第1頁（共1頁）2025年高考備考高中物理個(gè)性化分層教輔尖子生篇《原子物理與核物理》一．選擇題（共10小題）1．（2024?浙江）發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為24He+49BeA．核反應(yīng)方程中的X為6B．衰變方程中的Y為2C．中子01D．钚238的衰變吸收能量2．（2024?黃州區(qū)校級四模）光電管是應(yīng)用光電效應(yīng)原理制成的光電轉(zhuǎn)換器件，在有聲電影、自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)報(bào)警等方面有著廣泛的應(yīng)用。圖a是研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路，圖b是用甲、乙、丙三束光分別照射光電管得到的I﹣U圖線，Uc1、Uc2表示遏止電壓，圖c是遏止電壓Uc與入射光的頻率ν間的關(guān)系圖像。下列說法中正確的是（）A．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，將滑動(dòng)變阻器滑片從C端往D端移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)一定增加 B．圖c中圖線的斜率表示普朗克常量h C．丙光比甲光更容易發(fā)生明顯衍射 D．甲光照射時(shí)比丙光照射時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能小3．（2024春?濰坊期末）2024年4月12日，我國“人造太陽”獲重大突破?！叭嗽焯枴钡墓ぷ髟硎窃诖笮铜h(huán)狀真空容器中注入少量氫的同位素氘（12H）和氚（13H），通過高溫和高壓使其產(chǎn)生等離子體，然后進(jìn)行加溫加壓使其發(fā)生核反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生巨大的能量，核反應(yīng)方程為12HA．X是正電子 B．該反應(yīng)屬于α衰變 C．反應(yīng)后原子核的總質(zhì)量小于反應(yīng)前原子核的總質(zhì)量 D．24．（2024春?濰坊期末）圖甲是用a、b兩種單色光分別照射同一光電管的陰極，得到的光電流I與光電管兩端電壓U的關(guān)系圖，圖乙是c、d兩種金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系圖，則（）A．a(chǎn)光的光子能量大于b光的光子能量 B．圖甲中電壓為U0時(shí)，a光照射時(shí)單位時(shí)間到達(dá)光電管陽極的光電子個(gè)數(shù)比b的多 C．用a光照射c、d金屬，若c能發(fā)生光電效應(yīng)，則d一定也可以發(fā)生光電效應(yīng) D．若用b光照射d金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，當(dāng)增加b光的強(qiáng)度，d金屬的遏止電壓增大5．（2024春?香坊區(qū)校級期末）2023年8月25日，新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”首次實(shí)現(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高約束模式運(yùn)行，再次刷新中國磁約束聚變裝置運(yùn)行紀(jì)錄。核聚變和核裂變是兩種核反應(yīng)的形式。下列關(guān)于核聚變和核裂變的說法正確的是（）A．核電站獲得核能的典型核反應(yīng)方程為92B．核聚變反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，不需要任何條件 C．核聚變和核裂變均放出能量 D．我國的核電站都是采用核聚變發(fā)電的6．（2024春?寧波期末）已知太陽光垂直射到地球表面上時(shí)，地球表面的單位面積上單位時(shí)間接收到的太陽光的能量為P0。假如認(rèn)為太陽光為單一頻率的光，且波長為λ，光速為c，普朗克常量為h。由于地球離太陽很遠(yuǎn)，所以照射到地球表面的太陽光可近似看成平行光?，F(xiàn)有一個(gè)半徑為R的薄壁球殼，球心為O，倒扣在地面上，太陽光垂直于地面入射到半球面上，如圖甲所示。圖乙為平放在地面上的半徑同為R的圓盤。由于太陽光的作用，會(huì)使薄壁球殼或圓盤受到一個(gè)向下的壓力。為研究該壓力，小楊同學(xué)在半球面上取一條很窄的環(huán)帶狀球面ABCD，AB是一個(gè)以O(shè)1為圓心的圓的直徑，CD是以O(shè)1正上方離O1很近的O2（圖中未畫出）為圓心的圓的直徑，∠AOO1＝θ。由于AD很短，故整個(gè)環(huán)帶狀球面可看成與水平方向成θ角的斜面。設(shè)該環(huán)帶狀球面的面積為S1，其在地面上的投影記為S2。則下列說法中正確的是（）A．光子動(dòng)量的變化量大小Δp=?cB．單位時(shí)間打到半球面上的光子數(shù)N甲C．假設(shè)所有照射到球面上的太陽光均被反射，反射前后頻率不變，且反射方向遵循光的反射定律，則S1面上所受壓力大小為F1D．假設(shè)太陽光均直接穿過球面照射到S2上再被S2反射，反射前后頻率不變，且反射方向遵循光的反射定律，則S2面上所受壓力大小為F7．（2024春?香坊區(qū)校級期末）如圖所示為氫原子能級圖，用頻率為ν的單色光照射大量處于基態(tài)的氫原子，氫原子只輻射出頻率分別為ν1、ν2、ν3的三種光子，且ν1＜ν2＜ν3。用該單色光照射到某新型材料上，逸出光電子的最大初動(dòng)能與頻率為ν2的光子能量相等。下列說法正確的是（）A．當(dāng)氫原子從較高能級躍遷到較低能級時(shí)，電子的動(dòng)能和氫原子的電勢能均變大 B．三種光子中粒子性最強(qiáng)的是頻率為ν1的光子 C．ν3＞ν1+ν2 D．該新型材料的逸出功為1.89eV8．（2024春?香坊區(qū)校級期末）下列四幅圖涉及不同的物理知識(shí)，相關(guān)說法正確的是（）A．圖甲：盧瑟福通過分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子 B．圖乙：天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)說明原子內(nèi)部有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，其中1為α射線 C．圖丙：密立根用油滴實(shí)驗(yàn)測出了元電荷的數(shù)值 D．圖?。烘k棒插入深一些可加快鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度9．（2024?渝中區(qū)校級二模）下列四幅圖分別對應(yīng)四種說法，其中正確的是（）A．圖甲中鈾238的半衰期是45億年，經(jīng)過45億年，10個(gè)鈾238必定有5個(gè)發(fā)生衰變 B．圖乙中氘核的比結(jié)合能小于氦核的比結(jié)合能 C．圖丙中一個(gè)氫原子從n＝4的能級向基態(tài)躍遷時(shí)，最多可以放出6種不同頻率的光 D．圖丁中為光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，用不同光照射某金屬得到的I﹣U關(guān)系圖，則a光頻率最高10．（2024春?長沙期末）以下現(xiàn)象能說明光具有粒子性的是（）A．用紫外線照射鋅板時(shí)有電子射出 B．貼有增透膜的相機(jī)鏡頭呈現(xiàn)淡紫色 C．光的偏振 D．泊松亮斑二．多選題（共5小題）（多選）11．（2024春?濱州期末）2023年6月10日，四川省文物考古研究院對外公布：三星堆遺址祭祀?yún)^(qū)再現(xiàn)兩件跨坑拼對成功的大型青銅器。利用衰變的測年技術(shù)可進(jìn)行考古研究，其衰變方程為614C→714N+?1A．衰變中產(chǎn)生的電子是核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化來的 B．全球變暖會(huì)導(dǎo)致14C半衰期變短 C．1000個(gè)614D．614C的比結(jié)合能比（多選）12．（2024春?遼寧期末）如圖甲所示為演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，圖乙所示為該實(shí)驗(yàn)裝置在a、b、c三種光照射下得到的三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線，圖丙所示為氫原子的能級圖，表格給出了幾種金屬的逸出功和極限頻率關(guān)系。則（）幾種金屬的逸出功和極限頻率金屬W/eVv/1014Hz鈉2.295.53鉀2.255.44銣2.135.15A．圖甲所示的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置所加的是反向電壓，能測得圖乙中的Uc1，Uc2 B．若b光為綠光，c光可能是黃光 C．若b光光子能量為0.66eV，照射某一個(gè)處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子，最多可以產(chǎn)生3種不同頻率的光 D．若用能使金屬銣發(fā)生光電效應(yīng)的光，用它直接照射處于n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子，可以直接使該氫原子電離（多選）13．（2024?貴州）我國在貴州平塘建成了世界最大單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡FAST，其科學(xué)目標(biāo)之一是搜索地外文明。在宇宙中，波長位于搜索地外文明的射電波段的輻射中存在兩處較強(qiáng)的輻射，一處是波長為21cm的中性氫輻射，另一處是波長為18cm的羥基輻射。在真空中，這兩種波長的輻射相比，中性氫輻射的光子（）A．頻率更大 B．能量更小 C．動(dòng)量更小 D．傳播速度更大（多選）14．（2024春?濰坊期末）玻爾的原子理論成功地解釋了氫原子光譜，其能級圖如圖所示。在氫原子光譜中，有不同的線系，其中最典型的是巴耳末系，是氫原子在躍遷時(shí)發(fā)出一系列不同波長的光，其波長可以用巴耳末公式1λA．如果大量氫原子處在n＝3能級，能輻射出3種不同波長的光，其中波長最短的光是n＝3能級向n＝1能級躍遷時(shí)發(fā)出的 B．要使處于n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子電離，它需要吸收的能量至少為10.2eV C．巴耳末公式只包含了氫原子的部分光譜線 D．巴耳末公式n＝5時(shí)計(jì)算出的氫原子光譜的譜線，是n＝5能級向n＝1能級躍遷造成的（多選）15．（2024春?開封期末）如圖為某款條形碼掃描筆的工作原理圖，發(fā)光二極管發(fā)出的光頻率為ν0。將掃描筆筆口打開，在條形碼上勻速移動(dòng)，遇到黑色線條光幾乎全部被吸收；遇到白色線條光被大量反射到光電管中的金屬表面（截止頻率0.8ν0），產(chǎn)生光電流，如果光電流大于某個(gè)值，會(huì)使信號處理系統(tǒng)導(dǎo)通，將條形碼變成一個(gè)個(gè)脈沖電信號。下列說法正確的是（）A．掃描筆在條形碼上移動(dòng)的速度會(huì)影響相鄰脈沖電信號的時(shí)間間隔 B．頻率為ν0的光照到光電管的金屬表面立即產(chǎn)生光電子 C．若頻率為ν0的光子能量為8eV，則一群氫原子從n＝4能級躍遷到n＝1能級過程中發(fā)出的光，有4種光可以識(shí)別條形碼 D．若部分光線被遮擋，光電子飛出陰極時(shí)的最大初動(dòng)能不變，但光電流減小三．填空題（共5小題）16．（2024春?廈門期末）在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為ν的光分別照射到a、b兩種金屬上，測得相應(yīng)光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb。