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第12講 原子物理
考題一　光電效應與光子說
（2023 杭州一模）某實驗小組要測量金屬鋁的逸出功，經討論設計出如圖所示實驗裝置，實驗方法是：把鋁板放置在水平桌面上，刻度尺緊挨著鋁板垂直桌面放置，靈敏度足夠高的熒光板與鋁板平行，并使整個裝置處于豎直向上、電場強度為E的勻強電場中；讓波長為λ的單色光持續照射鋁板表面，將熒光板向下移動，發現熒光板與鋁板距離為d時，熒光板上剛好出現輝光。已知普朗克常量為h，光在真空中傳播速度為c，電子電量為e，質量為m。下列說法正確的是（　　）
A．金屬鋁的逸出功為
B．從鋁板逸出的光電子的初動能均為Eed
C．將熒光板繼續向下移動，移動過程中熒光板上的輝光強度會增強
D．將熒光板固定在某一位置，增大入射光波長，板上的輝光強度一定增強
【解答】解：AB．根據能量守恒定律可得：
根據光電效應方程可得：
解得金屬鋁的逸出功為
從鋁板逸出的光電子的最大初動能為Eed，故AB錯誤；
C．將熒光板繼續向下移動，則達到熒光板的光電子會增加，則移動過程中熒光板上的輝光強度要增加，故C正確；
D．將熒光板固定在某一位置，增大入射光波長，則光電子最大初動能減小，則達到板上的電子數減小，則板上的輝光強度減小，故D錯誤。
故選：C。
（多選）（2023 樂清市校級模擬）X射線管中，由陰極發射的電子被加速后打到陽極，會產生包括X光在內的各種能量的光，若只考慮電子被陽極材料吸收后產生的光，其中光的能量最大值等于陰極發射電子的動能。則（　　）（已知陽極與陰極之間的電勢差為U、普朗克常量為h、電子電量為e和光速為c）
A．X光的最大波長為
B．X光頻率是不連續的
C．用X射線管發出的光入射鈉金屬能產生光電效應，則產生光電子的最大初動能為Ue
D．用波長為λ的X光照射鈉金屬，在散射光中有頻率比小的成分
【解答】解：A．由動能定理，打到陽極時電子的動能為Ek＝eU
由題意可知，光的能量最大值等于陰極發射電子的動能，則能量最大的光子的能量為E＝Ek＝eU
而光子的能量
顯然，光子的能量越大，波長則越短，因此可知X光有最短波長，可得其最短波長為，故A錯誤；
B．根據量子理論，X光的能量是不連續的，則可知其頻率是不連續的，故B正確；
C．根據愛因斯坦的光電效應方程E′k＝hν﹣W0
X光的最大能量為eU，則有E′k＝eU﹣W0
可知，用X射線管發出的光入射鈉金屬產生光電效應，產生光電子的最大初動能小于Ue，故C錯誤；
D．波長為λ的X光光子與金屬鈉的核外電子發生碰撞，把一部分能量轉移給了電子，光子能量減小，即光子的頻率減小，則在散射光中有頻率比ν小的成分，故D正確。
故選：BD。
（2022 紹興二模）脈沖燃料激光器以450μs的脈沖形式發射波長為585nm的光，這個波長的光可以被血液中的血紅蛋白強烈吸收，從而有效清除由血液造成的瘢痕。每個脈沖向瘢痕傳送約為5.0×10﹣3J的能量，普朗克常量為6.626×1﹣34J s。（　　）
A．每個光子的能量約為5×10﹣19J
B．每個光子的動量約為3.9×10﹣43kg m/s
C．激光器的輸出功率不能小于1.24W
D．每個脈沖傳送給瘢痕的光子數約為1.47×1016個
【解答】解：A、每個光子的能量約為
，故A錯誤；
B、每個光子的動量約為
，故B錯誤；
C、激光器的輸出功率不能小于
，故C錯誤；
D、每個脈沖傳送給瘢痕的光子數約為
1.47×1016個，故D正確；
故選：D。
（2022 義烏市模擬）大型鈦合金構件在航天、航空領域應用廣泛，我國使用激光焊接復雜鈦合金構件的技術和能力已達到世界一流水平。若焊接所用的激光波長為λ，每個激光脈沖中的光子數目為n，已知普朗克常量為h、光速為c，則下列說法中正確的是（　　）
A．激光焊接利用了激光的相干性
B．激光的頻率為
C．激光光子的動量為
D．每個激光脈沖的能量為
【解答】解：A.激光焊接利用了激光的高能量，不是相干性，故A錯誤；
B.激光的周期為，頻率是倒數，故B錯誤；
C.激光光子的動量是，故C錯誤；
D.每個光子的能量為，每個激光脈沖的能量為，故D正確。
故選：D。
（2022 柯橋區模擬）“激光武器”是用高能的激光對遠距離的目標進行精確射擊或用于防御導彈等的武器，它的優點是速度快、射束直、射擊精度高、抗電磁干擾能力強。某激光器能發射波長為λ的激光，發射功率為P，c表示光速，h為普朗克常量，則激光器每分鐘發射的光子數量為（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：根據公式E＝hν，可得每個光子能量為：E＝h
設每秒激光器發出的光子數是n，則P＝nE＝nh
可得：n
則每分鐘發射的光子數量為：N＝60n，故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
1．光電效應的規律
(1)任何一種金屬，都有一種極限頻率，只有當入射光的頻率大于或等于極限頻率時才會產生光電效應．
(2)光電子的最大初動能跟入射光的強度無關，只隨入射光的頻率的增大而增大．
(3)從光開始照射到釋放出光電子，整個過程所需時間小于10－9 s.
