备战2024年高考物理一轮重难点复习 第十三章 近代物理

近代物理氢原子光谱，氢原子的能级结构、能级公式原子核的组成、放射性、原子核衰变、半衰期放射性同位素、核力、核反应方程结合能、质量亏损、裂变反应和聚变反应，裂变反应堆射线的危害和防护，光电效应，爱因斯坦光电效应方程一、光电效应及其规律1．光电效应现象照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象称为光电效应，发射出来的电子叫光电子。2．光电效应的产生条件入射光的频率大于或等于金属的截止(极限)频率。3．光电效应规律(1)每种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于或等于这个截止频率才能产生光电效应。(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。(3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9s。(4)当入射光的频率大于截止频率时，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比。4．对光电效应规律的解释对应规律对规律的解释存在截止频率νc电子从金属表面逸出，必须克服金属的逸出功W0，则入射光子的能量不能小于W0，对应的频率必须不小于νc＝eq\f(W0,h)，即截止频率光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光的强度无关电子吸收光子能量后，一部分用来克服金属的逸出功，剩余部分表现为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能。对于确定的金属，W0是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大，和光强无关光电效应具有瞬时性光照射金属时，电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间光较强时饱和电流较大对于同种频率的光，光较强时，单位时间内照射到金属表面的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大5．光电效应图像图像名称图线形状获取信息最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线①截止频率(极限频率)νc：图线与ν轴交点的横坐标②逸出功W0：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E③普朗克常量h：图线的斜率k＝h遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐标②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压)颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压Uc：图线与横轴的交点的横坐标②饱和电流：电流的最大值；③最大初动能：Ek＝eUc颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压Uc1、Uc2②饱和电流③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2二、爱因斯坦光电效应方程1．光子说：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光子，光子的能量ε＝hν。2．逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的最小值。3．最大初动能：发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。4．光电效应方程(1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0。(2)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能。三、光的波粒二象性1．光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。2．光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性。3．光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。4、对光的波粒二象性的理解光既有波动性，又有粒子性，两者不是孤立的，而是有机的统一体，其表现规律为：(1)从频率上看：频率越低的光波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高的光粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，其穿透本领越强。(2)从传播与作用上看：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现出粒子性。(3)波动性与粒子性的统一：由光子的能量ε＝hν、光子的动量p＝eq\f(h,λ)也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的光子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν或波长λ。(4)理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，也不可把光当成宏观概念中的粒子。四、物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝eq\f(h,p)，p为运动物体的动量，h为普朗克常量。(1)定义：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种波叫作物质波，也叫德布罗意波。(2)物质波的频率ν＝eq\f(ε,h)；物质波的波长λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)，h是普朗克常量。