已知金屬a的極限頻率大于金屬b的極限頻率，h為普朗克常量，則EkaEkb（選填“＜”或“＞”），金屬a的極限頻率為。17．（2024春?普陀區(qū)校級期末）如圖，放射性元素鐳在衰變過程中釋放α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，則表示α射線的是，表示β射線的是；若射線都是垂直電場和磁場進(jìn)入，則射線⑥將做以下三種運(yùn)動(dòng)中的哪一種：A.勻速圓周運(yùn)動(dòng)B.類平拋運(yùn)動(dòng)C.一般曲線運(yùn)動(dòng)填寫你的選項(xiàng)并闡述理由。18．（2024春?鼓樓區(qū)校級期末）2021年5月28日，中國的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運(yùn)行，向核聚變能源應(yīng)用邁出重要一步。我國重大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電。氘核聚變反應(yīng)的方程為：12H+119．（2024?思明區(qū)校級模擬）根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，氦離子（He+）的能級圖如圖甲所示，大量處在n＝4的激發(fā)態(tài)的氦離子（He+）在向低能級躍遷的過程中會(huì)輻射出種能量的光，用其中所輻射出的能量最小的光去照射光電管陰極K，電路圖如圖乙所示，合上開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于1.64V時(shí)，電流表示數(shù)仍不為零，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于1.64V時(shí)，電流表讀數(shù)為零。則光電管陰極材料的逸出功W＝eV。20．（2024?鯉城區(qū)校級模擬）全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站—山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程送電成功，標(biāo)志著我國成為世界少數(shù)幾個(gè)掌握第四代核能技術(shù)的國家之一。目前核電站獲取核能的基本核反應(yīng)方程：92235U+01n→56141Ba+3692Kr+3X，這個(gè)核反應(yīng)方程中的X表示。這個(gè)核反應(yīng)釋放出大量核能；56141Ba的比結(jié)合能（選填“大于”“等于”或“小于”）四．解答題（共5小題）21．（2024春?豐臺(tái)區(qū)期末）康普頓效應(yīng)揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外還具有動(dòng)量。根據(jù)狹義相對論，光子的能量E與其動(dòng)量p的關(guān)系為E＝pc，其中c為真空中光速。（1）推導(dǎo)波長為λ的單色光光子的動(dòng)量表達(dá)式p=?（2）在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射的光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，電子會(huì)帶走一部分能量和動(dòng)量。假設(shè)入射光子與靜止的自由電子發(fā)生彈性碰撞，碰撞后光子的方向恰好與原入射方向垂直。已知入射光波長為λ0，散射后波長為λ1。a.畫出碰撞前后光子動(dòng)量以及碰后電子動(dòng)量三者的矢量關(guān)系圖（在圖中標(biāo)出光子碰前、碰后的動(dòng)量大?。?；b.分析比較入射光波長λ0與散射后波長λ1的大小關(guān)系。（3）如同大量氣體分子與器壁頻繁碰撞產(chǎn)生壓力一樣，當(dāng)光照射到物體表面時(shí)，也將產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會(huì)對物體表面產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”。有科學(xué)家設(shè)想利用太空中阻力很小的特點(diǎn)，可以在宇宙飛船上安裝太陽帆，利用光壓推動(dòng)飛船前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)星際旅行。若將一個(gè)材質(zhì)很輕、面積足夠大的太陽帆完全展開，調(diào)整帆面方向，使其與太陽光照方向垂直。已知帆面處單位面積接收的太陽光輻射功率為P，其中被太陽帆表面反射的光占入射光比例為K，其余的入射光均被太陽帆面吸收，不考慮光子被反射前后的能量變化。推導(dǎo)太陽帆受到的光壓P光的表達(dá)式。22．（2024春?楊浦區(qū)校級期末）地球接近木星，以期利用“引力彈弓”效應(yīng)加速，節(jié)省能源。示意如圖1，該效應(yīng)可等效為彈性碰撞，過程中由行星發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量忽略不計(jì)。（1）為定量求解加速后的地球速度v1′，需要列出系統(tǒng)的方程和動(dòng)能相等方程。為使后者成立，需要保證“碰撞”前后地球與木星之間的距離相同，從而使得系統(tǒng)的相等。（2）經(jīng)過計(jì)算，陶老師發(fā)現(xiàn)，由于木星質(zhì)量m2遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地球質(zhì)量m1，出射速度大小v1′＝v1+2v2，即地球獲得了2v2的速度增量。對應(yīng)的動(dòng)能增量的來源是什么？“彈性碰撞”之后木星的速度約為多大？。A.木星動(dòng)能；v2B.太陽與該系統(tǒng)間的引力勢能；v2+2v1C.系統(tǒng)的引力勢能；v1（3）修復(fù)行星發(fā)動(dòng)機(jī)之后，繼續(xù)用卡車沿坡道運(yùn)送燃料。設(shè)卡車額定功率P0＝5MW（兆瓦），滿載總質(zhì)量m＝500t（噸），爬坡坡度θ＝10°，摩擦阻力、空氣阻力等阻力之和恒為50kN。①求卡車的最大速度；②若以恒定加速度0.5m/s2啟動(dòng)，求達(dá)到額定功率所需的時(shí)間；（4）恒星發(fā)動(dòng)機(jī)利用核聚變產(chǎn)生能量。若1t的燃料經(jīng)過核反應(yīng)后，質(zhì)量變?yōu)?.999t，則根據(jù)質(zhì)能關(guān)系，可以判斷出，地球獲得的動(dòng)能。A.等于9×1019JB.小于9×1016JC.等于4.5×1016JD.小于4.5×1013J23．（2024春?普陀區(qū)校級期末）（三）氫原子氣體2022年10月，中國科學(xué)院國家天文臺(tái)利用中國天眼FAST進(jìn)行成像觀測，在致密星系群“斯蒂芬五重星系”及周圍天區(qū)，發(fā)現(xiàn)了巨大原子氣體系統(tǒng)，也就是大量彌散的氫原子氣體。氫原子內(nèi)部質(zhì)子和電子間距離為5.3×10﹣11m，質(zhì)子與電子的相關(guān)數(shù)據(jù)、引力恒量、靜電力常量見表。氫只有三種同位素：氕（P）原子核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子，無中子；氘（D）（重氫）原子核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子，1個(gè)中子；氚（T）（超重氫）原子核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子，2個(gè)中子。線度（半徑）（m）質(zhì)量（kg）電量（C）質(zhì)子10﹣151.67×10﹣271.6×10﹣19電子10﹣189.1×10﹣311.6×10﹣19引力恒量G＝6.67×10﹣11N?m2/kg2靜電力常量k＝9×109N?m2/C2（1）在計(jì)算質(zhì)子和電子間相互作用力的大小時(shí)（選擇：A.能B.不能）將二者看作質(zhì)點(diǎn)和點(diǎn)電荷，判斷依據(jù)是。（2）質(zhì)子與電子之間同時(shí)存在萬有引力FG和靜電力Fe，則FGFeA.?1B.＞1C.?1D.＜1（3）氫原子的能級圖如圖所示。a.已知紅光的能量范圍為1.61～2.00eV，綠光的能量范圍為2.14～2.53eV，藍(lán)光的能量范圍為2.53～2.76eV，紫光的能量范圍為2.76～3.10eV。若基態(tài)的原子吸收了12.09eV的能量，則能發(fā)出光是。A.紅光B.綠光C.藍(lán)光D.紫光b.普朗克常量取6.6×10﹣34J?s，處于n＝6能級的氫原子，其能量為eV。大量處于n＝4能級的氫原子，發(fā)出電磁波的最大波長為m。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）c.大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)氫原子中的電子發(fā)生自發(fā)躍遷時(shí)，在此過程中。A.原子輻射一系列頻率的光子B.原子吸收一系列頻率的光子C.原子吸收某一頻率的光子D.原子輻射某一頻率的光子（4）人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)與玻爾氫原子模型中電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)類似。a.下列說法正確的是。A.它們做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小跟軌道半徑成反比B.它們都只能在一系列不連續(xù)的軌道運(yùn)動(dòng)C.電子軌道半徑越大，氫原子能量越大D.同一衛(wèi)星在不同軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械能相等b.人造地球衛(wèi)星與氫原子模型中電子的運(yùn)動(dòng)高度相似的原因是：。c.根據(jù)玻爾原子模型，氫原子在輻射電磁波后，原子的電勢能，氫原子的核外電子的速度（均選填“減小”“不變”或“增大”）。24．（2024春?濟(jì)南期末）索末菲繼承并進(jìn)一步發(fā)展了玻爾的氫原子理論，除了能成功解釋氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，還能解釋類氫離子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，對量子力學(xué)的發(fā)展起到了重要的促進(jìn)作用。按照兩人的相關(guān)理論，氫原子或類氫離子中的電子繞原子核（可以看作靜止）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道只可能是某些確定的軌道，如圖所示，軌道序號從內(nèi)到外分別是n＝1，2，3，4…。當(dāng)電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，氫原子或類氫離子具有不同的能量狀態(tài)，軌道序號n＝1時(shí)的能量狀態(tài)稱為基態(tài)，軌道序號n≥2時(shí)的能量狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)，氫原子或類氫離子的能量等于電子繞原子核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能、電子與原子核系統(tǒng)的電勢能的總和。理論證明，電荷量分別為+q1和﹣q2的點(diǎn)電荷相距為r時(shí)，取無窮遠(yuǎn)處為電勢能零點(diǎn)，此兩電荷系統(tǒng)的電勢能的表達(dá)式為Ep=?kq1q2r，其中k＝9.0×109N?m2/C2。電子繞原子核（可看作靜止）在軌道序號為n的軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其軌道周長為電子物質(zhì)波波長（電子物質(zhì)波波長λ與其動(dòng)量mvn的關(guān)系為λ=?m（1）氫原子處于基態(tài)時(shí)的電子的動(dòng)能；（2）氫原子處于基態(tài)時(shí)的能量；（3）核外只有一個(gè)電子的一價(jià)氦離子（He+）是一種類氫離子，求該離子處于基態(tài)時(shí)的能量；（4）大量處于基態(tài)的一價(jià)氦離子（He+）受到激發(fā)后到某一激發(fā)態(tài)，所形成的光譜中僅有一條可見光的譜線，已知可見光光子能量的范圍為1.62eV～3.11eV，求該可見光譜線對應(yīng)的波長。25．（2024?江蘇模擬）大量處于n＝5激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時(shí)，發(fā)出頻率不同的大量光子，將這些不同頻率的光分別照射到圖甲電路中光電管陰極K上時(shí)，只能測得兩條光電流隨光電管兩端電壓變化的圖像（如圖乙）。已知a光對應(yīng)的遏止電壓為Ua，氫原子的基態(tài)能量為E1，激發(fā)態(tài)能量為En（1）求光電管陰極的逸出功W0和b光對應(yīng)的遏止電壓Ub。（2）若用b光照射，光電管兩端加上的電壓UKA＝U0，求電子到達(dá)A極時(shí)的最大動(dòng)能Ekm。

