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专题19 原子物理
一、光电效应及其规律
1.爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。
2.最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。
3.逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc。
4.Ek-ν图线：是一条倾斜直线，但不过原点，如图所示。
(1)横轴截距表示极限频率；
(2)纵轴截距的绝对值表示逸出功；
(3)图线的斜率表示普朗克常量h。
二、原子结构与玻尔理论
三、原子核及其衰变
四、核反应 核能的计算
五、光电效应的研究思路
六、一个氢原子能级跃迁与一群氢原子能级跃迁的区别
1.一群处于较高能级n的氢原子向低能级跃迁时，释放出的谱线条数为N＝C＝。
2.一个处于较高能级n的氢原子向低能级跃迁时，释放出的光谱线条数最多为n－1。
七、计算核能的几种思路
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。
2.根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)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。
题型1 原子结构模型 光电效应
（2024 全国二模）氢原子的能级如图所示，一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁时会发出频率不同的光，这些光照射在逸出功为3.34eV的锌板上，下列说法正确的是（ ）
A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．这群氢原子最多能发出三种不同频率的光
C．从n＝4跃迁到n＝1能级时发出的光波长最短
D．仅有两种频率的光能使锌板发生光电效应
（2024 凌河区校级模拟）照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这个现象称为光电效应，如图所示。光电效应可在电影、电视、自动控制等方面有着广泛的应用。对于某确定的金属，为使其发生光电效应，下列说法正确的是（ ）
A．只增大入射光的频率，一定可以使其发生光电效应
B．只增大入射光的波长，一定可以使其发生光电效应
C．只增大入射光的强度，一定可以使其发生光电效应
D．只延长照射时间，一定可以使其发生光电效应
（2024 梅州二模）生产芯片的工具是紫外光刻机，目前有DUV和EUV两种。DUV光刻机使用的是深紫外线，其波长为193nm。EUV光刻机使用的是极紫外线，其波长是13.5nm。现用两种紫外线分别照射同一块锌板，下列说法正确的是（ ）
A．深紫外线光子的能量小于极紫外线光子的能量
B．用紫外线照射锌板，紫外线辐射强度必须足够大才能发生光电效应
C．发生光电效应时，验电器和锌板总是带等量异种电荷
D．发生光电效应时，深紫外线照射锌板产生的光电子动能，一定小于极紫外线照射锌板产生的光电子动能
题型2 原子光谱与原子的玻尔模型
（2025 新郑市校级一模）已知金属钨的逸出功为4.54eV，氢原子在n能级的能量与在基态的能量的关系为En，n＝2，3，4，…其中氢原子在基态的能量E1＝﹣13.6eV。下列说法正确的是（ ）
A．一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以辐射出4种单色光
B．处于n＝3能级的氢原子直接跃迁至基态，辐射出的单色光可以使金属钨发生光电效应
C．处于n＝3能级的氢原子跃迁至n＝2能级，辐射出的单色光可以使金属钨发生光电效应
D．处于基态的氢原子跃迁至n＝4能级，会放出光子
（2024 运城二模）氢原子的能级图如图所示，用动能均为12.3eV的电子束射向一群处于基态的氢原子，氢原子被电子碰撞后激发跃迁到较高能级，处于高能级的氢原子向低能级跃迁时辐射出几种不同频率的光，其中只有两种频率的光能使某金属发生光电效应，一种光恰好能使该金属发生光电效应，则另一种光使该金属发生光电效应时的光电子最大初动能为（ ）
A．0.66eV B．1.89eV C．2.55eV D．2.86eV
