三年真題(2023—2025)

4M13原3轉(zhuǎn)構(gòu)、原3核和波攫二象桃

■三年考情-探規(guī)律?

考點(diǎn)三年考情(2023-2025)命題趨勢

考點(diǎn)1波粒2025?廣東卷13、2025?四川卷12、2024?黑吉遼卷口8、

二象性2024?浙江1月選考卷?T11、2024海南卷18、2023?浙江1

月選考卷?T15

2025?甘肅卷11、2025?重北京卷-T13、2024?貴州卷?T8、

考查熱點(diǎn)：(1)光電效應(yīng)

2024?重慶卷―T8、2024?江蘇卷?T5、2024?江西卷?T2、2024?安

考點(diǎn)2原子結(jié)規(guī)律和光電效應(yīng)方程。

徽卷11、2024?浙江6月選考卷610、2023?遼寧卷06、

構(gòu)(2)能級躍遷問題。

2023?山東卷?口、2023?新課標(biāo)卷116、2023?湖北卷?日、

(3)核反應(yīng)方程的書寫。

2023?浙江1月選考卷?T15、2023?海南卷?T10、2023?江蘇

(4)核能的計(jì)算、半衰期

卷114、2023?浙江1月選考卷?T11

的理解及應(yīng)用。

2025?安徽卷?Tl、2025?福建卷?T6、2024?福建卷?Tl、2024?浙

江1月選考卷?T7、2024?江蘇卷?T3、2024?全國甲卷-T14、

考點(diǎn)3原子核2024?湖北卷?T2、2024?河北卷?T1、2O24?廣東卷?T2、2024?甘

肅卷口1、2024?海南卷12、2023?全國甲卷?T15、2023?全

國乙卷,T16

一考點(diǎn)分練-精準(zhǔn)達(dá)標(biāo)一

考點(diǎn)01波粒二象性

1.(2025?四川?高考真題)某多晶薄膜晶格結(jié)構(gòu)可以等效成縫寬約為3.5xio-iom的狹縫。下

列粒子束穿過該多晶薄膜時(shí)，衍射現(xiàn)象最明顯的是()

A.德布羅意波長約為7.9x10-13m的中子

B.德布羅意波長約為8.7X10T2m的質(zhì)子

C.德布羅意波長約為2.6xl0-nm的氮分子

D.德布羅意波長約為1.5xlO-lom的電子

【答案】D

【詳解】當(dāng)波通過尺寸與其波長相近的障礙物或狹縫時(shí)，會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。對于粒

子而言，德布羅意波長2決定了其波動(dòng)性，衍射的明顯程度通常與波長丸和狹縫寬度的比值

相關(guān)，當(dāng)一接近或大于1時(shí)，衍射現(xiàn)象非常明顯，則可知電子的衍射現(xiàn)象最明顯。

a

故選D。

2.（2025?廣東?高考真題）有甲、乙兩種金屬，甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某頻率的光

分別照射這兩種金屬，只有甲發(fā)射光電子，其最大初動(dòng)能為用.，下列說法正確的是（）

A.使用頻率更小的光，可能使乙也發(fā)射光電子

B.使用頻率更小的光，若仍能使甲發(fā)射光電子，則其最大初動(dòng)能小于心

C.頻率不變，減弱光強(qiáng)，可能使乙也發(fā)射光電子

D.頻率不變，減弱光強(qiáng)，若仍能使甲發(fā)射光電子，則其最大初動(dòng)能小于心

【答案】B

【詳解】A.某頻率的光不能使乙金屬發(fā)生光電效應(yīng)，說明此光的頻率小于乙金屬的截止頻

率，則換用頻率更小的光不能發(fā)生光電效應(yīng)，A錯(cuò)誤；

B.由光電效應(yīng)方程"=九7-叱）可知頻率越大最大初動(dòng)能越大，換用頻率更小的光最大初

動(dòng)能小于Ek，B正確；

C.頻率不變則小于乙金屬的截止頻率，不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，C錯(cuò)誤；

D.由線=%-叱可知頻率不變最大初動(dòng)能不變，D錯(cuò)誤。

故選Bo

3.（2025?河北?高考真題）光纖光譜儀的部分工作原理如圖所示。待測光在光纖內(nèi)經(jīng)多次全反

射從另一端射出，再經(jīng)棱鏡偏轉(zhuǎn)，然后通過狹縫進(jìn)入光電探測器。

⑴若將光纖簡化為真空中的長玻璃絲，設(shè)玻璃絲的折射率為拽，求光在玻璃絲內(nèi)發(fā)生全

3

反射時(shí)的最小入射角。

（2）若探測器光陰極材料的逸出功為9.939x10-2。1，求該材料的截止頻率。（普朗克常量

/z=6.626xW34J-s）

【答案】（1）60。

（2）1.5X1014HZ

【詳解】（1）光在玻璃絲內(nèi)發(fā)生全反射的最小入射角滿足sinC=1

n

可得。=60°

（2）根據(jù)愛因斯坦光電方程//%=取

可得%=1.5x10"位

4.（2025?山東?高考真題）在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率和強(qiáng)度都相同的單色光分別照射編號為