五、原子结构、光谱和能级跃迁1．原子的核式结构(1)电子的发现：英国物理学家J．J.汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，提出了原子的“枣糕模型”。(2)α粒子散射实验：1909～1911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，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数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．光谱(1)光谱用棱镜或光栅可以把各种颜色的光按波长(频率)展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。(2)光谱分类有些光谱是一条条的亮线，叫作谱线，这样的光谱叫作线状谱，又叫原子的特征谱线。有的光谱是连在一起的光带，叫作连续谱。(3)氢原子光谱的实验规律1885年，巴耳末对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线作了分析，发现这些谱线的波长满足公式eq\f(1,λ)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3,4，5，…)，R∞叫作里德伯常量，实验测得的值为R∞＝1.10×107m－1。这个公式称为巴耳末公式，它确定的这一组谱线称为巴耳末系。3．氢原子的能级跃迁(1)玻尔理论①轨道量子化与定态：电子的轨道是量子化的。电子在这些轨道上绕核的运动是稳定的，不产生电磁辐射。因此，原子的能量也只能取一系列特定的值，这些量子化的能量值叫作能级。原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态。能量最低的状态叫作基态，其他的状态叫作激发态。②频率条件：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝En－Em(m＜n，h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)。(2)氢原子的能级图六、氢原子能级跃迁的理解1．对原子能级跃迁的频率条件hν＝En－Em的说明(1)原子能级跃迁的频率条件hν＝En－Em只适用于原子在各定态之间跃迁的情况。(2)当光子能量大于或等于13.6eV(或|En|)时，也可以被处于基态(或n能级)的氢原子吸收，使氢原子电离。(3)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全部或部分被原子吸收，所以当入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E≥En－Em)，则原子可能发生能级跃迁。2．跃迁中易混问题(1)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一个可能的轨道上，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。3．氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化规律(1)电子动能变化规律①从公式上判断，电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)，所以Ekn＝eq\f(ke2,2rn)，随r增大而减小。②从库仑力做功上判断，当轨道半径增大时，库仑引力做负功，故电子的动能减小。反之，当轨道半径减小时，库仑引力做正功，电子的动能增大。(2)原子的电势能的变化规律①通过库仑力做功判断，当轨道半径增大时，库仑引力做负功，原子的电势能增大。反之，当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小。②利用原子能量公式En＝Ekn＋Epn判断，当轨道半径增大时，原子能量增大，电子动能减小，原子的电势能增大。反之，当轨道半径减小时，原子能量减小，电子动能增大，原子的电势能减小。七、原子核和原子核的衰变1．天然放射现象(1)放射性与放射性元素：物质发出射线的性质称为放射性。具有放射性的元素称为放射性元素。(2)天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象，叫作天然放射现象，首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现，说明原子核内部是有结构的。放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线。(3)三种射线的比较射线名称比较项目α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流(高频电磁波)电荷量2e－e0质量4mpeq\f(mp,1836)静止质量为零符号eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(0,－1)eγ速度可达eq\f(1,10)c接近cc垂直进入电场或磁场的偏转情况偏转偏转不偏转穿透能力最弱较强最强对空气的电离作用很强较弱很弱2．原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。质子带正电，中子不带电。(2)原子核常用符号eq\o\al(A,Z)X表示，X为元素符号，A表示核的质量数，Z表示核的电荷数。(3)原子核的电荷数＝核内的质子数＝元素的原子序数＝中性原子的核外电子数，原子核的质量数＝核内的核子数＝质子数＋中子数，质子和中子都为一个单位质量。(4)同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子核组成的元素，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素，具有相同的化学性质。3．放射性元素的衰变1.原子核的衰变(1)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。原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。