第16课时 近代物理

第16课时近代物理

【知识网络构建】

原阴极射线、a粒子散射实验、原子核式结向

光的频率H遏止电压子

结rl能级h

-氢原子光谱、玻尔理论｝-,_____hV=E-E„

［圾大？动能H光子能量H光电效应)

波

近

原

EK=/IV-W4Ie=hv粒

子

一

代天然放射现象、三种射线

物

［光的强度饱和光电流卜一

H物原子核的组成：中子、质子

象

理

理

性

一

一

光了动量•普顿效应卜〕

原

子电荷数守恒、

A=［■｛物质波｝■(电:的衍射和干涉》核

质量数守恒

(比)结藐H质试学损、核能:AE=Am〃

提炼-必备知识

内容重要的规律、公式和二级结论

1.能量量子化、

(1)普朗克提出能量子观点：8=hv；爱因斯坦提出光子的观点：

光电效应、光子、

光子的能量加。

爱因斯坦光电效

(2)光电效应方程：反=加一帆。

应方程

(3)光既有波动性又有粒子性；光的干涉、衍射、偏振说明光

2.光的波粒二象具有波动性；光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性。

性、粒子的波粒h

(4)德布罗意指出：实物粒子也具有波动性；其波长2=会

二象性、物质波

(5)电子束衍射实验证实了电子的波动性。

(6)汤姆孙发现了电子，并粗略测出了电子的比荷；说明原子

3.电子的发现、

是可以再分的；电子电向的精确测定是由密立根通过“油滴实

电子比荷的测定

验”完成的。

4.a粒子散射实

(7)汤姆孙认为原子结构是“枣糕模型”。

验，原子的核式

(8)卢瑟福的a粒子散射实验说明原子是核式结构模型。

结构

(9)氢原子光谱是线状光谱，发光的波长是分立的，不连续的。

5.氢原子光谱、(10)玻尔的氢原子能级结构假说：电子轨道是量子化的；原子

氢原子的能级结的能量是量子化的；原子发光的能量由能级差决定：hv=En—

构Emo

(11)一群处于〃能级的原子跃迁时最多能产生C/种光。

6.原子核的组成(12)贝克勒尔发现的天然放射性现象说明原子核是可再分的。

7.放射性、衰变、(13)半衰期不随温度、压强和与其他元素化合而改变；半衰期

半衰期具有统计意义，对几个原子核没有意义。

(14)结合能：核子结合成原子核所放出的能量。

8.原子核的结合

(15)比结合能：原子核的结合能与核子数之比，也叫平均结合

能、质量亏损、

能；比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固。

爱因斯坦质能方

(16)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和。

程

(17)爱因斯坦质能方程：E=md.

突破-高考热点

热点一光电效应及光的波粒二象性

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~Wo

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

(1)截止频率：图线与y轴交点的横

最大初动能以与坐标Vc

入射光频率V的关二(2)逸出功：图线与反轴交点的纵坐

系图线标的绝对值Wo=\~E\=E

=

Ekhv-hvc(3)普朗克常量：图线的斜率”=/?

(1)遏止电压Uc：图线与横轴交点的

颜色相同、强度不壁光(黄)

横坐标

人金光(黄)

同的光，光电流与

(2)饱和光电流/m：光电流的最大值

电压的关系

2U(3)最大初动能：Ek=eUc

P-2(1)遏止电压Uc\>Uc2f则V1>V2

颜色不同时，光电

----1(2)饱和光电流

流与电压的关系

)U(3)最大初动能Eki=eUci,Ek2=eUc2

(1)截止频率/：图线与横轴的交点

遏止电压”与入的横坐标

射光频率y的关系(2)普朗克常量〃：等于图线的斜率

图线I与电子电荷量的乘积，即〃=氏(注：

Z此时两极之间接反向电压)

例1(2023・河北高三统考)光电继电器是一利口利用光电效应工作的仪器。当光照射

到光电管阴极时，阴极会逸出光电子，此时放大器中有电流流过，进而使得电磁

继电器工作，实现自动控制。下列说法正确的是()

