文档内容
解密 13 原子与原子核
核心考点 考纲要求
氢原子光谱 Ⅰ
氢原子的能级结构、能级公式 Ⅰ
原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期 Ⅰ
放射性同位素 Ⅰ
核力、核反应方程 Ⅰ
结合能、质量亏损 Ⅰ
裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 Ⅰ
射线的危害和防护 Ⅰ
光电效应 Ⅰ
爱因斯坦光电效应方程 Ⅰ考点 1 光电效应
一、光电效应
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。逸出的电子叫做光电子。
2．光电效应的规律
（1）每种金属都有一个发生光电效应的最小频率，称为截止频率或极限频率（ν）。
c
（2）入射光的频率不变时，入射光越强，饱和光电流越大。光电流的强度（单位时间内发射的光电
子数）与入射光的强度成正比。
（3）入射光的频率不变时，存在一个使光电流减小到0的反向电压，即遏止电压（U）。表明光电子
c
的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关。
（4）光照射到金属表面时，光电子的逸出几乎是瞬时的，精确测量为10–9 s。
3．爱因斯坦光电效应方程
（1）光子说：光由一个个不可分割的能量子组成，频率为ν的光的能量子为hν，即光子，其中h普朗
克常量。
（2）爱因斯坦光电效应方程：E=hν–W
k 0
其中E 为光电子的最大初动能，E=eU= mv2，hν为入射光子的能量，W 为金属的逸出功
k k c e 0
4．爱因斯坦光电效应方程对光电效应的解释（1）光电子的最大初动能E 与入射光的频率ν有关，而与光的强弱无关。只有当hν>W 时，才有光
k 0
电子逸出，截止频率ν=
c
（2）电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，所以光电流几乎在瞬间产生。
（3）对于频率ν相同的光，光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和
光电流较大。
二、光电效应的图象分析
1．光电流与电压的关系图象（I–U图象）
（1）电压范围足够大时，电流的最大值为饱和光电流 I ；图线与横轴交点的横坐标的绝对值为遏止
m
电压U；光电子的最大初动能E=eU
c k c
（2）频率相同的入射光，遏止电压相同；饱和光电流与光照强度成正比。
（3）不同频率的入射光，遏止电压不同；入射光频率越大，遏止电压越大。
2．最大初动能与入射光频率的关系图象（E–ν图象）
k
（1）函数方程为E=hν–W=hν–hν
k 0 c
（2）图线斜率等于普朗克常量h；横轴截距等于截止频率v；纵轴截距的绝对值E等于逸出功W=hν
c 0 c
3．遏止电压与入射光频率的关系图象（U–ν图象）
c（1）函数方程为U= ν– = ν–
c
（2）图线斜率与电子电荷量的乘积等于普朗克常量h；横轴截距等于截止频率ν；纵轴截距的绝对值
c
与电子电荷量的乘积等于逸出功。
（2020·通榆县第一中学校高三月考）如图所示是某种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能 与
入射光频率的关系图线，a、b均为已知量 。由图线可知（ ）
A．该金属的逸出功
B．斜率表示普朗克常量的倒数
C．图中a与b的值与入射光的强度、频率均有关
D．若入射光频率为 ，则光电子的最大初动能为
1．（2020·金昌市第一中学高三月考）如图所示为用光电管研究光电效应实验的电路图，现用频率为
的光照射阴极 ，电流表中有电流通过，电路中的滑动变阻器的滑动触头为 。下列说法正确的是（
）A．当 移动到 端时，电流表中一定无电流通过
B． 向 端滑动的过程，电流表示数可能不变
C．改用频率小于 的光照射，电流表中一定有电流通过
D．改用频率大于 的光照射，电流表中可能无电流通过
2
考点 玻尔的原子模型
一、光谱
1．光谱
用光栅或棱镜可以把光按波长展开，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）有些光谱是一条条的亮线（谱线），这样的光谱叫做线状谱。
（2）有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
3．光谱分析
（1）特征谱线：各种原子的发射光谱都是线状谱，原子只能发出几种特定频率的光。不同原子的亮
线位置不同，说明不同院子的发光频率不一样，这些亮线被称为原子的特征谱线。
（2）明线光谱，又叫发射光谱。物质（原子）发光，特征谱线为亮线。
（3）暗线光谱，又叫吸收光谱。物质（原子）吸收白光，特征谱线为暗线。
（4）光谱分析：每种原子都有自己的特征谱线，用特征谱线可以鉴别物质和确定物质的组成成分。
二、氢原子光谱的实验规律
1．1885年，巴耳末（J.J.Balmer）分析氢原子光谱在可见光区的四条谱线，写出了表示谱线波长关系
