热、光、原、振动与波-2025年高考物理复习热点题型专项训练（解析版）

热点题型•选择题攻略

专题07热、光、原、振动与波

目录

01.题型综述..................................................................

02.解题攻略..................................................................

题组01热学...........................................................................1

题组02光学..........................................................................10

题组03楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用...........................................16

题组04振动与波......................................................................26

03.高考练场.................................................................................35

01。题型综述____________________________________________

热、光、原、振动与波是高考物理的必考点，考察方向多以选择题形式考察深度较浅多以识记与简

单计算为主，属于学生必须得分的模块。从往年高考中可以看出在选择题中热学考察主要以热力学定律及

图像分析为主，光学多以物理光学为主，原子物理多以光电效应、能级跃迁、原子核相关知识点为主、振

动与波多以波的图像分析为主。本专题更多是基于以上分析的基础上精选具有代表性的习题作为例题与变

式训练，旨在通过本专题的训练能帮助考生在这四个模块上取得满分。

02解题攻略

题组01热学

【提分秘籍】

1.分子动理论

(1)分子大小

①分子体积(或占有空间的体积)：％=架。

②分子质量：恤=玲”

③油膜法估测分子的直径：1=1

④两种微观模型

a.球体模型（适用于固体、液体）：一个分子的体积%=%&3=融3,一为分子的直径。

b.立方体模型（适用于气体）：一个分子占据的平均空间体积均=〃，1为分子间的距离。

（2）分子热运动的实验基础：扩散现象和布朗运动

①扩散现象特点：温度越高，扩散越快。

②布朗运动特点：液体内固体小颗粒永不停息、无规则地运动，颗粒越小、温度越高，运动越剧烈。（反映

了液体分子的无规则运动，但并非液体分子的无规则运动）

（3）分子势能、分子力与分子间距离的关系

2.热力学第一定律的灵活应用

（1）应用热力学第一定律时，要注意各符号正负的规定，并要充分考虑改变内能的两个因素：做功和热传递。

不能认为物体吸热（或对物体做功），物体的内能一定增加。

（2）若研究物体为气体，对气体做功的正负由气体的体积决定，气体体积增大，气体对外做功，W为负值；

气体的体积减小，外界对气体做功，W为正值。

（3）三种特殊情况

①若过程是绝热的，则。=0,W=NU,外界对物体（物体对外界）做的功等于物体内能的增加量（减少量）。

②若过程中不做功，即W=0,物体吸收（放出）的热量等于物体内能的增加量（减少量）。

③若过程的始、末状态物体的内能不变，即AU=0,则W+Q=0或W=一°,外界对物体做的功等于物体

放出的热量（物体对外界做的功等于物体吸收的热量）。

【典例剖析】

【例1-1］（2024•全国•模拟预测）一定质量的理想气体按图中箭头所示的顺序进行状态变化，图中段是

以纵轴和横轴为渐近线的双曲线，则下列说法正确的是（）