1、2、3的金屬，所得遏止電壓如圖所示，關(guān)于光電子最大初動(dòng)能里的大小關(guān)系正確的是

（）

(

>123金屬編號

國0

亞

當(dāng)

啜-1

-2

A.fkl>Ek2>Ek3B.后卜?＞石k3＞鼠1

C.石k3>線2>凡1D.Ek3>Ekl>Ek2

【答案】B

【詳解】根據(jù)光電子最大初動(dòng)能與遏制電壓的關(guān)系々=64

根據(jù)圖像有幾＞43＞刀

故石k2＞紇3；

故選Bo

5.（2025?陜晉青寧卷?高考真題）我國首臺擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的場發(fā)射透射電鏡TH—F120實(shí)現(xiàn)

了超高分辨率成像，其分辨率提高利用了高速電子束波長遠(yuǎn)小于可見光波長的物理性質(zhì)。

一個(gè)靜止的電子經(jīng)100V電壓加速后，其德布羅意波長為2,若加速電壓為10kV,不考慮

相對論效應(yīng)，則其德布羅意波長為（）

A.1002B.10AC.—%D.—a

10100

【答案】C

1

【詳解】設(shè)電子經(jīng)過電壓加速后速度大小為v,由動(dòng)能定理得eU=-mF9

2

電子的動(dòng)量大小為夕=相丫

.h

電子的德布羅意波長為％=一

因?yàn)閁':U=100:l

可解得兄=2/1

10

C正確，ABD錯(cuò)誤。

故選Co

6.（2025?江蘇?高考真題）江門中微子實(shí)驗(yàn)室使用我國自主研發(fā)的光電倍增管，利用光電效應(yīng)

捕捉中微子信息。光電倍增管陰極金屬材料的逸出功為嘰，普朗克常量為鼠

（1）求該金屬的截止頻率氣;

（2）若頻率為丫的入射光能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，求光電子的最大初動(dòng)能E-

【答案】⑴?

h

^hv-WQ

【詳解】（1）根據(jù)題意，由光電效應(yīng)方程有紜二勿%-%

當(dāng)心=。時(shí)，可得該金屬的截止頻率%=?

h

（2）根據(jù)題意，由光電效應(yīng)方程可得，光電子的最大初動(dòng)能為"m=配-叫

7.（2025?廣西?高考真題）有四種不同逸出功的金屬材料：鋤2.15eV,鉀2.25eV,鈉2.30eV

和鎂3.20eV制成的金屬板?，F(xiàn)有能量為2.20eV的光子，分別照到這四種金屬板上，則會(huì)

發(fā)生光電效應(yīng)的金屬板為（）

A.鋤B.鉀C.鈉D.鎂

【答案】A

【詳解】當(dāng)光子的能量大于金屬的逸出功時(shí)就能發(fā)生光電效應(yīng)，可知能量是2.20eV的光子

分別照射到四種金屬板上，會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)的金屬板是鋤。

故選A。

8.（2025?浙江?高考真題）如圖1所示，三束由氫原子發(fā)出的可見光尸、Q、R分別由真空玻璃

管的窗口射向陰極K。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，記錄電流表與電壓表示數(shù)，兩者關(guān)系如圖2所示。

下列說法正確的是（）

空A|

O

圖2

A.分別射入同一單縫衍射裝置時(shí)，。的中央亮紋比尺寬

B.P、。產(chǎn)生的光電子在K處最小德布羅意波長，尸大于Q

C.氫原子向第一激發(fā)態(tài)躍遷發(fā)光時(shí)，三束光中。對應(yīng)的能級最高

D.對應(yīng)于圖2中的M點(diǎn)，單位時(shí)間到達(dá)陽極A的光電子數(shù)目，尸多于Q

【答案】BC

1

【詳解】A.根據(jù)=5加域9=和-唉出功

因。的截止電壓大于R,可知。的頻率大于R的頻率，。的波長小于R的波長，則分別射

入同一單縫衍射裝置時(shí)，R的衍射現(xiàn)象比。更明顯，則。的中央亮紋比R窄，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