的巴耳末公式。2．巴耳末公式： =R( – )，n=3，4，5，…，其中R为里德伯常量，R=1.10×107 m–1
3．由巴耳末公式确定的一组谱线称为巴耳末系。氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线的波长也满足
与巴耳末公式类似的关系式。
三、经典理论解释原子问题的困难
1．原子的稳定性
（1）经典理论：核外电子在原子核库仑引力的作用下绕核转动，会产生变化的电磁场，电子的动能
以电磁波的形式辐射出去，最终电子会落向原子核。
（2）实际现象：原子是个很稳定的系统。
2．原子光谱的分立特征
（1）经典理论：电子辐射电磁波的频率就是电子绕原子核转动的频率，电子绕核转动的频率是连续
变化的，则原子辐射的各种频率的光，即原子光谱应该是连续的。
（2）实际现象：原子光谱是分立的线状谱。
四、玻尔的原子模型
1．玻尔原子理论的基本假设
（1）轨道量子化与定态
电子的轨道是量子化的。
当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，具有不同的能量，即原子的能量是量子化的。
这些量子化的能量值叫做能级。原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态。
定态中能量最低的状态叫做基态，其他状态叫做激发态。
通常用一个或几个量子数来标志各定态，如用n=1，2，3，…对应的E，E，E，…表示氢原子基态
1 2 3
（n=1）和激发态（n=2，3，4，…）的能量值。
（2）频率条件
当电子从能量较高的定态轨道（E ）跃迁到能量较低的定态轨道（E，m>n）时，会放出能量为hν的
m n
光子，有hν=E –E，其中h为普朗克常量。
m n
2．氢原子的能级
（1）氢原子的能级（2）氢原子的能级公式：E= E（n=1，2，3，…），其中E 为基态能量，E=–13.6 eV
n 1 1 1
（3）氢原子的半径公式：r=n2r（n=1，2，3，…），其中r 为基态半径，又称玻尔半径，r=5.3×10–11
n 1 1 1
m
3．玻尔模型的意义与局限性
（1）意义：玻尔的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。
（2）局限：对稍微复杂一点的原子如氦原子的光谱现象，玻尔理论无法解释。玻尔理论仍保留了经
典粒子的观念，仍然把电子的运动看作经典力学中轨道运动。
（3）实际上，原子中电子的坐标是概率的，其概率分布可通过电子云形象地表示出来。
五、能级跃迁
1．氢原子的能级跃迁
（1）低能级→高能级
吸收能量，原子能量变大；电子的轨道半径变大，电场力做负功，电势能变大，电子动能变小。
（2）高能级→低能级
放出能量，原子能量变小；电子的轨道半径变小，电场力做正功，电势能变小，电子动能变大。
2．电离
（1）定义：电子脱离原子核的束缚成为自由电子的过程叫做电离。
（2）电离态：n=∞，E=0
氢原子基态→电离态，吸收13.6 eV的电离能；激发态（E）→电离态：吸收E+13.6 eV的电离能。
n n
如过原子吸收的能量足够大，自由电子还将携带一部分动能。
3．氢原子从高能级向低能级跃迁发出的谱线数
（1）一个氢原子从高能级（n）向各低能级跃迁发出的谱线最多有n–1条。（2）一群氢原子从高能级（n）向各低能级跃迁发出的谱线最多有 = 条。
4．入射光子和入射电子的区别
（1）若入射光子使原子跃迁，则入射光子的能量一定等于原子的某两个能级差，或大于等于原子的
电离能。
（2）若入射电子使原子跃迁，则入射电子的能量只需要大于等于原子的某两个能级差或电离能。如
弗兰克–赫兹实验中，汞原子的能量是量子化的，电子的动能会被汞原子以4.9 eV的整数倍吸收。
（2020·北京市第四十三中学高三期中）氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于n=3能级上，下列
正确的是（ ）
A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出6种频率的光子
B．从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率低
C．从n=3能级跃迁到n=4能级需吸收0.66eV的能量
D．n=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量
1．（2020·全国高三专题练习）如图是氢原子的能级示意图。当氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时，
辐射出光子a；从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射出光子b。以下判断正确的是（ ）
A．在真空中光子a的波长大于光子b的波长
B．光子b可使氢原子从基态跃迁到激发态