（2024 东湖区校级三模）某发射星云可认为完全由氢原子构成，其发光机理可简化为：能量为12.09eV的紫外光子照射该星云时，会使其氢原子从基态跃迁到激发态，处于激发态的氢原子会辐射光子。氢原子能级图如图所示，部分颜色的可见光光子能量范围见表，则观测到该星云的颜色是（ ）
颜色 红 黄 蓝 紫
能量范围（eV） 1.62～1.99 2.07～2.20 2.78～2.90 2.90～3.11
A．红色 B．黄色 C．蓝色 D．紫色
题型3 原子核的衰变规律
（2024 西充县校级模拟）下列说法正确的是（ ）
A．碘131的半衰期是8天，20g碘131经过24天后还有2.5g未衰变
B．卢瑟福发现质子的核反应方程式是Nn→CH
C．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
D．β衰变中产生的β射线是原子的核外电子形成的
（2024 青白江区模拟）C是碳的一种具有放射性的同位素，其半衰期约为5730年，衰变方式为β衰变。C被广泛应用于文物年代鉴定和作为示踪剂，在农业、化学、医学、生物学等领域中应用十分广泛。下列说法正确的是（ ）
A．C发生β衰变后变成C
B．C衰变过程要吸收大量能量
C．C的半衰期不随原子所处的化学状态和外部状态改变
D．10个C原子经过5730年还剩余5个没有发生衰变
（2024 淄博一模）核污水中含有多种放射性成分，其中有一种难以被清除的同位素氚（H），可能引起基因突变。其衰变方程为H→Xe，H的半衰期为12.5年，下列说法正确的是（ ）
A．原子核X是He
B．H衰变的本质是由强相互作用引起的中子转变为质子并释放出电子
C．1mg的H经25年的衰变后，H还剩0.25mg
D．将核污水排入海洋后，氚因浓度降低使半衰期变长，放射性变弱
（多选）（2025 让胡路区校级二模）下列说法正确的是（ ）
A．悬浮在液体中的颗粒越大，其布朗运动越明显
B．可以从单一热库吸收热量，使其完全变成功
C．随着温度升高，黑体辐射的短波辐射强度增加，长波辐射强度减小
D．汤姆孙根据阴极射线在电磁场中的偏转情况断定其为带负电的粒子流
（2024 绥宁县校级模拟）在暗物质的探测方面德国电子同步加速器进行的BabyIAXO实验，使用一个由10米长的磁铁和超灵敏的无噪声X射线探测器组成的太阳望远镜，每天12小时跟踪太阳的中心，以捕捉中微子转化为光子的过程。2024年可能是科学家确定中微子质量的一年。中微子的质量可以通过多种方法来确定，以下方法不可行的是（ ）
A．氚是一种放射性同位素，它会发生β衰变并释放能量。通过测量氚衰变释放的电子的能量分布，可以确定中微子的质量，这种方法需要高精度的实验设备和技术
B．通过研究放射性核素的衰变过程，如半衰期、同位素丰度等，来直接接测量中微子的质量
C．中微子在传播过程中会发生振荡，即从一种中微子转变为另一种中微子。通过观测中微子振荡现象，可以间接推算中微子的质量
D．分析宇宙射线中中微子的能量和分布，也可以提供关于中微子质量的信息
（2024 武鸣区校级模拟）如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由a、b两种单色光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，分别从B、C点射出，则（ ）
A．玻璃对a光的折射率比对b光的折射率小
B．a光光子的动量大于b光光子的动量
C．光线AO绕O点顺时针旋转，b光比a光先在圆弧界面发生全反射（不考虑多次反射）
D．a光从O到B点的传播时间小于b光从O到C点的传播时间
（2025 茂名模拟）从熔盐中提取易裂变物质的方法之一为铋锂合金还原萃取镤，在熔盐中，钍（Th）吸收中子生成钍（Th），然后衰变成镤（Pa），镤（Pa）以27天的半衰期衰变成铀（U），从而获得核反应的重要物资。下列说法正确的是（ ）
A．钍衰变成镤的过程中释放出一个α粒子同时伴随着核能的释放
B．1g镤经过54天会全部衰变为铀
C．镤衰变为铀的半衰期会随着环境温度的升高而变短
D．镤的比结合能小于铀的比结合能
（2024 金华模拟）被称为“新兴核素”，有望用于放射性诊疗。已知的比结合能为E，核反应方程中X为新生成粒子ΔE为释放的核能。下列说法正确的是（ ）
A．X是α粒子
B．原子核比原子核更稳定
C．的核子平均质量比的核子平均质量小
D．的比结合能为
（2024 山东一模）下列说法正确的是（ ）
A．宇宙射线进入地球大气层时，中子撞击氮引发核反应产生碳14，其核反应方程为
B．石墨对X射线散射后，在散射的X射线中，除了有与入射波长λ0相同的成分外，还有波长小于λ0的成分
