2025年高考物理復(fù)習(xí)考點(diǎn)解密追蹤與預(yù)測(cè)（新高考）專題13 光電效應(yīng)及原子結(jié)構(gòu)模型（講義篇）（解析版）

專題13光電效應(yīng)及原子結(jié)構(gòu)模型01專題網(wǎng)絡(luò)·思維腦圖02考情分析·解密高考03高頻考點(diǎn)·以考定法04核心素養(yǎng)·難點(diǎn)突破05創(chuàng)新好題·輕松練習(xí)考點(diǎn)內(nèi)容考情預(yù)測(cè)氫原子能級(jí)及能級(jí)躍遷高考對(duì)于這部分知識(shí)點(diǎn)主要通過(guò)氫原子能級(jí)躍遷、原子核衰變、光電效應(yīng)現(xiàn)象等物理模型進(jìn)行命題設(shè)計(jì)，體現(xiàn)物理對(duì)光與電以及微觀粒子的能量變化的理解、科學(xué)技術(shù)發(fā)展所產(chǎn)生的指導(dǎo)、創(chuàng)新等作用。在解決此類問(wèn)題時(shí)要分析題意中的情境，抓住問(wèn)題實(shí)質(zhì)，具備一定的空間想象能力和數(shù)學(xué)推導(dǎo)能力。主要考查的知識(shí)點(diǎn)有:氫原子能級(jí)躍遷、原子核衰變以及光電效應(yīng)方程等。2024年備考建議氫原子能級(jí)躍遷、原子核衰變以及光電效應(yīng)方程及圖像是各省市?？嫉闹仉y點(diǎn)等。原子核與原子核的衰變比結(jié)合能、半衰期及核能的計(jì)算光電效應(yīng)方程及圖象的理解學(xué)習(xí)目標(biāo)熟悉氫原子能級(jí)躍遷，能量計(jì)算以及光譜線條數(shù)的計(jì)算等。理解原子核衰變，半衰期的計(jì)算。3.掌握愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程理解極限頻率、遏止電壓、飽和光電流等物理量，通過(guò)對(duì)圖像中的截距、斜率等的分析結(jié)合相關(guān)物理量進(jìn)行求解?！镜淅?】（2023·河北·高考真題）2022年8月30日，國(guó)家航天局正式發(fā)布了“羲和號(hào)”太陽(yáng)探測(cè)衛(wèi)星國(guó)際上首次在軌獲取的太陽(yáng)Hα譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)。HA．從∞躍遷到n=2 B．從n=5躍遷到n=2C．從n=4躍遷到n=2 D．從n=3躍遷到n=2【答案】D【詳解】Hαν=可知Hα?ν=可見(jiàn)能級(jí)差越小，頻率越低，波長(zhǎng)越長(zhǎng)。故Hα對(duì)應(yīng)的能級(jí)躍遷過(guò)程為從n=3躍遷到n=2故選D?！镜淅?】（2023·重慶·統(tǒng)考高考真題）原子核92235U可以經(jīng)過(guò)多次α和β衰變成為穩(wěn)定的原子核82207A．87B．84C．88D．84【答案】A【詳解】原子核92235U衰變成為穩(wěn)定的原子核82207Pb故選A?！镜淅?】（2023·浙江·統(tǒng)考高考真題）“玉兔二號(hào)”裝有核電池，不懼漫長(zhǎng)寒冷的月夜。核電池將94238Pu衰變釋放的核能一部分轉(zhuǎn)換成電能。94A．衰變方程中的X等于233 B．24He的穿透能力比C．94238Pu比92XU的比結(jié)合能小【答案】C【詳解】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，衰變方程為94即衰變方程中的X=234，故A錯(cuò)誤；B．24C．比結(jié)合能越大越穩(wěn)定，由于94238Pu衰變成為了92234U，故92234UD．半衰期由原子核本身決定的，與溫度等外部因素?zé)o關(guān)，故D錯(cuò)誤。故選C?？枷?1氫原子能級(jí)及能級(jí)躍遷1．對(duì)氫原子的能級(jí)圖的理解(1)氫原子的能級(jí)圖(如下圖)．(2)氫原子能級(jí)圖的意義：①能級(jí)圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)．②橫線左端的數(shù)字“1,2,3…”表示量子數(shù)，右端的數(shù)字“－13.6，－3.4…”表示氫原子的能級(jí)．③相鄰橫線間的距離不相等，表示相鄰的能級(jí)差不等，量子數(shù)越大，相鄰的能級(jí)差越?。軒Ъ^的豎線表示原子由較高能級(jí)向較低能級(jí)躍遷，原子躍遷條件為：hν＝Em－En.2．關(guān)于能級(jí)躍遷的三點(diǎn)說(shuō)明(1)當(dāng)光子能量大于或等于13.6eV時(shí)，也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收，使氫原子電離；當(dāng)處于基態(tài)的氫原子吸收的光子能量大于13.6eV，氫原子電離后，電子具有一定的初動(dòng)能．(2)當(dāng)軌道半徑減小時(shí)，庫(kù)侖引力做正功，原子的電勢(shì)能減小，電子動(dòng)能增大，原子能量減小，反之．軌道半徑增大時(shí)，原子電勢(shì)能增大、電子動(dòng)能減小，原子能量增大．(3)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)：N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2).氫原子能級(jí)圖與原子躍遷問(wèn)題的解答技巧(1)能級(jí)之間躍遷時(shí)放出的光子頻率是不連續(xù)的．(2)能級(jí)之間發(fā)生躍遷時(shí)放出(吸收)光子的頻率由hν＝Em－En求得．若求波長(zhǎng)可由公式c＝λν求得．(3)一個(gè)氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n－1)．(4)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法．①用數(shù)學(xué)中的組合知識(shí)求解：N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2).