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中小學教育資源及組卷應用平臺
專題08 原子結構、波粒二象性和原子核
目錄
01、TOC \o "1-2" \h \u HYPERLINK \l _Toc17099 知識精講 1
02、 HYPERLINK \l _Toc13874 題型過關 2
HYPERLINK \l _Toc19966 題型一 光電效應 2
HYPERLINK \l _Toc12308 題型二 波爾原子模型 2
HYPERLINK \l _Toc31429 題型三 放射性元素的衰變 2
HYPERLINK \l _Toc18820 題型四 結合能和核能計算 2
03、 HYPERLINK \l _Toc3011 實戰訓練 2
一、光電效應
1.光電效應方程的理解
（1）方程中的是光電子的最大初動能，就某個光電子而言，其離開金屬時剩余動能大小可以是范圍內的任何數值。
（2）光電效應方程實質上是能量守恒方程。能量為的光子被電子吸收，電子把這些能量的一部分用來克服金屬表面對它的吸引，另一部分就是電子離開金屬表面時的動能。如果克服吸引力做功最少為，則電子離開金屬表面時動能最大為，根據能量守恒定律可知：。
（3）光電效應方程包含了產生光電效應的條件。若發生光電效應，則光電子的最大初動能必須大于零，即，亦即，，而恰好是光電效應的截止頻率。
2.光電效應幾種圖像的對比
圖像名稱 圖線形狀 由圖線直接（間接）得到的物理量
最大初動能與入射光頻率ν的關系圖線 ①極限頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標②逸出功：圖線與軸交點的縱坐標的絕對值 ③普朗克常量：圖線的斜率
顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關系 ①遏止電壓：圖線與橫軸的交點②飽和電流：電流的最大值③最大初動能：
顏色不同時，光電流與電壓的關系 ①遏止電壓、②飽和電流③最大初動能，
遏止電壓與入射光頻率ν的關系圖線 ①極限頻率：圖線與橫軸的交點②遏止電壓：隨入射光頻率的增大而增大③普朗克常量：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即（注：此時兩極之間接反向電壓）
3.光電效應規律中的兩條線索、兩個關系
（1）兩條線索
（2）兩個關系
光強→光子數目多→發射光電子多→光電流大；
光子頻率高→光子能量大→產生光電子的最大初動能大。
二、波爾原子模型
1.玻爾原子模型的三條假設
（1）軌道量子化：軌道半徑只能夠是一些不連續的、某些分立的數值。
（2）能量量子化
①電子在可能軌道上運動時，盡管是變速運動，但它并不釋放能量，原子是穩定的，這樣的狀態也稱之為定態。
②由于原子的可能狀態（定態）是不連續的，具有的能量也是不連續的。這樣的能量值，稱為能級，能量最低的狀態稱為基態，其他的狀態叫作激發態。
（3）頻率條件
原子從一種定態（設能量為）躍遷到另一種定態（設能量為）時，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態的能量差決定。
2.氫原子的能級結構和躍遷問題的理解
（1）能級躍遷
處于激發態的原子是不穩定的，它會自發地向較低能級躍遷，經過一次或幾次躍遷到達基態。所以一群氫原子處于量子數為的激發態時，可能輻射出的光譜線條數為，而一個氫原子躍遷最多會出現種譜線。
原子由高能級向低能級躍遷時以光子的形式放出能量，發射光子的頻率由下式決定：（、是始末兩個能級且，能級差越大，放出光子的頻率就越高。
（2）使原子能級躍遷的兩種粒子——光子與實物粒子
①光子：原子若是吸收光子的能量而被激發，其光子的能量必須等于兩能級的能量差，否則不被吸收，不存在激發到能級時能量有余，而激發到能級時能量不足，則可激發到能級的問題。
當光子能量大于或等于時，也可以被氫原子吸收，使氫原子電離；當氫原子吸收的光子能量大于時，氫原子電離后，電子具有一定的初動能。
②實物粒子：原子還可吸收外來實物粒子（例如自由電子）的能量而被激發，由于實物粒子的動能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于兩能級的能量差值，就可使原子發生能級躍遷。
（3）原子躍遷時需要注意的幾個問題
①注意一群原子和一個原子
氫原子核外只有一個電子，這個電子在某個時刻只能處在某個可能的軌道上，在某段時間內，由某一軌道躍遷到另一個軌道時，可能的情況只有一種，但是如果容器中盛有大量的氫原子，這些原子的核外電子躍遷時就會有各種情況出現了。
②注意間接躍遷與直接躍遷
原子從一種能量狀態躍遷到另一種能量狀態時，有時可能是直接躍遷，有時可能是間接躍遷。兩種情況下輻射（或吸收）光子的頻率可能不同。
③注意躍遷與電離
只適用于光子與原子作用使原子在各定態之間躍遷的情況。對于光子與原子作用使原子電離的情況，則不受此條件的限制，這是因為原子一旦電離，原子結構立即被破壞，因而不再遵守有關原子結構的理論。如基態氫原子的電離能為，只要能量大于或等于的光子都能被基態的氫原子吸收而發生電離，只不過入射光子的能量越大，原子電離后產生的自由電子的動能越大。
三、放射性元素的衰變
1.衰變實質
（1）衰變：原子核內兩個質子和兩個中子結合成一個粒子，并在一定條件下作為一個整體從較大的原子核中拋射出來，反應方程為。
（2）衰變：原子核內的一個中子變成一個質子留在原子核內，同時放出一個電子，即粒子放射出來，反應方程為。
2.衰變規律
原子核發生衰變時，衰變前后的電荷數、質量數、動量、能量守恒。
3.衰變方程通式
（1）衰變：。
（2）衰變：。
4.確定原子核衰變次數的方法與技巧
（1）方法：設放射性元素經過次衰變和次衰變后，變成穩定的新元素，則衰變方程為：。根據電荷數守恒和質量數守恒可列方程，，，聯立解得，。由此可見，確定衰變次數可歸結為解一個二元一次方程組。
（2）技巧：為了確定衰變次數，一般先由質量數的改變確定衰變的次數（這是因為衰變的次數多少對質量數沒有影響），然后根據衰變規律確定衰變的次數。
四、結合能和核能計算
1.比結合能與原子核穩定的關系
（1）比結合能的大小能夠反映原子核的穩定程度，比結合能越大，原子核就越難拆開，表示該原子核就越穩定。
