2025年高考物理“原子物理綜合”知識(shí)應(yīng)用試題一、選擇題（共8小題，每小題6分，共48分。1-5題為單選題，6-8題為多選題）關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是（）A.只要入射光的強(qiáng)度足夠大，任何金屬都能發(fā)生光電效應(yīng)B.光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比C.遏止電壓與入射光的頻率無(wú)關(guān)D.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的發(fā)射時(shí)間幾乎是瞬時(shí)的氫原子的能級(jí)示意圖如圖所示，現(xiàn)有一群處于n=3能級(jí)的氫原子，在向低能級(jí)躍遷的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A.這群氫原子最多能輻射出3種不同頻率的光子B.從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)時(shí)輻射出的光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)C.從n=3能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)時(shí)輻射出的光子能量最大D.用能量為10.2eV的光子照射這群氫原子，可以使氫原子從n=3能級(jí)躍遷到n=4能級(jí)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和原子核的說(shuō)法，正確的是（）A.湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B.盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C.原子核由質(zhì)子和電子組成D.核反應(yīng)方程中，質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)不守恒下列關(guān)于天然放射現(xiàn)象的說(shuō)法中，正確的是（）A.α射線(xiàn)是氦原子核，它的穿透能力最強(qiáng)B.β射線(xiàn)是電子流，它的電離能力最強(qiáng)C.γ射線(xiàn)是電磁波，它的穿透能力最強(qiáng)D.放射性元素的半衰期隨溫度的升高而減小關(guān)于核能的利用，下列說(shuō)法正確的是（）A.核反應(yīng)堆是利用重核裂變釋放能量的裝置B.核電站發(fā)電時(shí)，核能直接轉(zhuǎn)化為電能C.氫彈是利用核裂變?cè)碇瞥傻腄.太陽(yáng)能是核裂變釋放的能量關(guān)于光的波粒二象性，下列說(shuō)法正確的是（）A.光的干涉、衍射現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性B.光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性C.光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性D.光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，粒子性越明顯關(guān)于原子核的衰變和半衰期，下列說(shuō)法正確的是（）A.原子核發(fā)生α衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2B.原子核發(fā)生β衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1C.半衰期是指放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間D.半衰期的大小與外界條件有關(guān)關(guān)于核反應(yīng)方程，下列說(shuō)法正確的是（）A.是α衰變方程B.是β衰變方程C.是核聚變方程D.是核裂變方程二、非選擇題（共4小題，共62分）（14分）如圖所示，是研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置。（1）在圖中用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)將實(shí)驗(yàn)裝置連接完整。（2）若用頻率為ν的單色光照射陰極K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P位于某一位置時(shí)，電流表有示數(shù)?，F(xiàn)將滑片P向________（填“左”或“右”）移動(dòng)，直到電流表的示數(shù)剛好為零，此時(shí)電壓表的示數(shù)為遏止電壓Uc。已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，則光電子的最大初動(dòng)能Ek=；根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，該金屬的逸出功W0=。（3）若增大入射光的強(qiáng)度，其他條件不變，則遏止電壓Uc將________（填“增大”“減小”或“不變”）。（16分）已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量E1=-13.6eV，量子數(shù)n=2，3，4，…對(duì)應(yīng)的能級(jí)能量分別為E2=-3.4eV，E3=-1.51eV，E4=-0.85eV，…。（1）一群處于n=4能級(jí)的氫原子，在向低能級(jí)躍遷的過(guò)程中，最多能輻射出________種不同頻率的光子。其中，輻射出的光子中能量最大的是________eV，其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為_(kāi)_______m（普朗克常量h=6.63×10-34J·s，真空中的光速c=3×108m/s）。（2）要使處于基態(tài)的氫原子電離，至少需要吸收能量為_(kāi)_______eV的光子。若用能量為14eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子，氫原子電離后，電子的動(dòng)能為_(kāi)_______eV。（16分）完成下列核反應(yīng)方程，并指出反應(yīng)類(lèi)型。（1），反應(yīng)類(lèi)型：。（2），反應(yīng)類(lèi)型：。（3），反應(yīng)類(lèi)型：。（4），反應(yīng)類(lèi)型：。（18分）已知鈾核的質(zhì)量為235.0439u，中子的質(zhì)量為1.0087u，鋇核的質(zhì)量為140.9139u，氪核的質(zhì)量為91.8973u，1u相當(dāng)于931.5MeV的能量。（1）寫(xiě)出鈾核裂變的核反應(yīng)方程。（2）計(jì)算一個(gè)鈾核裂變釋放的能量。（3）若有1kg鈾235全部裂變，求釋放的能量相當(dāng)于多少?lài)崢?biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒釋放的能量。（標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值q=3.0×107J/kg，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）參考答案及解析一、選擇題D解析：發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的截止頻率，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成線(xiàn)性關(guān)系，而非正比關(guān)系，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的發(fā)射時(shí)間幾乎是瞬時(shí)的，選項(xiàng)D正確。