②利用能級(jí)圖求解：在氫原子能級(jí)圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫(huà)出，然后相加．考向02原子核與原子核的衰變1．衰變規(guī)律及實(shí)質(zhì)(1)兩種衰變的比較衰變類型α衰變?chǔ)滤プ兯プ兎匠蘣q\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e衰變實(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(0,－1)e衰變規(guī)律質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒(2)γ射線：γ射線經(jīng)常是伴隨著α衰變或β衰變同時(shí)產(chǎn)生的．其實(shí)質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生α衰變或β衰變的過(guò)程中，產(chǎn)生的新核由于具有過(guò)多的能量(核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子．2．原子核的人工轉(zhuǎn)變用高能粒子轟擊靶核，產(chǎn)生另一種新核的反應(yīng)過(guò)程．(1)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H.(2)查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n.(3)居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)方程為：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n.eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e.3．確定衰變次數(shù)的方法因?yàn)棣滤プ儗?duì)質(zhì)量數(shù)無(wú)影響，先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)．考向03比結(jié)合能、半衰期及核能的計(jì)算1．核反應(yīng)類型(1)核反應(yīng)的四種類型：衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和聚變．(2)核反應(yīng)過(guò)程一般都是不可逆的，所以核反應(yīng)方程只能用單向箭頭連接并表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接．(3)核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能憑空只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律杜撰出生成物來(lái)寫(xiě)核反應(yīng)方程．(4)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化．(5)核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒．2．計(jì)算核能的幾種方法(1)根據(jù)ΔE＝Δmc2計(jì)算，計(jì)算時(shí)Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”．(2)根據(jù)ΔE＝Δm×931.5MeV計(jì)算．因1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5MeV的能量，所以計(jì)算時(shí)Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”．(3)根據(jù)平均結(jié)合能來(lái)計(jì)算核能原子核的結(jié)合能＝平均結(jié)合能×核子數(shù)．(4)有時(shí)可結(jié)合動(dòng)量守恒和能量守恒進(jìn)行分析計(jì)算，此時(shí)應(yīng)注意動(dòng)量、動(dòng)能關(guān)系式p2＝2mEk的應(yīng)用．3.半衰期(1)公式：，(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部自身因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無(wú)關(guān)．(1)核反應(yīng)方程的書(shū)寫(xiě)方法①熟記常見(jiàn)基本粒子的符號(hào)是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)．如質(zhì)子(eq\o\al(1,1)H)、中子(eq\o\al(1,0)n)、α粒子(eq\o\al(4,2)He)、β粒子(eq\o\al(0,－1)e)、正電子(eq\o\al(0,1)e)、氘核(eq\o\al(2,1)H)、氚核(eq\o\al(3,1)H)等．②掌握核反應(yīng)方程遵守的規(guī)律是正確書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程或判斷某個(gè)核反應(yīng)方程是否正確的依據(jù)，所以要理解并應(yīng)用好質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律．③熟悉核反應(yīng)的四種基本類型，可以幫助我們理清思路，很快寫(xiě)出正確的核反應(yīng)方程．(2)核能釋放的兩種途徑的理解中等大小的原子核的比結(jié)合能最大，這些核最穩(wěn)定．①使較重的核分裂成中等大小的核．②使較小的核結(jié)合成中等大小的核．兩種途徑都可以使核子的比結(jié)合能增加，都可以釋放能量．考向01氫原子能級(jí)及能級(jí)躍遷【針對(duì)練習(xí)1】（2023·遼寧葫蘆島·統(tǒng)考二模）氫原子能級(jí)圖如圖，En=1n2E1，E1=?13.6eV，假設(shè)氫原子從n=3能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)和n=2能級(jí)發(fā)出的光的波長(zhǎng)和頻率分別為λ1、λ2和ν1、ν2，氫原子從

