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第12讲 原子物理
考题一 光电效应与光子说
（2023 杭州一模）某实验小组要测量金属铝的逸出功，经讨论设计出如图所示实验装置，实验方法是：把铝板放置在水平桌面上，刻度尺紧挨着铝板垂直桌面放置，灵敏度足够高的荧光板与铝板平行，并使整个装置处于竖直向上、电场强度为E的匀强电场中；让波长为λ的单色光持续照射铝板表面，将荧光板向下移动，发现荧光板与铝板距离为d时，荧光板上刚好出现辉光。已知普朗克常量为h，光在真空中传播速度为c，电子电量为e，质量为m。下列说法正确的是（ ）
A．金属铝的逸出功为
B．从铝板逸出的光电子的初动能均为Eed
C．将荧光板继续向下移动，移动过程中荧光板上的辉光强度会增强
D．将荧光板固定在某一位置，增大入射光波长，板上的辉光强度一定增强
【解答】解：AB．根据能量守恒定律可得：
根据光电效应方程可得：
解得金属铝的逸出功为
从铝板逸出的光电子的最大初动能为Eed，故AB错误；
C．将荧光板继续向下移动，则达到荧光板的光电子会增加，则移动过程中荧光板上的辉光强度要增加，故C正确；
D．将荧光板固定在某一位置，增大入射光波长，则光电子最大初动能减小，则达到板上的电子数减小，则板上的辉光强度减小，故D错误。
故选：C。
（多选）（2023 乐清市校级模拟）X射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光，若只考虑电子被阳极材料吸收后产生的光，其中光的能量最大值等于阴极发射电子的动能。则（ ）（已知阳极与阴极之间的电势差为U、普朗克常量为h、电子电量为e和光速为c）
A．X光的最大波长为
B．X光频率是不连续的
C．用X射线管发出的光入射钠金属能产生光电效应，则产生光电子的最大初动能为Ue
D．用波长为λ的X光照射钠金属，在散射光中有频率比小的成分
【解答】解：A．由动能定理，打到阳极时电子的动能为Ek＝eU
由题意可知，光的能量最大值等于阴极发射电子的动能，则能量最大的光子的能量为E＝Ek＝eU
而光子的能量
显然，光子的能量越大，波长则越短，因此可知X光有最短波长，可得其最短波长为，故A错误；
B．根据量子理论，X光的能量是不连续的，则可知其频率是不连续的，故B正确；
C．根据爱因斯坦的光电效应方程E′k＝hν﹣W0
X光的最大能量为eU，则有E′k＝eU﹣W0
可知，用X射线管发出的光入射钠金属产生光电效应，产生光电子的最大初动能小于Ue，故C错误；
D．波长为λ的X光光子与金属钠的核外电子发生碰撞，把一部分能量转移给了电子，光子能量减小，即光子的频率减小，则在散射光中有频率比ν小的成分，故D正确。
故选：BD。
（2022 绍兴二模）脉冲燃料激光器以450μs的脉冲形式发射波长为585nm的光，这个波长的光可以被血液中的血红蛋白强烈吸收，从而有效清除由血液造成的瘢痕。每个脉冲向瘢痕传送约为5.0×10﹣3J的能量，普朗克常量为6.626×1﹣34J s。（ ）
A．每个光子的能量约为5×10﹣19J
B．每个光子的动量约为3.9×10﹣43kg m/s
C．激光器的输出功率不能小于1.24W
D．每个脉冲传送给瘢痕的光子数约为1.47×1016个
【解答】解：A、每个光子的能量约为
，故A错误；
B、每个光子的动量约为
，故B错误；
C、激光器的输出功率不能小于
，故C错误；
D、每个脉冲传送给瘢痕的光子数约为
1.47×1016个，故D正确；
故选：D。
（2022 义乌市模拟）大型钛合金构件在航天、航空领域应用广泛，我国使用激光焊接复杂钛合金构件的技术和能力已达到世界一流水平。若焊接所用的激光波长为λ，每个激光脉冲中的光子数目为n，已知普朗克常量为h、光速为c，则下列说法中正确的是（ ）
A．激光焊接利用了激光的相干性
B．激光的频率为
C．激光光子的动量为
D．每个激光脉冲的能量为
【解答】解：A.激光焊接利用了激光的高能量，不是相干性，故A错误；
B.激光的周期为，频率是倒数，故B错误；
C.激光光子的动量是，故C错误；
D.每个光子的能量为，每个激光脉冲的能量为，故D正确。
故选：D。
（2022 柯桥区模拟）“激光武器”是用高能的激光对远距离的目标进行精确射击或用于防御导弹等的武器，它的优点是速度快、射束直、射击精度高、抗电磁干扰能力强。某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每分钟发射的光子数量为（ ）
A． B． C． D．
【解答】解：根据公式E＝hν，可得每个光子能量为：E＝h
设每秒激光器发出的光子数是n，则P＝nE＝nh
可得：n
则每分钟发射的光子数量为：N＝60n，故A正确，BCD错误。
故选：A。
1．光电效应的规律
(1)任何一种金属，都有一种极限频率，只有当入射光的频率大于或等于极限频率时才会产生光电效应．
(2)光电子的最大初动能跟入射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大．
(3)从光开始照射到释放出光电子，整个过程所需时间小于10－9 s.
