2025年高考物理二轮复习：近代物理（练习）解析版

专题18近代物理

目录

01模拟基础练......................................................2

题型一：光电交她..................................................2

题型二：原子结构、能级跃迁........................................7

题型三：核反应、核能.............................................14

02重难创新练.....................................................18

1/22

z

题型一：光电效应

1.（2025•广西•模拟预测）光电传感器如图甲所示，若光线被物体阻挡，电流发生变化，工作电路立即报警。

光线发射器内大量处于〃=4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有人6两种可以使该光电管阴

极逸出光电子，图乙为a,b光单独照射光电管时产生的光电流/与光电管两端电压U的关系图线。下列说

法正确的是（）

光

线

发

射

器

A.光线发射器最多能辐射出4种不同频率的光

B.用同一装置做双缝干涉实验，。光的条纹间距较小

C.光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能与入射的光的强度有关

D.若部分光线被遮挡，则放大器的电流将减小，从而引发报警

【答案】D

【详解】A.光线发射器中处于片4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出6种不同频率的光，故A

错误；

B.由题乙图可知，。光的遏止电压小于方光的遏止电压。根据e。"％=加-%可知，Va<vb,。光的波长

大于6光的波长，故。光条纹间距较宽，B选项错误；

C.光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能与入射的光的强度无关，C选项错误；

D.部分光线被遮挡，光子数量减少，光电子数量减小，光电流变小。因此，放大器的电流将减小，从而引

发报警，D选项正确。故选D。

2.（2024•浙江金华・一模）如图甲为研究光电效应的实验装置，图乙为入射光频率〃与光电管A、K两极电

势差UM的图像，已知电子电荷量为-e,已知直线N3的斜率的绝对值为后，且该直线对应的灵敏电流计的

2/22

读数恰好均为o,直线平行于横轴，8点坐标为（o,%）,。点坐标为（a,匕），下列说法正确的是（）

A.普朗克常量等于后

B.。点条件下形成的光电流一定比。点条件下形成的光电流大

C.满足。点条件的光电子到达工极的最大动能为。巡+：（匕-%）

D.在光照强度相同的情况下，沿直线从/到。，灵敏电流计示数一定逐渐变大

【答案】C

【详解】A.直线对应的电压是在AK两端加不同频率光对应的遏制电压，由动能定理和光电效应方程

有eU=Ek，纥—%解得eU=/zv-%变形得u=由题意有”左，解得力=号，%=%

nnnnk

故A错误；

B.由图可知，。点和C点对应的电压相同，。点对应的入射光频率更大，但形成的光电流的大小还与入射

光的强度有关，由图无法判断两种情况下的入射光强度，故。点条件下形成的光电流不一定比C点条件下

形成的光电流大，故B错误；

C.由光电效应方程和动能定理有满足。点条件的光电子到达A极的最大动能为“=eU1+hvi-W0解得

E=U©+丁（匕—%）故C正确;

w/v

D.因为存在饱和电流，所以在光照强度相同的情况下，沿直线从N到。，即使加的电压逐渐从反向电压变

小到正向电压变大，灵敏电流计示数不一定逐渐变大，故D错误。故选C。

3.（2024・四川•一模）如图1,分别用°、6两种材料作K极进行光电效应实验研究，用频率为口的入射光照

射K极，且保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值随电压。变化关系图像如图2所示，

且两线平行，已知普朗克常量则下列说法正确的是（）

3/22

窗口

光束

图1图2

A.图线或6斜率先是普朗克常量〃B.图线或6斜率上是电子电量e

C.材料。的逸出功用=配+4D.材料0、6的逸出功之比为1:2

【答案】B

【详解】AB.根据光电效应方程可得凡=加-%根据动能定理可得eU=4-Ek联立可得4=eU+hv-匕

可知图线a、6斜率先是电子电量e,故A错误，B正确；

CD.根据设材料。、6的逸出功分别为%、%,根据图2可知其＞=加一％,2E0=hv-%

hv—Ehv—E]