C．普朗克为解释黑体辐射规律作出假设：必须假定电磁波本身的能量也是不连续的，即认为光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的
D．根据玻尔原子理论的基本假设，电子在跃迁时吸收或放出的光子的频率，由跃迁后的能级决定
（2024 姜堰区校级模拟）芯片制作关键在于光刻机的技术突破，光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体提高分辨率。若浸没液体的折射率为1.6。当不加液体时光刻胶的曝光波长为180nm，则加上液体后（ ）
A．紫外线进入液体后光子能量增加
B．传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的
C．紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射，能提高分辨率
D．在液体中的曝光波长为112.5mm
（2024 姜堰区校级模拟）如图所示，甲为演示光电效应的实验装置，乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，丙图为氢原子的能级图，丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。以下说法正确的是（ ）
A．若b光为绿光，c光可能是黄光
B．图甲所示的光电效应实验装置所加的是反向电压，由此可测得Uc1，Uc2
C．若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于n＝3激发态的氢原子，最多可以产生3种不同频率的光
D．若用能使金属铷发生光电效应的光，用它直接照射处于n＝2激发态的氢原子，一定可直接使该氢原子电离
（2024 龙岗区校级模拟）下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）
A．图甲中P射线粒子流带负电
B．图乙中实验说明了原子核具有复杂结构
C．图丙中的玻尔能级理论可以解释β衰变现象
D．图丁中用中子轰击铀核使其发生裂变，方程式为U→ThHe
（2024 浙江二模）氢原子光谱按波长展开的谱线如图甲所示，此谱线满足巴耳末公式，n＝3，4，5，6，7…，图乙为氢原子能级图。普朗克常量约为6.63×10﹣34J s，则（ ）
A．垂直入射到同一单缝衍射装置，Hβ光的衍射中央亮条纹宽度小于Hγ
B．氢原子从n＝3跃迁到n＝2能级时会辐射出γ射线
C．氢原子从n＝5跃迁到n＝2与n＝4跃迁到n＝2产生光子的动量之比为286：255
D．在同一光电效应装置中，Hγ光照射产生的光电子初动能都大于Hα光照射产生的光电子
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专题19 原子物理
一、光电效应及其规律
1.爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。
2.最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。
3.逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc。
4.Ek-ν图线：是一条倾斜直线，但不过原点，如图所示。
(1)横轴截距表示极限频率；
(2)纵轴截距的绝对值表示逸出功；
(3)图线的斜率表示普朗克常量h。
二、原子结构与玻尔理论
三、原子核及其衰变
四、核反应 核能的计算
五、光电效应的研究思路
六、一个氢原子能级跃迁与一群氢原子能级跃迁的区别
1.一群处于较高能级n的氢原子向低能级跃迁时，释放出的谱线条数为N＝C＝。
2.一个处于较高能级n的氢原子向低能级跃迁时，释放出的光谱线条数最多为n－1。
七、计算核能的几种思路
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。
2.根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)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。
题型1 原子结构模型 光电效应
（2024 全国二模）氢原子的能级如图所示，一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁时会发出频率不同的光，这些光照射在逸出功为3.34eV的锌板上，下列说法正确的是（ ）