B.C过程，气体体积增大，温度不变，每个气体分子的动能都不变

C.C-D过程，气体体积减小，温度降低，气体分子的平均动能减小

D.气体沿不同的途径从状态。变化到状态A的过程对外界做的功都相同

【答案】C

【详解】A.由题图可知，Af3过程气体压强不变、体积增大，根据盖一吕萨克定律可知，气体温度升高，

A错误；

B.由题图可知3-C过程气体体积增大，由于BC段是以纵轴和横轴为渐近线的双曲线，故C过程气

体的PV值不变，根据玻意耳定律可知，3-C过程气体温度不变，则气体分子的平均动能不变，但并不是

每个气体分子的动能都不变，B错误；

C.由题图可知，C-D过程气体的压强不变、体积减小，根据盖-吕萨克定律可知，气体温度降低，则气

体分子的平均动能减小，C正确；

D.0-V图像中图线与横轴所围图形的面积在数值上等于气体或外界做的功，可知气体沿不同的途径从状

态。变化到状态A对外界做的功可能不同，D错误。

故选C。

【点睛】气体或外界做功情况一般看气体体积的变化，体积增大则气体对外界做功，体积减小则外界对气

体做功；0-V图像中图线与横轴所围图形的面积等于气体或外界做功的数值。

【例1-2].（2025高三上•江苏南京•期中）关于下列各图说法正确的是（）

甲7,丙丁

A.图甲中，实验现象说明薄板材料是非晶体

B.图乙中液体和管壁表现为不浸润

C.图丙中，T2对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图

D.图丁中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显

【答案】C

【详解】A.图甲中，实验现象表明材料具有各向同性，则说明薄板材料可能是多晶体，也有可能是非晶体，

故A错误；

B.图乙中液体和管壁接触面中的附着层中的液体分子间表现为斥力效果，可知液体和管壁表现为浸润，故

B错误；

C.图丙中，当温度升高时，分子速率较大的分子数占总分子数的百分比增大，可知乃对应曲线为同一气体

温度较高时的速率分布图，故C正确；

D.图丁中，微粒越小，温度越高，布朗运动越明显，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，

布朗运动越不明显，故D错误。

故选C。

【例1-3】.用打气筒给篮球打气，设每推一次活塞都将一个大气压的一整筒空气压入篮球。不考虑打气过

程中的温度变化，忽略篮球容积的变化，则后一次与前一次推活塞过程相比较（）

A.两次篮球内气体压强的增加量相等

B.后一次篮球内气体压强的增加量大

C.后一次压入的气体分子数多

D.后一次压入的气体分子数少

【答案】A

【详解】AB.设篮球体积为匕，打气筒体积为V,打第。次气后篮球内气体的压强为%，打第次气后

气体压强为P”+「根据玻意耳定律，有

p,y0+p（y=pn+y0

可知

即两次篮球内气体压强的增加量相等，故A正确，B错误；

CD.每次压入的气体均为同温度、同压强、同体积，由理想气体状态方程知每次压入气体的物质的量相同，

可知压入的气体分子数相等，故CD错误。

故选Ao

【变式演练】

【变式1-1］（2025高三上•内蒙古赤峰•阶段练习）下图是一台热机的循环过程，工作物质为理想气体，它

由两个等容过程和两个等温过程组成，A-3温度为（，Cf。温度为心，关于该循环，下列判断正确的

是（）

A.温度4小于温度心

B.3fC放出的热量等于DfA吸收的热量

C.Af3气体对外做功等于CfO外界对气体做功

D.气体分子在状态A时的平均动能大于在状态B时的平均动能

【答案】B

【详解】A.33C过程，理想气体体积不变，压强变小，根据理想气体状态方程

2C

T

可知热力学温度降低，即

T,>T2

故A错误；

B.3fC和。一A均为等容过程，对外界不做功，温度变化相同，即内能变化量的大小相等，由热力学第

一定律

\U=W+Q

可知2fC放出的热量等于A吸收的热量，故B正确；