A.只要入射光的强度足够大，光电管就能发生光电效应，与光的频率无关

B.保持入射光的强度不变，增大入射光的频率，放大器中的电流将变小

C.若将电源的正负极对调，放大器中的电流将减为零

D.若入射光的频率为阴阴极材料的逸出功为Wo,普朗克常量为九则电子逸出

时的动能为加一W。

答案B

解析根据光电效应的条件可知，入射光的频率必须大于或等于阴极金属的截止

频率才能发生光电效应，A错误；保持入射光的强度不变，增大入射光的频率，

则单位时间照射到阴极单位面积上的入射光的光子数目减少，即阴极单位时间单

位面积上接收到的光子数将减少，故而阴极单位时间内逸出的电子数减少，放大

器中的电流也将减小，B正确；若将电源的正负极对调，电源将提供反向减速电

压，该反向电压可能没有达到遏止电压，电流不一定为零，C错误；根据反=加

一Wo可知，加一Wo为光电子的最大初动能，实际上电子逸出时的动能可能比R

—Wo小，D错误。

训练1（2023・湖南模拟预测）某实验小组研究光电效应规律时，用不同频率的光照

射同一光电管并记录数据，得到遏止电压与频率的关系图线如图2甲所示，当采

用绿色强光、绿色弱光、紫色弱光三种光照射同一光电管时，得到的光电流与电

压的关系如图乙所示。已知电子的电荷量为e，结合图中数据可知（）

图2

A.普朗克常量/?=且生

V|—V0

B.光电管的K极材料的逸出功为"匕

V|—V0

C.a光为紫色弱光

D.c光为绿色强光

答案A

解析根据光电效应方程有Ek=/7v-VVo,根据动能定理可得一cUc=O-Ek,联

立可得一瞿可知Ue图像的斜率为仁昌一叽，解得仁二"，

eeevi—vovi-vo

hvoWb

故A正确；由Uc—v图像可知，当a=0时丫=如则有0=三一"，解得Wo

=/”o=eS"）,故B错误；入射光频率越大，遏止电压越大，所以。、〃为同一

vi-vo

种光，且6、力的频率小于C的频率，则4、〃为绿光，C•为紫光。而入射光越强，

饱和光电流越大，所以。为强绿光，故C、D错误。

训练2（20234月浙江选考，11）被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已

发现660余颗新脉冲星，领先世界。天眼对距地球为L的天体进行观测，其接收

光子的横截面半径为R"若天体射向天眼的辐射光子中，有倍被天眼接收，

天眼每秒接收到该天体发出的频率为y的N个光子。普朗克常量为力，则该天体

发射频率为y光子的功率为（）

2NL2hv

B--^F

n止加

5R2NDWN

答案A

解析设天体发射频率为u光子的功率为P,由题意可知ax券

4♦■兀

2

解得P=电4A/就//?V二故A正确。

热点二原子结构及能级跃迁

1.自发跃迁：高能级一低能级，释放能量，发出光子。

2.受激跃迁：低能级一高能级，吸收能量。

（1）光照（吸收光子）：光子的能量必须恰好等于能级差△及

⑵碰撞：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，片外》△瓦

⑶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。

3.一个和一群氢原子跃迁的区别

(1)一个处于第〃能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为〃一1。

(2)一群处于第〃能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。

①用数学中的组合知识求解：Q=c"。

②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，

然后相加。

例2(2023・湖南模拟预测)原子钟通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟，

已运用于中国的北斗导航系统中，对导航精度的提高起到了很大的作用。氢原子

能级示意图如图4所示，则下列说法正确的是()

nE/eV

x----------。

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

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

2-----------3.4

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

图4

A.用10.3eV的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁

B.一个处于〃=4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射出6种不同频率的光子

C.现用光子能量介于10.0〜12.75eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，

在照射光中可能被处于基态的氢原子吸收的光子能量只有4种

D.用氢原子从〃=4能级跃迁到〃=1能级辐射出的光，照射逸出功为6.34eV的

金属钳所产生的光电子的最大初动能为6.41eV

答案D

解析若10.3eV的光子照射处于基态的氢原子后能被氢原子吸收，则此时氢原

子的能量值E=-13.6eV+10.3eV=-3.3eV,由能级图可知，氢原子没有该能

级，所以10.3eV的光子不可以使处于基态的氢原子发生跃迁，A错误；一个处

于〃=4能级的氢原子向低能级跃迂时最多可辐射出3种不同频率的光子，B错

误；由能级图可知，用10.0〜12.75eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子,

在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种，C错误；氢原子从〃=4能级跃迁

到〃=1能级辐射出的光子的能量EII=E4-EI=-0.85eV-(-13.6eV)=12.75

eV,由光电效应方程有Ek=6-Wb=12.75eV-6.34eV=6.41eV,D正确。

训练3(2023•江苏扬州市期末)如图5所示为氢原子的能级图，现有大量的氢原子

处于〃=3的激发态，当氢原子从〃=3能级跃迁到〃=2能级时，辐射出光子

当氢原子从〃=3能级跃迁到〃=1能级时，辐射出光子b,下列说法正确的是

()

