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2021-2023年浙江省高考物理模拟试题分类——专题16原子物理 选择题
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2021-2023年浙江省高考物理模拟试题分类——专题16原子物理 选择题
一．选择题（共15小题）
1．（2023•嘉兴一模）目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子，已知氢原子第n能级的能量为En=-13.6n2eV，金属钨的逸出功为4.54eV，如图是按能量排列的电磁波谱，则（ ）
A．紫外线波段的光子均不能使基态氢原子电离
B．氢原子跃迁时可能会辐射X射线波段的光子
C．足够长时间红外线照射能使金属钨产生光电效应
D．可见光能使n＝20的氢原子失去一个电子变成氢离子
2．（2023•杭州一模）在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间辐射红外线。通过对物体辐射红外线强度分布规律的测量，能准确地测定它的表面温度，这是红外测温仪测温原理。如图为氢原子能级示意图，高能级的氢原子能辐射的红外线光子的能量最大值为1.51eV。则（ ）
A．大量处于第3能级的氢原子能辐射3种红外线光子
B．大量处于第5能级的氢原子能辐射3种红外线光子
C．要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，至少给基态氢原子提供 12.09eV 能量
D．若大量氢原子辐射红外线光子，则必定不会辐射可见光光子
3．（2022•浙江模拟）a、b两种可见光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，下列说法正确的是（ ）
A．a光的波长比b光的小
B．单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大
C．若a光是从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光，则b光是从n＝3跃迁到n＝2能级时发出的光
D．用E＝12.8eV的电子去轰击基态的氢原子，可以得到两种可见光
4．（2021•宁波二模）弗兰克﹣赫兹实验是研究汞原子能量是否具有量子化特点的重要实验。实验原理如图甲所示，灯丝K发射出初速度不计的电子，K与栅极G间的电场使电子加速，G、A间加有电压为0.5V的反向电场，使电子减速，电流表的示数大小间接反映了单位时间内能到达A极电子的多少。在原来真空的容器中充稀薄汞蒸气后，发现K、G间电压U每升高4.9V时，电流表的示数I就会显著下降，如图乙所示。科学家猜测电流的变化与电子和汞原子的碰撞有关，玻尔进一步指出该现象应从汞原子能量量子化的角度去解释。依据本实验结果下列判断合理的是（ ）
A．电子运动过程中只可能与汞原子发生一次碰撞
B．汞原子基态和第一激发态的能级之差可能为4.9eV
C．K、G间电子的动能越大，越容易使汞原子发生跃迁
D．K、G间电压越大，单位时间内到达A极的电子数越多
5．（2021•浙江模拟）氦离子的能级图如图所示．已知可见光的光子能量在1.63eV～3.10eV的范围内，则下列说法正确的是（ ）
A．一群氦离子从n＝3能级向低能级跃迁时，会辐射出可见光
B．用红外线照射处于基态的氦离子，可使其跃迁至某一激发态
C．氦离子从n＝5能级向n＝4能级跃迁时，辐射出的光可用于杀菌消毒
D．要使处于基态的氦离子被激发后可辐射出可见光，最少应给氦离子提供51.0eV的能量
6．（2021•浙江模拟）与原子光谱有关的物理知识，下列说法正确的是（ ）
A．有些原子的发射光谱是线状谱，有些原子的发射光谱是连续谱
B．太阳光谱中的许多暗线与太阳大气中存在的金属元素的特征谱线相对应
C．巴耳末发现氢原子的可见光谱有分立特征，但氢原子的不可见光谱有连续特征
D．有些电子绕原子核运动的变化是连续的，所以我们看到了原子的连续光谱
7．（2023•温州三模）轧钢厂的热轧机上安装射线测厚仪，仪器探测到的γ射线强度与钢板的厚度有关。如图所示，某射线测厚仪采用放射性同位素铱192作为放射源，其化学符号是Ir，原子序数为77，放射源在进行β衰变产生新核X的同时会释放出γ射线，放射性元素的半衰期为74天，下列说法正确的是（ ）
A．上述衰变方程为 77192Ir→ 78192X+ -10e
B．衰变放射出的β粒子来自铱原子的核外电子
C．若有4.0g铱192，经过148天有1.0g发生了衰变
D．若探测器测得的射线强度变弱时，说明钢板厚度变小
8．（2023•浙江模拟）下列说法正确的是（ ）
A．电子的衍射现象说明光具有波动性
B．235U的半衰期约为7亿年，14亿年后地球上235U衰变完毕
C．β衰变的实质是原子核内的中子转化成了质子和电子，电子发射到核外，就是β粒子
D．原子核外电子从高能级跃迁到低能级时，有γ射线放出
9．（2023•浙江模拟）如图所示为射线测厚装置示意图，它的放射源为铯﹣137，已知铯﹣137的衰变方程为 55137Cs→ x1377Ba+ -10e，半衰期约为30年，下列说法正确的是（ ）
A．60年后 55137Cs全部衰变完
B．金属板厚度越薄探测器接收到的辐射强度越小
C． x137Ba原子核的比结合能比 55137Cs原子核的大
D．该反应为β衰变，β射线即为核外电子的逸出
10．（2023•嘉兴二模）月球夜晚温度低至﹣180℃，“玉兔二号”月球车携带的放射性同位素钚238（ 94238Pu）会不断发生α衰变 94238Pu→ 24He+ 92234U，释放的能量为仪器设备供热。 94238Pu可以通过以下反应得到： 92238U+12H→ 93238Np+k01n， 93238Np→X+ 94238Pu。则（ ）
A．k＝1且X为电子
B． 92234U比 92238U更加稳定
C． 94238Pu的比结合能比 92234U的大
D． 92238U+12H→ 93238Np+k01n是轻核聚变
11．（2023•金华模拟）2021年5月28日，我国“人造太阳”打破世界纪录，成功实现1.2亿摄氏度运行101秒。其结构如图所示，在“人造太阳”周围，距“人造太阳”中心L处有多个半径均为r的圆形能量接收装置（r≪L），中心和圆心连线与接收装置平面垂直。“人造太阳”内部发生的氘﹣氚聚变的核反应方程为a12H+b13H→d24He++01n，假设释放出的能量都转化为光能，接收装置完全吸收光能并全部输出，经时间t测得反应物的质量减少了Δm，记光速为c。则下列说法正确的是（ ）
A． 24He的比结合能比 13H的小
B．方程中未知量满足a＝2d+b
C．一次氘﹣氚聚变释放的能量为Δmc2
D．单个接收装置对外输出功率P=Δmc2r24L2t
12．（2023•杭州二模）在医学上，放射性同位素锶90（ 3890Sr）制成表面敷贴器，可贴于体表治疗神经性皮炎等疾病。锶90（ 3890Sr）会发生β衰变，其衰变产物中有钇（Y）的同位素，半衰期为28.8年。下列说法正确的是（ ）
A．Y原子核的中子数为52
B．0.4mol的 3890Sr原子核经过57.6年后还剩余0.3mol
C．β射线是电子流，速度可接近光速
D．将锶90制成的数贴器贴在患者体表，若患者发高烧会导致锶90衰变速度加快
13．（2023•浙江模拟）某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q。其方程为 ABX→ CDY+ EFZ，并假设释放的能量全都转化为新核Y和Z的动能，测其中Z的速度为v，以下结论正确的是 （ ）
A．Y原子核的速度大小为ECv
B．Y原子核的动能是Z原子核的动能的DF倍
C．Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大QC0（C0为光速）
D．Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能
14．（2023•温州模拟）2023年1月，日本确认将于“今年春夏期间”开始向太平洋排放福岛核电站内储存的逾130万吨核污染水。核泄漏对环境会造成污染，影响人类安全，其中核反应之一为 3890Sr→ 3990Y+X，半衰期为28年。下列说法正确的是（ ）
A．该核反应为α衰变
B．环境温度升高， 3890Sr的半衰期减小
C． 3990Y的比结合能比 3890Sr的比结合能大
D．100个 3890Sr原子核经过一个半衰期后，还剩50个未衰变
15．（2023•宁波一模）放射性元素氡（ 86222Rn）的半衰期为T，氡核放出一个X粒子后变成钋核（ 84218Po）。设氡核、钋核和X粒子的质量分别为m1、m2和m3，下列说法正确的是（ ）
A．该过程是β衰变
B．发生一次核反应释放的核能为（m2+m3﹣m1）c2
C．200个氡经2T时间后，剩余氡原子数量为50个
D．钋核的比结合能比氡核的比结合能大
二．多选题（共16小题）
（多选）16．（2023•宁波二模）图甲和图乙分别是可见光谱图和氢原子的能级图，某个处于n＝5能级的氢原子，向低能级跃迁过程中，共发出3不同频率的光，其中1种是可见光a：另一个处于n＝4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中，共发出2种不同频率的光，其中1种是可见光b，已知a、b是不同频率的可见光，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J/s，元电荷量e＝1.6×10﹣19C，下列说法正确的是（ ）
A．a光子比b光子动量更大
B．用a光和b光分别入射到水中，在水中a光的传播速度更大
C．用a光和b光分别照射某一光电管，a光更可能发生光电效应
D．用a光和b光分别做相同的双缝干涉实验，a光的干涉条纹间距更大
（多选）17．（2023•西湖区校级模拟）氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV，铝的逸出功是4.2eV，则（ ）
A．氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级时，辐射出的光是可见光，用其照射铝板不能发生光电效应
B．大量氢原子从高能级向n＝1能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应
C．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有荧光效应
D．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出2种不同频率的可见光
（多选）18．（2023•宁波一模）下列说法正确的是（ ）
A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小
D．德布罗意在普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想
（多选）19．（2023•浙江模拟）如图甲所示为氢原子的能级图，用同一光电管研究氢原子发出的a、b、c三种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图乙。则这三种光（ ）
A．光子动量pa＜pb＜pc
B．照射该光电管时c光使其逸出的光电子初动能最大
C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距最大
D．若这三种光是原子从能级n＝3跃迁到较低能级时发出的光，则c光的波长可以表示为λc＝λa+λb
（多选）20．（2023•镇海区校级模拟）a、b两束光是由处在同一激发态的原子跃迁到I态和Ⅱ态时产生的，分别用a、b两束单色光照射同一光电管阴极时，都发生了光电效应，且两束光照射时对应的截止电压Ua＞Ub，则这两束光（ ）
A．光子动量pa＞pb
B．发生电子跃迁时对应的能级EI＞EⅡ
C．入射同一双缝干涉装置上，相邻亮纹的间距Δxa＜Δxb
D．若Ua＝2Ub，则a、b两束光的光子能量满足εa＝2εb
（多选）21．（2023•台州模拟）如图所示，在研究光电效应的实验中，用频率为ν的单色光照射阴极K时，能发生光电效应，并测得遏止电压为U。若用上述单色光照射一群处于n＝2的激发态的氢原子，恰能使氢原于跃迁到n＝6的激发态，已知电子的带电荷量为e，真空中的光速为c，普朗克常量为h，氢原子在能级n上的能量En与基态的能量E1满足En=E1n2。下列说法正确的是（ ）
A．光电子的最大初动能为hν﹣eU
B．阴极K的极限频率为ν-eUh
C．氢原子基态的能量为E1=-92hν
D．氢原子的能级从n＝3跃迁到n＝2时发射出光的波长为8c5ν
（多选）22．（2022•浙江模拟）大量处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时产生的a、b两种单色光照射某光电管的阴极时，测得遏止电压之比为2：1，根据该信息下列说法正确的是（ ）
A．在同种介质中，b光的传播速度是a光的22倍
B．若b光是跃迁到n＝3能级产生的，则a光可能是跃迁到n＝4能级产生的
C．用同样的装置做双缝干涉实验，b光束的条纹间距是a光束的两倍
D．当两种光从水中射向空气时，a光的临界角小于b光的临界角
（多选）23．（2021•浙江模拟）对于原子结构的研究，下列说法正确的是（ ）
A．电子的发现说明了原子有原子核
B．α粒子散射实验说明原子具有核式结构
C．原子发光时，与光子的能量对应的是原子能级的能量差
D．玻尔的原子模型成功的解释了各种元素的光谱
（多选）24．（2021•义乌市模拟）为了解决光信号长距离传输中的衰减问题，常常在光纤中掺入铒元素。如图所示的是铒离子的能级示意图，标识为4I132的铒离子处在亚稳态，不会立即向下跃迁：如果用光子能量约为2.03×10﹣19J的激光把处于基态能级4I152的铒离子激发到4I112能级，再通过“无辐射跃迁”跃迁到能级4I132，从而使该能级积聚的离子数远超过处于基态的离子数。当光纤中传输某波长的光波时，能使处在亚稳态能级的离子向基态跃迁，产生大量能量约为1.28×10﹣19J的光子，于是输出的光便大大加强了。根据上述资料你认为下列说法正确的是（ ）
A．无辐射跃迁中一个铒离子放出的能量约为7.50×10﹣20J
B．这种光纤传输任何频率的光信号衰减都能得到有效补偿
C．处在4I112能级的铒离子即向下跃迁能产生4种频率的光子
D．上述情景发生时，光纤中传输的光信号波长约为1.55μm
（多选）25．（2021•浙江模拟）a、b两种可见光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，下列说法正确的是（ ）
A．a光的波长比b光的短
B．单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大
C．若a光是氢原子从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光，则b光可能是从n＝5跃迁到n＝2能级时发出的光
D．用Ek＝12.8eV的电子去轰击基态的氢原子，可能得到两种频率的可见光
