第20课时近代物理

第20课时近代物理

内容重要的规律、公式和二级结论

1.能量量子化、光电(1)普朗克提出能量子观点：2=/”；爱因斯坦提出光子的观

效应、光子、爱因点：光子的能量加。

斯坦光电效应方程⑵光电效应方程：Ek=hv—Wo.

⑶光既有波动性又有粒子性；光的干涉、衍射、偏振说明光

2.光的波粒二象性、

具有波动性；光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性。

粒子的波粒二象

(4)德布罗意指出：实物粒子也具有波动性；其波长

性、物质波P

⑸电子束衍射实验证实了电子的波动性。

⑹汤姆逊发现了电子，并粗略测出了电子的比荷；说明原子

3.电子的发现、电子

是可以再分的；电子比荷的精确测定是由密立根通过“油滴

比荷的测定

实验”完成的。

4。粒子散射实验，(7)汤姆逊认为原子结构是“枣糕模型”。

原子的核式结构(8)卢瑟福的a粒子散射实验说明原子是核式结构模型。

(9)氢原子光谱是线状光谱，发光的波长是分立的，不连续的。

(10)玻尔的氢原子能级结构假说：电子轨道是量子化的；原

5.氢原子光谱、氢原

子的能量是量子化的；原子发光的能量由能级差决定：hv

子的能级结构

=En-Etna

(11)原子由高能级n向低能级tn跃迁时，会产生CG种光。

(12)贝克勒尔发现的天然放射性现象说明原子核是可再分

6.原子核的组成

的。

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

衰期期具有统计意义，几个原子核不成立。

8.原子核的结合能、(14)结合能：核子结合成原子核所放出的能量。

质量亏损、爱因斯(15)比结合能：原子核的结合能与核子数之比，也叫平均结

坦质能方程合能；比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固。

(16)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和。

(17)爱因斯坦质能方程：E=md。

高考题型

高考题型一光电效应能级跃迁

角度1光电效应规律及其方程的应用

1.两条对应关系

(1)光照强度大f光子数目多f发射光电子多f光电流大。

(2)光子频率高f光子能量大一光电子的最大初动能大。

2.定量分析时应抓住三个关系式

(1)爱因斯坦九电效应方程：Ek=hv—Wo。

(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek=eUc0

(3)逸出功与截止频率的关系：仅)=〃%

【例1】(2022•江苏如皋一调)利用如图I所示的电路研究光电效应现象，滑片尸

的位置在。点的正上方。已知入射光的频率大于阴极K的截止频率，且光的强度

较大，则()

A.减弱入射光的强度，遏止电压变小

B.P不移动时，微安表的示数为零

C/向。端移动，微安表的示数增大

D.P向b端移动，光电子到达阳极A的最大动能增大

答案D

解析遏止电压仅与入射光频率有关，与强度无关，故A错误；。不移动时，由

于图中在光电管中所加电压为0,微安表应有示数，故B错误；。向。端移动，

则分压所得反向电压变大，电子加速从A端出去的速度变小，则光电流变小，微

安表的示数变小，故C错误；P向b端移动,则分压所得正向电压变大，由BUAK

=EKA-EK利,光电子到达阳极A的最大动能增大，故D正确。

角度2光电效应图像问题

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

耳

(1)截止频率：图线与y轴交点的横坐标打

最大初动能反与

1A⑵逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的

入射光频率y的07

-E绝对值W^=\~E\=E

关系图线

(3)普朗克常量：图线的斜率女=〃

L\=hv-hvc

颜色相同、强度卜学光(黄)(1)遏止电压U：图线与横轴交点的横坐标

斤弱光(黄)

不同的光，光电(2)饱和光电流八：光电流的最大值

幺

流与电压的关系a°U(3)最大初动能：Ek=eUc

颜色不同时，光(1)遏止电压Uc\>Uc2f则？1>射2

上一2

电流与电压的关1(2)饱和光电流

NTT

系%几。U(3)最大初动能反产uUci，Ek2=eUc2

(1)截止频率北：图线与横轴的交点的横坐

标

遏止电压a与入(2)遏止电压上：随入射光频率的增大而增

射光频率y的关2大

系图线(3)普朗克常量/7：等于图线的斜率与电子

电荷量的乘积，即力=船(注：此时两极之

间接反向电压)

