专题12 近代物理(解析版)

第一部分保分模块前置

专题1.2近代物理

目录

【专题知识网络构建】............................................................................1

【专题高考定位】................................................................................1

【突破高考题型】................................................................................1

题型一光电效应波粒二象性...............................................................1

题型二玻尔理论和能级跃迁.................................................................4

题型三核反应和核能.........................................................................6

【专题知识网络构建】

一

原阴极射线、a粒子散射实验、原子核式结构

光的频率H遏止也压子

-结

构能级

一q氢原子•光谱、玻尔理论

hv=En-E„

展大初动能H光子能埼光电效应

一

一

一

波

近

原

Ek=hv-W,te=ZJV粒

一

代

子天然放射现象、三种射线、原子核的组成:

一

物

光的强度物中子,质子

象

理

理

性

一

一

光子•动员一衰变、半衰期

原人工核转变］

L子-■(核反应电荷数守恒、

裂变

物质波电子的核质最数守恒

衍射和聚变

q测不准原理卜

干涉

45^一(比)结合能户质量亏损、核能］AE=Amr2

【专题高考定位】

1.考查重点：物理学史和物理学思想方法、原子及原子核的结构、光电效应的规律和波粒

二象性、能级和能级跃迁的规律、原子核的衰变和人工转变以及核能的计算。

2.考题形式：选择题。

【突破高考题型】

题型一光电效应波粒二象性

1.三个关系

(1)爱因斯坦光电效应方程：4=加一1%。

(2)最大初动能与遏止电压：Ek=eUc.

⑶逸出功与极限频率：1%=力也。

2.两条线索

⑴光强大一光子数目多一发射光电子数多一光电流大。

(2)光子频率高T光子能量大T产生光电子的最大初动能大。

3.四类图像

图像名称图像形状由图像得到的物理量

Eu(1)截止频率：

V轴截距打

最大初动能Ek与入射光

(2)逸出功：反轴截距的绝对值1%=|一£|

频率n的关系

=E

Ek=hv—hvc(3)普朗克常量：图线的斜率

颜色相同、强度不同的/强光(黄)(1)遏止电压伉：横轴截距的绝对值

光，光电流与电压的关光(黄)(2)饱和光电流Im

系)---------U(3)最大初动能：&=eUc

2(1)遏止电压Ucl>Uc2，则力>也

颜色不同时，光电流与-------1

(2)饱和光电流

电压的关系才

a7a2(jU⑶最大初动能反产eUr，&2=eg

u(1)截止频率心：横轴截距

遏止电压上与入射光频(2)遏止电压Uc

率丫的关系(3)普朗克常量小等于图线的斜率与电子

电荷量的乘积,即h=ke

4.波粒二象性

⑴大量粒子易显示出波动性，而少量粒子易显示出粒子性。

(2)波长长(频率低)的波动性强，而波长短(频率高)的粒子性强。

⑶粒子的能量£和动量〃跟它所对应的波的频率-和波长2之间的关系：£=小，，A

【例0(2021•浙江6月选考汜知普朗克常量力=6.63x103J$电子的质量为9.UX10Fkg,

一个电子和一滴直径约为4用。的油滴具有相同动能，则电子与油滴的德布罗意波长之比的

数量级为()

A.IO-B.I06

C.10sD.1016

【答案】C

【解析】根据德布罗意波长公式而瓦，解得由题意可知，电子

与油滴的动能相同，则其波长与质量的二次方根成反比，所以有4=参，其中，〃油

人油2电°

-14

I634：/27xl0

=0.8X103X-X3.14X(4X10)kg=2.7x!0'kg,代入数据解得力=\/:“八3产1上10'，

。儿泊\1?・I1x]u

故C正确，A、B、D错误。

【总结提炼】物质波波长的计算方法

(I)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式〃=〃n，。

(2)根据波长公式2=如解

(3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式。如光子的能量:£=加,动量〃=，：

微观粒子的动能：为=；/加，动量〃=〃八，。

【例2】(2022•浙江Z20名校联盟联考)如图所示，用波长为左的单色光照射某金属，调节

滑动变阻器，当电压表的示数为某值时，电流表的示数恰好减小为零；再用波长为争的单

色光重复上述实验，当电压表的示数增加到原来的2倍时，电流表的示数又恰好减小为零。

已知普朗克常量为儿真空中光速为c、下列分析正确的是()