（2）核子數較小的輕核與核子數較大的重核，比結合能都比較小，表示原子核不太穩定；中等核子數的原子核，比結合能較大，表示原子核較穩定。
（3）當比結合能較小的原子核轉化成比結合能較大的原子核時，就能釋放核能。例如，一個核子數較大的重核分裂成兩個核子數小一些的核，或者兩個核子數很小的輕核結合成一個核子數大一些的核，都能釋放出巨大的核能。
2.核能的計算方法
（1）根據質量虧損計算
①根據愛因斯坦質能方程計算。其中的單位是千克，的單位是焦耳。
②利用原子質量單位和電子伏特計算。
1原子質量單位相當于的能量，，其中的單位為，的單位為。
（2）利用平均結合能來計算
原子核的結合能=核子的平均結合能×核子數。
（3）利用核反應前后結合能之差來計算
核反應中反應前系統內所有原子核的總結合能與反應后生成的所有新核的總結合能之差，就是該核反應所釋放(或吸收)的核能。
題型一 光電效應
1．用如圖甲所示的實驗裝置研究光電效應，電路中電源的正負極可以對調，用一定強度、頻率為的激光照射陰極時，得到的光電子遏止電壓為，飽和電流為，如圖乙所示。已知光電子的質量為，所帶的電荷量為，普朗克常量為，下列說法正確的是　　
A．陰極的逸出功為
B．陰極的截止頻率為
C．光電子的最大初速度為
D．陰極單位時間內射出的光電子數為
2．用圖甲所示的電路研究光電效應中電子發射的情況與照射光的強弱、光的顏色（頻率）等物理量之間的關系。分別用三束光照射同一陰極進行了三次實驗，得到電流表示數與電壓表示數之間的關系如圖乙所示。下列說法正確的是　　
A．入射光光子的能量①②③
B．光電子的最大初動能①②③
C．單位時間照射到上的光子數①③
D．照射到上時金屬的逸出功②最大
3．如圖所示為一種光電效應實驗裝置，其中為內壁鍍銀的真空玻璃球，陰極金屬球被玻璃球包圍且比小得多，連接的導線與鍍銀層不相連，連接微安表的導線與鍍銀層相連。一定強度的入射光穿過小窗照射到上時發生光電效應，打到鍍銀層上的光電子全部被吸收，微安表有示數。下列說法正確的是　　
A．滑片向右移動，微安表示數逐漸增大
B．滑片向左移時，微安表示數保持不變
C．滑片向左移時，微安表示數逐漸減小
D．開關斷開，微安表示數為零
4．氦氖激光器發射波長為的單色光，已知普朗克常量。這種光的一個光子能量為　　
A． B． C． D．
5．在某次光電效應實驗中，得到的遏止電壓與入射光的頻率的關系如圖所示。若該直線的斜率和縱截距分別為和，電子電荷量的絕對值為，則普朗克常量和所用材料的逸出功分別可表示為　　
A．； B．； C．； D．；
題型二 波爾原子模型
6．在原子躍遷中，輻射如圖所示的4種光子，其中只有一種光子可使某金屬發生光電效應，是哪一種　　
A． B． C． D．
7．根據玻爾原子理論，一個氫原子從能級躍遷到能級，該氫原子　　
A．放出光子，庫侖力做正功 B．放出光子，庫侖力做負功
C．吸收光子，庫侖力做負功 D．吸收光子，庫侖力做正功
8．如圖為氫原子能級圖，大量處于激發態的氫原子，當它們自發地躍遷到較低能級時，下列說法正確的是　　
A．這些氫原子躍遷時最多可產生3種不同頻率的光子
B．由能級躍遷到能級時發出光子的波長最長
C．核外電子動能減少，電勢能增加
D．該氫原子放出光子，能量減少
9．氫原子能級圖如圖所示，用某單色光照射大量處于基態的氫原子后，氫原子輻射的光對應譜線有一部分屬于帕邢系，則該單色光的光子能量可能為　　
A． B． C． D．
10．下列關于氫原子的光譜和能級躍遷說法正確的是　　
A．氫原子的光譜是連續譜
B．氫原子的光譜可能與氧原子的光譜完全相同
C．氫原子可以自發地從能級向能級躍遷
D．大量處于能級的氫原子向低能級躍遷時，最多產生3種不同頻率的光子
題型三 放射性元素的衰變
11．硼中子俘獲療法是目前治療癌癥最先進的手段之一。是該療法中一種核反應的方程，其中、代表兩種不同的原子核，則　　
A．， B．， C．， D．，
12．關于天然放射現象，下列說法正確的是　　
A．天然放射現象表明原子內部是有結構的
B．射線是原子核外電子形成的電子流
C．升高溫度可以減小放射性元素的半衰期
D．射線比射線的穿透能力強
13．人工轉變是用天然或人工加速的粒子轟擊原子核，產生新原子核的過程。約里奧居里夫婦用粒子轟擊發現了放射性同位素和，自發衰變成和正電子。下列說法正確的是　　
A．是
B．有14個中子
C．在人工轉變中質量數守恒，但電荷數不守恒
D．人類一直生活在各類放射性環境中，任意劑量的射線都不會危及健康
14．心臟起搏器中的微型核電池以鉭鉑合金作外殼，內裝有钚238，可在患者胸內連續安全使用10年以上。現有某型號核電池，只有重，體積僅，內裝钚。已知钚的半衰期為87.7年，钚衰變時會放出射線和光子，生成新核。下列說法正確的是　　
A．新核的中子數為142
B．該核電池中的核反應屬于核裂變
C．溫度升高，钚的半衰期將小于87.7年
D．經43.85年，的钚還剩余
15．利用的天然放射性，在醫學研究中用于檢測身體異常。質量為的，經時間后剩余質量為，其圖線如圖所示，由此可知的半衰期等于　　
A． B． C． D．
題型四 結合能和核能計算
16．原子核的比結合能曲線如圖所示。根據該曲線，判斷下列說法正確的是　　
A．比更穩定
B．的比結合能比大
C．兩個結合成時需要吸收能量
D．的結合能約為
17．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——作為發電能源為火星車供電。中的元素是。發生衰變后生成新原子核，衰變的半衰期為87.7年，則　　
A．衰變的核反應方程為
B．原子核的比結合能比小
C．衰變時原子核會向低能級躍遷，并放出光子
D．大約要經過263年會有的原子核發生衰變
18．“玉兔二號”裝有我國自主研發的放射性钚電池，其發生核反應后生成鈾與粒子，下列說法中正確的是　　
A．鈾234原子核內質子數比中子數多50個
B．鈾234的比結合能大于钚238的比結合能
C．反應后鈾234的質量與粒子的質量之和大于反應前钚238的質量
D．充分利用太陽能加熱核電池可以加快钚238的反應
19．近期，江南造船集團發布我國首艘熔鹽堆核動力集裝箱船的設計方案，其涉及的核反應中的一個環節是（釷衰變為（鏷，關于此衰變，下列說法正確的是　　
A．衰變方程為
B．衰變產生的新核的比結合能更大
C．衰變放出的電子來自于原子的核外電子
