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第12讲 光电效应 原子结构和原子核
（2024 福建）2024年我国研发出一款安全性高、稳定发电时间长的新微型原子能电池。该电池将Ni衰变释放的能量转化为电能，衰变方程为Ni→Cu+X，式中，是质量可忽略不计的中性粒子，则X表示的是（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：根据核反应方程满足质量数和电荷数守恒的规则，核反应方程式为Ni→Cu，故B正确，ACD错误。
故选：B。
（2024 海南）利用如图所示的装置研究光电效应，使闭合单刀双掷开关S接1，用频率为ν1的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为U1，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　）
A．其他条件不变，增大光强，电压表示数增大
B．改用比ν1更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为U1
C．其他条件不变，使开关接2，电流表示数仍为零
D．光电管阴极材料的截止频率
【解答】解：A.当开关S接1时，由爱因斯坦光电效应方程eU1＝hν1﹣W0，故其他条件不变时，增大光强，电压表的示数不变，故A错误；
B.若改用比ν1更大频率的光照射时，调整电流表的示数为零，而金属的逸出功不变，故遏止电压变大，即此时电压表示数大于U1，故B错误；
C.其他条件不变时，使开关S接2，此时hν1＞W0可发生光电效应，且加的正向电压，故电流表示数不为零，故C错误；
D.根据爱因斯坦光电效应方程eU1＝hν1﹣W0，其中W0＝hνc，联立解得，光电管阴极材料的截止频率为，故D正确。
故选：D。
（2024 浙江）发现中子的核反应方程为→X，“玉兔二号”巡视器的核电池中钚238的衰变方程为型→正确的是（　　）
A．核反应方程中的X为
B．衰变方程中的Y为
C．中子n的质量数为零
D．钚238的衰变吸收能量
【解答】解：A.设X的质量数为A、电荷数为Z；
根据质量数守恒4+9＝A+1，解得A＝12
根据电荷数守恒2+4＝Z+0，解得Z＝6
因此X为，故A正确；
B.同理，Y对应的质量数为4，电荷数为2，因此Y为，故B错误；
C.中子的质量数为1，故C错误；
D.衰变过程要释放能量，故D错误。
故选：A。
（2024 浙江）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n＝3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为ν31、ν32和ν21的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。正确的是（　　）
A．频率为ν31的光，其动量为
B．频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能之差为hν32
C．频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d、双缝到屏的距离为l的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为
D．若原子从n＝3跃迁至n＝4能级，入射光的频率ν34′
【解答】解：A.根据光子的动量公式
根据波长、波速和频率的关系
根据能级公式hν＝E3﹣E1
联立解得，故A错误；
B.根据光电效应方程Ekm＝hν﹣W0
由于逸出功W0相同
因此两种光射入时逸出电子最大初动能之差ΔEkm＝hΔν＝h（ν31﹣ν21）＝hν32，故B正确；
C.根据双缝干涉条纹间距公式
两种光发生干涉时的条纹间距之差
而
代入数据解得，故C错误；
D.因为入射光是光子，则跃迁时氢原子吸收的能量必为能级的差值，则对应光子的频率，故D错误。
故选：B。
（2024 北京）产生阿秒光脉冲的研究工作获得2023年的诺贝尔物理学奖，阿秒（as）是时间单位，1as＝1×10﹣18s。阿秒光脉冲是发光持续时间在阿秒量级的极短闪光，提供了阿秒量级的超快“光快门”，使探测原子内电子的动态过程成为可能。设有一个持续时间为100as的阿秒光脉冲，持续时间内至少包含一个完整的光波周期。取真空中光速c＝3.0×108m/s，普朗克常量h＝6.6×10﹣34J s，下列说法正确的是（　　）
A．对于0.1mm宽的单缝，此阿秒光脉冲比波长为550nm的可见光的衍射现象更明显
B．此阿秒光脉冲和波长为550nm的可见光束总能量相等时，阿秒光脉冲的光子数更多
C．此阿秒光脉冲可以使能量为﹣13.6eV（﹣2.2×10﹣18J）的基态氢原子电离
D．为了探测原子内电子的动态过程，阿秒光脉冲的持续时间应大于电子的运动周期
【解答】解：A、由题意可知此阿秒光脉冲的光波周期最大为Tm＝100as＝100×10﹣18s，其波长最大为λm＝cT＝3.0×108×100×10﹣18m＝3×10﹣8m＝30nm＜550nm，对于0.1mm宽的单缝，波长越长，衍射现象越明显，可知波长为550nm的可见光比此阿秒光脉冲的衍射现象更明显，故A错误；
B、光子能量E＝hν，因此阿秒光脉冲的最大波长小于550nm，故此阿秒光脉冲的光子能量较大，若总能量相等时，阿秒光脉冲的光子数更少，故B错误；
C、此阿秒光脉冲的光子能量最小值为：，故此阿秒光脉冲可以使能量为﹣13.6eV（﹣2.2×10﹣18J）的基态氢原子电离，故C正确；
D、由题意可知阿秒光脉冲提供了阿秒量级的超快“光快门”，来探测原子内电子的动态过程，故为了探测原子内电子的动态过程，阿秒光脉冲的持续时间应小于电子的运动周期，故D错误。
故选：C。
（2024 山东）2024年是中国航天大年，神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天，部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知衰变为的半衰期约为29年；衰变为的半衰期约为87年。现用相同数目的和各做一块核电池，下列说法正确的是（　　）
