2026年高考物理原子物理试题及答案

2026年高考物理原子物理试题及答案一、单项选择题1.研究光电效应的实验中，用频率为ν₁和ν₂的单色光分别照射同一金属表面，测得遏止电压分别为U₁和U₂（U₁>U₂）。已知电子电荷量为e，普朗克常数为h。下列关于该金属逸出功W₀和两种光频率关系的判断正确的是（）A.W₀=e(U₁-U₂)/(ν₁-ν₂)·ν₂，ν₁>ν₂B.W₀=e(U₁-U₂)/(ν₁-ν₂)·ν₁，ν₁<ν₂C.W₀=e(U₁ν₂-U₂ν₁)/(ν₁-ν₂)，ν₁>ν₂D.W₀=e(U₂ν₁-U₁ν₂)/(ν₁-ν₂)，ν₁<ν₂答案：C解析：根据光电效应方程，遏止电压满足eU=hν-W₀，因此对两种光有eU₁=hν₁-W₀，eU₂=hν₂-W₀。联立两式消去h得W₀=(eU₁ν₂-eU₂ν₁)/(ν₂-ν₁)=e(U₁ν₂-U₂ν₁)/(ν₁-ν₂)。由于U₁>U₂且W₀>0，分子需与分母同号，故ν₁>ν₂，选C。2.氢原子的能级图如图所示（能级值已标注）。用能量为12.75eV的光子照射大量处于基态的氢原子，下列说法正确的是（）（能级图数据：n=1时E₁=-13.6eV，n=2时E₂=-3.4eV，n=3时E₃=-1.51eV，n=4时E₄=-0.85eV，n=5时E₅=-0.544eV）A.氢原子最多发射3种频率的光B.能发射的光中波长最短的为97.5nmC.所有发射光中，只有一种能使逸出功为4.5eV的金属发生光电效应D.氢原子从n=4跃迁到n=1时释放的光子动量为6.6×10⁻²⁷kg·m/s答案：B解析：基态氢原子吸收12.75eV能量后，能量变为-13.6eV+12.75eV=-0.85eV，对应n=4能级。跃迁时可能的能级组合有C₄²=6种，A错误。波长最短对应能量差最大，即n=4→n=1，ΔE=12.75eV，λ=hc/ΔE=(6.63×10⁻³⁴×3×10⁸)/(12.75×1.6×10⁻¹⁹)≈97.5nm，B正确。n=4→n=1（12.75eV）、n=4→n=2（2.55eV）、n=4→n=3（0.66eV）、n=3→n=1（12.09eV）、n=3→n=2（1.89eV）、n=2→n=1（10.2eV），其中能量大于4.5eV的有12.75eV、12.09eV、10.2eV，共3种，C错误。光子动量p=h/λ=ΔE/c=12.75×1.6×10⁻¹⁹/(3×10⁸)=6.8×10⁻²⁷kg·m/s（近似值），D错误。二、非选择题3.钚的一种同位素Pu发生α衰变，生成铀的同位素，并释放γ光子。已知Pu、He（1）写出衰变方程；（2）求衰变过程中释放的总能量（保留两位小数）；（3）若释放的γ光子能量为0.5MeV，求α粒子的动能（忽略铀核的动量）。答案：（1）P（2）质量亏损Δm=239.0522u-(235.0439u+4.0026u)=0.0057u，释放能量ΔE=0.0057×931.5≈5.31MeV（3）总能量5.31MeV中，γ光子占0.5MeV，剩余能量由α粒子和铀核共享。因忽略铀核动量，动量守恒得mαvα=mUvU≈0（mU远大于mα），故α粒子动能近似等于剩余能量，即5.31MeV-0.5MeV=4.81MeV4.碳14（C）的半衰期为5730年，可用于测定古生物年代。某古木样品中碳14的含量为活树的1/8，假设古木死亡时碳14含量与活树相同，且衰变仅生成氮14（N）。（1）写出碳14的衰变方程；（2）求古木死亡的时间；（3）若该样品中碳14的原子数为N，求衰变生成的氮14原子数（用N表示）。答