(4)产生光电效应时，单位时间内逸出的电子数与光的强度有关，光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多．
2．解决光电效应类问题应注意的三个方面
(1)决定光电子初动能大小的是入射光的频率，决定光电流大小的是入射光光强的大小．
(2)由光电效应发射出的光电子由一极到达另一极，是电路中产生光电流的条件．
(3)明确加在光电管两极间的电压对光电子起到了加速作用还是减速作用．
考题二 氢原子光谱与能级
（多选）（2022 浙江模拟）如图甲是氢原子的能级示意图，图乙是氢的同位素——氘、氚的聚变反应的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．用光子能量为15.2eV的光照射处于基态的氢原子，不能够被基态的氢原子吸收
B．一群能量为12.5eV的电子碰撞大量处于基态的氢原子，氢原子可能辐射3种不同频率的光子
C．要使聚变反应发生，氘核与氚核必须克服它们之间巨大的核力
D．设氘、氚、氦核的结合能分别为E1、E2、E3，这一聚变反应释放的能量为E3﹣（E1+E2）
【解答】解：A、用光子能量为15.2eV的光照射处于基态的氢原子，可以被核外电子吸收而电离，故A错误；
B、一群能量为12.5eV的电子碰撞大量处于基态的氢原子，基态的氢原子吸收其中的12.5eV的能量而跃迁到n＝3能级，处于n＝3能级，向低能级跃可辐射3种不同频率的光子，故B正确；
C、要使聚变反应发生，氘核与氚核必须克服它们之间巨大的库仑力，故C错误；
C、释放能量的核反应，生成物的结合能增大，结合能的增大值与释放能量相等，所以设氘、氚、氦核的结合能分别为E1、E2、E3，则这一聚变反应释放的能量为E3﹣（E1+E2），故D正确。
故选：BD。
（多选）（2021 临海市二模）氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于n＝4能级向低能级跃迁，则下列说法正确的是（ ）
A．最多能发出4种不同频率的光
B．氢原子由n＝4能级跃迁到n＝3能级时，核外电子的动能增大
C．用能量为0.40eV的光子照射，能使处于n＝4能级的氢原子跃迁
D．用能量为3.00eV的电子碰撞n＝4能级的氢原子，产生的电子初动能可能是1.60eV
【解答】解：A.大量的氢原子从n＝4的能级向低能级跃迁时，可能发出的光子频率的种类为6种，故A错误；
B.氢原子由n＝4能级跃迁到n＝3能级时，电子运动半径减小，根据可知电子的速度增大，可知电子的动能增大，故B正确；
C.根据跃迁假设，氢原子只能吸收特定能量的光子后向更高能级跃迁，0.40eV的能量不等于n＝4能级与其它能级间的能级差，所以不能吸收而发生跃迁，故C错误；
D、用能量为3.00eV的电子碰撞n＝4能级的氢原子，产生的电子初动能最大为Ek＝3.00eV﹣0.85eV＝2.15eV，2.15eV＞1.60eV，因为电子碰撞可能有能量损失，所以产生的电子初动能可能是1.60eV，故D正确。
故选：BD。
（多选）（2021 宁波模拟）氢原子的能级图如图所示，已知氢原子各能级的能量可以用公式计算，现有大量处于n＝5能级（图中未标出）的氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是（ ）
A．这些氢原子可能发出10种不同频率的可见光
B．已知钠的逸出功为2.29eV，则氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级释放的光子可以从金属钠的表面打出光电子
C．氢原子从n＝5能级跃迁到n＝1能级释放的光子波长最长
D．氢原子从n＝5能级跃迁到n＝4能级时，氢原子能量减小，核外电子动能增加
【解答】解：A、根据数学组合公式C10，所以这些氢原子总共可辐射出10种不同频率的光，因可见光有7种色光，所以辐射出10种不同频率的光不可能都是可见光，故A错误；
B、根据氢原子各能级的能量公式，那么处于n＝5能级（图中未标出）的氢原子能量为E5eV＝﹣0.54eV，
则氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级释放的光子能量为：ΔE＝﹣0.54eV﹣（﹣3.4eV）＝2.86 eV＞2.29eV，即入射光的能量大于钠的逸出功，能发生光电效应，可以从金属钠的表面打出光电子，故B正确；
C、由图可知氢原子从n＝5能级跃迁到n＝1能级时，能级差最大，所以放出光子的能量最大，根据E＝h，所以产生的光的波长最小，故C错误；
D、氢原子从n＝5能级跃迁到n＝4能级时，由于释放光子，则氢原子能量会减小，因库仑引力做正功，导致核外电子的电势能减小，那么核外电子动能会增加，故D正确；
故选：BD。
（多选）（2021 浙江模拟）如图甲所示，把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光a、b分别从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹分别如图乙所示。下面说法中正确的是（ ）
A．干涉条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
B．单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大
C．若单色光a、b是某种原子辐射而产生的，则对应的能级跃迁可能如图丙所示
D．若单色光a照射某金属能发生光电效应，则改用单色光b照射该金属也一定能发生光电效应
【解答】解：A、从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现条纹，所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光叠加后形成的，条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波峰叠加的结果，故A错误；
B、a光的干涉条纹间距窄，说明波长λ较短，频率v高，由光子动量可知单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大，故B正确；
C、由光子能量表达式E＝hν可知单色光a的光子能量比单色光b的光子能量大，在能级跃迁中a光对应的能级差大于b光对应的能级差，故C正确；
D、a光的频率高b光频率低，若单色光a照射某金属能发生光电效应，则用单色光b照射该金属时不一定能发生光电效应，故D错误。
故选：BC。
（多选）（2020 丽水模拟）如图甲为氢原子光谱，图乙为氢原子能级图。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J s，则（ ）
A．Hγ对应光子能量比Hα小
B．图甲所示的四条谱线均对应可见光
C．Hβ谱线对应的是氢原子从能级n＝4跃迁到n＝2
D．氢原子从能级n＝5跃迁到较低能级时可以辐射出图甲所示四条可见光
【解答】解：A．由图甲可知，Hγ谱线对应光子的波长小于Hα谱线对应光子的波长，结合可知，Hγ谱线对应光子的能量大于Hα谱线对应光子的能量，故A错误；
B．由图甲可知，Hα谱线对应的波长最长，其光子的能量最小为：1.89eV，
Hδ谱线对应的波长最短，其光子的能量最大为：J＝4.85×10﹣19J≈3.03eV，
可知，这四条谱线对应的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，即图甲所示的四条谱线均对应可见光，故B正确；
C．Hβ谱线对应光子的能量为：2.55eV，可知Hβ谱线对应的跃迁时从n＝4能级到n＝2能级，故C正确；
D．由上面分析可知Hδ谱线对应的光子能量Eδ≈3.03eV，由图乙可知，没有两个能级差为3.03eV，即氢原子从能级n＝5跃迁到较低能级时不能辐射出图甲所示四条可见光，故D错误。
故选：BC。
解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧
(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差．
(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值．
(3)一群原子和一个原子不同，一群原子的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类N＝C＝.
(4)计算能级能量时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各能级的能量值均为负值；能量单位1 eV＝1.6×10－19 J.