【例2】(2022•北京高三二模)用图2甲所示装置研究光电效应现象，三次用同一

光电管在不同光照条件下实验,记录微安表的示数/随光电管电压U的变化情况,

得到甲、乙、丙三条光电流与电压之间的关系曲线，如图乙所示。下列说法正确

的是()

图2

A.甲光的频率大于乙光的频率

B.丙光的波长小于乙光的波长

C.甲光和闪光的强弱程度相同

D.甲光和丙光产生的光电子最大初动能相同

答案D

解析因为Ucl>42,所以0>也，甲光的频率小于乙光的频率，A错误；甲和丙

遏止电压相同，频率柜同，都小于乙光的频率，眼据。=人可知，丙光的波长大

于乙光的波长，B错误；甲光饱和电流大于丙光的饱和电流，甲光的光子数多于

丙光的光子数，所以甲、丙频率相同，甲光强丙光弱，C错误；甲、丙遏止电压

相同，频率相同，Ek=eUc,甲、丙的光电子的最大初动能相同，D正确。

角度3能级跃迁问题

1.自发跃迁：高能级一低能级，释放能量，发出光子。

光子的频率岛:后低。

hh

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AE。

(2)碰撞：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E^\E.

(3)大于电离能的光子被吸收，原子被电离。

【例3】(2022•广西高三一模)如图3为氢原子的能级示意图。现用光子能量介于

10.00-12.65eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，这群氢原子被照射后

辐射出的光子中，波长最短的光子能量为（）

nE/eV

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

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

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

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

图3

A.12.65eVB.10.00eV

C.10.20eVD.12.09eV

答案D

解析用光子能量介于10.00〜12.65eV范围内的光去照射基态的氢原子，最多可

使氢原子跃迁至〃=3能级，因为&一昂=-0.85eV-（―13.60eV）=

12.75eV>12.65eV,A错误；处于基态的氢原子，只能吸收能量为某能级与基态

能级能量差的光子。根据能级图可知，处于基态的氢原子吸收光子后最高处在〃

=3的能级。辐射出的光子中波长最小、能量最大的为12.09eV,B、C错误，D

正确。

【素能提升】

1.（2022•广东广州一模）用两种不同金属材料外人做光电效应实验得到光电子最大

初动能Ekm与入射光频率n的关系如图4所示，则下列说法正确的是（）

图4

A.a的逸出功比/，的大

Ba的截止频率比。的小

C.直线一定会相交

Da发生光电效应时间较短

答案B

解析由光电效应方程Ekm=加一印0,由图可知，当最大动能为零时，4的截止

频率更小，故。的逸出功比人的小，故A错误，B正确；图像斜率都为普朗克常

量爪图像不会相交，故C错误；无法判断发生光电效应时间，故D错误。

2.(2022•北京市海淀区一模)如图5所示为氨离子(Hc+)的能级图，根据玻尔原子理

论，关于氮离子能级跃迁，下列说法正确的是()

