2026年高中物理高三选择题强化训练：光电效应、波尔原子模型和原子核物理（解析版）

专题1.1光电效应、波尔原子模型和原子核物理

1.研究光电效应的电路图如图所示，入射光照射由某种金属制成的阴极K,发生光电效应，光电子从阴极

K运动到阳极A,在电路中形成光电流。已知该种金属的极限频率为%,电子电荷量的绝时值为e,普朗克

常量为/?,下列说法正确的是（）

<Y>

＜「I

―V直流电源匕—

A.若电源M端为正极，光强不变，向右移动滑动变阻器的滑片，则电流表示数一定不断增大

B.若电源N端为正极，则电压表的示数为色■时，电流表示数恰好为零

e

C.若电源N端为正极，入射光频率等于2%,则当电压表示数为如时，电流表示数恰好为零

e

D.若电源M端为正极，入射光的频率丫＜%,则向右滑动滑动变阻器的滑片，可以产生光电流

【答案】C

【详解】A.电源何端为正极，光强不变，饱和光电流不变，在光电流达到饱和值之前，向右移动滑动变

阻罂的滑片，A、K两极间的电压增大，电路中电流增大；当光电流达到饱和值之后，A、K两极间的电压增

大，电路中的电流保持不变，A错误；

BC.根据爱因斯坦光电效应方程可知，入射光频率为时，光电子的最大初动能为线=回-/7%

电源N端为正极，电路中电流刚好变为零时，K,A两极电压为遇止电压，设为《，根据动能定理有

6&二线联立解得（="亍里若入射光的频率为V/,电流表的示数恰好为零时，电压表的示数为幺1；

而当入射光频率等于21时，遏止电压光='Q%一%）=.此时电流表的示数为零,B错误，C正确；

CC

D.入射光的频率y＜匕）不会产生光电效应，阴极K没有光电子射出，无论怎样改变滑动变阻器R的阻值，

都不能产生光电流，D错误。故选C。

2.如图所示，甲为演示光电效应的实验装置；乙图为。、氏c三种光照射卜得到的三条电流表与电压表读

数之间的关系曲线；内图为氢原子的能级图；丁图给出了儿种金属的逸出功和极限频率关系。以下说法正

确的是（）

光束窗口

E/eV

-8.54

-0.85

-1.51

-3.4

-13.6

几种金属逸出功和极限频率

金属1%/eVV/10,4HZ

钠2.295.33

钾2.255.44

锄2.135.15

A.若〃光为绿光，〃光可能是紫光

B.若〃光为绿光，C光可能是紫光

C.若c光光子能量为2.81eV,用它照射由金属枷构成的阴极，所产生的大量具有最大初动能的光电子去撞

击大量处于〃=3激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光

D.若c光光子能量为2.8leV,用它直接照射大量处于〃=2激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光

