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专题08 原子结构、波粒二象性和原子核
目录
01、TOC \o "1-2" \h \u HYPERLINK \l _Toc17099 知识精讲 1
02、 HYPERLINK \l _Toc13874 题型过关 2
HYPERLINK \l _Toc19966 题型一 光电效应 2
HYPERLINK \l _Toc12308 题型二 波尔原子模型 2
HYPERLINK \l _Toc31429 题型三 放射性元素的衰变 2
HYPERLINK \l _Toc18820 题型四 结合能和核能计算 2
03、 HYPERLINK \l _Toc3011 实战训练 2
一、光电效应
1.光电效应方程的理解
（1）方程中的是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是范围内的任何数值。
（2）光电效应方程实质上是能量守恒方程。能量为的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能。如果克服吸引力做功最少为，则电子离开金属表面时动能最大为，根据能量守恒定律可知：。
（3）光电效应方程包含了产生光电效应的条件。若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即，亦即，，而恰好是光电效应的截止频率。
2.光电效应几种图像的对比
图像名称 图线形状 由图线直接（间接）得到的物理量
最大初动能与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标②逸出功：图线与轴交点的纵坐标的绝对值 ③普朗克常量：图线的斜率
颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 ①遏止电压：图线与横轴的交点②饱和电流：电流的最大值③最大初动能：
颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压、②饱和电流③最大初动能，
遏止电压与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率：图线与横轴的交点②遏止电压：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即（注：此时两极之间接反向电压）
3.光电效应规律中的两条线索、两个关系
（1）两条线索
（2）两个关系
光强→光子数目多→发射光电子多→光电流大；
光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。
二、波尔原子模型
1.玻尔原子模型的三条假设
（1）轨道量子化：轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值。
（2）能量量子化
①电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的状态也称之为定态。
②由于原子的可能状态（定态）是不连续的，具有的能量也是不连续的。这样的能量值，称为能级，能量最低的状态称为基态，其他的状态叫作激发态。
（3）频率条件
原子从一种定态（设能量为）跃迁到另一种定态（设能量为）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定。
2.氢原子的能级结构和跃迁问题的理解
（1）能级跃迁
处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态。所以一群氢原子处于量子数为的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为，而一个氢原子跃迁最多会出现种谱线。
原子由高能级向低能级跃迁时以光子的形式放出能量，发射光子的频率由下式决定：（、是始末两个能级且，能级差越大，放出光子的频率就越高。
（2）使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子
①光子：原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到能级时能量有余，而激发到能级时能量不足，则可激发到能级的问题。
当光子能量大于或等于时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能。
②实物粒子：原子还可吸收外来实物粒子（例如自由电子）的能量而被激发，由于实物粒子的动能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于两能级的能量差值，就可使原子发生能级跃迁。
（3）原子跃迁时需要注意的几个问题
①注意一群原子和一个原子
氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。
②注意间接跃迁与直接跃迁
原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁。两种情况下辐射（或吸收）光子的频率可能不同。
③注意跃迁与电离
只适用于光子与原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况。对于光子与原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制，这是因为原子一旦电离，原子结构立即被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论。如基态氢原子的电离能为，只要能量大于或等于的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。
三、放射性元素的衰变
1.衰变实质
（1）衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个粒子，并在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，反应方程为。
（2）衰变：原子核内的一个中子变成一个质子留在原子核内，同时放出一个电子，即粒子放射出来，反应方程为。
2.衰变规律
原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数、质量数、动量、能量守恒。
3.衰变方程通式
（1）衰变：。
（2）衰变：。
4.确定原子核衰变次数的方法与技巧
（1）方法：设放射性元素经过次衰变和次衰变后，变成稳定的新元素，则衰变方程为：。根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程，，，联立解得，。由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组。
