第十六章 近代物理-2014-2023十年高考物理真题分类汇编彩绘课件

第十六章

近代物理考点2014~2018年2019年2020年2021年2022年2023年合计全国卷地方卷全国卷地方卷全国卷地方卷全国卷地方卷全国卷地方卷全国卷地方卷全国卷地方卷125.光电效应、波粒二象性420101041101510126.光电效应图像问题10020001000013127.原子的核式结构

氢光谱03000000000003128.氢原子的能级及能级跃迁02000201031018129.原子核的衰变

半衰期060001251100313130.核反应方程及核反应类型441132050411917131.原子物理中的动量问题12000000010013命题分析与备考建议1.命题热度:本章属于热点内容,10年来,从命题频次上看,全国卷10年20考,地方卷57考。2.考查方向:原子物理作为物理学的一大分支,考点分散,要求不高,基本以选择题为主,难度不大.突出考查核反应方程的书写,核能的计算,半衰期的理解及其应用。3.明智备考:复习本章时,重点应注意以下几点内容:①原子的能级跃迁;②原子核的衰变规律;③核反应方程的书写;④质量亏损和核能的计算;⑤三种射线的特点及应用;⑥光电效应的规律及应用等。备考过程注意加强对基本概念和规律的理解,抓住光电效应和原子核反应两条主线,注意综合题目的分析思路,强化典型题的训练。考点125光电效应、波粒二象性

第1节

光电效应

波粒二象性1.(2022·全国乙,17,6分,难度★★)一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10-7m的光,在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个。普朗克常量为h=6.63×10-34J·s。R约为(

B

)A.1×102m B.3×102mC.6×102m D.9×102m2.(2022·湖南,1,4分,难度★)关于原子结构和微观粒子波粒二象性,下列说法正确的是(

C

)A.卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征B.玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律C.光电效应揭示了光的粒子性D.电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性解析卢瑟福的核式结构模型解释了α粒子散射实验,故A错误;玻尔的原子理论解释了氢原子光谱,故B错误;光电效应揭示了光的粒子性,故C正确;电子的衍射揭示了电子的波动性,故D错误。3.(2021·海南,3,3分,难度★)某金属在一束单色光的照射下发生光电效应,光电子的最大初动能为Ek,已知该金属的逸出功为W0,普朗克常量为h。根据爱因斯坦的光电效应理论,该单色光的频率ν为(D)4.(2021·辽宁,2,4分,难度★)赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现,接收电路的电极如果受到光照,就更容易产生电火花。此后许多物理学家相继证实了这一现象,即照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出。最初用量子观点对该现象给予合理解释的科学家是(

C

)A.玻尔 B.康普顿

C.爱因斯坦 D.德布罗意解析本题考查近代物理学史。玻尔引入量子化的观念解释了氢原子光谱,与题意不符,A项错误;康普顿提出康普顿效应,发现了光子不仅具有能量,还具有动量,证明了光具有粒子性,与题意不符,B项错误;爱因斯坦提出光子说,从理论上解释了光电效应现象,符合题意,C项正确;德布罗意提出一切物质都具有波粒二象性,与题意不符,D项错误。5.(2021·天津,2,5分,难度★)光刻机是制造芯片的核心装备,利用光源发出的紫外线,将精细图投影在硅片上,再经技术处理制成芯片。为提高光刻机清晰投影最小图像的能力,在透镜组和硅片之间充有液体。紫外线进入液体后与其在真空中相比(

A

)A.波长变短 B.光子能量增加

C.频率降低 D.传播速度增大6.(2021·浙江,13,3分,难度★★)已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,电子的质量为9.11×10-31kg。一个电子和一滴直径约为4μm的油滴具有相同动能,则电子与油滴的德布罗意波长之比的数量级为(

C

)A.10-8 B.106 C.108 D.10167.(2020·浙江,5,3分,难度★)下列说法正确的是(

D

)A.质子的德布罗意波长与其动能成正比B.天然放射的三种射线,穿透能力最强的是α射线C.光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关D.电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性8.(2018·全国2,17,6分,难度★)用波长为300nm的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19J,已知普朗克常量为6.63×10-34J·s,真空中的光速为3.00×108m·s-1,能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为(

