資源簡介

一、近代物理
1.(2024·廣東卷·2)我國正在建設的大科學裝置——“強流重離子加速器”。其科學目標之一是探尋神秘的“119號”元素，科學家嘗試使用核反應Y+Am→X+n產生該元素。關于原子核Y和質量數A，下列選項正確的是：
A.Y為Fe，A=299 B.Y為Fe，A=301
C.Y為Cr，A=295 D.Y為Cr，A=297
2.(2022·江蘇卷·4)上海光源通過電子-光子散射使光子能量增加，光子能量增加后：
A.頻率減小　　B.波長減小　　C.動量減小　　D.速度減小
3.(2022·海南卷·2)下列屬于β衰變的是：
A.UThHe
B.HeOH
C.Pae
D.+n→Ba+Kr+n
4.(2023·浙江6月選考·5)“玉兔二號”裝有核電池，不懼漫長寒冷的月夜。核電池將Pu衰變釋放的核能一部分轉換成電能。的衰變方程為Pu→He，則：
A.衰變方程中的X等于233
BHe的穿透能力比γ射線強
CPu比U的比結合能小
D.月夜的寒冷導致Pu的半衰期變大
5.(2023·山東卷·1)“夢天號”實驗艙攜帶世界首套可相互比對的冷原子鐘組發射升空，對提升我國導航定位、深空探測等技術具有重要意義。如圖所示為某原子鐘工作的四能級體系，原子吸收頻率為ν0的光子從基態能級Ⅰ躍遷至激發態能級Ⅱ，然后自發輻射出頻率為ν1的光子，躍遷到鐘躍遷的上能級2，并在一定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級1，實現受激輻射，發出鐘激光，最后輻射出頻率為ν3的光子回到基態。該原子鐘產生的鐘激光的頻率ν2為：
A.ν0+ν1+ν3 B.ν0+ν1-ν3
C.ν0-ν1+ν3 D.ν0-ν1-ν3
6.(2024·浙江1月選考·12)氫原子光譜按頻率展開的譜線如圖所示，此四條譜線滿足巴耳末公式=R∞(-)，n=3，4，5，6。用Hδ和Hγ光進行如下實驗研究，則：
A.照射同一單縫衍射裝置，Hδ光的中央明條紋寬度寬
B.以相同的入射角斜射入同一平行玻璃磚，Hδ光的側移量小
C.以相同功率發射的細光束，真空中單位長度上Hγ光的平均光子數多
D.相同光強的光分別照射同一光電效應裝置，Hγ光的飽和光電流小
7.(2022·廣東卷·5)目前科學家已經能夠制備出能量量子數n較大的氫原子。氫原子第n能級的能量為En=，其中E1=-13.6 eV。如圖是按能量排列的電磁波譜，要使n=20的氫原子吸收一個光子后，恰好失去一個電子變成氫離子，被吸收的光子是：
A.紅外線波段的光子 B.可見光波段的光子
C.紫外線波段的光子 D.X射線波段的光子
8.(2022·河北卷·4)如圖是密立根于1916年發表的鈉金屬光電效應的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的實驗曲線，該實驗直接證明了愛因斯坦光電效應方程，并且第一次利用光電效應實驗測定了普朗克常量h。由圖像可知：
A.鈉的逸出功為hνc
B.鈉的截止頻率為8.5×1014Hz
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成正比
9.(2023·遼寧卷·6)原子處于磁場中，某些能級會發生劈裂。某種原子能級劈裂前后的部分能級圖如圖所示，相應能級躍遷放出的光子分別設為①②③④。若用①照射某金屬表面時能發生光電效應，且逸出光電子的最大初動能為Ek，則：
A.①和③的能量相等
B.②的頻率大于④的頻率
C.用②照射該金屬一定能發生光電效應
D.用④照射該金屬，逸出光電子的最大初動能小于Ek
10.(2019·全國卷Ⅱ·15)太陽內部核反應的主要模式之一是質子—質子循環，循環的結果可表示為HHe+e+2ν，已知H和He的質量分別為mp=1.007 8 u和mα=4.002 6 u，1 u=931 MeV/c2，c為光速。在4個H轉變成1個He的過程中，釋放的能量約為：
A.8 MeV B.16 MeV C.26 MeV D.52 MeV
11.(2021·江蘇卷·8)如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進行光電效應探究，其截止頻率ν1<ν2，保持入射光不變，則光電子到達A極時動能的最大值Ekm隨電壓U變化關系的圖像是：
A B C D
12.(2023·浙江1月選考·11)被譽為“中國天眼”的大口徑球面射電望遠鏡已發現660余顆新脈沖星，領先世界。天眼對距地球為L的天體進行觀測，其接收光子的橫截面半徑為R。若天體射向天眼的輻射光子中，有η(η<1)倍被天眼接收，天眼每秒接收到該天體發出的頻率為ν的N個光子。普朗克常量為h，則該天體發射頻率為ν光子的功率為：
