专题五 原子物理
[A级－对点练]
[题组一] 波粒二象性
1．(2024·山西运城三模，1)下列选项中，说法正确的是( ) A．卢瑟福提出核式结构模型，很好地解释了α粒子散射实验中的现象 B．电子穿过晶体时会产生衍射图样，这证明了电子具有粒子性
C．借助于能量子的假说，爱因斯坦得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好
D．β射线是高速电子流，它的穿透能力比α射线和γ射线都弱
解析：A [卢瑟福提出核式结构模型，很好地解释了α粒子散射实验中的现象，A正确；衍射是波的特性，故电子穿过晶体时会产生衍射图样，证明了电子具有波动性，B错误；普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故C错误；β射线是高速电子流，它的穿透能力比γ射线弱，比
α射线强，故D错误．]
2．(2024·河北百校联盟一联，1)利用光电管可以把光信号转变为电信号，现把光电管接入如图所示的电路中，闭合开关S，用波长为λ的单色光照射光电管时发生了光电效应，下列说法正确的是( )
A．照射光电管的单色光越强，光电管中金属的逸出功越大 B．照射光电管的单色光波长越长，光电管中金属的逸出功越大 C．若把滑片c向左滑动，电流表G的示数一定增大 D．若把电源正负极反接，电流表G的示数可能为零
解析：D [光电管中金属的逸出功与入射光的强弱和波长无关，由金属本身决定，选项A、B错误；若光电流达到了饱和值，把滑片c向左滑动，电流不会随电压的增大而增大，选项C错误；若把电源正负极反接，当光电管两端所加的电压与电子电荷量的乘积大于光电子的最大初动能时，光电子不能到达阳极，光电流为0，选项D正确．故选D.]
3.(2024·广西桂林、百色和崇左市第三次联考)某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像如图所示．则由图像可知( )
A．入射光的频率越大，该金属的逸出功越大 B．入射光的频率越大，则遏止电压越大 C．由图可求出普朗克常量h＝
U ν0
D．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
解析：B [当遏止电压为零时，最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，所以W0
＝hν0，逸出功与入射光频率无关，是由金属材料决定的，故A错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0与eUc＝Ekm得：Uc＝
hνW0
－，当入射光的频率大于极限频率时，入射光的频率越大，eehνW0h－，知图线的斜率等于，从图像上可以得出斜率的eee则遏止电压越大，故B正确；由Uc＝大小，可以求出普朗克常量为：h＝
Ue，故C错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，得光电ν0
子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，不是成正比，故D错误．]
4.(2024·吉安模拟)(多选)某同学在研究某金属的光电效应现象时，发现该金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示．若图线在横、纵坐标轴上的截距分别为a和－b，已知电子所带电荷量为e，由图线可以得到( )
A．该金属的逸出功为零 B．普朗克常量为，单位为J/Hz
C．当入射光的频率为2a时，逸出光电子的最大初动能为b 2bD．当入射光的频率为3a时，遏止电压为 bae解析：CD [根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，横截距表示该金属的截止频率，可知该金属的逸出功不为零，故A错误；图线的斜率k＝??表示普朗克常量，单位为J/Hz，故B错误；
a由图可知W0＝b，ha＝W0则当入射光的频率为2a时，逸出光电子的最大初动能为Ekm＝h·2a－
?b???
W0＝b，选项C正确；当入射光的频率为3a时，则Ekm＝h·3a－W0＝2b，由U遏e＝Ekm可得U遏
2b＝，选项D正确；故选CD.]