ch

B.同理可知P、。產(chǎn)生的光電子在K處。的最大初動(dòng)能比尸較大，根據(jù)4=5

可知最小德布羅意波長，尸大于。，選項(xiàng)B正確；

C.因。對應(yīng)的能量最大，則氫原子向第一激發(fā)態(tài)躍遷發(fā)光時(shí)，根據(jù)加=&-石2

可知三束光中。對應(yīng)的能級最高，選項(xiàng)C正確；

D.對應(yīng)于圖2中的/點(diǎn)，P和。的光電流相等，可知P和。單位時(shí)間到達(dá)陽極A的光電

子數(shù)目相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

故選BCo

9.（2024,貴州?高考真題）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

【答案】BC

【詳解】D.所有光波在真空中傳播的速度相同，都是c,D錯(cuò)誤；

ch

ABC.由光子頻率與波長公式T=—,能量公式石=加，動(dòng)量與波長公式P=不可知，波

AA

長更長，頻率更小，能量更小，動(dòng)量更小，A錯(cuò)誤，BC正確。

故選BC-

10.（2024?浙江?高考真題）玻爾氫原子電子軌道示意圖如圖所示，處于〃=3能級的原子向低

能級躍遷，會(huì)產(chǎn)生三種頻率為％1、匕2、憶1的光，下標(biāo)數(shù)字表示相應(yīng)的能級。已知普朗

克常量為〃，光速為C。正確的是（）

A.頻率為。的光，其動(dòng)量為殳*

he

B.頻率為％1和%1的兩種光分別射入同一光電效應(yīng)裝置，均產(chǎn)生光電子，其最大初動(dòng)能

之差為hv32

C.頻率為為1和%1的兩種光分別射入雙縫間距為力雙縫到屏的距離為L的干涉裝置，產(chǎn)

生的干涉條紋間距之差為余

石4一石3

D.若原子〃=3躍遷至n=4能級，入射光的頻率為4>

h

【答案】B

【詳解】A.根據(jù)玻爾理論可知

以31=4一耳

則頻率為％1的光，其動(dòng)量為

_h_hv_E—E

p——―3i------3----r------

2cc

選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.頻率為/1和%1的兩種光分別射入同一光電效應(yīng)裝量，均產(chǎn)生光電子，其最大初動(dòng)能

分別為

Ekml=hv31-叱S山功

Ekm2=取21-出功

最大初動(dòng)能之差為

△頤"=牝1=牝2

選項(xiàng)B正確；

C.頻率為％1和%1的兩種光分別射入雙縫間距為d,雙縫到屏的距離為L的干涉裝置，根

據(jù)條紋間距表達(dá)式

L,Lc

Ax=—/I=—

ddv

產(chǎn)生的干涉條紋間距之差為

,LcLcLc11、Lc

As=--------------=—z(-----------)w------

dv。】dv31v2ldv^

選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D.若原子鞏=3躍遷至〃=4能級，則

—E3=/zv34

可得入射光的頻率

選項(xiàng)D錯(cuò)誤;

故選Bo

11.（2024?海南?高考真題）利用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)，閉合單刀雙擲開關(guān)S接1時(shí),

用頻率為匕的光照射光電管，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表的示數(shù)剛好為0,此時(shí)電壓表的

示數(shù)為U1,已知電子電荷量為e,普朗克常量為〃，下列說法正確的是（）

A.其他條件不變，增大光強(qiáng)，電壓表示數(shù)增大

B.改用比匕更大頻率的光照射，調(diào)整電流表的示數(shù)為零，此時(shí)電壓表示數(shù)仍為S

C.其他條件不變，使開關(guān)接S接2,電流表示數(shù)仍為零

D.光電管陰極材料的截止頻率匕=匕-學(xué)

h

【答案】D

【詳解】A.當(dāng)開關(guān)S接1時(shí)，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程

叫=牝—明

故其他條件不變時(shí)，增大光強(qiáng)，電壓表的示數(shù)不變，故A錯(cuò)誤；

B.若改用比匕更大頻率的光照射時(shí)，調(diào)整電流表的示數(shù)為零，而金屬的逸出功不變，故

遏止電壓變大，即此時(shí)電壓表示數(shù)大于q,故B錯(cuò)誤；

C.其他條件不變時(shí)，使開關(guān)S接2,此時(shí)

無匕〉叫

可發(fā)生光電效應(yīng)，故電流表示數(shù)不為零，故C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程

叫叫―明

其中

=牝

聯(lián)立解得，光電管陰極材料的截止頻率為

故D正確。

故選D。

12.(2024?北京?高考真題)產(chǎn)生阿秒光脈沖的研究工作獲得2023年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，阿秒