A．衰变为时产生α粒子
B．衰变为时产生β粒子
C．50年后，剩余的数目大于的数目
D．87年后，剩余的数目小于的数目
【解答】解：A.核反应遵循质量数和电荷数守恒，的衰变方程为，衰变产生β粒子，故A错误；
B.的衰变方程为，衰变产生α粒子，故B错误；
CD.因衰变为的半衰期小于衰变为的半衰期，故相同时间后剩余的数目小于的数目，故C错误，D正确。
故选：D。
（2024 浙江）如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为vm。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d（远小于板长），电子的质量为m，电荷量为e，则（　　）
A．M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大
B．只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能
C．电子从M到N过程中y方向位移大小最大为
D．M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零
【解答】解：AB．根据动能定理，从金属板M上逸出的光电子到到达N板时
解得：
根据上述表达式可知，粒子到达N板时的动能与两极板间距无关，与电子从金属板中逸出的方向无关，故AB错误；
C．平行极板M射出的电子到达N板时在y方向的位移最大，则电子从M到N过程中y方向最大位移为
y＝vmt
解得：
故C正确；
D．M、N间加反向电压电流表示数恰好为零时，则
解得：
故D错误。
故选：C。
（2024 浙江）已知氘核质量为2.0141u，氚核质量为3.0161u，氦核质量为4.0026u，中子质量为1.0087u，阿伏加德罗常数NA取6.0×1023mol﹣1，氘核摩尔质量为2g mol﹣1，1u相当于931.5MeV。关于氘与氚聚变成氦，下列说法正确的是（　　）
A．核反应方程式为
B．氘核的比结合能比氦核的大
C．氘核与氚核的间距达到10﹣10m就能发生核聚变
D．4g氘完全参与聚变释放出能量的数量级为1025MeV
【解答】解：A、核反应过程质量数和电荷数守恒，可知核反应方程式为：，故A错误；
B、氘核的比结合能比氦核的小，故B错误；
C、氘核与氚核发生核聚变，它们间的距离达到10﹣15m以内才可以发生核聚变，故C错误；
D、一个氘核与一个氚核聚变反应过程，质量亏损为：Δm＝2.0141u+3.0161u﹣4.0026u﹣1.0087u＝0.0189u
聚变反应释放的能量：ΔE＝Δm×931.5MeV＝0.0189u×931.5MeV≈17.6MeV
4g氘含有氚核的个数：
4g氘完全参与聚变释放出能量：E＝N ΔE＝1.2×1024×17.6MeV≈2.11×1025MeV，数量级为1025MeV，故D正确。
故选：D。
（2024 浙江）氢原子光谱按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式，n＝3、4、5、6……用Hδ和Hγ光进行如下实验研究，则（　　）
A．照射同一单缝衍射装置，Hδ光的中央明条纹宽度宽
B．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，Hδ光的侧移量小
C．以相同功率发射的细光束，真空中单位长度上Hγ光的平均光子数多
D．相同光强的光分别照射同一光电效应装置，Hγ光的饱和光电流小
【解答】解：根据巴耳末公式，我们可以知道Hα、Hβ、Hγ、Hδ分别对应n＝3、4、5、6的谱线。
A、用Hδ和Hγ光照射同一单缝衍射装置，光的波长越长，中央明条纹宽度越宽。由于Hγ光的波长较Hδ的长，所以Hγ光的中央明条纹宽度最宽，故A错误。
B、Hγ光的波长较长，根据：
可知Hγ光的频率较小，则Hγ光的折射率较小，在平行玻璃砖的偏折较小，Hγ光的侧移量小，故B错误；
C、Hγ光的频率较小，Hγ光的光子能量较小，以相同功率发射的细光束，Hγ光的光子数较多，真空中单位长度上Hγ光的平均光子数多，故C正确；
D、若Hδ、Hγ光均能发生光电效应，相同光强的光分别照射同一光电效应装置，Hγ光的频率较小，Hγ光的光子能量较小，Hγ光的光子数较多，则Hγ光的饱和光电流大，Hδ光的饱和光电流小，故D错误。
故选：C。
（多选）（2024 天津）中国钍基熔盐堆即将建成小型实验堆，为我国能源安全和可持续发展提供有力支持。反应堆中涉及的核反应方程有：①②，下列说法正确的是（　　）
A．方程①中X是中子
B．方程②中发生了β衰变
C．受反应堆高温影响，的半衰期会变短
D．方程②释放电子，说明电子是原子核的组成部分
【解答】解：A．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，方程①中X是中子，故A正确；
B．方程②中放出的粒子是电子，则发生了β衰变，故B正确；
C．半衰期只由原子核自身决定，与外界因素无关，也不会受反应堆高温影响，故的半衰期不变，故C错误；
D．方程②释放电子，但该电子是由于原子核的中子转化为质子释放出来的，并不能说明电子是原子核的组成部分，故D错误。
故选：AB。
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
知识体系
三、原子核及其衰变
　知识体系
四、核反应　核能的计算
知识体系
【方法指导】
一、光电效应的研究思路
二、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。
三、计算核能的几种方法
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。
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。
考点一 光电效应问题