C．光子a可能使处于n＝4能级的氢原子电离D．大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多辐射2种不同谱线
考点 3 原子核与放射性
一、原子核的组成
1．天然放射现象
（1）定义：元素自发地放出射线的现象。1896年，法国物理学家贝可勒尔首先发现。
（2）放射性和放射性元素
物质发射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。
（3）意义：原子核内部是有结构的。
2．三种射线
名称 本质 来源 速度 电离能力 穿透能力
α射
氦核流 原子核 可达0.1c 强 较差，用纸即可挡住
线
β射
高速电子流 中子→质子+电子 可达0.99c 较弱 较强，穿透几毫米厚的铝板
线
γ射 电磁波，波长 最强，穿透几厘米厚的铅板
原子核能级跃迁 c 最小
线 小于0.1 nm 和几十厘米厚的混凝土
3．原子核的组成
（1）质子
1919年，卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从氮原子核中打出了质子。
质子用符号p（或 ）表示，带正电，所带电荷量大小等于元电荷。
（2）中子
卢瑟福通过质子的发现猜想了中子的存在。1932年，查德威克实验证实。
中子用符号n表示，其质量与质子非常接近，不带电。
（3）质子和中子除了带电的差异及质量的微小差别外，其余性质十分相似，都是原子核的组成部分，
故统称为核子。
原子核用符号 表示，X为元素符号，Z为原子核的电荷数（即原子序数）等于核内质子数，A为原
子核的质量数等于核子数。
质子数相同而中子数不同的原子核互称同位素。★特别提示：
原子核的电荷数不是它所带的电荷量，质量数也不是它的质量。
二、放射性元素的衰变
1．原子核的衰变
（1）定义：原子核放出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）分类
α衰变： ，如
衰变实质是2个质子和2个中子结合成一个整体从原子核中被抛射出来。
β衰变： ，如
衰变实质是原子核的中子转化成一个质子和一个电子，
（3）衰变时，原子核会从较高能级向低能级跃迁，放出能量，能量以γ光子的形式辐射出来。所以γ
射线经常伴随着α射线和β射线产生。当放射性物质（如 ）发生连续衰变时，原子核中既发生了α衰
变，又发生了β衰变，同时伴随着γ辐射，这时放射性物质发出的射线中就会同时有α、β和γ三种射线。
2．半衰期
（1）定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
（2）原子核发生衰变是概率的，半衰期描述的是大量原子核发生衰变的统计规律。
（3）元素的放射性与其存在于单质或化合物中的状态无关，不受温度、外界压强、元素的化学性质
影响。衰变的快慢（半衰期）也是由核内部的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。
（4）公式：质量为m 的物质（半衰期为T）经过时间t后剩余未衰变物质的质量m=m( )t/T
0 0
（5）应用：碳14（ ）测年技术。
三、射线的探测
1．射线与物质作用的现象
（1）射线粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和蒸气会产生液滴，过热液体会产生气
泡。
（2）使照相乳胶感光。
（3）使荧光物质产生荧光。2．威尔逊云室
（1 ）原理：云室内充满过饱和酒精蒸气，射线使云室内的空气电离，过饱和酒精蒸气以离子为核
心凝结成雾滴，显示出射线的径迹。
（2）现象：α粒子的径迹直而清晰，高速β粒子的径迹又细又直，低速β粒子的径迹又短又粗而且是
弯曲的，在云室中一般看不到γ粒子的径迹。
3．气泡室
射线通过气泡室中的液体时，使过热液体沸腾产生气泡，显示出射线的径迹。
4．盖革–米勒计数器
射线使计数管中的气体电离，产生的电子在电场中加速到达阳极，正离子到达阴极，形成脉冲放电。
四、放射性的应用与防护
1．原子核的人工转变
用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程。
（1）卢瑟福发现质子：
（2）查德威克发现中子：
（3）约里奥–居里夫妇发现人工放射性和正电子：
，
2．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。
（1）应用：消除静电、射线测厚、工业探伤、放射治疗、培育优种、放射杀菌、作示踪原子等。
（2）防护：过量的射线对人体组织有破坏作用，生活环境中辐射的强度要控制在安全剂量以内。
（2020·河南高三一模）由上海航天局联合国内数家科研机构研制的月球车，是我国探月工程中的重要
部分。月球车进入休眠期时可采用同位素 电池为其保暖供电。 是人工放射性元素，可用
弱 吸收一个中子得到。 衰变时只放出 射线，其半衰期为88年。下列说法正确的是（
）
A． 转变成 的核反应方程为