D．隨著反應堆溫度升高，會加快釷核的衰變
20．我國在第四代核能系統方面處于領先位置，其中高溫氣冷堆的核燃料是，核燃料的裂變反應方程為下列說法正確的是　　
A．為電子
B．為中子
C．該反應過程吸收能量
D．該反應是太陽內部的聚變反應
一．選擇題（共14小題）
1．某煙霧報警器結構和原理如圖甲和乙所示。光源向外發射某一特定頻率的光，發生火情時有煙霧進入報警器內，由于煙霧對光的散射作用，會使部分光進入光電管從而發生光電效應，于是有電流輸入報警系統，當電流大于就會觸發報警系統報警。某次實驗中，當滑動變阻器的滑片處于圖乙所示位置，煙霧濃度增大到時恰好報警。假設煙霧濃度越大，單位時間內光電管接收到的光子個數越多。已知元電荷為，下列說法正確的是　　
A．光電管內單位時間激發出的光電子數為時，一定會觸發報警
B．將滑片向左移動，當煙霧濃度小于時有可能報警
C．僅提高光源發出光的強度，光電子的最大初動能將增大
D．報警器報警時，將滑片向左移動警報有可能會被解除
2．根據玻爾提出的軌道量子化模型，氫原子不同能級的能量關系為，部分能級如圖所示，已知可見光的波長在之間，對應的可見光光子能量范圍為。由此可推知氫原子在能級躍遷時　　
A．從能級躍遷到基態時發出可見光
B．從高能級向能級躍遷時發出的光均為可見光
C．處于基態的氫原子吸收能量為的光子后可以躍遷至激發態
D．從高能級向能級躍遷時發出的光波長比紅光更長
3．研究光電效應的電路圖如圖（a）所示，現用某一頻率的單色光照射陰極，改變滑動變阻器滑片的位置，記錄微安表的示數1和對應電壓表的示數，然后將電源的正負極對調，重復上述過程，作出圖像如圖（b）所示，已知電子的電荷量大小為，普朗克常量為，則下列說法正確的是　　
A．入射光的頻率為
B．陰極的逸出功為
C．電壓大小與入射光的頻率成正比
D．從陰極逸出的光電子最大初動能為
4．物理學作為一門高精密度的實驗學科，應用在各個領域，下列說法正確的是　　
A．泊松亮斑，說明光具有粒子性
B．利用偏振現象，可以用偏振片對聲波進行阻隔，起到消音的效果
C．讓激光束通過雙狹縫，在光屏上出現條紋，波長越長，條紋間距越小
D．康普頓效應，說明光具有粒子性
5．中國科學家2023年2月26日在國際上刊文宣布，通過我國高海拔宇宙線觀測站“拉索”，在人類歷史上首次找到能量高于1億億電子伏特的宇宙線起源天體。已知普朗克常量，電子的電量，人眼能看見的最高能量的可見光為頻率的紫光，該紫光光子能量為　　
A． B． C． D．
6．盧瑟福提出原子核式結構學說的根據是在用粒子轟擊金箔的實驗中，發現粒子　　
A．全部穿過或發生很小的偏轉
B．全部發生很大的偏轉
C．絕大多數發生偏轉，甚至被彈回
D．絕大多數穿過不發生偏轉，只有少數發生很大偏轉，甚至極少數被彈回
7．阿雷西博望遠鏡在1974年用波長為的調頻電磁波第一次向銀河系發送了人類的問候。已知電磁波在真空中的傳播速度為，普朗克常量為，關于該電磁波下列說法正確的是　　
A．頻率為 B．頻率為
C．光子能量為 D．光子動量為
8．用粒子轟擊氮核從原子核中打出了質子，該實驗的核反應方程式是，粒子為　　
A．正電子 B．中子 C．氘核 D．氦核
9．中國的新一代人造太陽“中國環流三號”已經實現100萬安培等離子體電流下的高約束模式運行，為可控核聚變的最終實現又向前邁出了重要一步。發生核聚變的一種核反應方程為，關于該核反應下列說法正確的是　　
A．為電子
B．該核反應可以在常溫下進行
C．該核反應過程中沒有質量虧損
D．的比結合能大于的比結合能
10．2024年4月20日我國首次實現核電商用堆批量生產碳同位素。具有放射性，會自發衰變成氮，它的半衰期為5730年，則　　
A．該衰變需要吸收能量
B．該衰變發生后原子核內的中子數減少
C．升高溫度能減小的半衰期
D．20個經過11460年后剩下5個
11．如圖，射線測厚儀采用放射性元素作為放射源，其發生衰變的半衰期為。則該測厚儀　　
A．衰變產物為，且衰變產物的比結合能小于的比結合能
B．衰變的原因是弱相互作用
C．用于監測與控制幾厘米鋼板厚度的最佳選擇是射線
D．放射源經后衰變掉物質的質量為
12．2023年12月，新一代人造太陽“中國環流三號”面向全球開放。假設“人造太陽”內部發生的兩種核聚變分別為，，已知的比結合能為，的比結合能為，的比結合能為，的比結合能為，光在真空中的傳播速度為。下列說法正確的是　　
A．核反應方程中為電子，為質子
B．核反應中的質量虧損
C．的平均核子質量小于的平均核子質量
D．核反應過程中虧損的質量會轉變為能量
13．太陽的總輸出功率為，它來自三種核反應，這些反應的最終結果是氫轉變為氫。按照總輸出功率計算，太陽每秒失去的質量約為　　
A． B． C． D．
14．熱核聚變反應之一是氘核和氚核聚變反應生成氦核和中子。已知的靜止質量為，的靜止質量為，的靜止質量為，中子的靜止質量為。又有相當于．則反應中釋放的核能約為　　
A． B． C． D．
二．填空題（共6小題）
15．太陽能量來源于太陽內部氫核的聚變，設每次聚變反應可以看作是4個氫核結合成1個氦核，同時釋放出正電子：已知氫核的質量為，氦核的質量為，正電子的質量為，真空中光速為。則每次核反應中的質量 　　（選填“增加”、“減少”或“不變” ；氦核的比結合能為 　　。
16．2023年4月，日本政府不顧國際社會強烈反對，啟動福島第一核電站核污水的排海行動，這一行為引發全球擔憂。福島核污水中含有60多種放射性核素，其中碳14的半衰期約為5730年，碳14衰變到剩余需要約 　　年。如何更安全的利用核能成為人類迫切需要解決的問題，目前人們獲取核能主要有兩條途徑；重核裂變和輕核聚變，請將下列核反應方程補充完整： 　　；　　。
17．盧瑟福通過實驗發現了質子的核反應方程為 　　，方程式是衰變方程，其中是 　　，鈾衰變成钚的核反應方程為 　　。
18．用不同頻率的光照射鋅板的表面，可得光電子最大初動能隨入射光頻率的變化圖像如圖所示，圖線與橫軸、縱軸的截距分別為、，則鋅的逸出功為 　　，普朗克常量可表示為 　　。（結果均用、表示）
19．如圖所示，處于的激發態的氫原子躍遷到基態，釋放出的光子能量為 　　，若用它照射鋁片（鋁的逸出功為，逸出的光電子最大初動能　　。
20．圖示為英國物理學家盧瑟福設計的實驗裝置圖。實驗中，金箔的厚度約為　　（選填“”、“ ”、“ ” 。用高速飛行的粒子轟擊金箔，發現：　　粒子產生超過的大角度偏轉，甚至被彈回（選填“絕大多數”、“少數”、“極少數” 。