（2）技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定衰变的次数（这是因为衰变的次数多少对质量数没有影响），然后根据衰变规律确定衰变的次数。
四、结合能和核能计算
1.比结合能与原子核稳定的关系
（1）比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该原子核就越稳定。
（2）核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核，比结合能较大，表示原子核较稳定。
（3）当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就能释放核能。例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能。
2.核能的计算方法
（1）根据质量亏损计算
①根据爱因斯坦质能方程计算。其中的单位是千克，的单位是焦耳。
②利用原子质量单位和电子伏特计算。
1原子质量单位相当于的能量，，其中的单位为，的单位为。
（2）利用平均结合能来计算
原子核的结合能=核子的平均结合能×核子数。
（3）利用核反应前后结合能之差来计算
核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该核反应所释放(或吸收)的核能。
题型一 光电效应
1．用如图甲所示的实验装置研究光电效应，电路中电源的正负极可以对调，用一定强度、频率为的激光照射阴极时，得到的光电子遏止电压为，饱和电流为，如图乙所示。已知光电子的质量为，所带的电荷量为，普朗克常量为，下列说法正确的是　　
A．阴极的逸出功为
B．阴极的截止频率为
C．光电子的最大初速度为
D．阴极单位时间内射出的光电子数为
2．用图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理量之间的关系。分别用三束光照射同一阴极进行了三次实验，得到电流表示数与电压表示数之间的关系如图乙所示。下列说法正确的是　　
A．入射光光子的能量①②③
B．光电子的最大初动能①②③
C．单位时间照射到上的光子数①③
D．照射到上时金属的逸出功②最大
3．如图所示为一种光电效应实验装置，其中为内壁镀银的真空玻璃球，阴极金属球被玻璃球包围且比小得多，连接的导线与镀银层不相连，连接微安表的导线与镀银层相连。一定强度的入射光穿过小窗照射到上时发生光电效应，打到镀银层上的光电子全部被吸收，微安表有示数。下列说法正确的是　　
A．滑片向右移动，微安表示数逐渐增大
B．滑片向左移时，微安表示数保持不变
C．滑片向左移时，微安表示数逐渐减小
D．开关断开，微安表示数为零
4．氦氖激光器发射波长为的单色光，已知普朗克常量。这种光的一个光子能量为　　
A． B． C． D．
5．在某次光电效应实验中，得到的遏止电压与入射光的频率的关系如图所示。若该直线的斜率和纵截距分别为和，电子电荷量的绝对值为，则普朗克常量和所用材料的逸出功分别可表示为　　
A．； B．； C．； D．；
题型二 波尔原子模型
6．在原子跃迁中，辐射如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，是哪一种　　
A． B． C． D．
7．根据玻尔原子理论，一个氢原子从能级跃迁到能级，该氢原子　　
A．放出光子，库仑力做正功 B．放出光子，库仑力做负功
C．吸收光子，库仑力做负功 D．吸收光子，库仑力做正功
8．如图为氢原子能级图，大量处于激发态的氢原子，当它们自发地跃迁到较低能级时，下列说法正确的是　　
A．这些氢原子跃迁时最多可产生3种不同频率的光子
B．由能级跃迁到能级时发出光子的波长最长
C．核外电子动能减少，电势能增加
D．该氢原子放出光子，能量减少
9．氢原子能级图如图所示，用某单色光照射大量处于基态的氢原子后，氢原子辐射的光对应谱线有一部分属于帕邢系，则该单色光的光子能量可能为　　
A． B． C． D．
10．下列关于氢原子的光谱和能级跃迁说法正确的是　　
A．氢原子的光谱是连续谱
B．氢原子的光谱可能与氧原子的光谱完全相同
C．氢原子可以自发地从能级向能级跃迁
D．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种不同频率的光子
题型三 放射性元素的衰变
11．硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一。是该疗法中一种核反应的方程，其中、代表两种不同的原子核，则　　
A．， B．， C．， D．，
12．关于天然放射现象，下列说法正确的是　　
A．天然放射现象表明原子内部是有结构的
B．射线是原子核外电子形成的电子流
C．升高温度可以减小放射性元素的半衰期
D．射线比射线的穿透能力强
13．人工转变是用天然或人工加速的粒子轰击原子核，产生新原子核的过程。约里奥居里夫妇用粒子轰击发现了放射性同位素和，自发衰变成和正电子。下列说法正确的是　　
A．是
B．有14个中子
C．在人工转变中质量数守恒，但电荷数不守恒
D．人类一直生活在各类放射性环境中，任意剂量的射线都不会危及健康
14．心脏起搏器中的微型核电池以钽铂合金作外壳，内装有钚238，可在患者胸内连续安全使用10年以上。现有某型号核电池，只有重，体积仅，内装钚。已知钚的半衰期为87.7年，钚衰变时会放出射线和光子，生成新核。下列说法正确的是　　
A．新核的中子数为142
B．该核电池中的核反应属于核裂变
C．温度升高，钚的半衰期将小于87.7年
D．经43.85年，的钚还剩余
15．利用的天然放射性，在医学研究中用于检测身体异常。质量为的，经时间后剩余质量为，其图线如图所示，由此可知的半衰期等于　　
A． B． C． D．
题型四 结合能和核能计算
16．原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，判断下列说法正确的是　　
A．比更稳定
B．的比结合能比大
C．两个结合成时需要吸收能量
D．的结合能约为
17．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——作为发电能源为火星车供电。中的元素是。发生衰变后生成新原子核，衰变的半衰期为87.7年，则　　
A．衰变的核反应方程为
B．原子核的比结合能比小
C．衰变时原子核会向低能级跃迁，并放出光子
D．大约要经过263年会有的原子核发生衰变
18．“玉兔二号”装有我国自主研发的放射性钚电池，其发生核反应后生成铀与粒子，下列说法中正确的是　　
A．铀234原子核内质子数比中子数多50个
B．铀234的比结合能大于钚238的比结合能
