暑假作业18 原子结构　原子核-【暑假分层作业】2025年高二物理暑假培优练（人教版2019）

限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 作业18 原子结构　原子核 知识点一：　原子结构和氢原子光谱 1．原子结构 (1)电子的发现：英国物理学家J·J·汤姆孙发现了电子． (2)α粒子散射实验：1909年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来． (3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转． 2．氢原子光谱 (1)光谱：用棱镜或光栅可以把光按波长(频率)展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱． (2)光谱分类： ①线状谱是一条条的亮线． ②连续谱是连在一起的光带． (3)氢原子光谱的实验规律： ①巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝R∞(n＝3,4,5，…)，R∞是里德伯常量，R∞＝1.10×107 m－1，n为量子数，此公式称为巴耳末公式． ②氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式． 知识点二　玻尔理论　能级跃迁 1．玻尔理论 (1)定态假设：电子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中电子绕核的运动是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不产生电磁辐射． (2)跃迁假设：电子从能量较高的定态轨道(其能量记为En)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为Em，m<n)时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝En－Em.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s) (3)轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的． 2．能级跃迁 (1)能级和半径公式： ①能级公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV. ②半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态轨道半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m. (2)氢原子的能级图，如图所示 3．两类能级跃迁 (1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发射光子． 光子的频率ν＝＝. (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量． ①吸收光子的能量必须恰好等于能级差hν＝ΔE.(注意：当入射光子能量大于该能级的电离能时，原子对光子吸收不再具有选择性，而是吸收以后发生电离) ②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥ΔE. 4．光谱线条数的确定方法 (1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n－1. (2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数N＝C＝. 5．电离 (1)电离态：n＝∞，E＝0. (2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量． 例如：氢原子从基态→电离态：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV (3)若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能 知识点三　原子核的衰变及半衰期 1．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数． 2．天然放射现象 放射性元素自发地发出射线的现象，首先由贝克勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构． 3．三种射线的比较 名称 构成 符号 电荷量 质量 电离能力 贯穿本领 α射线 氦核 He ＋2e 4 u 最强 最弱 β射线 电子 e －e u 较强 较强 γ射线 光子 γ 0 0 最弱 最强 4.原子核的衰变 (1)衰变：原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变． (2)α衰变、β衰变 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 X→Y＋He X→Y＋e 衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 中子转化为质子和电子 2H＋2n→He n→H＋e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 (3)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的． 5．半衰期 (1)公式：N余＝N原，m余＝m原. (2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的外部条件(如温度、压强)和化学状态(如单质、化合物)无关(选填“有关”或“无关”)． 6．放射性同位素的应用与防护 (1)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同． (2)应用：放射治疗、培优、保鲜、做示踪原子等． (3)防护：防止放射性对人体组织的伤害． 知识点四　核反应及核能的计算 1．核反应的四种类型 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 U→Th＋He β衰变 自发 Th→Pa＋e 人工转变 人工控制 N＋He→O＋H (卢瑟福发现质子) He＋Be→C＋n (查德威克发现中子) Al＋He→P＋n 约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 P→Si＋e 重核裂变 容易控制 U＋n→Ba＋Kr＋3n U＋n→Xe＋Sr＋10n 轻核聚变 现阶段很难控制 H＋H→He＋n＋17.6 MeV 2.核反应方程式的书写 (1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础．如质子(H)、中子(n)、α粒子(He)、β粒子(e)、正电子(e)、氘核(H)、氚核(H)等． (2)掌握核反应方程遵循的规律：质量数守恒，电荷数守恒． (3)由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向． 3．核力和核能 (1)核力：原子核内部，核子间所特有的相互作用力． (2)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开需要的能量，叫作原子的结合能，也叫核能． (3)比结合能：原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫平均结合能．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定． (4)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝Δmc2.原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2. 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1、 单选题 1．（24-25高二上·云南昭通·期末）2024年10月3日，中国科学院近代物理研究所依托兰州重离子加速器发现了钚元素的一个新同位素，测量发现该新核素的衰变方程为，衰变释放能量约为8191keV，半衰期约为0.78s。下列说法正确的是（　　） A．新核素发生的是衰变 B．的中子数比质子数多89 C．升高温度或增大压强会缩短的半衰期 D．的比结合能比多的比结合能大 【答案】B 【详解】A．新核素衰变产生，发生衰变，故A错误； B．根据质量数和电荷数守恒可知，中X的质量数，电荷数，则X的中子数为 的中子数比质子数多 故B正确； C．半衰期只与原子核本身有关，故升高温度或增大压强不会改变的半衰期，故C错误； D．的比结合能比的比结合能小，故D错误。 故选B。 2．（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期末）2023年8月25日，新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新中国磁约束聚变装置运行纪录。核聚变和核裂变是两种核反应的形式。下列关于核聚变和核裂变的说法正确的是（　　） A．核电站获得核能的典型核反应方程为 B．核聚变反应可以自发进行，不需要任何条件 C．核聚变和核裂变均放出能量 D．我国的核电站都是采用核聚变发电的 【答案】C 【详解】A．核电站获得核能的典型核反应方程为 故A错误； B．轻核聚变需要很高的温度，使发生反应的两个核有较大的相对动能，故B错误； C．核聚变和核裂变均放出能量，故C正确； D．我国的核电站都是采用核裂变发电的，故D错误。 故选C。 3．（23-24高二下·辽宁大连·期末）在考古研究中，通常利用的衰变来测定文物的大致年代，衰变产物为，则下列说法中正确的是（　　） A．发生的是α衰变 B．比多一个质子 C．的比结合能小于的比结合能 D．衰变半衰期会随环境温度升高而改变 【答案】C 【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程为 可知，发生的是衰变，故A错误； B．