（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 浙江模拟）北京时间2024年5月5日19时54分，太阳爆发了一次X射线耀斑，X射线耀斑的级别划定通常以地球同步轨道卫星观测到的X射线流量来表征。射线流量指在单位时间、单位面积上接收到的射线能量。若太阳均匀地向各个方向辐射X射线，设波长为λ，太阳辐射X射线的总功率为P。同步卫星探测仪正对太阳的面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，则同步卫星探测仪探测到的X射线流量中的光子数为（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：一个X射线的光子能量为E＝h，同步卫星探测到的X射线的总能量为E总，则探测到的X射线的光子数为n，有E总＝nE，解得，故C正确，ABD错误。
故选：C。
（2024 洛阳一模）如图所示是研究光电效应的电路图，滑动变阻器的滑片P位于图示位置，用黄光照射阴极K时，电流表示数不为零，下列说法正确的是（　　）
A．仅增加黄光的光强，电流表示数变大
B．若换用光强较弱的紫光照射，可能会使电流表的示数变为零
C．仅将P移至C端，电流表示数一定变为零
D．康普顿根据爱因斯坦的光电效应方程计算出了普朗克常量
【解答】解：A、产生光电效应时，当入射光频率一定，光电流强度随入射光强度的增大而增大，故增加黄光的强度，光电流变大，电流表示数变大，故A正确；
B、紫光的频率大于黄光，用黄光照射阴极发生了光电效应，用紫光照射一定产生光电效应，加在光电管两端的电压为正向电压，所以电流表示数一定不为零，故B错误；
C、只将滑动变阻器的滑片P移至C端时，加在光电管的电压为零，但仍然会有部分光电子到达光电管的阳极，在电路中形成电流，电流表的示数不为零，故C错误；
D、密立根依据爱因斯坦光电效应方程，测量计算出普朗克常量，与普朗克根据黑体辐射得出的值在误差允许的范围内是一致的，故D错误；
故选：A。
考点二 原子结构
（2024 衡阳县模拟）已知轨道量子数为n的氢原子能级为En（E1为氢原子处于基态时的能级，n＝2、3、4…）。现用单色光A照射大量处于基态的氢原子，只能产生一种频率的光子；用单色光B照射大量处于基态的氢原子，能产生三种不同频率的光子，则单色光A和单色光B的光子能量之比为（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：用单色光A照射大量处于基态的氢原子，只能产生一种频率的光子，则氢原子跃迁到第二能级，则有EA＝E2﹣E1
用单色光B照射大量处于基态的氢原子，能产生三种不同频率的光子，则氢原子跃迁到第三能级，则有EB＝E3﹣E1
结合En解得
故ABC错误，D正确；
故选：D。
（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。
（2024 淄博一模）根据玻尔理论，氢原子的能级图如图甲所示，大量处于某激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出的复色光通过玻璃三棱镜后分成a、b、c、d、e、f六束（含不可见光），如图乙所示。已知可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV，则（　　）
A．b、c为可见光 B．a、b、c为可见光
C．d、e为可见光 D．e、f为可见光
【解答】解：根据数学组合公式，解得处于激发态的氢原子能级为n＝4
所以可能的光子能量从低到高分别为0.66eV，1.89eV，2.55eV，10.20eV，12.09eV，12.75eV，因为光子能量E＝hν且光的频率越高则折射率越大，光的偏折程度就越大，所以a、b、c、d、e、f六束光频率越来越高，能量越来越强。又因为可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV，所以b、c为可见光，故A正确，BCD错误。
故选：A。
（2024 江苏模拟）氢原子能级如图甲所示，一群处于高能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光波长范围约为400nm到760nm之间，a光的光子能量为2.86eV。则（　　）
A．氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的可见光
B．当滑片P向a端移动时，光电流I将增大
C．a光照射得到的光电流最弱，所以a光光子动量最小
D．图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有|Ub﹣Uc|≤0.97V
【解答】解：A．根据玻尔理论结合排列组合可知，氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的光，根据氢光谱的特点可知其中只有2条可见光，故A错误；
B．由图可知，当滑片P向a端移动时，施加反向电压，光电流I将减小，故B错误；
C．根据hν﹣W0＝eU
可知频率越大，遏止电压越大，故a光的频率最大，根据
可知频率越大，波长越短，故a光的波长最短，根据
可知a光光子动量最大，故C错误；
D．可见光波长范围约为400nm到760nm之间，根据氢原子能级图可知氢光谱可见光只有4条，而a光的能量最大，根据玻尔理论En＝E2+Ea＝﹣3.4eV+2.86eV＝﹣0.54eV，故a光是氢原子从n＝5能级向n＝2能级跃迁发出的光，b光是氢原子从n＝4能级向n＝2能级跃迁发出的光，能量为Eb＝E4﹣E2＝﹣0.85eV+3.4eV＝2.55eV，c光是氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁发出的光，能量为Ec＝E3﹣E2＝﹣1.51eV+3.4eV＝1.89eV，故图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有|Ub﹣Uc|2.55V﹣1.89V＝0.66eV≤0.97V，故D正确。
故选：D。
考点三 核反应