A. B. C. D.
13.(2008·江蘇卷·12C(3))約里奧·居里夫婦因發現人工放射性而獲得了1935年的諾貝爾化學獎，他們發現的放射性元素P衰變成Si的同時放出另一種粒子，這種粒子是　　　　 。是P的同位素，被廣泛應用于生物示蹤技術。1 mg P隨時間衰變的關系如圖所示，請估算4 mg的P經多少天的衰變后還剩0.25 mg？
答案精析
1.C　[根據核反應方程Y+Am→X+n
設Y的質子數為y，根據電荷數守恒
則有y+95=119+0，可得y=24，
即Y為Cr；
根據質量數守恒，則有54+243=A+2
可得A=295，故選C。]
2.B　[根據ε=hν可知光子的能量增加后，光子的頻率增加，又根據λ=可知光子波長減小，故A錯誤，B正確；根據p=可知光子的動量增加，C錯誤；光子的速度為光速，光子速度不變，故D錯誤。]
3.C　[A選項屬于α衰變，放出了氦核He)，A錯誤；B選項是盧瑟福發現質子H)的核反應方程，B錯誤；C選項屬于β衰變，放出了電子e)，C正確；D選項是重核裂變的核反應方程，D錯誤。]
4.C　[根據質量數和電荷數守恒可知，衰變方程為Pu→UHe，即衰變方程中的X=234，故A錯誤，是α粒子，穿透能力比γ射線弱，故B錯誤；比結合能越大越穩定，由于Pu衰變成為U，故U比Pu穩定，即Pu比U的比結合能小，故C正確；半衰期由原子本身的特點決定，與溫度等外部因素無關，故D錯誤。]
5.D　[原子吸收頻率為ν0的光子從基態能級Ⅰ躍遷至激發態能級Ⅱ時有EⅡ-EⅠ=hν0，且從激發態能級Ⅱ向下躍遷到基態能級Ⅰ的過程有EⅡ-EⅠ=hν1+hν2+hν3，聯立解得ν2=ν0-ν1-ν3，故選D。]
6.C　[根據巴耳末公式可知，Hγ光的波長較Hδ光的波長長，照射同一單縫衍射裝置，Hγ光的中央明條紋寬度寬，故A錯誤；根據ν=可知Hγ光的頻率較Hδ光的頻率小，則Hγ光的折射率較小，以相同的入射角斜射入同一平行玻璃磚時Hγ光的偏折較小，側移量小，故B錯誤；Hγ光的頻率較小，由ε=hν知Hγ光的光子能量較小，以相同功率發射的細光束，Hγ光的光子數較多，真空中單位長度上Hγ光的平均光子數多，故C正確；相同光強的光分別照射同一光電效應裝置時，若Hδ、Hγ光均能發生光電效應，由于Hγ光的頻率較小，光子能量較小，光子數較多，則Hγ光的飽和光電流大，Hδ光的飽和光電流小，故D錯誤。]
7.A　[要使處于n=20的氫原子吸收一個光子后恰好失去一個電子變成氫離子，則需要吸收光子的能量為E=0-() eV=0.034 eV，
結合題圖可知被吸收的光子是紅外線波段的光子，故選A。]
8.A　[根據遏止電壓與最大初動能的關系有
eUc=Ek，
根據愛因斯坦光電效應方程有Ek=hν-W0，
結合題圖可知，當Uc為0時，解得W0=hνc，A正確；鈉的截止頻率為νc，根據題圖可知，截止頻率小于8.5×1014Hz，B錯誤；根據上述分析，有Uc=ν-可知題圖中直線的斜率表示遏止電壓Uc與入射光頻率ν成線性關系，不是成正比，C、D錯誤。]
9.A　[由題圖可知①和③對應的躍遷能級差相同，可知①和③的能量相等，選項A正確；因②對應的能級差小于④對應的能級差，可知②的能量小于④的能量，根據E=hν可知②的頻率小于④的頻率，選項B錯誤；因②對應的能級差小于①對應的能級差，可知②的能量小于①的能量，②的頻率小于①的頻率，則若用①照射某金屬表面時能發生光電效應，用②照射該金屬不一定能發生光電效應，選項C錯誤；因④對應的能級差大于①對應的能級差，可知④的能量大于①的能量，即④的頻率大于①的頻率，因用①照射某金屬表面時能逸出光電子的最大初動能為Ek，根據Ek=hν-W逸出功，則用④照射該金屬，逸出光電子的最大初動能大于Ek，選項D錯誤。]
10.C　[核反應質量虧損Δm=4×1.007 8 u-4.002 6 u=0.028 6 u，釋放的能量ΔE=0.028 6×931 MeV≈26.6 MeV，選項C正確。]
11.C　[光電管所加電壓為正向電壓，則根據愛因斯坦光電效應方程可知光電子到達A極時動能的最大值Ekm=Ue+hν-hν截止，
可知Ekm-U圖像的斜率相同，均為e；截止頻率越大，則圖像在縱軸上的截距越小，因ν1<ν2，則圖像C正確，A、B、D錯誤。]