比少一个质子，故B错误； C．核反应方程式中，生成物比反应物稳定，可知的比结合能小于的比结合能，故C正确； D．原子核的半衰期与外界的温度无关，不会随环境温度升高而改变，故D错误。 故选C。 4．（23-24高二下·河北·期末）下列关于核衰变和核反应的表述，正确的是（    ） A．，是查德威克利用原子核人工转变发现质子的反应方程 B．，是核裂变的反应方程 C．，是α衰变的反应方程，属于天然放射现象，最先发现天然放射现象的物理学家是居里夫妇 D．，该β衰变的反应方程书写正确 【答案】B 【详解】A．，是卢瑟福利用原子核人工转变发现质子的反应方程，故A错误； B．，是核裂变的反应方程，故B正确； C．，是α衰变的反应方程，属于天然放射现象，最先发现天然放射现象的物理学家是贝克勒尔，故C错误； D．根据质量数和核电荷数守恒可知，该β衰变的反应方程为 故D错误。 故选B。 5．（23-24高二下·山东聊城·期末）原子核的比结合能随质量数的变化图像如图所示，根据该图像和对核能的认识，下列说法正确的是（　　） A．质量数越大，比结合能越大 B．质量数较小的轻核结合成中等质量的核时要吸收能量 C．比结合能越大的原子核，核子平均质量越小 D．一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的质量之和一定大于原来重核的质量 【答案】C 【详解】A．根据图像可知，随质量数的增大，原子核的比结合能先增大后减小，故A错误； B．质量数较小的轻核的比结合能小于中等质量的核的比结合能，可知，质量数较小的轻核结合成中等质量的核时要释放能量，故B错误； C．比结合能越大的原子核，原子核越稳定，核子的平均质量越小，故C正确； D．一重原子核衰变成粒子和另一原子核，该核反应释放能量，根据质能方程可知，反应过程存在质量亏损，即衰变产物的质量之和一定小于原来重核的质量，故D错误。 故选C。 6．（23-24高二下·山东青岛·期末）2023年11月2日，日本东京电力公司启动第三批约7800吨核污染水排海，对人类生活、海洋生态都会造成危害，受到多地民众声讨。福岛核污染水虽然经过“多核素去除设备”（ALPS）处理，但核污染水中的氚（）很难被分离清除，氚气会通过食物链在人体内累积，对人的伤害将不可估量。其衰变方程为，半衰期为12.5年，下列说法正确的是（　　） A．的比结合能小于的比结合能 B．放出的来自原子核外电子 C．受核污染的海产品经过高温烹煮其放射性会有所减弱 D．100个在25年后大约剩下25个未发生衰变 【答案】A 【详解】A．该核反应过程最终生成，由反应方程可知，的比结合能小于的比结合能，故A项正确； B．由题意可知，该衰变属于β衰变，其本质是原子核中的中子变成质子并释放出电子，所以放出的电子来源为核内的中子，故B项错误； C．衰变的半衰期与温度无关，所以受核污染的海产品经过高温烹煮其放射性不会有所减弱，故C项错误； D．半衰期是大量原子的统计规律，100个氚核的衰变问题并不适用，故D项错误。 故选A。 7．（23-24高二下·山东济南·期末）2024年，中国科学院青藏高原研究所的科研人员利用矿物原位锂同位素分析法，在地幔中发现了来自海洋的锂元素，为研究青藏高原地质历史时期不同圈层的相互作用提供了新思路。已知锂的一种同位素的衰变方程为，此核反应过程发生了质量亏损。则下列说法中正确的是（　　） A．此核反应从外界吸收能量 B．此核反应向外界放出能量 C．核比核多一个核子 D．核比核少一个核子 【答案】B 【详解】AB．此核反应过程发生了质量亏损，根据质能方程可知，此核反应向外界放出能量，故A错误，B正确； CD．核子数目等于质量数，核与核的质量数均为8，即核与核的核子数相等，故CD错误。 故选B。 8．（23-24高二下·广西南宁·期末）如图为氢原子的能级示意图，下列说法正确的是（　　） A．氢原子从低能级向高能级跃迁时辐射光子 B．大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多发出3种不同频率的光子 C．氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能减小，原子的电势能增大 D．大量处于n=4能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最长的光子能量为0.66eV 【答案】D 【详解】A．氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子，A错误； B．大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多发出种不同频率的光子，B错误； C．氢原子由激发态跃迁到基态后，根据库仑力提供向心力 半径减小，所以电子的速度增大，核外电子的动能增大，又因为原子的能量减小，原子的电势能减小，C错误； D．大量处于n=4能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最长的光子能量为 D正确。 故选D。 9．（23-24高二下·广东湛江·期末）氢原子的能级图如图所示，如果大量氢原子处于能级的激发态，则下列说法正确的是（    ） A．这群氢原子可能辐射2种频率的光子 B．处于能级的氢原子至少需吸收能量的光子才能电离 C．这群氢原子辐射光子的最小能量为 D．这群氢原子从能级跃迁到能级，辐射光子的波长最大 【答案】B 【详解】A．这群原子能辐射出种不同频率的光子，故A错误； B．处于能级的氢原子具有的能量为-1.51eV，则至少需吸收能量的光子才能电离，故B正确； C．根据能级差公式可知氢原子从能级跃迁到能级，辐射光子的能量最小，氢原子辐射光子的最小能量为 故C错误； D．根据能级差公式 则氢原子从能级跃迁到能级，辐射光子的能量最大，波长最小，故D错误。 故选B。 10．（23-24高二下·甘肃·期末）氢原子能级图如图甲所示，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光子中只有三种光子能使图乙所示的光电管阴极K产生光电子，则下列说法正确的是（　　） A．向右移滑片，电路中的光电流增大 B．阴极K所用材料的逸出功为2.4eV C．逸出的光电子的最大初动能为10.3eV D．氢原子向低能级跃迁时能辐射出6种频率不同的光子 【答案】D 【详解】A．开始施加正向电压，滑片右移，正向电压减小，若电路中光电流没有达到最大，则回路中电流减小，若开始回路中电流已达到最大，减小正向电压，回路中电流先不变后减小，故A错误； B．由题中已知条件无法确定阴极K所用材料的逸出功，故B错误； C．根据爱因斯坦光电效应，逸出的光电子的最大初动能为 由于阴极K所用材料的逸出功未知，所以无法求出逸出的光电子的最大初动能，故C错误； D．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，能辐射出频率不同的光子数为 故D正确。 故选D。 二、多选题 11．（23-24高二下·广东东莞·期末）“玉兔二号”月球车在太阳光照射不到时，由同位素电池为其保暖供电。Pu238衰变时放出粒子，生成原子核，产生大量的射线，Pu238半衰期为88年，则（　　） A．原子核的质子数为90 B．射线的电离能力比射线强 C．外界温度变化时，Pu238半衰期不变 D．Pu238原子核的结合能小于原子核和粒子的结合能之和 【答案】CD 【详解】A．由核反应过程电荷数（质子数）守恒可知，X原子核的核子数为 故A错误； B．射线不带电荷，它有很强的穿透能力，但电离本领很弱，比射线的弱，故B错误； C．半衰期由核内部本身的因素决定，不会随温度的变化而变化，故C正确； D．核反应方程式生成物比反应物稳定，比结合能大，则X原子核和粒子的结合能之和大于Pu238原子核的结合能，故D正确。 故选CD。 12．（23-24高二下·山东泰安·期末）我国自主研发的聚变-裂变混合反应堆的主体部分由“聚变堆芯”和“裂变包层”组成，“聚变堆芯”中氘、氚燃料发生可控热核聚变反应，输出大量高能中子，“裂变包层”中的在高能中子的作用下可转变为，经过两次衰变后可变成，发生裂变反应能够稳定、可控地输出巨大的能量。1个 核“捕捉”一个中子发生裂变反应，可产生两个新核X1、X2，同时产生x个中子。已知 核、 X1核、X2核和中子的质量分别为m、m1、m2和mn，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．“聚变堆芯”中发生的核反应方程为 B．衰变为 发生了2次β衰变 C．新核X1的比结合能小于核的比结合能 D．1个 核发生裂变反应释放的能量 【答案】BD 【详解】A．核反应方程两边质量数不相等，故A错误； B．衰变为，衰变前后质量数没有变化，质子数增加了2，所以是发生了2次β衰变，故B正确； C．1个核“捕捉”一个中子发生裂变反应，可产生两个中等质量的原子核，反应后新核的比结合能都比大，故C错误； D．根据爱因斯坦质能方程 可知 故D正确。 故选BD。 13．（23-24高二下·宁夏石嘴山·期末）以下叙述正确的是（　　） A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将缩短 B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的 C．铀核（）衰变为铅核（）的过程中，要经过10次α衰变和6次β衰变 D．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强 【答案】BD 【详解】A．半衰期与元素的物理性质和化学性质无关，由元素自身决定，可知，若使放射性物质的温度升高，其半衰期不变，故A错误； B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的，故B正确； C．铀核（）衰变为铅核（）的过程中，令经过m次α衰变，n次β衰变，根据质量数与电荷数守恒有 ， 解得 ， 故C错误。 D．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，α射线的电离能力最强，穿透能力最弱，故D正确。 故选BD。 14．（23-24高二下·湖北武汉·期末）1934年，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔，产生了放射性同位素，首先发现了人工放射性物质，此后人工放射性物质得到广泛应用，则被广泛应用在医疗领域。