考题三 核反应与核能
（2023 乐清市校级模拟）下列说法正确的是（ ）
A．微波炉利用紫外线对食物进行加热
B．“彩超”利用多普勒效应的原理测定血管中血液的流速
C．互感式钳式电流表可以测量恒定电流的大小
D．医院用“CT”检查身体利用γ射线穿透本领较强
【解答】解：A．微波炉加热食物是利用微波进行加热的，不是利用紫外线，故A错误；
B．“彩超”利用的是多普勒效应原理，“彩超”工作时，向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后，被仪器测量出接收到的频率，从而判断血液的流速情况，故B正确；
C．“互感式”钳式电流表是利用电场感应原理，需要磁通量发生变化，即电流发生变化，故不能用来测量恒定电流的大小，故C错误；
D．CT利用X线束成像，医院用“CT”检查身体，利用了X射线穿透本领强的特性，故D错误。
故选：B。
（2023 台州模拟）几十亿年后太阳内部氢元素消耗殆尽，内部高温高压使三个氦核发生短暂的热核反应，被称为氦闪，核反应方程为，该反应放出的能量为E，真空中光速为c。则下列说法错误的是（ ）
A．该反应属于核聚变
B．X核中有6个中子
C．X核的比结合能为
D．该反应的质量亏损为
【解答】解：AB．设题中所给核反应方程为：→
根据电荷数守恒有：3×2＝a
根据质量数守恒有：3×4＝b
则可知核反应方程为
判断该反应属于轻原子核结合成较重原子核反应，所以该反应属于核聚变，
又因为中子数等于质量数减去质子数，因此X核中有12﹣6＝6个中子，故AB正确；
C．比结合能又称平均结合能，等于结合能除以核子数，结合能是自由分散的核子结合成原子核所释放的能量，并不是该反应放出的能量为E，所以X核的比结合能不为，故C错误；
D．根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δm c2
又因为该反应放出的能量为E，所以该反应的质量亏损为，故D正确。
本题选错误的，故选：C。
（2023 浙江模拟）核电池是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受极冷极热的温度影响，也不被宇宙射线干扰。Pu同位素温差电池的原理是其发生衰变时将释放的能量转化为电能。我国的火星探测车用放射性材料PuO2作为燃料，PuO2中的Pu元素是Pu，已知Pu的半衰期为88年，其衰变方程为Pu→U+X。若Pu、U、X的结合能分别为E1、E2、E3，则下列说法正确的是（ ）
A．Pu的平均核子质量大于U的平均核子质量
B．衰变放出的射线是氦核流，它的贯穿能力很强
C．该反应释放的能量为E＝E1﹣E2﹣E3
D．100个Pu原子核经过88年后剩余50个
【解答】解：A．衰变过程中释放能量，存在质量亏损，而且释放出的粒子的比结合能较小，则U的平均核子质量大于的平均核子质量，故A正确；
B．根据质量数守恒与电荷数守恒可知X为α粒子，即氦核，衰变放出的射线是α射线，它的贯穿能力很弱，电离能力很强，故B错误；
C．该反应释放的能量为E＝E2+E3﹣E1，故C错误；
D．半衰期具有统计规律，对大量原子核适用，对少量原子核不适用，故D错误。
故选：A。
（2023 嘉兴二模）太阳内部核聚变反应产生的能量向太空辐射，太阳辐射在到达地面之前会经过厚厚的大气层并损失近50%能量。现测得单位时间内地球表面正对太阳光的单位面积上吸收的太阳辐射约为1.4×103J/m2s。已知日地距离为1.5×108km，则太阳每秒钟因辐射而亏损的质量约为（ ）
A．8.8×103kg B．6.6×105kg C．2.2×107kg D．8.8×109kg
【解答】解：根据题意可知，1s内到达地面1m2的能量为
太阳每秒钟辐射到以日地距离为半径的球面上的总能量为
而太阳辐射在到达地面之前会经过厚厚的大气层并损失近50%能量，则可知太阳每秒实际辐射出的总能量为E总＝2
由爱因斯坦的质能方程可知每秒钟太阳损失的质量为，故ABC错误，D正确；
故选：D。
（2023 浙江二模）下列说法不正确的是（ ）
A．甲图是“核反应堆”示意图，它是通过可控的链式反应实现核能的释放，链式反应是指由裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程
B．乙图是光电流与电压的关系图，由图可知a、c两束光的频率相等且小于b光的频率
C．丙图是原子核的比结合能图，由图可知不同原子核的比结合能是不一样的，中等大小的核比结合能最大，这些核最稳定
D．丁图是中子的转化示意图，强相互作用是引起中子—质子转变的原因
【解答】解：A、链式反应是指由裂变产生的中子使裂变反应一代又一代持续下去的过程，故A正确；
B、根据eUc＝hν﹣W0，可知图中a、c两束光的频率相等且小于b光的频率，故B正确；
C、不同原子核的比结合能不同，中等大小的核的比结合能最大，这些核最稳定，故C正确；
D、丁图是中子的转化示意图，弱相互作用，是引起β衰变的原因，故D错误；
本题选择错误选项；
故选：D。
核反应方程及核能的计算
(1)掌握核反应方程中的守恒．
①质量数守恒；
②电荷数守恒．
(2)核能的计算方法．
①根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)．
②根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)的能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)．
③如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能．
（2023 浙江模拟）2022年中国科技界的重磅新闻，像雪片一样飞落眼前，折射出这个时代的光亮。下面关于科技事件说法正确的是（ ）
A．2022年我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空，飞行2000多秒后，成功送入预定轨道。其中“2000多秒”是指时刻
B．2022年中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等学者研制的76个光子的量子计算原型机“九章”问世引发世界关注。由上可知“光子”就是“量子”
C．2022年嫦娥五号经历11个飞行阶段，20余天的在轨飞行过程，采集1731克的月球样品返回地球。嫦娥五号绕月运动一圈其位移为零
D．2022年“奋斗者”号全海深载人潜水器成功完成万米海试并于11月28日胜利返航，在研究“奋斗者”号调整姿态穿越狭小的障碍物时可以把它视为质点
【解答】解：A、“2000多秒”是指飞行的一小段过程，所以是指时间间隔，简称时间，A错误；
B、“光子”只是量子的一种，而并非就是“量子”，“量子计算原型机”可能还有其他非光子型的计算机，故B错误；
C、位移指的是起点到终点的有向线段，嫦娥五号绕月运动一圈，起点和终点重合，故其位移为零，C正确；