12.A　[設天體發射頻率為ν光子的功率為P，由題意可知Pt××η=Nhνt，解得P=故選A。]
13.正電子　56天
解析　由核反應過程中電荷數和質量數守恒可寫出核反應方程：→Si+e，可知這種粒子是正電子。由題圖可知P的半衰期為14天，4 mg的P衰變后還剩0.25 mg P，經歷了4個半衰期，所以為56天。(共27張PPT)
經典重現　考題再現
一、近代物理
1.(2024·廣東卷·2)我國正在建設的大科學裝置——“強流重離子加速器”。其科學目標之一是探尋神秘的“119號”元素，科學家嘗試使用核反應Y+Am→ +n產生該元素。關于原子核Y和質量數A，下列選項正確的是
A.Y為Fe，A=299 B.Y為Fe，A=301
C.Y為Cr，A=295 D.Y為Cr，A=297
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√
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根據核反應方程Y+Am→+n
設Y的質子數為y，根據電荷數守恒
則有y+95=119+0，可得y=24，即Y為Cr；
根據質量數守恒，則有54+243=A+2
可得A=295，故選C。
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2.(2022·江蘇卷·4)上海光源通過電子-光子散射使光子能量增加，光子能量增加后
A.頻率減小 B.波長減小
C.動量減小 D.速度減小
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根據ε=hν可知光子的能量增加后，光子的頻率增加，又根據λ=，可知光子波長減小，故A錯誤，B正確；
根據p=，可知光子的動量增加，C錯誤；
光子的速度為光速，光子速度不變，故D錯誤。
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3.(2022·海南卷·2)下列屬于β衰變的是
A.U→+He
B.+He→+H
C.→+e
D.+n→++n
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A選項屬于α衰變，放出了氦核He)，A錯誤；
B選項是盧瑟福發現質子H)的核反應方程，B錯誤；
C選項屬于β衰變，放出了電子()，C正確；
D選項是重核裂變的核反應方程，D錯誤。
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4.(2023·浙江6月選考·5)“玉兔二號”裝有核電池，不懼漫長寒冷的月夜。核電池將Pu衰變釋放的核能一部分轉換成電能。的衰變方程為Pu→+He，則
A.衰變方程中的X等于233
BHe的穿透能力比γ射線強
C.比U的比結合能小
D.月夜的寒冷導致Pu的半衰期變大
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根據質量數和電荷數守恒可知，衰變方程為Pu→He，即衰變方程中的X=234，故A錯誤；
是α粒子，穿透能力比γ射線弱，故B錯誤；
比結合能越大越穩定，由于Pu衰變成為U，故U比Pu穩定，即Pu比U的比結合能小，故C正確；
半衰期由原子本身的特點決定，與溫度等外部因素無關，故D錯誤。
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5.(2023·山東卷·1)“夢天號”實驗艙攜帶世界首套可相互比對的冷原子鐘組發射升空，對提升我國導航定位、深空探測等技術具有重要意義。如圖所示為某原子鐘工作的四能級體系，原子吸收頻率為ν0的光子從基態能級Ⅰ躍遷至激發態能級Ⅱ，然后自發輻射出頻率為ν1的光子，躍遷到鐘躍遷的上能級2，并在一定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級1，實現受激輻射，發出鐘激光，最后輻射出頻率為ν3的光子回到基態。該原子鐘產生的鐘激光的頻率ν2為
A.ν0+ν1+ν3 B.ν0+ν1-ν3
C.ν0-ν1+ν3 D.ν0-ν1-ν3