(4)產生光電效應時，單位時間內逸出的電子數與光的強度有關，光的強度越大，單位時間內逸出的電子數越多．
2．解決光電效應類問題應注意的三個方面
(1)決定光電子初動能大小的是入射光的頻率，決定光電流大小的是入射光光強的大小．
(2)由光電效應發射出的光電子由一極到達另一極，是電路中產生光電流的條件．
(3)明確加在光電管兩極間的電壓對光電子起到了加速作用還是減速作用．
考題二　氫原子光譜與能級
（多選）（2022 浙江模擬）如圖甲是氫原子的能級示意圖，圖乙是氫的同位素——氘、氚的聚變反應的示意圖，下列說法正確的是（　　）
A．用光子能量為15.2eV的光照射處于基態的氫原子，不能夠被基態的氫原子吸收
B．一群能量為12.5eV的電子碰撞大量處于基態的氫原子，氫原子可能輻射3種不同頻率的光子
C．要使聚變反應發生，氘核與氚核必須克服它們之間巨大的核力
D．設氘、氚、氦核的結合能分別為E1、E2、E3，這一聚變反應釋放的能量為E3﹣（E1+E2）
【解答】解：A、用光子能量為15.2eV的光照射處于基態的氫原子，可以被核外電子吸收而電離，故A錯誤；
B、一群能量為12.5eV的電子碰撞大量處于基態的氫原子，基態的氫原子吸收其中的12.5eV的能量而躍遷到n＝3能級，處于n＝3能級，向低能級躍可輻射3種不同頻率的光子，故B正確；
C、要使聚變反應發生，氘核與氚核必須克服它們之間巨大的庫侖力，故C錯誤；
C、釋放能量的核反應，生成物的結合能增大，結合能的增大值與釋放能量相等，所以設氘、氚、氦核的結合能分別為E1、E2、E3，則這一聚變反應釋放的能量為E3﹣（E1+E2），故D正確。
故選：BD。
（多選）（2021 臨海市二模）氫原子的能級圖如圖所示，一群氫原子處于n＝4能級向低能級躍遷，則下列說法正確的是（　　）
A．最多能發出4種不同頻率的光
B．氫原子由n＝4能級躍遷到n＝3能級時，核外電子的動能增大
C．用能量為0.40eV的光子照射，能使處于n＝4能級的氫原子躍遷
D．用能量為3.00eV的電子碰撞n＝4能級的氫原子，產生的電子初動能可能是1.60eV
【解答】解：A.大量的氫原子從n＝4的能級向低能級躍遷時，可能發出的光子頻率的種類為6種，故A錯誤；
B.氫原子由n＝4能級躍遷到n＝3能級時，電子運動半徑減小，根據可知電子的速度增大，可知電子的動能增大，故B正確；
C.根據躍遷假設，氫原子只能吸收特定能量的光子后向更高能級躍遷，0.40eV的能量不等于n＝4能級與其它能級間的能級差，所以不能吸收而發生躍遷，故C錯誤；
D、用能量為3.00eV的電子碰撞n＝4能級的氫原子，產生的電子初動能最大為Ek＝3.00eV﹣0.85eV＝2.15eV，2.15eV＞1.60eV，因為電子碰撞可能有能量損失，所以產生的電子初動能可能是1.60eV，故D正確。
故選：BD。
（多選）（2021 寧波模擬）氫原子的能級圖如圖所示，已知氫原子各能級的能量可以用公式計算，現有大量處于n＝5能級（圖中未標出）的氫原子向低能級躍遷，下列說法正確的是（　　）
A．這些氫原子可能發出10種不同頻率的可見光
B．已知鈉的逸出功為2.29eV，則氫原子從n＝5能級躍遷到n＝2能級釋放的光子可以從金屬鈉的表面打出光電子
C．氫原子從n＝5能級躍遷到n＝1能級釋放的光子波長最長
D．氫原子從n＝5能級躍遷到n＝4能級時，氫原子能量減小，核外電子動能增加
【解答】解：A、根據數學組合公式C10，所以這些氫原子總共可輻射出10種不同頻率的光，因可見光有7種色光，所以輻射出10種不同頻率的光不可能都是可見光，故A錯誤；
B、根據氫原子各能級的能量公式，那么處于n＝5能級（圖中未標出）的氫原子能量為E5eV＝﹣0.54eV，
則氫原子從n＝5能級躍遷到n＝2能級釋放的光子能量為：ΔE＝﹣0.54eV﹣（﹣3.4eV）＝2.86 eV＞2.29eV，即入射光的能量大于鈉的逸出功，能發生光電效應，可以從金屬鈉的表面打出光電子，故B正確；
C、由圖可知氫原子從n＝5能級躍遷到n＝1能級時，能級差最大，所以放出光子的能量最大，根據E＝h，所以產生的光的波長最小，故C錯誤；
D、氫原子從n＝5能級躍遷到n＝4能級時，由于釋放光子，則氫原子能量會減小，因庫侖引力做正功，導致核外電子的電勢能減小，那么核外電子動能會增加，故D正確；
故選：BD。
（多選）（2021 浙江模擬）如圖甲所示，把一平行玻璃板壓在另一個平行玻璃板上，一端用薄片墊起，構成空氣劈尖，讓單色光a、b分別從上方射入，這時可以看到明暗相間的條紋分別如圖乙所示。下面說法中正確的是（　　）
A．干涉條紋中的暗紋是由于兩列反射光的波谷與波谷疊加的結果
B．單色光a的光子動量比單色光b的光子動量大
C．若單色光a、b是某種原子輻射而產生的，則對應的能級躍遷可能如圖丙所示
D．若單色光a照射某金屬能發生光電效應，則改用單色光b照射該金屬也一定能發生光電效應
【解答】解：A、從空氣膜的上下表面分別反射的兩列光是相干光，發生干涉現象，出現條紋，所以此條紋是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光疊加后形成的，條紋中的暗紋是由于兩列反射光的波谷與波峰疊加的結果，故A錯誤；
B、a光的干涉條紋間距窄，說明波長λ較短，頻率v高，由光子動量可知單色光a的光子動量比單色光b的光子動量大，故B正確；
C、由光子能量表達式E＝hν可知單色光a的光子能量比單色光b的光子能量大，在能級躍遷中a光對應的能級差大于b光對應的能級差，故C正確；
D、a光的頻率高b光頻率低，若單色光a照射某金屬能發生光電效應，則用單色光b照射該金屬時不一定能發生光電效應，故D錯誤。
故選：BC。
（多選）（2020 麗水模擬）如圖甲為氫原子光譜，圖乙為氫原子能級圖。已知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J s，則（　　）
A．Hγ對應光子能量比Hα小
B．圖甲所示的四條譜線均對應可見光
C．Hβ譜線對應的是氫原子從能級n＝4躍遷到n＝2
D．氫原子從能級n＝5躍遷到較低能級時可以輻射出圖甲所示四條可見光
【解答】解：A．由圖甲可知，Hγ譜線對應光子的波長小于Hα譜線對應光子的波長，結合可知，Hγ譜線對應光子的能量大于Hα譜線對應光子的能量，故A錯誤；
B．由圖甲可知，Hα譜線對應的波長最長，其光子的能量最小為：1.89eV，
Hδ譜線對應的波長最短，其光子的能量最大為：J＝4.85×10﹣19J≈3.03eV，
可知，這四條譜線對應的光子能量在1.62eV到3.11eV之間，即圖甲所示的四條譜線均對應可見光，故B正確；
C．Hβ譜線對應光子的能量為：2.55eV，可知Hβ譜線對應的躍遷時從n＝4能級到n＝2能級，故C正確；
D．由上面分析可知Hδ譜線對應的光子能量Eδ≈3.03eV，由圖乙可知，沒有兩個能級差為3.03eV，即氫原子從能級n＝5躍遷到較低能級時不能輻射出圖甲所示四條可見光，故D錯誤。
故選：BC。
解決氫原子能級躍遷問題的四點技巧
(1)原子躍遷時，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差．
(2)原子電離時，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值．
(3)一群原子和一個原子不同，一群原子的核外電子向基態躍遷時發射光子的種類N＝C＝.
(4)計算能級能量時應注意：因一般取無窮遠處為零電勢參考面，故各能級的能量值均為負值；能量單位1 eV＝1.6×10－19 J.