B

)A.1×1014Hz B.8×1014HzC.2×1015Hz D.8×1015Hz解析对逸出电子,根据光电方程有,hν=Ek+W,ν=,W=hν0,其中,Ek=1.28×10-19

J,λ=300

nm=3×10-7

m,得ν0≈8×1014

Hz,选项B正确。9.(2017·全国3,19,6分,难度★)(多选)在光电效应实验中,分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是(

BC

)A.若νa>νb,则一定有Ua<UbB.若νa>νb,则一定有Eka>EkbC.若Ua<Ub,则一定有Eka<EkbD.若νa>νb,则一定有hνa-Eka>hνb-Ekb解析根据光电效应方程Ek=hν-W和光电子的最大初动能与遏止电压的关系-eU=0-Ek,得eU=hν-W,A错,B、C正确;若νa>νb,则一定有hνa-Eka=hνb-Ekb=W,D错。10.(2017·海南,7,4分,难度★)三束单色光1、2和3的波长分别为λ1、λ2和λ3(λ1>λ2>λ3)。分别用这三束光照射同一种金属。已知用光束2照射时,恰能产生光电子。下列说法正确的是

(

D

)A.用光束1照射时,能产生光电子B.用光束3照射时,不能产生光电子C.用光束2照射时,光越强,产生的光电子的最大初动能越大D.用光束2照射时,光越强,单位时间内产生的光电子数目越多11.(2016·全国1,35(1),5分,难度★)(多选)现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生。下列说法正确的是(

ACE

)A.保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大B.入射光的频率变高,饱和光电流变大C.入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大D.保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生E.遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关解析根据光电效应的实验规律可知,选项A、C正确,选项B、D错误;根据Uc=可知,遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的强度无关,选项E正确。12.(2016·海南,12C(1),4分,难度★)(多选)下列说法正确的是(

ACD

)A.爱因斯坦在光的粒子性的基础上,建立了光电效应方程B.康普顿效应表明光子只具有能量,不具有动量C.玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律D.卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型E.德布罗意指出微观粒子的动量越大,其对应的波长就越长解析爱因斯坦提出了光子假说,建立了光电效应方程,故选项A正确;康普顿效应表明光不仅具有能量,还具有动量,故选项B错误;玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律,故选项C正确;卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子核式结构模型,故选项D正确;微观粒子的德布罗意波长为λ=,其中p为微观粒子的动量,故动量越大,则对应的波长就越短,选项E错误。13.(2015·全国2,35(1),5分,难度★)(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性,下列事实中突出体现波动性的是

(

ACD

)A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B.β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E.光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度无关解析干涉、衍射是波具有的特性,A、C项正确;β射线在云室中留下径迹是由于其电离作用,与波动性无关,B项错误;由于存在衍射现象,且波长越长,衍射越明显,而衍射现象限制了显微镜的分辨本领,高速电子束的物质波波长比可见光的波长小得多,所以人们研制出电子显微镜观测物质的微观结构,D项正确;由Ek=hν-W0知E项错误。本题符合要求的是A、C、D选项。14.(2023·江苏,14,8分,难度★★)“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子,设波长为λ。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线,卫星探测仪镜头正对着太阳,每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S,卫星离太阳中心的距离为R,普朗克常量为h,光速为c,求:(1)每个光子的动量p和能量E;(2)太阳辐射硬X射线的总功率P。15.(2019·江苏,12(3),4分,难度★)在“焊接”视网膜的眼科手术中,所用激光的波长λ=6.4×10-7m,每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2J。求每个脉冲中的光子数目。(已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3×108m/s。计算结果保留一位有效数字)答案5×1016考点126光电效应图象问题1.(2021·江苏,8,4分,难度★★)如图所示,分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究,其截止频率ν1<ν2,保持入射光不变,则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化关系的图像是(

C

)解析本题考查光电效应的规律。光电管所加电压为正向电压,则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值Ekm=Ue+hν-hν截止,可知Ekm-U图像的斜率相同,均为e;截止频率越大,则图像在纵轴上的截距越小,因ν1<ν2,C项正确,A、B、D项错误。答案P285