A．ν1=ν2+C．E1=E2+【答案】A【詳解】AB．根據(jù)題意，有???所以??即ν1故A正確，B錯(cuò)誤；CD．根據(jù)EnE2=所以EE故CD錯(cuò)誤。故選A?！踞槍?duì)練習(xí)2】（多選）（2024·浙江嘉興·統(tǒng)考一模）如圖所示是氫原子的能級(jí)圖。已知可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍為4.0×10?7m～7.6×10A．氫原子處在n=4能級(jí)，會(huì)輻射可見(jiàn)光B．氫原子從高能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷時(shí)，輻射的光具有顯著的熱效應(yīng)C．氫原子從n=4能級(jí)向n=2能級(jí)和n=1能級(jí)躍遷時(shí)輻射的兩種光，在同一介質(zhì)中傳播時(shí)前者速度小于后者D．氫原子從n=4能級(jí)向低能級(jí)躍遷，輻射的光子的最大動(dòng)量是5.44×【答案】AB【詳解】A．可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍為4.0×10?ν=?可得可見(jiàn)光的光子能量范圍約為1.6eV氫原子從n=4能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷，輻射的光子能量為3.4屬于可見(jiàn)光，故A正確；B．氫原子從高能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷時(shí)，輻射的光子能量小于1.51eVC．氫原子從n=4能級(jí)向n=2能級(jí)和n=1能級(jí)躍遷時(shí)輻射的兩種光，前者頻率低，在同一介質(zhì)中傳播時(shí)前者速度大于后者，故C錯(cuò)誤；D．氫原子從n=4能級(jí)向低能級(jí)躍遷，E得輻射的光子的最大動(dòng)量p=故D錯(cuò)誤。故選AB?？枷?2原子核與原子核的衰變【針對(duì)練習(xí)3】（2023·江西九江·統(tǒng)考三模）太陽(yáng)內(nèi)部某種熱核反應(yīng)方程式為12H+A．X為質(zhì)子 B．γ射線本質(zhì)為高能量的光子C．核反應(yīng)中12H的比結(jié)合能較24【答案】B【詳解】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒電荷數(shù)守恒可知，X的電荷數(shù)為0，質(zhì)量數(shù)為1，故X為中子，故A錯(cuò)誤；B．γ射線本質(zhì)為高能量的光子，故B正確；C．因?yàn)樯晌锔€(wěn)定，所以生成物24D．核電站利用反應(yīng)為重核的裂變，不是題中反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。故選B?！踞槍?duì)練習(xí)4】（2023·四川成都·統(tǒng)考三模）我們?cè)诘厍蛏汐@取和消耗的能量，絕大部分來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部核聚變釋放的核能。下列核反應(yīng)方程中，屬于核聚變的是（）

A．92238U→C．24He+【答案】B【詳解】A．92238UB．12C．24HeD．92235故選B?？枷?3比結(jié)合能、半衰期及核能的計(jì)算【針對(duì)練習(xí)5】（2024·廣東·統(tǒng)考一模）用來(lái)冷卻核電站反應(yīng)堆的廢水中，受核反應(yīng)36Li+Y→24A．Y是質(zhì)子B．Y是電子C．改變核廢水的溫度，核廢水中氚（13D．再經(jīng)過(guò)24.86年，現(xiàn)有某部分核廢水中的氚（13【答案】C【詳解】AB.根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒得Y的質(zhì)量數(shù)是1，電荷數(shù)是0，所以Y是中子，故AB錯(cuò)誤；C.元素的半衰期由原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，所以改變核廢水的溫度，核廢水中氚（13D.設(shè)原來(lái)氚的質(zhì)量為m0，由m=得剩余的氚質(zhì)量為m=故D錯(cuò)誤。故選C?！踞槍?duì)練習(xí)6】（2024·浙江·校聯(lián)考一模）2023年8月24日，日本政府正式向海洋排放福島第一核電站的核廢水。核廢水中的84210Po發(fā)生衰變時(shí)的核反應(yīng)方程為84210Po→82206Pb+X，84210A．該衰變是由于弱相互作用引起的B．由于海水的稀釋，84210C．84206Po的平均核子質(zhì)量大于D．該核反應(yīng)過(guò)程中放出的能量Δ【答案】D【詳解】A．根據(jù)衰變方程可知X為24He，所以84210PoB．半衰期與原子所處的物理狀態(tài)無(wú)關(guān)，與原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，故B錯(cuò)誤；C．平均核子質(zhì)量是原子質(zhì)量與核子數(shù)的比值，所以84206Po的平均核子質(zhì)量小于D．比結(jié)合能是原子核的結(jié)合能與核子數(shù)的比值，所以84210Po的比結(jié)合能為210E1，82206Δ故D正確。故選D?？枷?4光電效應(yīng)方程及圖象的理解1．光電效應(yīng)中的幾個(gè)概念比較(1)光子與光電子光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來(lái)的電子，其本質(zhì)是電子．(2)光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能光照射到金屬表面時(shí)，電子吸收光子的全部能量，可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動(dòng)能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時(shí)，只需克服原子核的引力做功的情況，才具有最大初動(dòng)能．