可得叫=尿一£°,名=尿-2耳则材料服6的逸出功之比为城-~/故CD错误。故

W2hv-2E。2hv-2£02

选Bo

4.（2024・湖南•模拟预测）瑞瑞在一节大学物理实验课上用光源发出的光照射光电管来测量光电流与所加电

4/22

【详解】波长越小，光的频率约高，由光电效应方程可得乙=加-甲=-—少当光的频率大于光电管的截

A

至频率，频率越大，激发的光电子初动能越大。光源L的光谱中波长500nm〜800nm的波占多数，产生的

初动能较小的光电子，则反向电压较小时，电流会出现突然衰减。故选A。

5.（2024•江西•一模）如图1所示是一款光电烟雾探测器的原理图。当有烟雾进入时，来自光源S的光被烟

雾散射后进入光电管C,光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于10-8A,便会触

发报警系统。金属钠的遏止电压口随入射光频率v的变化规律如图2所示，则（）

图1

A.触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是JV=6.25xlO10个

B.图2中图像斜率的物理意义为普朗克常量

C.要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能小于5.0x1o-m

D.通过调节光源发光强度的办法来调整光电烟雾探测器的灵敏度是不可行的

【答案】A

Ne

【详解】A.产生的光电流大于10-8A,便会触发报警系统，即/=T解得N=6.25x1个故A正确;

B.根据爱因斯坦光电效应方程可得"4=凡=配-％所以4”结合图线可得左=或故B错误;

eee

C.根据以上分析可知”=2.5所以％=4xlOT9j要使该探测器正常工作，光源S发出的光子能量应满足

e

牝＞%即＞匕所以波长应满足4V5.0x10-7m即波长不能大于5.0xl0-7m,故C错误；

D.光源发光强度是指单位时间照射到单位面积上的光子的总能量，若发光强度增大，则入射光子数增大,

发生光电效应产生的光电子数增多，形成的光电流较大，容易触发报警系统，所以通过调节光源发光强度

的办法来调整光电烟雾探测器的灵敏度是可行的，故D错误。故选A。

5/22

6.（2024・山西太原•二模）用大量氢原子发出的.、氏c三种光测试一新材料光电管，遏止电压6与三种光

的频率关系如图所示，图像斜率为后，截距为-d,电子带电量的大小为e,下列说法正确的是（）

A.三种光子的动量p“＜Z＜Pc

B.由图像可知，普朗克常量为勺

e

C.由图像可知，金属材料的逸出功为ed

D.若a、b、c是大量氢原子从能级”=3跃迁到低能级时发出的光，则人=%+乙

【答案】C

【详解】A.由题图可知三种光的频率关系为：匕＞%＞匕根据。=3=竺可得儿＞为＞%,A错误；

ZC

BC.根据光电效应方程，有府=龈+4又有纥=也联立可得&="_丝可知，图中直线的斜率表示左=匕

eee

”=依当入射光的频率为零时，4=-丝=-d解得金属材料的逸出功％=ed故B错误，C正确；

e

D.若八b、c是大量氢原子从能级〃=3跃迁到低能级时发出的光，根据玻尔理论可得+人?整

444

理可得?=!+；故D错误；故选C。

4a4b4

7.（2024・江苏•模拟预测）如图甲所示，用某种单色光研究光电效应现象，改变K极的材料进行探究。则遏

止电压4随K极材料的逸出功少变化的关系图像如图乙所示，根据图线的斜率和截距可以求得（）

A.光子的频率B.光电子的电荷量

C.普朗克常量D.材料的截止频率

6/22

【答案】B

【详解】根据爱因斯坦的光电效应方程和动能定理可得eUc=Ekm=配-少变形可得Uc=-,少+"