E/eV

A.由于跃迁所发射的光谱线仅有2条

B.光子。的能量大于光子b的能量

C.光子a的动量小于光子b的动量

D.用光子能量为0.7eV的光照射可被吸收

答案C

解析因为有大量处于〃=3激发态的氢原子，跃迁时能释放C3=3种不同频率

的光子，则跃迁所发生的光谱线有3条，故A错误；由题意知，当氢原子从〃

=3能级跃迁到〃=2能级时，辐射出光子。的能量为£=£—E2=1.89eV,当氢

原子从〃=3能级跃迁到n=\能级时，辐射出光子b的能量为£'=氏一目=12.09

eV,所以光子。的能量小于光子人的能量，故B错误；由光子能量£=加=中可

知，光子。的波长大于光子匕的波长，又由可知，光子。的动量小于光子。

的动量，故C正确；因为氢原子向高能级跃迁时吸收能量为两能级之差，经分

析知用光子能量为0.7eV的光照射不能被吸收，故D错误。

热点三核反应与核能

1.核衰变问题

(1)核衰变规律：机=(步〃。，N=(既Vo。

(2)a衰变和p衰变次数的确定方法

①方法一：由于。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-0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AE=A机/计算，其中\m的单位是“kg"，\E的单位是“J”。

(2)根据AE=A〃7X931.5(MeV)计算，其中Nn的单位是“u”,AE的单位是“MeV”。

⑶根据核子、比结合能计算，原子核的结合能=原子核的比结合能X核子数。

核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结

合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能。

(4)如果核反应时释放的核能全部以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的

增加量即为释放的核能。

例3(多选)(2023・辽宁抚顺一模)如图6所示，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测

厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关。已知某车间采用放射性同位素

铢一192作为放射源，其化学符号是Ir,原子序数是77,通过。衰变放出y射线,

产生新核X,半衰期为74天，适合透照钢板厚度10〜100mm,已知钢板厚度标

准为3()mm,下列说法正确的是()

I放大器|——

一I厚度控

探测腓1制装.