C.Af3气体温度不变，气体内能不变，气体压强减小，体积增大，气体对外界做功；CfD气体温度

不变，气体内能不变，气体压强增大，体积减小，外界对气体做功；图像与坐标轴所围图形的面积等

于气体做的功，由图像可知，AfB过程图像的面积大于CfO过程图像所围成的面积，即

|以|>|吃|

故C错误；

D.Af8为等温状态，则两状态的温度相等，故气体分子在状态A时的平均动能等于在状态2时的平均动

能，故D错误。

故选Bo

【变式1-21一定质量的理想气体从状态A开始,经Af8、B玲C、CfA三个过程后回到初始状态A,其V

图像如图所示，已知状态A的气体温度为?；=200K,下列说法正确的是（）

A.状态8的气体温度为800K

B.在A玲B过程中，气体对外界做负功

C.在BfC过程中，外界对气体做功为120J

D.在A-8-CfA一个循环过程中，气体从外界吸收热量为450J

【答案】A

【详解】A.在Af8过程中，气体发生等容变化，根据查理定律得

PA=PB,

TA~TB

解得

TB=800K

故A正确；

B.在A玲8过程中，气体的体积不变，所以气体对外不做功，故B错误；

C.在BfC过程中，气体的压强不变，体积减小，外界对气体做功为

叱=外（%-匕）=4x105x（5-2）x10-3j=1200J

故C错误；

D.在AfB玲CfA一个循环过程中，内能不变，则

△U=0MC围成的面积表示一个循环过程中外界对气体做的功，为

W=1X（5-2）XW3X（4-1）X105J=450J

根据热力学第一定律

AU=W+Q

可知，气体从外界吸收的热量

Q=AU—W=-450J

即气体向外界释放热量450J,故D错误。

故选Ao

【变式1-3].（2025高三上•河北沧州•期中）一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C,其p-T

图像如图所示。已知气体在状态C时的体积为OSn?。下列说法正确的是（）

,p/(xlO5Pa)

A.气体在状态A时的温度为300K、体积为0.450?

B.从状态A到状态B的过程中，单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数可能不变

C.从状态B到状态C的过程中，分子数密度减小，单个分子对器壁的平均撞击力不变

D.从状态A到状态C的过程中，气体从外界吸收的热量大于45000J

【答案】D

【详解】A.从状态B到状态C的过程中，气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律有

匕=生

TBTC

解得

3

VB=0.45m

从状态A到状态3的过程中，气体的压强与热力学温度成正比，所以气体发生等容变化，体积保持不变

匕=Vg=0.45m3

根据查理定律有

PA=PJL

TA~TB

解得

TA=200K

A错误；

B.从状态A到状态8的过程中，体积不变，分子数密度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子与器壁

碰撞机会增加，单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数增多，B错误；

C.从状态8到状态C的过程中，体积增大，分子数密度减小，温度升高，分子平均动能增大，单个分子对

器壁的平均撞击力增大，C错误；

D.从状态A到状态C的过程中，气体内能增加，气体对外做的功

卬=pcW=45000J

根据热力学第一定律可知，整个过程吸收的热量等于内能增加量与气体对外做的功之和，大于45000J,D

正确。

故选D„

【变式1-4］（2025•辽宁本溪•一模）一定质量的理想气体经历了a玲人玲c玲。循环，其V-T图像如图所示，

气体在各状态时的温度、压强和体积部分已标出。已知该气体在状态。时的压强为P。，下列说法正确的是

()