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專題08 原子結構、波粒二象性和原子核
目錄
01、TOC \o "1-2" \h \u HYPERLINK \l _Toc17099 知識精講 1
02、 HYPERLINK \l _Toc13874 題型過關 2
HYPERLINK \l _Toc19966 題型一 光電效應 2
HYPERLINK \l _Toc12308 題型二 波爾原子模型 2
HYPERLINK \l _Toc31429 題型三 放射性元素的衰變 2
HYPERLINK \l _Toc18820 題型四 結合能和核能計算 2
03、 HYPERLINK \l _Toc3011 實戰訓練 2
一、光電效應
1.光電效應方程的理解
（1）方程中的是光電子的最大初動能，就某個光電子而言，其離開金屬時剩余動能大小可以是范圍內的任何數值。
（2）光電效應方程實質上是能量守恒方程。能量為的光子被電子吸收，電子把這些能量的一部分用來克服金屬表面對它的吸引，另一部分就是電子離開金屬表面時的動能。如果克服吸引力做功最少為，則電子離開金屬表面時動能最大為，根據能量守恒定律可知：。
（3）光電效應方程包含了產生光電效應的條件。若發生光電效應，則光電子的最大初動能必須大于零，即，亦即，，而恰好是光電效應的截止頻率。
2.光電效應幾種圖像的對比
圖像名稱 圖線形狀 由圖線直接（間接）得到的物理量
最大初動能與入射光頻率ν的關系圖線 ①極限頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標②逸出功：圖線與軸交點的縱坐標的絕對值 ③普朗克常量：圖線的斜率
顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關系 ①遏止電壓：圖線與橫軸的交點②飽和電流：電流的最大值③最大初動能：
顏色不同時，光電流與電壓的關系 ①遏止電壓、②飽和電流③最大初動能，
遏止電壓與入射光頻率ν的關系圖線 ①極限頻率：圖線與橫軸的交點②遏止電壓：隨入射光頻率的增大而增大③普朗克常量：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即（注：此時兩極之間接反向電壓）
3.光電效應規律中的兩條線索、兩個關系
（1）兩條線索
（2）兩個關系
光強→光子數目多→發射光電子多→光電流大；
光子頻率高→光子能量大→產生光電子的最大初動能大。
二、波爾原子模型
1.玻爾原子模型的三條假設
（1）軌道量子化：軌道半徑只能夠是一些不連續的、某些分立的數值。
（2）能量量子化
①電子在可能軌道上運動時，盡管是變速運動，但它并不釋放能量，原子是穩定的，這樣的狀態也稱之為定態。
②由于原子的可能狀態（定態）是不連續的，具有的能量也是不連續的。這樣的能量值，稱為能級，能量最低的狀態稱為基態，其他的狀態叫作激發態。
（3）頻率條件
原子從一種定態（設能量為）躍遷到另一種定態（設能量為）時，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態的能量差決定。
2.氫原子的能級結構和躍遷問題的理解
（1）能級躍遷
處于激發態的原子是不穩定的，它會自發地向較低能級躍遷，經過一次或幾次躍遷到達基態。所以一群氫原子處于量子數為的激發態時，可能輻射出的光譜線條數為，而一個氫原子躍遷最多會出現種譜線。
原子由高能級向低能級躍遷時以光子的形式放出能量，發射光子的頻率由下式決定：（、是始末兩個能級且，能級差越大，放出光子的頻率就越高。
（2）使原子能級躍遷的兩種粒子——光子與實物粒子
①光子：原子若是吸收光子的能量而被激發，其光子的能量必須等于兩能級的能量差，否則不被吸收，不存在激發到能級時能量有余，而激發到能級時能量不足，則可激發到能級的問題。
當光子能量大于或等于時，也可以被氫原子吸收，使氫原子電離；當氫原子吸收的光子能量大于時，氫原子電離后，電子具有一定的初動能。
②實物粒子：原子還可吸收外來實物粒子（例如自由電子）的能量而被激發，由于實物粒子的動能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于兩能級的能量差值，就可使原子發生能級躍遷。
（3）原子躍遷時需要注意的幾個問題
①注意一群原子和一個原子
氫原子核外只有一個電子，這個電子在某個時刻只能處在某個可能的軌道上，在某段時間內，由某一軌道躍遷到另一個軌道時，可能的情況只有一種，但是如果容器中盛有大量的氫原子，這些原子的核外電子躍遷時就會有各種情況出現了。
②注意間接躍遷與直接躍遷
原子從一種能量狀態躍遷到另一種能量狀態時，有時可能是直接躍遷，有時可能是間接躍遷。兩種情況下輻射（或吸收）光子的頻率可能不同。
③注意躍遷與電離
只適用于光子與原子作用使原子在各定態之間躍遷的情況。對于光子與原子作用使原子電離的情況，則不受此條件的限制，這是因為原子一旦電離，原子結構立即被破壞，因而不再遵守有關原子結構的理論。如基態氫原子的電離能為，只要能量大于或等于的光子都能被基態的氫原子吸收而發生電離，只不過入射光子的能量越大，原子電離后產生的自由電子的動能越大。
三、放射性元素的衰變
1.衰變實質
（1）衰變：原子核內兩個質子和兩個中子結合成一個粒子，并在一定條件下作為一個整體從較大的原子核中拋射出來，反應方程為。
（2）衰變：原子核內的一個中子變成一個質子留在原子核內，同時放出一個電子，即粒子放射出來，反應方程為。
2.衰變規律
原子核發生衰變時，衰變前后的電荷數、質量數、動量、能量守恒。
3.衰變方程通式
（1）衰變：。
（2）衰變：。
4.確定原子核衰變次數的方法與技巧
（1）方法：設放射性元素經過次衰變和次衰變后，變成穩定的新元素，則衰變方程為：。根據電荷數守恒和質量數守恒可列方程，，，聯立解得，。由此可見，確定衰變次數可歸結為解一個二元一次方程組。
（2）技巧：為了確定衰變次數，一般先由質量數的改變確定衰變的次數（這是因為衰變的次數多少對質量數沒有影響），然后根據衰變規律確定衰變的次數。
四、結合能和核能計算
1.比結合能與原子核穩定的關系
（1）比結合能的大小能夠反映原子核的穩定程度，比結合能越大，原子核就越難拆開，表示該原子核就越穩定。