B． 衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子C．若有4个 原子核，经过88年一定只剩下2个 原子核
D．在月球环境下 的半衰期可能会发生变化
1．（2020·广西北海市·高三一模）在增殖反应堆中，铀238吸收快中子后变成铀239，铀239很不稳定，
经过两次 衰变后变成钚239，与上述反应过程无关的核反应方程式是（ ）
A． B．
C． D．
4
考点 核力与结合能
一、核力
1．核力定义：把核子紧紧地束缚在原子核内，形成稳定的原子核的力。
2．核力特点：
（1）核力是强相互作用（强力）的一种表现；在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多。
（2）核力是短程力，作用范围的数量级为10–15 m；核力既能表现为引力，也能表现为斥力，引力束
缚核子，斥力使核子不会融合在一起。
（3）每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。
3．原子核中质子与中子的比例
自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，较重的原子核的中子数大于质子数，越重的元素
的中子数与质子数相差越多。
原子核大到一定程度时，质子间的距离较远，核力不足以平衡库仑力；中子与其他核子间没有库仑斥
力，但有相互吸引的核力，所以增加中子数有助于维系原子核的稳定。
4．弱相互作用（弱力）
（1）引起原子核β衰变，即引起中子–质子转变。
（2）短程力，作用范围的数量级为10–18 m。
（3）作用强度：强力>电磁力>弱力>万有引力二、结合能
1．结合能：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为自由核子时吸收的能量，即核能。
类比：基态氢原子的电子逸出原子所需要的电离能（13.6 eV）即基态氢原子的结合能。
组成原子核的核子越多，其结合能越高
2．比结合能
（1）定义：原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。
（2）不同原子核的比结合能不同，比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
（3）核能释放的两种途径
由于中等大小的核的比结合能最大，最稳定。故核能释放可以：①使较重的核分裂成中等大小的核，
核子的比结合能增大；②使较轻的核结合成中等大小的核，核子的比结合能增大。
3．质量亏损
（1）质能方程：E=mc2，其中E为能量，m为质量，c为真空中的光速
1原子质量单位（1 u）相当于931.5 MeV的能量。
（2）质量亏损与核能
①核子在结合成原子核时质量亏损Δm，释放能量ΔE=Δmc2
②原子核分解成自由核子时要吸收一定的能量，质量增加Δm，吸收的能量ΔE=Δmc2
（3）应用质能方程解题的流程
书写核反 计算质量 利用ΔE=Δmc2
→ →
应方程式 亏损Δm 计算释放的核能
三、核裂变
1．重核裂变
（1）定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。
（2）典型的裂变反应方程：
（3）链式反应：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程。
（4）临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及相应的质量。
2．核裂变的应用：原子弹、核电站（核反应堆）。
3．核电站
（1）核燃料：铀棒（其中的 ）
（2）慢化剂：使快中子减速成为慢中子（热中子），被铀核俘获，发生核裂变。
常用慢化剂：石墨、重水、普通水（轻水）。慢化剂的原子核质量数应较小，以使中子与其碰撞后有较好的减速效果。使用石墨作为慢化剂是因为
其不吸收中子，重水中的氘不易吸收中子，普通水中的氢核容易吸收中子。在可以制造高浓度的核燃料后，
慢化剂一般使用普通水。
（3）控制棒：调节中子数目，控制反应速度。
镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，将镉棒插入深些，以多吸收中子，减缓链式反应的速度。
（4）防护层：很厚的水泥防护层。
（5）水或液态金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，同时冷却反应堆。
（6）反应堆放出的热使水变成水蒸气，推动汽轮发电机发电。
四、核聚变
1．轻核聚变
（1）定义：两个轻核结合成质量较大的核的核反应。
（2）要使轻核发生聚变，必须把它们加热到很高的温度，使原子核具有足够的动能克服库仑斥力。
因此，聚变又叫热核反应。
（3）典型的聚变反应方程：
（4）恒星就是一个巨大的热核反应堆。
2．聚变与裂变相比的优点
（1）轻核聚变产能效率高。
（2）地球上聚变燃料的储量丰富。