A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．这群氢原子最多能发出三种不同频率的光
C．从n＝4跃迁到n＝1能级时发出的光波长最短
D．仅有两种频率的光能使锌板发生光电效应
【解答】解：A．氢原子只能处于几条特定的能级状态，在不同能级跃迁时发出特定频率的光，因此氢原子所发射的光谱不是连续的，而是线状谱，故A错误；
B．这群氢原子最多能发出种不同频率的光，故B错误；
C．从n＝4跃迁到n＝1能级时发出的光的能量最大，根据可知，辐射光子的光波长最短，故C正确；
D．根据光电效应产生的条件，光子的能量应该大于或等于3.34eV；一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁时，辐射光子种类数目为6种，其中有3种大于3.34eV，能使锌板发生光电效应，故D错误。
故选：C。
（2024 凌河区校级模拟）照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这个现象称为光电效应，如图所示。光电效应可在电影、电视、自动控制等方面有着广泛的应用。对于某确定的金属，为使其发生光电效应，下列说法正确的是（ ）
A．只增大入射光的频率，一定可以使其发生光电效应
B．只增大入射光的波长，一定可以使其发生光电效应
C．只增大入射光的强度，一定可以使其发生光电效应
D．只延长照射时间，一定可以使其发生光电效应
【解答】解：A、光电效应的发生条件是入射光的频率必须大于金属的截止频率。增大入射光的频率，可以使其超过金属的截止频率，从而发生光电效应，故A正确；
B、只增大入射光的波长，入射光的波长越长，则频率越低，不一定可以使其发生光电效应，故B错误；
C、只增大入射光的强度，则入射光的频率不会增大，不一定可以使其发生光电效应，故C错误；
D、只延长照射时间，则入射光的频率不会增大，不一定可以使其发生光电效应，故D错误。
故选：A。
（2024 梅州二模）生产芯片的工具是紫外光刻机，目前有DUV和EUV两种。DUV光刻机使用的是深紫外线，其波长为193nm。EUV光刻机使用的是极紫外线，其波长是13.5nm。现用两种紫外线分别照射同一块锌板，下列说法正确的是（ ）
A．深紫外线光子的能量小于极紫外线光子的能量
B．用紫外线照射锌板，紫外线辐射强度必须足够大才能发生光电效应
C．发生光电效应时，验电器和锌板总是带等量异种电荷
D．发生光电效应时，深紫外线照射锌板产生的光电子动能，一定小于极紫外线照射锌板产生的光电子动能
【解答】解：A．极紫外线波长小于深紫外线，根据，可知深紫外线光子的能量一定小于极紫外线光子的能量，故A正确；
B．用紫外线照射锌板，能不能发生光电效应与辐射强度无关，故B错误；
C．发生光电效应时，电子从锌板上飞出，锌板带正电，验电器与锌板相连，箔片张开，验电器也带正电，故C错误；
D．根据公式Ekm＝hν﹣W0，由于深紫外线频率小于极紫外线的频率，发生光电效应时，深紫外线照射锌板产生的光电子最大初动能一定小于极紫外线照射锌板产生的光电子最大初动能，但不是深紫外线照射锌板产生的光电子动能都一定小于极紫外线照射锌板产生的光电子动能，故D错误。
故选：A。
题型2 原子光谱与原子的玻尔模型
（2025 新郑市校级一模）已知金属钨的逸出功为4.54eV，氢原子在n能级的能量与在基态的能量的关系为En，n＝2，3，4，…其中氢原子在基态的能量E1＝﹣13.6eV。下列说法正确的是（ ）
A．一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以辐射出4种单色光
B．处于n＝3能级的氢原子直接跃迁至基态，辐射出的单色光可以使金属钨发生光电效应
C．处于n＝3能级的氢原子跃迁至n＝2能级，辐射出的单色光可以使金属钨发生光电效应
D．处于基态的氢原子跃迁至n＝4能级，会放出光子
【解答】A．一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以辐射出种单色光，故A错误；
B．由可知于n＝3能级的氢原子的能量
处于n＝3能级的氢原子直接跃迁到基态，辐射出的光子能量ΔE31＝（﹣1.51eV）﹣（﹣13.6eV）＝12.09eV，大于金属钨的逸出功4.54eV，可以发生光电效应，故B正确；