ee

B.因4-少图像的斜率的绝对值为~=k可解得光电子的电荷量为e=，故B正确；

ek

ACD.图像的纵截距为位=b可解得光子的频率和普朗克常量的乘积为hv=eb=^-故不能单独求出光子的

ek

频率和普朗克常量，而材料的截止频率因条件不足而无法求出，故ACD错误。故选B。

8.（2024•辽宁丹东•模拟预测）图像可以直观地反映物理量之间的关系。如图甲所示的是光电管中光电流与

A.甲图中，。光的波长大于6光的波长

B.甲图中，。光的波长可能等于。光的波长

C.乙图中，金属c的逸出功小于金属1的逸出功

D.乙图中，金属c的逸出功可能等于金属d的逸出功

【答案】C

【详解】AB.由图可知，。光的截止电压大，根据逸出功表达式匕可知”光频率大，。光波长

短，故AB错误；

CD.由光电效应方程可知纭=加-叫，能量守恒有见=里有%=和一.当频率相等时，由于金属c截止电

压大，所以c的逸出功小，故C正确，D错误。故选C。

题型二：原子结构、能级跃迁

9.（2024・浙江绍兴•一模）速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现

象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段,

波长范围约为lO-m-lO-im,对应能量范围约为10-eV〜IO,eV）、光源亮度高等特点。已知金属钠的逸出

功％=2.29eV,可见光的光子能量范围为1.63eV〜3.11eV,氢原子能级图如图所示，已知普朗克常量

A=6.63xlO-34J-So下列说法正确的是（)

7/22

修V

〃EO/

8

54

4-O.5

.51

3-O,.8

-1,5

2-3.O

4

1---------------------13.6

A,能量为1.89eV的同步辐射光遇到线度约为10-8m的蛋白质分子时，能发生明显衍射

B.能量为1.89eV的同步辐射光，其动量约为6.3xl(f9kg-m/s

C.能量为1.89eV的同步辐射光照射金属钠，可使金属钠发生光电效应

D.能量为12.09eV的同步辐射光照射基态氢原子，氢原子能级跃迁后不会发出可见光

【答案】A

【详解】A.根据£=加=〃?解得波长2=6.6x10-7m>10-8能发生明显衍射，故A正确;

h

B.动量为p=：=1.0xl(T之，kgm/s故B错误；

A

C.能量为1.89eV的同步辐射光小于金属钠的逸出功，不能发生光电效应，故C错误；

D.能量为12.09eV的同步辐射光照射基态氢原子，跃迁到3能级，再向低能级跃迁时，从3能级到2能级，

释放光子能量为A£=-L51eV-(-3.40)eV=1.89eV在可见光范围内，所以氢原子能级跃迁后可能发出可见光,

故D错误。故选A。

10.(2024・河北保定•三模)如图所示为氢原子的能级图，大量处于〃=4能级的氢原子向低能级跃迁共放出

左种不同频率的光子，用这些光子一起照射某种金属，其中只有Q、6两种频率的光子可以使该金属发生光

电效应，。的频率大于b的频率，则下列说法正确的是()

nE/eV

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

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

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

I-----------------------13.60

A.k=4

B.该金属的逸出功大于等于12.75eV

C.产生的光电子最大初动能大于等于12.09eV

8/22

D.a光子的动量比b光子的动量大

【答案】D

【详解】A.大量处于〃=4能级的氢原子向低能级跃迁，则有后=4x（4T）=6故A错误;