（多选）26．（2023•镇海区校级模拟）中国自主三代核电“华龙一号”示范工程第2台机组福清核电6号机组于2022年3月25日投入商业运行，至此“华龙一号“示范工程全面建成投运。“华龙一号”利用铀核裂变释放能量，原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线如图所示，两台机组每年总发电量约200亿千瓦•时。下列说法正确的是（ ）
A．铀核裂变的一个重要核反应方程是 92235U→ 56144Ba+ 36289Kr+2 01n
B．“华龙一号”两台机组发电一年需消耗核约为0.8kg
C． 24He核的平均核子质量小于 36Li核的平均核子质量
D．三个中子和三个质子结合成 36Li核时释放能量约为30MeV
（多选）27．（2023•浙江模拟）2021年9月，在甘肃省武威市全球首台钍基熔盐核反应堆进行试运行放电，也标志着我国成为世界上第一个对第四代核电技术进行商业化试验运营的国家。反应堆工作原理如图所示，钍232（ 90232Th）吸收一个中子后会变成镤233，镤233不稳定，会变成易裂变核素铀233（ 92233U）。下列说法正确的是（ ）
A．核反应中放出的射线来源于电子跃迁过程中释放的能量
B．新核镤233变成铀233的核反应方程式是： 91233Pa→ 92233U+ -10e
C．新核铀 92233U的比结合能大于钍 90233Th的比结合能
D．新核铀 92233U的比结合能小于钍 90233Th的比结合能
（多选）28．（2023•浙江模拟）下列说法正确的是（ ）
A．做抛体运动（不计空气阻力）的物体在运动过程中相同时间内动量变化相同
B．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量
C．“彩超”根据反射波的频率变化，就能知道血流的速度，利用的是超声波的多普勒效应
D．由爱因斯坦的相对论时空观可知运动物体的空间距离和物理过程的时间进程都跟物体的运动状态有关
（多选）29．（2023•台州模拟）中国科幻电影《流浪地球》中由“火石”引燃行星发动机内部的燃料发生聚变反应，场面非常壮观。关于核反应，下列说法正确的是（ ）
A．核反应中电荷数和质量数守恒
B．链式反应中，热中子更适于引发裂变
C．方程 92238U→ 90234Th+ 24He表示核裂变反应
D．核反应温度越高，放射性物质的半衰期越短
（多选）30．（2023•嘉兴一模）上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核 47Be俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即 47Be+ -10e→X+ 00νe。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在，若原子核X的半衰期为T0，平均核子质量大于 47Be，则（ ）
A．X是 37Li
B．X的比结合能小于 47Be
C．中微子νe的能量由质子数减少转变而来
D．再经过2T0，现有的原子核X全部衰变
（多选）31．（2023•浙江模拟）14C发生放射性衰变为14N和粒子X，半衰期约为5700年。已知14C、14N、X的质量分别为m1、m2、m3，14C、14N的比结合能分别为E1和E2，真空中的光速为c。植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少。下列说法正确的是（ ）
A．粒子X为电子
B．全球变暖将加速14C的衰变
C．14E1﹣14E2＝（m1﹣m2﹣m3）c2
D．若某古木样品中14C的比例正好是现代植物样品的四分之一．该古木的年代距今约为11400年
2021-2023年浙江省高考物理模拟试题分类——专题16原子物理 选择题
参考答案与试题解析
一．选择题（共15小题）
1．（2023•嘉兴一模）目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子，已知氢原子第n能级的能量为En=-13.6n2eV，金属钨的逸出功为4.54eV，如图是按能量排列的电磁波谱，则（ ）
A．紫外线波段的光子均不能使基态氢原子电离
B．氢原子跃迁时可能会辐射X射线波段的光子
C．足够长时间红外线照射能使金属钨产生光电效应
D．可见光能使n＝20的氢原子失去一个电子变成氢离子
【解答】解：A．基态氢原子具有的能量为E1＝﹣13.6eV，若基态氢原子电离，则需要吸收的光子能量E≥13.6eV，由题图可知紫外线波段中明显存在光子能量E≥13.6eV的光子，这些光子可以使基态氢原子电离，故A错误；
B．基态氢原子具有的能量为E1＝﹣13.6eV，可知氢原子跃迁时辐射的光子能量不超过13.6eV，由题图可知，X射线的光子能量均大于13.6eV，故氢原子跃迁时不会辐射X射线波段的光子，故B错误；
C．金属钨的逸出功为4.54eV，由题图可知，红外线的光子能量小于4.54eV，故不能让金属钨产生光电效应，故C错误；
D．能级n＝20的氢原子能量为En=-13.6n2eV=-13.6202eV=-0.034eV，由题图可知可见光的光子能量大于0.034eV，故可见光可以使n＝20的氢原子失去一个电子变成氢离子，故D正确。
故选：D。
2．（2023•杭州一模）在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间辐射红外线。通过对物体辐射红外线强度分布规律的测量，能准确地测定它的表面温度，这是红外测温仪测温原理。如图为氢原子能级示意图，高能级的氢原子能辐射的红外线光子的能量最大值为1.51eV。则（ ）
A．大量处于第3能级的氢原子能辐射3种红外线光子
B．大量处于第5能级的氢原子能辐射3种红外线光子
C．要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，至少给基态氢原子提供 12.09eV 能量
D．若大量氢原子辐射红外线光子，则必定不会辐射可见光光子
【解答】解：A．红外线光子能量不超过1.51eV，第3能级向下跃迁辐射的光子能量最小值1.89eV，超过1.51eV，故大量处于第3能级的氢原子辐射的不是红外线，故A错误；
B．第5能级跃迁到第4能级、第4能级跃迁到第3能级、第5能级跃迁到第3能级辐射的光子能量值均小于1.51eV，故B正确；
C．从基态跃迁到第4能级，再跃迁到第3能级能够辐射红外线光子，1能级到4能级需要吸收12.75eV的能量，故C错误；
D．辐射能量有可能达到可见光的能量范围（可见光的能量范围一般为1.62eV﹣3.11eV），故D错误。
故选：B。
3．（2022•浙江模拟）a、b两种可见光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，下列说法正确的是（ ）
A．a光的波长比b光的小
B．单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大
C．若a光是从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光，则b光是从n＝3跃迁到n＝2能级时发出的光
D．用E＝12.8eV的电子去轰击基态的氢原子，可以得到两种可见光
【解答】解：A、由图甲可知，在光电效应装置中，a的遏止电压UC低，根据Ek＝hν﹣W＝|eUC|可知，a光的光子能量小，又因为ν=cλ，故a光的波长比b光的大，故A错误；
B、由于a光的波长比b光的大，根据p=hλ因此单色光a的光子动量比单色光b的光子动量小，故B错误；
C、从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光子能量：E42＝﹣0.85eV﹣（﹣3.4eV）＝2.55eV
从n＝3跃迁到n＝2能级时发出的光子能量：E32＝﹣1.51eV﹣（﹣3.4eV）＝1.89eV
由于a光的光子能量小，因此若b光是从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光，则a光是从n＝3跃迁到n＝2能级时发出的光，故C错误；
D、用E＝12.8eV的电子去轰击基态的氢原子，由于ΔE41＝﹣0.85eV﹣（﹣13.6eV）＝12.75eV，由此可知光子可获得的能量最多可以跃迁到n＝4的能级，向回跃迁时，最多产生6中不同频率的光，6种光子的能量分别为
ΔE1＝E4﹣E3＝0.66eV；
ΔE2＝E3﹣E2＝1.89eV；
ΔE3＝E4﹣E2＝2.55eV；
ΔE4＝E2﹣E1＝10.2eV；
ΔE5＝E4﹣E1＝12.75eV；
ΔE6＝E3﹣E1＝12.09eV，其中ΔE2，ΔE3对应的是可见光，因此D正确。
故选：D。
4．（2021•宁波二模）弗兰克﹣赫兹实验是研究汞原子能量是否具有量子化特点的重要实验。实验原理如图甲所示，灯丝K发射出初速度不计的电子，K与栅极G间的电场使电子加速，G、A间加有电压为0.5V的反向电场，使电子减速，电流表的示数大小间接反映了单位时间内能到达A极电子的多少。在原来真空的容器中充稀薄汞蒸气后，发现K、G间电压U每升高4.9V时，电流表的示数I就会显著下降，如图乙所示。科学家猜测电流的变化与电子和汞原子的碰撞有关，玻尔进一步指出该现象应从汞原子能量量子化的角度去解释。依据本实验结果下列判断合理的是（ ）
A．电子运动过程中只可能与汞原子发生一次碰撞
B．汞原子基态和第一激发态的能级之差可能为4.9eV
C．K、G间电子的动能越大，越容易使汞原子发生跃迁
D．K、G间电压越大，单位时间内到达A极的电子数越多
【解答】解：A.电子运动过程中有可能与汞原子发生一次碰撞，也有可能没发生碰撞，还可能发生多次碰撞，故A错误；
B.因为汞原子吸收了电子的能量发生了跃迁，导致电压U每升高4.9V时，电流表的示数I就会显著下降，说明汞原子基态和第一激发态之间的能极之差可能等于4.9eV，故B正确；
C.K、G间电子的动能越大，根据乙图，不一定更容易使汞原子发生跃迁，故C错误；
D.K、G间电压越大，由乙图可知，单位时间内到达A极的电子数不一定越多，故D错误。
故选：B。
5．（2021•浙江模拟）氦离子的能级图如图所示．已知可见光的光子能量在1.63eV～3.10eV的范围内，则下列说法正确的是（ ）
A．一群氦离子从n＝3能级向低能级跃迁时，会辐射出可见光
B．用红外线照射处于基态的氦离子，可使其跃迁至某一激发态
C．氦离子从n＝5能级向n＝4能级跃迁时，辐射出的光可用于杀菌消毒
D．要使处于基态的氦离子被激发后可辐射出可见光，最少应给氦离子提供51.0eV的能量
【解答】解：A、氦离子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，发出的光子能量最小，为△E1＝﹣6.04eV﹣（﹣13.6eV）＝7.56eV，可见光光子能量范围为1.63eV～3.10eV，则辐射出的光不是可见光，故A错误；
B、氦离子从n＝1能级跃迁到n＝2能级，吸收的光子能量△E2＝﹣13.6eV﹣（﹣54.4eV）＝40.8eV，红外线的能量小于1.62eV，可知用红外线照射处于基态的氦离子，不可能使其跃迁至某一激发态，故B错误；
C、氦离子从n＝5能级跃迁到n＝4能级，发出的光子能量△E3＝﹣2.18eV﹣（﹣3.40eV）＝1.22eV，属于红外线的范围，不能用于杀菌消毒，故C错误；
D、结合能级图可知，氦离子从n＝4能级跃迁到n＝3能级，发出的光子能量△E4＝﹣3.40eV﹣（﹣6.04eV）＝2.64eV，属于可见光的范围，可知要使处于基态的氦离子被激发后可辐射出可见光，最少应使氦离子跃迁到n＝4的能级，则至少需要提供51.0eV的能量，故D正确。
故选：D。
6．（2021•浙江模拟）与原子光谱有关的物理知识，下列说法正确的是（ ）
A．有些原子的发射光谱是线状谱，有些原子的发射光谱是连续谱
B．太阳光谱中的许多暗线与太阳大气中存在的金属元素的特征谱线相对应
C．巴耳末发现氢原子的可见光谱有分立特征，但氢原子的不可见光谱有连续特征
D．有些电子绕原子核运动的变化是连续的，所以我们看到了原子的连续光谱
【解答】解：A、各种原子的发射光谱都是线状谱，故A错误；
B、太阳光谱中的许多暗线与太阳大气中存在的金属元素的特征谱线相对应，于是我们知道太阳大气中存在哪些金属元素，故B正确；
C、可见光谱与不可见光谱都有分立特征，没有连续特征，故C错误；
D、电子绕原子核运动的变化都是不连续的，我们看到的原子光谱都是线状谱，故D错误；
故选：B。
7．（2023•温州三模）轧钢厂的热轧机上安装射线测厚仪，仪器探测到的γ射线强度与钢板的厚度有关。如图所示，某射线测厚仪采用放射性同位素铱192作为放射源，其化学符号是Ir，原子序数为77，放射源在进行β衰变产生新核X的同时会释放出γ射线，放射性元素的半衰期为74天，下列说法正确的是（ ）
A．上述衰变方程为 77192Ir→ 78192X+ -10e
B．衰变放射出的β粒子来自铱原子的核外电子
C．若有4.0g铱192，经过148天有1.0g发生了衰变
D．若探测器测得的射线强度变弱时，说明钢板厚度变小
【解答】解：AB．β衰变的实质是核里的一个中子放出一个电子变为一个质子，反应过程中遵循质量数守恒和核电荷数守恒，故衰变方程为 77192Ir→ 78192X+ -10e，故A正确，B错误；
C．若有4g铱192，经过74天后有2g发生衰变，再过74天（即总共经历148天）还有1g没有衰变，总共衰变了3g，故C错误；
D．探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度增大，故D错误；
故选：A。
8．（2023•浙江模拟）下列说法正确的是（ ）
A．电子的衍射现象说明光具有波动性
B．235U的半衰期约为7亿年，14亿年后地球上235U衰变完毕
C．β衰变的实质是原子核内的中子转化成了质子和电子，电子发射到核外，就是β粒子
D．原子核外电子从高能级跃迁到低能级时，有γ射线放出
【解答】解：A．电子的衍射现象说明运动粒子具有波动性，而不是证明光具有波动性，故A错误；
B．235U的半衰期约为7亿年，14亿年后地球上235U剩下四分之一，故B错误；
C．β衰变的本质是原子核内部某个中子转变为质子时，放出电子，即β射线，故C正确；
D．γ射线是原子核受激发后发出的，故D错误。
故选：C。
9．（2023•浙江模拟）如图所示为射线测厚装置示意图，它的放射源为铯﹣137，已知铯﹣137的衰变方程为 55137Cs→ x1377Ba+ -10e，半衰期约为30年，下列说法正确的是（ ）
A．60年后 55137Cs全部衰变完
B．金属板厚度越薄探测器接收到的辐射强度越小
C． x137Ba原子核的比结合能比 55137Cs原子核的大
D．该反应为β衰变，β射线即为核外电子的逸出
【解答】解：A．根据半衰期的定义可知，经过两个半衰期后，铯剩余原来的四分之一，故A错误；
B．金属板厚度越薄探测器接收到的辐射强度越大，故B错误；
C．因为生成物比反应物稳定，所以 x137Ba原子核的比结合能比 55137Cs原子核的大，故C正确；
D．β衰变的本质是原子核内部的一个中子放出一个电子，最终中子变为质子，故D错误。
故选：C。
10．（2023•嘉兴二模）月球夜晚温度低至﹣180℃，“玉兔二号”月球车携带的放射性同位素钚238（ 94238Pu）会不断发生α衰变 94238Pu→ 24He+ 92234U，释放的能量为仪器设备供热。 94238Pu可以通过以下反应得到： 92238U+12H→ 93238Np+k01n， 93238Np→X+ 94238Pu。则（ ）