已知的半衰期为8天，其衰变方程为病人口服药剂中放射强度为每秒n次，药剂被全部吸收后，迅速集中到甲状腺，然后通过32天全部代谢到体外。假设代谢过程是均匀的，口服药剂后第17天对病人甲状腺进行检测，下列说法正确的是（　　） A．采集到放射强度约为每秒次 B．进入人体后，由于化学反应导致半衰期发生变化 C．该β衰变放出的电子是原子核外电子发射产生 D．核子间的强相互作用称为核力，该检测的衰变涉及弱相互作用 【答案】AD 【详解】A．第17天的原子核数为 原子核变为原来的，则采集到放射强度约为每秒次，故A正确； B．放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关，故B错误； C．β衰变放出的电子是是由原子核中的中子变成一个质子和一个电子产生的，故C错误； D．核力是使核子组成原子核的作用力，属于强相互作用力，检测到的β衰变属于弱相互作用，故D正确。 故选AD。 15．（21-22高二下·广西贺州·阶段练习）粒子散射实验是近代物理学中经典的实验之一，卢瑟福通过该实验证实了原子的核式结构模型，其实验装置如图所示。下列说法正确的是（　　）      A．荧光屏在C位置的亮斑比在A、B位置的亮斑少 B．该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 C．荧光屏在B位置的亮斑比在A位置的亮斑多 D．该实验说明原子质量均匀地分布在原子内 【答案】AB 【详解】AC．根据α粒子散射实验现象，大多数粒子通过金箔后方向不变，少数粒子方向发生改变，极少数偏转超过90°，甚至有的被反向弹回，可知荧光屏在B位置的亮斑比A位置少，荧光屏在C位置的亮斑比A、B位置少，选项A正确，C错误； BD．该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，而不是原子质量均匀地分布在原子内，选项B正确，D错误； 故选AB。 16．（2024高三·全国·专题练习）如图所示为氢原子能级图。下列说法正确的是（　　） A．一个处于n=3能级的氢原子，可以吸收一个能量为0.7eV的光子 B．一个处于n=3能级的氢原子，可以吸收一个能量为2eV的光子 C．大量处于n=3能级的氢原子，跃迁到基态的过程中可以释放出3种频率的光子 D．氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量不可能大于13.6eV 【答案】BCD 【详解】A．根据 可知0.7eV不等于高能级与n=3能级的差值，又小于n=3能级的氢原子电离需要的能量，则一个处于n=3能级的氢原子，不可以吸收一个能量为0.7eV的光子，故A错误； B．当吸收能量为2eV的光子时，处于n=3能级的氢原子出现电离现象，则一个处于n=3能级的氢原子，可以吸收一个能量为2eV的光子，故B正确； C．根据 可知大量处于n=3能级的氢原子，跃迁到基态的过程中可以释放出3种频率的光子，故C正确； D．根据辐射的光子能量等于两能级间的能级差，可知，从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量最大值小于13.6eV，故D正确。 故选BCD。 一、单选题 1．（2024·云南大理·一模）2024年10月3日，期刊上发表了中国科学院近代物理研究所的研究成果：研究团队合成新核素钚，并测量了该新核素的半衰期。已知钚的衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．10个钚原子核经过一个半衰期后还剩余5个 B．钚原子核发生的是衰变 C．钚原子核发生衰变时需要吸收能量 D．原子核的比结合能比原子核的比结合能大 【答案】B 【详解】A．半衰期是大量粒子的统计规律，10个钚-227经过一个半衰期不一定还剩余5个，A错误； B．根据电荷数和质量数守恒，可知Y的质量数为4，电荷数为2，可知Y为α粒子，则钚-227发生的是α衰变，B正确； CD．钚-227衰变的过程中是释放能量的，比结合能增大，的比结合能比的比结合能小，CD错误。 故选B。 2．（23-24高二下·安徽淮北·期末）下列关于四幅图的说法中正确的是（　　） A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，处能看到较多的闪光点，处观察不到闪光点 B．乙图中处于基态的氢原子能吸收能量10.6eV的光子而发生跃迁 C．丙图中用弧光灯照射原来带电锌板，一定能发现验电器张角变大 D．丁图中三种射线是、、射线，其中射线为射线 【答案】D 【详解】A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，处能看到较少的闪光点，在处也可以观察到很少的闪光点，A错误； B．吸收的光子能量需等于两个能级间的能级差，电子才会发生跃迁，从基态氢原子发生跃迁到能级，需要吸收的能量 即受到10.2eV光子照射，可以从基态氢原子发生跃迁到能级；从基态氢原子发生跃迁到能级，需要吸收的能量 所以10.6eV的光子不能被吸收，电子不能发生跃迁，B错误； C．图中用弧光灯照射锌板，锌板上的电子逸出，锌板带上正电，若验电器原来带负电，验电器的张角可能先变小后变大，C错误； D．根据左手定则可知，1带正电，为α射线；2不带电，为γ射线；3带负电,为β射线，D正确。 故选D。 3．（23-24高二下·广东·期末）（镅）是一种半衰期长达 433 年的放射性金属，通过衰变释放射线而被用于烟雾探测器，其衰变方程为 在该烟雾探测器中装有大约0.3 微克的媚241，其释放的射线可以使腔内空气电离，从而在探测腔内加有低压的电极间形成微小电流。一旦烟雾进入探测器，就会阻挡部分射线而使电流减小引发警报。下列说法中正确的是（　　） A．是α粒子，有很强的贯穿本领 B．γ是光子，不具有能量 C．0.3 微克的镅经过866年剩余的质量为0.075 微克 D．媚241衰变过程要放出能量，故的比结合能比 的大 【答案】C 【详解】A. 是α粒子，有很强的电离本领，故A错误； B. γ是光子，具有能量，故B错误； C. 根据半衰期公式 0.3 微克的铝经过866年剩余的质量为0.075 微克，故C正确； D. 结合能是指，自由核子结合成原子核所释放的能量，或者原子核分裂成自由电子所需要的能量。比结合能是指，结合能与核子数的比值。比结合能越大，说明核子越稳定。媚241衰变为，说明比更稳定，所以的比结合能比 的小。故D错误。 故选C。 4．（23-24高二下·贵州黔西·期末）如图所示，图甲为原子核的比结合能与质量数关系曲线，图乙为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线，根据两曲线，下列说法正确的是（　　） A．根据图甲可知，He核的结合能约为28MeV B．根据图甲可知，比更稳定 C．根据图乙可知，核D裂变成核E和F的过程中，生成的新核E、F的比结合能减小 D．根据图乙可知，若A、B能结合成C，则结合过程一定要吸收能量 【答案】A 【详解】A．根据图甲可知，核的比结合能约为7MeV，He核的结合能约为 故A正确； B．根据图甲可知，核的比结合能比核的比结合能略小，所以比更稳定，故B错误； C．根据图乙可知，核D裂变成核E和F的过程中，核子平均质量减少，放出核能，比结合能增大，C错误； D．根据图乙可知，若A、B能结合成C，核子平均质量减少，结合过程一定要放出能量，D错误。 故选A。 5．（23-24高二下·河北·期末）如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等（    ） A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了核式结构模型 B．大多数α粒子几乎沿原方向返回 C．从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能一直增大 D．α粒子经过a、b两点时动能相等 【答案】A 【详解】A．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，故A正确； B．根据粒子散射现象可知，大多数粒子击中金箔后几乎沿原方向前进，故B错误； C．粒子受到电场力作用，根据电场力做功特点可知粒子从经过运动到的过程中电场力先做负功后做正功，所以粒子的电势能先增大后减小，故C错误； D．由于α粒子从a运动到b的过程中电场力做负功，则动能减小，故D错误。 故选A。 6．（2024·河北·三模）氢原子能级图如图所示，大量处于的激发态氢原子向低能级跃迁时，会辐射出不同频率的光，用这些光照射金属锡，已知金属锡的逸出功为，关于这些辐射出的光，下列说法正确的是（　　） A．跃迁中有6种不同频率的光 B．只有1种频率的光能使锡发生光电效应 C．对同一种介质，a光的临界角小于b光的临界角 D．用同一装置进行双缝实验，a光干涉条纹的宽度大于b光干涉条纹的宽度 【答案】C 【详解】A．跃迁中共可以释放光的种类数为 故A错误； B．由光电效应可知，若要使锡发生光电效应，则光子的能量应该大于逸出功，跃迁中释放的3种光的能量分别为 可知有两种光可以使锡发生光电效应，故B错误； C．由于光子的能量为 结合上述可知，a光的能量大于b光的能量，所以a光的频率大于b光的频率。即a光的折射率大于b光的折射率，由于临界角 可知，a光的临界角小于b光的临界角，故C正确； D．由于a光的频率大，所以a光的波长小，干涉的条纹间距为 可知，a光干涉条纹的宽度小于b光干涉条纹的宽度，故D错误。 故选C。 7．（23-24高二下·宁夏银川·期末）氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率的光中只有频率为、两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为、的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是（　　） A．一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中最多能发出3种不同频率的光 B．图丙中的图线a所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的 C．图丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.75eV D．