D、在研究“奋斗者”号调整姿态穿越狭小的障碍物时，不可忽略“奋斗者”号的大小和姿态细节，故不可以把它视为质点，D错误。
故选：C。
（2022 鹿城区校级模拟）1897年英国物理学家约瑟夫 约翰 汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，这是人类最早发现的基本粒子。下列有关电子的说法正确的是（ ）
A．电子的发现说明原子核是有内部结构的
B．射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力
C．光电效应中，逸出光电子的最大初动能与入射光强度无关
D．卢瑟福的原子核式结构模型认为核外电子的轨道半径是量子化的
【解答】解：A、原子是由原子核及核外电子组成的，电子的发现说明原子是可以再分的，不能说明原子核的结构，故A错误；
B、β射线是电子流，它是原子核内中子转化为质子和电子的过程中释放出的，它具有中等的穿透能力，故B错误；
C、根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν﹣W，可知光电效应中，逸出光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光强度无关，故C正确；
D、卢瑟福的原子核式结构模型认为在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转，而轨道量子化是波尔在卢瑟福模型的基础上加以改进而提出的，故D错误。
故选：C。
（2022 绍兴二模）下列说法正确的是（ ）
A．卢瑟福首次将量子观念引入到原子领域
B．家庭电路的电压为220V，它指的是有效值
C．在光电效应中光电子的最大初动能与入射光的强度有关
D．在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时电路中的电流也最大
【解答】解：A、普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了能量连续变化的传统观念，玻尔第一次将量子的观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，故A错误；普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了能量连续变化的传统观念，玻尔第一次将量子的观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念
B、家庭电路的电压为220V，它指的是有效值，故B正确；
C、根据光电效应方程：Ekm＝hν﹣W0可知，光电效应中光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故C错误；
D、当LC振荡电路中电容器的电荷量最大时，电路中振荡电流为零，对应的极板间电压和电场能达到最大，磁场能最小，故D错误。
故选：B。
（2022 浙江模拟）下列说法中正确的是（ ）
A．结合能越大的原子核越稳定
B．康普顿效应说明光子不但具有能量，而且具有动量
C．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核由质子和中子组成
D．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减少，电势能增大
【解答】解：A、原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故A错误；
B、康普顿效应说明光子不但具有能量，而且具有动量，故B正确；
C、卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构，并非揭示了原子核是由质子和中子组成的，故C错误；
D、氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，电子轨道半径变小，原子核对核外电子做正功，电势能减小，原子核与核外电子之间的电场力提供向心力，，由此可知，当半径减小时，速度增大，电子的动能增大，故D错误；
故选：B。
（多选）（2022 浙江模拟）以下说法正确的是（ ）
A．卢瑟福通过α粒子散射实验，完全否定了汤姆逊的“西瓜模型”
B．由玻尔理论可知，核外电子在跃迁中发出发出的光是连续光谱
C．目前人类和平利用核能的核电站是核裂变链式反应实现核能释放的
D．由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
【解答】解：
A、汤姆逊的枣糕模型被卢瑟福和他的同事们所做的α粒子散射实验所否定，他提出了原子的核式结构模型，故A正确。
B、由玻尔理论可知，核外电子在跃迁时能产生各种不同频率的光，产生的光谱是不连续的，是线状谱，故B错误；
C、目前核电站是利用核裂变释放的核能来发电的，故C正确。
D、根据光电效应方程知Ekm＝hv﹣W0，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，故D错误。
故选：AC。
（多选）（2022 温州三模）下列说法正确的是（ ）
A．甲图中，光电效应实验中，验电器和锌板总是带等量异种电荷
B．乙图中，核电站的核反应堆外面修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线
C．丙图中，用同一装置仅调节单缝宽度得到某单色光的两幅衍射图样，可判定A的缝宽大于B的缝宽
D．丁图中，由氢原子能级图可知，某一氢原子从n＝2能级向基态跃迁辐射的光子，有可能被另一个处于n＝2能级的氢原子吸收并使之电离
【解答】解：A、甲图中，光电效应实验中，验电器和锌板带同种电荷，故A错误；
B、核电站的核反应堆发生核反应的过程中会放出大量的射线，其产物也有很多的放射性物质，核电站的核反应堆外面修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，故B正确；
C、根据衍射的特点可知，缝的尺寸越小，衍射越明显，所以在丙图中，用同一装置仅调节单缝宽度得到某单色光的两幅衍射图样，可判定A的缝宽小于B的缝宽，故C错误；
D、氢原子从n＝2能级向基态跃迁辐射的光子的能量，光子的能量：E＝E2﹣E1＝﹣3.4eV+13.6eV＝10.2eV，处于n＝2能级的氢原子吸收10.2eV的能量能电离，故D正确。
故选：BD。
（多选）（2022 杭州二模）如图所示是研究光电效应的实验装置，某同学进行了如下操作：（1）用频率为ν1的光照射光电管，此时微安表中有电流，将滑动变阻器滑片P调至位置M（图中未画出），使微安表示数恰好变为0，此时电压表示数为U1；（2）用频率为ν2的光照射光电管，将滑片P调至位置N（图中未画出），使微安表示数恰好变为0，此时电压表的示数为U2。已知元电荷为e，v1＜v2。关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A．位置M比位置N更靠近b端