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原子吸收頻率為ν0的光子從基態能級Ⅰ躍遷至激發態能級Ⅱ時有EⅡ-EⅠ=hν0，且從激發態能級Ⅱ向下躍遷到基態能級Ⅰ的過程有EⅡ-EⅠ=hν1+hν2+hν3，聯立解得ν2=ν0-ν1-ν3，故選D。
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6.(2024·浙江1月選考·12)氫原子光譜按頻率展開的譜線如圖所示，此四條譜線滿足巴耳末公式=R∞(-)，n=3，4，5，6。用Hδ和Hγ光進行如下實驗研究，則
A.照射同一單縫衍射裝置，Hδ光的中央明條紋寬度寬
B.以相同的入射角斜射入同一平行玻璃磚，Hδ光的側移量小
C.以相同功率發射的細光束，真空中單位長度上Hγ光的平均光子數多
D.相同光強的光分別照射同一光電效應裝置，Hγ光的飽和光電流小
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根據巴耳末公式可知，Hγ光的波長較Hδ光的波長長，照射同一單縫衍射裝置，Hγ光的中央明條紋寬度寬，故A錯誤；
根據ν=可知Hγ光的頻率較Hδ光的頻率小，則Hγ光的折射率較小，以相同的入射角斜射入同一平行玻璃磚時Hγ光的偏折較小，側移量小，故B錯誤；
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Hγ光的頻率較小，由ε=hν知Hγ光的光子能量較小，以相同功率發射的細光束，Hγ光的光子數較多，真空中單位長度上Hγ光的平均光子數多，故C正確；
相同光強的光分別照射同一光電效應裝置時，若Hδ、Hγ光均能發生光電效應，由于Hγ光的頻率較小，光子能量較小，光子數較多，則Hγ光的飽和光電流大，Hδ光的飽和光電流小，故D錯誤。
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7.(2022·廣東卷·5)目前科學家已經能夠制備出能量量子數n較大的氫原子。氫原子第n能級的能量為En=，其中E1=-13.6 eV。如圖是按能量排列的電磁波譜，要使n=20的氫原子吸收一個光子后，恰好失去一個電子變成氫離子，被吸收的光子是
A.紅外線波段的光子 B.可見光波段的光子
C.紫外線波段的光子 D.X射線波段的光子
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要使處于n=20的氫原子吸收一個光子后恰好失去一個電子變成氫離子，則需要吸收光子的能量為E=0-() eV=0.034 eV，
結合題圖可知被吸收的光子是紅外線波段的光子，故選A。
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8.(2022·河北卷·4)如圖是密立根于1916年發表的鈉金屬光電效應的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的實驗曲線，該實驗直接證明了愛因斯坦光電效應方程，并且第一次利用光電效應實驗測定了普朗克常量h。由圖像可知
A.鈉的逸出功為hνc
B.鈉的截止頻率為8.5×1014Hz
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成正比
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根據遏止電壓與最大初動能的關系有
eUc=Ek，
根據愛因斯坦光電效應方程有Ek=hν-W0，
結合題圖可知，當Uc為0時，解得W0=hνc，
A正確；
鈉的截止頻率為νc，根據題圖可知，截止頻率小于8.5×1014Hz，B錯誤；
根據上述分析，有Uc=ν-，遏止電壓Uc與入射光頻率ν成線性關系，不是成正比，C、D錯誤。
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9.(2023·遼寧卷·6)原子處于磁場中，某些能級會發生劈裂。某種原子能級劈裂前后的部分能級圖如圖所示，相應能級躍遷放出的光子分別設為①②③④。若用①照射某金屬表面時能發生光電效應，且逸出光電子的最大初動能為Ek，則
A.①和③的能量相等
B.②的頻率大于④的頻率