A.气体在状态c的温度是0.54

B.气体由状态c到状态a的过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少

C.气体由状态a到状态b,外界对气体做功为P。％

D.气体经历了。玲bfc玲。循环的过程中，吸收的热量小于释放的热量

【答案】D

【详解】A.由V-T图像中ca连线过原点，可知气体由状态c到状态a,发生等压降温的过程，气体的体

积减小，由

解得

TC=2T0

故A错误；

B.气体由状态c到状态。的过程中，气体体积减小，分子的数密度增大，温度降低，分子的平均动能减小,

压强保持不变，则单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增大。故B错误；

C.气体由状态。到状态匕，气体体积增大，对外界做功。故C错误；

D.气体经历了。玲6fc玲。循环的过程中，由状态a到状态6,气体体积增大，对外界做功

由状态。到状态c,气体体积不变，对外界不做功，由状态c到状态“，气体体积减小，外界对气体做功

吨=露2

可知

Pab<Pa

可得

W=-0

又

△u=o

由热力学第一定律

AU=W+Q

可知

e<o

说明气体经历了。玲6fc玲。循环的过程中，吸收的热量小于释放的热量。故D正确。

故选Do

【变式1-5]用活塞式气筒向一个容积为V的容器内打气，每次把体积为埼、压强为P。的空气打入容器内。

若容器内原有空气的压强为P。，打气过程中温度不变，则打了〃次气后容器内气体的压强为（）

A.畔B.P+np

o0

C-Po+n^-D-%+[+]P。

【答案】C

【详解】以容器内原有的气体和打进的气体为研究对象，初态是压强P。，体积丫+〃匕，末态压强是。'，体

积V,由玻意耳定律

p0（V+nVQ）=p'V

所以

故选Co

【变式1-5].（2025高三上•天津北辰•期中）气缸内封闭有一定质量的理想气体，当快速压缩该气体，压缩

过程可以看作绝热变化，则压缩过程中（）

A.气体温度升高，内能增大

B.气体温度升高，内能减小

C.气体压强增大，内能减小

D.气体压强减小，内能增大

【答案】A

【详解】当快速压缩该气体时，气体体积减小，外界对气体做功即W>0,气体与外界无热交换，即。=0,

根据热力学第一定律可知

AU=W+。

可知AU>0,即气体内能变大，温度升高；根据

-C

T

可知气体压强变大。

故选Ao

题组02光学

【提分秘籍】

1.常用的三个公式：需务=〃，sinC=1

sin(72vn

2.折射率的理解

(1)折射率与介质和光的频率有关，与入射角的大小无关。

(2)光密介质指折射率较大的介质，而不是指密度大的介质。

(3)同一种介质中，频率越高的光折射率越大，传播速度越小。

3.求解光的折射和全反射问题的思路

(1)根据题意画出正确的光路图，特别注意全反射的临界光线。

(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系。

(3)利用折射定律等公式求解。

(4)注意折射现象中光路的可逆性。

4.光的干涉现象：双缝干涉、薄膜干涉(油膜、空气膜、增透膜、牛顿环);

光的衍射现象：单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射、泊松亮斑。

5.光的双缝干涉和单缝衍射的比较

双缝干涉单缝衍射

障碍物或狭缝的尺寸足够小

发生条件两束光频率相同、相位差恒定

(明显衍射现象)

条纹宽度条纹宽度相等条纹宽度不等，中央最宽

图样不同点条纹间距各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距不等

亮度情况清晰条纹，亮度基本相等中央条纹最亮，两边变暗

干涉、衍射都是波特有的现象；

与光的偏振的区别

光的偏振现象说明光是横波

【典例剖析】

【例2-1](2024•广东韶关•模拟预测)如图为某款手机防窥膜的原理图，在透明介质中等距排列有相互平行

的吸光屏障，屏障的高度与防窥膜厚度均为由L,相邻屏障的间距为L方向与屏幕垂直。防窥膜的可视

2

角度通常是以垂直于屏幕的法线为基线，左右各有一定的可视角度e(如下图所示)，可视角度越小，防窥

效果越好。当可视角度。=45。时，透明介质的折射率为()

【答案】B

【详解】设光线由透明介质射向空气的入射角为丁，则

L

tan6=­2—=

13

2

即

0'=30°

所以，透明介质的折射率为

故选Bo

【例2-21.（2025•云南昆明•模拟预测）彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最

后离开水滴时再折射一次形成的。彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光

射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线（。、b是单色光）。下列关于。光与b光的说法正确

A.水滴对a光的折射率大于对b光的折射率

B.。光在水滴中的传播速度等于b光在水滴中的传播速度

C.a、6光在由空气进入水滴后波长变长

D.若a光、6光在同一介质中，以相同的入射角由介质射向空气，若。光能够发生全反射，则b光也

一定能够发生全反射

【答案】A

【详解】A.由光路可知，。光的偏折程度大于方光，可知水滴对a光的折射率大于对6光的折射率，选项A

正确；

B.根据

v=—

n

可知，。光在水滴中的传播速度小于方光在水滴中的传播速度，选项B错误;

C.a、b光在由空气进入水滴后波速变小，频率不变，根据

2=—

则波长变短，选项C错误;