C．反应后铀234的质量与粒子的质量之和大于反应前钚238的质量
D．充分利用太阳能加热核电池可以加快钚238的反应
19．近期，江南造船集团发布我国首艘熔盐堆核动力集装箱船的设计方案，其涉及的核反应中的一个环节是（钍衰变为（镤，关于此衰变，下列说法正确的是　　
A．衰变方程为
B．衰变产生的新核的比结合能更大
C．衰变放出的电子来自于原子的核外电子
D．随着反应堆温度升高，会加快钍核的衰变
20．我国在第四代核能系统方面处于领先位置，其中高温气冷堆的核燃料是，核燃料的裂变反应方程为下列说法正确的是　　
A．为电子
B．为中子
C．该反应过程吸收能量
D．该反应是太阳内部的聚变反应
一．选择题（共14小题）
1．某烟雾报警器结构和原理如图甲和乙所示。光源向外发射某一特定频率的光，发生火情时有烟雾进入报警器内，由于烟雾对光的散射作用，会使部分光进入光电管从而发生光电效应，于是有电流输入报警系统，当电流大于就会触发报警系统报警。某次实验中，当滑动变阻器的滑片处于图乙所示位置，烟雾浓度增大到时恰好报警。假设烟雾浓度越大，单位时间内光电管接收到的光子个数越多。已知元电荷为，下列说法正确的是　　
A．光电管内单位时间激发出的光电子数为时，一定会触发报警
B．将滑片向左移动，当烟雾浓度小于时有可能报警
C．仅提高光源发出光的强度，光电子的最大初动能将增大
D．报警器报警时，将滑片向左移动警报有可能会被解除
2．根据玻尔提出的轨道量子化模型，氢原子不同能级的能量关系为，部分能级如图所示，已知可见光的波长在之间，对应的可见光光子能量范围为。由此可推知氢原子在能级跃迁时　　
A．从能级跃迁到基态时发出可见光
B．从高能级向能级跃迁时发出的光均为可见光
C．处于基态的氢原子吸收能量为的光子后可以跃迁至激发态
D．从高能级向能级跃迁时发出的光波长比红光更长
3．研究光电效应的电路图如图（a）所示，现用某一频率的单色光照射阴极，改变滑动变阻器滑片的位置，记录微安表的示数1和对应电压表的示数，然后将电源的正负极对调，重复上述过程，作出图像如图（b）所示，已知电子的电荷量大小为，普朗克常量为，则下列说法正确的是　　
A．入射光的频率为
B．阴极的逸出功为
C．电压大小与入射光的频率成正比
D．从阴极逸出的光电子最大初动能为
4．物理学作为一门高精密度的实验学科，应用在各个领域，下列说法正确的是　　
A．泊松亮斑，说明光具有粒子性
B．利用偏振现象，可以用偏振片对声波进行阻隔，起到消音的效果
C．让激光束通过双狭缝，在光屏上出现条纹，波长越长，条纹间距越小
D．康普顿效应，说明光具有粒子性
5．中国科学家2023年2月26日在国际上刊文宣布，通过我国高海拔宇宙线观测站“拉索”，在人类历史上首次找到能量高于1亿亿电子伏特的宇宙线起源天体。已知普朗克常量，电子的电量，人眼能看见的最高能量的可见光为频率的紫光，该紫光光子能量为　　
A． B． C． D．
6．卢瑟福提出原子核式结构学说的根据是在用粒子轰击金箔的实验中，发现粒子　　
A．全部穿过或发生很小的偏转
B．全部发生很大的偏转
C．绝大多数发生偏转，甚至被弹回
D．绝大多数穿过不发生偏转，只有少数发生很大偏转，甚至极少数被弹回
7．阿雷西博望远镜在1974年用波长为的调频电磁波第一次向银河系发送了人类的问候。已知电磁波在真空中的传播速度为，普朗克常量为，关于该电磁波下列说法正确的是　　
A．频率为 B．频率为
C．光子能量为 D．光子动量为
8．用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，该实验的核反应方程式是，粒子为　　
A．正电子 B．中子 C．氘核 D．氦核
9．中国的新一代人造太阳“中国环流三号”已经实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要一步。发生核聚变的一种核反应方程为，关于该核反应下列说法正确的是　　
A．为电子
B．该核反应可以在常温下进行
C．该核反应过程中没有质量亏损
D．的比结合能大于的比结合能
10．2024年4月20日我国首次实现核电商用堆批量生产碳同位素。具有放射性，会自发衰变成氮，它的半衰期为5730年，则　　
A．该衰变需要吸收能量
B．该衰变发生后原子核内的中子数减少
C．升高温度能减小的半衰期
D．20个经过11460年后剩下5个
11．如图，射线测厚仪采用放射性元素作为放射源，其发生衰变的半衰期为。则该测厚仪　　
A．衰变产物为，且衰变产物的比结合能小于的比结合能
B．衰变的原因是弱相互作用
C．用于监测与控制几厘米钢板厚度的最佳选择是射线
D．放射源经后衰变掉物质的质量为
12．2023年12月，新一代人造太阳“中国环流三号”面向全球开放。假设“人造太阳”内部发生的两种核聚变分别为，，已知的比结合能为，的比结合能为，的比结合能为，的比结合能为，光在真空中的传播速度为。下列说法正确的是　　
A．核反应方程中为电子，为质子
B．核反应中的质量亏损
C．的平均核子质量小于的平均核子质量
D．核反应过程中亏损的质量会转变为能量
13．太阳的总输出功率为，它来自三种核反应，这些反应的最终结果是氢转变为氢。按照总输出功率计算，太阳每秒失去的质量约为　　
A． B． C． D．
14．热核聚变反应之一是氘核和氚核聚变反应生成氦核和中子。已知的静止质量为，的静止质量为，的静止质量为，中子的静止质量为。又有相当于．则反应中释放的核能约为　　
A． B． C． D．
二．填空题（共6小题）
15．太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看作是4个氢核结合成1个氦核，同时释放出正电子：已知氢核的质量为，氦核的质量为，正电子的质量为，真空中光速为。则每次核反应中的质量 　　（选填“增加”、“减少”或“不变” ；氦核的比结合能为 　　。
16．2023年4月，日本政府不顾国际社会强烈反对，启动福岛第一核电站核污水的排海行动，这一行为引发全球担忧。福岛核污水中含有60多种放射性核素，其中碳14的半衰期约为5730年，碳14衰变到剩余需要约 　　年。如何更安全的利用核能成为人类迫切需要解决的问题，目前人们获取核能主要有两条途径；重核裂变和轻核聚变，请将下列核反应方程补充完整： 　　；　　。
17．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为 　　，方程式是衰变方程，其中是 　　，铀衰变成钚的核反应方程为 　　。
18．用不同频率的光照射锌板的表面，可得光电子最大初动能随入射光频率的变化图像如图所示，图线与横轴、纵轴的截距分别为、，则锌的逸出功为 　　，普朗克常量可表示为 　　。（结果均用、表示）
19．如图所示，处于的激发态的氢原子跃迁到基态，释放出的光子能量为 　　，若用它照射铝片（铝的逸出功为，逸出的光电子最大初动能　　。