考題三　核反應與核能
（2023 樂清市校級模擬）下列說法正確的是（　　）
A．微波爐利用紫外線對食物進行加熱
B．“彩超”利用多普勒效應的原理測定血管中血液的流速
C．互感式鉗式電流表可以測量恒定電流的大小
D．醫院用“CT”檢查身體利用γ射線穿透本領較強
【解答】解：A．微波爐加熱食物是利用微波進行加熱的，不是利用紫外線，故A錯誤；
B．“彩超”利用的是多普勒效應原理，“彩超”工作時，向人體內發射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后，被儀器測量出接收到的頻率，從而判斷血液的流速情況，故B正確；
C．“互感式”鉗式電流表是利用電場感應原理，需要磁通量發生變化，即電流發生變化，故不能用來測量恒定電流的大小，故C錯誤；
D．CT利用X線束成像，醫院用“CT”檢查身體，利用了X射線穿透本領強的特性，故D錯誤。
故選：B。
（2023 臺州模擬）幾十億年后太陽內部氫元素消耗殆盡，內部高溫高壓使三個氦核發生短暫的熱核反應，被稱為氦閃，核反應方程為，該反應放出的能量為E，真空中光速為c。則下列說法錯誤的是（　　）
A．該反應屬于核聚變
B．X核中有6個中子
C．X核的比結合能為
D．該反應的質量虧損為
【解答】解：AB．設題中所給核反應方程為：→
根據電荷數守恒有：3×2＝a
根據質量數守恒有：3×4＝b
則可知核反應方程為
判斷該反應屬于輕原子核結合成較重原子核反應，所以該反應屬于核聚變，
又因為中子數等于質量數減去質子數，因此X核中有12﹣6＝6個中子，故AB正確；
C．比結合能又稱平均結合能，等于結合能除以核子數，結合能是自由分散的核子結合成原子核所釋放的能量，并不是該反應放出的能量為E，所以X核的比結合能不為，故C錯誤；
D．根據愛因斯坦質能方程ΔE＝Δm c2
又因為該反應放出的能量為E，所以該反應的質量虧損為，故D正確。
本題選錯誤的，故選：C。
（2023 浙江模擬）核電池是各種深空探測器中最理想的能量源，它不受極冷極熱的溫度影響，也不被宇宙射線干擾。Pu同位素溫差電池的原理是其發生衰變時將釋放的能量轉化為電能。我國的火星探測車用放射性材料PuO2作為燃料，PuO2中的Pu元素是Pu，已知Pu的半衰期為88年，其衰變方程為Pu→U+X。若Pu、U、X的結合能分別為E1、E2、E3，則下列說法正確的是（　　）
A．Pu的平均核子質量大于U的平均核子質量
B．衰變放出的射線是氦核流，它的貫穿能力很強
C．該反應釋放的能量為E＝E1﹣E2﹣E3
D．100個Pu原子核經過88年后剩余50個
【解答】解：A．衰變過程中釋放能量，存在質量虧損，而且釋放出的粒子的比結合能較小，則U的平均核子質量大于的平均核子質量，故A正確；
B．根據質量數守恒與電荷數守恒可知X為α粒子，即氦核，衰變放出的射線是α射線，它的貫穿能力很弱，電離能力很強，故B錯誤；
C．該反應釋放的能量為E＝E2+E3﹣E1，故C錯誤；
D．半衰期具有統計規律，對大量原子核適用，對少量原子核不適用，故D錯誤。
故選：A。
（2023 嘉興二模）太陽內部核聚變反應產生的能量向太空輻射，太陽輻射在到達地面之前會經過厚厚的大氣層并損失近50%能量。現測得單位時間內地球表面正對太陽光的單位面積上吸收的太陽輻射約為1.4×103J/m2s。已知日地距離為1.5×108km，則太陽每秒鐘因輻射而虧損的質量約為（　　）
A．8.8×103kg B．6.6×105kg C．2.2×107kg D．8.8×109kg
【解答】解：根據題意可知，1s內到達地面1m2的能量為
太陽每秒鐘輻射到以日地距離為半徑的球面上的總能量為
而太陽輻射在到達地面之前會經過厚厚的大氣層并損失近50%能量，則可知太陽每秒實際輻射出的總能量為E總＝2
由愛因斯坦的質能方程可知每秒鐘太陽損失的質量為，故ABC錯誤，D正確；
故選：D。
（2023 浙江二模）下列說法不正確的是（　　）
A．甲圖是“核反應堆”示意圖，它是通過可控的鏈式反應實現核能的釋放，鏈式反應是指由裂變產生的中子使裂變反應一代接一代繼續下去的過程
B．乙圖是光電流與電壓的關系圖，由圖可知a、c兩束光的頻率相等且小于b光的頻率
C．丙圖是原子核的比結合能圖，由圖可知不同原子核的比結合能是不一樣的，中等大小的核比結合能最大，這些核最穩定
D．丁圖是中子的轉化示意圖，強相互作用是引起中子—質子轉變的原因
【解答】解：A、鏈式反應是指由裂變產生的中子使裂變反應一代又一代持續下去的過程，故A正確；
B、根據eUc＝hν﹣W0，可知圖中a、c兩束光的頻率相等且小于b光的頻率，故B正確；
C、不同原子核的比結合能不同，中等大小的核的比結合能最大，這些核最穩定，故C正確；
D、丁圖是中子的轉化示意圖，弱相互作用，是引起β衰變的原因，故D錯誤；
本題選擇錯誤選項；
故選：D。
核反應方程及核能的計算
(1)掌握核反應方程中的守恒．
①質量數守恒；
②電荷數守恒．
(2)核能的計算方法．
①根據愛因斯坦質能方程，用核反應的質量虧損的千克數乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)．
②根據1原子質量單位(u)相當于931.5兆電子伏(MeV)的能量，用核反應的質量虧損的原子質量單位數乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)．
③如果核反應時釋放的核能是以動能形式呈現，則核反應過程中系統動能的增量即為釋放的核能．
（2023 浙江模擬）2022年中國科技界的重磅新聞，像雪片一樣飛落眼前，折射出這個時代的光亮。下面關于科技事件說法正確的是（　　）
A．2022年我國首次火星探測任務“天問一號”探測器發射升空，飛行2000多秒后，成功送入預定軌道。其中“2000多秒”是指時刻
B．2022年中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等學者研制的76個光子的量子計算原型機“九章”問世引發世界關注。由上可知“光子”就是“量子”
C．2022年嫦娥五號經歷11個飛行階段，20余天的在軌飛行過程，采集1731克的月球樣品返回地球。嫦娥五號繞月運動一圈其位移為零
D．2022年“奮斗者”號全海深載人潛水器成功完成萬米海試并于11月28日勝利返航，在研究“奮斗者”號調整姿態穿越狹小的障礙物時可以把它視為質點
【解答】解：A、“2000多秒”是指飛行的一小段過程，所以是指時間間隔，簡稱時間，A錯誤；
B、“光子”只是量子的一種，而并非就是“量子”，“量子計算原型機”可能還有其他非光子型的計算機，故B錯誤；