C．处于n＝2能级的氢原子的能量，处于n＝3能级的氢原子跃迁到n＝2能级，辐射出的光子能量
ΔE32＝（﹣1.51eV）﹣（﹣3.4eV）＝1.89eV，小于金属钨的逸出功4.54eV，不可以发生光电效应，故C错误；
D．氢原子从低能级向高能级跃迁需要吸收光子，故D错误。
故选：B。
（2024 运城二模）氢原子的能级图如图所示，用动能均为12.3eV的电子束射向一群处于基态的氢原子，氢原子被电子碰撞后激发跃迁到较高能级，处于高能级的氢原子向低能级跃迁时辐射出几种不同频率的光，其中只有两种频率的光能使某金属发生光电效应，一种光恰好能使该金属发生光电效应，则另一种光使该金属发生光电效应时的光电子最大初动能为（ ）
A．0.66eV B．1.89eV C．2.55eV D．2.86eV
【解答】解：只有两种频率的光能使某金属发生光电效应，光子的能量为
hν1＝E3﹣E1＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6）eV＝12.09eV
hν2＝E2﹣E1＝﹣3.40eV﹣（﹣13.6）eV＝10.2eV
一种光恰好能使该金属发生光电效应，有
hν2＝W0
另一种光使该金属发生光电效应时的光电子最大初动能为
Ek＝hν1﹣W0＝12.09eV﹣10.2eV＝1.89eV
故ACD错误，B正确；
故选：B。
（2024 东湖区校级三模）某发射星云可认为完全由氢原子构成，其发光机理可简化为：能量为12.09eV的紫外光子照射该星云时，会使其氢原子从基态跃迁到激发态，处于激发态的氢原子会辐射光子。氢原子能级图如图所示，部分颜色的可见光光子能量范围见表，则观测到该星云的颜色是（ ）
颜色 红 黄 蓝 紫
能量范围（eV） 1.62～1.99 2.07～2.20 2.78～2.90 2.90～3.11
A．红色 B．黄色 C．蓝色 D．紫色
【解答】解：根据题意可知，氢原子吸收12.09eV的能量后的能量值：E＝E1+ΔE＝﹣13.6eV+12.09eV＝﹣1.51eV
可知跃迁后的氢原子处于n＝3能级，而跃迁后的氢原子并不稳定，会向外辐射光子，再次跃迁回基态，其跃迁方式可以从n＝3能级跃迁至n＝2能级，再由n＝2能级跃迁至n＝1能级，或直接由n＝3能级跃迁至n＝1能级，由此可知氢原子从n＝3能级向基态跃迁的过程中会辐射3种频率的光子。
从n＝3能级跃迁至n＝2能级释放的能量为E32＝E3﹣E2＝﹣1.51eV+3.4eV＝1.89eV
从n＝2能级跃迁至n＝1能级释放的能量E21＝E2﹣E1＝﹣3.4eV+13.6eV＝10.2eV
由n＝3能级跃迁至n＝1能级释放的能量E31＝E3﹣E1＝﹣1.51eV+13.6eV＝12.09eV
对比表中各种色光光子能量范围可知，从n＝3能级跃迁至n＝2能级时辐射的能量在红光光子能量范围内，其他两种跃迁所辐射的光子能量均不在所给色光光子能量范围内，因此，观测到该星云的颜色为红色。
故A正确，BCD错误。
故选：A。
题型3 原子核的衰变规律
（2024 西充县校级模拟）下列说法正确的是（ ）
A．碘131的半衰期是8天，20g碘131经过24天后还有2.5g未衰变
B．卢瑟福发现质子的核反应方程式是Nn→CH
C．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
D．β衰变中产生的β射线是原子的核外电子形成的
【解答】解：A、碘131的半衰期约为8天，20g碘131经过24天后，即经过3个半衰期，剩余质量为：m＝m02.5g，故A正确。
B、卢瑟福发现质子的核反应方程式为→，故B错误；
C、原子核的比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故C错误；
D、β射线的本质是原子核内部一个中子变成一个质子和电子产生的，不是原子的核外电子形成的，故D错误。
故选：A。
（2024 青白江区模拟）C是碳的一种具有放射性的同位素，其半衰期约为5730年，衰变方式为β衰变。C被广泛应用于文物年代鉴定和作为示踪剂，在农业、化学、医学、生物学等领域中应用十分广泛。下列说法正确的是（ ）
A．C发生β衰变后变成C
B．C衰变过程要吸收大量能量
C．C的半衰期不随原子所处的化学状态和外部状态改变
D．10个C原子经过5730年还剩余5个没有发生衰变
【解答】解：A、β衰变过程中释放电子，根据质量数守恒和电荷数守恒可知生成物的质量数A＝14﹣0＝14，电荷数Z＝6﹣（﹣1）＝7，发生β衰变后变成，故A错误；
B、衰变的过程中释放能量，故B错误；