A.用波长为2%的单色光照射该金属一定能发生光电效应

B.该金属的逸出功为袈

4/0

C.两种光照射出的光电子的最大初动能之比为1：2

D.若将电源的正负极调换，仍用波长为久的单色光照射，将滑动变阻器滑片向右移动，电

流表的示数将一定增大

【答案】C

【解析】根据光电效应方程反=9一1%及&=e&可知，当用波长为前的单色光照射时华

XZo

—Wo=eUc，当用波长为苧的单色光照射时"一Wo=2eUc，解得胸=普，由卬。=轲得

列也

2极=%，A、B错误；两种光照射出的光电子的最大初动能之比为普1=务=1,C正确；

5tk2Zeucz

电流表测量光电流，将电源的正负极调换，仍用波长为No的单色光照射，将滑动变阻器滑

片向右移动，正向电压增大，由于不知饱和光电流大小，电流表的示数不一定增大，D错误。

【提炼总结】I.两条对应关系

⑴光照强度大T光子数目多T发射光电子多T光电流大。

(2)光子频率高一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)爱因斯坦光电效应方程：反=人，一I%。

(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek=eUc。

(3)逸出功与截止频率的关系：胸=/叫。

【例3】(2022•河北卷)如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压■与入

射光频率y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从由图像可知()

H

5vc6789101112v/10Hz

A.钠的逸出功为4％

B.钠的截止频率为8.5xK)i4Hz

C.图中直线的斜率为普朗克常量/?

D.遏止电压&与入射光频率v成正比

【答案】A

【解析】根据遏止电压与最大初动能的关系有e"=Ek，根据光电效应方程有Egv一

Wo,当结合图像可知，当伍为。时，解得Wo=〃％，A正确；钠的截止频率为火,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《=%一学,

可知，图中直线的斜率表祜，C错误；根据遏止电压与入射光的频率关系式可知，遏止电

压d与入射光频率n成线性关系，不是成正比，D错误。

题型二玻尔理论和能级跃迁

I.玻尔理论的基本内容

(1)能级假设：氢原子&=张〃为量子数)。

(2)跃迁假设：吸收或释放的能量hv=Em—En(iii>n)o

(3)轨道假设：氢原子「〃=〃2小(〃为量子数)。

2.两类能级跃迁

（1）自发跃迁：高能级-低能级，释放能量，发出光子。

①辐射光子的频率\，=苧=殳/。

②大量氢原子处于量子数为〃的激发态时，可辐射光子的种类N=C尸〃（丁）

⑵受激跃迁：低能级-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，£疟

③大于电离能的光子被吸收，原子被电离。

【例1】（多选）（2022•金华十校4月模考）如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于〃=3

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（）

2----------------3.10

A.光电管阴极K金属材料的逸出功为7.0eV

B.这些氢原子跃迁时共发出3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.氢原了•跃迁放出的光了中共有2种频率的光了•可以使阴极K发生光电效应现象

t答案】BD

【解析】由图甲可知，大量处于〃=3激发态的氢原子跃迁时，发出频率最高的光子的能

量为E=员一昌=12.09eV,根据图丙可知，遏止电压为a=7V,则光电子的最大初动能

Ek=eUc=7eV,根据光电效应方程⑥=£一心），则光电管阴极K金属材料的逸出功为用）

=E-e&=5.09eV,A错误；根据排列组合的规律可知，大量处于〃=3激发态的氢原子跃

迁时，共发出3种频率的光，B正确；光电子由阴极K向对面的极板运动，形成光电流，

要阻止该电流，需要接反向电压，则可判断图乙中电源左侧为正极，C错误；通过A分析

可知，只要光电子的能量大于5.09eV,就可以使阴极K发生光电效应现象，由图甲可知,

大量处于〃=3激发态的氢原子跃迁时，有2种频率的光子满足要求，D正确。

【例2】（2022•北京市海淀区一模）如图所示为氮离子（H/）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（）

nHe+%/eV

x-------------------（）

6----------------------1.51

5----------------------2.18

4---------------------3.40

3----------------------6.04

2----------------------13.6

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

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n=2能级比从n—2跃迁到n=\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C=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能级的氨离子要发生电离，需要吸收的能量应满足△后0—臼=54.4eV,

故C错误；因为从〃=3跃迁到〃=2能级辐射的光子能量为△£，=&一民=7.56eV,而从〃

=2跃迁到〃=1能级辐射的光子能量为AE"=&-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£=加，所以从〃=3跃近到〃