（2）核子數較小的輕核與核子數較大的重核，比結合能都比較小，表示原子核不太穩定；中等核子數的原子核，比結合能較大，表示原子核較穩定。
（3）當比結合能較小的原子核轉化成比結合能較大的原子核時，就能釋放核能。例如，一個核子數較大的重核分裂成兩個核子數小一些的核，或者兩個核子數很小的輕核結合成一個核子數大一些的核，都能釋放出巨大的核能。
2.核能的計算方法
（1）根據質量虧損計算
①根據愛因斯坦質能方程計算。其中的單位是千克，的單位是焦耳。
②利用原子質量單位和電子伏特計算。
1原子質量單位相當于的能量，，其中的單位為，的單位為。
（2）利用平均結合能來計算
原子核的結合能=核子的平均結合能×核子數。
（3）利用核反應前后結合能之差來計算
核反應中反應前系統內所有原子核的總結合能與反應后生成的所有新核的總結合能之差，就是該核反應所釋放(或吸收)的核能。
題型一 光電效應
1．用如圖甲所示的實驗裝置研究光電效應，電路中電源的正負極可以對調，用一定強度、頻率為的激光照射陰極時，得到的光電子遏止電壓為，飽和電流為，如圖乙所示。已知光電子的質量為，所帶的電荷量為，普朗克常量為，下列說法正確的是　　
A．陰極的逸出功為
B．陰極的截止頻率為
C．光電子的最大初速度為
D．陰極單位時間內射出的光電子數為
【答案】
【解答】解：、根據愛因斯坦光電效應方程得
由動能定理得
解得陰極的逸出功為
解得光電子的最大初速度為
故錯誤；
、逸出功與截止頻率的關系為
解得陰極的截止頻率為
故錯誤；
、光電效應產生是瞬時的，設單位時間內射出的光電子數為，
根據電流的定義得
光電子數為
故正確。
故選：。
2．用圖甲所示的電路研究光電效應中電子發射的情況與照射光的強弱、光的顏色（頻率）等物理量之間的關系。分別用三束光照射同一陰極進行了三次實驗，得到電流表示數與電壓表示數之間的關系如圖乙所示。下列說法正確的是　　
A．入射光光子的能量①②③
B．光電子的最大初動能①②③
C．單位時間照射到上的光子數①③
D．照射到上時金屬的逸出功②最大
【答案】
【解答】解：、當光電流為零時，光電管兩端加的電壓為遏止電壓，對應的光的頻率為截止頻率，根據，入射光的頻率越高，對應的遏止電壓越大，2光、3光的遏止電壓相等，所以2光、3光的頻率相等，而1光的頻率小，能量值最小，則入射光光子的能量①②③，故錯誤；
、根據，1光的頻率小，則光電子的最大初動能①②③，故錯誤；
、由圖可知，1的飽和電流最大，因此1光束照射時單位時間內產生的光電子數量大，光強最大，則單位時間照射到上的光子數①③，故正確；
、逸出功與金屬本身決定，與入射光無關，故錯誤。
故選：。
3．如圖所示為一種光電效應實驗裝置，其中為內壁鍍銀的真空玻璃球，陰極金屬球被玻璃球包圍且比小得多，連接的導線與鍍銀層不相連，連接微安表的導線與鍍銀層相連。一定強度的入射光穿過小窗照射到上時發生光電效應，打到鍍銀層上的光電子全部被吸收，微安表有示數。下列說法正確的是　　
A．滑片向右移動，微安表示數逐漸增大
B．滑片向左移時，微安表示數保持不變
C．滑片向左移時，微安表示數逐漸減小
D．開關斷開，微安表示數為零
【答案】
【解答】解：．當滑片向右移動，根據電路構造的分析可知光電管兩端的正向電壓減小，滑片向左移時，根據電路構造的分析可知光電管兩端的正向電壓增大，由于微安表的導線與鍍銀層和電源正極連接，則光電子均可全部打到鍍銀層上并全部被吸收，所以在光照強度一定的情況下，單位時間內發出的光電子數是一定的，微安表示數不變，故錯誤，正確；
．開關斷開，光電管、電流表、滑動變速器構成閉合回路，發生了光電效應，因此微安表有示數，故錯誤。
故選：。
4．氦氖激光器發射波長為的單色光，已知普朗克常量。這種光的一個光子能量為　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：根據可得，光的一個光子能量為：
故錯誤，正確。
故選：。
5．在某次光電效應實驗中，得到的遏止電壓與入射光的頻率的關系如圖所示。若該直線的斜率和縱截距分別為和，電子電荷量的絕對值為，則普朗克常量和所用材料的逸出功分別可表示為　　
A．； B．； C．； D．；
【答案】
【解答】解：由題可知，將該直線反向延長，則交縱坐標與，如圖：
根據光電效應方程，以及
變形得
根據圖像得
解得：
由縱坐標軸截距：
解得逸出功為，故正確，錯誤。
故選：。
題型二 波爾原子模型
6．在原子躍遷中，輻射如圖所示的4種光子，其中只有一種光子可使某金屬發生光電效應，是哪一種　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：根據能級圖可知，能量的大小順序為：
，且其中只有一種光子可使某金屬發生光電效應，則發生光電效應的是光子，故正確，錯誤；
故選：。
7．根據玻爾原子理論，一個氫原子從能級躍遷到能級，該氫原子　　
A．放出光子，庫侖力做正功 B．放出光子，庫侖力做負功
C．吸收光子，庫侖力做負功 D．吸收光子，庫侖力做正功
【答案】
【解答】解：氫原子從能級躍遷到能級的過程中，即從高能級向低能級躍遷向外輻射出光子，同時電子的半徑減小，庫侖力對其做正功，故正確，錯誤。
故選：。
8．如圖為氫原子能級圖，大量處于激發態的氫原子，當它們自發地躍遷到較低能級時，下列說法正確的是　　
A．這些氫原子躍遷時最多可產生3種不同頻率的光子
B．由能級躍遷到能級時發出光子的波長最長
C．核外電子動能減少，電勢能增加
D．該氫原子放出光子，能量減少
【答案】
【解答】解：、根據數字組合公式，可知一群氫原子處于的激發態，當它們自發地躍遷到較低能級時，最多只能輻射出6種頻率的光子，故錯誤；
、根據輻射的能量等于兩能級間的能級差，那么在輻射出的光子中，由能級躍遷到能級輻射出的光子能量最大，頻率最大，波長最短，故錯誤；
、根據庫侖力提供向心力可得，核外電子的動能，據此可知從高能級向低能級躍遷時，核外電子的軌道半徑減小，動能增大，因庫侖力做正功，則電勢能減小，故錯誤；
、氫原子由高能級向低能級躍遷，能量減少，放出光子，故正確。
故選：。
9．氫原子能級圖如圖所示，用某單色光照射大量處于基態的氫原子后，氫原子輻射的光對應譜線有一部分屬于帕邢系，則該單色光的光子能量可能為　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：從氫原子能級圖知帕邢系是高能級向第3能級躍遷時輻射的光譜，所以處于基態的氫原子吸收光子能量后應躍遷到第4、5、能級，故，或，只有是可能的，故正確，錯誤。