2025年高考備考高中物理個(gè)性化分層教輔尖子生篇《原子物理與核物理》參考答案與試題解析一．選擇題（共10小題）1．（2024?浙江）發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為24He+49BeA．核反應(yīng)方程中的X為6B．衰變方程中的Y為2C．中子01D．钚238的衰變吸收能量【考點(diǎn)】核反應(yīng)方程式的書寫或判斷核反應(yīng)方程式中的粒子．【專題】信息給予題；定量思想；推理法；衰變和半衰期專題；理解能力．【答案】A【分析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒進(jìn)行分析；原子核的衰變發(fā)生質(zhì)量虧損，因此要釋放能量。【解答】解：A.設(shè)X的質(zhì)量數(shù)為A、電荷數(shù)為Z；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒4+9＝A+1，解得A＝12根據(jù)電荷數(shù)守恒2+4＝Z+0，解得Z＝6因此X為6B.同理，Y對應(yīng)的質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為2，因此Y為2C.中子的質(zhì)量數(shù)為1，故C錯(cuò)誤；D.衰變過程要釋放能量，故D錯(cuò)誤。故選：A?！军c(diǎn)評】本題主要考查了核反應(yīng)過程中的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒，知道是原子核的衰變要釋放能量。2．（2024?黃州區(qū)校級四模）光電管是應(yīng)用光電效應(yīng)原理制成的光電轉(zhuǎn)換器件，在有聲電影、自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)報(bào)警等方面有著廣泛的應(yīng)用。圖a是研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路，圖b是用甲、乙、丙三束光分別照射光電管得到的I﹣U圖線，Uc1、Uc2表示遏止電壓，圖c是遏止電壓Uc與入射光的頻率ν間的關(guān)系圖像。下列說法中正確的是（）A．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，將滑動(dòng)變阻器滑片從C端往D端移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)一定增加 B．圖c中圖線的斜率表示普朗克常量h C．丙光比甲光更容易發(fā)生明顯衍射 D．甲光照射時(shí)比丙光照射時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能小【考點(diǎn)】愛因斯坦光電效應(yīng)方程；光電效應(yīng)現(xiàn)象及其物理物理意義．【專題】定性思想；推理法；光電效應(yīng)專題；推理能力．【答案】D【分析】電路中的飽和電流與電壓無關(guān)；根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程和動(dòng)能定理分析；根據(jù)圖b分析甲光和丙光的頻率關(guān)系，然后根據(jù)發(fā)生明顯衍射的條件分析；根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程分析?！窘獯稹拷猓篈、發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，將滑動(dòng)變阻器滑片從C端往D端移動(dòng)時(shí)，當(dāng)電路中的電流達(dá)到飽和電流后，電流表示數(shù)保持不變，在達(dá)到飽和電流前會(huì)一直增大的，故A錯(cuò)誤；B、根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程有Ek＝hν﹣W0，根據(jù)動(dòng)能定理有eUc＝Ek，聯(lián)立得Uc=?e?ν?C、從圖b中可以看出在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)丙光的遏制電壓大于甲光的遏制電壓，所以丙光的頻率大于甲光的頻率，根據(jù)c＝λν可知甲光的波長大于丙光的波長，則甲光比丙光更容易發(fā)生衍射，故C錯(cuò)誤；D、根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程Ek＝hν﹣W0，根據(jù)上面C的分析可知，甲光照射時(shí)比丙光照射時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能小，故D正確。故選：D?！军c(diǎn)評】熟練掌握愛因斯坦的光電效應(yīng)方程是解題的基礎(chǔ)。3．（2024春?濰坊期末）2024年4月12日，我國“人造太陽”獲重大突破?！叭嗽焯枴钡墓ぷ髟硎窃诖笮铜h(huán)狀真空容器中注入少量氫的同位素氘（12H）和氚（13H），通過高溫和高壓使其產(chǎn)生等離子體，然后進(jìn)行加溫加壓使其發(fā)生核反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生巨大的能量，核反應(yīng)方程為12HA．X是正電子 B．該反應(yīng)屬于α衰變 C．反應(yīng)后原子核的總質(zhì)量小于反應(yīng)前原子核的總質(zhì)量 D．2【考點(diǎn)】利用結(jié)合能或比結(jié)合能計(jì)算核能；核聚變的反應(yīng)方程．【專題】定量思想；推理法；重核的裂變和輕核的聚變專題；推理能力．【答案】C【分析】依據(jù)核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)守恒來判定；核電站是利用核裂變反應(yīng)原理；由質(zhì)能方程的內(nèi)容，及質(zhì)量虧損的概念；根據(jù)比結(jié)合能的特點(diǎn)分析。【解答】解：A.根據(jù)核反應(yīng)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，核反應(yīng)方程為12H+13可知X是中子，故A錯(cuò)誤；B.該反應(yīng)屬于核聚變，故B錯(cuò)誤；C.核反應(yīng)放出能量，根據(jù)質(zhì)能方程可知反應(yīng)后原子核的總質(zhì)量小于反應(yīng)前原子核的總質(zhì)量，故C正確；D.24He原子核更穩(wěn)定，2故選：C?！军c(diǎn)評】考查核反應(yīng)方程書寫規(guī)律，及核裂變反應(yīng)與聚變反應(yīng)的應(yīng)用，掌握兩者的區(qū)別，理解各自反應(yīng)產(chǎn)生的條件。4．（2024春?濰坊期末）圖甲是用a、b兩種單色光分別照射同一光電管的陰極，得到的光電流I與光電管兩端電壓U的關(guān)系圖，圖乙是c、d兩種金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系圖，則（）A．a(chǎn)光的光子能量大于b光的光子能量 B．圖甲中電壓為U0時(shí)，a光照射時(shí)單位時(shí)間到達(dá)光電管陽極的光電子個(gè)數(shù)比b的多 C．用a光照射c、d金屬，若c能發(fā)生光電效應(yīng)，則d一定也可以發(fā)生光電效應(yīng) D．若用b光照射d金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，當(dāng)增加b光的強(qiáng)度，d金屬的遏止電壓增大【考點(diǎn)】光電效應(yīng)方程的圖像問題；金屬材料的逸出功；愛因斯坦光電效應(yīng)方程．【專題】定量思想；推理法；光電效應(yīng)專題；推理能力．【答案】B【分析】A.根據(jù)圖中的反向截止電壓結(jié)合光電效應(yīng)方程判斷光子能量大小；B.根據(jù)飽和光電流的物理意義進(jìn)行分析解答；C.根據(jù)光電效應(yīng)方程導(dǎo)出遏止電壓的表達(dá)式，結(jié)合圖像判斷截止頻率，再根據(jù)光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件進(jìn)行分析判斷；D.根據(jù)遏止電壓與光照強(qiáng)度無關(guān)進(jìn)行分析判斷?！窘獯稹拷猓篈.由圖甲可知，b光照射光電管時(shí)反向截止電壓大，使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大，所以b的頻率大，光子的能量大，故A錯(cuò)誤；B.a光照射時(shí)，飽和光電流大，則a單位時(shí)間到達(dá)光電管陽極的光電子個(gè)數(shù)比b的多，故B正確；C.由Ek＝eUc＝hν﹣W0，得Uc=?ev?D.遏止電壓與光照強(qiáng)度無關(guān)，因此當(dāng)增加b光的強(qiáng)度，d金屬的遏止電壓不變。故D錯(cuò)誤。故選：B?！军c(diǎn)評】考查光電效應(yīng)的圖像問題和方程的應(yīng)用，會(huì)根據(jù)題意進(jìn)行準(zhǔn)確分析和判斷。5．（2024春?香坊區(qū)校級期末）2023年8月25日，新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”首次實(shí)現(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高約束模式運(yùn)行，再次刷新中國磁約束聚變裝置運(yùn)行紀(jì)錄。核聚變和核裂變是兩種核反應(yīng)的形式。下列關(guān)于核聚變和核裂變的說法正確的是（）A．核電站獲得核能的典型核反應(yīng)方程為92B．核聚變反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行，不需要任何條件 C．核聚變和核裂變均放出能量 D．我國的核電站都是采用核聚變發(fā)電的【考點(diǎn)】重核裂變的應(yīng)用（核電站與反應(yīng)堆）；重核的裂變及反應(yīng)條件；核裂變的反應(yīng)方程．【專題】定性思想；歸納法；重核的裂變和輕核的聚變專題；理解能力．【答案】C【分析】根據(jù)裂變反應(yīng)方程書寫；核聚變反應(yīng)需要高溫的環(huán)境；核聚變和核裂變都發(fā)生質(zhì)量虧損；我國的核電站都是采用核裂變發(fā)電的?！