【答案】C

【详解】AB.由光电效应方程以=岳，一卬。及eU=双联立.解得：)=加一Wo即光束照射同一块金属的时候，

只要遏止电压一样，说明入射光的频率一样，遏止电压越大，入射光的频率越大，因此可知。光和c光的频

率一样，且均小于8光的频率，故若方光为绿光，。光不可能是紫光，故AB错误；

C.用光子能量为2.81eV的c光照射由金属锄构成的阴极，产生的光电子的最大初动能为：

大量具有最大初动能的光电子去撞击大量处于〃=激发态的氢原

Ek=hv-Wo=2.31eV-2.13eV=0.68eV3

子，这些氢原子吸收能量△E=-0.85eV-(-1.51eV)=0.66eV从而跃迁到〃=4能级，当大量处于〃=4能

级的氢原子向低能级跃迁时，可向外辐射C：=6种频率的光，C正确：

D.氢原子只能吸收光子的能量恰好为能级之差的光子，若用c光光子宜接照射氢原子，2.81eV不满足氢原

子第2能级与其他更高能级间的能级差，因此。光光子不被吸收，不会自发辐射其他频率的光，D错误。

故选C。

3.胶片电影利用光电管把“声音的照片”还原成声音，原理如图所示，在电影放映机中用频率为V、强度不

变的一极窄光束照射声音轨道，由于影片上各处的声音轨道竟窄不同，在影片移动的过程中，通过声音轨

道后的光强随之变化，射向光电管后，在电路中产生变化的电流，经放大电路放大后，通过喇叭就可以把

声音放出来。则（）

影片

A.只减小光的频率，一定可以还原出声音B.只增大光的频率，一定可以还原出声音

C.。端为电源正极D.。端为电源负极

【答案】BC

【详解】AB.只增大光的频率，肯定有光电子从光电管的阴极到达阳极，从而使电路导通，一定可以还原

出声音，反之则不一定发生.光电效应现象使电路导通，故A错误，B正确；

CD.光照射部分为阴极材料•，光电子到达另一侧，在电场力作用下到达电源正极，故〃端为电源正极，故C

正确，D错误。故选BC。

4.甲图为不同温度下的黑体辐射强度随波长4的变化规律；乙图中，某种单色光照射到光电管的阴极上时「

电流表有示数；丙图为氢原子能级图，有大量处于〃=5能级的氢原子向低能级跃迁；丁图为放射性元素14c

剩余质量机与原质量外的比值随时间，的变化规律，下列说法正确的是（）

辎

射

强

度

o

A

.甲图中，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

B.乙图中，用频率更低的光照射光电管的阴极时，电流表一定没有示数

C.丙图中，从〃=5能级跃迁到〃=4能级时产生的光子波长最长

D.丁图中，"C的半衰期是5730年,则100个“C经过5730年还剩50个

【答案】AC

【详解】A.随着温度的升高，各种波长辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A正确:

B.用频率更低的光照射光电管的阴极时，如果频率小于极限频率电流表没有示数，如果大于极限频率有示

数，故B错误;

C.从〃=5能级跃迁到〃=4能级时，能级差AE最小，根据可知光子频率最小，波长最长，故

A

C正确；

D.半衰期指的是大量原子核衰变时的统计规律，100个"C不是大量，经过一个半衰期后不一定剩余50个，

故D错误。故选ACo

5.目前科学家已经能够制备出能量量子数〃较大的氢原子，已知氢原子第〃能级的能量为凡=-»WeV,

n

金属鸽的逸出功为4.54eV,如图是按能量排列的电磁波谱，则（）

阿1

红外线:见：紫外线X射线

四1

111

10-110°10,I02103

能量（eV）

A.紫外线波段的光子均不能使基态氢原子电离

B.氢原子跃迁时可能会辐射X射线波段的光子

C.足够长时间红外线照射能使金属铝产生光电效应

D.可见光能使〃=20的氢原子失去一个电子变成氢离子

【答案】D

【详解】A.基态氢原子具有的能量为互=-3.6eV若基态氢原子电离，则需要吸收的光子能量EN13.6CV,

由题图可知紫外线波段中存在光子能量EN13.6eV的光子，这些光子可以使基态氢原子电离，A错误；

B.氢原子跃迁时辐射的光子能量不超过13.6eV,由题图可知，X射线的光子能量均大于13.6eV,故氢原子

跃迁时不会辐射X射线波段的光子，B错误；

C.金属鸨的逸出功为4.54eV,由题图可知，红外线的光子能量小于4.54cV,故不能让金属钙产生光电效

应，C错误；

D.〃=20的氢原子能显为纥=-竽eV=-黑eV=-0.034eV由题图可知可见光的光子能量大T0.034eV,

故可见光可以使〃=20的氢原子失去一个电子变成氢离子，D正确。故选D。

6.氢原子的基态能量为玛，第〃能级能量为与=月，能级如图甲所示，现有大量处于激发态（〃=4）的

n

氢原子，向较低能级跃迁放出光子，其中有2种频率的光子可以使某金属发生光电效应。该金属的遏止电

压q与入射光的频率^的关系如乙图所示，下列说正确的是（）

8。

5二

4二

3

一-1.51eV

2

-3.40cV

1-13.6eV

甲乙

A.将滑动变阻器的滑片向右移动，电压表和电流表的示数均增大

B.这群氢原子，所发出的光子的最大频率是普

16/z

C.由图乙可知，普朗克常量力

1，2-匕

D.大显处于激发态（〃=5）的氢原子，向较低能级跃迁时，将芍4种频率的光子可以使该金属发生光电效

应

【答案】C

【详解】A.由电路图可知，加在板间的电压为反向电压，所以将滑动变阻器的滑片向右移动时，电压表示

数增大，而电流表的示数减小，故A错误；

B.由题意可知，这群处于〃=4能级的氢原子，所发出的光子的最大频率为从〃=4能级跃迁到〃=1能级发出

的，即频率为尿=旦-片=刍-6=-塔即叩-兽故B错误；

161616/?