（2024 蚌埠模拟）位于我省合肥的核聚变大科学装置“夸父”预计于2025年底全面建成，它将用来验证我国“人造太阳”实验的关键技术。下列关于核聚变反应的说法正确的是（　　）
A．核聚变反应过程中没有质量亏损
B．核聚变反应后原子核的总质量增加
C．核聚变反应后，核子的比结合能增加
D．核聚变反应后，核子的比结合能减小
【解答】解：AB、核聚变反应过程中存在质量亏损，释放出大量的能量，核聚变反应后原子核的总质量减少，故AB错误；
CD、核聚变反应后，放出能量，反应后新生成的原子核比反应前的原子核更稳定，核子的比结合能增加，故C正确，D错误。
故选：C。
（2024 大庆三模）2023年以来，我国启动实施未来产业启航行动，明确可控核聚变领域为未来能源的唯一方向。已知一核聚变过程的核反应方程为HH→HeY，则方程中的x、Y分别为（　　）
A．x＝2，Y为中子n B．x＝3，Y为中子n
C．x＝2，Y为电子e D．x＝3，Y为质子H
【解答】解：根据核反应过程质量数电荷量守恒定律可得，方程中质量数是4+1﹣2＝3，所以x＝3，Y是中子，故B正确，ACD错误。
故选：B。
（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 辽宁二模）1947年，我国科学家钱三强、何泽慧夫妇等发现铀核裂变中的三分裂和四分裂现象中涉及轻核出射。2022年4月29日赵鹏巍和孟杰团队揭示了其中的产生机制。一种典型的铀核裂变反应方程为Un→BaXn。下列说法正确的是（　　）
A．y＝4
B．x＝36
C．太阳通过核裂变不断向外界释放能量
D．核反应过程中能量一定不守恒
【解答】解：A、核反应过程中，根据质量数守恒可得：235+1＝144+89+y，解得y＝3，故A错误；
B、根据电荷数守恒可得：92＝56+x，解得x＝36，故B正确；
C、太阳通过核聚变不断向外界释放能量，故C错误；
D、核反应过程中能量一定守恒，故D错误。
故选：B。
（2024 琼山区一模）中科院近代物理研究所利用兰州重离子加速器（HIRFL）通过“熔合蒸发”反应合成超重核Ds，并同时辐射出一个中子。下列可能合成该超重核的原子核组合是（　　）
A．Ni，Pb
B．Ni，Pb
C．Ni，Bi
D．Ni，Bi
【解答】解：核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，需满足Z1+Z2＝110，A1+A2＝271+1＝272，将选项代入检验，只有B项符合，故ACD错误，B正确。
故选：B。
（2024 浙江模拟）我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”，其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素。科学家尝试使用核反应n产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是（　　）
A．Y为Fe，A＝299 B．Y为Fe，A＝301
C．Y为Cr，A＝295 D．Y为Cr，A＝297
【解答】解：核反应前后质量数守恒和电荷数守恒，设Y原子核的电荷数为y，质量数为A，则根据电荷数守恒可得：
y+95＝119
解得：y＝24
即Y为Cr；根据质量数守恒，则有
54+243＝A+2
解得：A＝295，故C正确，ABD错误；
故选：C。
（2024 洛阳一模）日本东电正式提交核污水排海申请，预计2023年春开始排入福岛核电站1公里处的近海，此决定引发国内外强烈质疑。核泄漏对环境会造成污染，影响人类的安全、生活，其中核反应之一为Cs→Ba+X。下列说法正确的是（　　）
A．该核反应为α衰变
B．环境温度升高，则Cs的半衰期增大
C．Ba的比结合能比Cs的比结合能大
D．Cs的质量等于Ba和X的总质量
【解答】解：A、根据质量数守恒可知X的质量数：A＝137﹣137＝0，根据电荷数守恒可知X的电荷数：z＝55﹣56＝﹣1，可知X为电子，该核反应为β衰变，故A错误；
B、原子核的半衰期非常稳定，不因外界环境变化而发生变化，故B错误；
C、衰变的过程中释放能量，新核的结合能增大，由于质量数没有不变，则新核与旧核的核子数目相等，所以的比结合能比Cs的比结合能大，故C正确；
D、衰变的过程中释放能量，则产生质量亏损，所以Cs的质量大于Ba和X的总质量，故D错误。
故选：C。
（2024 东河区校级模拟）静止在匀强磁场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与磁场方向垂直，且经过一定时间后形成的轨迹如图所示。那么碳14的核反应方程可能是（　　）
A．CHeBe
B．CeB
C．CeN
D．CHB
【解答】解：根据放射的某种粒子与反冲核动量守恒可得
m1v1＝m2v2
根据洛伦兹力提供向心力
可得粒子运动的半径
则放射的某种粒子与反冲核在磁场中的运动半径关系为
由图可知放射的某种粒子与反冲核在磁场中的运动半径关系约为
r1＝2r2
且电荷量满足
q1+q2＝6
则有
q1＝2，q2＝4
故碳14的核反应方程可能是
故BCD错误，A正确。
故选：A。
（2024 青秀区校级模拟）某原子核内有核子N个，其中包含中子n个，当该核俘获一个中子后，放出一个α粒子，变成新的原子核，可知这个新的原子核（　　）
A．质量数是（N﹣4） B．原子序数是（N﹣n﹣2）
C．有中子（n﹣2）个 D．核子数是（n﹣3）个
【解答】解：某原子核有N个核子，中子有n个，则质子数为N﹣n个。当该核俘获一个中子后，中子数为n+1，核子数为N+1；放出一个α粒子后，中子数减少2，核子数减少4，即此时的中子数为n﹣1，核子数为N﹣3，质量数为N﹣3，原子序数为（N﹣3）﹣（n﹣1）＝N﹣n﹣2
故B正确，ACD错误。
故选：B。
（2024 镇海区校级一模）静止在O点的C原子核发生衰变的同时，空间中出现如图所示的匀强电场。之后衰变产物A、B两粒子的运动轨迹OA、OB如图虚线所示，不计重力和两粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　）
