高考物理总复习《近代物理》专项测试卷含答案

高考物理总复习《近代物理》专项测试卷含答案

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【目标要求】1.理解光电效应的规律并能应用其计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理景。

2.理解玻尔理论及能级跃迁规律。3.理解原子核的衰变、人工转变以及核能计算的知识，

T知识体系II

原

T-a粒子放射实验一原子核式结构

-结-

构能级

跃迁加=&一&（，”>"）

-天然放射现象、三种射线、原r•核的组成

「衰变

_核反应二人工核转变:质量数守恒，

裂变电荷数守恒

聚变

-核力一（比）结合能一质诂亏损.核能.A£=A〃Y

考点一光子的能量粒子的波动性

1.光子的能量£=加

2.粒子的波动性：实物粒子也具有波动性，每一个运动着的粒子都有一种波与它对应，其波

长〃为运动粒子的动量，/?为普朗克常量，这种波被称为德布罗意波，也叫物质波。

例1（吉林长春市东北师大附中模拟预测）物理学中有很多关于“通量”的概念，如磁通量、

辐射通量等，其中辐射通量•勿表示单位时间内通过某一截面的辐射能，其单位为J/s,波长

为A的平行光垂直照射在面积为S的纸板上，已知该束光单位体积内的光子数为小光速为c,

普朗克常量为Zn则该束光的辐射通量为（）

&h（rnS_hcrn^

A・丁B.k

he2he2

。・匈D・次

答案A

解析设时间，内，照射在纸板上的光子数为N=nctS,辐射能为E=Nh尸N后,则该束光

A

Fhr2nq

的辐射通量为①=*些平,故选A。

例2（多选）（浙江6月选考・15）有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为I%。当紫外光照

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射该材料时.，只产生动能和动量单一的相干光电子束。月该电子束照射间距为d的双缝，在

与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹，测得条纹间距为At。已知电子质量为阳，普朗克常

量为力，光速为c,则()

A.电子的动量〃。=急

B.电子的动能反=标泰

C.光子的能量上=的十慧

D.光子的动量P=^+襦3

答案AD

解析根据条纹间距公式八=,，可得力=等。根据Pc=%可得〃c=生，故A正确；根

“2后

据动能和动量的关系反=G，结合A选项可得E安荷由2,故B错误；光子的能量E=

1%+Ek=W)+1nd?2?'故C错误：光子的动量p=mc,光子的能量E=m(r,联立可得〃=",

/»2/2

则光子的动量〃=U+五诲，故D正确。

考点二光电效应

1.光电效应两条对应关系

(1)光子频率高f光子能量大f光电子的最大初动能大；

(2)光照强度大(同种频率的光)一光子数目多一发射光电子多一光电流大。

2.定量分析时应抓住三个关系式

爱因斯坦光电效应方程Ek=hv—VV（）

最大初动能与遏止电压的关系Ek=eUc

逸出功与截止频率的关系

Wo=hvc

3.光电效应的四类图像分析

图像名称图线形状由图线直接(或间接)得到的物理量

二(1)截止频率：图线与y轴交点的横坐标打

最大初动能反

(2)逸出功：图线与反轴交点的纵坐标的绝对

与入射光频率

J/值

v的关系

=W0=\-E\=E

Ekhv-hvc

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(3)普朗克常量：图线的斜率

颜色相同、强

J/强光(黄)(1)遏止电压4：图线与横轴交点的横坐标

度不同的光，/:吩｝光(黄)

(2)饱和光巨流人、/m2：光电流的最大值

光电流与电压

UcOU(3)最大初动能：Ek=eUc

的关系

颜色不同时，

⑴遏止电压Ucl>Uc2，则也>V2

光电流与电压

(2)最大初动能：Ek尸eUci，以2=e“2

的关系4UgO1

4a

(1)截止频茎脱：图线与横轴的交点的横坐标

遏止电压d与

(2)普朗克常量小等于图线的斜率与电子电

入射光频率V

Ovcv荷量的乘积，即力=履(注：此时两极之间接

的关系

hv_Wo

=反向电压)

cee

例3(贵州毕节市二诊)某实验小组利用图甲探究光电效应的规律。在某次光电效应实验中，

得到的遏止电压以与入射光的频率I，的关系如图乙所示。若该直线的斜率和横截距分别为A

和w电子电荷量的绝对值为e。则普朗克常量力和所用材料的逸出功Wo分别为()