/:浮法V血料板

吐了s或金屈板

放射性同位素

图6

A.放射性同位素发生衰变时，不遵循质量数守恒

B.上述衰变方程为%k-^X+°ie

C.若有2.0g铢一192,经过148天有1.0g衰变

D.若探测器得到的射线变强时，说明钢板厚度小于30mm,应当增大热轧机两轮

之间的厚度间隙

答案BD

解析放射性同位素发生衰变时，遵循质量数守恒，故A错误；根据电荷数守

恒和质量数守恒可得衰变方程为%Ir-哪X+2e,故B正确；经过148天恰好为

3

两个半衰期，有楙发生了衰变，因此只剩0.5g没有衰变，1.5g发生衰变，故C

错误；若探测器得到的射线变强时，说明钢板厚度小于30mm,应当增大热轧机

两轮之间的厚度间隙，故D正确。

例4（2023・湖北高三统考）2022年10月19日，中国新一代“人造太阳”（HL-2M）

科学研究取得突破性进展，等离子体电流突破100万安培，创造了我国可控核聚

变装置运行新纪录。已知该装置内部发生的核反应方程为出十地一?He十X,已

知彳H、彳H、？He和X的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u,

1u相当于931.5MeV,则下列说法中正确的是（）

图7

A.一个X的质量约等于一个电子的质量

B.该反应吸收的能量约为17.6MeV

C.该反应生成物的结合能小于反应物的结合能之前

D.动能相同的一个X和一个电子，电子的德布罗意波长比X的德布罗意波长长

答案D

解析核反应公式;H+iH-*8He+X,根据质量数和电荷数守恒可知X是中子，

中子的质量大于电子的质量，A错误；根据质能方程AE=A/〃，知AE=（2.014lu

+3.0161u-4.0026u-1.0087u）X931.5MeV=17.6MeV,此过程是一个放出能

量的过程，B错误；由于反应放出能量，该反应生成物的结合能大于反应物的结

合能之和，C错误；X是中子，由％=々=总总知，动能相同的一个中子和一个

电子，由于中子的质量大于电子的质量，所以电子的德布罗意波长比X的德布

罗意波长长，D正确。

训练4（2023•江西高三校联考）铀、铅测年法是放射测年法中最早使用，并且准确

度最高的一种测年方式。本法可测定距今100万年到45亿年前的物体，测定精

确度大约是测定范围的10%〜1%。铀、铅测年法依赖两个独立的衰变链，一是锣

U衰变至稳定的迎Pb,二是黄U衰变至稳定的亚Pb,对于两个衰变链，下列说法

正确的是（）

A.赞U的比结合能小于亚Pb的比结合能

B.p衰变是原子核外电子吸收能量跃迁的结果

C.一个黄U核衰变至迎Pb核要经过6次a衰变和8次。衰变

D.钳U衰变至亚Pb的半衰期会随外界环境温度的变化而变化

答案A

解析原子核越稳定，其比结合能越大，所以迎Pb的比结合能大于黄U的比结

合能，所以A正确；0衰变是原子核内一个中子转变成质子的结果，不是来自核

外电子，故B错误；由钾Uf迎Pb+x?He+y3e满足电荷数守恒和质量数守恒，

得2x—），+82=92,4x+206=238,解得x=8,y=6,所以一个班U核衰变至

说Pb核要经过8次a衰变和6次。衰变，故C错误；半衰期与原子所处的物理

状态无关，与温度和化学状态无关，所以黄U衰变至亚Pb的半衰期不会随外界

环境温度的变化而变化，D错误。

训练5（多选）（2023•云南昆明一中高三校考）2022年3月25日中国自主三代核电

“华龙一号”示范工程第2台机组一中核集团福清核电6号机组正式具备商运

条件，“华龙一号”示范工程全面建成投运，标志着中国核电技术水平和综合实

力跻身世界第一方阵。“华龙一号”利用重核的裂变，一个重要的核反应方程是

赞U+加一密Ba+驾Kr+3X0至此“华龙一号”示范工程全面建成投运，两台机

组每年总发电量约2X1（严度。则（）

落耳

a募第te"

图8

A.慢中子更容易使铀核发生裂变反应

B.核反应方程中X是质子

C.兼Kr的L匕结合能一定大丁黄U的比结合能

D.“华龙一号”两台机组发电一年需消耗黄U核约为0.8kg

答案AC

解析慢中子轰击铀核更容易发生裂变反应，故A正确；反应前后质量数守恒,

电荷数守恒有235+1=144+89+3A,92+0=58+36+3Z,解得X的质量数为

1,电荷数为0,则X为中子，故B错误；核反应方程式中生成物比反应物稳定，

所以生成物的比结合能大于反应物的比结合能，即绢Kr的比结合能一定大于货U

的比结合能，故C正确；根据质能方程AEnAmc2,产生2X1（）1。度电对应的质

量亏损为0.8kg,考虑到发电效率，原子核消耗的质量应当大于0.8kg,故D错

误。

链接-高考真题

1.（2023・山东卷，1）“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发

射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图9所示为某

原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为⑷的光子从基态能级I跃迁至激发

态能级H,然后自发辐射出频率为0的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2,并在一

定条件下可跃迁到钟跃迁的卜.能级1,实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出

频率为”的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率＞2为（）

A.vo+vi+nB.vo+vi—V3

C.VO-V|+v3D.VO-V|—V3

答案D

解析原子吸收频率为四的光子从基态能级I跃迁至激发态能级n时有£|一当

=〃vo,且从激发态能级n跃迁到基态I的过程有以—Ei=力】八+62+/W3,联立

解得V2=W一0一”，故D正确。

2.（2023・辽宁卷，6）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10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Ek,