(as)是時(shí)間單位，las=1x10-%,阿秒光脈沖是發(fā)光持續(xù)時(shí)間在阿秒量級的極短閃光,

提供了阿秒量級的超快，，光快門，，，使探測原子內(nèi)電子的動(dòng)態(tài)過程成為可能。設(shè)有一個(gè)持續(xù)

時(shí)間為100as的阿秒光脈沖，持續(xù)時(shí)間內(nèi)至少包含一個(gè)完整的光波周期。取真空中光速c=

3.0x108m/s,普朗克常量h=6.6x1Q-34J0S,下列說法正確的是()

A.對于0.1mm寬的單縫，此阿秒光脈沖比波長為550nm的可見光的衍射現(xiàn)象更明顯

B.此阿秒光脈沖和波長為550nm的可見光束總能量相等時(shí)，阿秒光脈沖的光子數(shù)更多

C.此阿秒光脈沖可以使能量為-13.6eV(-2.2x10-18J)的基態(tài)氫原子電離

D.為了探測原子內(nèi)電子的動(dòng)態(tài)過程，阿秒光脈沖的持續(xù)時(shí)間應(yīng)大于電子的運(yùn)動(dòng)周期

【答案】C

【詳解】A.此阿秒光脈沖的波長為

2=cT=30nm<550nm

由障礙物尺寸與波長相差不多或比波長小時(shí)，衍射現(xiàn)象越明顯知，波長為550nm的可見

光比此阿秒光脈沖的衍射現(xiàn)象更明顯，故A錯(cuò)誤；

B.由￡=/7二知，阿秒光脈沖的光子能量大，故總能量相等時(shí)，阿秒光脈沖的光子數(shù)更少，

故B錯(cuò)誤；

C.阿秒光脈沖的光子能量最小值

￡=%=2=6.6xIO』J>2.2x10-18J

T

故此阿秒光脈沖可以使能量為-13.6eV(-2.2xl0-i8j)的基態(tài)氫原子電離，故C正確；

D.為了探測原子內(nèi)電子的動(dòng)態(tài)過程，阿秒光脈沖的持續(xù)時(shí)間應(yīng)小于電子的運(yùn)動(dòng)周期，故

D錯(cuò)誤。

故選C。

13.(2024?湖南?高考真題)量子技術(shù)是當(dāng)前物理學(xué)應(yīng)用研究的熱點(diǎn)，下列關(guān)于量子論的說法正

確的是()

A.普朗克認(rèn)為黑體輻射的能量是連續(xù)的

B.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，紅光照射可以讓電子從某金屬表面逸出，若改用紫光照射也可以讓

電子從該金屬表面逸出

C.康普頓研究石墨對X射線散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)散射后僅有波長小于原波長的射線成分

D.德布羅意認(rèn)為質(zhì)子具有波動(dòng)性，而電子不具有波動(dòng)性

【答案】B

【詳解】A.普朗克認(rèn)為黑體輻射的能量是一份一份的，是量子化的，故A錯(cuò)誤；

B.產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件是光的頻率大于金屬的極限頻率，紫光的頻率大于紅光，若紅光

能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，可知紫光也能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故B正確；

C.石墨對X射線的散射過程遵循動(dòng)量守恒，光子和電子碰撞后，電子獲得一定的動(dòng)量，

.h

光子動(dòng)量變小，根據(jù)2=一可知波長變長，故C錯(cuò)誤；

P

D.德布羅意認(rèn)為物質(zhì)都具有波動(dòng)性，包括質(zhì)子和電子，故D錯(cuò)誤。

故選Bo

14.（2024?遼寧?高考真題）X射線光電子能譜儀是利用X光照射材料表面激發(fā)出光電子，并對

光電子進(jìn)行分析的科研儀器，用某一頻率的X光照射某種金屬表面，逸出了光電子，若增

加此X光的強(qiáng)度，則（）

A.該金屬逸出功增大B.X光的光子能量不變

C.逸出的光電子最大初動(dòng)能增大D.單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)增多

【答案】BD

【詳解】A.金屬的逸出功是金屬的自身固有屬性，僅與金屬自身有關(guān)，增加此X光的強(qiáng)

度，該金屬逸出功不變，故A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)光子能量公式￡=*可知增加此X光的強(qiáng)度，X光的光子能量不變，故B正確；

C.根據(jù)愛因斯坦光電方程

Ekm=hv-W0

可知逸出的光電子最大初動(dòng)能不變，故C錯(cuò)誤；

D.增加此X光的強(qiáng)度，單位時(shí)間照射到金屬表面的光子變多，則單位時(shí)間逸出的光電子

數(shù)增多，故D正確。

故選BDo

15.（2024?浙江?高考真題）如圖所示，金屬極板M受到紫外線照射會(huì)逸出光電子，最大速率

為%。正對M放置一金屬網(wǎng)N,在M、N之間加恒定電壓U。已知M、N間距為d（遠(yuǎn)