〃

Hc+En/cV

X---------0

6

5--------------1.51

4-------------2.18

-----------3.40

3

-------------6.04

2

-------------13.6

1-------------------54.4

图5

A.大量处于〃=3能级的氮离子，最多可辐射2种不同频率的光子

B.从〃=4向〃=3能级跃迁，需吸收2.64eV能量

C处于n=1能级的氮离子，可以吸收54.0eV的能量而发生电离

D.从〃=3跃迁到〃=2能级比从〃=2跃迁到〃=1能级辐射出的光子频率低

答案D

解析大量处于〃=3能级的氮离子，最多可辐射0=3种不同频率的光子，故A

错误；因为从"=4向〃=3能级跃迁，是从高能级向低能级跃迁，要释放能量，

故B错误；由图可知，处于〃=1能级的氮离子要发生电离，需要吸收的能量应

满足△£》()一后=54.4eV,故C错误；从〃=3跃迁到〃=2能级辐射的光子能量

为△G=£3—E2=7.56CV,而从〃=2跃迁到〃=1能级辐射的光子能量为AE〃=E2

—EI=40.8eV,即从〃=3跃迁到〃=2能级比从〃=2跃迁到〃=1能级辐射出的

光子的能量小，又因为£=/”，所以从〃=3跃迁到〃=2能级比从〃=2跃迁到〃

=1能级辐射出的光子频率低，故D正确。

高考题型二原子核

角度1核衰变问题

1.原子核的衰变特点

衰变类型a衰变。衰变衰变次数的确定：

衰变方程fX-nY+lHefX-z^iY+_?e①若数夕Y+MHe+m』e,则

2个质子和2个中1个中子转化为1力=彳+4〃，Z=Z+2〃-〃7

子结合成一个整个质子和1个电②因为0衰变对质量数无影响，

衰变实质

体射出子可先由质量数的改变确定a衰变

21H+2dnTHe6n->lH+_?e的次数，然后根据衰变规律确定

衰变规律电荷数守恒、质量数守恒。衰变的次数

2.核衰变规律：〃?=l2j%o,N=l27M,其中/为衰变的时长，T为原子核的半衰期。

衰变的快慢由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关；半衰期

是统计规律，对个别、少数原子核无意义。

【例4】（2022•全国甲卷，⑺两种放射性元素的半衰期分别为Zo和2d在尸0

时刻这两种元素的原子核总数为M在一2”）时刻，尚未衰变的原子核总数为；，

则在Z=4Zo时刻，尚未衰变的原子核总数为（）

A.NB.N

129

cND.N

86

答案C

解析根据题意设半衰期为m的元素原子核数为工，另一种元素原子核数为力依

题意有x+y=N,经历2R）后有:x+%=：,

f4。

联立可得工二：2,y=：N°在，=4〃）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，则此时大衰变的原子核总数为〃=；/+