(2)分类α衰变：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He；β衰变：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋__0－1e。注：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ射线辐射。(3)两个重要的衰变①eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He；②eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e。2.α衰变、β衰变和γ辐射的实质(1)α衰变：原子核中的两个中子和两个质子结合起来形成α粒子，并被释放出来。(2)β衰变：核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子发射到核外。(3)γ辐射：原子核的能量不能连续变化，存在着能级。放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，并放出γ光子。因此，γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。3.半衰期放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。4.放射性的应用与防护(1)放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素。例如：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n，eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e。有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类。(2)应用：工业测厚，放射治疗，培优、保鲜，作为示踪原子等。(3)防护：防止过量射线对人体组织的破坏。八、核反应方程1．核反应(1)核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或者发生状态变化的过程，称为核反应。(2)核反应中遵循两个守恒规律，即质量数守恒和电荷数守恒。2．衰变及核反应的三种类型的比较类型可控性方程典例衰变α衰变自发eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)Heβ衰变自发eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e人工转变人工控制147N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(卢瑟福发现质子)eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(9,4)Be→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(查德威克发现中子)重核裂变比较容易进行人工控制eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n轻核聚变较难进行人工控制eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n九、核力、结合能、质量亏损1．核力(1)定义：原子核中的核子之间存在的一种很强的相互作用力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核。(2)特点①核力是强相互作用的一种表现；②核力是短程力，作用范围只有约10－15m，即原子核的大小。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，也需要能量，这就是原子核的结合能。3．比结合能(1)定义：原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫作平均结合能。(2)特点：不同原子核的比结合能不同，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。4．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝mc2。原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这就是质量亏损。质量亏损表明，的确存在着原子核的结合能。5．计算核能的两种常用方法(1)根据爱因斯坦质能方程，用核反应过程中亏损的质量乘以真空中光速的平方，即ΔE＝Δmc2，质量的单位为千克。(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5MeV的能量，得ΔE＝Δm×931.5MeV/u，质量的单位是原子质量单位。一、单选题1．原子核可以经过多次α和β衰变成为稳定的原子核，在该过程中，可能发生的β衰变是（）A．B．C．D．【答案】A【详解】原子核衰变成为稳定的原子核质量数减小了28，则经过了7次α衰变，中间生成的新核的质量数可能为231，227，223，219，215，211，则发生β衰变的原子核的质量数为上述各数，则BCD都不可能，根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，选项A反应正确。故选A。2．2023年4月12日，世界首个全超导托卡马克EAST装置（简称EAST装置）获重大成果，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了托卡马克装置高约束模式运行新的世界纪录。核聚变能源具有资源丰富、无碳排放和清洁安全等突出优点，是人类未来最主要的清洁能源之一、一个氘核H与一个氚核H在聚合成一个氦核He的同时放出一个粒子X，下列说法正确的是（）A．由于核聚变是热核反应，故生成物的总质量比反应物的总质量大B．粒子X为质子C．粒子X为电子D．粒子X为中子【答案】D【详解】A．核聚变反应过程中放出大量能量，有质量亏损，故生成物的总质量比反应物的总质量小，故A错误；BCD．