A．A粒子为Be粒子
B．C原子核发生的是β衰变
C．两粒子始终处在同一等势面上
D．经过相等时间A、B粒子位移比为2：5
【解答】解：AB．根据A、B两粒子的运动轨迹，可知其所受电场力均与电场方向相同，即两粒子均带正电，可知原子核发生的是α衰变，由衰变反应前后质量数与核电荷数守恒可得，衰变后放出α粒子和质量数为10，核电荷数为4的粒子，即为。
又有衰变过程动量守恒，则mAvA﹣mBvB＝0
可知，质量越大，速度越小，即的初速度小于α粒子的初速度，粒子在电场中做类平抛运动，则有x＝vt，
解得
根据图像可知，当竖直分位移大小相等时，的初速度小，电荷量多，则水平分位移小一些，可知A粒子为Be粒子，故A正确，B错误；
C．根据上述有
可知，若时间相等，的比荷小于α粒子的比荷，即经历相等时间，的竖直分位移小于α粒子的竖直分位移，匀强电场等势面与电场线垂直，即两粒子飞出后不在同一等势面上，故C错误；
D．根据上述有x＝vt，规定vA的方向为正方向，由动量守恒得mAvA﹣mBvB＝0
解得，经过相等时间A、B粒子水平分位移比vAt：vBt
可知，经历相等时间A、B粒子水平分位移比为2：5，位移之比并不等于2：5，故D错误。
故选：A。
（2024 南宁模拟）锶90的半衰期为28年，衰变方程为。下列说法正确的是（　　）
A．的比结合能比的比结合能大
B．和的核电荷数均为90
C．衰变释放出的电子是Sr原子的核外电子电离形成的
D．经过56年的时间，40克原子核中有30克已经发生了衰变
【解答】解：A．根据衰变的产物比反应物更稳定，可知的比结合能比的比结合能小，故A错误；
B．和的核电荷数分别为38、39，故B错误；
C．衰变释放出的电子是原子核内的一个中子转变为一个质子和一个电子而来的，并不是核外电子电离形成的，故C错误；
D．根据半衰期的计算公式，经过56年的时间，40克原子核中还剩下
故有40g﹣10g＝30g的发生了衰变，故D正确。
故选：D。
（2024 海口模拟）“玉兔二号”上装配的放射性同位素电池，能将衰变释放的部分核能转化成电能。的半衰期是87.7年，发生衰变的核反应方程为器，下列正确的是（　　）
A．X是α粒子
B．温度升高的半衰期变大
C．X是β粒子
D．100个经过87.7年剩余50个
【解答】解：AC．根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒可知，方程中的X质量数为A＝238﹣234＝4，电荷数为Z＝94﹣92＝2，则X是，即α粒子，故A正确，C错误；
B．半衰期只与原子核内部结构有关，与外界环境因素无关，故B错误；
D．放射性原子核的半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核衰变不适用，故D错误；
故选：A。
（2024 镇海区模拟）如图所示，某激光器的一端固定于圆心O点，以角速度ω绕O点转动，转动过程中从激光器的另一端连续发出波长为λ的细激光束（不计光束截面积），在半径为R的虚线圆某处固定一弧形接收屏，接收屏沿虚线圆的长度为l。激光器转动一周的过程中，接收屏接收到的光子数为n，已知普朗克常数为h，激光传播的速度为c，则激光器的发射功率为（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：根据角速度和周期关系可得：激光器转动的周期为
在转一周的过程中虚线圆单位长度接收到的光能量为
接收屏接收到的光能量为E＝E0l
每个光子能量为
则在激光器转动一周的过程中，接收屏接收到的光子数为
联立解得：，故B正确，ACD错误。
故选：B。
（2024 鼓楼区校级模拟）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　）
A．图1中的Hα对应的是Ⅰ
B．图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ
C．Ⅰ的光子动量小于Ⅱ的光子动量
D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大
【解答】解：A.根据题意可知。氢原子发生能级跃迁时，由公式可得
可知，可见光的频率大，波长小，可见光I的频率小，波长大。图1中的Hα对应的是可见光Ⅱ，故A错误；
B.由公式有，干涉条纹间距为：
由图可知，图2中间距较小，则波长较小，对应的是可见光I，故B错误；
C.根据题意，由公式可得，光子动量为
可知，I的光子动量大于Ⅱ的光子动量，故C错误；
D.根据Ek＝hν﹣W0和Ek＝eUc，结合可见光Ⅱ的能量值小，可知光Ⅰ对应的遏止电压比Ⅱ的对应的遏止电压大，即P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，故D正确。
故选：D。
（2024 顺义区二模）1899年，苏联物理学家列别捷夫首先从实验上证实了“光射到物体表面上时会产生压力”，和大量气体分子与器壁的频繁碰撞类似，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”。某同学设计了如图所示的探测器，利用太阳光的“光压”为探测器提供动力，以使太阳光对太阳帆的压力超过太阳对探测器的引力，将太阳系中的探测器送到太阳系以外。假设质量为m的探测器正朝远离太阳的方向运动，探测器探测器太阳帆的面积为S，且始终与太阳光垂直，探测器到太阳中心的距离为r，不考虑行星对探测器的引力。
已知：单位时间内从太阳单位面积辐射的光的总能量与太阳绝对温度的四次方成正比，即P0＝σT其中T为太阳表面的温度，σ为常量。引力常量为G，太阳的质量为M，太阳的半径为R，光子的动量p，光速为c。下列说法正确的是（　　）
A．常量σ的单位为
B．t时间内探测器在距太阳r处太阳帆接收到太阳辐射的能量为4πR2tP0S
C．若照射到太阳帆上的光一半被太阳帆吸收另一半被反射，探测器太阳帆的面积S至少为
D．若照射到太阳帆上的光全部被太阳帆吸收，探测器在r处太阳帆受到太阳光的压力为