处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.75eV的光子并电离 【答案】C 【详解】A．一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中最多能发出 种不同频率的光，故A错误； BC．图丙中的图线b所表示的光的遏止电压较大，则光电子最大初动能较大，所对应的光子能量较大，原子跃迁对应的能级差较大，即对应于由第4能级向基态跃迁，则光子能量为 故B错误，C正确； D．处于第4能级的氢原子至少要吸收0.85eV的能量才能电离，故D错误。 故选C。 8．（23-24高二下·江苏·期末）霓虹灯发光原理是不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光子，而呈现五颜六色。如图所示为氢原子的能级示意图，大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法中正确的是（　　） A．逸出光电子的最大初动能为10.80eV B．有4种频率的光子能使金属钠发生光电效应 C．从能级跃迁到能级时放出的光子能量最大 D．氢原子辐射出0.66eV的光子后，能够稳定在的能级，不再往低能级跃迁 【答案】B 【详解】AC．由题意知，氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出的光子能量最大，光子最大能量为 用该光子照射逸出功为的金属钠时，逸出光电子的最大初动能最大，为 氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出的光子能量最小，故AC错误； B．若要使金属钠发生光电效应，则照射的光子能量要大于其逸出功，大量氢原子从的激发态跃迁到基态能放出种频率的光子，其光子能量分别为，其中能量为的光子不能使金属钠发生光电效应，其他4种均可以，故B正确； D．氢原子辐射出0.66eV的光子后，跃迁到的能级，此时仍处于高能级状态，会有概率继续跃迁到更低的能级，所以不能稳定在的能级，故D错误。 故选B。 9．（23-24高二下·云南昭通·期末）氢原子能级图如图甲所示。某群处于基态的氢原子受某光子照射后可辐射出三种不同频率的光，其中有两种能使乙图中逸出功为的极钾金属发生光电效应，通过乙图实验装置得到这两种光分别实验时的电流和电压读数，绘出丙图中①、②两根曲线，则下列说法正确的是（　　） A．三种光中波长最长的光是从跃迁到时产生的 B．乙图中当滑片向左端移动时，电流表示数不断增大到饱和电流后保持不变 C．丙图中①曲线对应的入射光光子能使钾金属产出最大初动能为的光电子 D．丙图中 【答案】C 【详解】A．处于基态的氢原子受某光子照射后可辐射出三种不同频率的光，由可知，氢原子吸收光子后跃迁到能级，此时三种不同频率的光的光子能量分别为 由光子的能量公式可知，光子的能量越小，则频率越小，可波长越大，可知三种光中波长最长的光是从跃迁到时产生的，A错误； B．乙图中当滑片向左端移动时，给光电管所加正向电压逐渐减小，则电流表示数逐渐减小，B错误； C．丙图中①曲线对应截止电压较小，因此该曲线对应入射光的光子能量为，则入射光光子能使钾金属产出光电子的最大初动能为 C正确； D．丙图中①曲线对应截止电压 D错误。 故选C。 10．（23-24高二下·江苏南京·期末）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，已知可见光光子能量范围约为1.62eV到3.11eV之间，a光的光子能量为。则（　　） A．氢原子从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 【答案】D 【详解】A．可见光的光子能量范围约为1.64eV到3.11eV之间。氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的光，只有2种可见光，分别为从能级向能级跃迁和从能级向能级跃迁，故A错误； B．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 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，故排除氢原子从能级向能级跃迁的可能，故a光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为2.86eV，b光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为2.55eV，c光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为1.89eV，故图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有 联立可得 故D正确。 故选D。 11．（23-24高二下·湖南长沙·期末）如图所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出不同频率的光，其中只有3种不同频率的光a、b、c照射到图甲电路阴极K的金属上能够发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图乙所示，调节过程中三种光均能达到对应的饱和光电流，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是（    ） A．阴极金属的逸出功可能为 B．图乙中的b光光子能量为12.09eV C．图乙中的a光是氢原子由第3能级向基态跃迁发出的 D．单色光c与单色光a的光子能量之差为 【答案】B 【详解】A．一群处于n=4能级的氢原子在向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，按频率从高到低（辐射能量从大到小）分别是 n=4→n=1，n=3→n=1，n=2→n=1，n=4→n=2，n=3→n=2，n=4→n=3 依题意，照射图甲所示的光电管阴极K，能使金属发生光电效应的是其中频率高的三种，分别是 n=4→n=1；n=3→n=1；n=2→n=1 由第2能级向基态跃迁辐射的光子能量为 Ec=E2-E1=-3.4eV+13.6eV=10.2eV 辐射能量第4大的光子能量为 E42=E4-E2=-0.85eV+3.4eV=2.55eV 由于只测得3条电流随电压变化的图像，故阴极金属的逸出功介于2.55eV～10.2eV之间，不可能是1.50eV，故A错误； B．由乙图可知，b光是频率排第二高的光，则是第3能级向基态跃迁发出的，其能量值为 Eb=E3-E1=-1.51eV-（-13.6eV）=12.09eV 故B正确； C．a光的频率最高，a光是由第4能级向基态跃迁发出的，故C错误； D．根据光电效应方程，根据动能定理 则 所以单色光c与单色光a的光子能量之差为 故D错误。 故选B。 二、多选题 12．（22-23高二下·吉林白山·期末）1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用粒子轰击金箔，研究粒子被散射的情况，其实验装置如图所示。关于粒子散射实验，下列说法正确的是（　　）    A．少数粒子发生了大角度的偏转，极少数粒子偏转的角度大于 B．粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞 C．粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是正确的 D．粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量 【答案】AD 【详解】A．当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小。只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有少数α粒子大角度的偏转，极少数α粒子偏转的角度大于90°，而绝大多数基本按直线方向前进，故A正确； B．α粒子大角度散射是由于它受到原子核库仑斥力的作用，而不是与电子发生碰撞，故B错误； C．α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是错误的，故C错误； D．从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，实验表明原子中心的核带有原子的全部正电，和几乎全部质量，故D正确。 故选AD。 13．（21-22高二下·北京丰台·阶段练习）1909年卢瑟福指导他的学生做了著名的α粒子散射实验。α粒子轰击金箔的轨迹如图所示。下列说法正确的是（　　） A．少数α粒子穿过金箔后发生较大角度的偏转是由于其与电子发生了碰撞 B．绝大多数α粒子沿直线穿过，偏转角很小，说明原子内部大部分是中空的 C．极少数α粒子被弹回，说明原子中心是一个体积小、带正电且占有原子几乎全部质量的核 D．在α粒子散射实验中，当α粒子最接近原子核时，电势能最小 【答案】BC 【详解】A．少数α粒子穿过金箔后发生较大角度的偏转是由于α粒子受到金属原子核的斥力作用较大，而非与电子发生了碰撞，A错误； BC．绝大多数α粒子沿直线穿过，偏转角很小，说明原子内部大部分是中空的，极少数α粒子被弹回，说明原子中心是一个体积小、带正电且占有原子几乎全部质量的核，AC正确； D．在α粒子散射实验中，当α粒子接近原子核时，电场力对α粒子做负功，电势能增加，因此α粒子最接近原子核时，电势能最大，D错误。 故选BC。 14．（23-24高二下·辽宁沈阳·期末）如图甲所示为演示光电效应的实验装置，如图乙所示为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，如图丙所示为氢原子的能级图，表格给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。则 （　　） 几种金属的逸出功和极限频率 金属 W/eV v/ （×10¹⁴Hz） 钠 2.29 5.33 钾 2.25 5.44 铷 2.13 5.15 A．图甲所示的光电效应实验装置，当滑动变阻器向右滑动，图乙中的电流一定会变大 B．a光和b光是同种颜色的光，且a光的光强更强 C．若用能使金属铷发生光电效应的光直接照射处于n=3激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离 D．