窘獯稹拷猓篈、核電站獲得核能的典型核反應(yīng)方程為92B、核聚變反應(yīng)需要在高溫下才能發(fā)生，所以在一開始需要提供高溫的環(huán)境，但是一旦發(fā)生了核聚變，靠反應(yīng)獲得的熱量就足以維持核聚變持續(xù)下去了，故B錯(cuò)誤；C、核聚變和核裂變在發(fā)生的時(shí)候都有質(zhì)量虧損產(chǎn)生，二者均能釋放出能量，故C正確；D、我國的核電站都是采用核裂變發(fā)電的，核聚變目前還沒有實(shí)現(xiàn)和平利用，故D錯(cuò)誤。故選：C。【點(diǎn)評】知道核電站的裂變方程，核聚變需要高溫的環(huán)境下才能進(jìn)行，目前所有的核電站都是靠核裂變發(fā)電的。6．（2024春?寧波期末）已知太陽光垂直射到地球表面上時(shí)，地球表面的單位面積上單位時(shí)間接收到的太陽光的能量為P0。假如認(rèn)為太陽光為單一頻率的光，且波長為λ，光速為c，普朗克常量為h。由于地球離太陽很遠(yuǎn)，所以照射到地球表面的太陽光可近似看成平行光。現(xiàn)有一個(gè)半徑為R的薄壁球殼，球心為O，倒扣在地面上，太陽光垂直于地面入射到半球面上，如圖甲所示。圖乙為平放在地面上的半徑同為R的圓盤。由于太陽光的作用，會(huì)使薄壁球殼或圓盤受到一個(gè)向下的壓力。為研究該壓力，小楊同學(xué)在半球面上取一條很窄的環(huán)帶狀球面ABCD，AB是一個(gè)以O(shè)1為圓心的圓的直徑，CD是以O(shè)1正上方離O1很近的O2（圖中未畫出）為圓心的圓的直徑，∠AOO1＝θ。由于AD很短，故整個(gè)環(huán)帶狀球面可看成與水平方向成θ角的斜面。設(shè)該環(huán)帶狀球面的面積為S1，其在地面上的投影記為S2。則下列說法中正確的是（）A．光子動(dòng)量的變化量大小Δp=?cB．單位時(shí)間打到半球面上的光子數(shù)N甲C．假設(shè)所有照射到球面上的太陽光均被反射，反射前后頻率不變，且反射方向遵循光的反射定律，則S1面上所受壓力大小為F1D．假設(shè)太陽光均直接穿過球面照射到S2上再被S2反射，反射前后頻率不變，且反射方向遵循光的反射定律，則S2面上所受壓力大小為F【考點(diǎn)】光子的動(dòng)量；康普頓效應(yīng)的現(xiàn)象及解釋．【專題】定量思想；推理法；光學(xué)計(jì)算專題；分析綜合能力．【答案】D【分析】求出圓形區(qū)域獲得的太陽光能量，總能量除以每個(gè)光子的能量等于光子數(shù)；每個(gè)光子的動(dòng)量p=?【解答】解：B.由于太陽光垂直于地面入射到半球面上，則單位面積上單位時(shí)間光子數(shù)N甲C.在Δt時(shí)間內(nèi)，射到S1面上的光子數(shù)為N1光子被完全反射，光子受到的力F1，根據(jù)動(dòng)量定理F1代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得F1A.在Δt時(shí)間內(nèi)，射到S1面上的光子數(shù)仍為N1，所有光子均被反射，設(shè)每個(gè)光子被反射前、后的動(dòng)量變化量為Δp；光子在S1面反射前、后的動(dòng)量如圖所示因此動(dòng)量的變化Δp=2?cosθλ，方向垂直于SD.設(shè)S2面所受到的光子作用力為F2，根據(jù)動(dòng)量定理F在Δt時(shí)間內(nèi)，射到S2面上的光子數(shù)為N2代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得F2故選：D?！军c(diǎn)評】本題難度較大，且計(jì)算量大，關(guān)鍵是應(yīng)用動(dòng)量定理求得光子受到的力。7．（2024春?香坊區(qū)校級期末）如圖所示為氫原子能級圖，用頻率為ν的單色光照射大量處于基態(tài)的氫原子，氫原子只輻射出頻率分別為ν1、ν2、ν3的三種光子，且ν1＜ν2＜ν3。用該單色光照射到某新型材料上，逸出光電子的最大初動(dòng)能與頻率為ν2的光子能量相等。下列說法正確的是（）A．當(dāng)氫原子從較高能級躍遷到較低能級時(shí)，電子的動(dòng)能和氫原子的電勢能均變大 B．三種光子中粒子性最強(qiáng)的是頻率為ν1的光子 C．ν3＞ν1+ν2 D．該新型材料的逸出功為1.89eV【考點(diǎn)】計(jì)算能級躍遷過程中吸收或釋放的光子的頻率和波長；分析能級躍遷過程中釋放的光子種類；計(jì)算能級躍遷過程吸收或釋放的能量．【專題】定量思想；推理法；原子的能級結(jié)構(gòu)專題；推理能力．【答案】D【分析】根據(jù)電場力做功分析；光子頻率越大，光的粒子性越顯著；確定氫原子是從第三能級躍遷到第一能級的，然后根據(jù)能級躍遷公式計(jì)算；先根據(jù)能級躍遷公式得到入射光的能量，然后根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程計(jì)算逸出功?！窘獯稹拷猓篈、當(dāng)氫原子從較高能級躍遷到較低能級時(shí)，電場力對電子做正功，電勢能減小，動(dòng)能增加，故A錯(cuò)誤；B、光子的頻率越大，粒子性越顯著，所以粒子性最強(qiáng)的是頻率為ν3的光子，故B錯(cuò)誤；C、因?yàn)闅湓又惠椛涑鋈N頻率的光子，根據(jù)Cn2可得，n＝3，所以則hν3＝E3﹣E1，hν2＝E2﹣E1，hν1＝E3﹣E2，解得ν3＝ν2+νD、根據(jù)題意可知hν＝E3﹣E1＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6eV）＝12.09eV，根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程可得Ek＝hν2＝hν﹣W0，其中hν2＝E2﹣E1＝﹣3.40eV﹣（﹣13.6eV）＝10.2eV，解得W0＝1.89eV，故D正確。故選：D?！军c(diǎn)評】只能氫原子從高能級向低能級躍遷要釋放光子，熟練掌握能級躍遷公式和愛因斯坦的光電效應(yīng)方程是解題的基礎(chǔ)。8．（2024春?香坊區(qū)校級期末）下列四幅圖涉及不同的物理知識(shí)，相關(guān)說法正確的是（）A．圖甲：盧瑟福通過分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子 B．圖乙：天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)說明原子內(nèi)部有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，其中1為α射線 C．圖丙：密立根用油滴實(shí)驗(yàn)測出了元電荷的數(shù)值 D．圖?。烘k棒插入深一些可加快鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度【考點(diǎn)】重核裂變的應(yīng)用（核電站與反應(yīng)堆）；密立根油滴實(shí)驗(yàn)；盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)；天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)及意義．【專題】定性思想；歸納法；原子的核式結(jié)構(gòu)及其組成；重核的裂變和輕核的聚變專題；理解能力．【答案】C【分析】盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；天然放射現(xiàn)象說明原子核還可以再分；密立根測出來電子所帶電荷量；核反應(yīng)堆是用鎘棒控制核反應(yīng)速度的?！窘獯稹拷猓篈、圖甲：盧瑟福通過分析α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型，故A錯(cuò)誤；B、圖乙：天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)說明原子核內(nèi)部有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，故B錯(cuò)誤；C、圖丙：密立根用油滴實(shí)驗(yàn)測出了元電荷的數(shù)值，故C正確；D、核反應(yīng)堆是用鎘棒控制核反應(yīng)速度的，鎘棒插入的越深，吸收的中子越多，核反應(yīng)越慢，故D錯(cuò)誤。故選：C?！军c(diǎn)評】知道盧瑟福和密立根的主要貢獻(xiàn)，還有天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)的物理意義等。9．（2024?渝中區(qū)校級二模）下列四幅圖分別對應(yīng)四種說法，其中正確的是（）A．圖甲中鈾238的半衰期是45億年，經(jīng)過45億年，10個(gè)鈾238必定有5個(gè)發(fā)生衰變 B．圖乙中氘核的比結(jié)合能小于氦核的比結(jié)合能 C．圖丙中一個(gè)氫原子從n＝4的能級向基態(tài)躍遷時(shí)，最多可以放出6種不同頻率的光 D．圖丁中為光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，用不同光照射某金屬得到的I﹣U關(guān)系圖，則a光頻率最高【考點(diǎn)】α衰變的特點(diǎn)、本質(zhì)及方程；光電效應(yīng)現(xiàn)象及其物理物理意義；愛因斯坦光電效應(yīng)方程；分析能量躍遷過程中的能量變化（吸收或釋放光子）．【專題】定量思想；推理法；原子的能級結(jié)構(gòu)專題；衰變和半衰期專題；分析綜合能力．【答案】B【分析】半衰期具有統(tǒng)計(jì)意義；比結(jié)合能越大原子核越穩(wěn)定；一個(gè)氫原子從n能級向基態(tài)躍遷時(shí)，最多輻射出n﹣1中不同頻率的光；根據(jù)遏止電壓比較最大初動(dòng)能，從而比較光子頻率的大小?！窘獯稹拷猓篈、半衰期是大量放射性原子衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對個(gè)別的原子沒有意義，故A錯(cuò)誤；B、比結(jié)合能越大原子核越穩(wěn)定，由于生成物比反應(yīng)物更穩(wěn)定，所以氘核的比結(jié)合能小于氦核比結(jié)合能，故B正確；C、一個(gè)氫原子從n＝4的能級向基態(tài)躍遷時(shí)，最多可以放出3種不同頻率的光，故C錯(cuò)誤；D、由丁圖可知：c光對應(yīng)的遏止電壓最大，根據(jù)動(dòng)能定理結(jié)合光電效應(yīng)方程eUc＝Ek＝hν﹣W0可知c光的頻率最高，故D錯(cuò)誤。故選：B?！军c(diǎn)評】該題考查半衰期、光電效應(yīng)、玻爾理論以及聚變與裂變，考查到的知識(shí)點(diǎn)較多，在平時(shí)的學(xué)習(xí)中多加積累即可做好這一類的題目。10．（2024春?長沙期末）以下現(xiàn)象能說明光具有粒子性的是（）A．用紫外線照射鋅板時(shí)有電子射出 B．貼有增透膜的相機(jī)鏡頭呈現(xiàn)淡紫色 C．光的偏振 D．泊松亮斑【考點(diǎn)】光電效應(yīng)現(xiàn)象及其物理物理意義；增透膜與增反膜；泊松亮斑；光的偏振現(xiàn)象及原理．【專題】定性思想；歸納法；光的干涉專題；光的衍射、偏振和電磁本性專題；光電效應(yīng)專題；理解能力．【答案】A【分析】根據(jù)干涉、衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象分析BD；光的偏振是橫波特有的現(xiàn)象，據(jù)此分析C；光電效應(yīng)說明了光具有粒子性，據(jù)此分析A。【解答】解：A、用紫外線照射鋅板時(shí)有電子射出，是發(fā)生了光電效應(yīng)現(xiàn)象，說明了光具有粒子性，故A正確；B、貼有增透膜的相機(jī)鏡頭呈現(xiàn)淡紫色是薄膜干涉現(xiàn)象，干涉是波特有的現(xiàn)象，說明光是一種波，故B錯(cuò)誤；C、光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波，故C錯(cuò)誤；D、泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，衍射是波特有的現(xiàn)象，說明光是一種波，故D錯(cuò)誤。