【解答】解：A.由题意可知P0是单位时间从太阳单位面积辐射的电磁波的能量，所以其单位为J/（s m2），又有：1J＝1N m＝1kg m2/s2，可得P0的单位可表示为：，由，可得常量σ的单位为：，故A错误；
B.t时间内探测器在距太阳r处太阳帆接收到太阳辐射的能量为：，故B错误；
C.t时间内辐射到太阳帆的光子的总数为：
一半光子被吸收，一半反射，设辐射到太阳帆的光子持续受到总的作用力为F，由动量定理得：
根据牛顿第三定律可知太阳帆持续受到的作用力大小等于F，要满足太阳光对太阳帆的作用力不小于太阳对探测器的引力，即：
，联立可得：，故C错误；
D.若照射到太阳帆上的光全部被太阳帆吸收，同理可得：F′t＝np
根据牛顿第三定律可得探测器在r处太阳帆受到太阳光的压力为：，故D正确。
故选：D。
（2025 邯郸一模）核电站铀核裂变的产物是多样的。有一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，核反应方程是，已知铀核的质量为m1，钡核的质量为m2，氪核的质量为m3，中子的质量为m4，以下说法正确的是（　　）
A．核反应方程中的x＝2
B．该核反应释放的核能是
C．的比结合能大于（或）的比结合能
D．目前部分高科技核电站已经实现可控核聚变发电
【解答】解：A、根据核反应过程质量数守恒可得：235+1＝144+89+x×1，可得x＝3，故A错误；
B、该核反应过程的质量亏损为：Δm＝m1+m4﹣m2﹣m3﹣3m4＝m1﹣m2﹣m3﹣2m4
根据爱因斯坦质能方程可得该核反应释放的核能为：，故B正确；
C、比结合能越大，原子核越稳定，此核反应过程释放能量，核反应后产物（或）比反应前的更稳定，所以的比结合能小于（或）的比结合能，故C错误；
D、核裂变反应较容易控制，所以现在的核电站仍采用核裂变反应发电，还没有实现可控核聚变发电，故D错误。
故选：B。
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第12讲 光电效应 原子结构和原子核
（2024 福建）2024年我国研发出一款安全性高、稳定发电时间长的新微型原子能电池。该电池将Ni衰变释放的能量转化为电能，衰变方程为Ni→Cu+X，式中，是质量可忽略不计的中性粒子，则X表示的是（　　）
A． B． C． D．
（2024 海南）利用如图所示的装置研究光电效应，使闭合单刀双掷开关S接1，用频率为ν1的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为U1，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　）
A．其他条件不变，增大光强，电压表示数增大
B．改用比ν1更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为U1
C．其他条件不变，使开关接2，电流表示数仍为零
D．光电管阴极材料的截止频率
（2024 浙江）发现中子的核反应方程为→X，“玉兔二号”巡视器的核电池中钚238的衰变方程为型→正确的是（　　）
A．核反应方程中的X为
B．衰变方程中的Y为
C．中子n的质量数为零
D．钚238的衰变吸收能量
（2024 浙江）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n＝3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为ν31、ν32和ν21的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。正确的是（　　）
A．频率为ν31的光，其动量为
B．频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能之差为hν32
C．频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d、双缝到屏的距离为l的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为
D．若原子从n＝3跃迁至n＝4能级，入射光的频率ν34′
（2024 北京）产生阿秒光脉冲的研究工作获得2023年的诺贝尔物理学奖，阿秒（as）是时间单位，1as＝1×10﹣18s。阿秒光脉冲是发光持续时间在阿秒量级的极短闪光，提供了阿秒量级的超快“光快门”，使探测原子内电子的动态过程成为可能。设有一个持续时间为100as的阿秒光脉冲，持续时间内至少包含一个完整的光波周期。取真空中光速c＝3.0×108m/s，普朗克常量h＝6.6×10﹣34J s，下列说法正确的是（　　）
A．对于0.1mm宽的单缝，此阿秒光脉冲比波长为550nm的可见光的衍射现象更明显
B．此阿秒光脉冲和波长为550nm的可见光束总能量相等时，阿秒光脉冲的光子数更多
C．此阿秒光脉冲可以使能量为﹣13.6eV（﹣2.2×10﹣18J）的基态氢原子电离
D．为了探测原子内电子的动态过程，阿秒光脉冲的持续时间应大于电子的运动周期
（2024 山东）2024年是中国航天大年，神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天，部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知衰变为的半衰期约为29年；衰变为的半衰期约为87年。现用相同数目的和各做一块核电池，下列说法正确的是（　　）
A．衰变为时产生α粒子
B．衰变为时产生β粒子
C．50年后，剩余的数目大于的数目
D．87年后，剩余的数目小于的数目
（2024 浙江）如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为vm。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d（远小于板长），电子的质量为m，电荷量为e，则（　　）
A．M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大