若b光的光子能量为0.66eV，照射某一个处于 n=3 激发态的氢原子，最多可以产生6种不同频率的光 【答案】BC 【详解】A．图甲所示的光电效应实验装置，当滑动变阻器向右滑动，则正向电压变大，图乙中的电流开始时可能会变大，当到达饱和电流时电流不再增加，选项A错误； B．a光和b光的截止电压相同，则两种光的频率相同，即两种光是同种颜色的光，因a光的饱和电流较大，可知a光的光强更强，选项B正确； C．能使金属铷发生光电效应的光的最小能量为2.13eV，而能使处于n=3激发态的氢原子电离需要的最小能量为1.51eV，则若用能使金属铷发生光电效应的光直接照射处于n=3激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离，选项C正确； D．若b光的光子能量为0.66eV，照射某一个处于 n=3 激发态的氢原子，则，可知氢原子将跃迁到n=4的激发态，根据氢原子跃迁的特点，大量氢原子从n=4激发态跃迁，最多可以产生6种不同频率的光，但是某一个处于n=4激发态的氢原子最多只能向外辐射3种不同频率的光，选项D错误。 故选BC。 15．（23-24高二下·云南昭通·期末）2023年8月24日，日本政府不顾周边国家的反对执意向海洋排放福岛第一核电站的核污水，核污水中的放射性物质会对海水产生长久的、风险不可控的污染。例如核污水中的具有放射性，其发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为。设的结合能为，的结合能为，的结合能为，若静止的衰变是在某匀强磁场中进行，则下列说法正确的是（　　） A．该核反应过程中放出的能量 B．衰变后的和在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为 C．该衰变为衰变，衰变过程中放出的电子是来自原子核内中子的变化 D．的比结合能大于的比结合能 【答案】BD 【详解】AC．该核反应过程为 可知该衰变为衰变，该核反应过程中放出的能量为 故AC错误； D．比结合能越大，原子核越稳定，反应生成物比更稳定，所以的比结合能大于的比结合能，故D正确； B．根据动量守恒可知衰变后的和动量大小相等；由洛伦兹力提供向心力可得 可得 则衰变后的和在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为 故B正确。 故选BD。 16．（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期末）伽马刀是一种特殊的治疗手段，主要是利用伽马射线对病变组织，进行大剂量聚集照射，使其产生局灶性的坏死或者是功能改变，因此达到理想的治疗目的。其原理是进入癌细胞内的硼核（）吸收慢中子，转变成锂核（）和α粒子，释放出γ射线。已知硼核（）的比结合能为，锂核（）的比结合能为，氦核的比结合能为，真空中光速为，下列判断正确的是（　　） A．硼核（）变成锂核（）和α粒子的核反应是衰变 B．γ射线带正电，有较强的电离作用 C．硼核（）的比结合能小于锂核（）的比结合能 D．该核反应释放的核能为 【答案】CD 【详解】A．根据质量数和电荷数守恒，可知核反应方程为 可知该核反应不是衰变，故A错误； B．射线为频率极高的电磁波，不带电，有较强的穿透作用，但电离作用较弱，故B错误； C．比结合能越大原子核越稳定，锂核（）比硼核（）稳定，则硼核（）的比结合能小于锂核（）的比结合能，故C正确 D．根据生成物的结合能等于反应结合能与释放能量之和可知，该核反应释放的核能为 故D正确。 故选CD。 17．（23-24高二下·吉林·期末）氢原子能级如图甲所示。一群处于n=4能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出多种频率的光，分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K，只能得到3条电流随电压变化的图线，如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．b光的频率小于c光的频率 B．阴极K材料的逸出功为5.75eV C．图中M点的数值为-6.34 D．滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表的示数一定持续增大 【答案】BC 【详解】A．根据图丙可知，b光的遏止电压大于c光的遏止电压，由于 可知，b光的频率大于c光的频率，故A错误； B．从跃迁回基态过程中，共能辐射出6种频率的光，其中频率最高的三条为能极差最大的三条，分别为、，，由于只能得到3条电流随电压变化的图线，表明只有这三种能量最强的光能够使阴极K发生光电效应现象，根据图丙可知，a光的遏止电压在三种光中最大，最大值为7V，结合上述可知，a光的频率最大，即光子能量最大，a光是从4能级跃迁至1能级产生，则有 根据 解得 故B正确； C．结合上述可知，b光是从3能级跃迁至1能级产生，则有 根据 解得 故C正确； D．根据图乙可知，A极电势比K极电势高，A、K间为加速电压，滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流先增大，当达到饱和电流后，电流保持不变，即电流表的示数不是持续增大，故D错误。 故选BC。 三、解答题 18．（23-24高二下·河北·期末）某放射性元素经过9天后，只剩下没有衰变，它的半衰期是多少天？为估算某水库的库容，可取一瓶无毒的该放射性元素的水溶液，测得瓶内溶液每分钟衰变次。现将这瓶溶液倒入水库，9天后在水库中取水样（可认为溶液已均匀分布），测得水样每分钟衰变20次。请估算水库中水的体积V。 【答案】3天， 【详解】由半衰期公式 结合天，解得 天 依题意可知 解得 19．（23-24高二下·河南·期末）图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极金属的逸出功为。如图乙是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射极，求： （1）有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV？ （2）从图示位置移动滑片P至某处，电压表示数为2.21V，光电子到达A极的最大动能为多少eV？ 【答案】（1）2种，；（2）或 【详解】（1）大量处于能级的氢原子跃迁发出的光子能量分别为 ，， 其中光子能量大于逸出功为的有2种，频率最大的光子能量是 （2）结合上述可知，光电子最大初动能为 由图甲可知，当向右移动滑片时，极电势低于极，两极间为加速电压，根据动能定理有 解得光电子到达极的最大动能为 向左移动滑片时，极电势高于极，两极间为减速电压，根据动能定理有 解得光电子到达极的最大动能为 1．（23-24高二下·河南南阳·期末）2022年10月19日下午，中国新一代“人造太阳”装置（HL-2M等离子体电流突破100万安培（1兆安），创造了中国可控核聚变装置运行新纪录，标志着我国核聚变研发距离聚变点火迈进重要一步，跻身国际第一方阵，技术水平居国际前列。“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。已知氘核的质量为，中子的质量为，核的质量为。两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成并放出一个中子，已知质量亏损为时，释放的能量为，除了计算质量亏损外，核的质量可以认为是中子的3倍。 （1）写出该核反应方程。 （2）该核反应释放的核能为多少？（结果保留三位有效数字） （3）若两个氘核以相同的动能正碰而发生核聚变，同时释放出一对向相反方向运动的光子，每个光子的能量为，求生成的核的动能。（结果保留两位有效数字） 【答案】（1）；（2）3.26 MeV；（3）0.74MeV 【详解】（1）核反应过程满足质量数和电荷数守恒，该核反应的反应方程式为 （2）该核反应的质量亏损 Δm=(2×2.013 6－1.008 7－3.015 0)u=0.0035 u 该核反应释放的核能 ΔE=0.0035×931.5 MeV≈3.26 MeV （3）两个氘核正碰而发生核聚变过程，满足动量守恒，设中子的质量为m，中子的速度大小为v1，核的质量为3m，核的速度大小为v2，一个光子能量E0=0.5Mev，由于碰撞前的总动量为零，则有 mv1=3mv2 根据能量守恒可得 =ΔE+2Ek－2E0=2.96 MeV 联立解得生成的核的动能为 =0.74MeV 2．（23-24高二下·山东菏泽·期末）原子核的衰变过程遵守一系列的守恒定律，如电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒和能量守恒等。利用磁场研究原子核衰变是一种常用的方法，可以研究各种基本粒子的性质。现有一个在匀强磁场中原来速度几乎为0的放射性原子核W衰变为两个粒子A和B，衰变后粒子A和B运动的速度方向和磁场方向垂直，粒子A和B分别做匀速圆周运动。已知粒子A和B的电荷数之比与质量数之比分别为，。已知该衰变过程中的质量亏损为，光速为c，设该衰变过程释放的核能全部转化为粒子的动能。 （1）由于粒子的质量数为零，根据质量数之比，可判断该衰变为衰变，衰变后两个粒子在同一个磁场中形成的运动轨迹是下列甲、乙图中的哪个图？ （2）求粒子A和B做匀速圆周运动的半径之比； （3）求粒子A的动能 【答案】（1）乙图；（2）43:1；（3） 【详解】（1）根据动量守恒定律可知，衰变后生成的α粒子和新核的动量等大反向，根据左手定则可知，α粒子和新核在磁场中形成的轨迹为外切圆，则衰变后两个粒子在同一个磁场中形成的运动轨迹是乙图。 （2）由于 根据 可得 可知电量越小，在磁场中运动的轨道半径越大，可知图甲中的A是α粒子的运动轨迹， （3）该反应放出能量为 而 可得粒子A的动能 3．（23-24高二下·江苏无锡·期末）在氢原子光谱中，赖曼线系是电子从较高能级（、3、4，…）跃迁到能级发出的谱线。类似地，有巴耳末系、帕邢系、布喇开系等线系，如图所示。已知氢原子基态能量为，普朗克常量为h，电子质量为m，真空中光速为c，氢原子能级公式为。 （1）求巴耳末系中波长最短的光子能量； （2）将（1）问中的光子照射极限频率为的金属时发现有光电子逸出，求逸出光电子的物质波的最小波长。