A．k＝1且X为电子
B． 92234U比 92238U更加稳定
C． 94238Pu的比结合能比 92234U的大
D． 92238U+12H→ 93238Np+k01n是轻核聚变
【解答】解：A.根据核反应过程的质量数守恒与电荷数守恒可得，238+2＝238+k，则k＝2，故A错误；
B.放能的核反应，产生的新核比之前的核更稳定，比结合能更大，故B正确，C错误；
D.轻核聚变是原子序数较低的原子核的反应，而这里的铀为重核，故D错误；
故选：B。
11．（2023•金华模拟）2021年5月28日，我国“人造太阳”打破世界纪录，成功实现1.2亿摄氏度运行101秒。其结构如图所示，在“人造太阳”周围，距“人造太阳”中心L处有多个半径均为r的圆形能量接收装置（r≪L），中心和圆心连线与接收装置平面垂直。“人造太阳”内部发生的氘﹣氚聚变的核反应方程为a12H+b13H→d24He++01n，假设释放出的能量都转化为光能，接收装置完全吸收光能并全部输出，经时间t测得反应物的质量减少了Δm，记光速为c。则下列说法正确的是（ ）
A． 24He的比结合能比 13H的小
B．方程中未知量满足a＝2d+b
C．一次氘﹣氚聚变释放的能量为Δmc2
D．单个接收装置对外输出功率P=Δmc2r24L2t
【解答】解：A、该核反应释放能量，生成的 24He更稳定，因此 24He的比结合能比 13H的大，故A错误；
B、结合核反应过程中电荷数守恒可得a+b＝2d，即a＝2d﹣b，故B错误；
CD、由质能方程得t时间内“人造太阳”释放的能量为E＝Δmc2，并非一次聚变释放的能量，以“人造太阳”的中心为球心，L为半径的球面上，单位面积接收到的能量为E=E4πL2，单个接收装置接收到的能量为E0=E•πr2，则单个接收装置的功率为
P=E0t=Δmc2r24L2t，故C错误，D正确。
故选：D。
12．（2023•杭州二模）在医学上，放射性同位素锶90（ 3890Sr）制成表面敷贴器，可贴于体表治疗神经性皮炎等疾病。锶90（ 3890Sr）会发生β衰变，其衰变产物中有钇（Y）的同位素，半衰期为28.8年。下列说法正确的是（ ）
A．Y原子核的中子数为52
B．0.4mol的 3890Sr原子核经过57.6年后还剩余0.3mol
C．β射线是电子流，速度可接近光速
D．将锶90制成的数贴器贴在患者体表，若患者发高烧会导致锶90衰变速度加快
【解答】解：A．锶90（ 3890Sr）会发生β衰变（释放电子 -10e），设衰变产物Y为 abY
根据质量数守恒有：90＝0+b
根据电荷数守恒有：38＝﹣1+a
即Y的质量数为b＝90，电荷数为a＝39
则Y原子核的中子数为：90﹣39＝51，故A错误；
B．锶90（ 3890Sr）半衰期为28.8年，利用半衰期公式：m=M(12)tT
代入数据有：m=0.4mol×(12)57.628.8=0.4mol×(12)2=0.4mol×14=0.1mol
故0.4mol的 3890Sr原子核经过57.6年后还剩余0.1mol，故B错误；
C．β射线是电子流，速度可接近光速，故C正确；
D．半衰期的大小跟原子所处的温度、压强等物理状态以及化学状态无关，故D错误。
故选：C。
13．（2023•浙江模拟）某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q。其方程为 ABX→ CDY+ EFZ，并假设释放的能量全都转化为新核Y和Z的动能，测其中Z的速度为v，以下结论正确的是 （ ）
A．Y原子核的速度大小为ECv
B．Y原子核的动能是Z原子核的动能的DF倍
C．Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大QC0（C0为光速）
D．Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能
【解答】解：A、静止的原子核发生衰变的过程中动量守恒，设Y的速度为v′，以Y的方向为正方向，则：Fv﹣Dv′＝0
所以：v′=-FvD，即大小为FvD，负号表示方向与Z的方向相反。故A错误；
B、动能：Ek=12mv2，所以Y原子核的动能是Z原子核的动能关系：EYEZ=Dv'2Fv2=FD⋅D2v'2F2v2=FD．故B错误；
C、由于该反应的过程中释放能量，所以Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量小。故C错误；
D、由于该反应的过程中释放能量，所以Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能。故D正确。
故选：D。
14．（2023•温州模拟）2023年1月，日本确认将于“今年春夏期间”开始向太平洋排放福岛核电站内储存的逾130万吨核污染水。核泄漏对环境会造成污染，影响人类安全，其中核反应之一为 3890Sr→ 3990Y+X，半衰期为28年。下列说法正确的是（ ）
A．该核反应为α衰变
B．环境温度升高， 3890Sr的半衰期减小
C． 3990Y的比结合能比 3890Sr的比结合能大
D．100个 3890Sr原子核经过一个半衰期后，还剩50个未衰变
【解答】解：A．设X的质量数为A，电荷数为Z，根据质量数守恒90＝90+A，解得A＝0
根据电荷数守恒38＝39+Z，解得Z＝﹣1
因此，元素X为0-1e，该核反应为β衰变，故A错误；
B．元素的半衰期决定于元素本身，衰变周期与温度无关，故B错误；
C．比结合能越大，原子核越稳定，则9039Y的比结合能比9038Sr的比结合能大，故C正确；
D．半衰期具有统计规律，是对大量原子核适用，对少数原子核不适用，故D错误。
故选：C。
15．（2023•宁波一模）放射性元素氡（ 86222Rn）的半衰期为T，氡核放出一个X粒子后变成钋核（ 84218Po）。设氡核、钋核和X粒子的质量分别为m1、m2和m3，下列说法正确的是（ ）
A．该过程是β衰变
B．发生一次核反应释放的核能为（m2+m3﹣m1）c2
C．200个氡经2T时间后，剩余氡原子数量为50个
D．钋核的比结合能比氡核的比结合能大
【解答】解：A、根据质量数守恒可知，X粒子的质量数是222﹣218＝4，根据电荷数守恒，可得X粒子的电荷数是86﹣84＝2，可得X粒子为α粒子，即该过程是α衰变，故A错误；
B、根据爱因斯坦质能方程可知发生一次核反应释放的核能为ΔE=(m1-m2-m3)c2，故B错误；
C、半衰期是大量的原子核衰变统计的结果，少数的原子核不满足该统计规律，故C错误；
D、氡核衰变成钋核时释放出核能，其生成物比反应物更稳定，其比结合能也大，所以钋核的比结合能比氡核的比结合能大，故D正确。
故选：D。
二．多选题（共16小题）
（多选）16．（2023•宁波二模）图甲和图乙分别是可见光谱图和氢原子的能级图，某个处于n＝5能级的氢原子，向低能级跃迁过程中，共发出3不同频率的光，其中1种是可见光a：另一个处于n＝4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中，共发出2种不同频率的光，其中1种是可见光b，已知a、b是不同频率的可见光，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J/s，元电荷量e＝1.6×10﹣19C，下列说法正确的是（ ）
A．a光子比b光子动量更大
B．用a光和b光分别入射到水中，在水中a光的传播速度更大
C．用a光和b光分别照射某一光电管，a光更可能发生光电效应
D．用a光和b光分别做相同的双缝干涉实验，a光的干涉条纹间距更大
【解答】解：A.根据题意分析可知，从n＝5能级的氢原子跃迁时发出的第一种光为从n＝5跃迁到n＝3能级，此光的频率为：ν=0.97eV×1.6×10-19C6.63×10-34J/s=2.34×1014Hz
第二种光为从n＝3跃迁到n＝2能级，此光的频率为：ν=1.89eV×1.6×10-19C6.63×10J/s=4.56×1014Hz
第三种光为从n＝2跃迁到n＝1能级，此光的频率为：ν=10.2eV×1.6×10-19C6.63×10-34J/s=2.64×1015Hz
所以，可见光a光为第二种，属于红光；
从n＝4能级的氢原子跃迁时发出的第一种光为从n＝4跃迁到n＝2能级，此光的频率为：ν=2.55eV×1.6×10-19C6.63×10-34J/s=6.15×1014Hz
第二种光为从n＝2跃迁到n＝1能级，此光的频率为：ν=10.2eV×1.6×10-19C6.63×10-34J/s=2.64×1015Hz
所以，可见光b光为第一种，属于蓝光；由λ=cv可知，λa＞λb，由康普顿效应：p=hλ，可知pa＜pb，故A错误；
B.由于a光波长大于b光波长，所以水对a光的折射率小于对b光的折射率，由光在介质中传播的速度v=cn可知，在水中a光的传播速度更大，故B正确；
C.由A选项可知Va＜Vb，频率越大，越容易发生光电效应，所以，b光更容易发生光电效应，故C错误；
D.双缝干涉中，相邻两个亮条纹或暗条纹的间距Δx=ldλ，因为a光波长大于b光波长，所以a光的干涉条纹间距更大，故D正确。
故选：BD。
（多选）17．（2023•西湖区校级模拟）氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV，铝的逸出功是4.2eV，则（ ）
A．氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级时，辐射出的光是可见光，用其照射铝板不能发生光电效应
B．大量氢原子从高能级向n＝1能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应
C．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有荧光效应
D．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出2种不同频率的可见光
【解答】解：A、氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级时，发出光子的能量为E＝E5﹣E＝﹣0.54eV﹣（﹣3.4eV）＝2.86eV，在可见光的光子能量范围，小于铝的逸出功，所以用其照射铝板不能发生光电效应，故A正确；
B、大量氢原子从高能级向n＝1能级跃迁时，发出的光子最大能量为：Emax＝E∞﹣E1＝0﹣（﹣13.6）eV＝13.6eV，发出的光子最小能量为：Emin＝E2﹣E1＝﹣3.4eV﹣（﹣13.6）eV＝10.2eV，能量值大于紫光，属于紫外线，具有显著的化学效应和荧光效应，故B错误；
C、大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光子最大能量为：Emax′＝E∞﹣E3＝0﹣（﹣1.51）eV＝1.51eV，发出的光子最小能量为：Emin′＝E4﹣E3＝﹣0.85eV﹣（﹣1.51）eV＝0.66eV，能量值小于红光，属于红外线，发出的光具有显著的热效应，故C错误；
D、大量处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子种类数目最多为C42=6种，其中氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时，辐射出的光子能量为E42＝E4﹣E2＝﹣0.85eV﹣（﹣3.4）eV＝2.55eV，从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射出的光子能量为E32＝E3﹣E2＝﹣1.51eV﹣（﹣3.4）eV＝1.89eV，这两种光子属于可见光光子，其余不是可见光，故D正确。
故选：AD。
（多选）18．（2023•宁波一模）下列说法正确的是（ ）
A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小
D．德布罗意在普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想
【解答】解：A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故A正确；
B．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，解释了氢原子光谱的实验规律，故B正确；
C．根据光电效应发生的条件可知，一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的频率太小，故C错误；
D．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想，故D正确。
故选：ABD。
（多选）19．（2023•浙江模拟）如图甲所示为氢原子的能级图，用同一光电管研究氢原子发出的a、b、c三种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图乙。则这三种光（ ）
A．光子动量pa＜pb＜pc
B．照射该光电管时c光使其逸出的光电子初动能最大
C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距最大
D．若这三种光是原子从能级n＝3跃迁到较低能级时发出的光，则c光的波长可以表示为λc＝λa+λb
【解答】解：A．根据光电效应方程Ek＝hν﹣W
再根据动能定理eUc＝Ek
联立可得eUc＝hν﹣W
由图像可知，c光的遏止电压最大，a光最小，可知νa＜νb＜νc
而光子动量和能量之间的关系p=hνc
因此光子动量之间的关系为pa＜pb＜pc，故A正确；
B．由A的分析可知，c光使其逸出的光电子的最大初动能最大，但出射的各种电子初动能不一定都最大，故B错误；
C．根据ν=cλ，可知λa＞λb＞λc
根据双缝干涉相邻亮（暗）纹间距公式Δx=Ldλ
可知通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距最大，故C正确；
D．若这三种光是原子从能级n＝3跃迁到较低能级时发出的光，利用光电效应方程可知hcλc=hcλb+hcλa，整理得1λc=1λb+1λa，故D错误。
故选：AC。
（多选）20．（2023•镇海区校级模拟）a、b两束光是由处在同一激发态的原子跃迁到I态和Ⅱ态时产生的，分别用a、b两束单色光照射同一光电管阴极时，都发生了光电效应，且两束光照射时对应的截止电压Ua＞Ub，则这两束光（ ）
A．光子动量pa＞pb
B．发生电子跃迁时对应的能级EI＞EⅡ
C．入射同一双缝干涉装置上，相邻亮纹的间距Δxa＜Δxb
D．若Ua＝2Ub，则a、b两束光的光子能量满足εa＝2εb
【解答】解：A、根据12mv2=hν﹣W0和eUe=12mv2，结合遏止电压Ua＞Ub，可知a光子的能量大于b光子的能量，波长则小于b光子的波长；根据光子的动量公式p=hλ，可知，光子动量pa＞pb，故A正确；
B、光子的能量等于原子跃迁前后两个能级之间的能量差，由于a光子的能量大于b光子，说明能级EI＜EⅡ，故B错误；
C、根据双缝干涉的条纹间距公式Δx=Lλd，可知，波长较小的a光子，其光束的干涉条纹间距更小，即Δxa＜Δxb，故C正确；