故選：。
10．下列關于氫原子的光譜和能級躍遷說法正確的是　　
A．氫原子的光譜是連續譜
B．氫原子的光譜可能與氧原子的光譜完全相同
C．氫原子可以自發地從能級向能級躍遷
D．大量處于能級的氫原子向低能級躍遷時，最多產生3種不同頻率的光子
【答案】
【解答】解：、氫原子的光譜是不連續的，故錯誤；
、每一種元素都有獨特的與其他元素不同的光譜，所以氫原子的光譜不可能與氧原子的光譜完全相同，故錯誤；
、根據玻爾理論，高能級的氫原子可以自發躍遷到低能級，但氫原子不可以自發地從能級向能級躍遷，故錯誤；
、根據玻爾理論，大量處于能級的氫原子向低能級躍遷時，最多產生種不同頻率的光子，故正確。
故選：。
題型三 放射性元素的衰變
11．硼中子俘獲療法是目前治療癌癥最先進的手段之一。是該療法中一種核反應的方程，其中、代表兩種不同的原子核，則　　
A．， B．， C．， D．，
【答案】
【解答】解：根據反應前和發應后的質量數和電荷數守恒有
解得
故正確，錯誤。
故選：。
12．關于天然放射現象，下列說法正確的是　　
A．天然放射現象表明原子內部是有結構的
B．射線是原子核外電子形成的電子流
C．升高溫度可以減小放射性元素的半衰期
D．射線比射線的穿透能力強
【答案】
【解答】解：、天然放射現象放出的射線是原子核發生變化時產生的，這表明原子核內部是有結構的，不是表明原子內部是有結構的，故錯誤；
、射線來自原子核，是原子核內的一個中子轉變為一個質子和一個電子，電子釋放出來，故錯誤；
、原子核的半衰期是由原子核本身的性質決定的，與溫度無關，故錯誤；
、三種射線中射線的穿透能力最強，射線次之、射線的穿透能力最差，故正確。
故選：。
13．人工轉變是用天然或人工加速的粒子轟擊原子核，產生新原子核的過程。約里奧居里夫婦用粒子轟擊發現了放射性同位素和，自發衰變成和正電子。下列說法正確的是　　
A．是
B．有14個中子
C．在人工轉變中質量數守恒，但電荷數不守恒
D．人類一直生活在各類放射性環境中，任意劑量的射線都不會危及健康
【答案】
【解答】解：、根據核反應的質量數和電荷數守恒可知，是，故正確；
、根據核反應的質量數和電荷數守恒可知，的質量數是30，電荷數是14，則中子數為16，故錯誤；
、在人工轉變中質量數守恒，電荷數守恒，故錯誤；
、過量的放射性會危害健康，故錯誤。
故選：。
14．心臟起搏器中的微型核電池以鉭鉑合金作外殼，內裝有钚238，可在患者胸內連續安全使用10年以上。現有某型號核電池，只有重，體積僅，內裝钚。已知钚的半衰期為87.7年，钚衰變時會放出射線和光子，生成新核。下列說法正確的是　　
A．新核的中子數為142
B．該核電池中的核反應屬于核裂變
C．溫度升高，钚的半衰期將小于87.7年
D．經43.85年，的钚還剩余
【答案】
【解答】解：、钚的衰變方程為：，所以新核的中子數，故正確；
、核電池中的核反應屬于衰變，不是裂變，故錯誤；
、半衰期與環境無關，所以溫度升高，钚的半衰期不變，故錯誤；
、已知钚的半衰期為87.7年，經87.7年，的钚還剩余，故錯誤。
故選：。
15．利用的天然放射性，在醫學研究中用于檢測身體異常。質量為的，經時間后剩余質量為，其圖線如圖所示，由此可知的半衰期等于　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：由圖可知從變到的過程中恰好衰變了一半，根據半衰期的定義可知半衰期為，故錯誤，正確。
故選：。
題型四 結合能和核能計算
16．原子核的比結合能曲線如圖所示。根據該曲線，判斷下列說法正確的是　　
A．比更穩定
B．的比結合能比大
C．兩個結合成時需要吸收能量
D．的結合能約為
【答案】
【解答】解：、根據圖像可知比比結合能更大，所以比更穩定，故正確；
、由圖像可知，的比結合能比小，故錯誤；
、兩個結合成時，由比結合能小向比結合能大的方向反應，所以會釋放能量，故錯誤；
、的比結合能約為，結合能比結合能質量數，所以結合能約為，故錯誤。
故選：。
17．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——作為發電能源為火星車供電。中的元素是。發生衰變后生成新原子核，衰變的半衰期為87.7年，則　　
A．衰變的核反應方程為
B．原子核的比結合能比小
C．衰變時原子核會向低能級躍遷，并放出光子
D．大約要經過263年會有的原子核發生衰變
【答案】
【解答】解：、根據質量數守恒與電荷數守恒，該衰變方程為，故錯誤；
、該衰變釋放能量，生成物比反應物更穩定，比結合能越大原子核越穩定，所以原子核的比結合能比大，故錯誤；
、衰變時生成的新原子核會向低能級躍遷，并放出光子，故錯誤；
、有的原子核發生衰變，根據半衰期公式得：，解得：
即該過程需要經過三個半衰期，即為年年，故正確。
故選：。
18．“玉兔二號”裝有我國自主研發的放射性钚電池，其發生核反應后生成鈾與粒子，下列說法中正確的是　　
A．鈾234原子核內質子數比中子數多50個
B．鈾234的比結合能大于钚238的比結合能
C．反應后鈾234的質量與粒子的質量之和大于反應前钚238的質量
D．充分利用太陽能加熱核電池可以加快钚238的反應
【答案】
【解答】解：、鈾234中的中子數為，鈾原子核內質子數比中子數少個，故錯誤；
、核反應放出核能，生成的產物更加穩定，則鈾234的比結合能比钚238的比結合能大，故正確；
、由于衰變中有質量虧損，所以衰變后鈾234的質量與粒子的質量之和小于衰變前钚238的質量，故錯誤；
、放射性元素的半衰期與其環境無關，故錯誤。
故選：。
19．近期，江南造船集團發布我國首艘熔鹽堆核動力集裝箱船的設計方案，其涉及的核反應中的一個環節是（釷衰變為（鏷，關于此衰變，下列說法正確的是　　
A．衰變方程為
B．衰變產生的新核的比結合能更大
C．衰變放出的電子來自于原子的核外電子
D．隨著反應堆溫度升高，會加快釷核的衰變
【答案】
【解答】解：、根據質量數守恒和電荷數守恒，得衰變方程為，故錯誤；
、衰變產物比衰變物更加穩定，所以衰變產生的新核的比結合能更大，故正確；
、衰變產生的電子是核內的中子轉變成一個質子和一個電子，質子留在核內，電子釋放出來，故錯誤；