C、位移指的是起點到終點的有向線段，嫦娥五號繞月運動一圈，起點和終點重合，故其位移為零，C正確；
D、在研究“奮斗者”號調整姿態穿越狹小的障礙物時，不可忽略“奮斗者”號的大小和姿態細節，故不可以把它視為質點，D錯誤。
故選：C。
（2022 鹿城區校級模擬）1897年英國物理學家約瑟夫 約翰 湯姆孫在研究陰極射線時發現了電子，這是人類最早發現的基本粒子。下列有關電子的說法正確的是（　　）
A．電子的發現說明原子核是有內部結構的
B．射線是原子核外電子電離形成的電子流，它具有中等的穿透能力
C．光電效應中，逸出光電子的最大初動能與入射光強度無關
D．盧瑟福的原子核式結構模型認為核外電子的軌道半徑是量子化的
【解答】解：A、原子是由原子核及核外電子組成的，電子的發現說明原子是可以再分的，不能說明原子核的結構，故A錯誤；
B、β射線是電子流，它是原子核內中子轉化為質子和電子的過程中釋放出的，它具有中等的穿透能力，故B錯誤；
C、根據愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν﹣W，可知光電效應中，逸出光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，與入射光強度無關，故C正確；
D、盧瑟福的原子核式結構模型認為在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間里繞著核旋轉，而軌道量子化是波爾在盧瑟福模型的基礎上加以改進而提出的，故D錯誤。
故選：C。
（2022 紹興二模）下列說法正確的是（　　）
A．盧瑟福首次將量子觀念引入到原子領域
B．家庭電路的電壓為220V，它指的是有效值
C．在光電效應中光電子的最大初動能與入射光的強度有關
D．在LC振蕩電路中，電容器極板上的電荷量最大時電路中的電流也最大
【解答】解：A、普朗克在1900年把能量子引入物理學，破除了能量連續變化的傳統觀念，玻爾第一次將量子的觀念引入原子領域，提出了定態和躍遷的概念，故A錯誤；普朗克在1900年把能量子引入物理學，破除了能量連續變化的傳統觀念，玻爾第一次將量子的觀念引入原子領域，提出了定態和躍遷的概念
B、家庭電路的電壓為220V，它指的是有效值，故B正確；
C、根據光電效應方程：Ekm＝hν﹣W0可知，光電效應中光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關，故C錯誤；
D、當LC振蕩電路中電容器的電荷量最大時，電路中振蕩電流為零，對應的極板間電壓和電場能達到最大，磁場能最小，故D錯誤。
故選：B。
（2022 浙江模擬）下列說法中正確的是（　　）
A．結合能越大的原子核越穩定
B．康普頓效應說明光子不但具有能量，而且具有動量
C．盧瑟福通過對α粒子散射實驗的研究，揭示了原子核由質子和中子組成
D．由玻爾理論可知，氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，同時電子的動能減少，電勢能增大
【解答】解：A、原子核的比結合能越大，原子核越穩定，故A錯誤；
B、康普頓效應說明光子不但具有能量，而且具有動量，故B正確；
C、盧瑟福通過對α粒子散射實驗的研究，提出了原子核式結構，并非揭示了原子核是由質子和中子組成的，故C錯誤；
D、氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，電子軌道半徑變小，原子核對核外電子做正功，電勢能減小，原子核與核外電子之間的電場力提供向心力，，由此可知，當半徑減小時，速度增大，電子的動能增大，故D錯誤；
故選：B。
（多選）（2022 浙江模擬）以下說法正確的是（　　）
A．盧瑟福通過α粒子散射實驗，完全否定了湯姆遜的“西瓜模型”
B．由玻爾理論可知，核外電子在躍遷中發出發出的光是連續光譜
C．目前人類和平利用核能的核電站是核裂變鏈式反應實現核能釋放的
D．由愛因斯坦光電效應方程可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比
【解答】解：
A、湯姆遜的棗糕模型被盧瑟福和他的同事們所做的α粒子散射實驗所否定，他提出了原子的核式結構模型，故A正確。
B、由玻爾理論可知，核外電子在躍遷時能產生各種不同頻率的光，產生的光譜是不連續的，是線狀譜，故B錯誤；
C、目前核電站是利用核裂變釋放的核能來發電的，故C正確。
D、根據光電效應方程知Ekm＝hv﹣W0，光電子的最大初動能與入射光的頻率成一次函數關系，不是正比關系，故D錯誤。
故選：AC。
（多選）（2022 溫州三模）下列說法正確的是（　　）
A．甲圖中，光電效應實驗中，驗電器和鋅板總是帶等量異種電荷
B．乙圖中，核電站的核反應堆外面修建很厚的水泥層，用來屏蔽裂變產物放出的各種射線
C．丙圖中，用同一裝置僅調節單縫寬度得到某單色光的兩幅衍射圖樣，可判定A的縫寬大于B的縫寬
D．丁圖中，由氫原子能級圖可知，某一氫原子從n＝2能級向基態躍遷輻射的光子，有可能被另一個處于n＝2能級的氫原子吸收并使之電離
【解答】解：A、甲圖中，光電效應實驗中，驗電器和鋅板帶同種電荷，故A錯誤；
B、核電站的核反應堆發生核反應的過程中會放出大量的射線，其產物也有很多的放射性物質，核電站的核反應堆外面修建很厚的水泥層，用來屏蔽裂變產物放出的各種射線，故B正確；
C、根據衍射的特點可知，縫的尺寸越小，衍射越明顯，所以在丙圖中，用同一裝置僅調節單縫寬度得到某單色光的兩幅衍射圖樣，可判定A的縫寬小于B的縫寬，故C錯誤；
D、氫原子從n＝2能級向基態躍遷輻射的光子的能量，光子的能量：E＝E2﹣E1＝﹣3.4eV+13.6eV＝10.2eV，處于n＝2能級的氫原子吸收10.2eV的能量能電離，故D正確。
故選：BD。
（多選）（2022 杭州二模）如圖所示是研究光電效應的實驗裝置，某同學進行了如下操作：（1）用頻率為ν1的光照射光電管，此時微安表中有電流，將滑動變阻器滑片P調至位置M（圖中未畫出），使微安表示數恰好變為0，此時電壓表示數為U1；（2）用頻率為ν2的光照射光電管，將滑片P調至位置N（圖中未畫出），使微安表示數恰好變為0，此時電壓表的示數為U2。已知元電荷為e，v1＜v2。關于該實驗，下列說法正確的是（　　）
A．位置M比位置N更靠近b端
B．位置M、N與光強有關
C．可求得普朗克常量為
D．該光電管中金屬的極限頻率為