D、在光电效应中，光电子的最大初动能等于光子能量与逸出功之差，即Ek＝hν﹣W0，而遏止电压与电子电量的乘积等于光电子的最大初动能，即Ek＝eUe，由上两式可得eUe＝hν﹣W0，如果Ua＝2Ub，则有hνa﹣W＝2hνb﹣2W0，整理得hνa＝2hνb﹣W0，即εa＝2εb﹣W0，故D错误。
故选：AC。
（多选）21．（2023•台州模拟）如图所示，在研究光电效应的实验中，用频率为ν的单色光照射阴极K时，能发生光电效应，并测得遏止电压为U。若用上述单色光照射一群处于n＝2的激发态的氢原子，恰能使氢原于跃迁到n＝6的激发态，已知电子的带电荷量为e，真空中的光速为c，普朗克常量为h，氢原子在能级n上的能量En与基态的能量E1满足En=E1n2。下列说法正确的是（ ）
A．光电子的最大初动能为hν﹣eU
B．阴极K的极限频率为ν-eUh
C．氢原子基态的能量为E1=-92hν
D．氢原子的能级从n＝3跃迁到n＝2时发射出光的波长为8c5ν
【解答】解：A．由于遏止电压为U，则光电子的最大初动能为eU，故A错误；
B．根据爱因斯坦的光电效应方程Ekm＝hν﹣W0，解得逸出功W0＝hν﹣Ekm＝hν﹣eU
因此，极限频率为ν'=W0h=ν-eUh
故B正确；
C．跃迁时放出光子的能量等于两个能级间的能量差hν＝E6﹣E2=E162-E122
可得氢原子基态的能量E1=-92hν
故C正确；
D．原子的能级从n＝3跃迁到n＝2时hcλ=E3﹣E2=E132-E122
发射出光的波长λ=8c5ν
故D正确。
故选：BCD。
（多选）22．（2022•浙江模拟）大量处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时产生的a、b两种单色光照射某光电管的阴极时，测得遏止电压之比为2：1，根据该信息下列说法正确的是（ ）
A．在同种介质中，b光的传播速度是a光的22倍
B．若b光是跃迁到n＝3能级产生的，则a光可能是跃迁到n＝4能级产生的
C．用同样的装置做双缝干涉实验，b光束的条纹间距是a光束的两倍
D．当两种光从水中射向空气时，a光的临界角小于b光的临界角
【解答】解：A、由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν﹣W0和遏止电压与最大初动能的关系Ekm＝eUc，整理得光的频率为ν=eUc+W0h，因为遏止电压之比为2：1，所以两光的频率之比1＜νaνb＜2，光在介质中传播的速度v=cn，同种介质对频率越大的光，折射率n越大，因为a光的频率大于b光的频率，所以b光的传播速度大，但并不能判断出二者折射率的2倍关系，所以二者速度的倍数关系无法确定，故A错误；
B、遏止电压大，频率高，能量大，a光的能量大于b光的能量，若a光是跃迁到n＝3能级产生的，则b光可能是跃迁到n＝4能级能产生，故B正确；
C、由干涉条纹间距公式Δx=Ldλ和波长频率关系λν＝c，因为va＞vb所以λa＜λb，所以条纹间距Δxa＜Δxb，因无法得到两种光的频率倍数关系，故无法得到两种光波长的倍数关系，无法得到条纹间距的倍数关系，故C错误；
D、遏止电压大，频率高，则a光的频率大，折射率大，根据sinC=1n，可知a光的临界角小，故D正确。
故选：BD。
（多选）23．（2021•浙江模拟）对于原子结构的研究，下列说法正确的是（ ）
A．电子的发现说明了原子有原子核
B．α粒子散射实验说明原子具有核式结构
C．原子发光时，与光子的能量对应的是原子能级的能量差
D．玻尔的原子模型成功的解释了各种元素的光谱
【解答】解：A、电子的发现说明了原子有复杂结构，但不能说明原子有核式结构，故A错误；
B、汤姆孙的枣糕模型不能解释a粒子散射实验的大角度偏转问题，因此卢瑟福提出了原子核式结构模型，所以α粒子散射实验说明原子具有核式结构，故B正确；
C、根据玻尔原子模型，原子发出的光子的能量等于原子两个能级的能量差，故C正确；
D、玻尔的原子模型只是成功的解释了氢元素的光谱，而无法解释更复杂的原子的光谱，故D错误。
故选：BC。
（多选）24．（2021•义乌市模拟）为了解决光信号长距离传输中的衰减问题，常常在光纤中掺入铒元素。如图所示的是铒离子的能级示意图，标识为4I132的铒离子处在亚稳态，不会立即向下跃迁：如果用光子能量约为2.03×10﹣19J的激光把处于基态能级4I152的铒离子激发到4I112能级，再通过“无辐射跃迁”跃迁到能级4I132，从而使该能级积聚的离子数远超过处于基态的离子数。当光纤中传输某波长的光波时，能使处在亚稳态能级的离子向基态跃迁，产生大量能量约为1.28×10﹣19J的光子，于是输出的光便大大加强了。根据上述资料你认为下列说法正确的是（ ）
A．无辐射跃迁中一个铒离子放出的能量约为7.50×10﹣20J
B．这种光纤传输任何频率的光信号衰减都能得到有效补偿
C．处在4I112能级的铒离子即向下跃迁能产生4种频率的光子
D．上述情景发生时，光纤中传输的光信号波长约为1.55μm
【解答】解：A、由题可知，基态与亚稳态之间的能级差为：ΔE1＝1.28×10﹣19J，基态与4I112能级之间的能级差为：ΔE2＝2.03×10﹣19J，则亚稳态与4I112能级之间的能级差为：ΔE3＝2.03×10﹣19J﹣1.28×10﹣19J＝7.50×10﹣20J，则在无辐射跃迁中一个铒离子放出的能量约为7.50×10﹣20J，故A正确；
B、由题意可知，这种光纤传输能量约为1.28×10﹣19J的光信号衰减才能得到有效补偿，故B错误；
C、题目中涉及3个能级，根据C32=3可知处在4I112能级的铒离子即向下跃迁能产生3种频率的光子，故C错误；
D、在上述情景发生时，光纤中传输的光信号能量约为1.28×10﹣19J，则波长约为：λ=hcE=6.63×10-34×3.0×1081.28×10-19m＝1.55×10﹣6m＝1.55μm，故D正确。
故选：AD。
（多选）25．（2021•浙江模拟）a、b两种可见光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，下列说法正确的是（ ）
A．a光的波长比b光的短
B．单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大
C．若a光是氢原子从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光，则b光可能是从n＝5跃迁到n＝2能级时发出的光
D．用Ek＝12.8eV的电子去轰击基态的氢原子，可能得到两种频率的可见光
【解答】解：A、由图甲可知，在光电效应装置中，a的遏止电压UC低，根据Ek＝hγ﹣W＝|eUC|可知，a光的光子能量小，又因为γ=cλ，故a光的波长比b光的大，故A错误；
B、根据p=hλ，因为a光的波长比b光的大，故a光的动量比b光的小，故B错误；
C、根据玻尔理论可知，从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光子能量小于从n＝5跃迁到n＝2能级时发出的光子能量，若a光是从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光，则b光可能是从n＝5跃迁到n＝2能级时发出的光，故C正确；
D、用E＝12.8eV的电子去轰击基态的氢原子，由于△E41＝﹣0.85eV﹣（﹣13.6eV）＝12.75eV＜E，光子可获得的能量最多可以跃迁到n＝4的能级，向低能级跃迁时，最多产生6钟不同频率的光，6中光子的能量分别为：△E1＝E4﹣E3＝﹣0.85eV﹣（﹣1.51eV）＝0.66eV，△E2＝E3﹣E2＝﹣1.51eV﹣（﹣3.4eV）＝1.89eV；，△E3＝E4﹣E2＝﹣0.85eV﹣（﹣3.4eV）＝2.55eV；，△E4＝E2﹣E1＝﹣3.4eV﹣（﹣13.6eV）＝10.2eV，△E5＝E4﹣E1＝﹣0.85eV﹣（﹣13.6eV）＝12.75eV，△E6＝E3﹣E1＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6eV）＝12.09eV。其中，△E2、△E3对应的是可见光，故D正确。
故选：CD。
（多选）26．（2023•镇海区校级模拟）中国自主三代核电“华龙一号”示范工程第2台机组福清核电6号机组于2022年3月25日投入商业运行，至此“华龙一号“示范工程全面建成投运。“华龙一号”利用铀核裂变释放能量，原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线如图所示，两台机组每年总发电量约200亿千瓦•时。下列说法正确的是（ ）
A．铀核裂变的一个重要核反应方程是 92235U→ 56144Ba+ 36289Kr+2 01n
B．“华龙一号”两台机组发电一年需消耗核约为0.8kg
C． 24He核的平均核子质量小于 36Li核的平均核子质量
D．三个中子和三个质子结合成 36Li核时释放能量约为30MeV
【解答】解：A、铀核裂变的核反应方程为 92235U+01n→ 56144Ba+36289Kr+301n，左右两侧的中子不能约去，故A错误；
B、根据质能方程ΔE＝Δmc2可知“华龙一号”一年产生200亿千瓦时电能对应的质量亏损Δm=ΔEc2=2×1010×1000×3600(3×108)2kg=0.8kg，所以其参与反应的铀核质量大于0.8kg，故B错误；
C、由题图可知， 24He核的平均结合能大于 36Li核的平均结合能，平均结合能越大，平均核子质量越小，所以 24He核的平均核子质量小于 36Li核的平均核子质量，故C正确；
D、因为核子结合成原子核时，存在质量亏损，释放核能，所以三个中子和三个质子结合成 36Li核时释放能量，由题图可知Li核的平均结合能约5Mev，所以其释放的核能约E＝6×5MeV＝30MeV，故D正确。
故选：CD。
（多选）27．（2023•浙江模拟）2021年9月，在甘肃省武威市全球首台钍基熔盐核反应堆进行试运行放电，也标志着我国成为世界上第一个对第四代核电技术进行商业化试验运营的国家。反应堆工作原理如图所示，钍232（ 90232Th）吸收一个中子后会变成镤233，镤233不稳定，会变成易裂变核素铀233（ 92233U）。下列说法正确的是（ ）
A．核反应中放出的射线来源于电子跃迁过程中释放的能量
B．新核镤233变成铀233的核反应方程式是： 91233Pa→ 92233U+ -10e
C．新核铀 92233U的比结合能大于钍 90233Th的比结合能
D．新核铀 92233U的比结合能小于钍 90233Th的比结合能
【解答】解：A．核反应中放出的射线来源于生成的新核从高能级向低能级跃迁时，放出能量伴随γ辐射，故A错误；
B．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，新核镤233变成铀233的核反应方程式是 91233Pa→ 92233U+ -10e，故B正确；
CD．钍 90233Th变成铀 92233U的整个过程中释放能量而核子数不变，则生成的新核铀更加稳定，则新核铀 92233U的比结合能大于钍 90233Th的比结合能，故C正确，D错误。
故选：BC。
（多选）28．（2023•浙江模拟）下列说法正确的是（ ）
A．做抛体运动（不计空气阻力）的物体在运动过程中相同时间内动量变化相同
B．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量
C．“彩超”根据反射波的频率变化，就能知道血流的速度，利用的是超声波的多普勒效应
D．由爱因斯坦的相对论时空观可知运动物体的空间距离和物理过程的时间进程都跟物体的运动状态有关
【解答】解：A.做抛体运动（不计空气阻力）的物体仅受重力作用，竖直向下，由Δp＝mgΔv可得做抛体运动（不计空气阻力）的物体在运动过程中相同时间内动量变化相同，故A正确；
B.当单独存在的核子结合成原子核，会释放巨大能量，由质能方程可知，单独存在时的总质量大于该原子核的质量，故B错误；
C.“彩超”利用超声波的多普勒效应，根据反射波的频率变化，就能知道血流的速度，故C正确；
D.根据爱因斯坦的相对论时空观，运动物体的空间距离和物理过程的时间进程都跟物体的运动状态有关，故D正确。
故选：ACD。
（多选）29．（2023•台州模拟）中国科幻电影《流浪地球》中由“火石”引燃行星发动机内部的燃料发生聚变反应，场面非常壮观。关于核反应，下列说法正确的是（ ）
A．核反应中电荷数和质量数守恒
B．链式反应中，热中子更适于引发裂变
C．方程 92238U→ 90234Th+ 24He表示核裂变反应
D．核反应温度越高，放射性物质的半衰期越短
【解答】解：A、核反应中电荷数和质量数守恒，故A正确；
B、实验证明在链式反应中，速度与热运动速度相当的中子最适于引发裂变，这样的中子就是“热中子”，故B正确；
C、由方程 92238U→ 90234Th+ 24He可知反应中放出一个氦核，所以是α衰变，不是核裂变反应，核裂变是生成物为两个质量相当的原子核，故C错误；
D、放射性物质的半衰期由原子核内部因素决定，与温度无关，故D错误。
故选：AB。
（多选）30．（2023•嘉兴一模）上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核 47Be俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即 47Be+ -10e→X+ 00νe。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在，若原子核X的半衰期为T0，平均核子质量大于 47Be，则（ ）
A．X是 37Li
B．X的比结合能小于 47Be
C．中微子νe的能量由质子数减少转变而来
D．再经过2T0，现有的原子核X全部衰变
【解答】解：A、根据质量数与电荷数守恒可得X的质量数和电荷数分别为A＝7﹣0＝7，Z＝4﹣1＝3，故A正确；
B、X与 47Be质量数相同，而X的平均核子质量大于 47Be，根据质能方程可知 47Be的结合能更大，由于二者核子数相同，都为7，因此 47Be的比结合能更大，故B正确；
C、由核反应方程可知，中微子νe的能量是一个质子与一个电子结合转变成一个中子而得到，故C错误；
D、根据半衰期定义，经过2个半衰期，只剩下现有的原子核X的14未衰变，故D错误。
故选：AB。
（多选）31．（2023•浙江模拟）14C发生放射性衰变为14N和粒子X，半衰期约为5700年。已知14C、14N、X的质量分别为m1、m2、m3，14C、14N的比结合能分别为E1和E2，真空中的光速为c。植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少。下列说法正确的是（ ）
A．粒子X为电子
B．全球变暖将加速14C的衰变
C．14E1﹣14E2＝（m1﹣m2﹣m3）c2
D．若某古木样品中14C的比例正好是现代植物样品的四分之一．该古木的年代距今约为11400年
【解答】解：A、根据质量数守恒可知X的质量数为0，发生的是β衰变，故X为电子，故A正确；
B、放射性元素的半衰期由元素本身性质决定，与物理环境以及化学环境无关，故B错误；
C、根据质能方程可知14E2﹣14E1＝（m1﹣m2﹣m3）c2，故C错误；