C.用②照射該金屬一定能發生光電效應
D.用④照射該金屬，逸出光電子的最大初動能小于Ek
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因②對應的能級差小于①對應的能級差，可知②的能量小于①的能量，②的頻率小于①的頻率，則若用①照射某金屬表面時能發生光電效應，用②照射該金屬不一定能發生光電效應，選項C錯誤；
由題圖可知①和③對應的躍遷能級差相同，可知①和③的能量相等，選項A正確；
因②對應的能級差小于④對應的能級差，可知②的能量小于④的能量，根據E=hν可知②的頻率小于④的頻率，選項B錯誤；
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因④對應的能級差大于①對應的能級差，可知④的能量大于①的能量，即④的頻率大于①的頻率，因用①照射某金屬表面時能逸出光電子的最大初動能為Ek，根據Ek=
hν-W逸出功，則用④照射該金屬，逸出光電子的最大初動能大于Ek，選項D錯誤。
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10.(2019·全國卷Ⅱ·15)太陽內部核反應的主要模式之一是質子—質子循環，循環的結果可表示為H→He+e+2ν，已知H和He的質量分別為mp=1.007 8 u和mα=4.002 6 u，1 u=931 MeV/c2，c為光速。在4個H轉變成1個He的過程中，釋放的能量約為
A.8 MeV B.16 MeV
C.26 MeV D.52 MeV
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核反應質量虧損Δm=4×1.007 8 u-4.002 6 u=0.028 6 u，釋放的能量ΔE=0.028 6×931 MeV≈26.6 MeV，選項C正確。
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11.(2021·江蘇卷·8)如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進行光電效應探究，其截止頻率ν1<ν2，保持入射光不變，則光電子到達A極時動能的最大值Ekm隨電壓U變化關系的圖像是
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光電管所加電壓為正向電壓，則根據愛因斯坦光電效應方程可知光電子到達A極時動能的最大值Ekm=Ue+hν-hν截止，
可知Ekm-U圖像的斜率相同，均為e；截止頻率越大，則圖像在縱軸上的截距越小，因ν1<ν2，則圖像C正確，A、B、D錯誤。
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12.(2023·浙江1月選考·11)被譽為“中國天眼”的大口徑球面射電望遠鏡已發現660余顆新脈沖星，領先世界。天眼對距地球為L的天體進行觀測，其接收光子的橫截面半徑為R。若天體射向天眼的輻射光子中，有η(η<1)倍被天眼接收，天眼每秒接收到該天體發出的頻率為ν的N個光子。普朗克常量為h，則該天體發射頻率為ν光子的功率為
A. B.
C. D.
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設天體發射頻率為ν光子的功率為P，由題意可知Pt××η=Nhνt，解得P=，故選A。
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正電子
答案　56天
是P的同位素，被廣泛應用于生物示蹤技術。1 mg 隨時間衰變的關系如圖所示，請估算4 mg的P經多少天的衰變后還剩0.25 mg？
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由核反應過程中電荷數和質量數守恒可寫出核反應方程：→e，可知這種粒子是正電子。由題圖可知P的半衰期為14天，4 mg的P衰變后還剩0.25 mg P ，經歷了4個半衰期，所以為56天。

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