(3)光電流和飽和光電流金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無(wú)關(guān)．(4)光的強(qiáng)弱與飽和光電流頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大．2．對(duì)光電效應(yīng)規(guī)律的解釋對(duì)應(yīng)規(guī)律對(duì)規(guī)律的產(chǎn)生的解釋光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光頻率的增大而增大，與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)電子吸收光子能量后，一部分克服原子核引力做功，剩余部分轉(zhuǎn)化為光電子的初動(dòng)能，只有直接從金屬表面飛出的光電子才具有最大初動(dòng)能，對(duì)于確定的金屬，逸出功W0是一定的，故光電子的最大初動(dòng)能只隨入射光的頻率增大而增大光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性光照射金屬時(shí)，電子吸收一個(gè)光子的能量后，動(dòng)能立即增大，不需要能量積累的過(guò)程光較強(qiáng)時(shí)飽和電流大光較強(qiáng)時(shí)，包含的光子數(shù)較多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子較多，因而飽和電流較大光電效應(yīng)實(shí)質(zhì)及發(fā)生條件(1)光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是金屬中的電子獲得能量后逸出金屬表面，從而使金屬帶上正電．(2)能否發(fā)生光電效應(yīng)，不取決于光的強(qiáng)度，而是取決于光的頻率．只要照射光的頻率大于該金屬的極限頻率，無(wú)論照射光強(qiáng)弱，均能發(fā)生光電效應(yīng)．3．愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0hν：光子的能量W0：逸出功，即從金屬表面直接飛出的光電子克服原子核引力所做的功．Ek：光電子的最大初動(dòng)能．4．四類圖象圖象名稱圖線形狀由圖線直接(間接)得到的物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)νc②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：圖線的斜率k＝h顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)②飽和光電流Im：電流的最大值③最大初動(dòng)能：Ekm＝eUc顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和光電流③最大初動(dòng)能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線①截止頻率νc：圖線與橫軸的交點(diǎn)②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即h＝ke.(注：此時(shí)兩極之間接反向電壓)應(yīng)用光電效應(yīng)方程時(shí)的注意事項(xiàng)(1)每種金屬都有一個(gè)截止頻率，光頻率大于這個(gè)截止頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)．(2)截止頻率是發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率，對(duì)應(yīng)著光的極限波長(zhǎng)和金屬的逸出功，即hν0＝heq\f(c,λ0)＝W0.(3)應(yīng)用光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0時(shí)，注意能量單位電子伏和焦耳的換算(1eV＝1.6×10－19J)．【典例4】（2022·河北·統(tǒng)考高考真題）如圖是密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應(yīng)的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的實(shí)驗(yàn)曲線，該實(shí)驗(yàn)直接證明了愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，并且第一次利用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了普朗克常量hA．鈉的逸出功為?νc C．圖中直線的斜率為普朗克常量h D．遏止電壓Uc與入射光頻率ν【答案】A【詳解】A．根據(jù)遏止電壓與最大初動(dòng)能的關(guān)系有e根據(jù)電效應(yīng)方程有E當(dāng)結(jié)合圖像可知，當(dāng)UcWA正確；B．鈉的截止頻率為νc，根據(jù)圖像可知，截止頻率小于8.5×C．結(jié)合遏止電壓與光電效應(yīng)方程可解得U可知，圖中直線的斜率表示?eD．根據(jù)遏止電壓與入射光的頻率關(guān)系式可知，遏止電壓Uc與入射光頻率ν故選A?！踞槍?duì)練習(xí)7】（2023·浙江·校聯(lián)考一模）某同學(xué)采用如圖所示的裝置來(lái)研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。某頻率為ν0的單色光照射光電管的陰極K時(shí)，能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，若分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極（且ν1>ν2>ν