D、若某古木样品中14C的比例正好是现代植物样品的四分之一．可知古木中的14C经过了两个半衰期，则该古木的年代距今约为11400年，故D正确；
故选：AD。
2021-2023年浙江省高考物理模拟试题分类——专题16原子物理 选择题
一．选择题（共15小题）
1．（2023•嘉兴一模）目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子，已知氢原子第n能级的能量为En=-13.6n2eV，金属钨的逸出功为4.54eV，如图是按能量排列的电磁波谱，则（ ）
A．紫外线波段的光子均不能使基态氢原子电离
B．氢原子跃迁时可能会辐射X射线波段的光子
C．足够长时间红外线照射能使金属钨产生光电效应
D．可见光能使n＝20的氢原子失去一个电子变成氢离子
2．（2023•杭州一模）在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间辐射红外线。通过对物体辐射红外线强度分布规律的测量，能准确地测定它的表面温度，这是红外测温仪测温原理。如图为氢原子能级示意图，高能级的氢原子能辐射的红外线光子的能量最大值为1.51eV。则（ ）
A．大量处于第3能级的氢原子能辐射3种红外线光子
B．大量处于第5能级的氢原子能辐射3种红外线光子
C．要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，至少给基态氢原子提供 12.09eV 能量
D．若大量氢原子辐射红外线光子，则必定不会辐射可见光光子
3．（2022•浙江模拟）a、b两种可见光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，下列说法正确的是（ ）
A．a光的波长比b光的小
B．单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大
C．若a光是从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光，则b光是从n＝3跃迁到n＝2能级时发出的光
D．用E＝12.8eV的电子去轰击基态的氢原子，可以得到两种可见光
4．（2021•宁波二模）弗兰克﹣赫兹实验是研究汞原子能量是否具有量子化特点的重要实验。实验原理如图甲所示，灯丝K发射出初速度不计的电子，K与栅极G间的电场使电子加速，G、A间加有电压为0.5V的反向电场，使电子减速，电流表的示数大小间接反映了单位时间内能到达A极电子的多少。在原来真空的容器中充稀薄汞蒸气后，发现K、G间电压U每升高4.9V时，电流表的示数I就会显著下降，如图乙所示。科学家猜测电流的变化与电子和汞原子的碰撞有关，玻尔进一步指出该现象应从汞原子能量量子化的角度去解释。依据本实验结果下列判断合理的是（ ）
A．电子运动过程中只可能与汞原子发生一次碰撞
B．汞原子基态和第一激发态的能级之差可能为4.9eV
C．K、G间电子的动能越大，越容易使汞原子发生跃迁
D．K、G间电压越大，单位时间内到达A极的电子数越多
5．（2021•浙江模拟）氦离子的能级图如图所示．已知可见光的光子能量在1.63eV～3.10eV的范围内，则下列说法正确的是（ ）
A．一群氦离子从n＝3能级向低能级跃迁时，会辐射出可见光
B．用红外线照射处于基态的氦离子，可使其跃迁至某一激发态
C．氦离子从n＝5能级向n＝4能级跃迁时，辐射出的光可用于杀菌消毒
D．要使处于基态的氦离子被激发后可辐射出可见光，最少应给氦离子提供51.0eV的能量
6．（2021•浙江模拟）与原子光谱有关的物理知识，下列说法正确的是（ ）
A．有些原子的发射光谱是线状谱，有些原子的发射光谱是连续谱
B．太阳光谱中的许多暗线与太阳大气中存在的金属元素的特征谱线相对应
C．巴耳末发现氢原子的可见光谱有分立特征，但氢原子的不可见光谱有连续特征
D．有些电子绕原子核运动的变化是连续的，所以我们看到了原子的连续光谱
7．（2023•温州三模）轧钢厂的热轧机上安装射线测厚仪，仪器探测到的γ射线强度与钢板的厚度有关。如图所示，某射线测厚仪采用放射性同位素铱192作为放射源，其化学符号是Ir，原子序数为77，放射源在进行β衰变产生新核X的同时会释放出γ射线，放射性元素的半衰期为74天，下列说法正确的是（ ）
A．上述衰变方程为 77192Ir→ 78192X+ -10e
B．衰变放射出的β粒子来自铱原子的核外电子
C．若有4.0g铱192，经过148天有1.0g发生了衰变
D．若探测器测得的射线强度变弱时，说明钢板厚度变小
8．（2023•浙江模拟）下列说法正确的是（ ）
A．电子的衍射现象说明光具有波动性
B．235U的半衰期约为7亿年，14亿年后地球上235U衰变完毕
C．β衰变的实质是原子核内的中子转化成了质子和电子，电子发射到核外，就是β粒子
D．原子核外电子从高能级跃迁到低能级时，有γ射线放出
9．（2023•浙江模拟）如图所示为射线测厚装置示意图，它的放射源为铯﹣137，已知铯﹣137的衰变方程为 55137Cs→ x1377Ba+ -10e，半衰期约为30年，下列说法正确的是（ ）
A．60年后 55137Cs全部衰变完
B．金属板厚度越薄探测器接收到的辐射强度越小
C． x137Ba原子核的比结合能比 55137Cs原子核的大
D．该反应为β衰变，β射线即为核外电子的逸出
10．（2023•嘉兴二模）月球夜晚温度低至﹣180℃，“玉兔二号”月球车携带的放射性同位素钚238（ 94238Pu）会不断发生α衰变 94238Pu→ 24He+ 92234U，释放的能量为仪器设备供热。 94238Pu可以通过以下反应得到： 92238U+12H→ 93238Np+k01n， 93238Np→X+ 94238Pu。则（ ）
A．k＝1且X为电子
B． 92234U比 92238U更加稳定
C． 94238Pu的比结合能比 92234U的大
D． 92238U+12H→ 93238Np+k01n是轻核聚变
11．（2023•金华模拟）2021年5月28日，我国“人造太阳”打破世界纪录，成功实现1.2亿摄氏度运行101秒。其结构如图所示，在“人造太阳”周围，距“人造太阳”中心L处有多个半径均为r的圆形能量接收装置（r≪L），中心和圆心连线与接收装置平面垂直。“人造太阳”内部发生的氘﹣氚聚变的核反应方程为a12H+b13H→d24He++01n，假设释放出的能量都转化为光能，接收装置完全吸收光能并全部输出，经时间t测得反应物的质量减少了Δm，记光速为c。则下列说法正确的是（ ）
A． 24He的比结合能比 13H的小
B．方程中未知量满足a＝2d+b
C．一次氘﹣氚聚变释放的能量为Δmc2
D．单个接收装置对外输出功率P=Δmc2r24L2t
12．（2023•杭州二模）在医学上，放射性同位素锶90（ 3890Sr）制成表面敷贴器，可贴于体表治疗神经性皮炎等疾病。锶90（ 3890Sr）会发生β衰变，其衰变产物中有钇（Y）的同位素，半衰期为28.8年。下列说法正确的是（ ）
A．Y原子核的中子数为52
B．0.4mol的 3890Sr原子核经过57.6年后还剩余0.3mol
C．β射线是电子流，速度可接近光速
D．将锶90制成的数贴器贴在患者体表，若患者发高烧会导致锶90衰变速度加快
13．（2023•浙江模拟）某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q。其方程为 ABX→ CDY+ EFZ，并假设释放的能量全都转化为新核Y和Z的动能，测其中Z的速度为v，以下结论正确的是 （ ）
A．Y原子核的速度大小为ECv
B．Y原子核的动能是Z原子核的动能的DF倍
C．Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大QC0（C0为光速）
D．Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能
14．（2023•温州模拟）2023年1月，日本确认将于“今年春夏期间”开始向太平洋排放福岛核电站内储存的逾130万吨核污染水。核泄漏对环境会造成污染，影响人类安全，其中核反应之一为 3890Sr→ 3990Y+X，半衰期为28年。下列说法正确的是（ ）
A．该核反应为α衰变
B．环境温度升高， 3890Sr的半衰期减小
C． 3990Y的比结合能比 3890Sr的比结合能大
D．100个 3890Sr原子核经过一个半衰期后，还剩50个未衰变
15．（2023•宁波一模）放射性元素氡（ 86222Rn）的半衰期为T，氡核放出一个X粒子后变成钋核（ 84218Po）。设氡核、钋核和X粒子的质量分别为m1、m2和m3，下列说法正确的是（ ）
A．该过程是β衰变
B．发生一次核反应释放的核能为（m2+m3﹣m1）c2
C．200个氡经2T时间后，剩余氡原子数量为50个
D．钋核的比结合能比氡核的比结合能大
二．多选题（共16小题）
（多选）16．（2023•宁波二模）图甲和图乙分别是可见光谱图和氢原子的能级图，某个处于n＝5能级的氢原子，向低能级跃迁过程中，共发出3不同频率的光，其中1种是可见光a：另一个处于n＝4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中，共发出2种不同频率的光，其中1种是可见光b，已知a、b是不同频率的可见光，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J/s，元电荷量e＝1.6×10﹣19C，下列说法正确的是（ ）
A．a光子比b光子动量更大
B．用a光和b光分别入射到水中，在水中a光的传播速度更大
C．用a光和b光分别照射某一光电管，a光更可能发生光电效应
D．用a光和b光分别做相同的双缝干涉实验，a光的干涉条纹间距更大
（多选）17．（2023•西湖区校级模拟）氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV，铝的逸出功是4.2eV，则（ ）
A．氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级时，辐射出的光是可见光，用其照射铝板不能发生光电效应
B．大量氢原子从高能级向n＝1能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应
C．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有荧光效应
D．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出2种不同频率的可见光
（多选）18．（2023•宁波一模）下列说法正确的是（ ）
A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小
D．德布罗意在普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想
（多选）19．（2023•浙江模拟）如图甲所示为氢原子的能级图，用同一光电管研究氢原子发出的a、b、c三种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图乙。则这三种光（ ）
A．光子动量pa＜pb＜pc
B．照射该光电管时c光使其逸出的光电子初动能最大
C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距最大
D．若这三种光是原子从能级n＝3跃迁到较低能级时发出的光，则c光的波长可以表示为λc＝λa+λb
（多选）20．（2023•镇海区校级模拟）a、b两束光是由处在同一激发态的原子跃迁到I态和Ⅱ态时产生的，分别用a、b两束单色光照射同一光电管阴极时，都发生了光电效应，且两束光照射时对应的截止电压Ua＞Ub，则这两束光（ ）
A．光子动量pa＞pb
B．发生电子跃迁时对应的能级EI＞EⅡ
C．入射同一双缝干涉装置上，相邻亮纹的间距Δxa＜Δxb
D．若Ua＝2Ub，则a、b两束光的光子能量满足εa＝2εb
（多选）21．（2023•台州模拟）如图所示，在研究光电效应的实验中，用频率为ν的单色光照射阴极K时，能发生光电效应，并测得遏止电压为U。若用上述单色光照射一群处于n＝2的激发态的氢原子，恰能使氢原于跃迁到n＝6的激发态，已知电子的带电荷量为e，真空中的光速为c，普朗克常量为h，氢原子在能级n上的能量En与基态的能量E1满足En=E1n2。下列说法正确的是（ ）
A．光电子的最大初动能为hν﹣eU
B．阴极K的极限频率为ν-eUh
C．氢原子基态的能量为E1=-92hν
D．氢原子的能级从n＝3跃迁到n＝2时发射出光的波长为8c5ν
（多选）22．（2022•浙江模拟）大量处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时产生的a、b两种单色光照射某光电管的阴极时，测得遏止电压之比为2：1，根据该信息下列说法正确的是（ ）
A．在同种介质中，b光的传播速度是a光的22倍
B．若b光是跃迁到n＝3能级产生的，则a光可能是跃迁到n＝4能级产生的
C．用同样的装置做双缝干涉实验，b光束的条纹间距是a光束的两倍
D．当两种光从水中射向空气时，a光的临界角小于b光的临界角
（多选）23．（2021•浙江模拟）对于原子结构的研究，下列说法正确的是（ ）
A．电子的发现说明了原子有原子核
B．α粒子散射实验说明原子具有核式结构
C．原子发光时，与光子的能量对应的是原子能级的能量差
D．玻尔的原子模型成功的解释了各种元素的光谱
（多选）24．（2021•义乌市模拟）为了解决光信号长距离传输中的衰减问题，常常在光纤中掺入铒元素。如图所示的是铒离子的能级示意图，标识为4I132的铒离子处在亚稳态，不会立即向下跃迁：如果用光子能量约为2.03×10﹣19J的激光把处于基态能级4I152的铒离子激发到4I112能级，再通过“无辐射跃迁”跃迁到能级4I132，从而使该能级积聚的离子数远超过处于基态的离子数。当光纤中传输某波长的光波时，能使处在亚稳态能级的离子向基态跃迁，产生大量能量约为1.28×10﹣19J的光子，于是输出的光便大大加强了。根据上述资料你认为下列说法正确的是（ ）
A．无辐射跃迁中一个铒离子放出的能量约为7.50×10﹣20J
B．这种光纤传输任何频率的光信号衰减都能得到有效补偿
C．处在4I112能级的铒离子即向下跃迁能产生4种频率的光子
D．上述情景发生时，光纤中传输的光信号波长约为1.55μm
（多选）25．（2021•浙江模拟）a、b两种可见光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，下列说法正确的是（ ）
A．a光的波长比b光的短
B．单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大
C．若a光是氢原子从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光，则b光可能是从n＝5跃迁到n＝2能级时发出的光
D．用Ek＝12.8eV的电子去轰击基态的氢原子，可能得到两种频率的可见光
（多选）26．（2023•镇海区校级模拟）中国自主三代核电“华龙一号”示范工程第2台机组福清核电6号机组于2022年3月25日投入商业运行，至此“华龙一号“示范工程全面建成投运。“华龙一号”利用铀核裂变释放能量，原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线如图所示，两台机组每年总发电量约200亿千瓦•时。下列说法正确的是（ ）