A.h=ek,Wo=ekvo

C.h=ek,VVb=evo

答案A

其中Ekm=eUc,变形得Uc=々一学

解析由光电效应方才呈有Ekm=6—1%,

根据图像得£=，，解得h=ek,横板距叩=与，解得逸t：功为胸=eho,故选A。

例4(江苏南京汉开书院模拟)如图所示为某学习小组的同学在研究光电效应现象时,，通过实

验数据描绘的光电流与光电管两端电压的关系图像，已知图线甲、乙所对应的光的频率分别

为口、也，逸出的光电子的最大速度之比为2：1,则下列说法正确的是()

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霜

A.V)I以=4:1

B.甲光与乙光的波长之比为1：4

C.|S|：5=2：1

D.用乙光实验时，单位时间内从阴极表面逸舟的光电子数较多

答案D

解析由于光电子的最大速度之比为2：1,由可得最大初动能之比为4：1,

由爱因斯坦光电效应方程Ekm="y-l%可知，甲、乙两种光的频率之比不等于4：1,又由c

=zv可知，甲、乙两种光的波长之比不等于1：4,故A、B错误；又因Ekm=eUc,则遏止

电,压之比为|Ui|：|S|=4：1,故C错误；由以上分析可知乙光的频率比甲光的频率小，又由

图像可知乙的饱和光电流比甲的大，所以在单位时间内照射到阴极的光子数多，从阴极表面

逸出的光电子数较多，故D正确。

考点三能级跃迁

解决氢原子能级跃迁问题的三点技巧

(1)原子跃迁时，所吸收或辐射的光子能量只能等于两能级的能量差。

(2)原子从某一能级电离时.所吸收的能量可以大于或等于这一能级能量的绝对值，剩余能量

为自由电子的动能。

(3)一个氢原子跃迁发出的可能光谱线条数最多为〃一1,而一群氢原子跃迁发出的可能光谱线

条数可用N=CS=%U求解.。

例5(湖北卷・1)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IO.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()

至

A.〃=2和〃=1能级之间的跃迁

B.〃=3和〃=1能级之I司的跃迁

C.〃=3和n=2能级之间的跃迁

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D.〃=4和〃=2能级之间的跃迁

答案A

解析由题图可知〃=2和〃=1能级之间的能量差值为A£=E2-£I=-3.4eV-(-13.6eV)

=10.2eV,与探测器探测到的谱线能量相等，故可知此谱线来源于太阳中氢原子〃=2和〃

=1能级之间的跃迁。故选A。

例6(多选)(浙江1月选考［5)氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光,

其光谱如图甲所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I,从能级3跃迁到能级2产

生可见光II。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图乙和图丙所示的干涉条

纹。用两种光分别照射如图丁所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是()

llllllllllllU|~—

丙丁

A.图甲中的为对应的是I

B.图乙中的干涉条纹对应的是II

C.I的光子动量大于II的光子动量

D.P向。移动，电流表示数为零时I对应的电压表示数比II的大

答案CD

解析根据题意，氢原子发生能级跃迂时，由公式可得以一反=加="，可知可见光I的频

A

率大，波长小，可见光II的频率小，波长大。题图甲中的心对应的是可见光II,故A错误；

干涉条纹间距题图乙中条纹间距较小，则波长鼓小，对应的是可见光【，故B错误；

根据题意，由公式可得光子动量为〃=£可知I的光子动量大于n的光子动量，故c正确；

根据光电效应方程及动能定理可得6&=6一1%,可知频率越大，遏止电压越大，则P向a

移动，电流表示数为零时I对应的电压表示数比II的大，故D正确。

考点四核反应核能

1.核衰变问题

1J-1J-

Tin

⑴半衰期：N=(-)NQO

(2)a衰变和0衰变次数的痛定方法

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①方法一：由于P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,。衰变次数为），，根据质量数和电荷数守恒列方程组求解。

2.核能的计算方法

（1）根据爱因斯坦质能方程.用核反应亏损的质量乘真空中光速c的平方，即

（2）根据1u（原子质量单位）相当于931.5MeV的能量，用核反应质量亏损的原子质量单位数乘

931.5MeV,即AE=AmX931.5（MeV）。

3.核反应方程中电荷数守恒，质量数守恒，有质量亏损。

例7（山东泰安市统考二模）质量为〃“）的某放射性元素原子核发生衰变，经过时间/,该元素

原子核剩余的质量为〃?，其£一，关系如图所示。该元素的半衰期约为（）

A.41.5dB.IOOd

C.141.5dD.183d

答案B

解析半袤期代表元素衰变一半所用的时间，由题可知从常V峭；鼻即衰变一半所用时

间为IOOd,所以半衰期约为100do故选B。

例8（浙江6月选考-5）“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将为Pc衰变

释放的核能一部分转换成电能。2/Pu的衰变方程为暗Pu-页U+?He,则（）

A.衰变方程中的X等于233

B?He的穿透能力比丫射线强

CP黄Pu比我U的比结合能个

D.月夜的寒冷导致2/Pu的半衰期变大

答案C

解析根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为磁Pu-2御U+?He,即衰变方程中的X=234,