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）巴耳末系中波长最短的光子对应着从到n=2的跃迁，则光子的能量 （2）将（1）问中的光子照射极限频率为的金属时发现有光电子逸出，求逸出光电子的最大初动能 根据 可得物质波的最小波长 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 作业18 原子结构　原子核 知识点一：　原子结构和氢原子光谱 1．原子结构 (1)电子的发现：英国物理学家J·J·汤姆孙发现了电子． (2)α粒子散射实验：1909年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来． (3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转． 2．氢原子光谱 (1)光谱：用棱镜或光栅可以把光按波长(频率)展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱． (2)光谱分类： ①线状谱是一条条的亮线． ②连续谱是连在一起的光带． (3)氢原子光谱的实验规律： ①巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝R∞(n＝3,4,5，…)，R∞是里德伯常量，R∞＝1.10×107 m－1，n为量子数，此公式称为巴耳末公式． ②氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式． 知识点二　玻尔理论　能级跃迁 1．玻尔理论 (1)定态假设：电子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中电子绕核的运动是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不产生电磁辐射． (2)跃迁假设：电子从能量较高的定态轨道(其能量记为En)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为Em，m<n)时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝En－Em.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s) (3)轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的． 2．能级跃迁 (1)能级和半径公式： ①能级公式：En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV. ②半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态轨道半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m. (2)氢原子的能级图，如图所示 3．两类能级跃迁 (1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发射光子． 光子的频率ν＝＝. (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量． ①吸收光子的能量必须恰好等于能级差hν＝ΔE.(注意：当入射光子能量大于该能级的电离能时，原子对光子吸收不再具有选择性，而是吸收以后发生电离) ②碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥ΔE. 4．光谱线条数的确定方法 (1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n－1. (2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数N＝C＝. 5．电离 (1)电离态：n＝∞，E＝0. (2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量． 例如：氢原子从基态→电离态：E吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV (3)若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能 知识点三　原子核的衰变及半衰期 1．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数． 2．天然放射现象 放射性元素自发地发出射线的现象，首先由贝克勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构． 3．三种射线的比较 名称 构成 符号 电荷量 质量 电离能力 贯穿本领 α射线 氦核 He ＋2e 4 u 最强 最弱 β射线 电子 e －e u 较强 较强 γ射线 光子 γ 0 0 最弱 最强 4.原子核的衰变 (1)衰变：原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变． (2)α衰变、β衰变 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 X→Y＋He X→Y＋e 衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 中子转化为质子和电子 2H＋2n→He n→H＋e 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 (3)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的． 5．半衰期 (1)公式：N余＝N原，m余＝m原. (2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的外部条件(如温度、压强)和化学状态(如单质、化合物)无关(选填“有关”或“无关”)． 6．放射性同位素的应用与防护 (1)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同． (2)应用：放射治疗、培优、保鲜、做示踪原子等． (3)防护：防止放射性对人体组织的伤害． 知识点四　核反应及核能的计算 1．核反应的四种类型 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 U→Th＋He β衰变 自发 Th→Pa＋e 人工转变 人工控制 N＋He→O＋H (卢瑟福发现质子) He＋Be→C＋n (查德威克发现中子) Al＋He→P＋n 约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 P→Si＋e 重核裂变 容易控制 U＋n→Ba＋Kr＋3n U＋n→Xe＋Sr＋10n 轻核聚变 现阶段很难控制 H＋H→He＋n＋17.6 MeV 2.核反应方程式的书写 (1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础．如质子(H)、中子(n)、α粒子(He)、β粒子(e)、正电子(e)、氘核(H)、氚核(H)等． (2)掌握核反应方程遵循的规律：质量数守恒，电荷数守恒． (3)由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向． 3．核力和核能 (1)核力：原子核内部，核子间所特有的相互作用力． (2)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开需要的能量，叫作原子的结合能，也叫核能． (3)比结合能：原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫平均结合能．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定． (4)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝Δmc2.原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2. 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1、 单选题 1．（24-25高二上·云南昭通·期末）2024年10月3日，中国科学院近代物理研究所依托兰州重离子加速器发现了钚元素的一个新同位素，测量发现该新核素的衰变方程为，衰变释放能量约为8191keV，半衰期约为0.78s。下列说法正确的是（　　） A．新核素发生的是衰变 B．的中子数比质子数多89 C．升高温度或增大压强会缩短的半衰期 D．的比结合能比多的比结合能大 2．（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期末）2023年8月25日，新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新中国磁约束聚变装置运行纪录。核聚变和核裂变是两种核反应的形式。下列关于核聚变和核裂变的说法正确的是（　　） A．核电站获得核能的典型核反应方程为 B．核聚变反应可以自发进行，不需要任何条件 C．核聚变和核裂变均放出能量 D．我国的核电站都是采用核聚变发电的 3．（23-24高二下·辽宁大连·期末）在考古研究中，通常利用的衰变来测定文物的大致年代，衰变产物为，则下列说法中正确的是（　　） A．发生的是α衰变 B．比多一个质子 C．的比结合能小于的比结合能 D．衰变半衰期会随环境温度升高而改变 4．（23-24高二下·河北·期末）下列关于核衰变和核反应的表述，正确的是（    ） A．，是查德威克利用原子核人工转变发现质子的反应方程 B．，是核裂变的反应方程 C．，是α衰变的反应方程，属于天然放射现象，最先发现天然放射现象的物理学家是居里夫妇 D．，该β衰变的反应方程书写正确 5．（23-24高二下·山东聊城·期末）原子核的比结合能随质量数的变化图像如图所示，根据该图像和对核能的认识，下列说法正确的是（　　） A．质量数越大，比结合能越大 B．质量数较小的轻核结合成中等质量的核时要吸收能量 C．比结合能越大的原子核，核子平均质量越小 D．一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的质量之和一定大于原来重核的质量 6．