口，=；,故选项C正确。

角度2核反应与核能的计算问题

1.四种核反应类型的比较

类型可控性核反应方程举例

a衰变自发2醺U-2弗Th+?He

衰变

。衰变「「发Wh->Wa+.?e

弓N+扭e->qo+|H（卢瑟福发

现质子）

We+3He-窄C+An（查德威克

人工转变人工控制发现中子）

?U14-lHe-??P+6n,科PT9Si

+Ye（约里奥一居里夫妇发现

放射性同位素）

2/U+|nf।林Ba+

5?Kr+36n

重核裂变比较容易进行人工控制

2/U+Jn一嘴Xe+

?8Sr+10in

轻核聚变很难人工控制?H+?H—?He+An

注意：①所有核反应在反应前、后都遵守质量数守恒（质量不守恒）、电荷数守恒、

动量守恒、能量守恒（机械能不守恒）。

②核反应通常是不可逆的，核反应方程中只能用单向箭头表示反应方向。

2.核能的三种计算方法

方法一根据爱因斯坦质能方程，即AE=△机。2,△机为质量亏损

根据1原子质量单位（u）相当于931.5MeV的能量，得AE—AmX

方法二

931.5MeV/u,质量的单位是原子质量单位

结合动量守恒定律和能量守恒定律进行分析计算，此时要注意动量与动

方法三

能的关系式/=2〃?4的应用

【例5】（2022•江苏七市二模）硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术，其原理是进

入癌细胞内的硼核CgB）吸收慢中子，转变成锂核（3Li）和a粒子，释放出丫光子。己

知核反应过程中质量亏损为△〃?，丫光子的能量为尻，硼核的比结合能为锂

核的比结合能为良，普朗克常量为从真空中光速为c。

图6

（1）写出核反应方程并求出y光子的波长不

（2）求核反应放出的能量E及氮核的比结合能E3o

2

答案（l）WB+（inTLi+?He+7⑵Am/A/wc+10E|-7E2

Eo4

解析（1）核反应方程为

igB+，n->&Li+?He+y

根据Eo=h：

z

可求得y光子的波长2=〃；。

（2）由质能方程可知，核反应中放出的能量E=△〃宓2

由能量关系可得E=7E2+4E3—10EI

八加。2+］（）B一7员

解得£3=

4

【素能提升】

3.（2022•山东荷泽一模）下列说法正确的是（）

A.银河系中存在大量的铝同位素26A1,它的衰变方程为徨A1一秒Mg+Y,其中Y

是质子

B.核废料具有很强的放射性，放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变

殆尽

C.裂变反应有质量亏损，聚变反应没有质量亏损

D.y射线是原子核能级跃迁释放H1的能量，是一种电磁波

答案D

解析根据质量数和电荷数守恒可知，Y质量数为0,电荷数为+1,是正电子，

A错误；核废料具有很强的放射性，放射性元素经过两个完整的半衰期后，将剩

余原来的四分之一，B错误；裂变反应有质量亏损，聚变反应也有质量亏损，C

错误；丫射线是原子核能级跃迁释放出的能量，是一种电磁波，D正确。

4.（2022・湖南岳阳二模）在火星上，太阳能电池板的发电能力有限，因此科学家用

放射性材料PuCh作为发电能源为火星车供电。PuO?中的Pu元素是嘴Pu,具有

天然放射性，半衰期为87.7年。23pu发生a衰变的核反应方程为2&Pu-X+乡He,

则下列说法正确的是（）

A.X原子核的中子数为141

BF&Pu原子核发生a衰变后产生的新核的比结合能比2&Pu核的比结合能小

C.10个2/Pu原子核经过87.7年后一定还会剩余5个

D.Pu的半衰期是由核内部自身的因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件没

有关系

答案D

解析根据质量数和电荷数守恒可知，X原子核的中子数为（238—4）—（94—2）=

142,故A错误；2&Pu原子核发生a衰变后产生的新核更稳定，所以新核的比结

合能比嘴Pu核的比结合能大，故B错误；半衰期是针对大量原子核的统计规律,

对少量原子核不适用，故C错误；半衰期是由原子核内部自身的因素决定，跟原

子所处的化学状态和外部的物理条件没有关系，故D正确。

5.（2022・辽宁高考，2）2022年1月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理

研究实验成果。表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列。实验中所用核

反应方程为X+前MgT，AL已知X、蚕Mg、相Al的质量分别为〃“、〃72、如，真

空中的光速为c,该反应中释放的能量为及下列说法正确的是（）

A.X为笊核?H

B.X为僦核m

C.E=（m\+m2+ni3）c2

D.E=（〃zi+加2—〃

答案D

解析根据电荷量守恒可知，X的电荷量为1,根据质量数守恒可知，X的质量

数为1,则X表示质子IH,故A、B错误；这个核反应中释放的核能为：E=（mx

十/〃2—故C错误，D正确。

链接

1.（多选）（2022•浙江6月选考，14）秦山核电站生产乜C的核反应方程为弓N+曲一

VC+X,其产物NC的衰变方程为Ye-弓N+一但。下列说法正确的是（）

A.X是旧

B4C可以用作示踪原子

C、e来自原子核外

D.经过一个半衰期，10个以C将剩下5个

答案AB

解析根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质子数为1,质量数为1,即为IH,

故A正确；常用的示踪原子有yc、9O、m,故B正确；p衰变是由原子核内的

一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，所以一?e来自原子核内，

故C错误；半衰期是一个统计规律，对于大量原子核衰变是成立的，个数较少时

规律不成立，故D错误。

2.（2022・湖北高考，1）上世纪四十年代初，我国科学家王渔昌先生首先提出证明

中微子存在的实验方案：如果静止原子核？Be俘获核外K层电子c,可生成一个

新原子核X,并放出中微子V。即汨e+——X+8vCo根据核反应后原子核X

的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在.下

列说法正确的是（）

A.原子核X是?Li

B.核反应前后的总质子数不变

C.核反应前后总质量数不同

D.中微子Ve的电荷量与电子的相同

答案A

解析根据质量数守恒和电荷数守恒知，X的质量数为7,电荷数为3,则原子核

X是gLi,A正确，C错误；由选项A可知，原子核X是3Li,则核反应方程为

3Be+.?e-]Li+M,则反应前的总质子数为4,反应后的总质子数为3,B错误;