故A错误；？He是a粒子，穿透能力比y射线弱，故B错误；比结合能越大越稳定，由于2/

Pu袁变成为了明U,故叫U比哪Pu稳定，即知pu比明u的比结合能小，故C正确；半袤期

由原子本身的特点决定，与温度等外部因素无关，故D缗误。

例9（贵州铜仁市二模）原子核的比结合能是原子核稳定程度的量度，原子核的比结合能曲线

如图所示，根据该曲线，下列说法正确的是（）

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比结合能/MeV

8-

6-

4-

2-

5010015()200250质量数

A.原子核的结合能越大，原子核就越稳定

B.iHe核的结合能约为14MeV

C.一个重原子核衰变成«粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的

结合能

DMKr核中核子的比结合能比嗜Ba核中核子的比结合能小

答案C

解析原子核的比结合能越大，原子核就越稳定，A错误；？He核的结合能约为4X7MeV=

28MeV,B错误；一个重原子核衰变成a粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大

于原来重核的结合能，C正确；由原子核的比结合能曲线可知，烈Kr核中核子的比结合能比

嘿Ba核中核子的比结合能大，D错误。

例10（多选）（2022•湖南常德市模拟）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©X）发生了一次a衰变。放射出的a粒子GHe）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨

道半径为R。以加、4分别表示a粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。下面说法正

确的是（）

A.发生衰变后产生的a粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹止确的是图内

2

B.新核Y在磁场中做圆周运动的半径为RY=丁;R

Z—2

C.a粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为/=察

D.若衰变过程中释放的核能都转化为a粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为△利

_A（qBR）2

2m（A—4）/

［解题指导】

静止放射性原子核总动量为零

关键表述解读

发生一次a衰变2XFY+NHe

推理论证依据（1）动量守恒：Pa=PY

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（2）左手定则

（3）带电粒子在磁场中运动的半径和周期公式：,=簿，7=鬻

（4）电流的定义式：/=：

答案BCD

解析由动量守恒可知，衰变后a粒子与新核Y运动方向相反，所以轨迹圆应外切，由圆周

运动的半径R=温可知，a粒子半径大，由左手定则可知两粒子圆周运动方向相同，丁图正

确，A错误；

由R=*可知，窄=六，则四=六及B正确：圆周运动周期丁=岑=要，环形电流

qtyKZ—2Z—2。qti

/=3=1占，C正确；对a粒子，由洛伦效力提供向心力9=磺，可得由质量关

1/\ill

A4

系可知，衰变后新核Y质量为M=—^―〃］，由衰变过程动量守恒可得一〃切=0,加=

张，系统增加的能量为2+多加，由质能方程得AE=A/wc2,联立得△〃?=

A(冲》

D正确。

2/n(A-4)/'

高考预测

1.（江苏省苏锡常镇四市一模）波长为，的光子与一静止电子发生正碰，测得反弹后的光子波

长增大了AA,普朗克常量为/?,不考虑相对论效应，碰后电子的动量为（）

h.h_h,h

B.T+-,-

Ax-+TATzA2+AA

DY-一—

AA+zU

答案B

解析根据动量和波长的关系人=也设碰后电子的动量为外，光子与电子碰撞过程满足动量

守恒，因为光子碰后反弹，所以电=—47-+而，解得刖=9+士-，故A、C、D错误，B

人Z-rAzAA~ri\A

正确。

2.（多选）（渝琼辽名校联考）氢原子的能级示意图如图甲所示，现有大量处于〃=3能级的氢原

子向低能级跃迁共发出三种光子（。、b、c）,用这三种光分别照射如图乙所示的实验装置，只

有。、〃两种光照射能引起电流计的指针偏转，其饱和电流与电压的变化关系如图丙所示。则

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下列说法正确的是()