20．图示为英国物理学家卢瑟福设计的实验装置图。实验中，金箔的厚度约为　　（选填“”、“ ”、“ ” 。用高速飞行的粒子轰击金箔，发现：　　粒子产生超过的大角度偏转，甚至被弹回（选填“绝大多数”、“少数”、“极少数” 。
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专题08 原子结构、波粒二象性和原子核
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01、TOC \o "1-2" \h \u HYPERLINK \l _Toc17099 知识精讲 1
02、 HYPERLINK \l _Toc13874 题型过关 2
HYPERLINK \l _Toc19966 题型一 光电效应 2
HYPERLINK \l _Toc12308 题型二 波尔原子模型 2
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HYPERLINK \l _Toc18820 题型四 结合能和核能计算 2
03、 HYPERLINK \l _Toc3011 实战训练 2
一、光电效应
1.光电效应方程的理解
（1）方程中的是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是范围内的任何数值。
（2）光电效应方程实质上是能量守恒方程。能量为的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能。如果克服吸引力做功最少为，则电子离开金属表面时动能最大为，根据能量守恒定律可知：。
（3）光电效应方程包含了产生光电效应的条件。若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即，亦即，，而恰好是光电效应的截止频率。
2.光电效应几种图像的对比
图像名称 图线形状 由图线直接（间接）得到的物理量
最大初动能与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标②逸出功：图线与轴交点的纵坐标的绝对值 ③普朗克常量：图线的斜率
颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 ①遏止电压：图线与横轴的交点②饱和电流：电流的最大值③最大初动能：
颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压、②饱和电流③最大初动能，
遏止电压与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率：图线与横轴的交点②遏止电压：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即（注：此时两极之间接反向电压）
3.光电效应规律中的两条线索、两个关系
（1）两条线索
（2）两个关系
光强→光子数目多→发射光电子多→光电流大；
光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。
二、波尔原子模型
1.玻尔原子模型的三条假设
（1）轨道量子化：轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值。
（2）能量量子化
①电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的状态也称之为定态。
②由于原子的可能状态（定态）是不连续的，具有的能量也是不连续的。这样的能量值，称为能级，能量最低的状态称为基态，其他的状态叫作激发态。
（3）频率条件
原子从一种定态（设能量为）跃迁到另一种定态（设能量为）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定。
2.氢原子的能级结构和跃迁问题的理解
（1）能级跃迁
处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态。所以一群氢原子处于量子数为的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为，而一个氢原子跃迁最多会出现种谱线。
原子由高能级向低能级跃迁时以光子的形式放出能量，发射光子的频率由下式决定：（、是始末两个能级且，能级差越大，放出光子的频率就越高。
（2）使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子
①光子：原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到能级时能量有余，而激发到能级时能量不足，则可激发到能级的问题。
当光子能量大于或等于时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能。
②实物粒子：原子还可吸收外来实物粒子（例如自由电子）的能量而被激发，由于实物粒子的动能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于两能级的能量差值，就可使原子发生能级跃迁。
（3）原子跃迁时需要注意的几个问题
①注意一群原子和一个原子
氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。
②注意间接跃迁与直接跃迁
原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁。两种情况下辐射（或吸收）光子的频率可能不同。
③注意跃迁与电离
只适用于光子与原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况。对于光子与原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制，这是因为原子一旦电离，原子结构立即被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论。如基态氢原子的电离能为，只要能量大于或等于的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。
三、放射性元素的衰变
1.衰变实质
（1）衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个粒子，并在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，反应方程为。
（2）衰变：原子核内的一个中子变成一个质子留在原子核内，同时放出一个电子，即粒子放射出来，反应方程为。
2.衰变规律
原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数、质量数、动量、能量守恒。