2

B.由于只有a、6两种频率的光子可以使该金属发生光电效应，。的频率大于b的频率，可知，a光为4能

级跃迁至1能级，6光为3能级跃迁至1能级，贝la光光子的能量纥=一0.856丫一（一13.66丫）=12.756丫6光光

子的能量用=451eV-（T3.6eV）=12.09eV由于0、6两种频率的光子可以使该金属发生光电效应，则该金

属的逸出功小于或等于12.09eV,故B错误；

C.结合上述可知，产生的光电子的最大初动能大于或等于12.75eV-12.09eV=0.66eV故C错误；

D.由于p=；=丝。的频率大于6的频率，则。光光子动量大于6光光子动量，故D正确。故选D。

Zc

11.（2023•江苏南京•模拟预测）如图甲所示为研究光电效应的电路,K极为金属钠（截止频率为5.53X10MHZ,

逸出功为2.29eV）。图乙为氢原子能级图，氢原子光谱中有四种可见光，分别是从"=6、5、4、3能级跃迁

到〃=2能级产生的。下列说法正确的是（）

nE/eV

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

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

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

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

1---------------------------13.6

乙

A.氢原子光谱中有三种可见光能够让图甲K极金属发生光电效应

B.仅将P向右滑动，电流计示数一定变大

C.若图甲入射光的频率小于钠的截止频率，增大光照强度，也可以发生光电效应

D.将自感系数为30过1的电感线圈和电容为1.2pF电容器组成EC振荡电路，用该电路产生的电磁波照

射K极，可以发生光电效应

【答案】A

【详解】A.从能级〃=3跃迁至"=2产生的光的光子能量为1.89eV,小于逸出功，不能使K极金属发生光

电效应；从能级"=4跃迁至〃=2产生的光的光子能量为2.55eV,大于逸出功，可以使K极金属发生光电

效应；则从能级〃=6、〃=5跃迁至〃=2产生的光的光子能量均大于2.556丫，大于逸出功，能使K极金属

发生光电效应；所以氢原子光谱中有三种可见光能够让图甲K极金属发生光电效应，故A正确；

9/22

B.若K极发射的光电子未全部被A极吸收时，则将P向右滑动时，AK两极的电压增大，有更多的光电子

被A极吸收，电流计示数增大；若K极发射的光电子已全部被A极吸收时，此时的电流已达到饱和电流，

则将P向右滑动时，电流计示数不变，故B错误；

C.若图甲入射光的频率小于钠的截止频率，增大光照强度，由于入射光的频率不变，所以不可以发生光电

效应，故c错误;

D.回路中产生的电磁波的频率为匕=点方

——/*2.65K107HZ<5.5x14z所以产

2W30xl0-6xl.2xl012

生的电磁波照射K极不能发生光电效应，故D错误。故选A。

12.（2024•山东•模拟预测）氢原子能级跃迁可以帮助我们更好地理解宇宙的结构，并从中得到很多有价值

的信息。大量氢原子处于"=4能级上，其能级图如图所示。下列关于这些氢原子能级跃迁过程中所发出的“、

6、c三种光的说法正确的是（）

£/eV

—0

A.相同条件下，。光最容易发生明显的衍射现象

B.c光光子的动量最大

C.用6光照射处于〃=4能级的氢原子，氢原子会发生电离

D.在真室中，c光的波长等于。、6两光波长之和

【答案】C

【详解】A.由能级图可知，。光的频率最高，6光的频率最低，结合c=心可知。光波长最短，6光波长最

长，条件相同时，6光最容易发生明显的衍射现象，故A错误；

B.结合光子动量可知，。光光子的动量最大，故B错误；

A

C.b光的光子能量为2.55eV>0.85eV故用。光照射处于〃=4能级的氢原子，氢原子会发生电离，故C正

确；

,ccc111

D.根据题意有人=一，4=一，々=一由图可知匕=为+匕则有丁=7+7故D错误。故选C。

乜丫人匕444

13.（2024•陕西渭南•二模）为解决光信号长距离传输中的衰减问题，常常在光纤中掺入银元素。如图所示

10/22

的是银离子的能级示意图，标识为"⑶2的饵离子处在亚稳态，不会立即向下跃迁。如果用光子能量约为

2.03X10-19J的激光把处于基态能级共⑸2的银离子激发到‘3/2能级，再通过“无辐射跃迁”跃迁到能级力3/2，

从而使该能级积聚的离子数远超过处于基态的离子数。当光纤中传输某波长的光波时，能使处在亚稳态能

级的离子向基态跃迁，产生大量能量约为1.28x10-9J的光子，输出的光便大大加强了，普朗克常量

A=6.63xl0-34J-s,c=3xl08m/so下列说法正确的是()