B．位置M、N与光强有关
C．可求得普朗克常量为
D．该光电管中金属的极限频率为
【解答】解：A.根据电路图，结合逸出电子受到电场阻力时，微安表示数才可能为零，因只有K的电势高于A点，即触头P向a端滑动，才能实现微安表示数恰好变为零，根据光电效应方程可得
Ekm＝hv﹣W0＝eUc
因v1＜v2，则U1＜U2，即位置M对应的电压较小，位置M比位置N更靠近b端，故A正确；
B.位置M、N对应的是遏止电压，与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，故B错误；
C.根据光电效应方程可得
Ek1＝hv1﹣W0＝eU1
Ek2＝hv2﹣W0＝eU2
联立两式可得普朗克常量为
h
故C错误；
D.联立方程组可解得逸出功为
W0
根据
W0＝hv0
可解得该光电管中金属的极限频率为
v0
故D正确；
故选：AD。
（2021 浙江模拟）如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于n＝3激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A．光电管阴极K金属材料的逸出功为7.0eV
B．这些氢原子跃迁时共发出2种频率的光
C．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极
D．氢原子跃迁放出的光子中有2种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象
【解答】解：A、由图甲可知光子的能量E＝﹣1.51 eV﹣（﹣13.6 eV）＝12.09 eV，由图丙可知遏止电压为7 V，所以光电子的初动能Ek＝eU＝7 eV，所以金属材料的逸出功W＝E﹣Ek＝5.09 eV，故A错误。
B、由排列组合的规律可知，处于n＝3激发态的氢原子跃迁时能够发出3种频率的光，故B错误。
C、光电子由阴极K向对面的极板运动，形成的电流在图乙中从右向左流动，要阻止该电流，需要施加反向电压，即电源左侧应该为正极，故C错误。
D、只要光子的能量大于5.09 eV，就可以使阴极K发生光电效应，由图甲可知分别由n＝3和n＝2能级向基态跃迁产生的2种频率的光子满足要求，故D正确。
故选：D。
（多选）（2023 浙江模拟）由俄罗斯、比利时和德国科学家组成的国际科研小组，首次在实验中观察到了中子衰变的新方式—放射β衰变，即一个自由中子衰变成质子（p）和电子（e）同时放出质量可视为零的反中微子（νe）。该科研成果对粒子物理的研究有重要意义。已知电子质量me＝9.1×10﹣31kg＝0.51MeV/c2，中子质量mn＝939.57MeV/c2，质子质量mp＝938.27MeV/c2（c为光速，不考虑粒子之间的相互作用）。若某次一个静止的中子衰变中放出的质子动量p＝3×10﹣8MeV s m﹣1。则（ ）
A．强相互作用是中子衰变成质子和电子的原因
B．中子衰变的核反应式为n→peνe
C．中子衰变过程中电子和反中微子的总动能为0.7468MeV
D．中子衰变过程中放出的质子和电子，两者的动量大小相等方向相反
【解答】解：A．弱相互作用是中子发生β衰变成质子和电子的原因，故A错误；
B．根据质量数守恒与电荷数守恒可知中子衰变的核反应式为，故B正确；
C．中子衰变过程中释放的能量为（939.57﹣0.51﹣938.27）MeV＝0.79MeV，一个静止的中子衰变过程中放出的质子动能为，中子衰变过程中电子和反中微子的总动能为ΔE﹣Ekp＝0.7468MeV，故C正确；
D．中子衰变过程满足动量守恒，一个静止的中子衰变前其动量为零，衰变放出反中微子的质量可视为零，放出的质子和电子的总动量为零，故放出的质子和电子两者的动量大小相等、方向相反，故D正确。
故选：BCD。
（多选）（2023 杭州一模）下列说法正确的是（ ）
A．氘核分离成质子与中子的过程中需要吸收的最小能量就是氘核的结合能
B．氪90（Kr）经过一系列衰变成为稳定的锆90（Zr）要经过1次α衰变和4次β衰变
C．β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后形成的电子流
D．放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变所需要的时间
【解答】解：A、质子与中子结合成氘核的过程中会放出的能量或者氘核分离成质子与中子的过程中需要吸收的最小能量就是氘核的结合能，故A正确；
B、由质量数守恒和电荷数守恒知经过1次β衰变即可，故B错误；
C、β射线是原子核中的中子转化为质子时产生的，故C错误；
D、放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变所需要的时间，故D正确；
故选：AD。
（2022 温州二模）目前地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部核聚变时释放的核能。如图所示，太阳能路灯的额定功率为P，光电池系统的光电转换效率为η。用P0表示太阳辐射的总功率，太阳与地球的间距为r，地球半径为R，光在真空中传播的速度为c。太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，电池板接收太阳垂直照射的等效面积为S。在时间t内（ ）
A．到达地球表面的太阳辐射总能量约为
B．路灯正常工作所需日照时间约为
C．路灯正常工作消耗的太阳能约为ηPt
D．因释放核能而带来的太阳质量变化约为
【解答】解：A、以太阳为球心r为半径的球面积为S0＝4πr2，因此到达地球单位面积功率P1，因此到达地球表面的太阳辐射总能量约为E2＝P1 πR2t，即E2，故A正确；
B、路灯需要的总能量E'＝Pt＝ηE3＝η P1St0，因此路灯正常工作所需日照时间约为t0，故B错误；
C、路灯正常工作消耗的太阳能约为E，故C错误；
D、因释放核能而带来的太阳质量变化约为Δm。故D错误。
故选：A。
（多选）（2022 宁波二模）2021年9月，在甘肃省武威市全球首台钍基熔盐核反应堆进行试运行放电，也标志着我国成为世界上第一个对第四代核电技术进行商业化试验运营的国家。反应堆工作原理如图所示，钍232（）吸收一个中子后会变成钍233，钍233不稳定，会变成易裂变核素铀233（）。下列说法正确的是（ ）
A．钍233变成铀233的核反应方程式是：→Pae，Pa→Ue
B．中间产生的新核镤233（Pa）从高能级向低能级跃迁时，会伴随γ辐射
C．新核铀233（）的结合能小于钍233（）
D．核反应堆是通过核裂变把核能直接转化为电能发电
【解答】解：A、根据核反应的电荷数和质量数守恒可知，钍233变成铀233的核反应方程式是：→Pae，Pa→Ue，故A正确；
B、中间产生的新核镤233从高能级向低能级跃迁时，放出能量，会伴随γ辐射，故B正确；