3.衰变方程通式
（1）衰变：。
（2）衰变：。
4.确定原子核衰变次数的方法与技巧
（1）方法：设放射性元素经过次衰变和次衰变后，变成稳定的新元素，则衰变方程为：。根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程，，，联立解得，。由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组。
（2）技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定衰变的次数（这是因为衰变的次数多少对质量数没有影响），然后根据衰变规律确定衰变的次数。
四、结合能和核能计算
1.比结合能与原子核稳定的关系
（1）比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该原子核就越稳定。
（2）核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核，比结合能较大，表示原子核较稳定。
（3）当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就能释放核能。例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能。
2.核能的计算方法
（1）根据质量亏损计算
①根据爱因斯坦质能方程计算。其中的单位是千克，的单位是焦耳。
②利用原子质量单位和电子伏特计算。
1原子质量单位相当于的能量，，其中的单位为，的单位为。
（2）利用平均结合能来计算
原子核的结合能=核子的平均结合能×核子数。
（3）利用核反应前后结合能之差来计算
核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该核反应所释放(或吸收)的核能。
题型一 光电效应
1．用如图甲所示的实验装置研究光电效应，电路中电源的正负极可以对调，用一定强度、频率为的激光照射阴极时，得到的光电子遏止电压为，饱和电流为，如图乙所示。已知光电子的质量为，所带的电荷量为，普朗克常量为，下列说法正确的是　　
A．阴极的逸出功为
B．阴极的截止频率为
C．光电子的最大初速度为
D．阴极单位时间内射出的光电子数为
【答案】
【解答】解：、根据爱因斯坦光电效应方程得
由动能定理得
解得阴极的逸出功为
解得光电子的最大初速度为
故错误；
、逸出功与截止频率的关系为
解得阴极的截止频率为
故错误；
、光电效应产生是瞬时的，设单位时间内射出的光电子数为，
根据电流的定义得
光电子数为
故正确。
故选：。
2．用图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理量之间的关系。分别用三束光照射同一阴极进行了三次实验，得到电流表示数与电压表示数之间的关系如图乙所示。下列说法正确的是　　
A．入射光光子的能量①②③
B．光电子的最大初动能①②③
C．单位时间照射到上的光子数①③
D．照射到上时金属的逸出功②最大
【答案】
【解答】解：、当光电流为零时，光电管两端加的电压为遏止电压，对应的光的频率为截止频率，根据，入射光的频率越高，对应的遏止电压越大，2光、3光的遏止电压相等，所以2光、3光的频率相等，而1光的频率小，能量值最小，则入射光光子的能量①②③，故错误；
、根据，1光的频率小，则光电子的最大初动能①②③，故错误；
、由图可知，1的饱和电流最大，因此1光束照射时单位时间内产生的光电子数量大，光强最大，则单位时间照射到上的光子数①③，故正确；
、逸出功与金属本身决定，与入射光无关，故错误。
故选：。
3．如图所示为一种光电效应实验装置，其中为内壁镀银的真空玻璃球，阴极金属球被玻璃球包围且比小得多，连接的导线与镀银层不相连，连接微安表的导线与镀银层相连。一定强度的入射光穿过小窗照射到上时发生光电效应，打到镀银层上的光电子全部被吸收，微安表有示数。下列说法正确的是　　
A．滑片向右移动，微安表示数逐渐增大
B．滑片向左移时，微安表示数保持不变
C．滑片向左移时，微安表示数逐渐减小
D．开关断开，微安表示数为零
【答案】
【解答】解：．当滑片向右移动，根据电路构造的分析可知光电管两端的正向电压减小，滑片向左移时，根据电路构造的分析可知光电管两端的正向电压增大，由于微安表的导线与镀银层和电源正极连接，则光电子均可全部打到镀银层上并全部被吸收，所以在光照强度一定的情况下，单位时间内发出的光电子数是一定的，微安表示数不变，故错误，正确；
．开关断开，光电管、电流表、滑动变速器构成闭合回路，发生了光电效应，因此微安表有示数，故错误。
故选：。
4．氦氖激光器发射波长为的单色光，已知普朗克常量。这种光的一个光子能量为　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：根据可得，光的一个光子能量为：
故错误，正确。
故选：。
5．在某次光电效应实验中，得到的遏止电压与入射光的频率的关系如图所示。若该直线的斜率和纵截距分别为和，电子电荷量的绝对值为，则普朗克常量和所用材料的逸出功分别可表示为　　
A．； B．； C．； D．；
【答案】
【解答】解：由题可知，将该直线反向延长，则交纵坐标与，如图：
根据光电效应方程，以及
变形得
根据图像得
解得：
由纵坐标轴截距：
解得逸出功为，故正确，错误。
故选：。
题型二 波尔原子模型
6．在原子跃迁中，辐射如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，是哪一种　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：根据能级图可知，能量的大小顺序为：
，且其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，则发生光电效应的是光子，故正确，错误；
故选：。
7．根据玻尔原子理论，一个氢原子从能级跃迁到能级，该氢原子　　
A．放出光子，库仑力做正功 B．放出光子，库仑力做负功
C．吸收光子，库仑力做负功 D．吸收光子，库仑力做正功
【答案】
【解答】解：氢原子从能级跃迁到能级的过程中，即从高能级向低能级跃迁向外辐射出光子，同时电子的半径减小，库仑力对其做正功，故正确，错误。
故选：。
8．如图为氢原子能级图，大量处于激发态的氢原子，当它们自发地跃迁到较低能级时，下列说法正确的是　　
A．这些氢原子跃迁时最多可产生3种不同频率的光子
B．由能级跃迁到能级时发出光子的波长最长
C．核外电子动能减少，电势能增加
D．该氢原子放出光子，能量减少
【答案】
【解答】解：、根据数字组合公式，可知一群氢原子处于的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，最多只能辐射出6种频率的光子，故错误；