B．只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能
C．电子从M到N过程中y方向位移大小最大为
D．M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零
（2024 浙江）已知氘核质量为2.0141u，氚核质量为3.0161u，氦核质量为4.0026u，中子质量为1.0087u，阿伏加德罗常数NA取6.0×1023mol﹣1，氘核摩尔质量为2g mol﹣1，1u相当于931.5MeV。关于氘与氚聚变成氦，下列说法正确的是（　　）
A．核反应方程式为
B．氘核的比结合能比氦核的大
C．氘核与氚核的间距达到10﹣10m就能发生核聚变
D．4g氘完全参与聚变释放出能量的数量级为1025MeV
（2024 浙江）氢原子光谱按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式，n＝3、4、5、6……用Hδ和Hγ光进行如下实验研究，则（　　）
A．照射同一单缝衍射装置，Hδ光的中央明条纹宽度宽
B．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，Hδ光的侧移量小
C．以相同功率发射的细光束，真空中单位长度上Hγ光的平均光子数多
D．相同光强的光分别照射同一光电效应装置，Hγ光的饱和光电流小
（多选）（2024 天津）中国钍基熔盐堆即将建成小型实验堆，为我国能源安全和可持续发展提供有力支持。反应堆中涉及的核反应方程有：①②，下列说法正确的是（　　）
A．方程①中X是中子
B．方程②中发生了β衰变
C．受反应堆高温影响，的半衰期会变短
D．方程②释放电子，说明电子是原子核的组成部分
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
知识体系
三、原子核及其衰变
　知识体系
四、核反应　核能的计算
知识体系
【方法指导】
一、光电效应的研究思路
二、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。
三、计算核能的几种方法
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。
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。
考点一 光电效应问题
（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 浙江模拟）北京时间2024年5月5日19时54分，太阳爆发了一次X射线耀斑，X射线耀斑的级别划定通常以地球同步轨道卫星观测到的X射线流量来表征。射线流量指在单位时间、单位面积上接收到的射线能量。若太阳均匀地向各个方向辐射X射线，设波长为λ，太阳辐射X射线的总功率为P。同步卫星探测仪正对太阳的面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，则同步卫星探测仪探测到的X射线流量中的光子数为（　　）
A． B．
C． D．
（2024 洛阳一模）如图所示是研究光电效应的电路图，滑动变阻器的滑片P位于图示位置，用黄光照射阴极K时，电流表示数不为零，下列说法正确的是（　　）
A．仅增加黄光的光强，电流表示数变大
B．若换用光强较弱的紫光照射，可能会使电流表的示数变为零
C．仅将P移至C端，电流表示数一定变为零
D．康普顿根据爱因斯坦的光电效应方程计算出了普朗克常量
考点二 原子结构
（2024 衡阳县模拟）已知轨道量子数为n的氢原子能级为En（E1为氢原子处于基态时的能级，n＝2、3、4…）。现用单色光A照射大量处于基态的氢原子，只能产生一种频率的光子；用单色光B照射大量处于基态的氢原子，能产生三种不同频率的光子，则单色光A和单色光B的光子能量之比为（　　）
A． B． C． D．
（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
（2024 淄博一模）根据玻尔理论，氢原子的能级图如图甲所示，大量处于某激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出的复色光通过玻璃三棱镜后分成a、b、c、d、e、f六束（含不可见光），如图乙所示。已知可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV，则（　　）
A．b、c为可见光 B．a、b、c为可见光
C．d、e为可见光 D．e、f为可见光
（2024 江苏模拟）氢原子能级如图甲所示，一群处于高能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光波长范围约为400nm到760nm之间，a光的光子能量为2.86eV。则（　　）
A．氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的可见光
B．当滑片P向a端移动时，光电流I将增大
C．a光照射得到的光电流最弱，所以a光光子动量最小
D．图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有|Ub﹣Uc|≤0.97V
考点三 核反应
（2024 蚌埠模拟）位于我省合肥的核聚变大科学装置“夸父”预计于2025年底全面建成，它将用来验证我国“人造太阳”实验的关键技术。下列关于核聚变反应的说法正确的是（　　）
A．核聚变反应过程中没有质量亏损
B．核聚变反应后原子核的总质量增加
C．核聚变反应后，核子的比结合能增加
D．核聚变反应后，核子的比结合能减小
（2024 大庆三模）2023年以来，我国启动实施未来产业启航行动，明确可控核聚变领域为未来能源的唯一方向。已知一核聚变过程的核反应方程为HH→HeY，则方程中的x、Y分别为（　　）
A．x＝2，Y为中子n B．x＝3，Y为中子n
C．x＝2，Y为电子e D．x＝3，Y为质子H