A．铀核裂变的一个重要核反应方程是 92235U→ 56144Ba+ 36289Kr+2 01n
B．“华龙一号”两台机组发电一年需消耗核约为0.8kg
C． 24He核的平均核子质量小于 36Li核的平均核子质量
D．三个中子和三个质子结合成 36Li核时释放能量约为30MeV
（多选）27．（2023•浙江模拟）2021年9月，在甘肃省武威市全球首台钍基熔盐核反应堆进行试运行放电，也标志着我国成为世界上第一个对第四代核电技术进行商业化试验运营的国家。反应堆工作原理如图所示，钍232（ 90232Th）吸收一个中子后会变成镤233，镤233不稳定，会变成易裂变核素铀233（ 92233U）。下列说法正确的是（ ）
A．核反应中放出的射线来源于电子跃迁过程中释放的能量
B．新核镤233变成铀233的核反应方程式是： 91233Pa→ 92233U+ -10e
C．新核铀 92233U的比结合能大于钍 90233Th的比结合能
D．新核铀 92233U的比结合能小于钍 90233Th的比结合能
（多选）28．（2023•浙江模拟）下列说法正确的是（ ）
A．做抛体运动（不计空气阻力）的物体在运动过程中相同时间内动量变化相同
B．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量
C．“彩超”根据反射波的频率变化，就能知道血流的速度，利用的是超声波的多普勒效应
D．由爱因斯坦的相对论时空观可知运动物体的空间距离和物理过程的时间进程都跟物体的运动状态有关
（多选）29．（2023•台州模拟）中国科幻电影《流浪地球》中由“火石”引燃行星发动机内部的燃料发生聚变反应，场面非常壮观。关于核反应，下列说法正确的是（ ）
A．核反应中电荷数和质量数守恒
B．链式反应中，热中子更适于引发裂变
C．方程 92238U→ 90234Th+ 24He表示核裂变反应
D．核反应温度越高，放射性物质的半衰期越短
（多选）30．（2023•嘉兴一模）上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核 47Be俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即 47Be+ -10e→X+ 00νe。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在，若原子核X的半衰期为T0，平均核子质量大于 47Be，则（ ）
A．X是 37Li
B．X的比结合能小于 47Be
C．中微子νe的能量由质子数减少转变而来
D．再经过2T0，现有的原子核X全部衰变
（多选）31．（2023•浙江模拟）14C发生放射性衰变为14N和粒子X，半衰期约为5700年。已知14C、14N、X的质量分别为m1、m2、m3，14C、14N的比结合能分别为E1和E2，真空中的光速为c。植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少。下列说法正确的是（ ）
A．粒子X为电子
B．全球变暖将加速14C的衰变
C．14E1﹣14E2＝（m1﹣m2﹣m3）c2
D．若某古木样品中14C的比例正好是现代植物样品的四分之一．该古木的年代距今约为11400年
2021-2023年浙江省高考物理模拟试题分类——专题16原子物理 选择题
参考答案与试题解析
一．选择题（共15小题）
1．（2023•嘉兴一模）目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子，已知氢原子第n能级的能量为En=-13.6n2eV，金属钨的逸出功为4.54eV，如图是按能量排列的电磁波谱，则（ ）
A．紫外线波段的光子均不能使基态氢原子电离
B．氢原子跃迁时可能会辐射X射线波段的光子
C．足够长时间红外线照射能使金属钨产生光电效应
D．可见光能使n＝20的氢原子失去一个电子变成氢离子
【解答】解：A．基态氢原子具有的能量为E1＝﹣13.6eV，若基态氢原子电离，则需要吸收的光子能量E≥13.6eV，由题图可知紫外线波段中明显存在光子能量E≥13.6eV的光子，这些光子可以使基态氢原子电离，故A错误；
B．基态氢原子具有的能量为E1＝﹣13.6eV，可知氢原子跃迁时辐射的光子能量不超过13.6eV，由题图可知，X射线的光子能量均大于13.6eV，故氢原子跃迁时不会辐射X射线波段的光子，故B错误；
C．金属钨的逸出功为4.54eV，由题图可知，红外线的光子能量小于4.54eV，故不能让金属钨产生光电效应，故C错误；
D．能级n＝20的氢原子能量为En=-13.6n2eV=-13.6202eV=-0.034eV，由题图可知可见光的光子能量大于0.034eV，故可见光可以使n＝20的氢原子失去一个电子变成氢离子，故D正确。
故选：D。
2．（2023•杭州一模）在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间辐射红外线。通过对物体辐射红外线强度分布规律的测量，能准确地测定它的表面温度，这是红外测温仪测温原理。如图为氢原子能级示意图，高能级的氢原子能辐射的红外线光子的能量最大值为1.51eV。则（ ）
A．大量处于第3能级的氢原子能辐射3种红外线光子
B．大量处于第5能级的氢原子能辐射3种红外线光子
C．要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，至少给基态氢原子提供 12.09eV 能量
D．若大量氢原子辐射红外线光子，则必定不会辐射可见光光子
【解答】解：A．红外线光子能量不超过1.51eV，第3能级向下跃迁辐射的光子能量最小值1.89eV，超过1.51eV，故大量处于第3能级的氢原子辐射的不是红外线，故A错误；
B．第5能级跃迁到第4能级、第4能级跃迁到第3能级、第5能级跃迁到第3能级辐射的光子能量值均小于1.51eV，故B正确；
C．从基态跃迁到第4能级，再跃迁到第3能级能够辐射红外线光子，1能级到4能级需要吸收12.75eV的能量，故C错误；
D．辐射能量有可能达到可见光的能量范围（可见光的能量范围一般为1.62eV﹣3.11eV），故D错误。
故选：B。
3．（2022•浙江模拟）a、b两种可见光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，下列说法正确的是（ ）
A．a光的波长比b光的小
B．单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大
C．若a光是从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光，则b光是从n＝3跃迁到n＝2能级时发出的光
D．用E＝12.8eV的电子去轰击基态的氢原子，可以得到两种可见光
【解答】解：A、由图甲可知，在光电效应装置中，a的遏止电压UC低，根据Ek＝hν﹣W＝|eUC|可知，a光的光子能量小，又因为ν=cλ，故a光的波长比b光的大，故A错误；
B、由于a光的波长比b光的大，根据p=hλ因此单色光a的光子动量比单色光b的光子动量小，故B错误；
C、从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光子能量：E42＝﹣0.85eV﹣（﹣3.4eV）＝2.55eV
从n＝3跃迁到n＝2能级时发出的光子能量：E32＝﹣1.51eV﹣（﹣3.4eV）＝1.89eV
由于a光的光子能量小，因此若b光是从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光，则a光是从n＝3跃迁到n＝2能级时发出的光，故C错误；
D、用E＝12.8eV的电子去轰击基态的氢原子，由于ΔE41＝﹣0.85eV﹣（﹣13.6eV）＝12.75eV，由此可知光子可获得的能量最多可以跃迁到n＝4的能级，向回跃迁时，最多产生6中不同频率的光，6种光子的能量分别为
ΔE1＝E4﹣E3＝0.66eV；
ΔE2＝E3﹣E2＝1.89eV；
ΔE3＝E4﹣E2＝2.55eV；
ΔE4＝E2﹣E1＝10.2eV；
ΔE5＝E4﹣E1＝12.75eV；
ΔE6＝E3﹣E1＝12.09eV，其中ΔE2，ΔE3对应的是可见光，因此D正确。
故选：D。
4．（2021•宁波二模）弗兰克﹣赫兹实验是研究汞原子能量是否具有量子化特点的重要实验。实验原理如图甲所示，灯丝K发射出初速度不计的电子，K与栅极G间的电场使电子加速，G、A间加有电压为0.5V的反向电场，使电子减速，电流表的示数大小间接反映了单位时间内能到达A极电子的多少。在原来真空的容器中充稀薄汞蒸气后，发现K、G间电压U每升高4.9V时，电流表的示数I就会显著下降，如图乙所示。科学家猜测电流的变化与电子和汞原子的碰撞有关，玻尔进一步指出该现象应从汞原子能量量子化的角度去解释。依据本实验结果下列判断合理的是（ ）
A．电子运动过程中只可能与汞原子发生一次碰撞
B．汞原子基态和第一激发态的能级之差可能为4.9eV
C．K、G间电子的动能越大，越容易使汞原子发生跃迁
D．K、G间电压越大，单位时间内到达A极的电子数越多
【解答】解：A.电子运动过程中有可能与汞原子发生一次碰撞，也有可能没发生碰撞，还可能发生多次碰撞，故A错误；
B.因为汞原子吸收了电子的能量发生了跃迁，导致电压U每升高4.9V时，电流表的示数I就会显著下降，说明汞原子基态和第一激发态之间的能极之差可能等于4.9eV，故B正确；
C.K、G间电子的动能越大，根据乙图，不一定更容易使汞原子发生跃迁，故C错误；
D.K、G间电压越大，由乙图可知，单位时间内到达A极的电子数不一定越多，故D错误。
故选：B。
5．（2021•浙江模拟）氦离子的能级图如图所示．已知可见光的光子能量在1.63eV～3.10eV的范围内，则下列说法正确的是（ ）
A．一群氦离子从n＝3能级向低能级跃迁时，会辐射出可见光
B．用红外线照射处于基态的氦离子，可使其跃迁至某一激发态
C．氦离子从n＝5能级向n＝4能级跃迁时，辐射出的光可用于杀菌消毒
D．要使处于基态的氦离子被激发后可辐射出可见光，最少应给氦离子提供51.0eV的能量
【解答】解：A、氦离子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，发出的光子能量最小，为△E1＝﹣6.04eV﹣（﹣13.6eV）＝7.56eV，可见光光子能量范围为1.63eV～3.10eV，则辐射出的光不是可见光，故A错误；
B、氦离子从n＝1能级跃迁到n＝2能级，吸收的光子能量△E2＝﹣13.6eV﹣（﹣54.4eV）＝40.8eV，红外线的能量小于1.62eV，可知用红外线照射处于基态的氦离子，不可能使其跃迁至某一激发态，故B错误；
C、氦离子从n＝5能级跃迁到n＝4能级，发出的光子能量△E3＝﹣2.18eV﹣（﹣3.40eV）＝1.22eV，属于红外线的范围，不能用于杀菌消毒，故C错误；
D、结合能级图可知，氦离子从n＝4能级跃迁到n＝3能级，发出的光子能量△E4＝﹣3.40eV﹣（﹣6.04eV）＝2.64eV，属于可见光的范围，可知要使处于基态的氦离子被激发后可辐射出可见光，最少应使氦离子跃迁到n＝4的能级，则至少需要提供51.0eV的能量，故D正确。
故选：D。
6．（2021•浙江模拟）与原子光谱有关的物理知识，下列说法正确的是（ ）
A．有些原子的发射光谱是线状谱，有些原子的发射光谱是连续谱
B．太阳光谱中的许多暗线与太阳大气中存在的金属元素的特征谱线相对应
C．巴耳末发现氢原子的可见光谱有分立特征，但氢原子的不可见光谱有连续特征
D．有些电子绕原子核运动的变化是连续的，所以我们看到了原子的连续光谱
【解答】解：A、各种原子的发射光谱都是线状谱，故A错误；
B、太阳光谱中的许多暗线与太阳大气中存在的金属元素的特征谱线相对应，于是我们知道太阳大气中存在哪些金属元素，故B正确；
C、可见光谱与不可见光谱都有分立特征，没有连续特征，故C错误；
D、电子绕原子核运动的变化都是不连续的，我们看到的原子光谱都是线状谱，故D错误；
故选：B。
7．（2023•温州三模）轧钢厂的热轧机上安装射线测厚仪，仪器探测到的γ射线强度与钢板的厚度有关。如图所示，某射线测厚仪采用放射性同位素铱192作为放射源，其化学符号是Ir，原子序数为77，放射源在进行β衰变产生新核X的同时会释放出γ射线，放射性元素的半衰期为74天，下列说法正确的是（ ）
A．上述衰变方程为 77192Ir→ 78192X+ -10e
B．衰变放射出的β粒子来自铱原子的核外电子
C．若有4.0g铱192，经过148天有1.0g发生了衰变
D．若探测器测得的射线强度变弱时，说明钢板厚度变小
【解答】解：AB．β衰变的实质是核里的一个中子放出一个电子变为一个质子，反应过程中遵循质量数守恒和核电荷数守恒，故衰变方程为 77192Ir→ 78192X+ -10e，故A正确，B错误；
C．若有4g铱192，经过74天后有2g发生衰变，再过74天（即总共经历148天）还有1g没有衰变，总共衰变了3g，故C错误；
D．探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度增大，故D错误；
故选：A。
8．（2023•浙江模拟）下列说法正确的是（ ）
A．电子的衍射现象说明光具有波动性
B．235U的半衰期约为7亿年，14亿年后地球上235U衰变完毕
C．β衰变的实质是原子核内的中子转化成了质子和电子，电子发射到核外，就是β粒子
D．原子核外电子从高能级跃迁到低能级时，有γ射线放出
【解答】解：A．电子的衍射现象说明运动粒子具有波动性，而不是证明光具有波动性，故A错误；
B．235U的半衰期约为7亿年，14亿年后地球上235U剩下四分之一，故B错误；
C．β衰变的本质是原子核内部某个中子转变为质子时，放出电子，即β射线，故C正确；
D．γ射线是原子核受激发后发出的，故D错误。
故选：C。
9．（2023•浙江模拟）如图所示为射线测厚装置示意图，它的放射源为铯﹣137，已知铯﹣137的衰变方程为 55137Cs→ x1377Ba+ -10e，半衰期约为30年，下列说法正确的是（ ）
A．60年后 55137Cs全部衰变完
B．金属板厚度越薄探测器接收到的辐射强度越小
C． x137Ba原子核的比结合能比 55137Cs原子核的大
D．该反应为β衰变，β射线即为核外电子的逸出
【解答】解：A．根据半衰期的定义可知，经过两个半衰期后，铯剩余原来的四分之一，故A错误；
B．金属板厚度越薄探测器接收到的辐射强度越大，故B错误；
C．因为生成物比反应物稳定，所以 x137Ba原子核的比结合能比 55137Cs原子核的大，故C正确；
D．β衰变的本质是原子核内部的一个中子放出一个电子，最终中子变为质子，故D错误。
故选：C。
10．（2023•嘉兴二模）月球夜晚温度低至﹣180℃，“玉兔二号”月球车携带的放射性同位素钚238（ 94238Pu）会不断发生α衰变 94238Pu→ 24He+ 92234U，释放的能量为仪器设备供热。 94238Pu可以通过以下反应得到： 92238U+12H→ 93238Np+k01n， 93238Np→X+ 94238Pu。则（ ）