、根据辐射的能量等于两能级间的能级差，那么在辐射出的光子中，由能级跃迁到能级辐射出的光子能量最大，频率最大，波长最短，故错误；
、根据库仑力提供向心力可得，核外电子的动能，据此可知从高能级向低能级跃迁时，核外电子的轨道半径减小，动能增大，因库仑力做正功，则电势能减小，故错误；
、氢原子由高能级向低能级跃迁，能量减少，放出光子，故正确。
故选：。
9．氢原子能级图如图所示，用某单色光照射大量处于基态的氢原子后，氢原子辐射的光对应谱线有一部分属于帕邢系，则该单色光的光子能量可能为　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：从氢原子能级图知帕邢系是高能级向第3能级跃迁时辐射的光谱，所以处于基态的氢原子吸收光子能量后应跃迁到第4、5、能级，故，或，只有是可能的，故正确，错误。
故选：。
10．下列关于氢原子的光谱和能级跃迁说法正确的是　　
A．氢原子的光谱是连续谱
B．氢原子的光谱可能与氧原子的光谱完全相同
C．氢原子可以自发地从能级向能级跃迁
D．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种不同频率的光子
【答案】
【解答】解：、氢原子的光谱是不连续的，故错误；
、每一种元素都有独特的与其他元素不同的光谱，所以氢原子的光谱不可能与氧原子的光谱完全相同，故错误；
、根据玻尔理论，高能级的氢原子可以自发跃迁到低能级，但氢原子不可以自发地从能级向能级跃迁，故错误；
、根据玻尔理论，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多产生种不同频率的光子，故正确。
故选：。
题型三 放射性元素的衰变
11．硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一。是该疗法中一种核反应的方程，其中、代表两种不同的原子核，则　　
A．， B．， C．， D．，
【答案】
【解答】解：根据反应前和发应后的质量数和电荷数守恒有
解得
故正确，错误。
故选：。
12．关于天然放射现象，下列说法正确的是　　
A．天然放射现象表明原子内部是有结构的
B．射线是原子核外电子形成的电子流
C．升高温度可以减小放射性元素的半衰期
D．射线比射线的穿透能力强
【答案】
【解答】解：、天然放射现象放出的射线是原子核发生变化时产生的，这表明原子核内部是有结构的，不是表明原子内部是有结构的，故错误；
、射线来自原子核，是原子核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故错误；
、原子核的半衰期是由原子核本身的性质决定的，与温度无关，故错误；
、三种射线中射线的穿透能力最强，射线次之、射线的穿透能力最差，故正确。
故选：。
13．人工转变是用天然或人工加速的粒子轰击原子核，产生新原子核的过程。约里奥居里夫妇用粒子轰击发现了放射性同位素和，自发衰变成和正电子。下列说法正确的是　　
A．是
B．有14个中子
C．在人工转变中质量数守恒，但电荷数不守恒
D．人类一直生活在各类放射性环境中，任意剂量的射线都不会危及健康
【答案】
【解答】解：、根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，是，故正确；
、根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，的质量数是30，电荷数是14，则中子数为16，故错误；
、在人工转变中质量数守恒，电荷数守恒，故错误；
、过量的放射性会危害健康，故错误。
故选：。
14．心脏起搏器中的微型核电池以钽铂合金作外壳，内装有钚238，可在患者胸内连续安全使用10年以上。现有某型号核电池，只有重，体积仅，内装钚。已知钚的半衰期为87.7年，钚衰变时会放出射线和光子，生成新核。下列说法正确的是　　
A．新核的中子数为142
B．该核电池中的核反应属于核裂变
C．温度升高，钚的半衰期将小于87.7年
D．经43.85年，的钚还剩余
【答案】
【解答】解：、钚的衰变方程为：，所以新核的中子数，故正确；
、核电池中的核反应属于衰变，不是裂变，故错误；
、半衰期与环境无关，所以温度升高，钚的半衰期不变，故错误；
、已知钚的半衰期为87.7年，经87.7年，的钚还剩余，故错误。
故选：。
15．利用的天然放射性，在医学研究中用于检测身体异常。质量为的，经时间后剩余质量为，其图线如图所示，由此可知的半衰期等于　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：由图可知从变到的过程中恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知半衰期为，故错误，正确。
故选：。
题型四 结合能和核能计算
16．原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，判断下列说法正确的是　　
A．比更稳定
B．的比结合能比大
C．两个结合成时需要吸收能量
D．的结合能约为
【答案】
【解答】解：、根据图像可知比比结合能更大，所以比更稳定，故正确；
、由图像可知，的比结合能比小，故错误；
、两个结合成时，由比结合能小向比结合能大的方向反应，所以会释放能量，故错误；
、的比结合能约为，结合能比结合能质量数，所以结合能约为，故错误。
故选：。
17．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——作为发电能源为火星车供电。中的元素是。发生衰变后生成新原子核，衰变的半衰期为87.7年，则　　
A．衰变的核反应方程为
B．原子核的比结合能比小
C．衰变时原子核会向低能级跃迁，并放出光子
D．大约要经过263年会有的原子核发生衰变
【答案】
【解答】解：、根据质量数守恒与电荷数守恒，该衰变方程为，故错误；
、该衰变释放能量，生成物比反应物更稳定，比结合能越大原子核越稳定，所以原子核的比结合能比大，故错误；
、衰变时生成的新原子核会向低能级跃迁，并放出光子，故错误；
、有的原子核发生衰变，根据半衰期公式得：，解得：
即该过程需要经过三个半衰期，即为年年，故正确。
故选：。
18．“玉兔二号”装有我国自主研发的放射性钚电池，其发生核反应后生成铀与粒子，下列说法中正确的是　　
A．铀234原子核内质子数比中子数多50个
B．铀234的比结合能大于钚238的比结合能
C．反应后铀234的质量与粒子的质量之和大于反应前钚238的质量
D．充分利用太阳能加热核电池可以加快钚238的反应
【答案】
【解答】解：、铀234中的中子数为，铀原子核内质子数比中子数少个，故错误；
、核反应放出核能，生成的产物更加稳定，则铀234的比结合能比钚238的比结合能大，故正确；