A.无辐射跃迁中一个银离子放出的能量约为1.28xl(r2°J

B.这种光纤传输任何频率的光信号衰减都能得到有效补偿

C.大量处在43/2能级的锂离子向下跃迁能产生4种频率的光子

D.上述情景发生时，光纤中传输的光信号波长约为1.55国11

【答案】D

【详解】A.由题可知，基态与亚稳态之间的能级差为A£/=1.28xl0-i9j基态与七成能级之间的能级差为

19

A£2=2.03X10-J则亚稳态与I。能级之间的能级差为A£3=2.03xl0-i9j_L28xl0」9j=7.50xl0-2oj则在无辐射跃

迁中一个饵离子放出的能量约为7.50xl(y20j,故A错误；

B.由题意可知，这种光纤传输能量约为L28xlO」9j的光信号衰减才能得到有效补偿，故B错误；

C.题目中涉及3个能级，根据C；=3可知处在叮皿能级的锂离子即向下跃迁能产生3种频率的光子，故C

错误；

D.在上述情景发生时，光纤中传输的光信号能量约为1.28xl0」9j,则波长约为

-348

1he6.63X10X3.0X10in_6.士分、匚施痂”c

A=——=-----------------m=1.55x10m=1.55pm故D正确。故选D。

E1.28x10"r

14.(2024•湖南长沙•三模)一群处于基态的氢原子，在大量电子的碰撞下跃迁至〃=4的能级，然后从〃=4

能级向低能级跃迁。如图甲，氢原子从能级〃=4跃迁到能级"=2产生可见光I,从能级n=3跃迁到能级n=2

产生可见光n。图乙是光I、光H对同种材料照射时产生的光电流与电压图线。已知普朗克常量〃，电子质量

11/22

为明、电荷量为e,光在真空中的速度为c,下列说法正确的是（）

甲乙

A.使处于基态的氢原子跃迁至〃=4能级的电子动能纥=E&-E、

B.图乙的图线a对应光I

C.图乙中的5、4满足关系e（6-■）=&-&

he

D.使处于基态的氢原子跃迁至〃=4能级的电子德布罗意波长力<-―-

纥一耳

【答案】C

【详解】A.由于氢原子只能吸收实物粒子的部分动能，所以使处于基态的氢原子跃迁至〃=4能级的电子

动能£>,=£,-耳故A错误；

B.根据eU。=稣=加-%,结合图乙可知：图线。对应的遏止电压小于图像6对应的遏止电压，则图线。对

应的光电子最大初动能小于图线6对应的电子最大初动能，所以图线6对应光I,故B错误；

C.根据图线a对应光n,有eq=AVa-%=&-刍-%根据图线6对应光I，有=4-4-匕

由于光I、光II照射同种材料，逸出功相同，所以e（6-5）=以-4故C正确；

D.根据德布罗意波长公式彳=，电子的质量为明,电子的动量为〃=机/=后瓦可知电子的德布罗意波

,hh

长为九二后ME_£）故D错误。故选c。

15.（2024•黑龙江吉林•模拟预测）北斗二期导航系统的“心脏”是上海天文台自主研发的星载氢原子钟，它

是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟的。如图为氢原子能级图，则下列说法正确

的是（）

12/22

nE/neV

oo--------------------------------------0

-0.54

1-0.85

3-1.51

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

1-----------------------13.6

A.氢原子从低能级向高能级跃迁时辐射光子

B.大量处于"=4能级的氢原子向低能级跃迁时，形成的线状光谱总共有3条亮线

C.大量处于〃=4能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最长的光子能量为0.66eV

D.用大量能量为3.6eV的光子持续照射处于基态的氢原子，可使其电离

【答案】C

【详解】A.氢原子从低能级向高能级跃迁时需要吸收光子，故A错误；

B.大量处于〃=4能级的氢原子向低能级跃迁时，形成的线状光谱总共有6条亮线，分别是4—3、4-2、

4->1、3-2、3-1、2-1能级之间跃迁产生的。故B错误；

C.大量处于"=4能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最长的光子能量为4-3能级产生的，能量大小为