【解答】解：A.根據電路圖，結合逸出電子受到電場阻力時，微安表示數才可能為零，因只有K的電勢高于A點，即觸頭P向a端滑動，才能實現微安表示數恰好變為零，根據光電效應方程可得
Ekm＝hv﹣W0＝eUc
因v1＜v2，則U1＜U2，即位置M對應的電壓較小，位置M比位置N更靠近b端，故A正確；
B.位置M、N對應的是遏止電壓，與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關，故B錯誤；
C.根據光電效應方程可得
Ek1＝hv1﹣W0＝eU1
Ek2＝hv2﹣W0＝eU2
聯立兩式可得普朗克常量為
h
故C錯誤；
D.聯立方程組可解得逸出功為
W0
根據
W0＝hv0
可解得該光電管中金屬的極限頻率為
v0
故D正確；
故選：AD。
（2021 浙江模擬）如圖所示，圖甲為氫原子的能級圖，大量處于n＝3激發態的氫原子躍遷時，發出頻率不同的大量光子，其中頻率最高的光子照射到圖乙電路中光電管陰極K上時，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖丙所示。下列說法正確的是（　　）
A．光電管陰極K金屬材料的逸出功為7.0eV
B．這些氫原子躍遷時共發出2種頻率的光
C．若調節滑動變阻器滑片能使光電流為零，則可判斷圖乙中電源右側為正極
D．氫原子躍遷放出的光子中有2種頻率的光子可以使陰極K發生光電效應現象
【解答】解：A、由圖甲可知光子的能量E＝﹣1.51 eV﹣（﹣13.6 eV）＝12.09 eV，由圖丙可知遏止電壓為7 V，所以光電子的初動能Ek＝eU＝7 eV，所以金屬材料的逸出功W＝E﹣Ek＝5.09 eV，故A錯誤。
B、由排列組合的規律可知，處于n＝3激發態的氫原子躍遷時能夠發出3種頻率的光，故B錯誤。
C、光電子由陰極K向對面的極板運動，形成的電流在圖乙中從右向左流動，要阻止該電流，需要施加反向電壓，即電源左側應該為正極，故C錯誤。
D、只要光子的能量大于5.09 eV，就可以使陰極K發生光電效應，由圖甲可知分別由n＝3和n＝2能級向基態躍遷產生的2種頻率的光子滿足要求，故D正確。
故選：D。
（多選）（2023 浙江模擬）由俄羅斯、比利時和德國科學家組成的國際科研小組，首次在實驗中觀察到了中子衰變的新方式—放射β衰變，即一個自由中子衰變成質子（p）和電子（e）同時放出質量可視為零的反中微子（νe）。該科研成果對粒子物理的研究有重要意義。已知電子質量me＝9.1×10﹣31kg＝0.51MeV/c2，中子質量mn＝939.57MeV/c2，質子質量mp＝938.27MeV/c2（c為光速，不考慮粒子之間的相互作用）。若某次一個靜止的中子衰變中放出的質子動量p＝3×10﹣8MeV s m﹣1。則（　　）
A．強相互作用是中子衰變成質子和電子的原因
B．中子衰變的核反應式為n→peνe
C．中子衰變過程中電子和反中微子的總動能為0.7468MeV
D．中子衰變過程中放出的質子和電子，兩者的動量大小相等方向相反
【解答】解：A．弱相互作用是中子發生β衰變成質子和電子的原因，故A錯誤；
B．根據質量數守恒與電荷數守恒可知中子衰變的核反應式為，故B正確；
C．中子衰變過程中釋放的能量為（939.57﹣0.51﹣938.27）MeV＝0.79MeV，一個靜止的中子衰變過程中放出的質子動能為，中子衰變過程中電子和反中微子的總動能為ΔE﹣Ekp＝0.7468MeV，故C正確；
D．中子衰變過程滿足動量守恒，一個靜止的中子衰變前其動量為零，衰變放出反中微子的質量可視為零，放出的質子和電子的總動量為零，故放出的質子和電子兩者的動量大小相等、方向相反，故D正確。
故選：BCD。
（多選）（2023 杭州一模）下列說法正確的是（　　）
A．氘核分離成質子與中子的過程中需要吸收的最小能量就是氘核的結合能
B．氪90（Kr）經過一系列衰變成為穩定的鋯90（Zr）要經過1次α衰變和4次β衰變
C．β射線是原子核外電子掙脫原子核的束縛后形成的電子流
D．放射性元素的半衰期是指大量該元素的原子核中有半數發生衰變所需要的時間
【解答】解：A、質子與中子結合成氘核的過程中會放出的能量或者氘核分離成質子與中子的過程中需要吸收的最小能量就是氘核的結合能，故A正確；
B、由質量數守恒和電荷數守恒知經過1次β衰變即可，故B錯誤；
C、β射線是原子核中的中子轉化為質子時產生的，故C錯誤；
D、放射性元素的半衰期是指大量該元素的原子核中有半數發生衰變所需要的時間，故D正確；
故選：AD。
（2022 溫州二模）目前地球上消耗的能量絕大部分來自太陽內部核聚變時釋放的核能。如圖所示，太陽能路燈的額定功率為P，光電池系統的光電轉換效率為η。用P0表示太陽輻射的總功率，太陽與地球的間距為r，地球半徑為R，光在真空中傳播的速度為c。太陽光傳播到達地面的過程中大約有30%的能量損耗，電池板接收太陽垂直照射的等效面積為S。在時間t內（　　）
A．到達地球表面的太陽輻射總能量約為
B．路燈正常工作所需日照時間約為
C．路燈正常工作消耗的太陽能約為ηPt
D．因釋放核能而帶來的太陽質量變化約為
【解答】解：A、以太陽為球心r為半徑的球面積為S0＝4πr2，因此到達地球單位面積功率P1，因此到達地球表面的太陽輻射總能量約為E2＝P1 πR2t，即E2，故A正確；
B、路燈需要的總能量E'＝Pt＝ηE3＝η P1St0，因此路燈正常工作所需日照時間約為t0，故B錯誤；
C、路燈正常工作消耗的太陽能約為E，故C錯誤；
D、因釋放核能而帶來的太陽質量變化約為Δm。故D錯誤。
故選：A。
（多選）（2022 寧波二模）2021年9月，在甘肅省武威市全球首臺釷基熔鹽核反應堆進行試運行放電，也標志著我國成為世界上第一個對第四代核電技術進行商業化試驗運營的國家。反應堆工作原理如圖所示，釷232（）吸收一個中子后會變成釷233，釷233不穩定，會變成易裂變核素鈾233（）。下列說法正確的是（　　）
A．釷233變成鈾233的核反應方程式是：→Pae，Pa→Ue
B．中間產生的新核鏷233（Pa）從高能級向低能級躍遷時，會伴隨γ輻射
C．新核鈾233（）的結合能小于釷233（）
D．核反應堆是通過核裂變把核能直接轉化為電能發電
【解答】解：A、根據核反應的電荷數和質量數守恒可知，釷233變成鈾233的核反應方程式是：→Pae，Pa→Ue，故A正確；
B、中間產生的新核鏷233從高能級向低能級躍遷時，放出能量，會伴隨γ輻射，故B正確；
C、整個過程中釋放能量，則生成的新核鈾233更加穩定，則新鈾核鈾233的結合能大于釷233，故C錯誤；
D、在核電站核反應堆內部，核燃料具有的核能通過核裂變反應轉化為內能，然后通過發電機轉化為電能，故D錯誤；