=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。

题型三核反应和核能

1.核反应的四种类型

类型可控性核反应方程典例

衰a衰变自发燹U―>WTh+lHc

变。衰变自发掰Th->^Pa4--Ve

W+jHe―>^O+|H

（卢瑟福发现质子）

人工?He+?Be►'（?C+An

人工转变

控制（查德威克发现中子）

召Al+yHe—>即+4n约里奥・居里夫妇发现

即一>酉竽++呢放射性同位素，同时发

现正电子

比较容易进&U+An-->螺Ba+§?Kr+3相

重核裂变行

赞U+An-->i#Xe+??Sr+106n

人工控制

轻核聚变很难控制彳H+汨一^He+in

2.原子核的衰变

(1)衰变的实质：〃衰变为2IH+2隔—?He.即放出a射线：口衰变为An—|H+de,即放出0

射线，在a衰变或p衰变过程中放出丫射线。

⑵衰变的快慢由原子核内部因素决定，与原子所处的物理、化学状态无关；半衰期是统计

规律，对个别、少数原子无意义。

⑶在磁场中的运动

匀强磁场中轨迹

a衰变2XfjY+?He两圆外切，a粒子半

P

径大

0衰变以一z4Y+—肥匀强磁场中轨迹两圆内切，p粒子半

径大

3.核能

(1)核能获取的三种途径

①重核裂变：例如赞U+&iTWXe+教Sr+106n

②轻核聚变：例如汨+田一?Hc+Jn

③核子结合成原子核放出核能：例如IH+Jni+H

⑵核能计算的三种方法

①根据△E=A〃?c2计算时，4〃的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，AE的单位是“J”。

②根据AE=△〃以931.5MeV计算时，△机的单位是“u”，AE的单位是“MeV”。

③如果核反应时释放的核能全部是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增加量即为

释放的核能。

【例1】(2022,辽宁高三二模)核电池又叫“放射性同位素电池”，它是通过半导

体换能器将同位素在衰变过程中不断地放出具有热能的射线，把热能转变为电能

制造而成。核电池已成功地用作航天器的电源、心脏起搏器电源和一些特殊军事

用途。已知“嫦娥四号”上有一块备用的核燃料电池，核燃料为赞Pu,其半衰期

为88年，赞Pu的衰变方程为赞Pu-常X+2Y,下列说法正确的是（）

A.贫Pu核比X核多4个中子

B.该元素衰变的速度随所处环境的压强和温度的变化而发生变化

C.任意一个错Pu原子核发生衰变的时间都是88色

D.该衰变的类型为（X衰变，其实质是原子核内部两个质子和两个中子结合成一个

a粒子从原子核中放射出来

【答案】D

【解析】由质量数和电荷数守恒，及错Puf2*<+yY,可知机=92,〃=4,贲

Pu中子数为238-94=144,X核的中子数为234-92=142,贫Pu核比X核多2

个中子，A错误；由衰变的快慢性质知，它由核本身的因素决定，而与原子所处

的物理状态、温度、压强、速度、受力和化学状态无关，B错误；衰变规律是统

计规律，只适用于大量原子，对少量原子不适用，不能由半衰期推算任意一个原

子核的衰变时间，C错误；该反应是发生了a衰变，即封为扭e,a粒子从原子

核中射出，D正确。

【提炼总结】I.衰变实质:。衰变是原子核中的2个质子和2个中子结合成一个氮核并放出；

0衰变是原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子，再将电子放出：丫衰变伴随着a

衰变或P衰变同时发生，不改变原子核的质量数与电荷数，以光子形式释放出衰变过程中的

多余能量.

/r

2.核衰变规律：机=&）%«：,%=（；）%（）,其中，为衰变的时长，。为原子核的半衰期。哀变的

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。

3.a衰变和p衰变次数的确定方法

①方法一：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,0衰变次数为y,根据质量数和电荷数守恒列方程组求解。