0.66eV»故C正确；

D.若想使处于基态的氢原子电离，光子的能量最小需要13.6eV,故D错误。

故选Co

16.（2024•河北邯郸•模拟预测）如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为1.62eV:3.11eV,

锌的逸出功为3.34eV,下列说法正确的是（）

〃/EV

8o/eS

5o4

4一O

一.85

3一.5

141

23

一

1-13.6

A.氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能减小，原子的电势能增大

B.处于”=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离

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C.一个处于〃=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多发出6种不同频率的光子

D.一群处于〃=4能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初

动能为8.75eV

【答案】B

【详解】A.氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子运动半径变小，动能增大，克服库仑力做功，原子的

电势能减小，故A错误；

B.紫外线光子的最小能量为3.11eV,处于〃=3能级的氢原子的电离能为1.51eV,故处于〃=3能级的氢原

子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离，故B正确；

C.一个处于力=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可最多发出3种不同频率的光子，故C错误；

D.氢原子从〃=4的能级向基态跃迁时发出的光子能量为E=(-0.85eV)-(-13.6eV)=12.75eV因锌的逸出功

是3.34eV,锌板表面所发出光电子最大初动能为£揄=12.756丫-3.346丫=9.4卜丫故口错误。故选B。

题型三：核反应、核能

17.(2024・河北•模拟预测)2024年6月我国探月工程嫦娥六号搭载的氢气测量仪主要探测月壤中氢222和

氨220同位素及其衰变产物。己知静止的氢原子核常2Rn自发衰变为针原子核同时放出一个粒子x,且

氨的半衰期为3.8天，下列说法正确的是()