（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 辽宁二模）1947年，我国科学家钱三强、何泽慧夫妇等发现铀核裂变中的三分裂和四分裂现象中涉及轻核出射。2022年4月29日赵鹏巍和孟杰团队揭示了其中的产生机制。一种典型的铀核裂变反应方程为Un→BaXn。下列说法正确的是（　　）
A．y＝4
B．x＝36
C．太阳通过核裂变不断向外界释放能量
D．核反应过程中能量一定不守恒
（2024 琼山区一模）中科院近代物理研究所利用兰州重离子加速器（HIRFL）通过“熔合蒸发”反应合成超重核Ds，并同时辐射出一个中子。下列可能合成该超重核的原子核组合是（　　）
A．Ni，Pb
B．Ni，Pb
C．Ni，Bi
D．Ni，Bi
（2024 浙江模拟）我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”，其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素。科学家尝试使用核反应n产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是（　　）
A．Y为Fe，A＝299 B．Y为Fe，A＝301
C．Y为Cr，A＝295 D．Y为Cr，A＝297
（2024 洛阳一模）日本东电正式提交核污水排海申请，预计2023年春开始排入福岛核电站1公里处的近海，此决定引发国内外强烈质疑。核泄漏对环境会造成污染，影响人类的安全、生活，其中核反应之一为Cs→Ba+X。下列说法正确的是（　　）
A．该核反应为α衰变
B．环境温度升高，则Cs的半衰期增大
C．Ba的比结合能比Cs的比结合能大
D．Cs的质量等于Ba和X的总质量
（2024 东河区校级模拟）静止在匀强磁场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与磁场方向垂直，且经过一定时间后形成的轨迹如图所示。那么碳14的核反应方程可能是（　　）
A．CHeBe
B．CeB
C．CeN
D．CHB
（2024 青秀区校级模拟）某原子核内有核子N个，其中包含中子n个，当该核俘获一个中子后，放出一个α粒子，变成新的原子核，可知这个新的原子核（　　）
A．质量数是（N﹣4） B．原子序数是（N﹣n﹣2）
C．有中子（n﹣2）个 D．核子数是（n﹣3）个
（2024 镇海区校级一模）静止在O点的C原子核发生衰变的同时，空间中出现如图所示的匀强电场。之后衰变产物A、B两粒子的运动轨迹OA、OB如图虚线所示，不计重力和两粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　）
A．A粒子为Be粒子
B．C原子核发生的是β衰变
C．两粒子始终处在同一等势面上
D．经过相等时间A、B粒子位移比为2：5
（2024 南宁模拟）锶90的半衰期为28年，衰变方程为。下列说法正确的是（　　）
A．的比结合能比的比结合能大
B．和的核电荷数均为90
C．衰变释放出的电子是Sr原子的核外电子电离形成的
D．经过56年的时间，40克原子核中有30克已经发生了衰变
（2024 海口模拟）“玉兔二号”上装配的放射性同位素电池，能将衰变释放的部分核能转化成电能。的半衰期是87.7年，发生衰变的核反应方程为器，下列正确的是（　　）
A．X是α粒子
B．温度升高的半衰期变大
C．X是β粒子
D．100个经过87.7年剩余50个
（2024 镇海区模拟）如图所示，某激光器的一端固定于圆心O点，以角速度ω绕O点转动，转动过程中从激光器的另一端连续发出波长为λ的细激光束（不计光束截面积），在半径为R的虚线圆某处固定一弧形接收屏，接收屏沿虚线圆的长度为l。激光器转动一周的过程中，接收屏接收到的光子数为n，已知普朗克常数为h，激光传播的速度为c，则激光器的发射功率为（　　）
A． B． C． D．
（2024 鼓楼区校级模拟）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　）
A．图1中的Hα对应的是Ⅰ
B．图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ
C．Ⅰ的光子动量小于Ⅱ的光子动量
D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大
（2024 顺义区二模）1899年，苏联物理学家列别捷夫首先从实验上证实了“光射到物体表面上时会产生压力”，和大量气体分子与器壁的频繁碰撞类似，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”。某同学设计了如图所示的探测器，利用太阳光的“光压”为探测器提供动力，以使太阳光对太阳帆的压力超过太阳对探测器的引力，将太阳系中的探测器送到太阳系以外。假设质量为m的探测器正朝远离太阳的方向运动，探测器探测器太阳帆的面积为S，且始终与太阳光垂直，探测器到太阳中心的距离为r，不考虑行星对探测器的引力。
已知：单位时间内从太阳单位面积辐射的光的总能量与太阳绝对温度的四次方成正比，即P0＝σT其中T为太阳表面的温度，σ为常量。引力常量为G，太阳的质量为M，太阳的半径为R，光子的动量p，光速为c。下列说法正确的是（　　）
A．常量σ的单位为
B．t时间内探测器在距太阳r处太阳帆接收到太阳辐射的能量为4πR2tP0S
C．若照射到太阳帆上的光一半被太阳帆吸收另一半被反射，探测器太阳帆的面积S至少为
D．若照射到太阳帆上的光全部被太阳帆吸收，探测器在r处太阳帆受到太阳光的压力为
（2025 邯郸一模）核电站铀核裂变的产物是多样的。有一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，核反应方程是，已知铀核的质量为m1，钡核的质量为m2，氪核的质量为m3，中子的质量为m4，以下说法正确的是（　　）
A．核反应方程中的x＝2
B．该核反应释放的核能是
C．的比结合能大于（或）的比结合能
D．目前部分高科技核电站已经实现可控核聚变发电
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