C、整个过程中释放能量，则生成的新核铀233更加稳定，则新铀核铀233的结合能大于钍233，故C错误；
D、在核电站核反应堆内部，核燃料具有的核能通过核裂变反应转化为内能，然后通过发电机转化为电能，故D错误；
故选：AB。
（多选）（2022 杭州二模）在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中的Pu元素是Pu，其半衰期是87.7年，可衰变为U。某次火星探测时火星车储存了5kg的放射性材料PuO2。下列说法正确的是（ ）
A．Pu的同位素Pu的半衰期一定为87.7年
B．Pu的衰变方程为Pu→UHe
C．Pu的比结合能小于U的比结合能
D．经过87.7年该火星车上的PuO2能释放约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为87.7年，故A错误；
B、根据质量数守恒和电荷数守恒可得：Pu的衰变方程为Pu→UHe，故B正确；
C、Pu衰变为U时放出能量，所以Pu的比结合能小于U的比结合能，故C正确；
D、经过87.7年，有2.5kg的Pu衰变，而不是质量亏损2.5kg，所以不能直接将2.5kg代入公式ΔE＝Δmc2来算出释放的能量，故D错误。
故选：BC。
（多选）（2022 浙江模拟）14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700年。已知植物存活期间，因其新陈代谢等生命活动，其体内14C的含量不变，生命活动结束后，14C的含量持续减小。现通过测量得知，某古木样品中14C的含量正好是现代植物所制同等样品的八分之一。下列说法正确的是（ ）
A．该古木的年代距今约17000多年
B．14C与它的另外两个同位素12C、13C具有相同的中子数
C．14C衰变为14N的过程中放出β射线
D．生命活动可以改变14C衰变的半衰期，甚至不发生衰变
【解答】解：A、古木样品中14C的含量正好是现代植物所制同等样品的八分之一，则该古木大约经历了14C的三个半衰期，所以该古木的年代距今约17100多年，故A正确；
B、14C与它的另外两个同位素12C、13C应该具有相同的质子数，但是中子数各不相同，故B错误；
C、14C衰变为14N的过程中，原子核里面的一个中子分解为一个质子和电子，电子辐射出来，放出β射线，故C正确；
D、生命活动不可能改变14C衰变的半衰期，具有生命的树木 14C的含量之所以不变是因为在衰变的同时，又有新的14C产生，从而总体含量保持不变，故D错误。
故选：AC。
（2021 台州二模）铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变。其衰变方程为U→Th+X，裂变方程为Un→YKr+3n，其中U、n、Y、Kr的质量分别为m1、m2、m3、m4，光在真空中的传播速度为c。下列叙述正确的是（ ）
A．Y的核内共有144个核子
B．U发生的衰变产生的X，能够轻易的穿过纸片
C．裂变时释放的能量为（m1+2m2﹣m3﹣m4）c2
D．一个在匀强磁场中静止的U发生衰变产生的Th与X动能之比为117：1
【解答】解：A.根据电荷数守恒、质量数守恒知，Y原子核中的电荷数为56，质量数为144，则中子数为88，故Y的核内共有144个核子，故A正确；
B.根据电荷数守恒、质量数守恒知，U发生的衰变产生的X是He，即α粒子，α粒子质量大、电荷多，电离本领大，但穿透能力差，在空气中的射程只有1～2厘米，通常用一张纸就可以挡住，故B错误；
C.根据爱因斯坦质能方程得，释放的能量△E＝（m1﹣2m2﹣m3﹣m4）c2，故C错误；
D.根据动量守恒知，一个在匀强磁场中静止的U发生衰变产生的Th与X动量之比为1：1，由Ek知动能之比等于质量的反比，故一个在匀强磁场中静止的U发生衰变产生的Th与X动能之比为2：117，故D错误。
故选：A。
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第12讲 原子物理
考题一 光电效应与光子说
（2023 杭州一模）某实验小组要测量金属铝的逸出功，经讨论设计出如图所示实验装置，实验方法是：把铝板放置在水平桌面上，刻度尺紧挨着铝板垂直桌面放置，灵敏度足够高的荧光板与铝板平行，并使整个装置处于竖直向上、电场强度为E的匀强电场中；让波长为λ的单色光持续照射铝板表面，将荧光板向下移动，发现荧光板与铝板距离为d时，荧光板上刚好出现辉光。已知普朗克常量为h，光在真空中传播速度为c，电子电量为e，质量为m。下列说法正确的是（ ）
A．金属铝的逸出功为
B．从铝板逸出的光电子的初动能均为Eed
C．将荧光板继续向下移动，移动过程中荧光板上的辉光强度会增强
D．将荧光板固定在某一位置，增大入射光波长，板上的辉光强度一定增强
（多选）（2023 乐清市校级模拟）X射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光，若只考虑电子被阳极材料吸收后产生的光，其中光的能量最大值等于阴极发射电子的动能。则（ ）（已知阳极与阴极之间的电势差为U、普朗克常量为h、电子电量为e和光速为c）
A．X光的最大波长为
B．X光频率是不连续的
C．用X射线管发出的光入射钠金属能产生光电效应，则产生光电子的最大初动能为Ue
D．用波长为λ的X光照射钠金属，在散射光中有频率比小的成分
（2022 绍兴二模）脉冲燃料激光器以450μs的脉冲形式发射波长为585nm的光，这个波长的光可以被血液中的血红蛋白强烈吸收，从而有效清除由血液造成的瘢痕。每个脉冲向瘢痕传送约为5.0×10﹣3J的能量，普朗克常量为6.626×1﹣34J s。（ ）
A．每个光子的能量约为5×10﹣19J
B．每个光子的动量约为3.9×10﹣43kg m/s
C．激光器的输出功率不能小于1.24W
D．每个脉冲传送给瘢痕的光子数约为1.47×1016个
（2022 义乌市模拟）大型钛合金构件在航天、航空领域应用广泛，我国使用激光焊接复杂钛合金构件的技术和能力已达到世界一流水平。若焊接所用的激光波长为λ，每个激光脉冲中的光子数目为n，已知普朗克常量为h、光速为c，则下列说法中正确的是（ ）
A．激光焊接利用了激光的相干性
B．激光的频率为
C．激光光子的动量为
D．每个激光脉冲的能量为
（2022 柯桥区模拟）“激光武器”是用高能的激光对远距离的目标进行精确射击或用于防御导弹等的武器，它的优点是速度快、射束直、射击精度高、抗电磁干扰能力强。某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每分钟发射的光子数量为（ ）
A． B． C． D．
1．光电效应的规律
(1)任何一种金属，都有一种极限频率，只有当入射光的频率大于或等于极限频率时才会产生光电效应．
(2)光电子的最大初动能跟入射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大．
(3)从光开始照射到释放出光电子，整个过程所需时间小于10－9 s.