A.若该核反应在月球上进行，经过3.8天后剩余个数一定多于原来的一半

B.该核反应属于月衰变

C.反应过程中释放7射线和另一种射线，7射线穿透能力最强，另一种射线电离能力最强

D.反应前、后的质量守恒，电荷数也守恒

【答案】C

【详解】A.半衰期是一种统计规律，半衰期的大小由原子核内部自身因素决定，与所处的物理环境和化学

状态无关，故A错误；

B.核反应方程满足质量数和电荷数守恒，所以X的质量数为222-218=4,电荷数为86-84=2,可知X

为氯原子核，所以该反应属于夕衰变，故B错误；

C.4衰变同时伴随7射线的产生，&射线与7射线相比，。射线电离能力最强，穿透能力最弱，7射线穿

透能力最强，电离能力最弱，故C正确；

D.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，亏损的质量以

14/22

能量形式释放，故D错误。

故选C。

18.（2025•陕西宝鸡•一模）据新闻报道，我国科学家在江门地下700nl的实验室捕捉到中微子v。中微子口

是最基本的粒子之一，它几乎没有质量且不带电，民间戏称为“幽灵粒子”。中微子口与水中的出发生核

反应的方程式为u+；H-%e+x,则x粒子为（）

A.；HB._：eC.；nD.（H

【答案】C

【详解】根据质量数守恒和电荷数守恒可知x粒子的电荷数为0,质量数为1,即x粒子为：n。

故选C。

19.（2024•广东韶关•模拟预测）社基熔盐堆是第四代核能反应堆，具有更安全、更清洁的特点，该反应堆

以铉232（$Th）为核燃料。再生层针232（$Th）俘获一个中子后会变成钮233（记叫，钮233（记叫不稳定,

经过多次夕衰变转化成易裂变铀233（^u）。下列说法正确的是（）

A.钱232和铀233的半衰期不相同

B.6衰变中的电子是来源于原子核外的电子

C.社232有90个中子，142个质子

D.铀233的裂变方程可能为^U+^n^^Ba+^Kr+2'n

【答案】A

【详解】A.不同原子核的半衰期不同，A正确；

B.。衰变释放电子，来源于原子核，B错误；

C.牡的质子数为90,中子数为142,C错误；

D.裂变方程应满足质子数和质量数守恒，该方程不满足，D错误。

故选Ao

20.（2024・四川遂宁•模拟预测）与元素X作用后变成元素Y与;H,此反应放出的核能为％；；52c与元

素X作用后变成;6。。已知;4N、Y,：c、的比结合能分别为耳、与、刍、纥，下列说法正确的是（）

A.元素X是尸粒子

B.Y与;6。不是同位素

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C.X比结合能为17/一;。T4（

4

D.与X作用释放核能为16旦-12当

【答案】C

【详解】A"2c与元素X作用后变成;七的核反应方程为"+；xHo则X为He,即a粒子，故A错误;

B.与元素X作用的核反应方程为;4N+；Xf；Y+；H则;②丫是;7。，是;6。的同位素，故B错误；

C.设X的比结合能为£,由能量守恒可得第一个核反应放出的核能4=17/-14g-4E解得

EJ7%一1T4&故c正确;

D.第二个核反应放出的核能为=16旦-124-4E综合可得A£=16&+17E2T44-12&-故D错误。

故选C。

21.（2024・陕西•模拟预测）核能是蕴藏在原子核内部的能量，合理利用核能，能有效缓解能源短缺问题。

2023年4月12日，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造新的世界纪录,

成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒，对提升核聚变发电具有重要意义。假设“人造太阳”的热核反

应方程为4；Hf；He+2X、：H+；He-；He+Y,下列说法正确的是（）

A.核反应方程中的X为中子B.核反应方程中的Y为电子

C.核反应前后质量和电荷量均守恒D.；He的比结合能大于；H的比结合能

【答案】D

【详解】AB.核反应中，电荷数和质量数守恒，所以核反应方程为4；Hf；He+2；e,；H+；He-；He+；H即方

程中的为正电子，Y为质子，故AB错误；

C.热核反应放出能量，由质能方程可知，该反应过程中存在质量亏损，即该反应前后，质量不守恒，故C

错误：

D.原子的比结合能越大越稳定，生成物较稳定，比结合能较大，所以汨e的比结合能大于汨的比结合能，

故D正确。

故选D。

22.（2024・浙江•一模）考古中常利用14c的半衰期鉴定文物年份，1支的衰变方程为］C->I；N+Z+Y，其

衰变规律如图所示，下列说法正确的是（）

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A.Z粒子是正电子

B.该反应是裂变反应，满足质量数守恒

C.14N的比结合能大于14c的比结合能

D.100个14c经过5700年一定有50个发生了衰变

【答案】C

【详解】A.根据衰变过程电荷数守恒和质量数守恒可知，Z粒子的电荷数为-1,质量数为0,所以Z粒子

是电子，故A错误；

B.该反应是。衰变反应，满足质量数守恒，故B错误；

C.新核比反应核更稳定，则新核的比结合能大于反应核的比结合能，即的比结合能大于14c的比结合

能，故C正确；

D.半衰期是统计规律，只对大量的放射性原子核才成立，故D错误。

故选Co

23.（2024•福建漳州•一模）玉兔二号”巡视器的核电池中杯238的衰变方程为言Puf；/u+x,则（）

A.X为；HeB.雷.Pit的中子数为144

C.温度升高，杯238半衰期变长D.衰变后X与铀核的质量之和等于衰变前杯核的质量

【答案】B

【详解】A.杯238的衰变满足质量数守恒和电荷数守恒，可知杯238的衰变中的X为;He,故A错误；

B.蓍pu的中子数为238-94=144,故B正确；

C.半衰期由原子核本身决定的，与温度、位置等外部因素无关，故C错误；

D.核反应过程出现了质量亏损，衰变后X与铀核的质量之和不会等于衰变前杯核的质量，故D错误。

故选B。

24.（2024・浙江・一模）在核电站中，只要“烧”掉一支铅笔那么多的核燃料，释放的能量就相当于10t标准煤

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完全燃烧放出的热。一座百万千瓦级的核电站，每年只消耗30t左右的浓缩铀，而同样功率的火电站，每年