A．單色光照射時(shí)電流計(jì)中的電流方向?yàn)閺挠业阶驜．圖中滑動(dòng)觸片向右移動(dòng)少許，電流計(jì)中的電流會(huì)變大C．普朗克常量?=D．兩種單色光照射陰極時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能之比為E【答案】C【詳解】A．由圖可知，光電子由右側(cè)陰極K飛出運(yùn)動(dòng)到左側(cè)，在電路中形成光電流，由正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较蚩傻?，電流?jì)中的電流方向?yàn)閺淖蟮接?，故A錯(cuò)誤；B．由圖可知，所加電壓是反向電壓，所以將滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)少許，反向電壓增大，電流計(jì)的示數(shù)應(yīng)該減小，故B錯(cuò)誤；CD．設(shè)極限頻率為ν，根據(jù)光電效應(yīng)方程有EE光電子在電場(chǎng)中做減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理有?e?e解得?=eU由于ν1>可知E故D錯(cuò)誤，C正確。故選C。【針對(duì)練習(xí)8】（2023·湖南·模擬預(yù)測(cè)）某實(shí)驗(yàn)小組研究光電效應(yīng)規(guī)律時(shí)，用不同頻率的光照射同一光電管并記錄數(shù)據(jù)，得到遏止電壓與頻率的關(guān)系圖線如圖甲所示，當(dāng)采用綠色強(qiáng)光、綠色弱光、紫色弱光三種光照射同一光電管時(shí)，得到的光電流與電壓的關(guān)系如圖乙所示。已知電子的電荷量為e，結(jié)合圖中數(shù)據(jù)可知（）

A．普朗克常量?=eU1ν1C．a(chǎn)光為紫色弱光 D．c光為綠色強(qiáng)光【答案】A【詳解】A．根據(jù)光電效應(yīng)方程有E根據(jù)動(dòng)能定理可得?e聯(lián)立可得U可知Uck=解得?=故A正確；B．根據(jù)U由Uc?ν圖像可知當(dāng)ν=則有0=解得該實(shí)驗(yàn)所用光電管的K極材料的逸出功為W故B錯(cuò)誤；CD．入射光頻率越大，遏止電壓越大，所以a、b為同一種光，且a、b的頻率小于c的頻率，則a、b為綠光，c為紫光。而入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大，所以a為強(qiáng)綠光，故C、D錯(cuò)誤。故選A。一、單選題1．有些金屬原子受激后從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，會(huì)發(fā)出特定顏色的光，可見(jiàn)光譜如圖所示。已知某原子的某激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能量差為1.85eV，普朗克常量?=6.63×

A．紅色 B．黃色 C．藍(lán)色 D．紫色【答案】A【詳解】由能量子公式ε=?ν可得ν=由題圖可知，發(fā)光顏色為紅色。故選A。2．如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖，一群氫原子處于n=1能級(jí)，該氫原子吸收能量為12.75eV的光子后發(fā)生躍遷，可以向外輻射光。則下列說(shuō)法正確的是（

）A．有的氫原子可以電離B．氫原子能向外輻射出三種頻率的光子C．向外輻射的頻率最小的光子是由n=2向n=1能級(jí)躍遷產(chǎn)生的D．n=4向n=3能級(jí)躍遷向外輻射的光波動(dòng)性比較顯著【答案】D【詳解】A．氫原子躍遷時(shí)，吸收或向外輻射的能量等于兩能級(jí)的能量差，因此基態(tài)的氫原子吸收12.75eV能量的光子后躍遷到n=4能級(jí)，不可能使氫原子發(fā)生電離，故A錯(cuò)誤；B．氫原子由n=4能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，向外輻射的光子種數(shù)為C4C．由能級(jí)差可知能量最小的光頻率最小，是由n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)產(chǎn)生的，故C錯(cuò)誤；D．n=4向n=3能級(jí)躍遷向外輻射的光子能量最小，光子的頻率最小，光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，波動(dòng)性比較顯著，故D正確。故選D。3．生產(chǎn)芯片的工具是紫外光刻機(jī)，目前有DUV和EUV兩種。DUV光刻機(jī)使用的是深紫外線，其波長(zhǎng)為193nm。EUV光刻機(jī)使用的是極紫外線，其波長(zhǎng)是13.5nm?，F(xiàn)用兩種紫外線分別照射同一塊鋅板，下列說(shuō)法正確的是（）A．深紫外線光子的能量小于極紫外線光子的能量B．用紫外線照射鋅板，紫外線輻射強(qiáng)度必須足夠大才能發(fā)生光電效應(yīng)C．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，驗(yàn)電器和鋅板總是帶等量異種電荷D．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，深紫外線照射鋅板產(chǎn)生的光電子動(dòng)能，一定小于極紫外線照射鋅板產(chǎn)生的光電子動(dòng)能【答案】A【詳解】A．極紫外線波長(zhǎng)小于深紫外線，根據(jù)E=?ν=?可知深紫外線光子的能量小于極紫外線光子的能量，故A正確；B．用紫外線照射鋅板，能不能發(fā)生光電效應(yīng)與輻射強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只要紫外線的頻率大于鋅板的極限頻率即可發(fā)生光電效應(yīng)，故B錯(cuò)誤；C．