AC解析：一群處于n=3能級(jí)的氫原子，在向低能級(jí)躍遷的過(guò)程中，最多能輻射出C32=3種不同頻率的光子，選項(xiàng)A正確；從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)時(shí)輻射出的光子能量最小，頻率最低，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從n=3能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)時(shí)輻射出的光子能量最大，選項(xiàng)C正確；氫原子從n=3能級(jí)躍遷到n=4能級(jí)需要吸收的能量為E4-E3=(-0.85eV)-(-1.51eV)=0.66eV，而10.2eV的光子能量大于該能級(jí)差，不能被氫原子吸收，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。B解析：湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，并提出了原子的“棗糕模型”，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)B正確；原子核由質(zhì)子和中子組成，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；核反應(yīng)方程中，質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。C解析：α射線(xiàn)是氦原子核，它的穿透能力最弱，電離能力最強(qiáng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；β射線(xiàn)是電子流，它的穿透能力較強(qiáng)，電離能力次之，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；γ射線(xiàn)是電磁波，它的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，選項(xiàng)C正確；放射性元素的半衰期與溫度等外界條件無(wú)關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。A解析：核反應(yīng)堆是利用重核裂變釋放能量的裝置，選項(xiàng)A正確；核電站發(fā)電時(shí)，核能先轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，最后轉(zhuǎn)化為電能，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；氫彈是利用核聚變?cè)碇瞥傻?，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；太陽(yáng)能是核聚變釋放的能量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。ABC解析：光的干涉、衍射現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性，選項(xiàng)A正確；光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性，選項(xiàng)B正確；光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，選項(xiàng)C正確；光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越明顯，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。ABC解析：原子核發(fā)生α衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2，選項(xiàng)A正確；原子核發(fā)生β衰變時(shí)，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1，選項(xiàng)B正確；半衰期是指放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，選項(xiàng)C正確；半衰期的大小與外界條件無(wú)關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。AC解析：是α衰變方程，選項(xiàng)A正確；是人工轉(zhuǎn)變方程，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；是核聚變方程，選項(xiàng)C正確；是α衰變方程，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二、非選擇題（1）如圖所示（2）右；eUc；hν-eUc（3）不變解析：（1）實(shí)驗(yàn)裝置連接如圖所示。（2）要使電流表的示數(shù)剛好為零，應(yīng)增大反向電壓，將滑片P向右移動(dòng)；光電子的最大初動(dòng)能Ek=eUc；根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0，可得該金屬的逸出功W0=hν-Ek=hν-eUc。（3）遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，增大入射光的強(qiáng)度，遏止電壓Uc不變。（1）6；12.75；9.75×10-8（2）13.6；0.4解析：（1）一群處于n=4能級(jí)的氫原子，在向低能級(jí)躍遷的過(guò)程中，最多能輻射出C42=6種不同頻率的光子；輻射出的光子中能量最大的是從n=4能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)時(shí)輻射出的光子，其能量為E4-E1=(-0.85eV)-(-13.6eV)=12.75eV；對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為λ=hc/E=6.63×10-34J·s×3×108m/s/(12.75×1.6×10-19J)=9.75×10-8m。（2）要使處于基態(tài)的氫原子電離，至少需要吸收的能量為E=0-E1=13.6eV；用能量為14eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子，氫原子電離后，電子的動(dòng)能為14eV-13.6eV=0.4eV。（1）；α衰變（2）；β衰變（3）；核聚變（4）；核裂變解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可完成核反應(yīng)方程。（1）（2）200.5MeV（3）2.5×106t解析：（1）鈾核裂變的核反應(yīng)方程為。（2）反應(yīng)前的質(zhì)量為m1=235.0439u+1.0087u=236.0526u，反應(yīng)后的質(zhì)量為m2=140.9139u+91.8973u+3×1.0087u=235.8373u，質(zhì)量虧損為Δm=m1-m2=236.0526u-235.8373u=0.2153u，釋放的能量為ΔE=Δm×931.5MeV/u=0.2153×931.5MeV≈200.5MeV。（3）1kg鈾235中含有的鈾核數(shù)為N=6.02×1