【例2】（多选）（2021•浙江6月选考）对四个核反应方程⑴贲U-掰Th+?He；（2）翎Th-钾Pa

+一肥；（3HN+3Hc-?O+|H：（4）汨+iHTHe+4n+17.6McV。下列说法正确的是（）

A.（1）（2）式核反应没有释放能量

B.（1）（2）（3）式均是原子核衰变方程

C.（3）式是人类第一次实现原子核转变的方程

D.利用激光引发可控的（4）式核聚变是正在尝试的技术之一

【答案】CD

【解析】（I）是a衰变方程.（2）是R衰变方程,均有能量放;ILA错误：（3）是人T核转变

方程，B错误；（3）式是人类第一次实现原子核转变的方程，C正确；利用激光引发可控的（4）

式核聚变是正在尝试的技术之一，D正确。

【例3】（2022•辽宁卷）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+比

Mg—>彻2,已知X、萤Mg、T$A1的质量分别为，〃1、，〃2、"?3，真空中的光速为c,该反应中

释放的能量为E。下列说法正确的是（）

A.X为笊核田

B.X为旅核汨

C.E=(〃?i+机2+〃〃)/

D.E=(in1+m2~if^c2

【答案】D

【解析】根据电荷量可知，X的电荷量为1,根据质量数守恒可知，X的质量为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七=（卬+〃?2—相3）/,故C错误,

D正确。

【例4】（多选）（2019•浙江4月选考）静止在匀强磁场中的原子核X发生a衰变后变成新原子

核Y。已知核X的质量数为A,电荷数为Z,核X、核Y和a粒子的质量分别为机x、〃八，

和〃?Q,a粒子在磁场中运动的半径为兄则（）

A.衰变方程可表示为2XT2?Y+?He

B.核Y的结合能为（〃以一Y—〃％）理

C.核丫在磁场中运动的半径为恐

/»Y（〃氏一加丫一/外)

D.核Y的动能为EkY=

/〃丫+"卜

【答案】AC

【解析】衰变过程中质量数和电荷数均守恒，故该衰变方程为双一2二?Y+?He,故A正确；

结合能是把核子分开而需要的能量，而（小乂一加丫一%）/是衰变过程中释放的能量，故B错

误；衰变过程中满足动量守恒定律，即有0=〃2YM—又粒子在磁场中做圆周运动的半

径片殁，故核Y与a粒子在磁场中做圆周运动的半径之比华=学=片，故小=2，C

正确：衰变过程中根据能量守恒定律，若释放的核能全部转化为动能，则£kY+Eka=（"?X—

"1Y—血联合上述一式可得，EkY=---------V---------,右释放的核

C-kaVa"[Y十〃?<1

能不完全转化为动能，则无法计算，故D错误。

【专题突破练】

1.（2022•湖南卷）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】卢瑟福提出核式结构模型，但不能解释原子光谱的分立特征，玻尔的原子理论成

功的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，如电子凯道

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；电子束穿过铝箔言的衍射图样，证实了电子的波动性，D错误。

2.根据所给图片结合课本相关知识，下列说法正确的是（）

验电器锌板紫外线灯

甲乙

瑟电:度控制

荧光屏

探测器装置

8二^板

放射性同位素

内「

A.图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证明电子具有粒子性

B.图乙是“光电效应”实验装置，锌板表面逸出的粒子是光子

C图内是a粒子散射实验装置，原子核式结构模型很好的解释了本实验现象

D.图丁是工业上用射线检测金属板厚度的装置，使用的射线是a射线

【答案】C

【解析】根据电子束通过铝落后的衍射图样，说明电子具有波动性，A错误；当光照射锌

板时，锌板表面逸出的是电子，B错误；原子核式结构模型很好的解释了a粒子散射实验现

象，C正确；根据a、仇丫三种射线特点可知，Y射线穿透能力最强，电离能力最弱，a射

线电离能量最强,穿透能力最弱，为了能够准确测悬金属板的厚度，探测射线应该用。射线，

D错误。

3.（2022•陕西宝鸡一模）如图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

oo-------------------0

5--------------------0.54

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

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

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

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

A.这群氢原子能够吸收任意能易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；

根据跃迁假设有多在所有能级差中，从〃=4能级跃迁到〃=3能级，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迁，

由C3=6知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，根据几=品一与可知，是由〃=4能级跃迁到〃=1能级