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電子從鋅板上飛出，鋅板帶正電，驗(yàn)電器與鋅板相連，箔片張開(kāi)，驗(yàn)電器也帶正電，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)公式E由于深紫外線頻率小于極紫外線的頻率，發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，深紫外線照射鋅板產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能一定小于極紫外線照射鋅板產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能，但不是深紫外線照射鋅板產(chǎn)生的光電子動(dòng)能都一定小于極紫外線照射鋅板產(chǎn)生的光電子動(dòng)能，故D錯(cuò)誤。故選A。4．氚（13H）的半衰期為12.43年，核反應(yīng)方程為13A．該反應(yīng)中產(chǎn)生的電子來(lái)源于13B．23He的比結(jié)合能大于C．經(jīng)過(guò)高溫加熱其放射性消失D．13H衰變時(shí)會(huì)釋放能量，衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損等于【答案】B【詳解】A．13B．根據(jù)上述，該核反應(yīng)是β衰變，反應(yīng)過(guò)程要釋放出能量，可知，生產(chǎn)核23He比反應(yīng)核13H更加穩(wěn)定，則C．放射性元素的放射性與元素的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)無(wú)關(guān)，即與溫度無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；D．13H衰變時(shí)會(huì)釋放能量，衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損等于反應(yīng)核的質(zhì)量減去生成粒子的總質(zhì)量，即13H的質(zhì)量減去故選B。5．日本核污染水排海對(duì)全球的海洋造成了嚴(yán)重的污染。已知核污染水中含有碘、鍶、氚、釕等放射性元素，其中碘（53131I）的半衰期約為8天，碘131發(fā)生衰變的方程為53131I→54131Xe+XA．X粒子為1B．16個(gè)碘原子核（53131C．mD．碘131衰變過(guò)程釋放核能【答案】D【詳解】A．根據(jù)衰變過(guò)程質(zhì)子數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知，X粒子為?10B．半衰期為大量粒子的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)粒子不適用，故B錯(cuò)誤；CD．碘131衰變過(guò)程釋放核能，有質(zhì)量虧損，則有m故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。6．核污水中存在大量超標(biāo)的放射性物質(zhì)，比如銫的同位素55137CsA．若55137CsB．55137Cs發(fā)生C．將55137CsD．55137Cs會(huì)破壞人體的細(xì)胞和組織，這與55【答案】D【詳解】A．半衰期是大量原子核衰變時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，不適合少量原子核衰變，10個(gè)55137B．根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，55137Cs55故B錯(cuò)誤；C．半衰期只由原子核自身決定，與外部環(huán)境的溫度、壓強(qiáng)無(wú)關(guān)，將55137CsD．55137Cs會(huì)破壞人體的細(xì)胞和組織，這與55故選D。7．利用614C衰變測(cè)定年代技術(shù)進(jìn)行考古研究，可以確定文物的大致年代，614C衰變方程為A．方程中的X是電子，它是碳原子電離時(shí)產(chǎn)生的，是原子的組成部分B．衰變是由于原子核吸收太多外界能量導(dǎo)致自身不穩(wěn)定才發(fā)生的C．因?yàn)?14C的比結(jié)合能小于D．半衰期是僅對(duì)大量的放射性原子核的描述，但該元素構(gòu)成原子時(shí)，半衰期會(huì)產(chǎn)生變化【答案】C【詳解】A．由衰變過(guò)程電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知，X是電子，此衰變?yōu)棣滤プ?，由β衰變?cè)砜芍?，X是原子核中的中子轉(zhuǎn)變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子后放出來(lái)的電子，故A錯(cuò)誤；BC．衰變是原子核自發(fā)的射出某種粒子而變?yōu)榱硪环N核的過(guò)程，是由于比結(jié)合能小的原子核不穩(wěn)定，只有從比結(jié)合能小的核向比結(jié)合能大的核轉(zhuǎn)變，這種核反應(yīng)才能自發(fā)地發(fā)生，則由于614C的比結(jié)合能小于D．半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量的放射性原子核才有意義，但元素的半衰期由元素本身決定，與其他外界因素?zé)o關(guān)，故D錯(cuò)誤。故選C。8．2022年10月，我國(guó)自主研發(fā)的“夸父一號(hào)”太陽(yáng)探測(cè)衛(wèi)星成功發(fā)射。“夸父一號(hào)”太陽(yáng)探測(cè)衛(wèi)星可以觀測(cè)太陽(yáng)輻射的硬X射線。硬X射線是波長(zhǎng)很短的光子，設(shè)波長(zhǎng)為λ。若太陽(yáng)均勻地向各個(gè)方向輻射硬X射線，衛(wèi)星探測(cè)儀鏡頭正對(duì)著太陽(yáng)，每秒接收到N個(gè)該種光子。已知探測(cè)儀鏡頭面積為S，衛(wèi)星離太陽(yáng)中心的距離為R，普朗克常量為h，光速為c，則太陽(yáng)輻射硬X射線的總功率P為（）A．SN?c4πR2λ B．πR2【答案】C【詳解】每個(gè)光子的能量為E=?ν=?太陽(yáng)均勻地向各個(gè)方向輻射硬X射線，根據(jù)題意設(shè)t秒發(fā)射總光子數(shù)為n，則n可得n=所以t秒輻射光子的總能量W=太陽(yáng)輻射硬X射線的總功率P=故選C。9．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示。用a、b兩種單色光分別照射光電管的陰極K，實(shí)驗(yàn)中得到的光電流I與光電管兩端電壓U的關(guān)系如圖乙所示。則（）