中微子不带电，则中微子Ve的电荷量与电子的不相同，D错误。

3.（2022•浙江6月选考，7）如图7为氢原子的能级图。大量氢原子处于〃=3的激

发态，在向低能级跃迁时放出儿子，用这些儿子照射逸出功为2.29W的金属钠。

下列说法正确的是（）

n£ZeV

9C------------------0

4---------------------（）.85

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

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

-13.6

图7

A.逸出光电子的最大初动能为10.80eV

B.〃=3跃迁到〃=1放出的光电子动量最大

C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应

D.用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到〃=4激发态

答案B

解析从〃=3跃迁到〃=1放出的光电子能量最大，根据氏=加一%,可得此时

最大初动能为Ek=9.8eV,故A错误；从〃=3跃迁到〃=1放出的光电子能量最

大，根据〃=7="',E=hv,可知动量也最大，故B正确；大量氢原子从〃=3

Zc

的激发态跃迁到基态能放出C4=3种频率的光子，其中从〃=3跃迁到〃=2放出

的光子能量为AEi=-1.51eV-（-3.4eV）=1.89eV<2.29eV,不能使金属钠发生

光电效应，其他两种均可以，故C错误；由于从〃=3跃到〃=4需要吸收的光

子能量为AE2=L51eV-0.85eV=0.66eV,所以用0.85eV的光子照射，不能使

氢原子跃迁到〃=4激发态，故D错误。

4.（2022•河北高考，4）如图8是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止

电压&与入射光频率v的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，

并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量力。由图像可知（）

图8

A.钠的逸出功为加c

B.钠的截止频率为8.5XIOI，Hz

C.图中直线的斜率为普朗克常量力

D.遏止电压Uc与入射光频率y成正比

答案A

解析根据遏止电压与最大初动能的关系有ek=仇，根据光电效应方程有反=

加一版,结合图像可知，当仁为0时，Wo=hvc,A正确；钠的截止频率为此，

根据图像可知，截止频率小于8.5X1014Hz,B错误；结合遏止电压与光电效应方

程可得a=1一%,可知，图中直线的斜率表示“，C错误；根据遏止电压与入

eee

射光的频率关系式可知，遏止电压上与入射光频率n成线性关系，不是成正比，

D错误。

课时阿国或售（限时：40分钟）

A级基础保分练

1.（2022・湖南高考，1）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是

（）

A.卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征

B.玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律

C.光电效应揭示了光的粒子性

D.电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性

答案C

解析玻尔的原子理论成功地解释了氢原子的分立光谱，但不足之处是它保留了

经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念，还不能完全揭示微观粒子的运动规

律，A、B错误；光电效应揭示了光的粒子性，C正确；电子束穿过铝箔后的衍

射图样，证实了电子的波动性，D错误。

2.（2022•山东高考，1）碘125衰变时产生丫射线，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（）

答案B

解析设刚植入时碘的质量为mo,经过180天后的质量为〃八根据

代入数据解得"7=〃"L[60=WoD=,故B正确。

8

3.（2022•广东高考，5）目前科学家已经能够制备出能量量子数〃较大的氢原子。氢

原子第〃能级的能量为巴=与，其中昌=一13.6山。图1是按能量排列的电磁波

IV

谱，要使〃=20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸

收的光子是（）

红外线紫外线x射线

212

nr尸|卅ioioi(r

能量(eV)

