子能量的大小，n＝1是原子的基态，n→∞是原子电离时对应的状态。14．分析能量跃迁过程中的能量变化（吸收或释放光子）【知识点的认识】在发生跃迁时，如果核外电子由低能级向高能级跃迁，需要吸收能量，如果由高能级向低能级跃迁，需要释放能量（以光子的形式）。【命题方向】氢原子从能级A跃迁到能级B，吸收频率ν1的光子，从能级A跃迁到能级C释放频率ν2的光子，若ν2＞ν1则当它从能级C跃迁到能级B将放出还是吸收光子？对应光子的频率为多少？分析：能级间跃迁吸收和辐射光子的能量等于两能级间的能级差．解答：氢原子从能级A跃迁到能级B吸收光子，则B能级的能量大于A能级的能量，从能级A跃迁到能级C，释放光子，则A能级的能量大于C能级的能量，可知B与C能级间的能量为hv1+hv2．则由C能级跃迁B能级吸收光子，有hv＝hv1+hv2，频率为ν＝v1+v2．答：从能级C跃迁到能级B将吸收频率为v2+v1的光子．点评：解决本题的关键知道能级间跃迁辐射或吸收光子能量与能级差的关系，即Em﹣En＝hv．【解题方法点拨】对原子跃迁条件的理解（1）原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hν＝E末﹣E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hν大于或小于E末﹣E初时都不能被原子吸收．（2）原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．（3）原子跃迁条件hν＝Em﹣En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．对于光子和处于基态的氢原子作用而使氢原子电离时，只要入射光子的能量E≥13.6eV，氢原子就能吸收．对于实物粒子与原子作用使原子激发时，粒子能量大于能级差即可．15．分析能级跃迁过程中释放的光子种类【知识点的认识】处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态。所以一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N=n(n-1)【命题方向】按照玻尔理论，大量氢原子从n＝3的激发态向低能级跃迁时，最多能向外辐射（）A、2种不同频率的光子B、3种不同频率的光子C、4种不同频率的光子D、5种不同频率的光子分析：根据数学组合公式Cn2求出大量氢原子从n＝解答：根据C32=3知，最多向外辐射3种不同频率的光子。故B正确，A、C故选：B。点评：解决本题的关键知道原子的能量是量子化的，能级差是量子化的，不同的能级间跃迁辐射的光子频率不同．【解题思路点拨】计算辐射光子的种类时注意是一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，只能出现所有可能情况中的一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现。16．原子能级跃迁与光电效应的结合【知识点的认识】原子从高能级向低能级跃迁时会辐射光子，如果用跃迁发射的光去照射金属，可能会发生光电效应。本考点将能级跃迁与光电效应结合进行考查。【命题方向】如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法正确的是（）A、这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出的光波长最短B、这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n＝3跃迁到n＝1所发出的光频率最高C、金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11eVD、金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV分析：根据玻尔理论分析氢原子发出的三种频率不同的光的波长、频率关系。从n＝3跃迁到n＝1所发出的光能量最大，产生金属钠表面所发出的