C、半衰期与温度、压强等外部状态以及原子所处的化学状态无关，故C正确；
D、半衰期是大量的放射性元素衰变的统计规律，对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故D错误。
故选：C。
（2024 淄博一模）核污水中含有多种放射性成分，其中有一种难以被清除的同位素氚（H），可能引起基因突变。其衰变方程为H→Xe，H的半衰期为12.5年，下列说法正确的是（ ）
A．原子核X是He
B．H衰变的本质是由强相互作用引起的中子转变为质子并释放出电子
C．1mg的H经25年的衰变后，H还剩0.25mg
D．将核污水排入海洋后，氚因浓度降低使半衰期变长，放射性变弱
【解答】解：A．根据电荷数守恒和电荷数守恒可知原子核是，故A错误；
B．衰变的本质是由弱相互作用引起的中子转变为质子并释放出电子，故B错误；
C．的半衰期为12.5年，1mg的经25年的衰变后即经过两个半衰期，还剩0.25mg，故C正确；
D．半衰期只由原子核自身决定，将核污水排入海洋后，氚因浓度降低使半衰期不变，放射性不变，故D错误。
故选：C。
（多选）（2025 让胡路区校级二模）下列说法正确的是（ ）
A．悬浮在液体中的颗粒越大，其布朗运动越明显
B．可以从单一热库吸收热量，使其完全变成功
C．随着温度升高，黑体辐射的短波辐射强度增加，长波辐射强度减小
D．汤姆孙根据阴极射线在电磁场中的偏转情况断定其为带负电的粒子流
【解答】解：A．液体中的悬浮颗粒越大，悬浮颗粒运动越慢，布朗运动越不明显，故A错误；
B．根据热力学第二定律可知，物体可以从单一热库吸收热量，使其完全变成功，但会产生其他影响，故B正确；
C．随着温度升高，黑体辐射的长波和短波辐射强度都增加，故C错误；
D．汤姆孙根据阴极射线在电磁场中的偏转情况断定其为带负电的粒子流，故D正确。
故选：BD。
（2024 绥宁县校级模拟）在暗物质的探测方面德国电子同步加速器进行的BabyIAXO实验，使用一个由10米长的磁铁和超灵敏的无噪声X射线探测器组成的太阳望远镜，每天12小时跟踪太阳的中心，以捕捉中微子转化为光子的过程。2024年可能是科学家确定中微子质量的一年。中微子的质量可以通过多种方法来确定，以下方法不可行的是（ ）
A．氚是一种放射性同位素，它会发生β衰变并释放能量。通过测量氚衰变释放的电子的能量分布，可以确定中微子的质量，这种方法需要高精度的实验设备和技术
B．通过研究放射性核素的衰变过程，如半衰期、同位素丰度等，来直接接测量中微子的质量
C．中微子在传播过程中会发生振荡，即从一种中微子转变为另一种中微子。通过观测中微子振荡现象，可以间接推算中微子的质量
D．分析宇宙射线中中微子的能量和分布，也可以提供关于中微子质量的信息
【解答】解：A、这种方法是可行的，因为它利用了中微子在β衰变过程中的能量守恒原理，通过精确测量电子的能量分布，可以间接推算出中微子的质量，故A不符合题意；
B、这种方法是不可行的，因为中微子的质量不能直接从放射性核素的衰变过程中的半衰期或同位素丰度中得出。中微子的质量与这些参数没有直接的关联，因此这种方法不能用于确定中微子的质量，故B符合题意；
C、这种方法是可行的，因为中微子的振荡现象与中微子的质量差异有关，通过精确测量中微子振荡的频率和振幅，可以推算出中微子的质量，故C不符合题意；
D、这种方法是可行的，因为宇宙射线中的中微子能量分布和传播特性可以提供关于中微子质量的间接信息。通过分析这些数据，可以推算出中微子的质量，故D不符合题意；
本题选不可行的，故选：B。
（2024 武鸣区校级模拟）如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由a、b两种单色光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，分别从B、C点射出，则（ ）
A．玻璃对a光的折射率比对b光的折射率小
B．a光光子的动量大于b光光子的动量
C．光线AO绕O点顺时针旋转，b光比a光先在圆弧界面发生全反射（不考虑多次反射）
D．a光从O到B点的传播时间小于b光从O到C点的传播时间
【解答】解：A．一束由a、b两种单色光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，过O点作一条法线，如图所示
可知a光的折射角小于b光的折射角，根据折射定律可知，玻璃对a光的折射率比对b光的折射率大，故A错误；