（3）轻核聚变更为安全、清洁。实现核聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应即自动
终止。聚变反应堆比裂变反应堆生成的废物数量少，容易处理。
3．受控热核反应
（1）产生高温的两种方案：磁约束和惯性约束。
（2）环流器（托卡马克，tokamak）
利用带电粒子在强磁场中受到的洛伦兹力约束反应物的性能最好的装置。能在短时间内实现受控热核
反应，尚无法投入实用。
（2020·江苏南通市·高三月考）中国是核电大国，到2020年1月，已经建成19座核电站，核电站是利
用原子核发生裂变反应时所产生的核能来进行发电的。关于原子核与核能，以下说法正确的是（ ）
A．组成原子核的核子之间只存在引力
B．核反应中由于核子数减少而导致质量亏损C．比结合能越大的原子核越稳定，核子平均质量越小
D．核电站利用中等质量的原子核分裂成质量较小的原子核来获取核能
1．（2020·湖北高三月考）关于原子核、原子核的衰变、核能，下列说法错误的是（ ）
A．原子核的结合能越大，原子核越稳定
B． 衰变成 要经过8次α衰变和6次β衰变
C．发生β衰变时，新核与原来的原子核相比，少了一个中子，多了一个质子
D．发生α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了2
1．（2020·海南高考真题）100年前，卢瑟福猜想在原子核内除质子外还存在着另一种粒子X，后来科学
家用 粒子轰击铍核证实了这一猜想，该核反应方程为： ，则（ ）
A． ， ，X是中子
B． ， ，X是电子
C． ， ，X是中子
D． ， ，X是电子
2．（2020·北京高考真题）氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于 能级上，下列说法正确的是（
）A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子
B．从 能级跃迁到 能级比跃迁到 能级辐射的光子频率低
C．从 能级跃迁到 能级需吸收 的能量
D． 能级的氢原子电离至少需要吸收 的能量
3．（2020·江苏高考真题）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等
优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，
则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长 的变化情况是（ ）
A．I增大， 增大 B．I增大， 减小
C．I减小， 增大 D．I减小， 减小
4．（2020·山东高考真题）氚核 发生β衰变成为氦核 。假设含氚材料中 发生β衰变产生的电子
可以全部定向移动，在3.2 104 s时间内形成的平均电流为5.0 10-8 A。已知电子电荷量为1.6 10-19
C，在这段时间内发生β衰变的氚核 的个数为（ ）
A． B． C． D．
5．（2020·全国高考真题）氘核 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，
若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg标准煤燃
烧释放的热量约为2.9×107 J，1 MeV= 1.6×10–13J，则M约为（ ）
A．40 kg B．100 kg C．400 kg D．1 000 kg
6．（2020·浙江高考真题）太阳辐射的总功率约为 ，其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应
中，一个质量为 （c为真空中的光速）的氘核（ ）和一个质量为
的氚核（ ）结合为一个质量为 的氦核（ ），并放出一个X粒子，同时释放大
约 的能量。下列说法正确的是（ ）
A．X粒子是质子
B．X粒子的质量为
C．太阳每秒因为辐射损失的质量约为
D．太阳每秒因为辐射损失的质量约为
7．（2020·全国高考真题）下列核反应方程中，X，X，X，X 代表α粒子的有（ ）
1 2 3 4
A． B．
C． D．
8．（2020·浙江高考真题）如图所示，波长为 和 的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色
光a和b，则这两束光（ ）A．照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能
B．射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距
C．在水中的传播速度
D．光子动量
9．（2020·浙江高考真题）由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV到
3.11eV之间，则（ ）
A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出 射线