D.根据

sinC=-

n

可知,〃光的折射率大于对。光的折射率，可知〃光的临界角小于。光的临界角，则若〃光、。光在同一介

质中,以相同的入射角由介质射向空气，若。光能够发生全反射，则6光不一定能够发生全反射，选项D

错误。故选A

【变式演练】

【变式2-1］（2025届广西壮族自治区贵港市高三上学期12月模拟考试物理试题）如图，一个圆柱形储油

桶的底面直径为AB=8d,高为BC=6d。当桶内没有油时，从某点E恰能看到桶底边缘的某点A。当桶内

-7

油的深度等于桶高的一半时,仍沿胡方向看去,恰好看到桶底上的点凡F、A两点相距a",则油的折射

率为（）

/E

D

A

4c5

A.n=—=夜C.n=6D.n=-

33

【答案】A

【详解】设光线与油面交点为。点,几何关系可知AC距离为10d,入射角、折射角分别为外%,故入射

角4正弦值为

sinq=/4

5d5

几何关系可知。尸距离为

2

=3

（32『+|^d--d

I44

故折射角正弦值为

4d—do

4_3

sing=

XOF5

故折射率

sinq

n=------L

sin%

联立以上解得

4

n=—

3

故选A。

【变式2-1].（2025•河北邯郸•阶段练习）如图所示,4、b两束相同的平行细光束以垂直底面的方向射到正

三棱镜的两个侧面，且。、b两束光间的距离为d,两束光的入射点A、8到底面的距离相等，经折射后两束

光射到三棱镜的底面上。已知三棱镜截面的边长为2d,三棱镜的折射率为百，则底面上两光点间的距离为

A.0B.-dC.—dD.d

42

【答案】A

【详解】光线•射到A点发生折射现象，入射角夕=60。，根据折射定律

sina

n=——

sinr

可得折射角

厂=30。

故光线恰好射到底边的中点，如图乙所示，同理光线b射到2点发生折射现象，也恰好射到底边的中点,

即两光点重合。

故选Ao

【变式2-2].如图所示，半圆柱形玻璃砖的截面如图所示，截面的半径为R,。点为截面的圆心，与水

平直径AB垂直，玻璃砖的左侧紧靠与直径A8垂直的光屏。一细束与截面平行且与OO'成6=37。角的光线

在。点反射、折射后，在光屏上形成两个光斑c、D,且反射光线与折射光线垂直。已知Sin370=0.6,则

此玻璃砖对单色光的折射率为（）

【答案】B

【详解】根据题意作出光路图如图所示

由于反射光线与折射光线垂直，根据几何关系可知折射角为。=90。-。，根据折射定律可得，此玻璃砖的折

射率为

sinacos00.84

n=------=-------=—=—

sin0sin00.63

故选Bo

【变式2-31.（2025高三上•江苏•阶段练习）霓的形成原理与彩虹大致相同，是太阳光经过水珠的折射和反

射形成的，简化示意图如图所示，其中服b是两种不同频率的单色光，下列说法正确的是（）

A.霓是经过2次折射和1次全反射形成的现象

B.光束0、6通过同一装置发生双缝干涉，。光的相邻亮条纹间距大

C.b光在玻璃中的传播速度比。光在玻璃中的传播速度大

D.若a光能使某金属发生光电效应，则6光也一定能使该金属发生光电效应

【答案】C

【详解】A.由图可知，霓是经过2次折射和2次全反射形成的现象，故A错误;

BCD.根据题意，做出白光第一次折射的法线，如图所示

由图可知，当入射角相同时，。光的折射角小于b光的折射角，由折射定律

sinz

n=------

sinr

可知，。光的折射率较大，频率较大，波长较小，由公式

A"

Ax=A—

d

可知，光束队。通过同一装置发生双缝干涉，〃光的相邻亮条纹间距小，由公式几=，可知，。光在玻璃中

V

的传播速度比。光在玻璃中的传播速度大，由光电效应方程

l\=hv-W0

由于。光的频率大，光子的能量大，。光能使某金属发生光电效应，b光不一定能使该金属发生光电效应，

故BD错误，C正确。

故选Co

【变式2-4].（2025高三上•四川宜宾•专题练习）如图甲是夏季常出现的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层

云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙为一束太阳光射到六角形冰晶上的光路图，。、b为其折射出的