C.由爱因斯坦光电效应方程知=配-叱，则&=2…必由图像知“解得力=卫上

vvv

eei~\2~v'i

故C正确：

D.由题意知，大量处于激发态（〃=4）的氢原子，向较低能级跃迁放出光子，其中有2种频率的光子可

以使某金属发生光电效应。即〃=4能级向〃=1能级和〃=3能级向〃=1能级放出的两种频率的光子。则大量

处卜激发态（〃=5）的氢原子，向较低能级跃迁时，将有〃=5能级向〃=1能级、〃=4能级向〃=1能级和〃=3

能级向〃=1能级这3种频率的光子可以使该金属发生光电效应，故D错误。故选C。

7.图示为氢原子能级图以及氢原子从〃=3、4、5、6能级跃迁到〃=2能级时辐射的四条光谱线，已知氢原

子从〃=3能级跃迁到〃=2能级时辐射光子的波长为656nm,下列说法正确的是（）

A.四条谱线中波长最大的是从

B.用633nm的光照射能使氢原子从n=2能级跃迁到〃=3能级

C.一群处于〃=3能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种谱线

D.如果用能量为10.3eV的电子轰击，一定不能使基态的氢原子受激发

【答案】C

【详解】A.根据能级跃迁规律可知尿=%-&,；v=y可知四条谱线中波长中最大的是4，故A错误;

Z.