A．k＝1且X为电子
B． 92234U比 92238U更加稳定
C． 94238Pu的比结合能比 92234U的大
D． 92238U+12H→ 93238Np+k01n是轻核聚变
【解答】解：A.根据核反应过程的质量数守恒与电荷数守恒可得，238+2＝238+k，则k＝2，故A错误；
B.放能的核反应，产生的新核比之前的核更稳定，比结合能更大，故B正确，C错误；
D.轻核聚变是原子序数较低的原子核的反应，而这里的铀为重核，故D错误；
故选：B。
11．（2023•金华模拟）2021年5月28日，我国“人造太阳”打破世界纪录，成功实现1.2亿摄氏度运行101秒。其结构如图所示，在“人造太阳”周围，距“人造太阳”中心L处有多个半径均为r的圆形能量接收装置（r≪L），中心和圆心连线与接收装置平面垂直。“人造太阳”内部发生的氘﹣氚聚变的核反应方程为a12H+b13H→d24He++01n，假设释放出的能量都转化为光能，接收装置完全吸收光能并全部输出，经时间t测得反应物的质量减少了Δm，记光速为c。则下列说法正确的是（ ）
A． 24He的比结合能比 13H的小
B．方程中未知量满足a＝2d+b
C．一次氘﹣氚聚变释放的能量为Δmc2
D．单个接收装置对外输出功率P=Δmc2r24L2t
【解答】解：A、该核反应释放能量，生成的 24He更稳定，因此 24He的比结合能比 13H的大，故A错误；
B、结合核反应过程中电荷数守恒可得a+b＝2d，即a＝2d﹣b，故B错误；
CD、由质能方程得t时间内“人造太阳”释放的能量为E＝Δmc2，并非一次聚变释放的能量，以“人造太阳”的中心为球心，L为半径的球面上，单位面积接收到的能量为E=E4πL2，单个接收装置接收到的能量为E0=E•πr2，则单个接收装置的功率为
P=E0t=Δmc2r24L2t，故C错误，D正确。
故选：D。
12．（2023•杭州二模）在医学上，放射性同位素锶90（ 3890Sr）制成表面敷贴器，可贴于体表治疗神经性皮炎等疾病。锶90（ 3890Sr）会发生β衰变，其衰变产物中有钇（Y）的同位素，半衰期为28.8年。下列说法正确的是（ ）
A．Y原子核的中子数为52
B．0.4mol的 3890Sr原子核经过57.6年后还剩余0.3mol
C．β射线是电子流，速度可接近光速
D．将锶90制成的数贴器贴在患者体表，若患者发高烧会导致锶90衰变速度加快
【解答】解：A．锶90（ 3890Sr）会发生β衰变（释放电子 -10e），设衰变产物Y为 abY
根据质量数守恒有：90＝0+b
根据电荷数守恒有：38＝﹣1+a
即Y的质量数为b＝90，电荷数为a＝39
则Y原子核的中子数为：90﹣39＝51，故A错误；
B．锶90（ 3890Sr）半衰期为28.8年，利用半衰期公式：m=M(12)tT
代入数据有：m=0.4mol×(12)57.628.8=0.4mol×(12)2=0.4mol×14=0.1mol
故0.4mol的 3890Sr原子核经过57.6年后还剩余0.1mol，故B错误；
C．β射线是电子流，速度可接近光速，故C正确；
D．半衰期的大小跟原子所处的温度、压强等物理状态以及化学状态无关，故D错误。
故选：C。
13．（2023•浙江模拟）某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q。其方程为 ABX→ CDY+ EFZ，并假设释放的能量全都转化为新核Y和Z的动能，测其中Z的速度为v，以下结论正确的是 （ ）
A．Y原子核的速度大小为ECv
B．Y原子核的动能是Z原子核的动能的DF倍
C．Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大QC0（C0为光速）
D．Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能
【解答】解：A、静止的原子核发生衰变的过程中动量守恒，设Y的速度为v′，以Y的方向为正方向，则：Fv﹣Dv′＝0
所以：v′=-FvD，即大小为FvD，负号表示方向与Z的方向相反。故A错误；
B、动能：Ek=12mv2，所以Y原子核的动能是Z原子核的动能关系：EYEZ=Dv'2Fv2=FD⋅D2v'2F2v2=FD．故B错误；
C、由于该反应的过程中释放能量，所以Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量小。故C错误；
D、由于该反应的过程中释放能量，所以Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能。故D正确。
故选：D。
14．（2023•温州模拟）2023年1月，日本确认将于“今年春夏期间”开始向太平洋排放福岛核电站内储存的逾130万吨核污染水。核泄漏对环境会造成污染，影响人类安全，其中核反应之一为 3890Sr→ 3990Y+X，半衰期为28年。下列说法正确的是（ ）
A．该核反应为α衰变
B．环境温度升高， 3890Sr的半衰期减小
C． 3990Y的比结合能比 3890Sr的比结合能大
D．100个 3890Sr原子核经过一个半衰期后，还剩50个未衰变
【解答】解：A．设X的质量数为A，电荷数为Z，根据质量数守恒90＝90+A，解得A＝0
根据电荷数守恒38＝39+Z，解得Z＝﹣1
因此，元素X为0-1e，该核反应为β衰变，故A错误；
B．元素的半衰期决定于元素本身，衰变周期与温度无关，故B错误；
C．比结合能越大，原子核越稳定，则9039Y的比结合能比9038Sr的比结合能大，故C正确；
D．半衰期具有统计规律，是对大量原子核适用，对少数原子核不适用，故D错误。
故选：C。
15．（2023•宁波一模）放射性元素氡（ 86222Rn）的半衰期为T，氡核放出一个X粒子后变成钋核（ 84218Po）。设氡核、钋核和X粒子的质量分别为m1、m2和m3，下列说法正确的是（ ）
A．该过程是β衰变
B．发生一次核反应释放的核能为（m2+m3﹣m1）c2
C．200个氡经2T时间后，剩余氡原子数量为50个
D．钋核的比结合能比氡核的比结合能大
【解答】解：A、根据质量数守恒可知，X粒子的质量数是222﹣218＝4，根据电荷数守恒，可得X粒子的电荷数是86﹣84＝2，可得X粒子为α粒子，即该过程是α衰变，故A错误；
B、根据爱因斯坦质能方程可知发生一次核反应释放的核能为ΔE=(m1-m2-m3)c2，故B错误；
C、半衰期是大量的原子核衰变统计的结果，少数的原子核不满足该统计规律，故C错误；
D、氡核衰变成钋核时释放出核能，其生成物比反应物更稳定，其比结合能也大，所以钋核的比结合能比氡核的比结合能大，故D正确。
故选：D。
二．多选题（共16小题）
（多选）16．（2023•宁波二模）图甲和图乙分别是可见光谱图和氢原子的能级图，某个处于n＝5能级的氢原子，向低能级跃迁过程中，共发出3不同频率的光，其中1种是可见光a：另一个处于n＝4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中，共发出2种不同频率的光，其中1种是可见光b，已知a、b是不同频率的可见光，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J/s，元电荷量e＝1.6×10﹣19C，下列说法正确的是（ ）
A．a光子比b光子动量更大
B．用a光和b光分别入射到水中，在水中a光的传播速度更大
C．用a光和b光分别照射某一光电管，a光更可能发生光电效应
D．用a光和b光分别做相同的双缝干涉实验，a光的干涉条纹间距更大
【解答】解：A.根据题意分析可知，从n＝5能级的氢原子跃迁时发出的第一种光为从n＝5跃迁到n＝3能级，此光的频率为：ν=0.97eV×1.6×10-19C6.63×10-34J/s=2.34×1014Hz
第二种光为从n＝3跃迁到n＝2能级，此光的频率为：ν=1.89eV×1.6×10-19C6.63×10J/s=4.56×1014Hz
第三种光为从n＝2跃迁到n＝1能级，此光的频率为：ν=10.2eV×1.6×10-19C6.63×10-34J/s=2.64×1015Hz
所以，可见光a光为第二种，属于红光；
从n＝4能级的氢原子跃迁时发出的第一种光为从n＝4跃迁到n＝2能级，此光的频率为：ν=2.55eV×1.6×10-19C6.63×10-34J/s=6.15×1014Hz
第二种光为从n＝2跃迁到n＝1能级，此光的频率为：ν=10.2eV×1.6×10-19C6.63×10-34J/s=2.64×1015Hz
所以，可见光b光为第一种，属于蓝光；由λ=cv可知，λa＞λb，由康普顿效应：p=hλ，可知pa＜pb，故A错误；
B.由于a光波长大于b光波长，所以水对a光的折射率小于对b光的折射率，由光在介质中传播的速度v=cn可知，在水中a光的传播速度更大，故B正确；
C.由A选项可知Va＜Vb，频率越大，越容易发生光电效应，所以，b光更容易发生光电效应，故C错误；
D.双缝干涉中，相邻两个亮条纹或暗条纹的间距Δx=ldλ，因为a光波长大于b光波长，所以a光的干涉条纹间距更大，故D正确。
故选：BD。
（多选）17．（2023•西湖区校级模拟）氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV，铝的逸出功是4.2eV，则（ ）
A．氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级时，辐射出的光是可见光，用其照射铝板不能发生光电效应
B．大量氢原子从高能级向n＝1能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应
C．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有荧光效应
D．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出2种不同频率的可见光
【解答】解：A、氢原子从n＝5能级跃迁到n＝2能级时，发出光子的能量为E＝E5﹣E＝﹣0.54eV﹣（﹣3.4eV）＝2.86eV，在可见光的光子能量范围，小于铝的逸出功，所以用其照射铝板不能发生光电效应，故A正确；
B、大量氢原子从高能级向n＝1能级跃迁时，发出的光子最大能量为：Emax＝E∞﹣E1＝0﹣（﹣13.6）eV＝13.6eV，发出的光子最小能量为：Emin＝E2﹣E1＝﹣3.4eV﹣（﹣13.6）eV＝10.2eV，能量值大于紫光，属于紫外线，具有显著的化学效应和荧光效应，故B错误；
C、大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光子最大能量为：Emax′＝E∞﹣E3＝0﹣（﹣1.51）eV＝1.51eV，发出的光子最小能量为：Emin′＝E4﹣E3＝﹣0.85eV﹣（﹣1.51）eV＝0.66eV，能量值小于红光，属于红外线，发出的光具有显著的热效应，故C错误；
D、大量处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子种类数目最多为C42=6种，其中氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时，辐射出的光子能量为E42＝E4﹣E2＝﹣0.85eV﹣（﹣3.4）eV＝2.55eV，从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射出的光子能量为E32＝E3﹣E2＝﹣1.51eV﹣（﹣3.4）eV＝1.89eV，这两种光子属于可见光光子，其余不是可见光，故D正确。
故选：AD。
（多选）18．（2023•宁波一模）下列说法正确的是（ ）
A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小
D．德布罗意在普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想
【解答】解：A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故A正确；
B．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，解释了氢原子光谱的实验规律，故B正确；
C．根据光电效应发生的条件可知，一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的频率太小，故C错误；
D．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想，故D正确。
故选：ABD。
（多选）19．（2023•浙江模拟）如图甲所示为氢原子的能级图，用同一光电管研究氢原子发出的a、b、c三种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图乙。则这三种光（ ）
A．光子动量pa＜pb＜pc
B．照射该光电管时c光使其逸出的光电子初动能最大
C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距最大
D．若这三种光是原子从能级n＝3跃迁到较低能级时发出的光，则c光的波长可以表示为λc＝λa+λb
【解答】解：A．根据光电效应方程Ek＝hν﹣W
再根据动能定理eUc＝Ek
联立可得eUc＝hν﹣W
由图像可知，c光的遏止电压最大，a光最小，可知νa＜νb＜νc
而光子动量和能量之间的关系p=hνc
因此光子动量之间的关系为pa＜pb＜pc，故A正确；
B．由A的分析可知，c光使其逸出的光电子的最大初动能最大，但出射的各种电子初动能不一定都最大，故B错误；
C．根据ν=cλ，可知λa＞λb＞λc
根据双缝干涉相邻亮（暗）纹间距公式Δx=Ldλ
可知通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距最大，故C正确；
D．若这三种光是原子从能级n＝3跃迁到较低能级时发出的光，利用光电效应方程可知hcλc=hcλb+hcλa，整理得1λc=1λb+1λa，故D错误。
故选：AC。
（多选）20．（2023•镇海区校级模拟）a、b两束光是由处在同一激发态的原子跃迁到I态和Ⅱ态时产生的，分别用a、b两束单色光照射同一光电管阴极时，都发生了光电效应，且两束光照射时对应的截止电压Ua＞Ub，则这两束光（ ）
A．光子动量pa＞pb
B．发生电子跃迁时对应的能级EI＞EⅡ
C．入射同一双缝干涉装置上，相邻亮纹的间距Δxa＜Δxb
D．若Ua＝2Ub，则a、b两束光的光子能量满足εa＝2εb
【解答】解：A、根据12mv2=hν﹣W0和eUe=12mv2，结合遏止电压Ua＞Ub，可知a光子的能量大于b光子的能量，波长则小于b光子的波长；根据光子的动量公式p=hλ，可知，光子动量pa＞pb，故A正确；
B、光子的能量等于原子跃迁前后两个能级之间的能量差，由于a光子的能量大于b光子，说明能级EI＜EⅡ，故B错误；
C、根据双缝干涉的条纹间距公式Δx=Lλd，可知，波长较小的a光子，其光束的干涉条纹间距更小，即Δxa＜Δxb，故C正确；
D、在光电效应中，光电子的最大初动能等于光子能量与逸出功之差，即Ek＝hν﹣W0，而遏止电压与电子电量的乘积等于光电子的最大初动能，即Ek＝eUe，由上两式可得eUe＝hν﹣W0，如果Ua＝2Ub，则有hνa﹣W＝2hνb﹣2W0，整理得hνa＝2hνb﹣W0，即εa＝2εb﹣W0，故D错误。