B．由于玻璃对a光的折射率比对b光的折射率大，则a光的频率大于b光的频率，则a光的波长小于b光的波长，根据光子动量表达式可知a光光子的动量大，故B正确；
C．光从光密介质进入光疏介质可能发生全反射，根据全反射临界角公式
由于na＞nb，可知Ca＜Cb，光线AO绕O点顺时针旋转，入射角变小，光线进入玻璃砖的折射角变小，则a光在圆弧界面先达到临界角，a光比b光先在圆弧界面发生全反射，故C错误；
D．设光线的入射角为i，折射角为r，光在玻璃中传播的路程为s，半圆柱截面的半径为R。由几何关系可知
s＝2Rcos（90°﹣r）＝2Rsinr
又知光在玻璃中传播的速度为
则光在玻璃中传播的时间为
由折射定律可知
nsinr＝sini
则有
由此可知
tOB＝tOC
故D错误。
故选：B。
（2025 茂名模拟）从熔盐中提取易裂变物质的方法之一为铋锂合金还原萃取镤，在熔盐中，钍（Th）吸收中子生成钍（Th），然后衰变成镤（Pa），镤（Pa）以27天的半衰期衰变成铀（U），从而获得核反应的重要物资。下列说法正确的是（ ）
A．钍衰变成镤的过程中释放出一个α粒子同时伴随着核能的释放
B．1g镤经过54天会全部衰变为铀
C．镤衰变为铀的半衰期会随着环境温度的升高而变短
D．镤的比结合能小于铀的比结合能
【解答】解：A．由质量数和电荷数守恒可得衰变方程为
所以，钍衰变成镤的过程中释放出一个电子，故A错误；
B．每经过一个半衰期会有一半放射性元素发生衰变，所以1g镤经过54天会剩余
故B错误；
C．半衰期由原子核本身决定，与化学状态和物理环境无关，故C错误；
D．比结合能越大越稳定，在衰变过程中衰变后的产物比反应物要稳定，所以铀的比结合能大于镤的比结合能，故D正确。
故选：D。
（2024 金华模拟）被称为“新兴核素”，有望用于放射性诊疗。已知的比结合能为E，核反应方程中X为新生成粒子ΔE为释放的核能。下列说法正确的是（ ）
A．X是α粒子
B．原子核比原子核更稳定
C．的核子平均质量比的核子平均质量小
D．的比结合能为
【解答】解：A．根据核反应满足质量数和电荷数守恒，可知X是的质量数为0，电荷数为﹣1，则是X电子，故A错误；
B．衰变的生成物更稳定，所以原子核比原子核更稳定，故B错误；
C．的原子质量与的相同，但的质子数较少，所以可知的核子平均质量比的核子平均质量大，故C错误；
D．共有64个核子，设比结合能为，根据比结合能与结合能的关系有
则的比结合能为
故D正确。
故选：D。
（2024 山东一模）下列说法正确的是（ ）
A．宇宙射线进入地球大气层时，中子撞击氮引发核反应产生碳14，其核反应方程为
B．石墨对X射线散射后，在散射的X射线中，除了有与入射波长λ0相同的成分外，还有波长小于λ0的成分
C．普朗克为解释黑体辐射规律作出假设：必须假定电磁波本身的能量也是不连续的，即认为光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的
D．根据玻尔原子理论的基本假设，电子在跃迁时吸收或放出的光子的频率，由跃迁后的能级决定
【解答】解：A．宇宙射线进入地球大气层时，中子撞击氮引发核反应产生碳14，根据质量数守恒与电荷数守恒可知核反应方程为，故A正确；
B．石墨对X射线散射后，在散射的X射线中，除了有与入射波长相同的成分外，还有波长大于入射波长的成分，故B错误；
C．根据“黑体辐射”以及对黑体辐射的研究，普朗克提出“振动者的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍”，从而建立了“能量量子化”观点；爱因斯坦解释光电效应时，认为光本身是有一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子叫作光子，故C错误；
D．根据玻尔原子理论的基本假设，电子在跃迁时吸收或放出的光子的频率，由跃迁的能级差决定，故D错误。
故选：A。
（2024 姜堰区校级模拟）芯片制作关键在于光刻机的技术突破，光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体提高分辨率。若浸没液体的折射率为1.6。当不加液体时光刻胶的曝光波长为180nm，则加上液体后（ ）
A．紫外线进入液体后光子能量增加
B．传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的
C．紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射，能提高分辨率
D．在液体中的曝光波长为112.5mm