小于板長），電子的質(zhì)量為機(jī)，電荷量為e,則（）

A.M、N間距離增大時(shí)電子到達(dá)N的動(dòng)能也增大

1

B.只有沿x方向逸出的電子到達(dá)N時(shí)才有最大動(dòng)能一加用9+eU

2

C.電子從M到N過程中y方向位移大小最大為%

D.M、N間加反向電壓些時(shí)電流表示數(shù)恰好為零

4e

【答案】C

【詳解】AB.根據(jù)動(dòng)能定理，從金屬板M上逸出的光電子到到達(dá)N板時(shí)

eU=Emv

km~^l

則到達(dá)N板時(shí)的動(dòng)能為

E12

hn=eU+-mvm

與兩極板間距無關(guān)，與電子從金屬板中逸出的方向無關(guān)，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；

C.平行極板M射出的電子到達(dá)N板時(shí)在y方向的位移最大，則電子從M到N過程中y

方向最大位移為

y=V

,1Ue

d=------12

2dm

解得

2m

eU

選項(xiàng)c正確;

D.M、N間加反向電壓電流表示數(shù)恰好為零時(shí)，則

TT12

eUc=-mvm

解得

選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

故選C。

16.(2023?浙江?高考真題)有一種新型光電效應(yīng)量子材料，其逸出功為Wo。當(dāng)紫外光照射該

材料時(shí)，只產(chǎn)生動(dòng)能和動(dòng)量單一的相干光電子束。用該電子束照射間距為d的雙縫，在與

縫相距為L的觀測屏上形成干涉條紋，測得條紋間距為心。已知電子質(zhì)量為如普朗克常

量為力，光速為c,則()

hLhl}

A.電子的動(dòng)量Pe=B.電子的動(dòng)能用

dAx2md2Ax2

chLD.光子的動(dòng)量夕=及h2I}

C.光子的能量石=叫+H--------------3------T

c2cmdAx

【答案】AD

【詳解】根據(jù)條紋間距公式

Ax=-2

d

可得

A-------

L

A.根據(jù)

h

可得

hL

故A正確;

B.根據(jù)動(dòng)能和動(dòng)量的關(guān)系

E上

k2m

結(jié)合A選項(xiàng)可得

E-

k2mJ2Ax2

故B錯(cuò)誤;

c.光子的能量

ME

E=W+E=W+——廠工

Q°k0°2mdz

故C錯(cuò)誤;

D.光子的動(dòng)量

p=moc

光子的能量

j-i2

E=mGc

聯(lián)立可得

E

P=—

c

則光子的動(dòng)量

/I2￡2

p一十

c2cmd2Ax2

故D正確。

故選ADO

17.（2023?海南?高考真題）已知一個(gè)激光發(fā)射器功率為P,發(fā)射波長為4的光，光速為C,普

朗克常量為九，則（）

h

A.光的頻率為:

B.光子的能量為；

22

hPtC

c.光子的動(dòng)量為二D.在時(shí)間/內(nèi)激光器發(fā)射的光子數(shù)為一?

【答案】AC

【詳解】A.光的頻率

C

V=—

2

選項(xiàng)A正確；

B.光子的能量

〃，he

E=hv=—

2

選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C.光子的動(dòng)量

h

p=—

2

選項(xiàng)c正確；

D.在時(shí)間f內(nèi)激光器發(fā)射的光子數(shù)

PtPtA

n=——=-----

Ehe

選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

故選ACo

18.（2023?浙江?高考真題）被譽(yù)為"中國天眼”的大口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡已發(fā)現(xiàn)660余顆新脈沖

星，領(lǐng)先世界。天眼對距地球?yàn)長的天體進(jìn)行觀測，其接收光子的橫截面半徑為凡若天

體射向天眼的輻射光子中，有倍被天眼接收，天眼每秒接收到該天體發(fā)出的頻率

為丫的N個(gè)光子。普朗克常量為/?,則該天體發(fā)射頻率為v光子的功率為（）

47VL2hv2NI?hvr/I3hvr)l3hv

AB.AC.-----D.----—

H〃H〃ANN2R2N

【答案】A

【詳解】設(shè)天體發(fā)射頻率為丫光子的功率為P,由題意可知

TlR2

Ptx----x〃=Nhv

41C

其中t=ls,解得

八4NChv

p=---------

R2TJ

故選A。

考點(diǎn)02原子結(jié)構(gòu)