、由于衰变中有质量亏损，所以衰变后铀234的质量与粒子的质量之和小于衰变前钚238的质量，故错误；
、放射性元素的半衰期与其环境无关，故错误。
故选：。
19．近期，江南造船集团发布我国首艘熔盐堆核动力集装箱船的设计方案，其涉及的核反应中的一个环节是（钍衰变为（镤，关于此衰变，下列说法正确的是　　
A．衰变方程为
B．衰变产生的新核的比结合能更大
C．衰变放出的电子来自于原子的核外电子
D．随着反应堆温度升高，会加快钍核的衰变
【答案】
【解答】解：、根据质量数守恒和电荷数守恒，得衰变方程为，故错误；
、衰变产物比衰变物更加稳定，所以衰变产生的新核的比结合能更大，故正确；
、衰变产生的电子是核内的中子转变成一个质子和一个电子，质子留在核内，电子释放出来，故错误；
、衰变的速度是有原子核内部因素决定的，与外界温度无关，故错误。
故选：。
20．我国在第四代核能系统方面处于领先位置，其中高温气冷堆的核燃料是，核燃料的裂变反应方程为下列说法正确的是　　
A．为电子
B．为中子
C．该反应过程吸收能量
D．该反应是太阳内部的聚变反应
【答案】
【解答】解：根据质量数守恒和质子数守恒可得，的质量数，质子数，故为中子，故错误，正确；
该方程为裂变反应，该反应过程是放出热量，故错误。
故选：。
一．选择题（共14小题）
1．某烟雾报警器结构和原理如图甲和乙所示。光源向外发射某一特定频率的光，发生火情时有烟雾进入报警器内，由于烟雾对光的散射作用，会使部分光进入光电管从而发生光电效应，于是有电流输入报警系统，当电流大于就会触发报警系统报警。某次实验中，当滑动变阻器的滑片处于图乙所示位置，烟雾浓度增大到时恰好报警。假设烟雾浓度越大，单位时间内光电管接收到的光子个数越多。已知元电荷为，下列说法正确的是　　
A．光电管内单位时间激发出的光电子数为时，一定会触发报警
B．将滑片向左移动，当烟雾浓度小于时有可能报警
C．仅提高光源发出光的强度，光电子的最大初动能将增大
D．报警器报警时，将滑片向左移动警报有可能会被解除
【答案】
【解答】解：．光电管内单位时间激发出的光电子数为时，在阴极产生的光电子不一定全部到达极，故不一定能让报警系统的电流达到，则不一定能触发报警，故错误；
．将滑片向左移动，光电管两端所加的正向电压减小，单位时间内到达极的光子个数可能减少，则报警系统的电流将减小；烟雾浓度减小，单位时间内光电管接收到的光子个数减少，所以当烟雾浓度小于时不可能报警，故错误；
．根据光电效应方程，可知光电子的最大初动能与光的频率有关，与光的强度无关，故仅提高光源发出光的强度，光电子的最大初动能不变，故错误；
．报警器报警时，将滑片向左移动，光电管两端所加的正向电压减小，单位时间内到达极的光子个数减少，报警系统的电流减小，警报有可能会被解除，故正确。
故选：。
2．根据玻尔提出的轨道量子化模型，氢原子不同能级的能量关系为，部分能级如图所示，已知可见光的波长在之间，对应的可见光光子能量范围为。由此可推知氢原子在能级跃迁时　　
A．从能级跃迁到基态时发出可见光
B．从高能级向能级跃迁时发出的光均为可见光
C．处于基态的氢原子吸收能量为的光子后可以跃迁至激发态
D．从高能级向能级跃迁时发出的光波长比红光更长
【答案】
【解答】解：、由能级图得从能级向基态跃迁时，发出的光子能量为：△，不在可见光的能量范围内，故错误；
、从高能级向能级跃迁时，辐射出的光子最大能量为：△，因此从高能级向能级跃迁时有部分为非可见光，故错误；
、根据能级图，没有能级与基态的能量差为，所以不会被吸收，故错误；
、从高能级向能级跃迁时，辐射出的光子能量最大为：△
可知从高能级向能级跃迁时发出的光能都小于红光光能，则发出的光的波长均大于红光波长，故正确。
故选：。
3．研究光电效应的电路图如图（a）所示，现用某一频率的单色光照射阴极，改变滑动变阻器滑片的位置，记录微安表的示数1和对应电压表的示数，然后将电源的正负极对调，重复上述过程，作出图像如图（b）所示，已知电子的电荷量大小为，普朗克常量为，则下列说法正确的是　　
A．入射光的频率为
B．阴极的逸出功为
C．电压大小与入射光的频率成正比
D．从阴极逸出的光电子最大初动能为
【答案】
【解答】解：、设阴极材料的逸出功为，根据爱因斯坦的光电效应方程有，根据动能定理有，可得入射光的频率为，故错误，正确；
、由上面的分析可得阴极材料 的逸出功，遏制电压，所以电压大小与入射光的频率成一次函数关系，不是正比例关系，故错误。
故选：。
4．物理学作为一门高精密度的实验学科，应用在各个领域，下列说法正确的是　　
A．泊松亮斑，说明光具有粒子性
B．利用偏振现象，可以用偏振片对声波进行阻隔，起到消音的效果
C．让激光束通过双狭缝，在光屏上出现条纹，波长越长，条纹间距越小
D．康普顿效应，说明光具有粒子性
【答案】
【解答】解：、泊松亮斑是光的衍射现象，说明光具有波动性，故错误；
、光波是横波，利用偏振现象，可以用偏振片对光波进行阻隔，声音通常是纵波，故偏振片起不到消音的效果，故错误；
、根据，可知波长越长，条纹间距越大，故错误；
、康普顿效应说明光具有粒子性，故正确；
故选：。
5．中国科学家2023年2月26日在国际上刊文宣布，通过我国高海拔宇宙线观测站“拉索”，在人类历史上首次找到能量高于1亿亿电子伏特的宇宙线起源天体。已知普朗克常量，电子的电量，人眼能看见的最高能量的可见光为频率的紫光，该紫光光子能量为　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：根据能量子的公式有
代入数据解得
故正确，错误；
故选：。
6．卢瑟福提出原子核式结构学说的根据是在用粒子轰击金箔的实验中，发现粒子　　
A．全部穿过或发生很小的偏转
B．全部发生很大的偏转
C．绝大多数发生偏转，甚至被弹回
D．绝大多数穿过不发生偏转，只有少数发生很大偏转，甚至极少数被弹回
【答案】
【解答】解：卢瑟福提出原子核式结构学说的根据是在用粒子轰击金箔的实验中，发现粒子绝大多数穿过不发生偏转，只有少数发生很大偏转，有的偏转超过，甚至极少数被弹回。故错误，正确；
故选：。
7．阿雷西博望远镜在1974年用波长为的调频电磁波第一次向银河系发送了人类的问候。已知电磁波在真空中的传播速度为，普朗克常量为，关于该电磁波下列说法正确的是　　
A．频率为 B．频率为
C．光子能量为 D．光子动量为
【答案】
【解答】解：根据光子的能量，结合，可得光子的能量为：，故错误，正确；
光子的动量表达式：，故错误；
故选：。
8．用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，该实验的核反应方程式是，粒子为　　
A．正电子 B．中子 C．氘核 D．氦核
【答案】
【解答】解：设粒子的电荷数为，质量数为，则根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒的特点可知：
；
解得：，，则粒子为中子，故正确，错误；
故选：。