e[题组二] 原子结构与能级
5.(2024·陕西省宝鸡市质检)氢原子能级图如图所示，当氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm，下列判断正确的是( )
A．氢原子从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nm
B．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出的光子不能使逸出功为2.25 eV的钾发生光电效应
C．一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生6种谱线
D．用能量为1.0 eV的光子照射处于n＝4能级的氢原子，可以使氢原子电离
解析：D [氢原子从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级时，辐射光的能量大于氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光的能量，根据E＝可知，辐射光的波长一定小于656 nm，故A错误；从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射出的光子能量为2.55 eV，大于金属钾的逸出功，能使钾发生光电效应，故B错误；一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线，故C错误；当处于n＝4能级的氢原子吸收的能量大于或等于0.85 eV时，将会被电离，故D正确．]
6．(2024·广东省惠州市模拟)氢原子从能级A跃迁到能级B，吸收频率为ν1的光子，从能级A跃迁到能级C释放频率为ν2的光子，若ν2＞ν1则当它从能级C跃迁到能级B将( )
A．吸收频率为ν2＋ν1的光子 B．吸收频率为ν2－ν1的光子 C．放出频率为ν2＋ν1的光子 D．放出频率为ν2－ν1的光子
解析：A [从能级A跃迁到能级B，吸收频率为ν1的光子，A、B间的能级差为hν1，且能级B的能量高于能级A的能量；从能级A跃迁到能级C释放频率为ν2的光子，A、C间的能级差为hν2，且能级A的能量高于能级C的能量；所以C的能级低于B的能级，两者的能级差为hν1＋hν2，则从能级C跃迁到能级B时，吸收频率为ν3的光子，有hν3＝hν1＋hν2，所以ν3＝ν1＋ν2，故A正确．]
7．(2024·江西盟校一联，17)已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En＝2，其中n＝2,3,4…，h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．有一氢原子处于n＝3的激发态，在它向低能级跃迁时，可能辐射的光子的最大波长为( )
hcλE1n9hcA．－
8E1C．－
4hcB．－
3E136hcD．－
5E1
hcE1
解析：D [一群氢原子处于n＝3激发态，可释放出的光子频率种类有3种，据玻尔理论在这3种频率光子中，当氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时辐射的光子频率最小，波长最长，E2＝，E3＝，＝E3－E2，
49λE1E1hchc36hcλ＝＝－，故D正确，A、B、C错误．]
E3－E25E1
[题组三] 原子核与核能
9．(2024·江西红色七校二模，14)“人造太阳”实验中的可控热核反应的聚变方程是1H＋1H→2He＋0n，反应原料氘(1H)富存于海水中，氚(1H)可以用中子轰击锂核(3Li)得到，则关于中子轰击锂核(3Li)产生一个氚(1H)和一个新核，下列说法正确的是( )
A．该核反应方程为3Li＋0n→2He＋1H
B．核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本领，但穿透能力较弱
C．在中子轰击锂核(3Li)的核反应生成物中有α粒子，故该核反应属于α衰变 D．核聚变的条件是要达到高温高压的热核反应状态，故核聚变过程不能释放出核能 解析：B [根据题意以及质量数守恒和电荷数守恒可得中子轰击锂核的核反应方程为3Li＋0n→2He＋1H，A错误；核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本领，但穿透能力较弱，B正确；伴随着天然放射现象发生的衰变中产生α粒子，这样的核反应才是α衰变，而中子轰击锂核(3Li)的核反应是原子核的人工转变，故C错误；核反应中释放的核能来源于核反应过程中的质量亏损，与核反应的条件无关，故D错误．]
6
1
4
3
6
66
1
3
2
6
3
3
4
1
2
3
6
2
[B级－综合练]
11．(2024·武汉模拟)(多选)如图所示为氢原子的能级图．用光子能量为12.75 eV的光照射一群处于基态的氢原子，下列说法正确的是( )
A．原子可以辐射出连续的各种波长的光
B．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射光的能量最大 C．辐射光中，光子能量为0.66 eV的光波长最长
D．用光子能量为14.2 eV的光照射基态的氢原子，能够使其电离
解析：CD [设氢原子吸收该光子后能跃迁到第n能级，根据能级之间能量差可有：12.75 eV＝En－E1其中E1＝－13.6 eV，所以En＝－0.85 eV，故基态的氢原子跃迁到n＝4的激发态．所以辐射出不同频率的光子种数为：n(n－1)/2＝6种，A错误；氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射光的能量为0.66 eV，最小，波长最长，B错误、C正确；用光子能量为14.2 eV的光照射基态的氢原子，能够使其跃迁到无穷远，发生电离，D正确．故选CD.]
12．(2024·哈尔滨模拟)目前，在居室装修中经常用到的花岗岩、大理石等装修材料，都不同程度地含有放射性元素，装修污染已经被列为“危害群众最大的五种环境污染”之
2024届高考物理艺考生大二轮总复习上篇专题五原子物理课时作业