A.实验装置中阴极材料的逸出功可能为L80eV

B.。为氢原子从〃=3跃迁到〃=1能级释放的光子

C.光电效应的实验中，〃光的光照强度比。光的强

D.处于〃=3能级的氢原子至少需要吸收1.51eV的能量才能电离

答案BCD

解析大量处于〃=3能级的氢原子向低能级跃迁产生的3种光子能量分别为由〃=3跃迁到

〃=I的光子能量AE3i=£—Ei=12.09eV,由〃=3跃迁到〃=2的光子能量4邑2=&-石2=

1.89eV,由〃=2跃迁到〃=1的光子能量，一吕=10.2eV,由于只有两种光照能引

起电流计的指针偏转，因此该实脸装置中阴极材料的逸出功，AE32<VVl)<AE2l,即1.89eV<W)<

10.2eV,故A错误；

由图丙可知“光的遇1L电压大尸b光的遇J电压，根据光电效应方程Ekm=6一用)及遏止电

压与最大初动能的关系eUc=Ekm

可知。为氮原子从〃=3跃迁到〃=1能级释放的光子，故B正确：

由于力光的饱和光电流大于〃光，因此/，光的光照强度比。光的强，故C正确；

要使处于〃=3能级的氢原子电离，则氢原子吸收的能量E20一昂=1.51eV,故D正确。

专项训练

［保分基础练］

1.(北京卷・3)下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是()

A.?靛U+加-*噬Ba+裁Kr+()

B糊UfTh+()

C.号N+?He-XO+()

D”C-弓N+()

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2.（浙江1月选考-9）宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14

会产生以下核反应：号N+An-盟+IH,产生的也能自发进行p衰变，其半衰期为5730年，

利用碳14的衰变规律可推断占木的年代。下列说法正确的是（）

A.YC发生p衰变的产物是qN

B.0衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子

C.近年来由于地球的温室效应，引起VC的半衰期发生微小变化

D.若测得一古木样品的।茨:含量为活体植物的;，则该古木距今约为11460年

3.（湖南卷」）2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置（EAST）创下新

纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离了•体运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出

了重要的一步，下列关于核反应的说法正确的是（）

A.相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多

B.笊僦核聚变的核反应方程为汨+田一?He+-?e

C.核聚变的核反应燃料主要是铀235

D.核聚变反应过程中没有质量亏损

4.（多选）（福建莆田市质量检测）根据玻尔理论，氢原子从激发态跃迁到基态（）

A.电子的动能变小

B.电子的电势能变小

C.氢原子总能量变小

D.氢原子吸收能量

5.（辽宁卷⑹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反，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反

6.（全国乙卷・16）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分钟内释放的能显量级为1O48J。假设释放的能最来自于物质质后的减少,

则每秒钟平均减少的质量量级为（光速为3X10sm/s）（)

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A.1019kgB.IO24kg

C.1029kgD.l（?4kg

7.（江西赣州市二模）图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子光谱，其中Ha、Hf,、Hy、“是氢

原子在可见光区的四条谱线，这四条谱线是氢原子从高能级跃迁到〃=2能级辐射产生的，称

为巴尔末系，下列说法正确的是（）

A.氢原子的发射光谱属于连续光谱

B.这四条谱线中，H”谱线光子动量最大

C.可能是氢原子从〃=3能级向n=2能级跃迁时产生的

D.若用H?照射某种金属能发生光电效应，则Hs也一定能

［争分提能练］

8.（山东青岛市一模）氢原子第〃能级的能量为E尸条，其中昌是基态能量，〃=1,2,3…。若

某一氢原子辐射出能量为一微自的光子后，氢原子处于比基态高出一［后的激发态，则氢原

子辐射光子前处于（）

A.第2能级B.第3能级

C.第4能级D.第6能级

9.（江苏苏北地区一模）如图所示，假设入射光子的动量为/加光子与静止的电子发生弹性碰

撞。碰后光子的动量大小为0，传播方向与入射方向夹角为Q；碰后电子的动量大小为“2,

出射方向与光子入射方向夹角为彼。已知光速为C，普朗克常量为人下列说法正确的是（）

A.碰前入射光的波长嵋

B.碰后电子的能量为p2c

C.po=〃icosa+〃2cos,

D.po=pi+k

10.（多选）（四川成都市第七中学二诊）如图所示,图甲为氢原子的能级图,大量处于〃=4激

发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光

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电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（）