9．中国的新一代人造太阳“中国环流三号”已经实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要一步。发生核聚变的一种核反应方程为，关于该核反应下列说法正确的是　　
A．为电子
B．该核反应可以在常温下进行
C．该核反应过程中没有质量亏损
D．的比结合能大于的比结合能
【答案】
【解答】解：、根据核反应过程质量数守恒和电荷数守恒可知，的质量数为1，电荷数为0，因此为中子，故错误；
、核聚变反应为热核反应，必须在高温下进行，常温下不发生反应，故错误；
、核反应中减小的质量转化为能量释放出来，该核反应释放能量，所以有质量亏损，故错误；
、该核反应的生成物的原子核更稳定，根据比结合能与核子关系的图像，的比结合能大于的比结合能，故正确。
故选：。
10．2024年4月20日我国首次实现核电商用堆批量生产碳同位素。具有放射性，会自发衰变成氮，它的半衰期为5730年，则　　
A．该衰变需要吸收能量
B．该衰变发生后原子核内的中子数减少
C．升高温度能减小的半衰期
D．20个经过11460年后剩下5个
【答案】
【解答】解：、衰变过程中释放能量，故错误；
、射线是原子核中的中子转化为质子时产生的，衰变发生后原子核内的中子数减少，故正确；
、放射性元素的半衰期是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故错误；
、半衰期是大量原子核的统计学规律，对于少量原子核不成立，故错误。
故选：。
11．如图，射线测厚仪采用放射性元素作为放射源，其发生衰变的半衰期为。则该测厚仪　　
A．衰变产物为，且衰变产物的比结合能小于的比结合能
B．衰变的原因是弱相互作用
C．用于监测与控制几厘米钢板厚度的最佳选择是射线
D．放射源经后衰变掉物质的质量为
【答案】
【解答】解：、衰变放出的粒子是电子，根据质量数和电荷数守恒可知，衰变产物为，且衰变生成物比反应物更稳定，比结合能更大，故错误；
、发生衰变的原因是弱相互作用，故正确；
用于监测与控制钢板厚度的最佳选择是射线而不是射线，故错误；
根据衰变方程可知，放射源经后剩余的未发生衰变，即已衰变的质量为，故错误。
故选：。
12．2023年12月，新一代人造太阳“中国环流三号”面向全球开放。假设“人造太阳”内部发生的两种核聚变分别为，，已知的比结合能为，的比结合能为，的比结合能为，的比结合能为，光在真空中的传播速度为。下列说法正确的是　　
A．核反应方程中为电子，为质子
B．核反应中的质量亏损
C．的平均核子质量小于的平均核子质量
D．核反应过程中亏损的质量会转变为能量
【答案】
【解答】解：．根据质量数与电荷数守恒可知的质量数，电荷数，所以为，故错误；
．核反应放出的能量为△，由能量守恒可得，解得，故错误；
．反应过程中释放大量热量，的比结合能大于的比结合能，的平均核子质量小于的平均核子质量，故正确；
．△△说明质量和能量在量值上的联系，但决不等同于这两个量可以相互转变，故错误。
故选：。
13．太阳的总输出功率为，它来自三种核反应，这些反应的最终结果是氢转变为氢。按照总输出功率计算，太阳每秒失去的质量约为　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：根据核反应过程中，释放的核能与质量亏损的关系得△△
太阳每秒释放的能量为△△
则太阳每秒失去质量为△
故错误，正确。
故选：。
14．热核聚变反应之一是氘核和氚核聚变反应生成氦核和中子。已知的静止质量为，的静止质量为，的静止质量为，中子的静止质量为。又有相当于．则反应中释放的核能约为　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：氘核和氚核的核聚变方程为，
根据质能方程可得：△△，故正确，错误。
故选：。
二．填空题（共6小题）
15．太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看作是4个氢核结合成1个氦核，同时释放出正电子：已知氢核的质量为，氦核的质量为，正电子的质量为，真空中光速为。则每次核反应中的质量 　减少　（选填“增加”、“减少”或“不变” ；氦核的比结合能为 　　。
【答案】减少；
【解答】解：核聚变是放能反映，所以反应前后质量减少。根据核反应质量数守恒，电荷数守恒，可知生成了2个正电子，所以质量亏损为 △
根据△
产生的能量为：
所以氦核的比结合能为
故答案为：减少；
16．2023年4月，日本政府不顾国际社会强烈反对，启动福岛第一核电站核污水的排海行动，这一行为引发全球担忧。福岛核污水中含有60多种放射性核素，其中碳14的半衰期约为5730年，碳14衰变到剩余需要约 　11460　年。如何更安全的利用核能成为人类迫切需要解决的问题，目前人们获取核能主要有两条途径；重核裂变和轻核聚变，请将下列核反应方程补充完整： 　　；　　。
【答案】11460；；
【解答】解：由半衰期公式
即
解得
年
根据质量数和电荷数守恒可得
；。
故答案为：11460；；
17．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为 　　，方程式是衰变方程，其中是 　　，铀衰变成钚的核反应方程为 　　。
【答案】，电子，。
【解答】解：卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为。
根据质量数守恒和电荷数守恒可知，的质量数为，电荷数为，所以是电子。
铀衰变成钚的核反应方程为。
故答案为：，电子，。
18．用不同频率的光照射锌板的表面，可得光电子最大初动能随入射光频率的变化图像如图所示，图线与横轴、纵轴的截距分别为、，则锌的逸出功为 　　，普朗克常量可表示为 　　。（结果均用、表示）
【答案】，
【解答】解：根据爱因斯坦光电效应方程结合图像可知斜率等于普朗克常量，有；
当时，有，即该金属的逸出功。
故答案为：，
19．如图所示，处于的激发态的氢原子跃迁到基态，释放出的光子能量为 　12.75　，若用它照射铝片（铝的逸出功为，逸出的光电子最大初动能　　。
【答案】12.758.55。
【解答】解：根据跃迁规律，处于的激发态的氢原子跃迁到基态，释放出的光子能量为
，
用它照射铝片（铝的逸出功为，根据光电效应方程，逸出的光电子最大初动能为
，
故答案为：12.758.55。
20．图示为英国物理学家卢瑟福设计的实验装置图。实验中，金箔的厚度约为　　（选填“”、“ ”、“ ” 。用高速飞行的粒子轰击金箔，发现：　　粒子产生超过的大角度偏转，甚至被弹回（选填“绝大多数”、“少数”、“极少数” 。
【答案】；极少数
【解答】解：粒子散射实验中，金箔的厚度约为；
实验现象是绝大多数的粒子几乎沿直线通过，只有极少数粒子产生超过的大角度偏转，甚至被弹回。
故答案为：；极少数
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