(4)产生光电效应时，单位时间内逸出的电子数与光的强度有关，光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多．
2．解决光电效应类问题应注意的三个方面
(1)决定光电子初动能大小的是入射光的频率，决定光电流大小的是入射光光强的大小．
(2)由光电效应发射出的光电子由一极到达另一极，是电路中产生光电流的条件．
(3)明确加在光电管两极间的电压对光电子起到了加速作用还是减速作用．
考题二 氢原子光谱与能级
（多选）（2022 浙江模拟）如图甲是氢原子的能级示意图，图乙是氢的同位素——氘、氚的聚变反应的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．用光子能量为15.2eV的光照射处于基态的氢原子，不能够被基态的氢原子吸收
B．一群能量为12.5eV的电子碰撞大量处于基态的氢原子，氢原子可能辐射3种不同频率的光子
C．要使聚变反应发生，氘核与氚核必须克服它们之间巨大的核力
D．设氘、氚、氦核的结合能分别为E1、E2、E3，这一聚变反应释放的能量为E3﹣（E1+E2）
（多选）（2021 临海市二模）氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于n＝4能级向低能级跃迁，则下列说法正确的是（ ）
A．最多能发出4种不同频率的光
B．氢原子由n＝4能级跃迁到n＝3能级时，核外电子的动能增大
C．用能量为0.40eV的光子照射，能使处于n＝4能级的氢原子跃迁
D．用能量为3.00eV的电子碰撞n＝4能级的氢原子，产生的电子初动能可能是1.60eV
（多选）（2021 宁波模拟）氢原子的能级图如图所示，已知氢原子各能级的能量可以用公式计算，现有大量处于n＝5能级（图中未标出）的氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是（ ）
A．这些氢原子可能发出10种不同频率的可见光
B．已知钠的逸出功为2.29eV，则氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级释放的光子可以从金属钠的表面打出光电子
C．氢原子从n＝5能级跃迁到n＝1能级释放的光子波长最长
D．氢原子从n＝5能级跃迁到n＝4能级时，氢原子能量减小，核外电子动能增加
（多选）（2021 浙江模拟）如图甲所示，把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光a、b分别从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹分别如图乙所示。下面说法中正确的是（ ）
A．干涉条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
B．单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大
C．若单色光a、b是某种原子辐射而产生的，则对应的能级跃迁可能如图丙所示
D．若单色光a照射某金属能发生光电效应，则改用单色光b照射该金属也一定能发生光电效应
（多选）（2020 丽水模拟）如图甲为氢原子光谱，图乙为氢原子能级图。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J s，则（ ）
A．Hγ对应光子能量比Hα小
B．图甲所示的四条谱线均对应可见光
C．Hβ谱线对应的是氢原子从能级n＝4跃迁到n＝2
D．氢原子从能级n＝5跃迁到较低能级时可以辐射出图甲所示四条可见光
解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧
(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差．
(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值．
(3)一群原子和一个原子不同，一群原子的核外电子向基态跃迁时发射光子的种类N＝C＝.
(4)计算能级能量时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各能级的能量值均为负值；能量单位1 eV＝1.6×10－19 J.
考题三 核反应与核能
（2023 乐清市校级模拟）下列说法正确的是（ ）
A．微波炉利用紫外线对食物进行加热
B．“彩超”利用多普勒效应的原理测定血管中血液的流速
C．互感式钳式电流表可以测量恒定电流的大小
D．医院用“CT”检查身体利用γ射线穿透本领较强
（2023 台州模拟）几十亿年后太阳内部氢元素消耗殆尽，内部高温高压使三个氦核发生短暂的热核反应，被称为氦闪，核反应方程为，该反应放出的能量为E，真空中光速为c。则下列说法错误的是（ ）
A．该反应属于核聚变
B．X核中有6个中子
C．X核的比结合能为
D．该反应的质量亏损为
（2023 浙江模拟）核电池是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受极冷极热的温度影响，也不被宇宙射线干扰。Pu同位素温差电池的原理是其发生衰变时将释放的能量转化为电能。我国的火星探测车用放射性材料PuO2作为燃料，PuO2中的Pu元素是Pu，已知Pu的半衰期为88年，其衰变方程为Pu→U+X。若Pu、U、X的结合能分别为E1、E2、E3，则下列说法正确的是（ ）
A．Pu的平均核子质量大于U的平均核子质量
B．衰变放出的射线是氦核流，它的贯穿能力很强
C．该反应释放的能量为E＝E1﹣E2﹣E3
D．100个Pu原子核经过88年后剩余50个
（2023 嘉兴二模）太阳内部核聚变反应产生的能量向太空辐射，太阳辐射在到达地面之前会经过厚厚的大气层并损失近50%能量。现测得单位时间内地球表面正对太阳光的单位面积上吸收的太阳辐射约为1.4×103J/m2s。已知日地距离为1.5×108km，则太阳每秒钟因辐射而亏损的质量约为（ ）
A．8.8×103kg B．6.6×105kg C．2.2×107kg D．8.8×109kg
（2023 浙江二模）下列说法不正确的是（ ）
A．甲图是“核反应堆”示意图，它是通过可控的链式反应实现核能的释放，链式反应是指由裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程
B．乙图是光电流与电压的关系图，由图可知a、c两束光的频率相等且小于b光的频率
C．丙图是原子核的比结合能图，由图可知不同原子核的比结合能是不一样的，中等大小的核比结合能最大，这些核最稳定
D．丁图是中子的转化示意图，强相互作用是引起中子—质子转变的原因
核反应方程及核能的计算
(1)掌握核反应方程中的守恒．
①质量数守恒；
②电荷数守恒．
(2)核能的计算方法．
①根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)．
②根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)的能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)．
③如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能．
（2023 浙江模拟）2022年中国科技界的重磅新闻，像雪片一样飞落眼前，折射出这个时代的光亮。下面关于科技事件说法正确的是（ ）
A．2022年我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空，飞行2000多秒后，成功送入预定轨道。其中“2000多秒”是指时刻
B．2022年中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等学者研制的76个光子的量子计算原型机“九章”问世引发世界关注。由上可知“光子”就是“量子”
C．2022年嫦娥五号经历11个飞行阶段，20余天的在轨飞行过程，采集1731克的月球样品返回地球。嫦娥五号绕月运动一圈其位移为零
D．2022年“奋斗者”号全海深载人潜水器成功完成万米海试并于11月28日胜利返航，在研究“奋斗者”号调整姿态穿越狭小的障碍物时可以把它视为质点