B.氢原子从n=3能级跃迁到〃=2能级时辐射光子的波长为656nm,所以氢原子从〃=2能级跃迁到n=3能级

也需要656nm的光照射，故B错误：

C.一群处于〃=3能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生=3种谱线，故C正确；

D.当实物粒子轰击氢原子时，只要实物粒子的能量大于等于能级跃迁所需要的能量就可以发生跃迁，电子

的能量大于从基态跃迁到第一激发态需要的能量10.2eV,故用能量为10.3eV的电子轰击，能使基态的氢原

子受激发，故D错误。故选C。

8.华能石岛湾高温气冷堆核电站是我国自主研发的世界首座具有第四代核电特征的核电站。核反应堆是核

电站的心脏，它是通过可控链式核裂变反应来实现核能利用的。一个音U原子核在中子的轰击下发生裂变

反应，其裂变方程为肾U+lntSr+与Xc+B；/】，下列说法正确的是（）

A.核反应方程中Sr的中子数为56

B.核反应方程中Sr的质量数为92

C.因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少

D.因为裂变释放能量，Xe原子核的比结合能应比U原子核的小

【答案】A

【详解】AB.根据质量数守恒和电荷数守恒可得235+l=y+139+3；92=x+54解得y=94：x=38

所以核反应方程中Sr的中子数为2=y-x=56故A正确、B错误；

C.核裂变释放能量，会出现质量亏损，但是总质量数不变，故C错误；

D.比结合能越大，原子核越稳定，肾u原子核裂变得到Xe原子核，说明Xe原子核比至U原子核稳定，即

Xe原子核的比结合能应比皆U原子核的大，故D错误。故选A>

9.月球夜晚温度低至-18（TC,“玉兔二号"月球车携带的放射性同位素238（；，Pu）会不断发生。衰变

?PuHe+学U,释放能量为仪器设备供热。ZPu»J以通过以卜反应过程得到，HNp+《n,

,NpfX+竽Pu,下列说法正确的是（）

A.k=\B.X为电子

C.翼U+；Hf皆Np+gn为轻核聚变D.3Pu的比结合能比丁U的比结合能大

【答案】B

【详解】A.根据质量数守恒可得238+2=238+4解得攵=2故A错误；

B.根据质品数和电荷数守恒可知.X的质品数为0,电荷数为-1,即X为电子，故B正确：

c.CU+；HT守Np+《n代表的核反应并不是轻核聚变,故C错误：

D.因月球车携带的放射性同位素238（会不断发生。衰变，且放出热量，所以誉P〃的比结合能比

嗡U的比结合能小，故D错误。故选B。

10.我国核能发展采取“三步走〃战略一一“热堆一快堆一聚变堆其中快堆采用易裂变的杯（£Pu）作燃料,

在堆心燃料杯的外围再生区里放置不易发生裂变的铀（£U）；钵-239裂变成两个中等大小的核，同时释放

出快中子，再生区内的铀-238吸收快中子后转变为铀-239,铀-239极不稳定，经过衰变，进一步转变为

杯-239,从而实现核燃料的“增殖〃，对我国实现低碳经济具有十分重要的意义。关于快堆内部的核反应，

下列说法正确的是（）

A.铀-239的比结合能小于钵-239的比结合能

B.杯-239变成两个中等大小核的过程是a衰变

C.冬天的气温低，铀-239的衰变速度会变慢

D.铀-238吸收中子转变成铀-239,原子核内的质子数增加

【答案】A

【详解】A.比结合能越大的原子核越稳定，铀-239衰变成钵-239,是由不稳定的铀-239生成较稳定的杯

-239,所以铀-239的比结合能小于杯-239的比结合能，故A正确；

B.坏-239变成两个中等大小核的过程并未释放。粒子（；He）,不属于。衰变，故B错误；

C.原子核的半衰期不随物理环境和化学环境的改变而改变，只由原子核内部结构决定，故C错误；

D.铀-238吸收中子转变成铀-239,核内中子数增加，质子数不变，故D错误。

故选A。

11.2021年9月在甘肃武威，全球首台第四代核电技术基熔盐核反应堆试运行，反应堆工作原理如图所示，

社232偏2Th）吸收一个中子后会变成社233,牡233不稳定，会变成易裂变铀233（皆U）,下列说法正确的

是（）

232Th电子/电子

O

6。233Th一。233pa一233U

A.核反应堆是通过核聚变杷核能转化为中.能

B.以Pa核比233U核多一个质子

C.锲233变成铀233的核反应方程式是:『Pa-＞声U+:e

D.核反应中产生的新核锲233C用2）从高能级向低能级跃迁时，会伴随。辐射

【答案】C

【详解】A.核反应堆是通过核裂变将核能转化为电能，A错误；

B.233pa释放一个电子，变成233U，根据质量数和电荷数守恒，可知233pa核比以U核少一个质子，B错误；

C.根据电荷数和质量数守恒,馍233变成铀233的核反应方程式是甲Pa超3e,C正确;

D.新核铁233GTa）从高能级向低能级跃迁时，会伴随Y辐射，D错误。

故选Co

12.2021年5月28日，我国“人造太阳”打破世界纪录，成功实现1.2亿摄氏度运行101秒。其结构如图所

示，在“人造太阳〃周围，距"人造太阳"中心L处有半径均为r的球面形状（可近似为圆形）能量接收装置,

“人造太阳”内部发生的笊派聚变的核反应方程为d；He+e：n,释放出的能量都转化为原子核的动

能，最终被能量接收装置吸收并输出，经时间/测得反应物的质量减少了△〃?，记光速为则下列说法正

确的是（）

球面能量

接收装置

/、^人造太阳

U

A.；He的比结合能比:H的小

B.方程中未知量满足〃=%+人

C.一次笊•瓶聚变糅放的能量为A〃/

D.单个接收装置对外输出功率？=第二

4L"

【答案】D

【详解】A.该核反应释放能量，生成的；He更稳定，因此:He的比结合能比汨的大，故A错误；

B.结合核反应过程中电荷数守恒可得a”=2d即4故B借误；

CD.由质能方程得，时间内“人造太阳”释放的能量为石=△/心并非一次聚变释放的能量，以"人造太阳”的中

心为球心，L为半径的球面上，单位面积接收到的能量为后=盘单个接收装置接收到的能量为4=诙产

则单个接收装置的功率为。=互="匚故C错误，D正确。故选D.

Z4L7

13.中国科幻电影《流浪地球》中由“火石”引燃行星发动机内部的燃料发生聚变反应，场面非常壮观。关于

核反应，下列说法正确的是（）

A.核反应中电荷数和质量数守恒

B.链式反应中，热中子更适于引发裂变

C.方程嗡Uf2为口+；根表示核裂变反应

D.核反应温度越高，放射性物质的半衰期越短

【答案】AB

【详解】A.核反应中电荷数和质量数守恒，选项A正确；

B.实验证明在链式反应中，速度与热运动速度相当的中子最适于引发裂变，这样的中子就是“热中子〃，选

项B正确；

C.由方程黑Uf2为Th+；He可知反应中放出一个氮核，所以是a衰变，不是核裂变反应，选项C错误；

D.放射性物质的半衰期由原子核内部因素决定，与温度无关，选项D错误。

故选ABo

14.质子与中子都是由三个夸克组成，其中质子由两个上夸克和一个下夸克组成，中子由两个下夸克和一

个上夸克组成，形成过程中均可类比核聚变。户衰变时，核内的中子转化为一个质子和电子，质子质量约为

1.6726xl0-2