、衰變的速度是有原子核內部因素決定的，與外界溫度無關，故錯誤。
故選：。
20．我國在第四代核能系統方面處于領先位置，其中高溫氣冷堆的核燃料是，核燃料的裂變反應方程為下列說法正確的是　　
A．為電子
B．為中子
C．該反應過程吸收能量
D．該反應是太陽內部的聚變反應
【答案】
【解答】解：根據質量數守恒和質子數守恒可得，的質量數，質子數，故為中子，故錯誤，正確；
該方程為裂變反應，該反應過程是放出熱量，故錯誤。
故選：。
一．選擇題（共14小題）
1．某煙霧報警器結構和原理如圖甲和乙所示。光源向外發射某一特定頻率的光，發生火情時有煙霧進入報警器內，由于煙霧對光的散射作用，會使部分光進入光電管從而發生光電效應，于是有電流輸入報警系統，當電流大于就會觸發報警系統報警。某次實驗中，當滑動變阻器的滑片處于圖乙所示位置，煙霧濃度增大到時恰好報警。假設煙霧濃度越大，單位時間內光電管接收到的光子個數越多。已知元電荷為，下列說法正確的是　　
A．光電管內單位時間激發出的光電子數為時，一定會觸發報警
B．將滑片向左移動，當煙霧濃度小于時有可能報警
C．僅提高光源發出光的強度，光電子的最大初動能將增大
D．報警器報警時，將滑片向左移動警報有可能會被解除
【答案】
【解答】解：．光電管內單位時間激發出的光電子數為時，在陰極產生的光電子不一定全部到達極，故不一定能讓報警系統的電流達到，則不一定能觸發報警，故錯誤；
．將滑片向左移動，光電管兩端所加的正向電壓減小，單位時間內到達極的光子個數可能減少，則報警系統的電流將減小；煙霧濃度減小，單位時間內光電管接收到的光子個數減少，所以當煙霧濃度小于時不可能報警，故錯誤；
．根據光電效應方程，可知光電子的最大初動能與光的頻率有關，與光的強度無關，故僅提高光源發出光的強度，光電子的最大初動能不變，故錯誤；
．報警器報警時，將滑片向左移動，光電管兩端所加的正向電壓減小，單位時間內到達極的光子個數減少，報警系統的電流減小，警報有可能會被解除，故正確。
故選：。
2．根據玻爾提出的軌道量子化模型，氫原子不同能級的能量關系為，部分能級如圖所示，已知可見光的波長在之間，對應的可見光光子能量范圍為。由此可推知氫原子在能級躍遷時　　
A．從能級躍遷到基態時發出可見光
B．從高能級向能級躍遷時發出的光均為可見光
C．處于基態的氫原子吸收能量為的光子后可以躍遷至激發態
D．從高能級向能級躍遷時發出的光波長比紅光更長
【答案】
【解答】解：、由能級圖得從能級向基態躍遷時，發出的光子能量為：△，不在可見光的能量范圍內，故錯誤；
、從高能級向能級躍遷時，輻射出的光子最大能量為：△，因此從高能級向能級躍遷時有部分為非可見光，故錯誤；
、根據能級圖，沒有能級與基態的能量差為，所以不會被吸收，故錯誤；
、從高能級向能級躍遷時，輻射出的光子能量最大為：△
可知從高能級向能級躍遷時發出的光能都小于紅光光能，則發出的光的波長均大于紅光波長，故正確。
故選：。
3．研究光電效應的電路圖如圖（a）所示，現用某一頻率的單色光照射陰極，改變滑動變阻器滑片的位置，記錄微安表的示數1和對應電壓表的示數，然后將電源的正負極對調，重復上述過程，作出圖像如圖（b）所示，已知電子的電荷量大小為，普朗克常量為，則下列說法正確的是　　
A．入射光的頻率為
B．陰極的逸出功為
C．電壓大小與入射光的頻率成正比
D．從陰極逸出的光電子最大初動能為
【答案】
【解答】解：、設陰極材料的逸出功為，根據愛因斯坦的光電效應方程有，根據動能定理有，可得入射光的頻率為，故錯誤，正確；
、由上面的分析可得陰極材料 的逸出功，遏制電壓，所以電壓大小與入射光的頻率成一次函數關系，不是正比例關系，故錯誤。
故選：。
4．物理學作為一門高精密度的實驗學科，應用在各個領域，下列說法正確的是　　
A．泊松亮斑，說明光具有粒子性
B．利用偏振現象，可以用偏振片對聲波進行阻隔，起到消音的效果
C．讓激光束通過雙狹縫，在光屏上出現條紋，波長越長，條紋間距越小
D．康普頓效應，說明光具有粒子性
【答案】
【解答】解：、泊松亮斑是光的衍射現象，說明光具有波動性，故錯誤；
、光波是橫波，利用偏振現象，可以用偏振片對光波進行阻隔，聲音通常是縱波，故偏振片起不到消音的效果，故錯誤；
、根據，可知波長越長，條紋間距越大，故錯誤；
、康普頓效應說明光具有粒子性，故正確；
故選：。
5．中國科學家2023年2月26日在國際上刊文宣布，通過我國高海拔宇宙線觀測站“拉索”，在人類歷史上首次找到能量高于1億億電子伏特的宇宙線起源天體。已知普朗克常量，電子的電量，人眼能看見的最高能量的可見光為頻率的紫光，該紫光光子能量為　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：根據能量子的公式有
代入數據解得
故正確，錯誤；
故選：。
6．盧瑟福提出原子核式結構學說的根據是在用粒子轟擊金箔的實驗中，發現粒子　　
A．全部穿過或發生很小的偏轉
B．全部發生很大的偏轉
C．絕大多數發生偏轉，甚至被彈回
D．絕大多數穿過不發生偏轉，只有少數發生很大偏轉，甚至極少數被彈回
【答案】
【解答】解：盧瑟福提出原子核式結構學說的根據是在用粒子轟擊金箔的實驗中，發現粒子絕大多數穿過不發生偏轉，只有少數發生很大偏轉，有的偏轉超過，甚至極少數被彈回。故錯誤，正確；
故選：。
7．阿雷西博望遠鏡在1974年用波長為的調頻電磁波第一次向銀河系發送了人類的問候。已知電磁波在真空中的傳播速度為，普朗克常量為，關于該電磁波下列說法正確的是　　
A．頻率為 B．頻率為
C．光子能量為 D．光子動量為
【答案】
【解答】解：根據光子的能量，結合，可得光子的能量為：，故錯誤，正確；
光子的動量表達式：，故錯誤；
故選：。
8．用粒子轟擊氮核從原子核中打出了質子，該實驗的核反應方程式是，粒子為　　
A．正電子 B．中子 C．氘核 D．氦核
【答案】
【解答】解：設粒子的電荷數為，質量數為，則根據核反應前后質量數守恒和電荷數守恒的特點可知：
；
解得：，，則粒子為中子，故正確，錯誤；
故選：。
9．中國的新一代人造太陽“中國環流三號”已經實現100萬安培等離子體電流下的高約束模式運行，為可控核聚變的最終實現又向前邁出了重要一步。發生核聚變的一種核反應方程為，關于該核反應下列說法正確的是　　
A．為電子
B．該核反應可以在常溫下進行
C．該核反應過程中沒有質量虧損
D．的比結合能大于的比結合能
