2025高考物理二轮专题　原子物理

2025高考物理二轮专题讲义原子物理构建知识一、光电效应及其规律1.爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。2.最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。3.逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc。4.Ekν图线：是一条倾斜直线，但不过原点，如图所示。(1)横轴截距表示极限频率；(2)纵轴截距的绝对值表示逸出功；(3)图线的斜率表示普朗克常量h。二、原子结构与玻尔理论知识体系三、原子核及其衰变知识体系四、核反应核能的计算知识体系五、关键能力构建一、光电效应的研究思路二、一个氢原子能级跃迁与一群氢原子能级跃迁的区别1.一群处于较高能级n的氢原子向低能级跃迁时，释放出的谱线条数为N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2)。2.一个处于较高能级n的氢原子向低能级跃迁时，释放出的光谱线条数最多为n－1。三、计算核能的几种思路1.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ΔE＝Δmc2。2.根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5MeV。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。

练考点题型1原子结构模型光电效应例1.利用如图所示的装置研究光电效应，使单刀双掷开关S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S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)对点训练1.量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子理论的说法正确的是()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2.(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题型2原子光谱与原子的玻尔模型例2.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。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．若原子由n＝3能级跃迁至n＝4能级，入射光的频率ν34′>eq\f(E4－E3,h)对点训练3.(多选)我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ分别为氢原子由n＝3和n＝4能级向n＝2能级跃迁产生的谱线(如图)，则()A．Hα的波长比Hβ的小B．Hα的频率比Hβ的小C．Hβ对应的光子能量为3.4eVD．Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态题型3原子核的衰变规律例3.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对点训练4.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．质子数题型4核反应与核能的计算例4.发现中子的核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→X＋eq\o\al(1,0)n，“玉兔二号”巡视器的核电池中钚238的衰变方程为eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(234,92)U＋Y，下列正确的是()A．核反应方程中的X为eq\o\al(12,6)C B．衰变方程中的Y为eq\o\al(3,2)HeC．中子eq\o\al(1,0)n的质量数为零 D．钚238的衰变吸收能量对点训练5.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＝2976.如图所示是原子核的比结合能与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的比结合能，如eq\o\al(16,8)O的核子比结合能约为8MeV，eq\o\al(4,2)He的核子比结合能约为7MeV，根据该图像判断下列说法正确的是()A．随着原子核质量数的增加，原子核的比结合能增大B.eq\o\al(80,36)Kr的比结合能比eq\o\al(144,54)Ba大，因此eq\o\al(144,54)Ba比eq\o\al(80,36)Kr更稳定C．把eq\o\al(16,8)O分成4个eq\o\al(4,2)He要吸收约16MeV的能量D．把eq\o\al(16,8)O分成8个质子和8个中子比把eq\o\al(16,8)O分成4个eq\o\al(4,2)He要多吸收约16MeV的能量

课后练1.(2024·海南卷)人工核反应eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(1,1)H→X＋eq\o\al(30,15)P中的X是()A．中子 B．质子C．电子 D．α粒子2.(2024·福建卷)eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(63,29)Cu＋X，则其中的X表示()A.eq\o\al(4,2)He B．eq\o\al(0,－1)eC．eq\o\al(0,1)e D．eq\o\al(1,0)n3.1909年卢瑟福指导他的学生做了著名的α粒子散射实验。α粒子轰击金箔的轨迹如图所示。下列说法不正确的是()A．少数α粒子穿过金箔后发生较大角度的偏转是由于其与电子发生了碰撞B．绝大多数α粒子沿直线穿过，偏转角很小，说明原子内部大部分是中空的C．极少数α粒子被弹回，说明原子中心是一个体积小，带正电且占有原子几乎全部质量的核D．α粒子散射实验中，当α粒子最接近原子核时，电势能最大4.(2024·河北卷)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)He5.(2024·湖北卷)硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一，eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(a,3)X＋eq\o\al(4,b)Y是该疗法中一种核反应的方程，其中X、Y代表两种不同的原子核，则()A．a＝7，b＝1 B．a＝7，b＝2C．a＝6，b＝1 D．a＝6，b＝26.(2024·河南新乡模拟)物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，部分波长发生改变，这个现象称为康普顿效应，我国物理学家吴有训进一步证实了该效应的普遍性。如图所示，一个光子和一个静止的电子相互碰撞后，电子向某一个方向运动，光子沿另一个方向散射出去，下列说法正确的是()A．散射光子的速度变小B．散射光子的速度可能变大C．散射光子的频率变小D．散射光子的波长变短7.(2024·江苏卷)在原子跃迁中，辐射如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，是哪一种()A．λ1 B．λ2C．λ3 D．λ48.(2024·江苏卷)用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，该实验的核反应方程式是X＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(17,8)O，粒子X为()A．正电子eq\o\al(0,1)e B．中子eq\o\al(1,0)nC．氘核eq\o\al(1,2)H D．氦核eq\o\al(4,2)He9.eq\o\al(241,95)Am(镅)是一种半衰期长达433年的放射性金属，通过衰变释放射线而被用于烟雾探测器，其衰变方程为eq\o\al(241,95)Am→eq\o\al(237,93)Np＋eq\o\al(4,2)He＋γ，在该烟雾探测器中装有大约0.3微克的镅241，其释放的射线可以使腔内空气电离，从而在探测腔内加有低压的电极间形成微小电流。一旦烟雾进入探测器，就会阻挡部分射线而使电流减小引发警报。下列说法中正确的是()A.eq\o\al(4,2)He是α粒子，有很强的贯穿本领B．γ是光子，不具有能量C．0.3微克的镅经过866年剩余eq\o\al(241,95)Am的质量为0.075微克D．镅241衰变过程要放出能量，故eq\o\al(241,95)Am的比结合能比eq\o\al(237,93)Np的大10.(2024·江西卷)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，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．4.67×1014Hz11.(2024·安徽卷)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12.光伏发电是提供清洁能源的方式之一，光伏发电的原理是光电效应，某同学利用如图甲所示的电路研究某种金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系，描绘出如图乙所示的图像，根据光电效应规律，结合图像分析，下列说法正确的是()A．滑片P向右移动，电流表示数会变大B．仅增大入射光的强度，则光电子的最大初动能增大C．由Uc－ν图像可知，该光电管的截止频率为ν0D．开关S断开时，若入射光的频率为ν1，则电压表的示数为U113.(2024·新课标全国卷)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14.(2024·山东卷)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