光线中的两种单色光，比较“6两种单色光，下列说法正确的是（）

A.万光比。光更容易发生明显衍射现象

B.在冰晶中，。光的波速与b光的波速一样大

C.通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻明条纹间距较大

D.a、6两种光分别从水射入空气发生全反射时，。光的临界角比。光的小

【答案】C

【详解】B.由图可知。光的偏折程度小于6光的偏折程度，所以

%<%，fa<fb>%>4

根据

V=­

n

可知

匕＞％

故B错误；

A.当缝隙和波长差不多或缝隙比波长小的多时能发生明显得衍射现象，因为人＞乙，所以。光比6光更容

易发生明显衍射现象，故A错误；

C.由

d

可知，波长越长条纹间距越大，因为々＞4所以通过同一装置发生双缝干涉，。光的相邻明条纹间距较大,

故c正确；

D.根据

,〃1

sinC=—

n

可知

Q＞G

故D错误。

故选C。

题组03楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用

【提分秘籍】

一.光电效应问题的五个关系与四种图象

(1)五个关系

①逸出功版一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能。

②入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数。

③爱因斯坦光电效应方程Ek^hv-Woo

④光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即Ek=e&,其中&为遏止电压。

⑤光电效应方程中的Wo为逸出功。它与极限频率％的关系是

⑵四种光电效应的图象

图象名称图线形状由图线直接(或间接)得到的物理量

(1)极限频率：图线与V轴交点的横坐标VC

最大初动能Ek与

(2)逸出功：图线与&轴交点的纵坐标的绝

入射光频率V的

，'VcV对值

关系图线

Wo=\~E\=E

(3)普朗克常量：图线的斜率％=〃

颜色相同、强度不J(1)遏止电压&：图线与横轴交点的横坐标

T光(黄)

同的光，光电流与弱光(黄)(2)饱和光电流息：电流的最大值

A

电压的关系U(3)最大初动能：Ek=eUc

——黄光(1)遏止电压Ucl、Uc2

颜色不同时，光电

一一蓝光(2)饱和光电流

流与电压的关系

UclUc2(>U⑶最大初动能Eki=eUci,Ek2=eUc2

(1)极限频率心：图线与横轴的交点的横坐

标值

遏止电压“与入/

(2)遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增

射光频率V的关

大

系图线

VcV(3)普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电

荷量的乘积，即/z=h

二.原子能级跃迁问题的解题技巧

⑴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，即AE=〃v=|E初一E末|。

(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。

(3)一群氢原子和一个氢原子不同，氢原子核外只有一个电子，这个电子在某时刻只能处在某一个确定的轨

道上，在某段时间内，由这一轨道跃迁到另一较低能级轨道时，可能的情况只有一种，所以一个氢原子从w

能级跃迁发射出光子的最多可能种类N=n~\,但是如果有大量n能级的氢原子，它们的核外电子向低能

级跃迁时就会有各种情况出现了，发射光子的种类双=盘=亚/。

(4)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时，要注意各能级的能量值均为负值，且单位为电子

伏，计算时需换算单位，leV=1.6x10-19j。

(5)氢原子能量为电势能与动能的总和，能量越大，轨道半径越大，势能越大，动能越小。

三.核反应核能

1.原子核的衰变问题

(1)衰变实质：a衰变是原子核中的2个质子和2个中子结合成一个氮核并射出；B衰变是原子核中的一个中

子转化为一个质子和一个电子，再将电子射出；丫衰变伴随着a衰变或。衰变同时发生，不改变原子核的质

量数与电荷数，以光子形式释放出衰变过程中的多余能量。

(2)核衰变规律：m=Q^m0,N=[gJNo其中^为衰变的时长，T为原子核的半衰期。衰变的快慢由原

子核内部因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关；半衰期是统计规律，对个别、少数原子核无意义。

(3)a衰变和p衰变次数的确定方法

①方法一：由于B衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变确定a衰变的次数，再根据电荷数守恒确定p