（23-24高二下·山东青岛·期末）2023年11月2日，日本东京电力公司启动第三批约7800吨核污染水排海，对人类生活、海洋生态都会造成危害，受到多地民众声讨。福岛核污染水虽然经过“多核素去除设备”（ALPS）处理，但核污染水中的氚（）很难被分离清除，氚气会通过食物链在人体内累积，对人的伤害将不可估量。其衰变方程为，半衰期为12.5年，下列说法正确的是（　　） A．的比结合能小于的比结合能 B．放出的来自原子核外电子 C．受核污染的海产品经过高温烹煮其放射性会有所减弱 D．100个在25年后大约剩下25个未发生衰变 7．（23-24高二下·山东济南·期末）2024年，中国科学院青藏高原研究所的科研人员利用矿物原位锂同位素分析法，在地幔中发现了来自海洋的锂元素，为研究青藏高原地质历史时期不同圈层的相互作用提供了新思路。已知锂的一种同位素的衰变方程为，此核反应过程发生了质量亏损。则下列说法中正确的是（　　） A．此核反应从外界吸收能量 B．此核反应向外界放出能量 C．核比核多一个核子 D．核比核少一个核子 【答案】B 【详解】AB．此核反应过程发生了质量亏损，根据质能方程可知，此核反应向外界放出能量，故A错误，B正确； CD．核子数目等于质量数，核与核的质量数均为8，即核与核的核子数相等，故CD错误。 故选B。 8．（23-24高二下·广西南宁·期末）如图为氢原子的能级示意图，下列说法正确的是（　　） A．氢原子从低能级向高能级跃迁时辐射光子 B．大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多发出3种不同频率的光子 C．氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能减小，原子的电势能增大 D．大量处于n=4能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最长的光子能量为0.66eV 9．（23-24高二下·广东湛江·期末）氢原子的能级图如图所示，如果大量氢原子处于能级的激发态，则下列说法正确的是（    ） A．这群氢原子可能辐射2种频率的光子 B．处于能级的氢原子至少需吸收能量的光子才能电离 C．这群氢原子辐射光子的最小能量为 D．这群氢原子从能级跃迁到能级，辐射光子的波长最大 10．（23-24高二下·甘肃·期末）氢原子能级图如图甲所示，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光子中只有三种光子能使图乙所示的光电管阴极K产生光电子，则下列说法正确的是（　　） A．向右移滑片，电路中的光电流增大 B．阴极K所用材料的逸出功为2.4eV C．逸出的光电子的最大初动能为10.3eV D．氢原子向低能级跃迁时能辐射出6种频率不同的光子 二、多选题 11．（23-24高二下·广东东莞·期末）“玉兔二号”月球车在太阳光照射不到时，由同位素电池为其保暖供电。Pu238衰变时放出粒子，生成原子核，产生大量的射线，Pu238半衰期为88年，则（　　） A．原子核的质子数为90 B．射线的电离能力比射线强 C．外界温度变化时，Pu238半衰期不变 D．Pu238原子核的结合能小于原子核和粒子的结合能之和 12．（23-24高二下·山东泰安·期末）我国自主研发的聚变-裂变混合反应堆的主体部分由“聚变堆芯”和“裂变包层”组成，“聚变堆芯”中氘、氚燃料发生可控热核聚变反应，输出大量高能中子，“裂变包层”中的在高能中子的作用下可转变为，经过两次衰变后可变成，发生裂变反应能够稳定、可控地输出巨大的能量。1个 核“捕捉”一个中子发生裂变反应，可产生两个新核X1、X2，同时产生x个中子。已知 核、 X1核、X2核和中子的质量分别为m、m1、m2和mn，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．“聚变堆芯”中发生的核反应方程为 B．衰变为 发生了2次β衰变 C．新核X1的比结合能小于核的比结合能 D．1个 核发生裂变反应释放的能量 13．（23-24高二下·宁夏石嘴山·期末）以下叙述正确的是（　　） A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将缩短 B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的 C．铀核（）衰变为铅核（）的过程中，要经过10次α衰变和6次β衰变 D．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强 14．（23-24高二下·湖北武汉·期末）1934年，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔，产生了放射性同位素，首先发现了人工放射性物质，此后人工放射性物质得到广泛应用，则被广泛应用在医疗领域。已知的半衰期为8天，其衰变方程为病人口服药剂中放射强度为每秒n次，药剂被全部吸收后，迅速集中到甲状腺，然后通过32天全部代谢到体外。假设代谢过程是均匀的，口服药剂后第17天对病人甲状腺进行检测，下列说法正确的是（　　） A．采集到放射强度约为每秒次 B．进入人体后，由于化学反应导致半衰期发生变化 C．该β衰变放出的电子是原子核外电子发射产生 D．核子间的强相互作用称为核力，该检测的衰变涉及弱相互作用 15．（21-22高二下·广西贺州·阶段练习）粒子散射实验是近代物理学中经典的实验之一，卢瑟福通过该实验证实了原子的核式结构模型，其实验装置如图所示。下列说法正确的是（　　）      A．荧光屏在C位置的亮斑比在A、B位置的亮斑少 B．该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 C．荧光屏在B位置的亮斑比在A位置的亮斑多 D．该实验说明原子质量均匀地分布在原子内 16．（2024高三·全国）如图所示为氢原子能级图。下列说法正确的是（　　） A．一个处于n=3能级的氢原子，可以吸收一个能量为0.7eV的光子 B．一个处于n=3能级的氢原子，可以吸收一个能量为2eV的光子 C．大量处于n=3能级的氢原子，跃迁到基态的过程中可以释放出3种频率的光子 D．氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中释放的光子的能量不可能大于13.6eV 一、单选题 1．（2024·云南大理·一模）2024年10月3日，期刊上发表了中国科学院近代物理研究所的研究成果：研究团队合成新核素钚，并测量了该新核素的半衰期。已知钚的衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．10个钚原子核经过一个半衰期后还剩余5个 B．钚原子核发生的是衰变 C．钚原子核发生衰变时需要吸收能量 D．原子核的比结合能比原子核的比结合能大 2．（23-24高二下·安徽淮北·期末）下列关于四幅图的说法中正确的是（　　） A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，处能看到较多的闪光点，处观察不到闪光点 B．乙图中处于基态的氢原子能吸收能量10.6eV的光子而发生跃迁 C．丙图中用弧光灯照射原来带电锌板，一定能发现验电器张角变大 D．丁图中三种射线是、、射线，其中射线为射线 3．（23-24高二下·广东·期末）（镅）是一种半衰期长达 433 年的放射性金属，通过衰变释放射线而被用于烟雾探测器，其衰变方程为 在该烟雾探测器中装有大约0.3 微克的媚241，其释放的射线可以使腔内空气电离，从而在探测腔内加有低压的电极间形成微小电流。一旦烟雾进入探测器，就会阻挡部分射线而使电流减小引发警报。下列说法中正确的是（　　） A．是α粒子，有很强的贯穿本领 B．γ是光子，不具有能量 C．0.3 微克的镅经过866年剩余的质量为0.075 微克 D．媚241衰变过程要放出能量，故的比结合能比 的大 4．（23-24高二下·贵州黔西·期末）如图所示，图甲为原子核的比结合能与质量数关系曲线，图乙为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线，根据两曲线，下列说法正确的是（　　） A．根据图甲可知，He核的结合能约为28MeV B．根据图甲可知，比更稳定 C．根据图乙可知，核D裂变成核E和F的过程中，生成的新核E、F的比结合能减小 D．根据图乙可知，若A、B能结合成C，则结合过程一定要吸收能量 5．（23-24高二下·河北·期末）如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等（    ） A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了核式结构模型 B．大多数α粒子几乎沿原方向返回 C．从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能一直增大 D．α粒子经过a、b两点时动能相等 6．（2024·河北·三模）氢原子能级图如图所示，大量处于的激发态氢原子向低能级跃迁时，会辐射出不同频率的光，用这些光照射金属锡，已知金属锡的逸出功为，关于这些辐射出的光，下列说法正确的是（　　） A．跃迁中有6种不同频率的光 B．只有1种频率的光能使锡发生光电效应 C．对同一种介质，a光的临界角小于b光的临界角 D．用同一装置进行双缝实验，a光干涉条纹的宽度大于b光干涉条纹的宽度 7．（23-24高二下·宁夏银川·期末）氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率的光中只有频率为、两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为、的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是（　　） A．一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中最多能发出3种不同频率的光 B．图丙中的图线a所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的 C．图丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.75eV D．