（2022 鹿城区校级模拟）1897年英国物理学家约瑟夫 约翰 汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，这是人类最早发现的基本粒子。下列有关电子的说法正确的是（ ）
A．电子的发现说明原子核是有内部结构的
B．射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力
C．光电效应中，逸出光电子的最大初动能与入射光强度无关
D．卢瑟福的原子核式结构模型认为核外电子的轨道半径是量子化的
（2022 绍兴二模）下列说法正确的是（ ）
A．卢瑟福首次将量子观念引入到原子领域
B．家庭电路的电压为220V，它指的是有效值
C．在光电效应中光电子的最大初动能与入射光的强度有关
D．在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时电路中的电流也最大
（2022 浙江模拟）下列说法中正确的是（ ）
A．结合能越大的原子核越稳定
B．康普顿效应说明光子不但具有能量，而且具有动量
C．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核由质子和中子组成
D．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减少，电势能增大
（多选）（2022 浙江模拟）以下说法正确的是（ ）
A．卢瑟福通过α粒子散射实验，完全否定了汤姆逊的“西瓜模型”
B．由玻尔理论可知，核外电子在跃迁中发出发出的光是连续光谱
C．目前人类和平利用核能的核电站是核裂变链式反应实现核能释放的
D．由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
（多选）（2022 温州三模）下列说法正确的是（ ）
A．甲图中，光电效应实验中，验电器和锌板总是带等量异种电荷
B．乙图中，核电站的核反应堆外面修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线
C．丙图中，用同一装置仅调节单缝宽度得到某单色光的两幅衍射图样，可判定A的缝宽大于B的缝宽
D．丁图中，由氢原子能级图可知，某一氢原子从n＝2能级向基态跃迁辐射的光子，有可能被另一个处于n＝2能级的氢原子吸收并使之电离
（多选）（2022 杭州二模）如图所示是研究光电效应的实验装置，某同学进行了如下操作：（1）用频率为ν1的光照射光电管，此时微安表中有电流，将滑动变阻器滑片P调至位置M（图中未画出），使微安表示数恰好变为0，此时电压表示数为U1；（2）用频率为ν2的光照射光电管，将滑片P调至位置N（图中未画出），使微安表示数恰好变为0，此时电压表的示数为U2。已知元电荷为e，v1＜v2。关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A．位置M比位置N更靠近b端
B．位置M、N与光强有关
C．可求得普朗克常量为
D．该光电管中金属的极限频率为
（2021 浙江模拟）如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于n＝3激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A．光电管阴极K金属材料的逸出功为7.0eV
B．这些氢原子跃迁时共发出2种频率的光
C．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极
D．氢原子跃迁放出的光子中有2种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象
（多选）（2023 浙江模拟）由俄罗斯、比利时和德国科学家组成的国际科研小组，首次在实验中观察到了中子衰变的新方式—放射β衰变，即一个自由中子衰变成质子（p）和电子（e）同时放出质量可视为零的反中微子（νe）。该科研成果对粒子物理的研究有重要意义。已知电子质量me＝9.1×10﹣31kg＝0.51MeV/c2，中子质量mn＝939.57MeV/c2，质子质量mp＝938.27MeV/c2（c为光速，不考虑粒子之间的相互作用）。若某次一个静止的中子衰变中放出的质子动量p＝3×10﹣8MeV s m﹣1。则（ ）
A．强相互作用是中子衰变成质子和电子的原因
B．中子衰变的核反应式为n→peνe
C．中子衰变过程中电子和反中微子的总动能为0.7468MeV
D．中子衰变过程中放出的质子和电子，两者的动量大小相等方向相反
（多选）（2023 杭州一模）下列说法正确的是（ ）
A．氘核分离成质子与中子的过程中需要吸收的最小能量就是氘核的结合能
B．氪90（Kr）经过一系列衰变成为稳定的锆90（Zr）要经过1次α衰变和4次β衰变
C．β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后形成的电子流
D．放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变所需要的时间
（2022 温州二模）目前地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部核聚变时释放的核能。如图所示，太阳能路灯的额定功率为P，光电池系统的光电转换效率为η。用P0表示太阳辐射的总功率，太阳与地球的间距为r，地球半径为R，光在真空中传播的速度为c。太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，电池板接收太阳垂直照射的等效面积为S。在时间t内（ ）
A．到达地球表面的太阳辐射总能量约为
B．路灯正常工作所需日照时间约为
C．路灯正常工作消耗的太阳能约为ηPt
D．因释放核能而带来的太阳质量变化约为
（多选）（2022 宁波二模）2021年9月，在甘肃省武威市全球首台钍基熔盐核反应堆进行试运行放电，也标志着我国成为世界上第一个对第四代核电技术进行商业化试验运营的国家。反应堆工作原理如图所示，钍232（）吸收一个中子后会变成钍233，钍233不稳定，会变成易裂变核素铀233（）。下列说法正确的是（ ）
A．钍233变成铀233的核反应方程式是：→Pae，Pa→Ue
B．中间产生的新核镤233（Pa）从高能级向低能级跃迁时，会伴随γ辐射
C．新核铀233（）的结合能小于钍233（）
D．核反应堆是通过核裂变把核能直接转化为电能发电
（多选）（2022 杭州二模）在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中的Pu元素是Pu，其半衰期是87.7年，可衰变为U。某次火星探测时火星车储存了5kg的放射性材料PuO2。下列说法正确的是（ ）
A．Pu的同位素Pu的半衰期一定为87.7年
B．Pu的衰变方程为Pu→UHe
C．Pu的比结合能小于U的比结合能
D．经过87.7年该火星车上的PuO2能释放约1.4×1030MeV的能量
（多选）（2022 浙江模拟）14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700年。已知植物存活期间，因其新陈代谢等生命活动，其体内14C的含量不变，生命活动结束后，14C的含量持续减小。现通过测量得知，某古木样品中14C的含量正好是现代植物所制同等样品的八分之一。下列说法正确的是（ ）
A．该古木的年代距今约17000多年
B．14C与它的另外两个同位素12C、13C具有相同的中子数
C．14C衰变为14N的过程中放出β射线
D．生命活动可以改变14C衰变的半衰期，甚至不发生衰变
（2021 台州二模）铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变。其衰变方程为U→Th+X，裂变方程为Un→YKr+3n，其中U、n、Y、Kr的质量分别为m1、m2、m3、m4，光在真空中的传播速度为c。下列叙述正确的是（ ）
A．Y的核内共有144个核子
B．U发生的衰变产生的X，能够轻易的穿过纸片
C．裂变时释放的能量为（m1+2m2﹣m3﹣m4）c2
D．一个在匀强磁场中静止的U发生衰变产生的Th与X动能之比为117：1
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