19.（2025?甘肅?高考真題）利用電子與離子的碰撞可以研究離子的能級結(jié)構(gòu)和輻射特性。He+

離子相對基態(tài)的能級圖（設(shè)基態(tài)能量為0）如圖所示。用電子碰撞He+離子使其從基態(tài)激

發(fā)到可能的激發(fā)態(tài)，若所用電子的能量為50eV,則He+離子輻射的光譜中，波長最長的

譜線對應(yīng)的躍遷為（）

n￡/eV

OO----------

4------------------------51.02

3------------------------48.37

2------------------------40.81

1-----------------------0（基態(tài)）

A.〃=4—>〃=3能級B.77=4—>77=2能級

C.〃=〃=2能級D.72=3—>〃=1能級

【答案】C

【詳解】根據(jù)題意可知，用能量為50eV的電子碰撞He+離子，可使He*離子躍遷到〃=3

能級和九=2能級，由AE=4”一紇=勿/=/zf

A

可知，波長最長的譜線對應(yīng)的躍遷為“=3一〃=2能級。

故選C。

20.（2025?北京?高考真題）如圖1所示，金屬圓筒A接高壓電源的正極，其軸線上的金屬線B

接負(fù)極。

圖2

⑴設(shè)A、B兩極間電壓為U,求在B極附近電荷量為Q的負(fù)電荷到達(dá)A極過程中靜電力做

的功W。

22

⑵已知筒內(nèi)距離軸線r處的電場強(qiáng)度大小E=k,其中左為靜電力常量，4為金屬線B

單位長度的電荷量。如圖2所示，在圓筒內(nèi)橫截面上，電荷量為外質(zhì)量為機(jī)的粒子繞軸

線做半徑不同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑為小馬和4時(shí)的總能量分別為耳、紇和耳。若

弓—馬=馬—八，推理分析并比較(區(qū)—石2)與(石2—4)的大小。

⑶圖1實(shí)為某種靜電除塵裝置原理圖，空氣分子在B極附近電離，筒內(nèi)塵埃吸附電子而帶

負(fù)電，在電場作用下最終被A極收集。使分子或原子電離需要一定條件。以電離氫原子為

例。根據(jù)玻爾原子模型，定態(tài)氫原子中電子在特定軌道上繞核做圓周運(yùn)動(dòng)，處于特定能量

狀態(tài)，只有當(dāng)原子獲得合適能量才能躍遷或電離。若氫原子處于外電場中，推導(dǎo)說明外電

場的電場強(qiáng)度多大能將基態(tài)氫原子電離。(可能用到：元電荷e=1.6xl()T9c，電子質(zhì)量

/7i=9.1xlO-31kg,靜電力常量左=9.0xl()9N.m2/C2,基態(tài)氫原子軌道半徑

a=5.3xl()Tm和能量品=-13.6eV)

【答案】(1)W=Q。

⑵(石3—4)〈(石2—耳)

(3)石。2.57x10"N/C

【詳解】(1)在B極附近電荷量為。的負(fù)電荷到達(dá)A極過程中靜電力做的功

W=-Q-(-U)=QU

(2)粒子在半徑為廠處繞軸線做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力由電場力提供，根據(jù)向心力公

V2

式rqE=m一

r

聯(lián)立可得q左——=m——

rr

1

解得粒子的動(dòng)能/=-mv92=qkA

設(shè)無窮遠(yuǎn)處電勢能為0,粒子從無窮遠(yuǎn)處移動(dòng)到半徑為r處，電場力做功W=q「胡廠

Jco

其中石=左”

r

r\]

代入可得W=q[k——dr=-2qkAInr

j°°丁

根據(jù)W=-A￡p

可得粒子在半徑為r處的電勢能綜=2以/Unr

粒子的總能量粒子的總能量E=Ek+Ep=qkX+IqkXInr

則E3-E2=2夕上"Inr3-r2),E2-Ex=2夕左4(lnG一八)

根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知對數(shù)函數(shù)y=ln%在(0,8)是增函數(shù)，且In%的二階導(dǎo)數(shù)

(in%)"=--y<0

X

所以y=ln%是凹函數(shù)，已知弓=弓-4，即弓是弓與4的等差中項(xiàng)，根據(jù)凹函數(shù)的性

質(zhì)ginqmG

移項(xiàng)可得Inq-Inr2<lnr2-Inrx

又因?yàn)?/N>0

可得(&-E?)<(E?-Ej

22

(3)方法一：電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)，庫侖力提供向心力，即上胃=加匕

aa

1

電子的動(dòng)能線=一mF9

2

ke1

聯(lián)立可得耳=竺-

2a

1

根據(jù)庫侖定律，電子與原子核之間的庫侖力尸=左二e

a"