处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.75eV的光子并电离 8．（23-24高二下·江苏·期末）霓虹灯发光原理是不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光子，而呈现五颜六色。如图所示为氢原子的能级示意图，大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法中正确的是（　　） A．逸出光电子的最大初动能为10.80eV B．有4种频率的光子能使金属钠发生光电效应 C．从能级跃迁到能级时放出的光子能量最大 D．氢原子辐射出0.66eV的光子后，能够稳定在的能级，不再往低能级跃迁 9．（23-24高二下·云南昭通·期末）氢原子能级图如图甲所示。某群处于基态的氢原子受某光子照射后可辐射出三种不同频率的光，其中有两种能使乙图中逸出功为的极钾金属发生光电效应，通过乙图实验装置得到这两种光分别实验时的电流和电压读数，绘出丙图中①、②两根曲线，则下列说法正确的是（　　） A．三种光中波长最长的光是从跃迁到时产生的 B．乙图中当滑片向左端移动时，电流表示数不断增大到饱和电流后保持不变 C．丙图中①曲线对应的入射光光子能使钾金属产出最大初动能为的光电子 D．丙图中 10．（23-24高二下·江苏南京·期末）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，已知可见光光子能量范围约为1.62eV到3.11eV之间，a光的光子能量为。则（　　） A．氢原子从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 11．（23-24高二下·湖南长沙·期末）如图所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出不同频率的光，其中只有3种不同频率的光a、b、c照射到图甲电路阴极K的金属上能够发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图乙所示，调节过程中三种光均能达到对应的饱和光电流，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是（    ） A．阴极金属的逸出功可能为 B．图乙中的b光光子能量为12.09eV C．图乙中的a光是氢原子由第3能级向基态跃迁发出的 D．单色光c与单色光a的光子能量之差为 二、多选题 12．（22-23高二下·吉林白山·期末）1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用粒子轰击金箔，研究粒子被散射的情况，其实验装置如图所示。关于粒子散射实验，下列说法正确的是（　　）    A．少数粒子发生了大角度的偏转，极少数粒子偏转的角度大于 B．粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞 C．粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是正确的 D．粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量 13．（21-22高二下·北京丰台·阶段练习）1909年卢瑟福指导他的学生做了著名的α粒子散射实验。α粒子轰击金箔的轨迹如图所示。下列说法正确的是（　　） A．少数α粒子穿过金箔后发生较大角度的偏转是由于其与电子发生了碰撞 B．绝大多数α粒子沿直线穿过，偏转角很小，说明原子内部大部分是中空的 C．极少数α粒子被弹回，说明原子中心是一个体积小、带正电且占有原子几乎全部质量的核 D．在α粒子散射实验中，当α粒子最接近原子核时，电势能最小 14．（23-24高二下·辽宁沈阳·期末）如图甲所示为演示光电效应的实验装置，如图乙所示为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，如图丙所示为氢原子的能级图，表格给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。则 （　　） 几种金属的逸出功和极限频率 金属 W/eV v/ （×10¹⁴Hz） 钠 2.29 5.33 钾 2.25 5.44 铷 2.13 5.15 A．图甲所示的光电效应实验装置，当滑动变阻器向右滑动，图乙中的电流一定会变大 B．a光和b光是同种颜色的光，且a光的光强更强 C．若用能使金属铷发生光电效应的光直接照射处于n=3激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离 D．若b光的光子能量为0.66eV，照射某一个处于 n=3 激发态的氢原子，最多可以产生6种不同频率的光 15．（23-24高二下·云南昭通·期末）2023年8月24日，日本政府不顾周边国家的反对执意向海洋排放福岛第一核电站的核污水，核污水中的放射性物质会对海水产生长久的、风险不可控的污染。例如核污水中的具有放射性，其发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为。设的结合能为，的结合能为，的结合能为，若静止的衰变是在某匀强磁场中进行，则下列说法正确的是（　　） A．该核反应过程中放出的能量 B．衰变后的和在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为 C．该衰变为衰变，衰变过程中放出的电子是来自原子核内中子的变化 D．的比结合能大于的比结合能 16．（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期末）伽马刀是一种特殊的治疗手段，主要是利用伽马射线对病变组织，进行大剂量聚集照射，使其产生局灶性的坏死或者是功能改变，因此达到理想的治疗目的。其原理是进入癌细胞内的硼核（）吸收慢中子，转变成锂核（）和α粒子，释放出γ射线。已知硼核（）的比结合能为，锂核（）的比结合能为，氦核的比结合能为，真空中光速为，下列判断正确的是（　　） A．硼核（）变成锂核（）和α粒子的核反应是衰变 B．γ射线带正电，有较强的电离作用 C．硼核（）的比结合能小于锂核（）的比结合能 D．该核反应释放的核能为 17．（23-24高二下·吉林·期末）氢原子能级如图甲所示。一群处于n=4能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出多种频率的光，分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K，只能得到3条电流随电压变化的图线，如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．b光的频率小于c光的频率 B．阴极K材料的逸出功为5.75eV C．图中M点的数值为-6.34 D．滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表的示数一定持续增大 三、解答题 18．（23-24高二下·河北·期末）某放射性元素经过9天后，只剩下没有衰变，它的半衰期是多少天？为估算某水库的库容，可取一瓶无毒的该放射性元素的水溶液，测得瓶内溶液每分钟衰变次。现将这瓶溶液倒入水库，9天后在水库中取水样（可认为溶液已均匀分布），测得水样每分钟衰变20次。请估算水库中水的体积V。 19．（23-24高二下·河南·期末）图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极金属的逸出功为。如图乙是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射极，求： （1）有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV？ （2）从图示位置移动滑片P至某处，电压表示数为2.21V，光电子到达A极的最大动能为多少eV？ 1．（23-24高二下·河南南阳·期末）2022年10月19日下午，中国新一代“人造太阳”装置（HL-2M等离子体电流突破100万安培（1兆安），创造了中国可控核聚变装置运行新纪录，标志着我国核聚变研发距离聚变点火迈进重要一步，跻身国际第一方阵，技术水平居国际前列。“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。已知氘核的质量为，中子的质量为，核的质量为。两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成并放出一个中子，已知质量亏损为时，释放的能量为，除了计算质量亏损外，核的质量可以认为是中子的3倍。 （1）写出该核反应方程。 （2）该核反应释放的核能为多少？（结果保留三位有效数字） （3）若两个氘核以相同的动能正碰而发生核聚变，同时释放出一对向相反方向运动的光子，每个光子的能量为，求生成的核的动能。（结果保留两位有效数字） 2．（23-24高二下·山东菏泽·期末）原子核的衰变过程遵守一系列的守恒定律，如电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒和能量守恒等。利用磁场研究原子核衰变是一种常用的方法，可以研究各种基本粒子的性质。现有一个在匀强磁场中原来速度几乎为0的放射性原子核W衰变为两个粒子A和B，衰变后粒子A和B运动的速度方向和磁场方向垂直，粒子A和B分别做匀速圆周运动。已知粒子A和B的电荷数之比与质量数之比分别为，。已知该衰变过程中的质量亏损为，光速为c，设该衰变过程释放的核能全部转化为粒子的动能。 （1）由于粒子的质量数为零，根据质量数之比，可判断该衰变为衰变，衰变后两个粒子在同一个磁场中形成的运动轨迹是下列甲、乙图中的哪个图？ （2）求粒子A和B做匀速圆周运动的半径之比； （3）求粒子A的动能 3．（23-24高二下·江苏无锡·期末）在氢原子光谱中，赖曼线系是电子从较高能级（、3、4，…）跃迁到能级发出的谱线。类似地，有巴耳末系、帕邢系、布喇开系等线系，如图所示。已知氢原子基态能量为，普朗克常量为h，电子质量为m，真空中光速为c，氢原子能级公式为。 （1）求巴耳末系中波长最短的光子能量； （2）将（1）问中的光子照射极限频率为的金属时发现有光电子逸出，求逸出光电子的物质波的最小波长。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$