故選：AB。
（多選）（2022 杭州二模）在火星上太陽能電池板發電能力有限，因此科學家用放射性材料PuO2作為發電能源為火星車供電。PuO2中的Pu元素是Pu，其半衰期是87.7年，可衰變為U。某次火星探測時火星車儲存了5kg的放射性材料PuO2。下列說法正確的是（　　）
A．Pu的同位素Pu的半衰期一定為87.7年
B．Pu的衰變方程為Pu→UHe
C．Pu的比結合能小于U的比結合能
D．經過87.7年該火星車上的PuO2能釋放約1.4×1030MeV的能量
【解答】解：A、Pu元素（Pu）的半衰期是87.7年，但Pu的同位素的半衰期不一定為87.7年，故A錯誤；
B、根據質量數守恒和電荷數守恒可得：Pu的衰變方程為Pu→UHe，故B正確；
C、Pu衰變為U時放出能量，所以Pu的比結合能小于U的比結合能，故C正確；
D、經過87.7年，有2.5kg的Pu衰變，而不是質量虧損2.5kg，所以不能直接將2.5kg代入公式ΔE＝Δmc2來算出釋放的能量，故D錯誤。
故選：BC。
（多選）（2022 浙江模擬）14C發生放射性衰變成為14N，半衰期約5700年。已知植物存活期間，因其新陳代謝等生命活動，其體內14C的含量不變，生命活動結束后，14C的含量持續減小。現通過測量得知，某古木樣品中14C的含量正好是現代植物所制同等樣品的八分之一。下列說法正確的是（　　）
A．該古木的年代距今約17000多年
B．14C與它的另外兩個同位素12C、13C具有相同的中子數
C．14C衰變為14N的過程中放出β射線
D．生命活動可以改變14C衰變的半衰期，甚至不發生衰變
【解答】解：A、古木樣品中14C的含量正好是現代植物所制同等樣品的八分之一，則該古木大約經歷了14C的三個半衰期，所以該古木的年代距今約17100多年，故A正確；
B、14C與它的另外兩個同位素12C、13C應該具有相同的質子數，但是中子數各不相同，故B錯誤；
C、14C衰變為14N的過程中，原子核里面的一個中子分解為一個質子和電子，電子輻射出來，放出β射線，故C正確；
D、生命活動不可能改變14C衰變的半衰期，具有生命的樹木 14C的含量之所以不變是因為在衰變的同時，又有新的14C產生，從而總體含量保持不變，故D錯誤。
故選：AC。
（2021 臺州二模）鈾原子核既可發生衰變，也可發生裂變。其衰變方程為U→Th+X，裂變方程為Un→YKr+3n，其中U、n、Y、Kr的質量分別為m1、m2、m3、m4，光在真空中的傳播速度為c。下列敘述正確的是（　　）
A．Y的核內共有144個核子
B．U發生的衰變產生的X，能夠輕易的穿過紙片
C．裂變時釋放的能量為（m1+2m2﹣m3﹣m4）c2
D．一個在勻強磁場中靜止的U發生衰變產生的Th與X動能之比為117：1
【解答】解：A.根據電荷數守恒、質量數守恒知，Y原子核中的電荷數為56，質量數為144，則中子數為88，故Y的核內共有144個核子，故A正確；
B.根據電荷數守恒、質量數守恒知，U發生的衰變產生的X是He，即α粒子，α粒子質量大、電荷多，電離本領大，但穿透能力差，在空氣中的射程只有1～2厘米，通常用一張紙就可以擋住，故B錯誤；
C.根據愛因斯坦質能方程得，釋放的能量△E＝（m1﹣2m2﹣m3﹣m4）c2，故C錯誤；
D.根據動量守恒知，一個在勻強磁場中靜止的U發生衰變產生的Th與X動量之比為1：1，由Ek知動能之比等于質量的反比，故一個在勻強磁場中靜止的U發生衰變產生的Th與X動能之比為2：117，故D錯誤。
故選：A。
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第12講 原子物理
考題一　光電效應與光子說
（2023 杭州一模）某實驗小組要測量金屬鋁的逸出功，經討論設計出如圖所示實驗裝置，實驗方法是：把鋁板放置在水平桌面上，刻度尺緊挨著鋁板垂直桌面放置，靈敏度足夠高的熒光板與鋁板平行，并使整個裝置處于豎直向上、電場強度為E的勻強電場中；讓波長為λ的單色光持續照射鋁板表面，將熒光板向下移動，發現熒光板與鋁板距離為d時，熒光板上剛好出現輝光。已知普朗克常量為h，光在真空中傳播速度為c，電子電量為e，質量為m。下列說法正確的是（　　）
A．金屬鋁的逸出功為
B．從鋁板逸出的光電子的初動能均為Eed
C．將熒光板繼續向下移動，移動過程中熒光板上的輝光強度會增強
D．將熒光板固定在某一位置，增大入射光波長，板上的輝光強度一定增強
（多選）（2023 樂清市校級模擬）X射線管中，由陰極發射的電子被加速后打到陽極，會產生包括X光在內的各種能量的光，若只考慮電子被陽極材料吸收后產生的光，其中光的能量最大值等于陰極發射電子的動能。則（　　）（已知陽極與陰極之間的電勢差為U、普朗克常量為h、電子電量為e和光速為c）
A．X光的最大波長為
B．X光頻率是不連續的
C．用X射線管發出的光入射鈉金屬能產生光電效應，則產生光電子的最大初動能為Ue
D．用波長為λ的X光照射鈉金屬，在散射光中有頻率比小的成分
（2022 紹興二模）脈沖燃料激光器以450μs的脈沖形式發射波長為585nm的光，這個波長的光可以被血液中的血紅蛋白強烈吸收，從而有效清除由血液造成的瘢痕。每個脈沖向瘢痕傳送約為5.0×10﹣3J的能量，普朗克常量為6.626×1﹣34J s。（　　）
A．每個光子的能量約為5×10﹣19J
B．每個光子的動量約為3.9×10﹣43kg m/s
C．激光器的輸出功率不能小于1.24W
D．每個脈沖傳送給瘢痕的光子數約為1.47×1016個
（2022 義烏市模擬）大型鈦合金構件在航天、航空領域應用廣泛，我國使用激光焊接復雜鈦合金構件的技術和能力已達到世界一流水平。若焊接所用的激光波長為λ，每個激光脈沖中的光子數目為n，已知普朗克常量為h、光速為c，則下列說法中正確的是（　　）
A．激光焊接利用了激光的相干性
B．激光的頻率為
C．激光光子的動量為
D．每個激光脈沖的能量為
（2022 柯橋區模擬）“激光武器”是用高能的激光對遠距離的目標進行精確射擊或用于防御導彈等的武器，它的優點是速度快、射束直、射擊精度高、抗電磁干擾能力強。某激光器能發射波長為λ的激光，發射功率為P，c表示光速，h為普朗克常量，則激光器每分鐘發射的光子數量為（　　）
A． B． C． D．
1．光電效應的規律
(1)任何一種金屬，都有一種極限頻率，只有當入射光的頻率大于或等于極限頻率時才會產生光電效應．
(2)光電子的最大初動能跟入射光的強度無關，只隨入射光的頻率的增大而增大．
(3)從光開始照射到釋放出光電子，整個過程所需時間小于10－9 s.