要烧煤2.5x10%关于重核裂变反应^u+；nf々Ba+；：Kr+3：n,下列说法正确的是（）

A.重核裂变反应生成的中子被称为热中子

B.裂变反应产物;;Kr的比结合能比大

C.该核反应方程也可简略写为言U-暝Ba+：；Kr+2：n

D.核电站常用的慢化剂有石墨、重水和普通水，可以减慢链式反应

【答案】B

【详解】A.重核裂变反应生成的中子被称为快中子，故A错误；

B.生成物的比结合能大于反应物的比结合能，故裂变反应产物北Kr的比结合能比空U大，故B正确；

C.核反应方程应表现为中子轰击铀核，故不可简化，故C错误；

D.核电站常用的慢化剂有石墨、重水和普通水，可以减慢中子的速度；控制镉棒的插入深度来控制链式反

应速率，故D错误。

故选Bo

25.（2024・全国•模拟预测）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2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c,则（）

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Fc

A.可以得出普朗克常量〃=上

A

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=6♦可以得出普朗克常量//=q,A错误；

Ac

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，4即为逸出功，电子和空穴的最大初动能

为零，D正确。故选D。

26.（2024•山东济宁•三模）某兴趣小组设计了一种光电烟雾报警器，其结构和原理如图所示。光源向外发

射某一特定频率的光，发生火情时有烟雾进入报警器内，会使部分光改变传播方向，绕过挡板进入光电管

从而发生光电效应，于是有电流输入报警系统，电流大于/。就会触发报警系统报警。某次实验中，当滑动

变阻器的滑片P处于图示位置，烟雾浓度增大到"时恰好报警。假设烟雾浓度越大，单位时间内光电管接

收到的光子数越多。下列说法可能正确的是（）

A.光线绕过挡板进入光电管利用了光的折射

B.为提高光电烟雾报警器的灵敏度，可以将滑片P向右移动少许

C.仅将电源的正负极反接，在烟雾浓度为〃时也可能触发报警

D.报警器恰好报警时，将滑片P向右移动后，警报有可能会被解除

【答案】B

【详解】A.光电烟雾报警器利用了烟雾对光的散射，是光的反射原理，故A错误;

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B.将滑片P向右移动少许，可增加光电管的正向电压，从而增加光电流，提高光电烟雾报警器的灵敏度，

故B正确；

C.图中光电管两端加的是正向电压，若正负极反接则光电管两端加负向电压，光照强度一定时，根据光电

流与电压的关系，可知接正向电压在单位时间内会比接负向电压有更多光电子到达A极，所以反接后光电

流会减小，在烟雾浓度为〃时无法触发报警系统，故C错误；

D.恰好报警时将滑片P向右移动，会增大两极间的正向电压，不可能降低报警器的灵敏度，所以不会解除

警报，故D错误。

故选B。

27.（2024・安徽黄山•模拟预测）原子从一个能级跃迁到另一个较低的能级时，有可能不会释放光子，例如

在某种条件下，氮原子的多能级上的电子跃迁到巧能级上时并不释放光子（4＞巧），而是将相应的能量转交

给〃3能级上的电子，使之电离，这一现象叫俄歇效应，以这种方式脱离原子的电子叫俄歇电子。已知氤原

子的能级能量公式是纥=-胃公式中"=1、2、3……表示不同能级，£是常数。现"=2能级的氮原子跃迁到

n

11/7

基态时相应的能量转交给了