【解答】解：A．紫外线进入液体频率不变，能量不变，故A错误；
B．设传播距离为L，在真空中的时间t
在液体中所需的时间t't
故B错误；
C．因紫外线在液体中比在空气中波长变短，由产生明显衍射现象的条件可知，波长变短更不容易发生衍射，故C错误；
D．由于紫外线在液体中v＝λf
真空中c＝λ'f
则紫外线在液体中波长λ'nm＝112.5nm
故D正确。
故选：D。
（2024 姜堰区校级模拟）如图所示，甲为演示光电效应的实验装置，乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，丙图为氢原子的能级图，丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。以下说法正确的是（ ）
A．若b光为绿光，c光可能是黄光
B．图甲所示的光电效应实验装置所加的是反向电压，由此可测得Uc1，Uc2
C．若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于n＝3激发态的氢原子，最多可以产生3种不同频率的光
D．若用能使金属铷发生光电效应的光，用它直接照射处于n＝2激发态的氢原子，一定可直接使该氢原子电离
【解答】解：A、c光照射所产生的反向截止电压较大，说明入射光频率更高，所以若a光为绿光时，c光可能为频率更高的紫光，故A错误；
B.图甲所示的光电效应实验装置所加的是正向电压，不能测得Uc1，Uc2，故B错误；
C.若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于n＝3激发态的氢原子，根据﹣1.51+0.66eV＝﹣0.85eV，氢原子吸收b光光子的能量，跃迁至n＝4激发态，向低能级跃迁时，最多可以产生3种不同频率的光，故C正确；
D.若用能使金属铷发生光电效应的光，根据光电效应方程有Ek＝hv﹣W0＝hv﹣2.13eV＞0，则光子的能量大于2.13eV，处于n＝2激发态的氢原子，该氢原子发生电离的能量为3.40eV，故用能使金属铷发生光电效应的光直接照射处于n＝2激发态的氢原子，不能使该氢原子电离，故D错误。
故选：C。
（2024 龙岗区校级模拟）下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）
A．图甲中P射线粒子流带负电
B．图乙中实验说明了原子核具有复杂结构
C．图丙中的玻尔能级理论可以解释β衰变现象
D．图丁中用中子轰击铀核使其发生裂变，方程式为U→ThHe
【解答】解：A、图甲中P射线粒子流受到向右的洛伦兹力才会向右偏转，则根据左手定则，P射线粒子流带负电，故A正确；
B、图乙中卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子结构为核式结构模型，故B错误；
C、图丙中的玻尔能级理论讲的是原子核外电子的跃迁，而β衰变现象是原子核发射出β粒子的现象，无法解释，故C错误；
D、图丁中用中子轰击铀核使其发生裂变，典型方程式为，故D错误。
故选：A。
（2024 浙江二模）氢原子光谱按波长展开的谱线如图甲所示，此谱线满足巴耳末公式，n＝3，4，5，6，7…，图乙为氢原子能级图。普朗克常量约为6.63×10﹣34J s，则（ ）
A．垂直入射到同一单缝衍射装置，Hβ光的衍射中央亮条纹宽度小于Hγ
B．氢原子从n＝3跃迁到n＝2能级时会辐射出γ射线
C．氢原子从n＝5跃迁到n＝2与n＝4跃迁到n＝2产生光子的动量之比为286：255
D．在同一光电效应装置中，Hγ光照射产生的光电子初动能都大于Hα光照射产生的光电子
【解答】解：A、由图甲可知，Hβ的波长大于Hγ，垂直入射到同一单缝衍射装置，根据单缝衍射的相邻条纹间距规律可知，Hβ光的衍射中央亮条纹宽度大于Hγ，故A错误；
B、由波尔跃迁原理，氢原子从n＝3跃迁到n＝2能级辐射出光的波长由：hν＝E3﹣E2
又因为：
求得：λ＝434.17nm
氢原子从n＝3跃迁到n＝2能级时会辐射出Hγ光，不会辐射出γ射线，故B错误；
C、根据德布罗意波长公式变形式及可得：p
因此动量之比为：，故C正确；
D在同一光电效应装置中，Hγ光的能量大于Hα光，照射产生的光电子最大初动能大于Hα光照射产生的光电子的最大初动能，而不是Hγ光照射产生的光电子初动能都大于Hα光照射产生的光电子，故D错误。
故选：C。
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