B．氢原子从 的能级向 的能级跃迁时会辐射出红外线
C．处于 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离
D．大量氢原子从 能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光
10．（2019·新课标全国Ⅰ卷）氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光。
要使处于基态（n=1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为A．12.09 eV B．10.20 eV C．1.89 eV D．1.5l eV
11．（2019·新课标全国Ⅱ卷）太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为
，已知 和 的质量分别为 和 ，1u=931MeV/c2，c为光速。
在4个 转变成1个 的过程中，释放的能量约为
A．8 MeV B．16 MeV C．26 MeV D．52 MeV
12．（2019·天津卷）如图为 、 、 三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。由 、
、 组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是13．（2019·天津卷）我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心
电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的说法正
确的是
A．核聚变比核裂变更为安全、清洁
B．任何两个原子核都可以发生聚变
C．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加
D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加
14．（2019·江苏卷）100年前，卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子．后来，人们用α粒子轰击 核也
打出了质子： ；该反应中的 X是 （选填“电子”“正电子”或“中
子”）．此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能．目前人类获得核能的主要方式是
（选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”）。
15．（2018·天津卷）氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线 ，都是氢原子中电子从量
子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定
A． 对应的前后能级之差最小B．同一介质对 的折射率最大
C．同一介质中 的传播速度最大
D．用 照射某一金属能发生光电效应，则 也一定能
16．（2018·天津卷）国家大科学过程——中国散裂中子源（CSNS）于2017年8月28日首次打靶成功，
获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，下列核反应中放出的粒子为
中子的是
A． 俘获一个α粒子，产生 并放出一个粒子
B． 俘获一个α粒子，产生 并放出一个粒子
C． 俘获一个质子，产生 并放出一个粒子
D． 俘获一个质子，产生 并放出一个粒子
17．（2017·新课标全国Ⅲ卷）在光电效应实验中，分别用频率为ν 、ν 的单色光a、b照射到同种金属上，
a b
测得相应的遏止电压分别为U 和U 、光电子的最大初动能分别为E 和E 。h为普朗克常量。下列说
a b ka kb
法正确的是
A．若ν>ν，则一定有Uν，则一定有E >E
a b a b a b ka kb
C．若Uν，则一定有hν–E >hν–E
a b ka kb a b a ka b kb
18．（2017·北京卷）2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长
在100 nm（1 nm=10–9 m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量
大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波
段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能
量约为（取普朗克常量h=6.6×10–34 J·s，真空光速c=3×108 m/s）
A．10–21 J B．10–18 J
C．10–15 J D．10–12 J