電子從基態(tài)軌道半徑a處運(yùn)動(dòng)到無窮遠(yuǎn)處，克服庫侖力做功*=「

氏2

積分可得%=/

則電子在基態(tài)軌道半徑。處的電勢能￡p=-%

根據(jù)能量守恒定律，將基態(tài)氫原子電離所需的能量AE等于電子的動(dòng)能與基態(tài)氫原子的勢

能之和，即八石=線+紇=之

卜P2a

設(shè)外電場的電場強(qiáng)度為石，電子在電場力作用下獲得能量，當(dāng)電子獲得的能量等于將基態(tài)

氫原子電離所需的能量時(shí),氫原子被電離。電子在電場力作用下獲得的能量W=M=e&z

聯(lián)立可得石=k3p

代入數(shù)據(jù)解得E。2.57x10nN/C

方法二：根據(jù)功能關(guān)系可得6胡=忸0|

代入數(shù)據(jù)可得石。2.57xIO11N/C

2L（2025?北京?高考真題）自然界中物質(zhì)是常見的，反物質(zhì)并不常見。反物質(zhì)由反粒子構(gòu)成,

它是科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域之一。目前發(fā)現(xiàn)的反粒子有正電子、反質(zhì)子等；反氫原子由正電

子和反質(zhì)子組成。粒子與其對應(yīng)的反粒子質(zhì)量相等，電荷等量異種。粒子和其反粒子碰撞

會(huì)湮滅。反粒子參與的物理過程也遵守電荷守恒、能量守恒和動(dòng)量守恒。下列說法正確的

是（）

A.已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為-13.6eV,則反氫原子的基態(tài)能量也為-13.6eV

B.一個(gè)中子可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)正電子

C.一對正負(fù)電子等速率對撞，湮滅為一個(gè)光子

D.反笊核和反笊核的核聚變反應(yīng)吸收能量

【答案】A

【詳解】A.氫原子基態(tài)能量由電子與質(zhì)子決定。反氫原子由正電子和反質(zhì)子構(gòu)成，電荷

結(jié)構(gòu)相同，能級結(jié)構(gòu)不變，基態(tài)能量仍為-13.6eV,故A正確；

B.若中子衰變（B+衰變）生成質(zhì)子、正電子：nf；p+；e,不符合質(zhì)子數(shù)守恒，故B錯(cuò)誤;

C.正負(fù)電子對撞湮滅時(shí)，總動(dòng)量為零，需產(chǎn)生至少兩個(gè)光子以保證動(dòng)量守恒。單個(gè)光子

無法滿足動(dòng)量守恒，故C錯(cuò)誤；

D.核聚變通常釋放能量（如普通氣核聚變）。反氣核聚變遵循相同規(guī)律，應(yīng)釋放能量而非

吸收，故D錯(cuò)誤。

故選A。

22.（2024?重慶?高考真題）我國太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號"在國際上首次成功實(shí)現(xiàn)空

間太陽％波段光譜掃描成像。％和Hp分別為氫原子由〃=3和〃=4能級向〃=2能級躍

遷產(chǎn)生的譜線（如圖），則（）

n￡/eV

00------------------0------

5----------0--.5-4

4-------------------0--.-85

3in----------1.51

&——3.40

2—J

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

A.Ha的波長比也的小

B.Ha的頻率比也的小

c.He對應(yīng)的光子能量為3.4eV

D.出對應(yīng)的光子不能使氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)

【答案】BD

【詳解】AB.氫原子"=3與"=2的能級差小于〃=4與〃=2的能級差，則也與也相

比，%的波長大、頻率小，故A錯(cuò)誤、B正確；

c.也對應(yīng)的光子能量為

E=（-0.85）eV-（-3.40）eV=2.55eV

故C錯(cuò)誤；

D.氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)至少需要能量

E=（-3.40）eV-（-13.60）eV=10.2eV

He對應(yīng)的光子不能使氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，故D正確。

故選BDo

23.（2024,安徽?高考真題）大連相干光源是我國第一臺高增益自由電子激光用戶裝置，其激光

輻射所應(yīng)用的玻爾原子理論很好地解釋了氫原子的光譜特征。圖為氫原子的能級示意圖，

已知紫外光的光子能量大于3.11eV,當(dāng)大量處于〃=3能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)，輻