衰变的次数。

②方法二：设a衰变次数为x,P衰变次数为》根据质量数和电荷数守恒列方程组求解。

2.三种射线

(l)a射线：穿透能力最弱，电离作用最强。

(2明射线：穿透能力较强，电离作用较弱。

(3力射线：穿透能力更强，电离作用更弱。

3.核反应方程

(1)核反应方程遵循的规律

核反应方程遵循质量数、电荷数守恒，但核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能。核

反应过程一般不可逆，所以核反应方程中用“一”表示方向而不能用等号代替。

(2)核反应类型

①衰变

a衰变：―冬，Y+SHe

B衰变：9X—>zAY+°ie

②原子核的人工转变

质子的发现：早N+,He—>VO+iH

中子的发现：？Be+?He----->飘+而

人工放射性同位素的发现：HAl+tae―>呼+而

四P—>?2Si++?e

③重核裂变

例如：银U+H——>1患Ba+然Kr+3jn。

④轻核聚变

例如：彳H+iH―4He+Ano

4.核能的计算方法

⑴根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即AE=△m02(j)。

(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)的能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以

931.5MeV,HPAE=Amx931.5(MeV)8：

(3)如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。

【典例剖析】

【例3-1】太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，太阳能硅晶片中，P型半导体中含有较多的空

穴(可视为正电荷)，而N型半导体中含有较多的电子。当能量等于线、波长为力的光子打在太阳能硅晶片

上时，太阳能硅晶片吸收一个光子恰好产生一对自由电子和空穴，电子一空穴对从太阳能硅晶片表面向内迅

速扩散，在结电场的作用下，最后建立一个与光照强度有关的电动势，工作原理如图所示。太阳光照强度

越大，太阳能硅晶片单位时间内释放的电子越多，若光速为则()

Fc

A.可以得出普朗克常量/2=q

B.太阳能硅晶片内部电流方向从下极板流向上极板

C.继续增大太阳光照强度，上下电极间的电势差不会变化

D.用能量为线的光子照射太阳能硅晶片，电子和空穴的最大初动能为零

【答案】D

【详解】A.根据线=《可以得出普朗克常量〃A错误；

2c

B.由题图可知发生光电效应时，太阳能硅晶片中电子向上极板移动，空穴向下极板移动，所以太阳能硅晶

片内部电流方向从上极板流向下极板，B错误；

C.继续增大太阳光照强度，太阳能硅晶片单位时间内释放的电子越多，上下电极间电势差越大，C错误；

D.用能量为线的光子照射太阳能硅晶片，恰好发生光电效应，Eg即为逸出功，电子和空穴的最大初动能

为零，D正确。

故选D。

【例3-2】氢原子的能级图如图甲所示，一群处于〃=4能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中发出的光照

射图乙电路中的阴极K,其中只有°、6两种频率的光能使之发生光电效应。分别用这两种频率的光照射阴

极K,测得图乙中电流表示数随电压表示数变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（）

nE/eV

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

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

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

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

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

甲

A.题中的氢原子跃迁共能发出6种不同频率的光

B.。光是从72=4能级向能级跃迁产生的

C.。光的波长小于6光的波长

D.6光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比。光照射时的小

【答案】A

【详解】A.一群处于〃=4能级的氢原子向低能级跃迁过程中，共能发出C：=6种不同频率的光，故A正确；

B.依题意，6种不同频率的光中只有2种能够使阴极K发生光电效应，可知这两种光的光子能量是较大的，

那么这两种光是n=3能级向«=1能级跃迁和n=4能级向n=l能级跃迁产生的。图丙中的图线。所对应的遏

止电压较小，则光电子的最大初动能较小，根据E*M=〃V-WO

可知对应的光子能量较小，原子跃迁对应的能级差较小，即。光是氢原子从n=3能级向n=l能级跃迁产生

的，故B错误；

C.根据上述分析，。光的光子能量小于b光的光子能量，根据£=加=〃：

可知。光的波长大于b光的波长，故C错误；

D.根据

由于b光的光子能量大于。光的光子能量，则b光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比。光照射时的