A.光电管阴极K金属材料的逸出功为5.75eV

B.这些氢原子跃迁时最多发出6种频率的光

C.若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极

D.氢原子从〃=4能级跃迁到〃=2能级时，氢原子能量减小，核外电子动能增加

11.（黑龙江齐齐哈尔市一模）用同一个光电效应实验装置，分别用4、〃两种单色光进行光电效

应实验，得到光电流与光电管两极间电压的关系图像如图所示。下列说法正确的是（）

A.。光光子的能量大于〃光光子的能量

B.匕光的波长比。光的长

C.两种单色光从同一介质射入空气时，〃光的全反射临界角大

D.若两种单色光分别照射基态氢原子时都能使其能级跃迁，则人光使其跃迁能级更高

12.（江苏卷・14）“夸父一号”太阳探测I1星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长

很短的光子，设波长为人若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着

太阳，每秒接收到N个该种光了。已知探测仪镜头面积为S,卫星离太阳中心的距离为R,

普朗克常量为〃，光速为c,求：

（1）每个光子的动量〃和能量E；

（2）太阳辐射硬X射线的总功率尸。

［尖子生选练I

13.（贵州省六校联盟联考）如图甲所示为某实验小组成员研究某金属发生光电效应的遏止电

压随照射光频率变化关系的实验原理图，图乙为实验得到的遏止电压随照射光频率变化的关

系图像，电子的电荷量e=1.6X10r9c,则下列说法正确的是（）

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A.由图乙可得普朗克常克为6.6X10F3j.s

B.由图乙可知该金属的极限频率为4.0X1014Hz

C.图甲中入射光的频率为4.8X10MHz时,逸出的光电子的最大初动能为L056X10FJ

D.图甲中入射光的频率为3.5XIOSHz时，滑动变阻器的滑片移到最左端，电流计G的示

数为零

参考答案

[保分基础练1

1.(北京卷・3)下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是()

A?/U+加一嘿Ba+知Kr+()

B.2&U-2品Th+()

C6N+?Hefq0+()

D”C-3N+()

答案A

解析根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为2/U+An-嗡Ba+取Kr+3(An),故A符合

题意；根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为对2-2好rh+(?He),故B不符合题意：根

据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为号N+3He->%O+(]H),故C不符合题意；根据电荷

数和质量数守恒知，核反应方程为％C-VN+(J?e),故D不符合题意。

2.(浙江1月选考-9)宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14

会产生以下核反应：i3N+E->igC+旧，产生的12c能自发进行p衰变，其半衰期为5730年，

利用碳14的衰变规律可推断古木的年代。下列说法正确的是()

A”C发生P衰变的产物是4N

B.。衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子

C.近年来由于地球的温室效应，引起4C的半衰期发生微小变化

D.若测得一古木样品的।总含量为活体植物的最则该古木距今约为11460年

答案D

解析根据也C一号N+一也，即4C发生p衰变的产物是弓N,选项A错误；。衰变辐射出的电

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子来自于原子核内的中子特化为质子时放出的电子，选项B错误；半衰期是放射性物质的固

有属性，由原子核本身决定，与外界环境无关，选项C错误；若测得一古木样品的RC含量

为活体植物的;，可知经过了2个半袤期，则该古木距今约为5730X2年=11460年，选项

D正确。

3.（湖南卷・1）2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置（EAST）创下新

纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出

了重要的一步，卜.列关于核反应的说法正确的是（）

A.相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多

B.笊泉核聚变的核反应方程为汨+汨一?He+-Ye

C.核聚变的核反应燃料主要是铀235

D.核聚变反应过程中没有质量亏损

答案A

解析相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多，A正确；根据质量数守恒

和也荷数守恒可知，鱼氤核聚变的核反应方程为彳H+iH~*?He+An,B错误；核聚变的核反应

燃料主要是负核和前核，C错误；核聚变反应过程中放出大量能量，有质量亏损，D错误。

4.（多选）（福建莆田市质量检测）根据玻尔理论，氢原子从激发态跃迁到基态（）

A.电子的动能变小

B.电子的电势能变小

C.氢原子总能量变小

D.氢原子吸收能量

答案BC

解析根据玻尔理论，氢原子从激发态跃迁到基态，氢原子总能量变小，氢原子释放能量，

C正确，D错误：电子从高就道跃迁到低轨道，可知电子的电势能变小，电子的动能变大，

A错误，B正确。

5.（辽宁卷⑹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了分别设为①②③©。若用①照射某金属表面时能发生光