根据质量数守恒和核电荷数守恒可知，氘、氚核聚变的核反应方程为可知粒子X为中子，故BC错误，D正确。故选D。3．2022年6月13日，四川省文物考古研究院公布三星堆遗址祭祀区最新考古发掘成果：在7号、8号祭祀坑，又发现大量造型前所未见的精美青铜器。考古学家利用放射性元素的半衰期确定了7号、8号祭祀坑的埋藏年代均为商代晚期。碳元素能自发地释放射线，衰变方程为，其半衰期约为5730年。则当衰变后的产物数量是衰变后剩余的数量的3倍时，衰变所经历的时间为（）A．3100年 B．5730年 C．11460年 D．17190年【答案】C【详解】根据题意可知，当数量是数量的3倍时，数量占总原子核数量的经过2个半衰期，即年年故选C。4．贫铀弹是指以含有铀238的硬质合金为主要原料制成的炮弹和枪弹，它是利用贫铀合金的高硬度、高比重和高熔点依靠动能来穿透目标，其多用来毁伤坦克等装甲目标，而且在穿甲之后还能燃烧，不需要借助其他的燃烧剂。如果人体通过呼吸道、食道或细小伤口吸入含铀238的颗粒，就会致癌，更可怕的是，铀的半衰期长达45亿年！被污染的土地将成为人类禁区。已知发生衰变形成新核X，以下说法正确的是（）A．的比结合能小于新核X的比结合能B．该衰变过程的方程可写为C．衰变反应中的射线在几种放射线中电离能力最弱D．80个原子核经过一个半衰期后必定有40个发生衰变【答案】A【详解】A．重核衰变成较轻质量的核时，比结合能变大，比结合能小于新核X的比结合能，故A正确；B．该衰变过程的方程应写为故B错误；C．衰变反应中的射线在几种放射线中电离能力最强，故C错误；D．半衰期是大量原子核衰变的统计结果，80个原子核经过一个半衰期后不一定有40个发生衰变，故D错误。故选A。5．用实物粒子撞击氢原子时，由于撞击前瞬间不同氢原子的核外电子所处状态不同，所以氢原子可能部分也可能全部吸收入射粒子的动能，当氢原子吸收的能量恰好为当前能级与上方某能级之差时，可实现能级跃迁。氢原子能级示意图如图所示，下列说法正确的是（

）A．用动能为的大量电子射向处于基态的一群氢原子，则能使一些氢原子跃迁到的能级B．一个处于能级的氢原子向基态跃迁过程中最多可辐射出6种频率的光子C．可见光的光子能量范围为若处于能级的氢原子向基态跃迁，放出的光为可见光D．基态氢原子可以吸收一个能量为的光子，从而跃迁到的能级【答案】A【详解】A．实物粒子射向基态氢原子，基态氢原子将可能吸收的能量，从而跃迁到n=4激发态，故A正确；B．一个处于能级的氢原子向基态跃迁过程中最多可辐射出3种频率的光子，故B错误；C．处于能级的氢原子向基态跃迁，放出的光的光子能量为，不属于可见光，故C错误；D．基态氢原子向高能级跃迁要满足频率条件，即吸收光子能量要刚好等于两能级之间的差值，的光子不满足频率条件，故D错误。故选A。6．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图。用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应；换用同样频率ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应。此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场。逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)（）A． B．C． D．【答案】B【详解】根据题意可知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同频率的强激光照射，则发生光电效应，吸收的光子能量为，光电子从K到A，根据动能定理有解得当时，当时，当时，当时，故选B。7．诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了感光半导体电荷耦合器件（CCD）图像传感器，他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理，如图所示的电路可研究光电效应规律，图中标有A和K的为光电管，其中A为阳极，K为阴极，理想电流计μA可检测通过光电管的电流，理想电压表V用来指示光电管两端的电压.现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的示数逐渐减小，当滑片P滑至某一位置时，电流计的示数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V，现保持滑片P位置不变，以下判断正确的是（）A．光电管阴极材料的逸出功为6.0eVB．若仅增大入射光的强度，则光电子的最大初动能变大C．若用光子能量为9.0eV的光照射阴极K，同时把滑片P向左移动少许，电流计的示数一定不为零D．若用光子能量为13.0eV的光照射阴极K，光电子的最大初动能为8.5eV【答案】D【详解】A．由题给电路图可知，图中所加电压为反向减速电压，根据题意可知遏止电压为6V，由得A错误；B．增大入射光的强度，不会改变光电子的最大初动能，B错误；C．若用光子能量为的光照射阴极K，则遏止电压为4.5V，滑片P向左移动少许，电流计的示数可能仍为零，C错误；D．若用光子能量为的光照射阴极K，光电子的最大初动能D正确。故选D。8．用紫外光电管制作的火灾报警器的灵敏度非常高，只有当明火中的紫外线照射到光电管的阴极K时才启动报警，因此被称为“火焰发现者”，它对可见光以及太阳光中的紫外线完全没有反应，因此在使用过程中不需要过滤任何可见光。已知光电管内部阴极K的金属材料发生光电效应的极限频率为，太阳光中的紫外线的频率为，明火中的紫外线的频率为，下列说法正确的是（）A．B．C．只有明火照射到阴极K的时间足够长，火灾报警器才启动报警D．明火中的紫外线照射阴极K，产生的光电子的最大初动能为【答案】A【详解】B．光电管对太阳光中的紫外线完全没有反应，说明小于，故B错误；AD．明火中的紫外线照射到光电管的阴极K时发生光电效应，火灾报警器启动报警，说明大于，产生的光电子的最大初动能为，故A正确，D错误；C．只要发生火灾，当明火中的紫外线照射到阴极K时，立即就能发生光电效应，火灾报警器立即报警，无须照射足够长时间，故C错误。故选A。9．日本政府将核废水排放到大海中，这引起了全球社会各界的高度关注和深切担忧。核废水中的多种放射性元素都有可能对人类和其它生物的DNA造成损害。现有一块质量为M的含铀矿石，其中铀的质量为m，铀经过一系列衰变后，最终会生成铅，已知铀的半衰期为T，下列说法正确的是（