【答案】
【解答】解：、根據核反應過程質量數守恒和電荷數守恒可知，的質量數為1，電荷數為0，因此為中子，故錯誤；
、核聚變反應為熱核反應，必須在高溫下進行，常溫下不發生反應，故錯誤；
、核反應中減小的質量轉化為能量釋放出來，該核反應釋放能量，所以有質量虧損，故錯誤；
、該核反應的生成物的原子核更穩定，根據比結合能與核子關系的圖像，的比結合能大于的比結合能，故正確。
故選：。
10．2024年4月20日我國首次實現核電商用堆批量生產碳同位素。具有放射性，會自發衰變成氮，它的半衰期為5730年，則　　
A．該衰變需要吸收能量
B．該衰變發生后原子核內的中子數減少
C．升高溫度能減小的半衰期
D．20個經過11460年后剩下5個
【答案】
【解答】解：、衰變過程中釋放能量，故錯誤；
、射線是原子核中的中子轉化為質子時產生的，衰變發生后原子核內的中子數減少，故正確；
、放射性元素的半衰期是由原子核內部自身因素決定的，跟原子所處的化學狀態和外部條件沒有關系，故錯誤；
、半衰期是大量原子核的統計學規律，對于少量原子核不成立，故錯誤。
故選：。
11．如圖，射線測厚儀采用放射性元素作為放射源，其發生衰變的半衰期為。則該測厚儀　　
A．衰變產物為，且衰變產物的比結合能小于的比結合能
B．衰變的原因是弱相互作用
C．用于監測與控制幾厘米鋼板厚度的最佳選擇是射線
D．放射源經后衰變掉物質的質量為
【答案】
【解答】解：、衰變放出的粒子是電子，根據質量數和電荷數守恒可知，衰變產物為，且衰變生成物比反應物更穩定，比結合能更大，故錯誤；
、發生衰變的原因是弱相互作用，故正確；
用于監測與控制鋼板厚度的最佳選擇是射線而不是射線，故錯誤；
根據衰變方程可知，放射源經后剩余的未發生衰變，即已衰變的質量為，故錯誤。
故選：。
12．2023年12月，新一代人造太陽“中國環流三號”面向全球開放。假設“人造太陽”內部發生的兩種核聚變分別為，，已知的比結合能為，的比結合能為，的比結合能為，的比結合能為，光在真空中的傳播速度為。下列說法正確的是　　
A．核反應方程中為電子，為質子
B．核反應中的質量虧損
C．的平均核子質量小于的平均核子質量
D．核反應過程中虧損的質量會轉變為能量
【答案】
【解答】解：．根據質量數與電荷數守恒可知的質量數，電荷數，所以為，故錯誤；
．核反應放出的能量為△，由能量守恒可得，解得，故錯誤；
．反應過程中釋放大量熱量，的比結合能大于的比結合能，的平均核子質量小于的平均核子質量，故正確；
．△△說明質量和能量在量值上的聯系，但決不等同于這兩個量可以相互轉變，故錯誤。
故選：。
13．太陽的總輸出功率為，它來自三種核反應，這些反應的最終結果是氫轉變為氫。按照總輸出功率計算，太陽每秒失去的質量約為　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：根據核反應過程中，釋放的核能與質量虧損的關系得△△
太陽每秒釋放的能量為△△
則太陽每秒失去質量為△
故錯誤，正確。
故選：。
14．熱核聚變反應之一是氘核和氚核聚變反應生成氦核和中子。已知的靜止質量為，的靜止質量為，的靜止質量為，中子的靜止質量為。又有相當于．則反應中釋放的核能約為　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：氘核和氚核的核聚變方程為，
根據質能方程可得：△△，故正確，錯誤。
故選：。
二．填空題（共6小題）
15．太陽能量來源于太陽內部氫核的聚變，設每次聚變反應可以看作是4個氫核結合成1個氦核，同時釋放出正電子：已知氫核的質量為，氦核的質量為，正電子的質量為，真空中光速為。則每次核反應中的質量 　減少　（選填“增加”、“減少”或“不變” ；氦核的比結合能為 　　。
【答案】減少；
【解答】解：核聚變是放能反映，所以反應前后質量減少。根據核反應質量數守恒，電荷數守恒，可知生成了2個正電子，所以質量虧損為 △
根據△
產生的能量為：
所以氦核的比結合能為
故答案為：減少；
16．2023年4月，日本政府不顧國際社會強烈反對，啟動福島第一核電站核污水的排海行動，這一行為引發全球擔憂。福島核污水中含有60多種放射性核素，其中碳14的半衰期約為5730年，碳14衰變到剩余需要約 　11460　年。如何更安全的利用核能成為人類迫切需要解決的問題，目前人們獲取核能主要有兩條途徑；重核裂變和輕核聚變，請將下列核反應方程補充完整： 　　；　　。
【答案】11460；；
【解答】解：由半衰期公式
即
解得
年
根據質量數和電荷數守恒可得
；。
故答案為：11460；；
17．盧瑟福通過實驗發現了質子的核反應方程為 　　，方程式是衰變方程，其中是 　　，鈾衰變成钚的核反應方程為 　　。
【答案】，電子，。
【解答】解：盧瑟福通過實驗發現了質子的核反應方程為。
根據質量數守恒和電荷數守恒可知，的質量數為，電荷數為，所以是電子。
鈾衰變成钚的核反應方程為。
故答案為：，電子，。
18．用不同頻率的光照射鋅板的表面，可得光電子最大初動能隨入射光頻率的變化圖像如圖所示，圖線與橫軸、縱軸的截距分別為、，則鋅的逸出功為 　　，普朗克常量可表示為 　　。（結果均用、表示）
【答案】，
【解答】解：根據愛因斯坦光電效應方程結合圖像可知斜率等于普朗克常量，有；
當時，有，即該金屬的逸出功。
故答案為：，
19．如圖所示，處于的激發態的氫原子躍遷到基態，釋放出的光子能量為 　12.75　，若用它照射鋁片（鋁的逸出功為，逸出的光電子最大初動能　　。
【答案】12.758.55。
【解答】解：根據躍遷規律，處于的激發態的氫原子躍遷到基態，釋放出的光子能量為
，
用它照射鋁片（鋁的逸出功為，根據光電效應方程，逸出的光電子最大初動能為
，
故答案為：12.758.55。
20．圖示為英國物理學家盧瑟福設計的實驗裝置圖。實驗中，金箔的厚度約為　　（選填“”、“ ”、“ ” 。用高速飛行的粒子轟擊金箔，發現：　　粒子產生超過的大角度偏轉，甚至被彈回（選填“絕大多數”、“少數”、“極少數” 。
【答案】；極少數
【解答】解：粒子散射實驗中，金箔的厚度約為；
實驗現象是絕大多數的粒子幾乎沿直線通過，只有極少數粒子產生超過的大角度偏轉，甚至被彈回。
故答案為：；極少數
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