发出的，故D错误。

4.（2022•浙江宁波模考）2021年5月28FI,我国有“人造太阳''之称的全超导托卡马克核聚变

实验装置取得新突破，成功实现可重好的1.2亿摄氏度101s和1.6亿摄氏度20s等离子体

运行。笊核聚变反应的方程为+H+，H->X+An,已知笊核的质量为"小中子的质量为m2，

反应中释放的核能为AE，光速为c,下列说法正确的是（）

A.X为夕He

B.X为汨

AF

C.X的质量为

D.两笊核间的库仑力有利于核聚变反应的进行

【答案】C

【解析】由质量数守恒和电荷数守恒得出X为汨e,A、B错误；由爱因斯垣质能方程AE

A产

=（2〃?］一叱一得X的质量为2/加一叱一万，C正硝；两用核间的库仑力是斥力，不利

于核聚变反应的进行，D错误。

5.（2022•全国甲卷）两种放射性元素的半衰期分别为力和2力，在，=0时刻这两种元素的原

N

子核总数为N,在，=2/o时刻，尚未衰变的原子核总数埔，则在1=4/0时刻，尚未衰变的

原子核总数为（）

B-9

C8

【答案】C

【解析】根据题意设半衰期为力的元素原子核数为X,另一种元素原子核数为），，依题意

有x+y=N,经历2/o后有%•+%=?,

21

联立可得％=QM

JJ

在f=4超时，原子核数为二的元素经历了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

"=亲I*=*故选项C正确。

6.（多选）（2022•金华十校4月模考）铀核裂变的一种方程为赞U+X-^Sr+号Xe+3加，已知

原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法中正确的有（）

A.X粒子是中子

B.X粒子是质子

C.援U、熊Sr、胃Xe相比,晶Sr的比结合能最大，最稳定

D.钳U、期Sr、劈Xe相比，赞U的质量数最多，结合能最大

【答案】ACD

【解析】根据质量数和电荷数守恒，X的质量数为I,电荷数为0,X为中子，A正确，

B错误；根据图像可知，强Sr的比结合能最大，最稳定，钳U的质量数最多，结合能最大,

C、D正确。

7.（多选）（2022•浙江宁波一模）2021年9月，在U用省武威市全球首台社基熔盐核反应堆进

行试运行放电，也标志着我国成为世界上第一个对第四代核电技术进行商业化试验运营的国

家。反应堆工作原理如图所示，社232（铜Th）吸收一个中子后会变成针233,牡233不稳定，

会变成易裂变核素铀233（钳U）。下列说法正确的是（）

23叮h/电子。电子

00—0—

233Th2小2。3'U

A.牡233变成铀233的核反应方程式是：锯Th-钾Pa+一归，钾Pa-短U+一肥

B.中间产生的新核锲233（赍Pa）从高能级向低能级跃迁时，会伴随丫辐射

C.新核铀233（避U）的结合能小于铉233（锅Th）

D.核反应堆是通过核裂变把核能直接转化为电能发电

【答案】AB

【解析】根据核反应的电荷数和质量数守恒可知，社233变成铀233的核反应方程式是

琢Th-钾Pa+J?e,钾Pa—赞U+一心，A正确；中间产生的新核镁233（钾Pa）从高能级向低能

级跃迁时，放出能量，会伴随y辐射，B正确；整个过程中释放能量，则生成的新核铀233（较

U）更加稳定，则新核铀233（锣U）的结合能大于牡233（锵Th）,C错误；在核电站的核反应堆

内部，核燃料具有的核能通过核裂变反应转化为内能，然后通过发电机转化为电能,D错误。

8.（2022•东北师大附中模拟）物理学中，将如同3Hc是汨这样质子数与中子数互换的原子核互

称为“镜像核已知汨和汨e的质量分别为〃?3H=3.016050u和/砒=3.016029u,中子和

质子质量分别是加“=1.008665u和，〃/>=1.007825u,则关于“镜像核”及核反应，下列说法

正确的是（）

A.VN和30互为“镜像核”

B.*?N和gC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

1

D.核反应汨+YHTHe+（1n的生成物中有a粒子，该反应是a衰变

【答案】B

【解析】外4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,则与N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+H+

出一?He+An是核聚变，刍成物中虽然有a粒子，但该反应不是a衰变，故D错误。

9.（2022•北京高三二模）氢原子的能级图如图甲所示，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，其中只有频率为玲、出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、物的两个光源照射光电管阴极K,测得电流随电