故選：A?！军c(diǎn)評】熟悉干涉、衍射、偏振等在生活中應(yīng)用是解題的基礎(chǔ)，難度不大。二．多選題（共5小題）（多選）11．（2024春?濱州期末）2023年6月10日，四川省文物考古研究院對外公布：三星堆遺址祭祀?yún)^(qū)再現(xiàn)兩件跨坑拼對成功的大型青銅器。利用衰變的測年技術(shù)可進(jìn)行考古研究，其衰變方程為614C→714N+?1A．衰變中產(chǎn)生的電子是核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化來的 B．全球變暖會(huì)導(dǎo)致14C半衰期變短 C．1000個(gè)614D．614C的比結(jié)合能比【考點(diǎn)】核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損；β衰變的特點(diǎn)、本質(zhì)及方程；半衰期的相關(guān)計(jì)算；結(jié)合能與比結(jié)合能的概念及簡單計(jì)算．【專題】定量思想；推理法；愛因斯坦的質(zhì)能方程應(yīng)用專題；推理能力．【答案】AD【分析】根據(jù)β衰變的實(shí)質(zhì)分析A；放射性元素的衰變快慢跟物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，具有統(tǒng)計(jì)意義；根據(jù)質(zhì)能方程分析D。【解答】解：A．根據(jù)β衰變的實(shí)質(zhì)可知，衰變中產(chǎn)生的電子是核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化來的，故A正確；B．半衰期由原子核本身的性質(zhì)決定，與原子核的物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，全球變暖不會(huì)導(dǎo)致半衰期變短，故B錯(cuò)誤；C．半衰期是大量原子核的一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，少數(shù)原子核不成立，故C錯(cuò)誤；D．衰變過程中，釋放的能量為(m1?m2?m故選：AD。【點(diǎn)評】解題關(guān)鍵是知道放射性元素的衰變快慢與物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)；正確運(yùn)用愛因斯坦質(zhì)能方程。（多選）12．（2024春?遼寧期末）如圖甲所示為演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，圖乙所示為該實(shí)驗(yàn)裝置在a、b、c三種光照射下得到的三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線，圖丙所示為氫原子的能級圖，表格給出了幾種金屬的逸出功和極限頻率關(guān)系。則（）幾種金屬的逸出功和極限頻率金屬W/eVv/1014Hz鈉2.295.53鉀2.255.44銣2.135.15A．圖甲所示的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置所加的是反向電壓，能測得圖乙中的Uc1，Uc2 B．若b光為綠光，c光可能是黃光 C．若b光光子能量為0.66eV，照射某一個(gè)處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子，最多可以產(chǎn)生3種不同頻率的光 D．若用能使金屬銣發(fā)生光電效應(yīng)的光，用它直接照射處于n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子，可以直接使該氫原子電離【考點(diǎn)】原子電離的條件；愛因斯坦光電效應(yīng)方程；分析能級躍遷過程中釋放的光子種類．【專題】定量思想；推理法；光電效應(yīng)專題；推理能力．【答案】CD【分析】結(jié)合光電效應(yīng)和動(dòng)能定理，可知入射光頻率越大，遏止電壓越大；由光電效應(yīng)方程可以求出b光照射下逸出光電子的最大初動(dòng)能，從而判斷氫原子躍遷的能級再計(jì)算產(chǎn)生光的種數(shù)。【解答】解：A．圖甲所示的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置中，光電管的陽極與電源的正極相連，光電管上所加的電壓是正向電壓，不能測得Uc1，Uc2，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)光電效應(yīng)方程eUc＝Ekm＝hν﹣W0可知頻率越大，遏止電壓越大，由圖可知Uc1＞Uc2故若b光為綠光，c光不可能是黃光，故B錯(cuò)誤；C．若b光光子能量為0.66eV，照射某一個(gè)處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子，氫原子吸收光子后的能量值E＝E3+ΔE＝（﹣1.51+0.66）eV＝﹣0.85eV氫原子吸收b光光子的能量，躍遷至n＝4激發(fā)態(tài)，一個(gè)氫原子向低能級躍遷至基態(tài)可最多產(chǎn)生3種不同頻率的光，故C正確；D．若用能使金屬銣發(fā)生光電效應(yīng)的光，根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ek＝hν﹣W0＝hν﹣2.13eV＞0則光子的能量大于2.13eV，處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子，該氫原子發(fā)生電離的能量為1.51eV，故用能使金屬銣發(fā)生光電效應(yīng)的光直接照射處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子，可以直接使該氫原子電離，故D正確。故選：CD。【點(diǎn)評】解決本題的突破口在于通過遏止電壓比較最大初動(dòng)能，結(jié)合光電效應(yīng)方程進(jìn)行分析。（多選）13．（2024?貴州）我國在貴州平塘建成了世界最大單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡FAST，其科學(xué)目標(biāo)之一是搜索地外文明。在宇宙中，波長位于搜索地外文明的射電波段的輻射中存在兩處較強(qiáng)的輻射，一處是波長為21cm的中性氫輻射，另一處是波長為18cm的羥基輻射。在真空中，這兩種波長的輻射相比，中性氫輻射的光子（）A．頻率更大 B．能量更小 C．動(dòng)量更小 D．傳播速度更大【考點(diǎn)】光子的動(dòng)量；光子與光子能量的計(jì)算．【專題】定量思想；推理法；光的衍射、偏振和電磁本性專題；理解能力．【答案】BC【分析】根據(jù)真空中的光速公式結(jié)合光子能量公式、動(dòng)量公式以及真空中光速特性進(jìn)行分析判斷?！窘獯稹拷猓焊鶕?jù)公式c＝λν，光子的能量公式E＝hν，動(dòng)量p=?故選：BC?！军c(diǎn)評】考查光子的波速、能量、動(dòng)量等基本概念，會(huì)根據(jù)題意進(jìn)行準(zhǔn)確分析和判斷。（多選）14．（2024春?濰坊期末）玻爾的原子理論成功地解釋了氫原子光譜，其能級圖如圖所示。在氫原子光譜中，有不同的線系，其中最典型的是巴耳末系，是氫原子在躍遷時(shí)發(fā)出一系列不同波長的光，其波長可以用巴耳末公式1λA．如果大量氫原子處在n＝3能級，能輻射出3種不同波長的光，其中波長最短的光是n＝3能級向n＝1能級躍遷時(shí)發(fā)出的 B．要使處于n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子電離，它需要吸收的能量至少為10.2eV C．巴耳末公式只包含了氫原子的部分光譜線 D．巴耳末公式n＝5時(shí)計(jì)算出的氫原子光譜的譜線，是n＝5能級向n＝1能級躍遷造成的【考點(diǎn)】計(jì)算能級躍遷過程中吸收或釋放的光子的頻率和波長；原子電離的條件；氫原子光譜及巴耳末公式．【專題】定量思想；推理法；原子的能級結(jié)構(gòu)專題；分析綜合能力．【答案】AC【分析】根據(jù)巴耳末—里德伯公式，結(jié)合n＝∞→k＝1躍遷，得出波長，并確定對應(yīng)的頻率，同理可得出由n＝3→k＝2躍遷時(shí)發(fā)出的能量，即可求解?！窘獯稹拷猓篈．如果大量氫原子處在n＝3能級，能輻射出3種不同波長的光，其中波長最短的光是n＝3能級向n＝1能級躍遷時(shí)發(fā)出的，故A正確；B．要使處于n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子電離，它需要吸收的能量至少為3.4eV，故B錯(cuò)誤；C．巴耳末公式只包含從高能態(tài)躍遷到第2能級時(shí)，放出的光子，因此只包含了氫原子的部分光譜線，故C正確；D．巴耳末公式n＝5時(shí)計(jì)算出的氫原子光譜的譜線，是n＝5能級向n＝2的能級躍遷造成的，故D錯(cuò)誤。故選：AC?！军c(diǎn)評】本題考查原子躍遷問題，掌握躍遷時(shí)釋放的能量。（多選）15．（2024春?開封期末）如圖為某款條形碼掃描筆的工作原理圖，發(fā)光二極管發(fā)出的光頻率為ν0。將掃描筆筆口打開，在條形碼上勻速移動(dòng)，遇到黑色線條光幾乎全部被吸收；遇到白色線條光被大量反射到光電管中的金屬表面（截止頻率0.8ν0），產(chǎn)生光電流，如果光電流大于某個(gè)值，會(huì)使信號處理系統(tǒng)導(dǎo)通，將條形碼變成一個(gè)個(gè)脈沖電信號。下列說法正確的是（）A．掃描筆在條形碼上移動(dòng)的速度會(huì)影響相鄰脈沖電信號的時(shí)間間隔 B．頻率為ν0的光照到光電管的金屬表面立即產(chǎn)生光電子 C．若頻率為ν0的光子能量為8eV，則一群氫原子從n＝4能級躍遷到n＝1能級過程中發(fā)出的光，有4種光可以識(shí)別條形碼 D．若部分光線被遮擋，光電子飛出陰極時(shí)的最大初動(dòng)能不變，但光電流減小【考點(diǎn)】分析能級躍遷過程中釋放的光子種類；光電流及其影響因素．【專題】定量思想；推理法；原子的能級結(jié)構(gòu)專題；推理能力．【答案】AB【分析】掃描筆的移動(dòng)速度越大則相鄰脈沖電信號的時(shí)間間隔越?。桓鶕?jù)光電效應(yīng)的瞬時(shí)性分析；根據(jù)光電效應(yīng)的條件及氫原子能級躍遷規(guī)律分析。【解答】解：A、相鄰脈沖電信號的時(shí)間間隔與掃描筆在條形碼上移動(dòng)的速度大小有關(guān)，故A正確；B、頻率為ν0的光大于金屬的截止頻率，照到光電管時(shí)發(fā)生光電效應(yīng)是瞬間的，即立刻產(chǎn)生光電子，故B正確；C、光的頻率大于金屬的截止頻率，即0.8ν0＝0.8×8eV＝6.4eV可以識(shí)別條形碼，一群氫原子從n＝4能級躍遷到n＝1能級過程中發(fā)出的光的能量分別為E1＝﹣0.85eV﹣（﹣13.60）eV＝12.75eVE2＝﹣1.51eV﹣（﹣13.60）eV＝12.09eVE3＝﹣3.40eV﹣（﹣13.60）eV＝10.2eVE4＝﹣0.85eV﹣（﹣1.51）eV＝0.66eVE5＝﹣0.85eV﹣（﹣3.40）eV＝2.55eVE6＝﹣1.51eV﹣（﹣3.40）eV＝1.89eV；可知有3種光可以識(shí)別條形碼，故C錯(cuò)誤；D、若部分光線被遮擋，光的頻率不變，光照強(qiáng)度減小，則光電子飛出陰極時(shí)的最大初動(dòng)能不變，但光電流減小，故D錯(cuò)誤。故選：AB?！军c(diǎn)評】本題的關(guān)鍵要讀懂題意，熟練運(yùn)用光電效應(yīng)的條件與氫原子能級躍遷規(guī)律分析問題。三．填空題（共5小題）16．（2024春?