(4)產生光電效應時，單位時間內逸出的電子數與光的強度有關，光的強度越大，單位時間內逸出的電子數越多．
2．解決光電效應類問題應注意的三個方面
(1)決定光電子初動能大小的是入射光的頻率，決定光電流大小的是入射光光強的大小．
(2)由光電效應發射出的光電子由一極到達另一極，是電路中產生光電流的條件．
(3)明確加在光電管兩極間的電壓對光電子起到了加速作用還是減速作用．
考題二　氫原子光譜與能級
（多選）（2022 浙江模擬）如圖甲是氫原子的能級示意圖，圖乙是氫的同位素——氘、氚的聚變反應的示意圖，下列說法正確的是（　　）
A．用光子能量為15.2eV的光照射處于基態的氫原子，不能夠被基態的氫原子吸收
B．一群能量為12.5eV的電子碰撞大量處于基態的氫原子，氫原子可能輻射3種不同頻率的光子
C．要使聚變反應發生，氘核與氚核必須克服它們之間巨大的核力
D．設氘、氚、氦核的結合能分別為E1、E2、E3，這一聚變反應釋放的能量為E3﹣（E1+E2）
（多選）（2021 臨海市二模）氫原子的能級圖如圖所示，一群氫原子處于n＝4能級向低能級躍遷，則下列說法正確的是（　　）
A．最多能發出4種不同頻率的光
B．氫原子由n＝4能級躍遷到n＝3能級時，核外電子的動能增大
C．用能量為0.40eV的光子照射，能使處于n＝4能級的氫原子躍遷
D．用能量為3.00eV的電子碰撞n＝4能級的氫原子，產生的電子初動能可能是1.60eV
（多選）（2021 寧波模擬）氫原子的能級圖如圖所示，已知氫原子各能級的能量可以用公式計算，現有大量處于n＝5能級（圖中未標出）的氫原子向低能級躍遷，下列說法正確的是（　　）
A．這些氫原子可能發出10種不同頻率的可見光
B．已知鈉的逸出功為2.29eV，則氫原子從n＝5能級躍遷到n＝2能級釋放的光子可以從金屬鈉的表面打出光電子
C．氫原子從n＝5能級躍遷到n＝1能級釋放的光子波長最長
D．氫原子從n＝5能級躍遷到n＝4能級時，氫原子能量減小，核外電子動能增加
（多選）（2021 浙江模擬）如圖甲所示，把一平行玻璃板壓在另一個平行玻璃板上，一端用薄片墊起，構成空氣劈尖，讓單色光a、b分別從上方射入，這時可以看到明暗相間的條紋分別如圖乙所示。下面說法中正確的是（　　）
A．干涉條紋中的暗紋是由于兩列反射光的波谷與波谷疊加的結果
B．單色光a的光子動量比單色光b的光子動量大
C．若單色光a、b是某種原子輻射而產生的，則對應的能級躍遷可能如圖丙所示
D．若單色光a照射某金屬能發生光電效應，則改用單色光b照射該金屬也一定能發生光電效應
（多選）（2020 麗水模擬）如圖甲為氫原子光譜，圖乙為氫原子能級圖。已知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J s，則（　　）
A．Hγ對應光子能量比Hα小
B．圖甲所示的四條譜線均對應可見光
C．Hβ譜線對應的是氫原子從能級n＝4躍遷到n＝2
D．氫原子從能級n＝5躍遷到較低能級時可以輻射出圖甲所示四條可見光
解決氫原子能級躍遷問題的四點技巧
(1)原子躍遷時，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差．
(2)原子電離時，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值．
(3)一群原子和一個原子不同，一群原子的核外電子向基態躍遷時發射光子的種類N＝C＝.
(4)計算能級能量時應注意：因一般取無窮遠處為零電勢參考面，故各能級的能量值均為負值；能量單位1 eV＝1.6×10－19 J.
考題三　核反應與核能
（2023 樂清市校級模擬）下列說法正確的是（　　）
A．微波爐利用紫外線對食物進行加熱
B．“彩超”利用多普勒效應的原理測定血管中血液的流速
C．互感式鉗式電流表可以測量恒定電流的大小
D．醫院用“CT”檢查身體利用γ射線穿透本領較強
（2023 臺州模擬）幾十億年后太陽內部氫元素消耗殆盡，內部高溫高壓使三個氦核發生短暫的熱核反應，被稱為氦閃，核反應方程為，該反應放出的能量為E，真空中光速為c。則下列說法錯誤的是（　　）
A．該反應屬于核聚變
B．X核中有6個中子
C．X核的比結合能為
D．該反應的質量虧損為
（2023 浙江模擬）核電池是各種深空探測器中最理想的能量源，它不受極冷極熱的溫度影響，也不被宇宙射線干擾。Pu同位素溫差電池的原理是其發生衰變時將釋放的能量轉化為電能。我國的火星探測車用放射性材料PuO2作為燃料，PuO2中的Pu元素是Pu，已知Pu的半衰期為88年，其衰變方程為Pu→U+X。若Pu、U、X的結合能分別為E1、E2、E3，則下列說法正確的是（　　）
A．Pu的平均核子質量大于U的平均核子質量
B．衰變放出的射線是氦核流，它的貫穿能力很強
C．該反應釋放的能量為E＝E1﹣E2﹣E3
D．100個Pu原子核經過88年后剩余50個
（2023 嘉興二模）太陽內部核聚變反應產生的能量向太空輻射，太陽輻射在到達地面之前會經過厚厚的大氣層并損失近50%能量。現測得單位時間內地球表面正對太陽光的單位面積上吸收的太陽輻射約為1.4×103J/m2s。已知日地距離為1.5×108km，則太陽每秒鐘因輻射而虧損的質量約為（　　）
A．8.8×103kg B．6.6×105kg C．2.2×107kg D．8.8×109kg
（2023 浙江二模）下列說法不正確的是（　　）
A．甲圖是“核反應堆”示意圖，它是通過可控的鏈式反應實現核能的釋放，鏈式反應是指由裂變產生的中子使裂變反應一代接一代繼續下去的過程
B．乙圖是光電流與電壓的關系圖，由圖可知a、c兩束光的頻率相等且小于b光的頻率
C．丙圖是原子核的比結合能圖，由圖可知不同原子核的比結合能是不一樣的，中等大小的核比結合能最大，這些核最穩定
D．丁圖是中子的轉化示意圖，強相互作用是引起中子—質子轉變的原因
核反應方程及核能的計算
(1)掌握核反應方程中的守恒．
①質量數守恒；
②電荷數守恒．
(2)核能的計算方法．
①根據愛因斯坦質能方程，用核反應的質量虧損的千克數乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)．
②根據1原子質量單位(u)相當于931.5兆電子伏(MeV)的能量，用核反應的質量虧損的原子質量單位數乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)．
③如果核反應時釋放的核能是以動能形式呈現，則核反應過程中系統動能的增量即為釋放的核能．
（2023 浙江模擬）2022年中國科技界的重磅新聞，像雪片一樣飛落眼前，折射出這個時代的光亮。下面關于科技事件說法正確的是（　　）
A．2022年我國首次火星探測任務“天問一號”探測器發射升空，飛行2000多秒后，成功送入預定軌道。其中“2000多秒”是指時刻
B．2022年中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等學者研制的76個光子的量子計算原型機“九章”問世引發世界關注。由上可知“光子”就是“量子”
C．2022年嫦娥五號經歷11個飛行階段，20余天的在軌飛行過程，采集1731克的月球樣品返回地球。嫦娥五號繞月運動一圈其位移為零
D．2022年“奮斗者”號全海深載人潛水器成功完成萬米海試并于11月28日勝利返航，在研究“奮斗者”號調整姿態穿越狹小的障礙物時可以把它視為質點
