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2025年高考物理复习之小题狂练600题（解答题）：原子物理与核物理（10题）

一．解答题（共10小题）

1．（2024?武进区校级模拟）掌握并采用核聚变产生能源是核物理中最具有前景的研究方向之一。太阳上的一种核反应为两个氘核（12H）聚变成一个23He核。已知氘核的质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，23He核的质量为

（1）写出该核反应方程；

（2）计算上述核反应中释放的核能ΔE（保留三位有效数字）；

（3）若两个氘核以相等的动能0.45MeV做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化成动能，则反应中生成的23

2．（2024?江苏模拟）图甲是半径为R的四分之一圆柱面阴极MN和位于圆柱轴线OO上的阳极构成的光电管的示意图，某单色光照射阴极，逸出的光电子到达阳极形成光电流。已知阴极材料的逸出功为W0，光电子的最大初速度为vm，电子电荷量为﹣e、质量为m，真空中光速为c，普朗克常量为h。

（1）求入射光的波长λ和遏止电压Uc；

（2）图乙是光电管横截面示意图，在半径为R的四分之一圆平面内加垂直纸面向外的匀强磁场，只研究在该截面内运动的光电子，仅考虑洛伦兹力作用，要使从阴极上N点逸出的光电子运动到阳极，速度至少为vm2，求磁感应强度

（3）在（2）问所述情况下，若阴极表面各处均有光电子逸出，求能到达阳极的光电子逸出区域与整个阴极区域的比值k。

3．（2024?江苏模拟）大量处于n＝5激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，将这些不同频率的光分别照射到图甲电路中光电管阴极K上时，只能测得两条光电流随光电管两端电压变化的图像（如图乙）。已知a光对应的遏止电压为Ua，氢原子的基态能量为E1，激发态能量为En=E1n2，其中n＝2，3，

（1）求光电管阴极的逸出功W0和b光对应的遏止电压Ub。

（2）若用b光照射，光电管两端加上的电压UKA＝U0，求电子到达A极时的最大动能Ekm。

4．（2024?河北模拟）利用电磁场研究带电的微观粒子是物理学家常用的方法。真空中一实验装置如图甲所示（磁场未画出），其截面图如图乙所示，区域Ⅰ为足够大的水平平行金属板区域，极板间距为d，极板间电压U恒定，同时板间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B1，区域Ⅱ内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B2（B2大小未知，B1?B2）。极板和屏在磁场方向上均足够长。当频率为ν的入射光照射到竖直放置的金属板表面MN时，金属板表面MN逸出大量速率不同、沿各个方向运动的光电子，光电子先进入起速度选择作用的区域Ⅰ，出区域Ⅰ的光电子可认为均水平射出，之后进入区域Ⅱ全部打在水平光屏上，光屏亮光区域在截面图上的长度PQ为2d3。已知逸出的光电子最大速率为vm，B1=5U3dvm，元电荷为e

（1）该金属的逸出功W和出区域Ⅰ的光电子的最小速度v；

（2）区域Ⅱ中磁场的磁感应强度B2；

（3）区域Ⅱ中，在如图乙截面内磁场的最小面积S；

（4）区域Ⅱ中，光电子运动位移的最大值xm。

5．（2024?湖北二模）1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他的目的是：测量金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν，由此算出普朗克常量h，并于普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。某实验小组实践密立根的研究过程，在对同一个光电管（阴极材料）进行多次试验后，得到了的Uc﹣ν图像，其中ν1、ν2、U1均为已知量，已知电子的电荷量为e。

（1）求普朗克常量h的表达式；

（2）求该阴极材料的逸出功W0的表达式。

6．（2024?盐城模拟）如图所示，氢原子的能级图。求：

（1）处于n＝2激发态的氢原子电离需吸收的最小能量E；

（2）处在n＝3能级的大量氢原子，辐射波长最短的光照射到逸出功为2.25eV的钾上，产生的光电子的最大初动能Ek。

7．（2024?松江区校级三模）不同的电磁波有不同的应用。图中病人正进行伽玛刀手术，该手术是使用钴﹣60产生的γ射线进行一次性大剂量地聚焦照射，使之产生局灶性的坏死或功能改变而达到治疗疾病的目的。

（1）γ射线本质上是。

A.光子

B.中子

C.电子

（2）下列哪些情况下不能释放出γ射线。

A.原子核发生衰变

B.原子弹爆炸

C.用紫外线照射锌板

D.氢原子从基态跃迁到激发态

8．（2024?南通模拟）用中子轰击锂核（36Li）会生成α粒子和氢的同位素，同时释放出4.8MeV的能量，已知元电荷e＝1.6×10﹣19C，光在真空中的速度c＝3×108

（1）写出核反应方程；

（2）计算核反应过程的质量亏损Δm。（以kg为单位，结果保留三位有效数字）

9．（2024?三明模拟）1897年，英国科学