廈門期末）在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為ν的光分別照射到a、b兩種金屬上，測得相應(yīng)光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb。已知金屬a的極限頻率大于金屬b的極限頻率，h為普朗克常量，則Eka＜Ekb（選填“＜”或“＞”），金屬a的極限頻率為ν?Eka【考點(diǎn)】愛因斯坦光電效應(yīng)方程．【專題】定量思想；推理法；光電效應(yīng)專題；分析綜合能力．【答案】＜，ν?【分析】根據(jù)兩金屬的極限頻率的關(guān)系可知其逸出功的大小關(guān)系，再根據(jù)光電效應(yīng)方程判斷光電子的最大初動(dòng)能大小關(guān)系；根據(jù)光電效應(yīng)方程求解金屬a的極限頻率。【解答】解：金屬a的極限頻率大于金屬b的極限頻率，則金屬a的逸出功Wa大于金屬b的逸出功Wb，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν﹣W0可知Eka＜Ekb；根據(jù)Eka＝hν﹣Wa＝hν﹣hνa，解得金屬a的極限頻率為νa=ν?故答案為：＜，ν?【點(diǎn)評】此題考查了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，解決本題的關(guān)鍵掌握光電效應(yīng)方程以及知道極限頻率和逸出功的關(guān)系。17．（2024春?普陀區(qū)校級期末）如圖，放射性元素鐳在衰變過程中釋放α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，則表示α射線的是③④，表示β射線的是①⑥；若射線都是垂直電場和磁場進(jìn)入，則射線⑥將做以下三種運(yùn)動(dòng)中的哪一種：A.勻速圓周運(yùn)動(dòng)B.類平拋運(yùn)動(dòng)C.一般曲線運(yùn)動(dòng)填寫你的選項(xiàng)并闡述理由在磁場中粒子僅受洛倫茲力，洛倫茲力始終垂直于速度方向提供向心力，故在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)?！究键c(diǎn)】α衰變的特點(diǎn)、本質(zhì)及方程；β衰變的特點(diǎn)、本質(zhì)及方程．【專題】定性思想；推理法；帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)專題；推理能力．【答案】③④，①⑥，A，在磁場中粒子僅受洛倫茲力，洛倫茲力始終垂直于速度方向提供向心力，故在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。【分析】根據(jù)粒子受電場力的方向分析；根據(jù)左手定則分析粒子受洛倫茲力的方向；根據(jù)粒子的受力特點(diǎn)分析運(yùn)動(dòng)性質(zhì)?！窘獯稹拷猓害辽渚€實(shí)質(zhì)為氦核，帶正電，根據(jù)電荷所受電場力特點(diǎn)可知：③為α射線；在磁場中α射線受到的洛倫茲力向左，故④是α射線。β射線為電子流，帶負(fù)電，根據(jù)電荷所受電場力特點(diǎn)可知：①為β射線；在磁場中β射線受到的洛倫茲力向右，故⑥是β射線。⑥是β射線，在磁場中粒子僅受洛倫茲力，洛倫茲力始終垂直于速度方向提供向心力，故在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。故選A。故答案為：③④，①⑥，在磁場中粒子僅受洛倫茲力，洛倫茲力始終垂直于速度方向提供向心力，故在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。【點(diǎn)評】能正確對α粒子和β粒子受力分析是解題的關(guān)鍵，注意在分析受洛倫茲力時(shí)，四指的指向。18．（2024春?鼓樓區(qū)校級期末）2021年5月28日，中國的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄，成功實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運(yùn)行，向核聚變能源應(yīng)用邁出重要一步。我國重大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電。氘核聚變反應(yīng)的方程為：12H+12H→x+0【考點(diǎn)】利用結(jié)合能或比結(jié)合能計(jì)算核能；結(jié)合能與比結(jié)合能的概念及簡單計(jì)算．【專題】計(jì)算題；定量思想；推理法；重核的裂變和輕核的聚變專題；理解能力．【答案】23He【分析】根據(jù)核反應(yīng)方程的電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒寫出方程式，分析產(chǎn)物x；根據(jù)能量守恒計(jì)算x的比結(jié)合能。【解答】解：由核反應(yīng)方程的電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得反應(yīng)方程式為：12H根據(jù)能量守恒定律有：4E+ΔE＝3Ex，故x的比結(jié)合能Ex=故答案為：23【點(diǎn)評】本題主要考查學(xué)生對核反應(yīng)方程中的電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒的掌握，屬于簡單題。19．（2024?思明區(qū)校級模擬）根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，氦離子（He+）的能級圖如圖甲所示，大量處在n＝4的激發(fā)態(tài)的氦離子（He+）在向低能級躍遷的過程中會(huì)輻射出6種能量的光，用其中所輻射出的能量最小的光去照射光電管陰極K，電路圖如圖乙所示，合上開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于1.64V時(shí)，電流表示數(shù)仍不為零，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于1.64V時(shí)，電流表讀數(shù)為零。則光電管陰極材料的逸出功W＝1.00eV?！究键c(diǎn)】分析能量躍遷過程中的能量變化（吸收或釋放光子）；愛因斯坦光電效應(yīng)方程．【專題】定量思想；推理法；光電效應(yīng)專題；推理能力．【答案】6，1.00?！痉治觥扛鶕?jù)躍遷規(guī)律計(jì)算；根據(jù)動(dòng)能定理和愛因斯坦的光電效應(yīng)方程計(jì)算。【解答】解：根據(jù)Cn2可得大量處在n＝4的激發(fā)態(tài)的氦離子（He+）在向低能級躍遷的過程中會(huì)輻射出6種能量的光。其中所輻射出的能量最小的光是從n＝4向n＝3能級躍遷時(shí)產(chǎn)生的，其能量為E＝E4﹣E3＝﹣3.4eV﹣（﹣6.04eV）＝2.64eV，根據(jù)動(dòng)能定理和愛因斯坦的光電效應(yīng)方程有eU＝hν﹣W0，其中E＝hν，代入數(shù)據(jù)解得W故答案為：6，1.00。【點(diǎn)評】掌握能級躍遷規(guī)律和愛因斯坦的光電效應(yīng)方程是解題的基礎(chǔ)。20．（2024?鯉城區(qū)校級模擬）全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站—山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程送電成功，標(biāo)志著我國成為世界少數(shù)幾個(gè)掌握第四代核能技術(shù)的國家之一。目前核電站獲取核能的基本核反應(yīng)方程：92235U+01n→56141Ba+3692Kr+3X，這個(gè)核反應(yīng)方程中的X表示01n。這個(gè)核反應(yīng)釋放出大量核能；56141Ba的比結(jié)合能大于【考點(diǎn)】利用結(jié)合能或比結(jié)合能計(jì)算核能；用愛因斯坦質(zhì)能方程計(jì)算核反應(yīng)的核能．【專題】定量思想；推理法；愛因斯坦的質(zhì)能方程應(yīng)用專題；推理能力．【答案】01n【分析】根據(jù)核反應(yīng)方程的書寫規(guī)則推導(dǎo)X的屬性，根據(jù)比結(jié)合能越大越穩(wěn)定進(jìn)行分析判斷，結(jié)合愛因斯坦的質(zhì)能方程列式求解?！窘獯稹拷猓焊鶕?jù)核反應(yīng)書寫規(guī)則，質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，X的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，所以X表示中子，即01n；根據(jù)比結(jié)合能越大越穩(wěn)定的規(guī)律可知，56141Ba的比結(jié)合能大于92235U的比結(jié)合能；根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程，釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝（m1+m4﹣m2﹣m3﹣3m4）c2＝（m1故答案為：01n【點(diǎn)評】考查核反應(yīng)方程的書寫規(guī)則以及愛因斯坦的質(zhì)能方程，會(huì)根據(jù)題意進(jìn)行分析求解。四．解答題（共5小題）21．（2024春?豐臺(tái)區(qū)期末）康普頓效應(yīng)揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外還具有動(dòng)量。根據(jù)狹義相對論，光子的能量E與其動(dòng)量p的關(guān)系為E＝pc，其中c為真空中光速。（1）推導(dǎo)波長為λ的單色光光子的動(dòng)量表達(dá)式p=?（2）在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射的光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，電子會(huì)帶走一部分能量和動(dòng)量。假設(shè)入射光子與靜止的自由電子發(fā)生彈性碰撞，碰撞后光子的方向恰好與原入射方向垂直。已知入射光波長為λ0，散射后波長為λ1。a.畫出碰撞前后光子動(dòng)量以及碰后電子動(dòng)量三者的矢量關(guān)系圖（在圖中標(biāo)出光子碰前、碰后的動(dòng)量大小）；b.分析比較入射光波長λ0與散射后波長λ1的大小關(guān)系。（3）如同大量氣體分子與器壁頻繁碰撞產(chǎn)生壓力一樣，當(dāng)光照射到物體表面時(shí)，也將產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會(huì)對物體表面產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”。有科學(xué)家設(shè)想利用太空中阻力很小的特點(diǎn)，可以在宇宙飛船上安裝太陽帆，利用光壓推動(dòng)飛船前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)星際旅行。若將一個(gè)材質(zhì)很輕、面積足夠大的太陽帆完全展開，調(diào)整帆面方向，使其與太陽光照方向垂直。已知帆面處單位面積接收的太陽光輻射功率為P，其中被太陽帆表面反射的光占入射光比例為K，其余的入射光均被太陽帆面吸收，不考慮光子被反射前后的能量變化。推導(dǎo)太陽帆受到的光壓P光的表達(dá)式?！究键c(diǎn)】能量子與量子化現(xiàn)象；用動(dòng)量定理求流體沖擊問題．【專題】定量思想；推理法；光的波粒二象性和物質(zhì)波專題；分析綜合能力．【答案】（1）見解析；（2）a.碰撞前后光子動(dòng)量以及碰后電子動(dòng)量三者的矢量關(guān)系圖如圖所示b.入射光波長λ0與散射后波長λ1的大小關(guān)系λ1＞λ0。