大，故D错误。故选A。

【例3-3](2025高三上•广西南宁•阶段练习)我国第四代反应堆一一铉基熔盐堆能源系统(TMSR)研究已

获重要突破。在相关中企发布熔盐反应堆驱动的巨型集装箱船的设计方案之后，社基熔盐核反应堆被很多

人认为是中国下一代核动力航母的理想动力。牡基熔盐核反应堆的核反应方程式主要包括两个主要的核反

应,其中一个是：置U+；nf》Ba+；6Kr+3；n。己知核产Ba、g3U,再、；n的质量分别为是14L9134u、

233.0154a>88.9059u、1.0087U,根据质能方程，lu物质的能量相当于931MeV„下列说法正确的是()

A.核反应方程中的x=56,'=89

B.一个声U核裂变放出的核能约为196.36MeV

C.核裂变放出一个光子，若该光子撞击一个粒子后动量大小变小，则波长会变短

D.核反应堆是通过核裂变把核能直接转化为电能发电

【答案】A

【详解】A.根据质量数守恒和电荷数守恒可知

92=x+36

233+1=142+^+3

解得

x=56,y=89

故A正确；

B.根据质能方程

AE=\mc2=(233.0154u+1.0087u-141.9134u-88.9059u-3xl.0087u)c2

解得

AE»165.9973MeV

故B错误；

C.根据

h

p=­

A

光子撞击一个粒子后动量大小变小，则波长会变长，故C错误；

D.在核电站的核反应堆内部，核燃料具有的核能通过核裂变反应转化为内能，然后通过发电机转化为电能，

故D错误。

故选Ao

【变式演练】

【变式3-1】一静止的铀核放出一个a粒子衰变成社核，衰变方程为二Uf记Th+；He。下列说法正确的是

()

A.。射线的穿透能力比7射线强B.高温下声U的半衰期变短

C.铀核的质量大于a粒子与社核的质量之和D.置u比记Th的比结合能大

【答案】C

【详解】A.a射线的电离能力比/射线强，但。射线的穿透能力比7射线弱，故A错误；

B.半衰期只由原子核自身决定，与环境温度无关，故高温下肾U的半衰期不变，故B错误；

C.由于衰变过程释放能量，存在质量亏损，所以铀核的质量大于。粒子与社核的质量之和，故C正确；

D.衰变后记Th核比皆U核更稳定，所以比记Th的比结合能小，故D错误。

故选Ca

【变式3-2】碳14能够自发地进行衰变：［Cf=N+X。碳14的半衰期为5730年。在考古和经济建设中

可用碳14测定年代。以下说法正确的是()

A.衰变放出的X是一种穿透能力极强的高频电磁波

B.碳14的衰变方程为［CftN+_：e

C.温度升高，碳14的半衰期会变长

D.衰变后X与氮核的质量之和等于衰变前碳核的质量

【答案】B

【详解】AB.根据反应过程电荷数守恒和质量数守恒可知其核反应方程为

可知X为电子，那么衰变放出的是电子流为£射线，△射线穿透能力比a粒子强，通常需要一块几毫米厚

的铝片才能阻挡，/射线才是一种穿透能力极强的高频电磁波，故A错误，B正确；

C.放射性元素的半衰期是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故

C错误；

D.碳14自发地进行衰变，衰变中释放了能量，存在质量亏损，所以衰变后X与氮核的质量之和小于衰变

前碳核的质量，故D错误。

故选Bo

【变式3-3］国际原子能机构利用核技术，如沉降放射性核素技术和特定化合物稳定同位素技术，可以协助

各国进行土壤侵蚀的评估，为土壤保护和土地管理提供科学依据。沉降放射性元素葩-137随雨水沉积在地

面后，被表层土壤吸收，通过测量不同位置表层土壤的放射性，从而确定容易出现土壤侵蚀的位置。他；37

发生衰变时的方程为aCsf^Ba+X,其半衰期约为30年，下列说法正确的是（）

A.葩-137发生的衰变为a衰变

B.雨后测量需要尽快，防止衰变反应导致*Cs含量随时间明显降低

C.啜Cs的比结合能比嫖Ba的比结合能更小

D.嘿Cs在溶液中比在沉积物中衰变得更快

【答案】C

【详解】A.根据质量数守恒和电荷数守恒，可知核反应方程为