（2022 鹿城區校級模擬）1897年英國物理學家約瑟夫 約翰 湯姆孫在研究陰極射線時發現了電子，這是人類最早發現的基本粒子。下列有關電子的說法正確的是（　　）
A．電子的發現說明原子核是有內部結構的
B．射線是原子核外電子電離形成的電子流，它具有中等的穿透能力
C．光電效應中，逸出光電子的最大初動能與入射光強度無關
D．盧瑟福的原子核式結構模型認為核外電子的軌道半徑是量子化的
（2022 紹興二模）下列說法正確的是（　　）
A．盧瑟福首次將量子觀念引入到原子領域
B．家庭電路的電壓為220V，它指的是有效值
C．在光電效應中光電子的最大初動能與入射光的強度有關
D．在LC振蕩電路中，電容器極板上的電荷量最大時電路中的電流也最大
（2022 浙江模擬）下列說法中正確的是（　　）
A．結合能越大的原子核越穩定
B．康普頓效應說明光子不但具有能量，而且具有動量
C．盧瑟福通過對α粒子散射實驗的研究，揭示了原子核由質子和中子組成
D．由玻爾理論可知，氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，同時電子的動能減少，電勢能增大
（多選）（2022 浙江模擬）以下說法正確的是（　　）
A．盧瑟福通過α粒子散射實驗，完全否定了湯姆遜的“西瓜模型”
B．由玻爾理論可知，核外電子在躍遷中發出發出的光是連續光譜
C．目前人類和平利用核能的核電站是核裂變鏈式反應實現核能釋放的
D．由愛因斯坦光電效應方程可知，光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比
（多選）（2022 溫州三模）下列說法正確的是（　　）
A．甲圖中，光電效應實驗中，驗電器和鋅板總是帶等量異種電荷
B．乙圖中，核電站的核反應堆外面修建很厚的水泥層，用來屏蔽裂變產物放出的各種射線
C．丙圖中，用同一裝置僅調節單縫寬度得到某單色光的兩幅衍射圖樣，可判定A的縫寬大于B的縫寬
D．丁圖中，由氫原子能級圖可知，某一氫原子從n＝2能級向基態躍遷輻射的光子，有可能被另一個處于n＝2能級的氫原子吸收并使之電離
（多選）（2022 杭州二模）如圖所示是研究光電效應的實驗裝置，某同學進行了如下操作：（1）用頻率為ν1的光照射光電管，此時微安表中有電流，將滑動變阻器滑片P調至位置M（圖中未畫出），使微安表示數恰好變為0，此時電壓表示數為U1；（2）用頻率為ν2的光照射光電管，將滑片P調至位置N（圖中未畫出），使微安表示數恰好變為0，此時電壓表的示數為U2。已知元電荷為e，v1＜v2。關于該實驗，下列說法正確的是（　　）
A．位置M比位置N更靠近b端
B．位置M、N與光強有關
C．可求得普朗克常量為
D．該光電管中金屬的極限頻率為
（2021 浙江模擬）如圖所示，圖甲為氫原子的能級圖，大量處于n＝3激發態的氫原子躍遷時，發出頻率不同的大量光子，其中頻率最高的光子照射到圖乙電路中光電管陰極K上時，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖丙所示。下列說法正確的是（　　）
A．光電管陰極K金屬材料的逸出功為7.0eV
B．這些氫原子躍遷時共發出2種頻率的光
C．若調節滑動變阻器滑片能使光電流為零，則可判斷圖乙中電源右側為正極
D．氫原子躍遷放出的光子中有2種頻率的光子可以使陰極K發生光電效應現象
（多選）（2023 浙江模擬）由俄羅斯、比利時和德國科學家組成的國際科研小組，首次在實驗中觀察到了中子衰變的新方式—放射β衰變，即一個自由中子衰變成質子（p）和電子（e）同時放出質量可視為零的反中微子（νe）。該科研成果對粒子物理的研究有重要意義。已知電子質量me＝9.1×10﹣31kg＝0.51MeV/c2，中子質量mn＝939.57MeV/c2，質子質量mp＝938.27MeV/c2（c為光速，不考慮粒子之間的相互作用）。若某次一個靜止的中子衰變中放出的質子動量p＝3×10﹣8MeV s m﹣1。則（　　）
A．強相互作用是中子衰變成質子和電子的原因
B．中子衰變的核反應式為n→peνe
C．中子衰變過程中電子和反中微子的總動能為0.7468MeV
D．中子衰變過程中放出的質子和電子，兩者的動量大小相等方向相反
（多選）（2023 杭州一模）下列說法正確的是（　　）
A．氘核分離成質子與中子的過程中需要吸收的最小能量就是氘核的結合能
B．氪90（Kr）經過一系列衰變成為穩定的鋯90（Zr）要經過1次α衰變和4次β衰變
C．β射線是原子核外電子掙脫原子核的束縛后形成的電子流
D．放射性元素的半衰期是指大量該元素的原子核中有半數發生衰變所需要的時間
（2022 溫州二模）目前地球上消耗的能量絕大部分來自太陽內部核聚變時釋放的核能。如圖所示，太陽能路燈的額定功率為P，光電池系統的光電轉換效率為η。用P0表示太陽輻射的總功率，太陽與地球的間距為r，地球半徑為R，光在真空中傳播的速度為c。太陽光傳播到達地面的過程中大約有30%的能量損耗，電池板接收太陽垂直照射的等效面積為S。在時間t內（　　）
A．到達地球表面的太陽輻射總能量約為
B．路燈正常工作所需日照時間約為
C．路燈正常工作消耗的太陽能約為ηPt
D．因釋放核能而帶來的太陽質量變化約為
（多選）（2022 寧波二模）2021年9月，在甘肅省武威市全球首臺釷基熔鹽核反應堆進行試運行放電，也標志著我國成為世界上第一個對第四代核電技術進行商業化試驗運營的國家。反應堆工作原理如圖所示，釷232（）吸收一個中子后會變成釷233，釷233不穩定，會變成易裂變核素鈾233（）。下列說法正確的是（　　）
A．釷233變成鈾233的核反應方程式是：→Pae，Pa→Ue
B．中間產生的新核鏷233（Pa）從高能級向低能級躍遷時，會伴隨γ輻射
C．新核鈾233（）的結合能小于釷233（）
D．核反應堆是通過核裂變把核能直接轉化為電能發電
（多選）（2022 杭州二模）在火星上太陽能電池板發電能力有限，因此科學家用放射性材料PuO2作為發電能源為火星車供電。PuO2中的Pu元素是Pu，其半衰期是87.7年，可衰變為U。某次火星探測時火星車儲存了5kg的放射性材料PuO2。下列說法正確的是（　　）
A．Pu的同位素Pu的半衰期一定為87.7年
B．Pu的衰變方程為Pu→UHe
C．Pu的比結合能小于U的比結合能
D．經過87.7年該火星車上的PuO2能釋放約1.4×1030MeV的能量
（多選）（2022 浙江模擬）14C發生放射性衰變成為14N，半衰期約5700年。已知植物存活期間，因其新陳代謝等生命活動，其體內14C的含量不變，生命活動結束后，14C的含量持續減小。現通過測量得知，某古木樣品中14C的含量正好是現代植物所制同等樣品的八分之一。下列說法正確的是（　　）
A．該古木的年代距今約17000多年
B．14C與它的另外兩個同位素12C、13C具有相同的中子數
C．14C衰變為14N的過程中放出β射線
D．生命活動可以改變14C衰變的半衰期，甚至不發生衰變
（2021 臺州二模）鈾原子核既可發生衰變，也可發生裂變。其衰變方程為U→Th+X，裂變方程為Un→YKr+3n，其中U、n、Y、Kr的質量分別為m1、m2、m3、m4，光在真空中的傳播速度為c。下列敘述正確的是（　　）
A．Y的核內共有144個核子
B．U發生的衰變產生的X，能夠輕易的穿過紙片
C．裂變時釋放的能量為（m1+2m2﹣m3﹣m4）c2
D．一個在勻強磁場中靜止的U發生衰變產生的Th與X動能之比為117：1
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