（3）太陽帆受到的光壓P光的表達(dá)式P光【分析】（1）根據(jù)能量與質(zhì)量的關(guān)系，結(jié)合光子能量與頻率的關(guān)系以及動(dòng)量的表達(dá)式推導(dǎo)單色光光子的動(dòng)量p=?（2）①粒子碰撞前后系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，據(jù)此可求解；②光子與靜止得電子發(fā)生碰撞后，光子把一部分能量傳遞給了電子，即碰撞后光子的能量減小了。（3）根據(jù)一小段時(shí)間Δt內(nèi)激光器發(fā)射的光子數(shù)，結(jié)合動(dòng)量定理和壓強(qiáng)公式求出其在物體表面引起的光壓的表達(dá)式?！窘獯稹拷猓海?）根據(jù)E＝pcE＝hνc＝λν解得p=?（2）a.根據(jù)p=?p0碰后光子的動(dòng)量為p1根據(jù)動(dòng)量守恒定律，碰撞后，光子的動(dòng)量與碰后電子的動(dòng)量的矢量和等于碰前入射光子的動(dòng)量，矢量圖如圖所示；b.根據(jù)能量守恒定律，碰后光子的能量變小?λ解得λ1＞λ0散射后波長λ1大于入射光波長λ0；（3）一小段時(shí)間Δt內(nèi)，太陽帆接收的光子數(shù)為n=P取光子初速度方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量定理得F?Δt=Kn?光產(chǎn)生的壓強(qiáng)為P光解得P光答：（1）見解析；（2）a.碰撞前后光子動(dòng)量以及碰后電子動(dòng)量三者的矢量關(guān)系圖如圖所示b.入射光波長λ0與散射后波長λ1的大小關(guān)系λ1＞λ0。（3）太陽帆受到的光壓P光的表達(dá)式P光【點(diǎn)評】考查光子的能量與動(dòng)量區(qū)別與聯(lián)系，掌握動(dòng)量定理的應(yīng)用，注意建立正確的模型是解題的關(guān)鍵。22．（2024春?楊浦區(qū)校級期末）地球接近木星，以期利用“引力彈弓”效應(yīng)加速，節(jié)省能源。示意如圖1，該效應(yīng)可等效為彈性碰撞，過程中由行星發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量忽略不計(jì)。（1）為定量求解加速后的地球速度v1′，需要列出系統(tǒng)的動(dòng)量守恒方程和動(dòng)能相等方程。為使后者成立，需要保證“碰撞”前后地球與木星之間的距離相同，從而使得系統(tǒng)的引力勢能相等。（2）經(jīng)過計(jì)算，陶老師發(fā)現(xiàn)，由于木星質(zhì)量m2遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地球質(zhì)量m1，出射速度大小v1′＝v1+2v2，即地球獲得了2v2的速度增量。對應(yīng)的動(dòng)能增量的來源是什么？“彈性碰撞”之后木星的速度約為多大？C。A.木星動(dòng)能；v2B.太陽與該系統(tǒng)間的引力勢能；v2+2v1C.系統(tǒng)的引力勢能；v1（3）修復(fù)行星發(fā)動(dòng)機(jī)之后，繼續(xù)用卡車沿坡道運(yùn)送燃料。設(shè)卡車額定功率P0＝5MW（兆瓦），滿載總質(zhì)量m＝500t（噸），爬坡坡度θ＝10°，摩擦阻力、空氣阻力等阻力之和恒為50kN。①求卡車的最大速度；②若以恒定加速度0.5m/s2啟動(dòng)，求達(dá)到額定功率所需的時(shí)間；（4）恒星發(fā)動(dòng)機(jī)利用核聚變產(chǎn)生能量。若1t的燃料經(jīng)過核反應(yīng)后，質(zhì)量變?yōu)?.999t，則根據(jù)質(zhì)能關(guān)系，可以判斷出，地球獲得的動(dòng)能A。A.等于9×1019JB.小于9×1016JC.等于4.5×1016JD.小于4.5×1013J【考點(diǎn)】用愛因斯坦質(zhì)能方程計(jì)算核反應(yīng)的核能；機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)；利用動(dòng)能定理求解機(jī)車啟動(dòng)問題；動(dòng)量守恒與能量守恒共同解決實(shí)際問題．【專題】定量思想；推理法；動(dòng)量和能量的綜合；分析綜合能力．【答案】（1）動(dòng)量守恒、引力勢能；（2）C；（3）答：①卡車的最大速度為100m/s；②若以恒定加速度0.5m/s2啟動(dòng)，達(dá)到額定功率所需的時(shí)間8.56s；（4）A?！痉治觥浚?）（2）根據(jù)彈性碰撞的規(guī)律分析；分析探測器的動(dòng)能大小變化，從而分析引力做功情況；在探測器被加速的過程中，只有探測器與行星之間的相互作用力做功，機(jī)械能守恒。（3）根據(jù)功率的相關(guān)知識(shí)和動(dòng)能定理求解恒力啟動(dòng)和恒功率啟動(dòng)的最大速度和時(shí)間問題；（4）根據(jù)質(zhì)能方程求地球獲得的動(dòng)能?！窘獯稹拷猓海?）取木星的速度方向?yàn)檎较颍到y(tǒng)動(dòng)量守恒，可得：m2v2﹣m1v1＝m2v2′+mv1'“碰撞”前后地球與木星之間的距離相同，從而使得系統(tǒng)的引力勢能相等，可得12聯(lián)立可求出加速后的地球速度。（2）對應(yīng)的動(dòng)能增量的來源是木星對地球的萬有引力做功。故ABD錯(cuò)誤，C正確；故選：C。（3）①根據(jù)功率公式有：P0＝fvm代入數(shù)據(jù)解得：vm＝100m/s②由牛頓第二定律：F﹣f﹣mgsinθ＝ma又根據(jù)動(dòng)學(xué)公式有：v＝at當(dāng)?shù)竭_(dá)最大功率時(shí)有：P0＝Fv聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得：t＝8.56s（4）根據(jù)質(zhì)能方程可知，地球獲得的動(dòng)能為：Ek＝Δmc2＝0.001×1000×（3×108）2J＝9×1016J，故BCD錯(cuò)誤，故A正確。故選：A。故答案為：（1）動(dòng)量守恒、引力勢能；（2）C；（3）答：①卡車的最大速度為100m/s；②若以恒定加速度0.5m/s2啟動(dòng)，達(dá)到額定功率所需的時(shí)間為8.56s；（4）A。【點(diǎn)評】本題考查動(dòng)量守恒在天體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用，解題關(guān)鍵掌握兩個(gè)守恒在天體中的應(yīng)用，理解機(jī)動(dòng)車的兩種啟動(dòng)方式中牛頓第二定律、動(dòng)能定理的應(yīng)用。23．（2024春?普陀區(qū)校級期末）（三）氫原子氣體2022年10月，中國科學(xué)院國家天文臺(tái)利用中國天眼FAST進(jìn)行成像觀測，在致密星系群“斯蒂芬五重星系”及周圍天區(qū)，發(fā)現(xiàn)了巨大原子氣體系統(tǒng)，也就是大量彌散的氫原子氣體。氫原子內(nèi)部質(zhì)子和電子間距離為5.3×10﹣11m，質(zhì)子與電子的相關(guān)數(shù)據(jù)、引力恒量、靜電力常量見表。氫只有三種同位素：氕（P）原子核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子，無中子；氘（D）（重氫）原子核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子，1個(gè)中子；氚（T）（超重氫）原子核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子，2個(gè)中子。線度（半徑）（m）質(zhì)量（kg）電量（C）質(zhì)子10﹣151.67×10﹣271.6×10﹣19電子10﹣189.1×10﹣311.6×10﹣19引力恒量G＝6.67×10﹣11N?m2/kg2靜電力常量k＝9×109N?m2/C2（1）在計(jì)算質(zhì)子和電子間相互作用力的大小時(shí)A（選擇：A.能B.不能）將二者看作質(zhì)點(diǎn)和點(diǎn)電荷，判斷依據(jù)是兩者間距遠(yuǎn)大于其線度。（2）質(zhì)子與電子之間同時(shí)存在萬有引力FG和靜電力Fe，則FGFeA.?1B.＞1C.?1D.＜1（3）氫原子的能級圖如圖所示。a.已知紅光的能量范圍為1.61～2.00eV，綠光的能量范圍為2.14～2.53eV，藍(lán)光的能量范圍為2.53～2.76eV，紫光的能量范圍為2.76～3.10eV。若基態(tài)的原子吸收了12.09eV的能量，則能發(fā)出光是A。A.紅光B.綠光C.藍(lán)光D.紫光b.普朗克常量取6.6×10﹣34J?s，處于n＝6能級的氫原子，其能量為﹣0.38eV。大量處于n＝4能級的氫原子，發(fā)出電磁波的最大波長為1.9×10﹣6m。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）c.大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)氫原子中的電子發(fā)生自發(fā)躍遷時(shí)，在此過程中A。A.原子輻射一系列頻率的光子B.原子吸收一系列頻率的光子C.原子吸收某一頻率的光子D.原子輻射某一頻率的光子（4）人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)與玻爾氫原子模型中電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)類似。a.下列說法正確的是C。A.它們做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小跟軌道半徑成反比B.它們都只能在一系列不連續(xù)的軌道運(yùn)動(dòng)C.電子軌道半徑越大，氫原子能量越大D.同一衛(wèi)星在不同軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械能相等b.人造地球衛(wèi)星與氫原子模型中電子的運(yùn)動(dòng)高度相似的原因是：人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力，電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，庫侖力提供向心力，它們運(yùn)動(dòng)的向心力的大小都跟半徑的二次方成反比。c.根據(jù)玻爾原子模型，氫原子在輻射電磁波后，原子的電勢能減小，氫原子的核外電子的速度增大（均選填“減小”“不變”或“增大”）?！究键c(diǎn)】分析能級躍遷過程中釋放的光子種類；天體運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能的變化；庫侖定律的表達(dá)式及其簡單應(yīng)用．【專題】比較思想；極端假設(shè)法；原子的能級結(jié)構(gòu)專題；理解能力．【答案】（1）A、兩者間距遠(yuǎn)大于其線度；（2）C；（3）A、﹣0.38、1.9×10﹣6、A；（4）C、人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力，電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，庫侖力提供向心力，它們運(yùn)動(dòng)的向心力的大小都跟半徑的二次方成反比、減小、增大。【分析】（1）根據(jù)點(diǎn)電荷理想模型的條件進(jìn)行判斷；（2）根據(jù)萬有引力定律和庫侖定律并代入相關(guān)數(shù)據(jù)求兩者比值，可以得到結(jié)論；（3）根據(jù)波爾的躍遷假設(shè)和能量子公式、光速與波長頻率之間的關(guān)系計(jì)算最大波長；（4）根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)模型、結(jié)合向心力公式、牛頓第二定律、萬有引力定律和經(jīng)典電磁理論分析判斷?！