A．研究圖乙中U<0的規(guī)律時(shí)甲圖開(kāi)關(guān)需打在2上B．開(kāi)關(guān)打在2上觸頭P左移時(shí)，微安表示數(shù)增大C．a(chǎn)光照射產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能比b的小D．電壓為圖乙中U0時(shí)，a光照射時(shí)單位時(shí)間到達(dá)A極的光電子個(gè)數(shù)比b【答案】C【詳解】A．研究圖乙中U<0的規(guī)律時(shí)，光電管加反向電壓，此時(shí)圖甲開(kāi)關(guān)需要打在1上，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．開(kāi)關(guān)打在2上時(shí)加在光電管上的電壓為正向電壓，當(dāng)滑片P向左移時(shí)，光電管兩端的電壓減小，所以微安表示數(shù)減小，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．由圖像可知，a光的截止電壓較小，根據(jù)e可知，a光照射產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能比b的小，a光的頻率比b光的小，故C項(xiàng)正確；D．由題圖可知，電壓為U0時(shí)，a光的電流多，即a故選C。10．鈾核裂變的核反應(yīng)方程可能為92235U+A．在該裂變反應(yīng)中m的數(shù)值為3B．裂變產(chǎn)物z94C．一次裂變反應(yīng)后產(chǎn)物的質(zhì)量比反應(yīng)前增加1個(gè)中子的質(zhì)量D．z94Sr的比結(jié)合能比【答案】D【詳解】A.反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒和質(zhì)子數(shù)守恒可知，鈾核裂變的核反應(yīng)方程可能為92故m=2z=38故A錯(cuò)誤；B.z94Sr原子核內(nèi)的中子數(shù)為94?38=56個(gè)，故中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)多C.裂變反應(yīng)釋放核能，故反應(yīng)后產(chǎn)物的質(zhì)量比反應(yīng)前減少，故C錯(cuò)誤；D.反應(yīng)后產(chǎn)物的穩(wěn)定性增強(qiáng)，z94故選D。11．本地時(shí)間2023年8月24日下午1點(diǎn)，日本政府正式開(kāi)始向太平洋排放處理過(guò)的福島第一核電站“核污水”?！昂宋鬯敝泻写罅康碾耙约颁^141、氪92、鍶90等幾十種放射性元素，其中3890Sr的半衰期為28年，衰變方程為3890A．衰變方程中釋放出電子說(shuō)明3890B．100個(gè)3890Sr原子核經(jīng)過(guò)56年，還將剩余25個(gè)C．隨著海水溫度的變化3890D．3890Sr的比結(jié)合能比【答案】C【詳解】A．β衰變的本質(zhì)是原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)變成一個(gè)質(zhì)子與一個(gè)電子，電子從原子核中釋放出來(lái)，因此衰變中釋放出電子并不能說(shuō)明原子核內(nèi)有電子，故A錯(cuò)誤；B．半衰期是大量統(tǒng)計(jì)的結(jié)果不是研究一個(gè)或幾個(gè)，故B錯(cuò)誤；C．半衰期與元素的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)無(wú)關(guān)，即若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將不變，故C正確；D．核反應(yīng)方程式生成物比反應(yīng)物穩(wěn)定，即生成物的比結(jié)合能大于反應(yīng)物的比結(jié)合能，故D錯(cuò)誤。故選C。12．某一種體溫槍的工作原理是：任何物體溫度高于絕對(duì)零度（?273°C）時(shí)都會(huì)向外發(fā)出紅外線，紅外線照射到體溫槍的溫度傳感器，發(fā)生光電效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而顯示出物體的溫度。已知人體在不同溫度時(shí)輻射出的紅外線波長(zhǎng)均為10μm，只是體溫變化，輻射出的紅外線強(qiáng)窗口紅外光度不同。如圖甲所示，用該紅外光線照射光電管的陰極K時(shí)，電路中有光電流產(chǎn)生，光電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，已知?=6.63×10

A．由圖乙可知，該光電管的陰極金屬逸出功為0.1B．波長(zhǎng)10μm的紅外線在真空中的頻率為C．將圖甲中的電源正負(fù)極反接，將一定不會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)D．若人體溫度升高，輻射紅外線的強(qiáng)度增大，電子逸出最大初動(dòng)能增加【答案】A【詳解】A．根據(jù)光電效應(yīng)方程可知Eν=E解得WA正確；B．根據(jù)ν=可得ν=3×B錯(cuò)誤；C．由圖乙可知，反向遏制電壓為2V，所以將圖甲中的電源正負(fù)極反接，在電壓小于2V時(shí)也會(huì)有光電流，產(chǎn)生電信號(hào)，C錯(cuò)誤；D．根據(jù)光電效應(yīng)方程E可知，電子逸出最大初動(dòng)能只與光照頻率有關(guān)，與光照強(qiáng)度無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤。故選A。13．靜止的氡核86222Rn放出α粒子后變成釙核84218po，α粒子動(dòng)能為A．2EkαC．111Ekα【答案】C【詳解】核反應(yīng)過(guò)程中動(dòng)量守恒，釙核與α粒子動(dòng)量大小相等，由p=釙核84218poE釋放的總能量Δ根據(jù)Δ可知Δ故選C。14．靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的碳14原子核，某時(shí)刻放射的某種粒子與反沖核的初速度方向均與磁場(chǎng)方向垂直，且經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后形成的軌跡如圖所示。那么碳14的核反應(yīng)方程可能是（）A．614C→C．614C→【答案】A【詳解】放射的某種粒子與反沖核動(dòng)量守恒可得m根據(jù)洛倫茲力提供向心力qvB=m可得r=則放射的某種粒子與反沖核在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑關(guān)系為r由圖可知放射的某種粒子與反沖核在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑關(guān)系約為r且q則q1=2碳14的核反應(yīng)方程可能是6故選A。15．放射性同位素衰變的快慢有一定的規(guī)律，質(zhì)量為m0的碳14614C發(fā)生β衰變，經(jīng)過(guò)時(shí)間t后剩余碳14的質(zhì)量為

A．碳14放出的β粒子來(lái)自核外電子 B．碳14的衰變方程為6C．碳14的半衰期為11460年 D．100個(gè)碳14原子經(jīng)過(guò)11460年后還剩25個(gè)【答案】B【詳解】A．碳14放出的β粒子來(lái)自于原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)衰變過(guò)程滿足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，碳14的衰變方程為6故B正確；C．放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變時(shí)所需要的時(shí)間，叫半衰期。由圖知，碳14的半衰期為5730年，故C錯(cuò)誤；D．半衰期是放射性元素衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少數(shù)原子核不適用，故D錯(cuò)誤。故選B。16．有甲、乙兩種放射性元素，它們的半衰期分別是τ甲=15天，τ乙=30天，它們的質(zhì)量分別為M甲A．1：4 C．2：1 【答案】B【詳解】由M甲M解得M故選B。17．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的電路研究光電效應(yīng)：第一次使用波長(zhǎng)為λ的光照射陰極K，調(diào)節(jié)滑片P的位置，當(dāng)電壓表的示數(shù)為U時(shí)，微安表的示數(shù)剛好為零；第二次改用波長(zhǎng)為2λ的光照射陰極K，調(diào)節(jié)滑片P的位置，當(dāng)電壓表的示數(shù)為U4時(shí)，微安表的示數(shù)剛好為零。已知普朗克常量為h，光在真空中的傳播速度為cA．第一次與第二次入射光光子的動(dòng)量大小之比為1:2B．第一次與第二次從陰極K表面射出的光電子的最大速度之比為2:1C．陰極材料的逸出功為?cD．若用波長(zhǎng)為4λ的光照射陰極K，一定有光電子從陰極K表面逸出【答案】B【詳解】A．根據(jù)康普頓效應(yīng)可知，光子的動(dòng)量p=?λ，則第一次與第二次入射光光子的動(dòng)量大小之比為B．根據(jù)題意，對(duì)光電子由動(dòng)能定理有?eU=0??e可得E又有E可得，第一次與第二次從陰極K表面射出的光電子的最大速度之比為2:1，故B正確；C．根據(jù)題意，由光電效應(yīng)方程有?cλ?解得W故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)題意，用波長(zhǎng)為4λ的光照射陰極K，由于光子能量ε=可知，不能發(fā)生光電效應(yīng)，沒(méi)有光電子從陰極K表面逸出，故D錯(cuò)誤。故選B。二、多選題18．如圖所示為氫原子能級(jí)圖。下列說(shuō)法正確的是（）A．一個(gè)處于n=3能級(jí)的氫原子，可以吸收一個(gè)能量為0.7eV的光子B．一個(gè)處于n=3能級(jí)的氫原子，可以吸收一個(gè)能量為2eV的光子C．大量處于n=3能級(jí)的氫原子，躍遷到基態(tài)的過(guò)程中可以釋放出3種頻率的光子D．氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷的過(guò)程中釋放的光子的能量不可能大于13.6eV【答案】BCD【詳解】A．根據(jù)Δ可知0.7eV不等于高能級(jí)與n=3能級(jí)的差值，又小于n=3能級(jí)的氫原子電離需要的能量，則一個(gè)處于n=3能級(jí)的氫原子，不可以吸收一個(gè)能量為0.7eV的光子，故A錯(cuò)誤；B．當(dāng)吸收能量為2eV的光子時(shí)，處于n=3能級(jí)的氫原子出現(xiàn)電離現(xiàn)象，則一個(gè)處于n=3能級(jí)的氫原子，可以吸收一個(gè)能量為2eV的光子，故B正確；C．根據(jù)C可知大量處于n=3能級(jí)的氫原子，躍遷到基態(tài)的過(guò)程中可以釋放出3種頻率的光子，故C正確；D．根據(jù)輻射的光子能量等于兩能級(jí)間的能級(jí)差，可知，從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷的過(guò)程中釋放的光子的能量最大值小于13.6eV，故D正確。故選BCD。19．為了解決光信號(hào)傳輸中的衰減問(wèn)題，常常在光纖中摻入鉺元素。鉺離子能級(jí)如圖所示，標(biāo)識(shí)為4I13/2的鉺離子處在亞穩(wěn)態(tài)，不會(huì)立即向下躍遷。用能量約為2.0×10?19J的激光光子把處于基