压变化的图象如图丙所示。下列说法中正确的是（）

E/eV

0

4-0.85

3-1.51

2-3.4

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

A.〃光的波长小于沙光的波长

B4、“两种光源相比，〃光源照射光电管阴极K单位时间发出的光电子数较多

C.通过微安表的电流方向由上到F

D.滑片。在最左端时微安表的示数一定为零

【答案】B

【解析】由题图丙可知，遏止电压大小则〃光的频率小于/，光的频率，故。光的

波长大于匕光的波长，A错误；由题图内可知，。的饱和电流大于〃的饱和电流，所以单位

时间。光照射时逸出的光电子数较多，B正确；光源照射光电管阴极K,阴极光K发生光

电效应，电子逸出，故微安表中的电流方向由下到上，C错误；滑动变阻器的滑片调到最左

端，光电管两端电压为零，但光电子发生了光电效应，有速度，能够到达A极板，光电流

不可能为0,D错误。

10.（多选）（2022•浙大附中12月首考）2021年4月13日，日本政府举行内阁会议，正式决定

向海洋排放福岛核电站含有对海洋环境等有害的核废水。核废水排入大海以后，首先会影响

到周边国家，然后经过海洋的大洋环流，十年以后，整个太平洋将会全部受到污染。它如果

存在于人的体内，就可能导致“三致”，致癌致畸致突变，对人的遗传基因有重大的影响。下

图中，关于放射线的探测、应用与防护说法正确的是（）

甲乙

放大器h厚度控

探测器制装置

塑料板或

放射性金属板

同位

丙T

A.甲乙两图是在威耳逊云室中产生的径迹图，根据径迹的长短和粗细，可以知道乙忤粒子

为B粒子

B.丙图是盖革一米勒计数管，它能用来计数，也能区分射线的种类

C.丁图中是工业部门使用X射线来测塑料板或钢板的厚度

D.黄U（铀核）衰变为嵌Rn（氢核）要经过4次a衰变，4次衰变

【答案】AD

【解析】因为p粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，沿途产生

的离子小，所以低速。粒子的径迹又短又粗而且是弯曲的，A正确；不同的射线在盖革一米

勒计数管中产生的脉冲现象相同，因此它只能用于计数，不能区分射线种类，B错误：丁图

中是工业部门使用y射线来测塑料板或钢板的厚度，C错误；根据质量数和电荷数守恒可得

费U一锵Rn+43He+4je,D正确。

11.（多选）（2021・云峰联盟10月联考）氢原子光谱如图甲所示,其中Ha、小、用、Hs是可见

光区的四条谱线。由玻尔原子模型求得的氢原子能级如图乙所示，下列说法正确的是（）

nE/eV

x................0

5---------------0.54

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

410.23-----------1.51

434.14«6.2656.4A/nm»34（）

linn।,,

H&H,储HC1--------------13.60

甲乙

A.玻尔原子理论的成功之处是第一次将量子观念引入原子领域

B.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出y射线

C.氢原子从〃=6的能级向〃=2的能级跃迁时会辐射紫外线

D.如果Ha、Hp、H7、％中只有一种能使某金属产生光电效应，那一定是

【答案】AD

【解析】由物理学史可知，玻尔原了•理论的成功之处是第一次将量了•观念引入原子领域,

A正确；y射线是原子核受激发产生的，故氢原子从高能级向低能级跃迁时不可能辐射出丫

射线，B错误；氢原子在〃=6的能量为氏=一消=-O.38eV,则氢原子从〃=6的能级向〃

=2的能级跃迁放出的能量为△£=反一反=3.02eV,根据△£=/§解得2=411.6nm,由甲

A

图可知，该波长在可见光范围内，故不会辐射出紫外线，c错误；由于发生光电效应与入射

光的频率有关，频率越大，越容易发生光电效应，因为波长越短，频率越大，H6的波长最

短，其频率最大，故如果Ha、用、山、Hs中只有一种能使某金属产生光电效应，那一定是

Hs，D正确。

12.（多选）（2022•浙江杭州二模）在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性

材料PuCh作为发电能源为火星车供电。PuO2中的Pu元素是贲Pu,其半衰期是87.7年，可

衰变为受U。某次火星探测时火星车储存了5kg的放射性材料PuO2o下列说法正确的是

（）

A.Pu的同位素的半衰期一定为87.7年

B.贲Pu的衰变方程为贲Pu—锣U+?He

C.赞Pu的比结合能小于提U的比结合能

D.经过87.7年该火星车上的PuCh能释放约1.4x16。MeV的能量

【答案】BC

【解析】半衰期是大量原子核衰变的统计规律，Pu的同位素的半衰期不一定为87.7年，

A错误；衰变过程满足质策数守恒和电荷数守恒，则费Pu衰变为赞U和?He,其衰变方程为

贲PUT掰U+?He,B正确；Pu衰变为巡U时放出能量，则物Pu的比结合能小于提U的比结

合能，C正确；经过87.7年，有2.5kg的贯Pu衰变，而不是质量亏损2.5kg,所以不能直

接将2.5kg代入公式来算出释放的能量，D错误。

13.（多选）（2022•浙江十校联盟联考）2021年4月，中国科学院近代物理研究所研究团队首

次合成新核素铀（变U