则（）

①②③④

图10

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

答案A

解析由题图可知跃迁时放出的光子①和③均由同一高能级跃迁到同一低能级，

又释放的能量等于两能级的能量差，所以①和③的能量相等，A正确；由题图可

知②的能量比④的能量小，则由公式石=加可知②的频率小于④的频率，B错误；

用①照射某金属表面时能发生光电效应现象，但由于②的能量小于①，所以用②

照射该金属时不一定能发生光电效应，C错误；用①照射某金属时逸出光电子的

最大初动能为反，由于④的能量大于①，则由后=加一Wo可知，用④照射该金

属逸出光电子的最大初动能一定大于Ek,D错误。

3.（多选）（2023•海南卷，10）已知一个激光发射器功率为P,发射波长为2的光，

光速为。，普朗克常量为爪则（）

A.光的频率为，

B.光子的能量为£

C.光子的动量为彳

Pte

D.在时间1内激光器发射的光子数为管

答案AC

解析由波的知识可知弋，则光的频率为尸会A正确；由光子说可知,

光子能量后=加=点光子动量〃B错误，C正确；时间［内激光器发射的

AA

光子的总能量为PE,即〃哧=P/,则〃=翼,D错误。

4.（2023・6月浙江选考，5）“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜，核电

池将贲Pu衰变释放的核能一部分转换成电能。错Pu的衰变方程为贲Pu-&U+

3He,贝lj（）

A.衰变方程中的X等于233

BSHe的穿透能力比y射线拥

C.贲Pu比员U的比结合能小

D.月夜的寒冷导致除Pu的半衰期变大

答案C

解析由于核反应遵循质量数守恒、电荷数守恒，则X应为234,A错误；a射

线的穿透能力比y射线的穿透能力弱，B错误；比结合能越大，原子核越稳定，

则锣U的比结合能比贲Pu的比结合能大，C正确；放射性元素的半衰期与物理

状态以及化学状态均无关，D错误。

r课时•跟踪训练（限时：35分钟）

A级基础保分练

1.（2023・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10.2eV）。根据如图1所示的氢原子能级图，可知此

谱线来源于太阳中氢原子（）

nE/cV

x---------------------0

4=-0.85

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

2-----------------------3.4

1-----------------------------136

图1

A.〃=2和/?=1能级之I可的跃迁

B.九=3和n=\能级之间的跃迁

C.〃=3和〃=2能级之间的跃迁

D.〃=4和n=2能级之间的跃迁

答案A

解析由题图可知〃=2和〃=1的能级之间的能量差值为Ei=-3.4eV

-（-13.6eV）=10.2eV,与探测器探测到的谱线能量相等，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A正确。

2.（2022,山东卷，1）碘125衰变时产生了射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。

碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180

天剩余碘125的质量为刚植入时的（）

BC

A•而l4D.1

答案B

解析设刚植入时碘的质量为〃如经过180天后的质量为相，根据〃2=7加

代入数据解得团=利。=g〃70.故B正确。

3.（2022•全国甲卷，17）两种放射性元素的半衰期分别为m和2ro,在r=0时刻这

两种元素的原子核总数为M在/=2/o时刻，尚未衰变的原子核总数为学，则在

/=4砧时刻，尚未衰变的原子核总数为（）

NnNcNnN

A-72B-9C-8D-6

答案C

解析根据题意设半衰期为f。的元素原子核数为x,另一种元素原子核数为），，

依题意有x+y=M经历2fo后有%+%芳，联立可得尸孤y=；N。在f=4fo

时，原子核数为x的元素经历了4个半衰期，原子核数为y的元素经历了2个半

衰期，则此时未衰变的原子核总数为〃=品+点）：=与，故选项C正确。

4.（2023・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，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+汨7He+%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

答案A

解析相同质量的核燃料，轻核聚变要比重核裂变质量亏损更多，根据爱因斯坦

质能方程可知，轻核聚变放出的核能更多，A正确，D错误；根据核反应过程中

质量数守恒和电荷数守恒可知，笊瓶核聚变的产物之一为中子，而不是电子，B

错误；铀235为核裂变的主要燃料，C错误.