电效应，且逸出光电了的最大初动能为反，贝欧）

劈裂前劈裂邑

工工

①②③④

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

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D.用④照射该金属，逸出光电子的最大初动能小于4

答案A

解析由题图可知①和③对应的跃迁能级差相同，可知①和③的能量相等，选项A正确;因

②对应的能级差小于④对应的能级差，可知②的能量小于④的能量，根据E=/n，可知②的频

率小于④的频率，选项B错误：因②对应的能级差小于①对应的能级差，可知②的能量小于

①的能量，②的频率小于①的频率，则若用①照射某金属表面时能发生光电效应，用②照射

该金属不一定能发生光电效应，选项C错误；因④对应的能级差大于①对应的能级差，可知

④的能量大于①的能量，即④的频率大于①的频率，因月①照射某金属表面时能逸出光电子

的最大初动能为反，根据反=例，一卬总出功，则用④照射该金属，逸出光电子的最大初动能大

于反，选项D错误。

6.（全国乙卷・16）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FT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I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3Xio8m/s）（）

A.1019kgB.1024kg

C.1029kgD.1034kg

答案c

EQIO"

解析根据质能方程E=M/可知，每秒钟平均减少的质量为△片能=60X（3X@）2kg

1（）3。

=77kg,则每秒钟平均减少的质量量级为1029kg,故选c。

7.（江西籁州市二模）图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子光谱，其中H”、Hy、乩是氢

原子在可见光区的四条谱线，这四条谱线是氢原子从而能级跃迁到〃=2能级辐射产生的，称

为巴尔末系，下列说法正确的是（）

nE/eV

5--------------1).54

4---------------0.8541029A/nm

3---------------1.51‘巧L17486.27656.47

1

2---------------3.40IIIIIIII1

H6H1,卜【BU

1---------------13.6a

甲乙

A.氢原子的发射光谱属于连续光谱

B.这四条谱线中，H。谱线光子动量最大

C.K可能是氢原子从〃=3能级向n=2能级跃迁时产生的

D.若用H?照射某种金属能发生光电效应，则Hs也一定能

答案D

解析氢原子的发射光谱属于线状谙，故A错误；由题图乙可知，四条谱线中，HQ谱线光子

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波长最大，根据〃=）可知Ha语线光子动量最小，故B错误：四条谱线中，K谱线光子波长

最小，光子频率最大，光子能量最大，则Hb不可能是氢原子从〃=3能级向〃=2能级跃迁时

辐射产生的，故C错误；若用H?照射某种金属能发生光电效应，由于Hb对应的光子能量大

于Hy对应的光子能量，则用Hs照射该金属也一定能发生光也效应，故D正确。

［争分提能练］

8.（山东青岛市一模）氢原子第〃能级的能量为E产条其中昂是基态能量，〃=1,2,3,若

某一氢原子辐射出能量为一去3⑸的光子后3，氢原子处于比基态高出一^^的激发态，则氢原

子辐射光子前处于（）

A.第2能级B.第3能级

C.笫4能级D.第6能级

答案C

解析由争一（一4后）=£+（一,臼），解得〃=4,故选C。

9.（江苏苏北地区一模）如图所示，假设入射光子的动量为po,光子与静止的电子发生范性碰

撞。碰后光子的动量大小为〃I，传播方向与入射方向夹角为a：碰后电子的动量大小为〃2，

出射方向与光子入射方向夹角为尸。已知光速为c,普朗克常量为力，下列说法正确的是（）

X

电子g

\AAAAA*Oq管..........

碰撞前'、碰撞后

A.碰前入射光的波长畸

B.碰后电子的能最为p2c

C.po=picosa+〃2cosB

D.po=pi+/72

答案c

解析根据德布罗意公式可知，碰前入射光子的波长为加=今，选项A错误；设电子的

质量为阳，则碰后电子的能量为E=若，选项B错误；沿光子入射方向的动量守恒，根据动

量守恒定律可知po=〃icosa+p2cos6，选项C正确，D错误。

10.（多选）（四川成都市第七中学二诊）如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于〃=4激

发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大显光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光

电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图内所示。下列说法正确的是（）

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nE/eV

A.光电管阴极K金属材料的逸出功为5.75eV

B.这些氢原子跃迁时最多发出6种频率的光

C.若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极

D.氢原子从〃=4能级跃迁到〃=2能级时，氢原子能量减小，核外电子动能增加

答案ABD

解析由题图甲可知光子的能量为£=-0.85eV-（-13.6eV）=12.75eV,由题图丙可知遏

止电压为7V,所以光电子的初动能为Ek=e"=7eV,所以金属材料的逸出功为1%