窘獯稹拷猓海?）在計(jì)算質(zhì)子和電子間相互作用力的大小時(shí)能將二者看作質(zhì)點(diǎn)和點(diǎn)電荷。判斷依據(jù)是兩者間距遠(yuǎn)大于其線度。（2）根據(jù)萬有引力定律和庫侖定律有：FG=G代入數(shù)據(jù)可知：FG故選：C。（3）a若基態(tài)的原子吸收了12.09eV的能量，剛好躍遷到n＝3能級，由n＝3能級躍遷到n＝1能級釋放光子能量為12.09eV，不在紅光、綠光、藍(lán)光和紫光的能量范圍。由n＝3能級躍遷到n＝2能級釋放光子能量為1.89eV，在紅光能量范圍內(nèi)，不在綠光和藍(lán)光的能量范圍內(nèi)。故BCD錯(cuò)誤，A正確。故選：A。b處于n＝6能級的氫原子，其能量為：E6=E由n＝4能級躍遷到n＝3能級釋放光子能量最小，其能量為：E＝E4﹣E3＝﹣0.85eV+1.89eV＝0.66eV根據(jù)光子能量公式：E=?ν=?代入數(shù)據(jù)得發(fā)出電磁波的最大波長為：λ＝1.9×10﹣6mc大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)氫原子中的電子發(fā)生自發(fā)躍遷時(shí)，在此過程中可輻射出C種不同頻率的光子，即原子輻射一系列頻率的光子，故BCD錯(cuò)誤，A正確。故選：A。（4）aA、向心力由庫侖力提供，所以它們做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小跟軌道半徑的平方成反比，故A錯(cuò)誤；B、人造衛(wèi)星能在連續(xù)軌道運(yùn)動(dòng)，而電子只能在一系列不連續(xù)軌道運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；C、電子軌道半徑越大，氫原子能量越大，故C正確；D、同一衛(wèi)星由低軌道變向高軌道，有其他能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，衛(wèi)星的機(jī)械能增大，故D錯(cuò)誤。故選：C。b人造地球衛(wèi)星與氫原子模型中電子的運(yùn)動(dòng)高度相似的原因是：人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力，電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，庫侖力提供向心力，它們運(yùn)動(dòng)的向心力的大小都跟半徑的二次方成反比。c氫原子在輻射電磁波后，從高能級向低能級躍遷，軌道半徑減小，能級減小，根據(jù)牛頓第二定律：ke故答案為：（1）A、兩者間距遠(yuǎn)大于其線度；（2）C；（3）A、﹣0.38、1.9×10﹣6、A；（4）C、人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力，電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，庫侖力提供向心力，它們運(yùn)動(dòng)的向心力的大小都跟半徑的二次方成反比、減小、增大。【點(diǎn)評】本題考查波爾的原子結(jié)構(gòu)模型及躍遷假設(shè)以及經(jīng)典物理學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，在理解二者不同之外，更要理解物理學(xué)家是如何提出相關(guān)理論，并由此解決一系列問題的方法。24．（2024春?濟(jì)南期末）索末菲繼承并進(jìn)一步發(fā)展了玻爾的氫原子理論，除了能成功解釋氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，還能解釋類氫離子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，對量子力學(xué)的發(fā)展起到了重要的促進(jìn)作用。按照兩人的相關(guān)理論，氫原子或類氫離子中的電子繞原子核（可以看作靜止）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道只可能是某些確定的軌道，如圖所示，軌道序號從內(nèi)到外分別是n＝1，2，3，4…。當(dāng)電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，氫原子或類氫離子具有不同的能量狀態(tài)，軌道序號n＝1時(shí)的能量狀態(tài)稱為基態(tài)，軌道序號n≥2時(shí)的能量狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)，氫原子或類氫離子的能量等于電子繞原子核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能、電子與原子核系統(tǒng)的電勢能的總和。理論證明，電荷量分別為+q1和﹣q2的點(diǎn)電荷相距為r時(shí)，取無窮遠(yuǎn)處為電勢能零點(diǎn)，此兩電荷系統(tǒng)的電勢能的表達(dá)式為Ep=?kq1q2r，其中k＝9.0×109N?m2/C2。電子繞原子核（可看作靜止）在軌道序號為n的軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其軌道周長為電子物質(zhì)波波長（電子物質(zhì)波波長λ與其動(dòng)量mvn的關(guān)系為λ=?m（1）氫原子處于基態(tài)時(shí)的電子的動(dòng)能；（2）氫原子處于基態(tài)時(shí)的能量；（3）核外只有一個(gè)電子的一價(jià)氦離子（He+）是一種類氫離子，求該離子處于基態(tài)時(shí)的能量；（4）大量處于基態(tài)的一價(jià)氦離子（He+）受到激發(fā)后到某一激發(fā)態(tài)，所形成的光譜中僅有一條可見光的譜線，已知可見光光子能量的范圍為1.62eV～3.11eV，求該可見光譜線對應(yīng)的波長?！究键c(diǎn)】計(jì)算能級躍遷過程中吸收或釋放的光子的頻率和波長；氫原子能級圖；分析能量躍遷過程中的能量變化（吸收或釋放光子）．【專題】定量思想；推理法；原子的能級結(jié)構(gòu)專題；推理能力．【答案】（1）氫原子處于基態(tài)時(shí)的電子的動(dòng)能為13.58eV；（2）氫原子處于基態(tài)時(shí)的能量為﹣13.58eV；（3）該離子處于基態(tài)時(shí)的能量為﹣54.32eV；（4）該可見光譜線對應(yīng)的波長為472nm?！痉治觥浚?）根據(jù)牛頓第二定律結(jié)合動(dòng)能公式解答；（2）根據(jù)氫原子能量等于動(dòng)能與勢能之和解答；（3）根據(jù)一價(jià)氦離子（He+）原子核電量與氫原子電荷量的關(guān)系解答；（4）根據(jù)能級躍遷規(guī)律分析解答?！窘獯稹拷猓海?）根據(jù)庫侖力提供向心力有ke2r根據(jù)動(dòng)能的公式有Ek1=代入數(shù)據(jù)解得Ek1＝13.58eV（2）根據(jù)題意可知Ep1=?E1＝Ek1+Ep1解得E1＝﹣13.58eV（3）設(shè)一價(jià)氦離子（He+）的原子核帶電量為Q，處于序號為n的軌道時(shí)kQer2πrn＝n?解得rn=根據(jù)動(dòng)能與勢能的公式有Ekn=Epn=?En＝Ekn+Epn解得En=?一價(jià)氦離子（He+）原子核電量為Q＝2e，類比以上分析可知，一價(jià)氦離子（He+）系統(tǒng)基態(tài)的能量為氫原子基態(tài)能量的4倍，即一價(jià)氦離子（He+）的基態(tài)能量為E1＝﹣13.58eV×4＝﹣54.32eV（4）一價(jià)氦離子（He+）的處于不同能量態(tài)時(shí)的能量分別為：E1＝﹣54.32eVE2＝﹣13.58eVE3＝﹣6.04eVE4＝﹣3.40eVE5＝﹣2.18eVE6＝﹣1.51eV要能觀察到可見光范圍內(nèi)的光譜線，發(fā)生躍遷的兩能級的能量之差應(yīng)在可見光的能量范圍為1.63eV～3.10eV，要僅能觀察到一條可見光范圍內(nèi)的光譜線，由上述一價(jià)氦離子（He+）的能級分布可知，可將一價(jià)氦離子（He+）激發(fā)到第4或者第5能級，從第4能級躍遷到第3能級發(fā)出的光符合要求。ΔE＝E4﹣E3＝﹣3.40eV﹣（﹣6.04）eV＝2.64eVΔE＝hc解得：λ＝4.72×10﹣7m＝472nm答：（1）氫原子處于基態(tài)時(shí)的電子的動(dòng)能為13.58eV；（2）氫原子處于基態(tài)時(shí)的能量為﹣13.58eV；（3）該離子處于基態(tài)時(shí)的能量為﹣54.32eV；（4）該可見光譜線對應(yīng)的波長為472nm?！军c(diǎn)評】本題玻爾理論的內(nèi)容，掌握牛頓第二定律的應(yīng)用，理解能量守恒的表達(dá)式，注意正確的符號運(yùn)算也是解題的關(guān)鍵。25．（2024?江蘇模擬）大量處于n＝5激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時(shí)，發(fā)出頻率不同的大量光子，將這些不同頻率的光分別照射到圖甲電路中光電管陰極K上時(shí)，只能測得兩條光電流隨光電管兩端電壓變化的圖像（如圖乙）。已知a光對應(yīng)的遏止電壓為Ua，氫原子的基態(tài)能量為E1，激發(fā)態(tài)能量為En（1）求光電管陰極的逸出功W0和b光對應(yīng)的遏止電壓Ub。（2）若用b光照射，光電管兩端加上的電壓UKA＝U0，求電子到達(dá)A極時(shí)的最大動(dòng)能Ekm。【考點(diǎn)】原子能級躍遷與光電效應(yīng)的結(jié)合．【專題】定量思想；推理法；物理光學(xué)綜合專題；推理能力．【答案】（1）光電管陰極的逸出功?1516E（2）電子到達(dá)A極時(shí)的最大動(dòng)能eU【分析】（1）只能測得兩條光電流隨光電管兩端電壓變化的圖像，說明只有能級差最大的兩種光發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)躍遷方程結(jié)合光電效應(yīng)方程以及最大初動(dòng)能與遏止電壓關(guān)系可以求出光電管陰極的逸出功W0和b光對應(yīng)的遏止電壓Ub；（2）用b光照射，光電管兩端加上的電壓UKA＝U0，可以根據(jù)光電效應(yīng)方程結(jié)合動(dòng)能定理求電子到達(dá)A極時(shí)的最大動(dòng)能Ekm?！窘獯稹拷猓海?）只能測得兩條光電流隨光電管兩端電壓變化的圖像，說明只有能級差最大的兩種光發(fā)生光電效應(yīng)，即hνa＝E4﹣E1hνb＝E5﹣E1a光照射時(shí)eUa＝（E4﹣E1）﹣W0解得W0b光照射時(shí)eUb＝（E5﹣E1）﹣W0解得Ub（2）由能量守恒定律有Ekm＝eUb﹣eU0解得Ekm答：（1）光電管陰極的逸出功?1516E（2）電子到達(dá)A極時(shí)的最大動(dòng)能eU【點(diǎn)評】該題考查光電效應(yīng)方程與能級躍遷的基本運(yùn)用，關(guān)鍵將能級躍遷與發(fā)生光電效應(yīng)的條件對應(yīng)。

考點(diǎn)卡片1．天體運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能的變化【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】1.本考點(diǎn)旨在針對衛(wèi)星變軌過程中的機(jī)械能變化情況。2.衛(wèi)星變軌有兩種情況，一種是低軌加速進(jìn)高軌；一種是高軌減速進(jìn)低軌。3.加速過程需要發(fā)動(dòng)機(jī)向后噴氣，根據(jù)牛頓第三定律，氣體對衛(wèi)星的作用力向前，對衛(wèi)星做正功，衛(wèi)星的機(jī)械能增加；反之，減速過程需要發(fā)動(dòng)機(jī)向前噴氣，根據(jù)牛頓第三定律，氣體對衛(wèi)星的作用力向后，對衛(wèi)星做負(fù)功，衛(wèi)