图1

A.红外线波段的光子

R.可见光波段的光子

C.紫外线波段的光子

D.X射线波段的光子

答案A

解析要使处于〃=20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子,

r-13.61

则需要吸收光子的能量为£=0—1202JcV=0.034cV,结合题图可知被吸收的

光子是红外线波段的光子，故A正确。

4.（2021・江苏高考）如图2所示，分别用I、2两种材料作K极进行光电效应探究，

其截止频率也。2,保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电

压。变化关系的图像是（）

图2

解析根据动能定理有eU=Ekm-Ek,根据爱因斯坦光电效应方程有反=加一版,

航=60,可得Ekm=eU+M—60,由于截止频率口〈外，所以图像正确的是C。

5.（2022・山东济南二模）“沉睡三千年，一醒惊天下”，考古工作者在三星堆遗址

新发现6座二星堆文化“祭祀坑”。要确定二星堆文明存在的时代，Me年代检测

是一种较为精确的方法。MC断定年代的原理是，不论处在古代还是现代，活的

生物体因不断从外界吸收Me,使得体内14C的数量与排泄和衰变达到相对平衡，

因而，活的生物体内，每秒钟因I十的p衰变辐射出的电子数目N也基本稳定，但

生物体死亡后，体内的MC的数量会因0衰变而减少，每秒钟辐射出的电子数目〃

也随着年代的久远而减少，根据MC的半衰期二和测得的N、〃的数值，便可推算

出生物体死亡的年代人以下判断正确的是（）

A.”」；）

B.,4C发生0衰变的核反应方程为VC-Jte+弓N

C.测量N和〃时，需使被测生物体所处环境的温度相同

D.测量N和〃时，需将生物体内处于化合态的,4C分离成单质态的,4C

答案B

解析根据半衰期的定义可得〃=/3'，故A错误；Me发生°衰变时，释放出一

个电子，衰变的核反应方程为VCfJfe+弓N,B正确；14c发生p衰变的半衰期与

MC所处的环境，包括温度高低、处于单质状态还是化合状态等均无关，故C、D

错误。

6.（2022•广东江门一模）入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强

度减弱，而频率保持不变，则（）

A.从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加

B.逸出的光电子的最大初动能将减小

C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少

D.有可能不发生光电效应

答案C

解析光的强弱影响的是单位时间内发出的光电子的数目，不影响发射出光电子

的时间间隔，故A错误；根据光电效应方程反=加一%可知，入射光的频率不

变，则最大初动能不变，故B错误；单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将

减少，故C正确；入射光频率不变，故仍然能发生光电效应，故D错误。

7.（2022•河北石家庄一根）核电池是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受极

冷极热的温度影响，也不被宇宙射线干扰。杯一238同位素温差电池的原理是其

发生衰变时将释放的热能转化为电能。已知杯一238的半衰期为88年，其衰变方

程为Wu-W+Xo下列说法正确的是（）

A.衰变放出的射线是高速氮核流，它的贯穿能力很强

BF&Pu的比结合能小于2执J的比结合能

C.Wu的核子平均质量小于2&U的核子平均质量

D.杯-238在极高压下可加速衰变，其半衰期可小于88年

答案B

解析根据质量数和电荷数守恒，可判断X是？He,氮核流的贯穿能力很弱，电

离能力很强，故A错误；2&U比碳Pu更稳定，则比结合能更大，故B正确；因

为释放能量，存在质量亏损，所以蹴Pu的核子平均质量大于明U,故C错误；

原孑核半衰期与外界环境无关，故D错误。

8.（2022•山东潍坊一模）已知2歌Th半衰期为1.2min,其衰变方程为2^Th-2^Pa4-

X+AE,X是某种粒子，AE为释放的核能。真空中光速为c,用质谱仪测得喊Th

原子核质量为〃7。下列说法正确的是（）

A.Wh发生的是a衰变

B.2界Pa原子核质量大于m

C.100个Wh原子核经过2.4min,一定有75个发生了衰变

D.若中子质量为〃卜，质子质量为〃?h，则2甜Th核的比结合能为

（90〃川+144〃7n~m）c2

234

答案D