）A．经过T时间后，矿石的总质量变成0.5MB．对此矿石加热，分子热运动会加剧，所以衰变会加速，半衰期会变短C．经过2T时间后，此矿石中铀的质量会变成0.25mD．在核聚变反应中，我们可以用石墨等慢化剂来控制聚变的反应速度【答案】C【详解】ABC．半衰期是与外界因素无关的，无论加热还是增加压强都不会改变半衰期的时长，经过2T时间后，此矿石中铀的质量会变成0.25M，铀会衰变成铅，整个矿石的质量几乎不变，故AB错误、C正确；D．石墨可以作为裂变核反应堆中的慢化剂，将“快”中子变成“慢”中子，并不能控制核反应的快慢；镉棒可以吸收中子，从而控制核裂变反应速度，故D错误。故选C。10．激光器的发射功率为P，发射出的激光在折射率为n的介质中波长为，已知光在真空中的传播速度为c，普朗克常量为h，则该激光器每秒钟能够发射的光子数是（

）A． B． C． D．【答案】B【详解】设激光在真空中波长为，则有该激光光子的能量为故该激光器每秒钟能够发射的光子数为联立解得故选B。11．太阳辐射的能量主要来源于聚变反应，，现有1mol氘和1.5mol氚充分发生聚变反应，已知阿伏加德罗常数则该聚变反应释放的总能量约为（）A．1×1025MeV B．C．2×1025MeV D．5×1025MeV【答案】A【详解】由聚变反应方程可知1个氘核和1个氚核聚变成氦核时放出17.6MeV的能量和1个中子，当1mol的氘和1.5mol氚充分发生聚变反应，其中氚过量，则反应生成1mol氦且释放能量故选A。12．“玉兔二号”月球车于2022年7月5日19时14分完成休眠设置，完成第44月昼工作，进入第44月夜休眠，月球车在月球背面累计行驶里程1239.88米。月球夜晚温度低至-180℃，为避免低温损坏仪器，月球车携带的放射性同位素钚会不断衰变，释放能量为仪器设备供热。已知的衰变方程为，衰变时放出X粒子和光子，其半衰期为88年，则（）A．X射线的电离能力比射线弱B．衰变前的质量等于衰变后X和核的质量之和C．的衰变为衰变D．随着全球气候变化，的半衰期会减小【答案】C【详解】C．根据质量数与电荷数守恒有238-234=4，94-92=2可知，X粒子为氦核，即为粒子，即的衰变为衰变，故C正确；A．根据上述，X射线为射线，可知，X射线的电离能力比射线强，故A错误；B．根据上述，的衰变为衰变，该过程释放能量，根据质能方程可知，衰变前的质量大于衰变后X和核的质量之和，故B错误；D．半衰期是一个统计规律，由原子核自身决定，与物理性质、化学性质无关，即随着全球气候变化，的半衰期不会发生变化。故选C。13．如图为氢原子的能级示意图，现有一个氢原子处于n＝4的能级上，下列说法正确的是（  ）A．使该氢原子电离至少需要吸收0.85eV的能量B．从n＝4能级跃迁到n＝3能级发出的光子波长最短C．该氢原子能吸收E＝0.32eV的光子跃迁到n＝5的能级D．该氢原子向低能级跃迁最多可发出6种频率的光子【答案】A【详解】A．氢原子要发生电离，则所吸收的能量必须大于等于其所在能级能量的绝对值，则可知处于n＝4的能级上的氢原子要发生电离所吸收的能量至少为故A正确；B．根据能级跃迁所释放光子的能量可知，能量越小则释放的光子频率越小，而根据可知，频率越小则所释放的光的波长越长，由此可知，从n＝4能级跃迁到n＝3能级发出的光子波长最长，故B错误；C．氢原子吸收能量进行跃迁，则所吸收的能量必须等于能级能量之间的差值，即若该氢原子要从能级跃迁到能级，则必须吸收的能量为故C错误；D．单个氢原子从高能级向基态跃迁的过程中，最多能释放的光子的种数为种故D错误。故选A。14．利用如图甲所示的电路完成光电效应实验，金属的遏止电压与入射光频率的关系如图乙所示，图乙中、、均已知，电子电荷量用e表示。入射光频率为时，下列说法正确的是（）A．光电子的最大初动能B．由图像可求得普朗克常量C．滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数逐渐增加D．把电源正负极对调之后，滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一定一直增加【答案】B【详解】A．依题得，由图乙可得光电子的最大初动能为故A错误；B．根据光电效应方程可得其中可得普朗克常量为故B正确；C．图甲中光电管阳极A接电源负极，阴极K接电源正极，其所接电压为反向电压，滑动变阻器滑片P向N端移动，反向电压逐渐增大，电流表示数逐渐减小，当反向电压大于或等于遏止电压时，光电流恒为0，故C错误；D．把电源正负极对调之后，光电管阳极A接电源正极，阴极K接电源负极，其所接电压为正向电压，因单位时间内阴极K发射的光电子数目是一定的，所以随滑动变阻器滑片P向N端移动，所加电压逐渐增大，电流表示数逐渐增大，最后会达到一个饱和值，之后电流表示数保持不变，故D错误。故选B。二、多选题15．2023年8月24日，日本政府正式向海洋排放福岛第一核电站的核废水。核废水中的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Q。设的比结合能为，的比结合能为，X的比结合能为，已知光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是（）A．在该核反应方程中，X表示e粒子B．该核反应过程中放出的能量C．该核反应过程中的质量亏损可以表示为D．若把X粒子射入匀强磁场中，它一定受到洛伦兹力作用【答案】BC【详解】A．在该核反应方程中，根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为4，电荷数为2，为α粒子（），选项A错误；B．该核反应过程中放出的能量Q=（206E2+4E3）-210E1故B正确；C．根据爱因斯坦质能方程可知Q=Δmc2解得故C正确；D．X的速度与匀强磁场方向平行时，不受洛伦兹力作用，故D错误。故选BC。16．如图为氢原子的能级图。一群氢原子处于的激发态上，根据玻尔的原子模型理论下列说法正确的是（）A．原子从向的能级跃迁需要吸收能量B．原子从向的能级跃迁后电子动能增大C．原子向低能级跃迁只能发出2种不同频率的光子D．原子至少需要吸收的能量才能发生电离【答案】BD【详解】A．从高能级向低能级跃迁时，释放能量，故A错误；B．根据行星模型，当原子跃迁到低能级后电子的轨迹半径减小，电场力做正功，故电势能减小，动能增大，故B正确；C．一群氢原子处于的激发态上，向低能级跃迁可以发出种不同频