射不同頻率的紫外光有()

nE/eV

8-----------------0

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

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

o

A.1種B.2種C.3種D.4種

【答案】B

【詳解】大量處于〃=3能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)，能夠輻射出不同頻率的種類為

C；=3種

輻射出光子的能量分別為

AEj=￡3-^=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV

AE2=E3-E2=-1.51eV-(-3.4eV)=1.89eV

AE3=E2-Ei=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV

其中

△4>3.1leV,A石2V3.1leV,A￡3>3.11eV

所以輻射不同頻率的紫外光有2種。

故選Bo

24.(2024?江蘇?高考真題)如圖所示，納原子在幾個(gè)能級間躍遷時(shí)輻射的光的波長分別為4、

%、4和4。其中只有一種波長的光能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，該光的波長為()

A.力B.方C.加D.%

【答案】C

【詳解】根據(jù)光電方程可知當(dāng)只有一種光子可使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，該光子對應(yīng)的能量

最大，根據(jù)圖中能級圖可知躍遷時(shí)對應(yīng)波長為4的光子能量最大。

故選c。

25.(2024?浙江?高考真題)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

、1111\-

式彳=尺--2，〃=3、4、5、6用“6和”丫光進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)研究，則()

412Yt,

A.照射同一單縫衍射裝置，”6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，“6光的側(cè)移量小

C.以相同功率發(fā)射的細(xì)光束，真空中單位長度上"y光的平均光子數(shù)多

D.相同光強(qiáng)的光分別照射同一光電效應(yīng)裝置，Hy光的飽和光電流小

【答案】C

【詳解】A.根據(jù)巴耳末公式可知，Hy光的波長較長。波長越長，越容易發(fā)生明顯的衍射

現(xiàn)象，故照射同一單縫衍射裝置，Hy光的中央明條紋寬度寬，故A錯(cuò)誤；

B."丫光的波長較長，根據(jù)

可知Hy光的頻率較小，則Hy光的折射率較小，在平行玻璃磚的偏折較小，以丫光的側(cè)移

量小，故B錯(cuò)誤；

C.Hy光的頻率較小，Hy光的光子能量較小，以相同功率發(fā)射的細(xì)光束，Hy光的光子數(shù)

較多，真空中單位長度上Hy光的平均光子數(shù)多，故C正確；

D.若HS、Hy光均能發(fā)生光電效應(yīng)，相同光強(qiáng)的光分別照射同一光電效應(yīng)裝置，Hy光的

頻率較小，Hy光的光子能量較小，Hy光的光子數(shù)較多，則Hy光的飽和光電流大，光

的飽和光電流小，故D錯(cuò)誤。

故選Co

26.（2023,河北?高考真題）2022年8月30日，國家航天局正式發(fā)布了“羲和號”太陽探測衛(wèi)星

國際上首次在軌獲取的太陽H。譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)。H。是氫原子巴耳末系中波長最長的譜線,

其對應(yīng)的能級躍遷過程為（)

E/eV

0

-0.54

-0.85

-1.51

-3.40

A.從8躍遷到〃=2B.從〃=5躍遷到n=2

C.從〃=4躍遷到〃=2D.從〃=3躍遷到〃=2

【答案】D

【詳解】H。是氫原子巴耳末系中波長最長的譜線，根據(jù)

y=—

2

可知H。是氫原子巴耳末系中頻率最小的譜線，根據(jù)氫原子的能級圖，利用玻爾理論中的

頻率條件

hv=En-E2

可見能級差越小，頻率越低，波長越長。故Ha對應(yīng)的能級躍遷過程為從〃=3躍遷到〃=2。

故選Do

27.（2023?山東?高考真題）“夢天號”實(shí)驗(yàn)艙攜帶世界首套可相互比對的冷原子鐘組發(fā)射升空,

對提升我國導(dǎo)航定位、深空探測等技術(shù)具有重要意義。如圖所示為某原子鐘工作的四能級

體系，原子吸收頻率為外的光子從基態(tài)能級I躍遷至激發(fā)態(tài)能級回，然后自發(fā)輻射出頻率

為匕的光子，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(shí)

現(xiàn)受激輻射，發(fā)出鐘激光，最后輻射出頻率為匕的光子回到基態(tài)。該原子鐘產(chǎn)生的鐘激光

的頻率/為（）

Vo鐘激光

」L

A.%+匕+匕B.%+匕—匕C.%—匕+匕D.匕一匕

【答案】D

【詳解】原子吸收頻率為%的光子從基態(tài)能級I躍遷至激發(fā)態(tài)能級國時(shí)有

埒一4=hv0

且從激發(fā)態(tài)能級回向下躍遷到基態(tài)I的過程有

E[[一4=hvx+hv2+hv3

聯(lián)立解得

%=%一匕一匕

故選Do

28.（2023?上海?高考真題）關(guān)于a粒子散射實(shí)驗(yàn)正確的是（）

A.實(shí)驗(yàn)要在真空中進(jìn)行B.熒光屏是為了阻擋a