解析根据质量数守恒、电荷数守恒可知，X是.褪，2附Th发生的是0衰变，故A

错误；因为衰变过程有质量亏损，所以明Pa原子核质量小于〃?，故B错误；半

衰期是大量原子核衰变的统计规律，统计少量个数原子核是没有意义的，故C错

误；若中子质量为〃加，质子质量为〃砧，则叫Th核的比结合能为E=£=

（90〃小+144%—〃，）",'为核子数，故D正确。

234

9.（2022•陕西宝鸡一模）如图3所示是氢原子的能级图，对于一群处于〃=4的氢原

子，下列说法中正确的是（）

“E./cV

8-0

5--0.54

4--O.«5

3--1.51

2

--3.4

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

图3

A.这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁

B.从〃=4能级跃迁到〃=3能级发出的光的波长最长

C.这群氢原子能够发出4种不同频率的光

D.如果发出的光子中只有一种能使某金属产生光电效应，一定是由〃=2能级跃迁

到〃=1能级发出的

答案B

解析根据跃迁假设，氢原子可以吸收特定能量的光子后向更高能级跃迁，故A

错误；根据跃迁假设，/：=E,LE〃“在所有能级差中，从〃=4能级跃迁到〃=

A

3能级的能级差最小，所以其波长最长，故B正确；根据跃迁时的规律，理论上

任意两个能级间均可发生跃迂，有C4=6这群氢原子能够发出6种不同频率的光,

故C错误；产生光电效应，需要入射光的频率大于等于金属的极限频率，故如果

发出的光子中只有一种能使某金属产生光电效应，那么一定是所有光中，频率最

高的，根据跃迁假设的=£〃一£〃可知一定是由〃=4能级跃迁到〃=1能级发出的,

故D错误。

10.（2022・广东预测）智能带有感光功能，可以自动调整屏幕亮度，其光线传感

器的工作原理是光电效应。在光电效应中，当一定频率的光照射某种金属时，实

验得到的遏止电压G与入射光的频率闻勺关系如图4所示，其横截距为m纵截

距为一江元电荷电量为e。下列说法正确的是（）

图4

A.遏止电压与入射光的频率成正比

B.金属的截止频率为b

C.金属的逸出功为M

D.普朗克常量力=一

b

答案C

解析由cUc=Ekm=加一版得《="一%，则入射光的频率与遏止电压成线性

ee

关系但不是正比关系，故A错误；由公式名得金属的截止频率故B

错误；结合图像得2=〃=",%=6,故金属的逸出功Wo=eb,普朗克常量。=助,

eaea

故C正确，D错误。

B级综合创新练

11.（2022•东北师大附中模拟）物理学中，将如同OHe是田这样质子数与中子数互

换的原子核互称为“镜像核”。己知?H和iHe的质量分别为冽3H=3.016050u和

WHe=3.016029U,中子和质子质量分别是Wn=1.008665u和〃7P=1.007825u,

则关于“镜像核”及核反应，下列说法正确的是（）

A/N和40互为“镜像核”

BTN和RC互为“镜像核”

C.互为“镜像核”的两个原子核的结合能是一样的

D.核反应彳H+出一扭e+An的生成物中有a粒子，该反应是a衰变

答案B

解析9N的质子数为7,中子数为8,互换后质子数变为8,质量数仍为15,则

VN和90不是“镜像核"，故A错误；VN的质子数为7,中子数为6,互换后

质子数变为6,质量数仍为13,故B正确；质子和中子质量不同，镜像核结合能

不同，故C错误；核反应彳H+iH--He+3n是核聚变，生成物中虽然有a粒子，

但该反应不是a衰变，故D错误。

12.（2022•北京高三二模）氢原子的能级图如图5甲所示，一群处于第4能级的氢原

子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，其中只有频率为心、必，两种

光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为玲、外的两个光源

照射光电管阴极K,测得电流随电压变化的图像如图丙所示0下列说法中正确的

是（）

nE/eV

8---------0

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

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

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

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