故选：AC。
（多选）21．（2023•台州模拟）如图所示，在研究光电效应的实验中，用频率为ν的单色光照射阴极K时，能发生光电效应，并测得遏止电压为U。若用上述单色光照射一群处于n＝2的激发态的氢原子，恰能使氢原于跃迁到n＝6的激发态，已知电子的带电荷量为e，真空中的光速为c，普朗克常量为h，氢原子在能级n上的能量En与基态的能量E1满足En=E1n2。下列说法正确的是（ ）
A．光电子的最大初动能为hν﹣eU
B．阴极K的极限频率为ν-eUh
C．氢原子基态的能量为E1=-92hν
D．氢原子的能级从n＝3跃迁到n＝2时发射出光的波长为8c5ν
【解答】解：A．由于遏止电压为U，则光电子的最大初动能为eU，故A错误；
B．根据爱因斯坦的光电效应方程Ekm＝hν﹣W0，解得逸出功W0＝hν﹣Ekm＝hν﹣eU
因此，极限频率为ν'=W0h=ν-eUh
故B正确；
C．跃迁时放出光子的能量等于两个能级间的能量差hν＝E6﹣E2=E162-E122
可得氢原子基态的能量E1=-92hν
故C正确；
D．原子的能级从n＝3跃迁到n＝2时hcλ=E3﹣E2=E132-E122
发射出光的波长λ=8c5ν
故D正确。
故选：BCD。
（多选）22．（2022•浙江模拟）大量处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时产生的a、b两种单色光照射某光电管的阴极时，测得遏止电压之比为2：1，根据该信息下列说法正确的是（ ）
A．在同种介质中，b光的传播速度是a光的22倍
B．若b光是跃迁到n＝3能级产生的，则a光可能是跃迁到n＝4能级产生的
C．用同样的装置做双缝干涉实验，b光束的条纹间距是a光束的两倍
D．当两种光从水中射向空气时，a光的临界角小于b光的临界角
【解答】解：A、由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν﹣W0和遏止电压与最大初动能的关系Ekm＝eUc，整理得光的频率为ν=eUc+W0h，因为遏止电压之比为2：1，所以两光的频率之比1＜νaνb＜2，光在介质中传播的速度v=cn，同种介质对频率越大的光，折射率n越大，因为a光的频率大于b光的频率，所以b光的传播速度大，但并不能判断出二者折射率的2倍关系，所以二者速度的倍数关系无法确定，故A错误；
B、遏止电压大，频率高，能量大，a光的能量大于b光的能量，若a光是跃迁到n＝3能级产生的，则b光可能是跃迁到n＝4能级能产生，故B正确；
C、由干涉条纹间距公式Δx=Ldλ和波长频率关系λν＝c，因为va＞vb所以λa＜λb，所以条纹间距Δxa＜Δxb，因无法得到两种光的频率倍数关系，故无法得到两种光波长的倍数关系，无法得到条纹间距的倍数关系，故C错误；
D、遏止电压大，频率高，则a光的频率大，折射率大，根据sinC=1n，可知a光的临界角小，故D正确。
故选：BD。
（多选）23．（2021•浙江模拟）对于原子结构的研究，下列说法正确的是（ ）
A．电子的发现说明了原子有原子核
B．α粒子散射实验说明原子具有核式结构
C．原子发光时，与光子的能量对应的是原子能级的能量差
D．玻尔的原子模型成功的解释了各种元素的光谱
【解答】解：A、电子的发现说明了原子有复杂结构，但不能说明原子有核式结构，故A错误；
B、汤姆孙的枣糕模型不能解释a粒子散射实验的大角度偏转问题，因此卢瑟福提出了原子核式结构模型，所以α粒子散射实验说明原子具有核式结构，故B正确；
C、根据玻尔原子模型，原子发出的光子的能量等于原子两个能级的能量差，故C正确；
D、玻尔的原子模型只是成功的解释了氢元素的光谱，而无法解释更复杂的原子的光谱，故D错误。
故选：BC。
（多选）24．（2021•义乌市模拟）为了解决光信号长距离传输中的衰减问题，常常在光纤中掺入铒元素。如图所示的是铒离子的能级示意图，标识为4I132的铒离子处在亚稳态，不会立即向下跃迁：如果用光子能量约为2.03×10﹣19J的激光把处于基态能级4I152的铒离子激发到4I112能级，再通过“无辐射跃迁”跃迁到能级4I132，从而使该能级积聚的离子数远超过处于基态的离子数。当光纤中传输某波长的光波时，能使处在亚稳态能级的离子向基态跃迁，产生大量能量约为1.28×10﹣19J的光子，于是输出的光便大大加强了。根据上述资料你认为下列说法正确的是（ ）
A．无辐射跃迁中一个铒离子放出的能量约为7.50×10﹣20J
B．这种光纤传输任何频率的光信号衰减都能得到有效补偿
C．处在4I112能级的铒离子即向下跃迁能产生4种频率的光子
D．上述情景发生时，光纤中传输的光信号波长约为1.55μm
【解答】解：A、由题可知，基态与亚稳态之间的能级差为：ΔE1＝1.28×10﹣19J，基态与4I112能级之间的能级差为：ΔE2＝2.03×10﹣19J，则亚稳态与4I112能级之间的能级差为：ΔE3＝2.03×10﹣19J﹣1.28×10﹣19J＝7.50×10﹣20J，则在无辐射跃迁中一个铒离子放出的能量约为7.50×10﹣20J，故A正确；
B、由题意可知，这种光纤传输能量约为1.28×10﹣19J的光信号衰减才能得到有效补偿，故B错误；
C、题目中涉及3个能级，根据C32=3可知处在4I112能级的铒离子即向下跃迁能产生3种频率的光子，故C错误；
D、在上述情景发生时，光纤中传输的光信号能量约为1.28×10﹣19J，则波长约为：λ=hcE=6.63×10-34×3.0×1081.28×10-19m＝1.55×10﹣6m＝1.55μm，故D正确。
故选：AD。
（多选）25．（2021•浙江模拟）a、b两种可见光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，下列说法正确的是（ ）
A．a光的波长比b光的短
B．单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大
C．若a光是氢原子从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光，则b光可能是从n＝5跃迁到n＝2能级时发出的光
D．用Ek＝12.8eV的电子去轰击基态的氢原子，可能得到两种频率的可见光
【解答】解：A、由图甲可知，在光电效应装置中，a的遏止电压UC低，根据Ek＝hγ﹣W＝|eUC|可知，a光的光子能量小，又因为γ=cλ，故a光的波长比b光的大，故A错误；
B、根据p=hλ，因为a光的波长比b光的大，故a光的动量比b光的小，故B错误；
C、根据玻尔理论可知，从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光子能量小于从n＝5跃迁到n＝2能级时发出的光子能量，若a光是从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光，则b光可能是从n＝5跃迁到n＝2能级时发出的光，故C正确；
D、用E＝12.8eV的电子去轰击基态的氢原子，由于△E41＝﹣0.85eV﹣（﹣13.6eV）＝12.75eV＜E，光子可获得的能量最多可以跃迁到n＝4的能级，向低能级跃迁时，最多产生6钟不同频率的光，6中光子的能量分别为：△E1＝E4﹣E3＝﹣0.85eV﹣（﹣1.51eV）＝0.66eV，△E2＝E3﹣E2＝﹣1.51eV﹣（﹣3.4eV）＝1.89eV；，△E3＝E4﹣E2＝﹣0.85eV﹣（﹣3.4eV）＝2.55eV；，△E4＝E2﹣E1＝﹣3.4eV﹣（﹣13.6eV）＝10.2eV，△E5＝E4﹣E1＝﹣0.85eV﹣（﹣13.6eV）＝12.75eV，△E6＝E3﹣E1＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6eV）＝12.09eV。其中，△E2、△E3对应的是可见光，故D正确。
故选：CD。
（多选）26．（2023•镇海区校级模拟）中国自主三代核电“华龙一号”示范工程第2台机组福清核电6号机组于2022年3月25日投入商业运行，至此“华龙一号“示范工程全面建成投运。“华龙一号”利用铀核裂变释放能量，原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线如图所示，两台机组每年总发电量约200亿千瓦•时。下列说法正确的是（ ）
A．铀核裂变的一个重要核反应方程是 92235U→ 56144Ba+ 36289Kr+2 01n
B．“华龙一号”两台机组发电一年需消耗核约为0.8kg
C． 24He核的平均核子质量小于 36Li核的平均核子质量
D．三个中子和三个质子结合成 36Li核时释放能量约为30MeV
【解答】解：A、铀核裂变的核反应方程为 92235U+01n→ 56144Ba+36289Kr+301n，左右两侧的中子不能约去，故A错误；
B、根据质能方程ΔE＝Δmc2可知“华龙一号”一年产生200亿千瓦时电能对应的质量亏损Δm=ΔEc2=2×1010×1000×3600(3×108)2kg=0.8kg，所以其参与反应的铀核质量大于0.8kg，故B错误；
C、由题图可知， 24He核的平均结合能大于 36Li核的平均结合能，平均结合能越大，平均核子质量越小，所以 24He核的平均核子质量小于 36Li核的平均核子质量，故C正确；
D、因为核子结合成原子核时，存在质量亏损，释放核能，所以三个中子和三个质子结合成 36Li核时释放能量，由题图可知Li核的平均结合能约5Mev，所以其释放的核能约E＝6×5MeV＝30MeV，故D正确。
故选：CD。
（多选）27．（2023•浙江模拟）2021年9月，在甘肃省武威市全球首台钍基熔盐核反应堆进行试运行放电，也标志着我国成为世界上第一个对第四代核电技术进行商业化试验运营的国家。反应堆工作原理如图所示，钍232（ 90232Th）吸收一个中子后会变成镤233，镤233不稳定，会变成易裂变核素铀233（ 92233U）。下列说法正确的是（ ）
A．核反应中放出的射线来源于电子跃迁过程中释放的能量
B．新核镤233变成铀233的核反应方程式是： 91233Pa→ 92233U+ -10e
C．新核铀 92233U的比结合能大于钍 90233Th的比结合能
D．新核铀 92233U的比结合能小于钍 90233Th的比结合能
【解答】解：A．核反应中放出的射线来源于生成的新核从高能级向低能级跃迁时，放出能量伴随γ辐射，故A错误；
B．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，新核镤233变成铀233的核反应方程式是 91233Pa→ 92233U+ -10e，故B正确；
CD．钍 90233Th变成铀 92233U的整个过程中释放能量而核子数不变，则生成的新核铀更加稳定，则新核铀 92233U的比结合能大于钍 90233Th的比结合能，故C正确，D错误。
故选：BC。
（多选）28．（2023•浙江模拟）下列说法正确的是（ ）
A．做抛体运动（不计空气阻力）的物体在运动过程中相同时间内动量变化相同
B．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量
C．“彩超”根据反射波的频率变化，就能知道血流的速度，利用的是超声波的多普勒效应
D．由爱因斯坦的相对论时空观可知运动物体的空间距离和物理过程的时间进程都跟物体的运动状态有关
【解答】解：A.做抛体运动（不计空气阻力）的物体仅受重力作用，竖直向下，由Δp＝mgΔv可得做抛体运动（不计空气阻力）的物体在运动过程中相同时间内动量变化相同，故A正确；
B.当单独存在的核子结合成原子核，会释放巨大能量，由质能方程可知，单独存在时的总质量大于该原子核的质量，故B错误；
C.“彩超”利用超声波的多普勒效应，根据反射波的频率变化，就能知道血流的速度，故C正确；
D.根据爱因斯坦的相对论时空观，运动物体的空间距离和物理过程的时间进程都跟物体的运动状态有关，故D正确。
故选：ACD。
（多选）29．（2023•台州模拟）中国科幻电影《流浪地球》中由“火石”引燃行星发动机内部的燃料发生聚变反应，场面非常壮观。关于核反应，下列说法正确的是（ ）
A．核反应中电荷数和质量数守恒
B．链式反应中，热中子更适于引发裂变
C．方程 92238U→ 90234Th+ 24He表示核裂变反应
D．核反应温度越高，放射性物质的半衰期越短
【解答】解：A、核反应中电荷数和质量数守恒，故A正确；
B、实验证明在链式反应中，速度与热运动速度相当的中子最适于引发裂变，这样的中子就是“热中子”，故B正确；
C、由方程 92238U→ 90234Th+ 24He可知反应中放出一个氦核，所以是α衰变，不是核裂变反应，核裂变是生成物为两个质量相当的原子核，故C错误；
D、放射性物质的半衰期由原子核内部因素决定，与温度无关，故D错误。
故选：AB。
（多选）30．（2023•嘉兴一模）上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核 47Be俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即 47Be+ -10e→X+ 00νe。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在，若原子核X的半衰期为T0，平均核子质量大于 47Be，则（ ）
A．X是 37Li
B．X的比结合能小于 47Be
C．中微子νe的能量由质子数减少转变而来
D．再经过2T0，现有的原子核X全部衰变
【解答】解：A、根据质量数与电荷数守恒可得X的质量数和电荷数分别为A＝7﹣0＝7，Z＝4﹣1＝3，故A正确；
B、X与 47Be质量数相同，而X的平均核子质量大于 47Be，根据质能方程可知 47Be的结合能更大，由于二者核子数相同，都为7，因此 47Be的比结合能更大，故B正确；
C、由核反应方程可知，中微子νe的能量是一个质子与一个电子结合转变成一个中子而得到，故C错误；
D、根据半衰期定义，经过2个半衰期，只剩下现有的原子核X的14未衰变，故D错误。
故选：AB。
（多选）31．（2023•浙江模拟）14C发生放射性衰变为14N和粒子X，半衰期约为5700年。已知14C、14N、X的质量分别为m1、m2、m3，14C、14N的比结合能分别为E1和E2，真空中的光速为c。植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少。下列说法正确的是（ ）
A．粒子X为电子
B．全球变暖将加速14C的衰变
C．14E1﹣14E2＝（m1﹣m2﹣m3）c2
D．若某古木样品中14C的比例正好是现代植物样品的四分之一．该古木的年代距今约为11400年
【解答】解：A、根据质量数守恒可知X的质量数为0，发生的是β衰变，故X为电子，故A正确；
B、放射性元素的半衰期由元素本身性质决定，与物理环境以及化学环境无关，故B错误；
C、根据质能方程可知14E2﹣14E1＝（m1﹣m2﹣m3）c2，故C错误；
D、若某古木样品中14C的比例正好是现代植物样品的四分之一．可知古木中的14C经过了两个半衰期，则该古木的年代距今约为11400年，故D正确；
故选：AD。
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