5.（2023•北京西城十五中校考）如图2所示为氢原子的能级示意图，则下列说法正

确的是（）

H

XE/cV

5

4-0.54

3-0.85

-1.51

-3.4

1皿皿---------------13.6

图2

A.n=2能级的氢原子电离至少需要10.20eV的能量

B.n=4能级的氢原子跃迁到,2=1能级需要吸收0.85eV的能量

C.大量处于基态的氢原子吸收某频率的光子跃迁到〃=3能级时，可向外辐射两

种不同频率的光子

D.用氢原子从〃=4能级跃迁到〃=1能级辐射出的光照射逸出功为2.25eV的金

属时，逸出的光电子的最大初动能为10.5eV

答案D

解析〃=2能级的氢原子电离至少需要3.4eV的能量，选项A错误；〃=4能级

的氢原子跃迁到n=\能级可放出（-0.85eV）一（一13.6eV）=12.75eV的能量，选

项B错误；大量处于基态的氢原子吸收某频率的光子跃迁到〃=3能级时，可向

外辐射CS=3种不同频率的光子，选项C错误；用氢原子从〃=4能级跃迁到〃

=1能级辐射出的光照射逸出功为2.25eV的金属时，逸出的光电子的最大初动

能为12.75eV—2.25eV=10.5eV,选项D正确。

6.（多选）（2023・6月浙江选考，15）有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为Wo。

当紫外光照射该材料时，只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照

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，测得条纹间苑为

Ax,已知电子质量为阳，普朗克常量为力，光速为c,贝1」（）

A.电子的动量P。=悬

店

B.电子的动能瓜=而困

C.光子的能量E=Wo+悬

D.光子的动量〃=粤+需3

答案AD

解析由双缝干涉条纹间距1=5、电子动量pe=:联立解得pe=悬，A正确；

2

电子的动能反=%方=易，解得反=直悬），B错误；根据爱因斯坦光电效

应方程，光子的能量E=Wo+Ek,故七=卬。+盘爵；），C错误；光子的动量p

hhvE“版，/?2L2____

=]="="?解传〃=T+五嬴否D正确。

7.（2023•贵州铜仁统考模拟）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3所示，根据该曲线，下列说法正确的是（）

图3

A.原子核的结合能越大，原子核就越稳定

BmHe核的结合能约为14MeV

C.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

D.然Kr核中核子的比结合能比嶷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；夕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，椒＜「核中核子的比结合能比第Ba核中核子的比结合能大，D错误。

8.（2023・湖南模拟预测）用如图4甲所示的光电管研究光电效应实验。用某波长的

绿光照射阴极K,实验测得的电流表示数/与电压表示数U的变化规律如图乙所

示。光电管的阴极材料的极限频率yc=4.54Xl()NHz,电子的电荷量e=1.6X

10-19C,普朗克常量仁6.63XlO^J.s,则()

图4

A.阴极K每秒钟发射的光电子数为4.0X10”个

B.光电子飞出阴极K时的最大初动能为9.6XIO-19J

C.入射光的波长约为0.50gm

D.若改用紫光照射阴极K,饱和光电流一定变大

答案C

解析饱和光电流/m=7，f=lS,解得〃=4.0X1()12个，故A错误；由光电子

的最大初动能Ek=eUc,解得氏=9.6X10—20j,故B错误；根据光电效应方程得

Ek=/?v-VVo,又Wo=/”c,v=j,代入数据解得2=0.50力故C正确；饱和光

电流取决于单位时间内入射的光子数，改用紫光照射阴极后，若紫光的光照强度

减弱，单位时间内光子数可能比绿光少，饱和光电流也可能减小，故D错误。

9.(2023•河南开封二模)在利用光电管探究光电效应规律的实验中，当用不同波长

的光照射光电管的阴极时，测出光电管的遏止电压以与对应入射光的波长九

以遏止电压以为纵坐标，入射光波长倒数;为横坐标，作出以一；图像如图5所

AA

示。已知〃、b为已知量，光电子的电荷量为0,光速为C,则下列说法正确的是

()

图5

A.光电管阴极材料的逸出功为be

B.普朗克常量为一三

C用波长的光照射光电管的阴极时，产生的光电流与A成正比

D.用波长＞5的光照射光电管的阴极时，一定能发生光电效应

答案B

解析由光电效应方程反=〃LWO,又Ek=eUc,忏捐«=牛•，当故光电

/I匕人V

管阴极材料的逸出功为Wo=—故A错误；由d=告he一W十（｝知，图像的斜率为

k=七可求得仁一条故B正确；用波长痣的光照射光电管的阴极时，发

uuCCl

生光电效应，产生的光电流与2成反比，不成正比，C错误；波长力＞!的光，频

率小于截止频率，照射光电管的阴极时，一定不能发生光电效应，D错误。

B级提能增分练

10.（2023•江苏徐州模拟预测）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6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I