3.(2019·天津,5,6分,难度★)右图为a、b、c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a、b、c组成的复色光通过三棱镜时,下述光路图中正确的是(

C

)解析由题图可知b光发生光电效应时的遏止电压最大,由光电效应方程可知,b光的频率最大、a光的频率最小,即b光在同一介质中的折射率最大、a光的折射率最小,故只有选项C正确。4.(2015·全国1,35(1),5分,难度★)在某次光电效应实验中,得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b,电子电荷量的绝对值为e,则普朗克常量可表示为

ek

,所用材料的逸出功可表示为

-eb

。

光电效应实验中三类图像的比较图像名称图线形状及读取信息最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线光电流与电压的关系考点127原子的核式结构

氢光谱1.(2018·天津,5,6分,难度★★)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ,都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级时发出的光,它们在真空中的波长由长到短,可以判定(

A

)A.Hα对应的前后能级之差最小B.同一介质对Hα的折射率最大C.同一介质中Hδ的传播速度最大D.用Hγ照射某一金属能发生光电效应,则Hβ也一定能第2节

原子结构

玻尔理论2.(2016·上海,1,2分,难度★)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析,提出了原子内部存在(

D

)A.电子 B.中子 C.质子 D.原子核解析α粒子散射实验的实验现象是当α粒子打在金箔上时,大部分α粒子不发生偏转或偏转角度很小,说明金箔原子存在大量的“空白”区间,只有少部分α粒子偏转角度很大,说明金箔原子存在一个质量很大的“核”,D选项正确。3.(2015·天津,1,6分,难度★)物理学重视逻辑,崇尚理性,其理论总是建立在对事实观察的基础上。下列说法正确的是

(

A

)A.天然放射现象说明原子核内部是有结构的B.电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C.α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D.密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的解析天然放射现象是从原子核中放出射线和粒子的现象,它表明原子核内部是有结构的,故A正确;电子的发现使人们认识到原子还可以再分,B错;密立根油滴实验,测定了所有电荷带的电荷量都是元电荷的整数倍,电荷是量子化的,故C、D错误。考点128氢原子的能级及能级跃迁1.(2023·全国新课标,16,6分,难度★)铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率,铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10-5eV,跃迁发射的光子的频率量级为(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,元电荷e=1.60×10-19C)(C)A.103Hz B.106Hz C.109Hz D.1012Hz2.(2022·广东,5,4分,难度★★)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为

下图是按能量排列的电磁波谱,要使n=20的氢原子吸收一个光子后,恰好失去一个电子变成氢离子,被吸收的光子是(A)A.红外线波段的光子 B.可见光波段的光子C.紫外线波段的光子 D.X射线波段的光子3.(2022·北京,1,3分,难度★★)氢原子从某激发态跃迁到基态,则该氢原子(B)A.放出光子,能量增加 B.放出光子,能量减少C.吸收光子,能量增加 D.吸收光子,能量减少解析本题考查基态、激发态及跃迁。根据玻尔理论,氢原子从某激发态跃迁到基态,则该氢原子放出光子,且放出光子的能量等于两能级之差,能量减少。选项B正确。4.(2022·重庆,6,4分,难度★★)如图为氢原子的能级示意图。已知蓝光光子的能量范围为2.53~2.76eV,紫光光子的能量范围为2.76~3.10eV。若使处于基态的氢原子被激发后,可辐射蓝光,不辐射紫光,则激发氢原子的光子能量为(C)A.10.20eV B.12.09eVC.12.75eV D.13.06eV解析本题考查氢原子的能级图和玻尔理论。因为处于基态的氢原子被激发后,可辐射蓝光,不辐射紫光,则由蓝光光子能量范围可知氢原子从n=4能级向低能级跃迁可辐射蓝光,不辐射紫光,则需激发氢原子到n=4能级,则激发氢原子的光子能量为DE=E4-E1=12.75eV。选项C正确。5.(2021·北京,14,3分,难度★★)北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源,计划于2025年建成。同步辐射光具有光谱范围宽(从远红外到X光波段,波长范围约为10-5~10-11m,对应能量范围约为10-1~105eV)、光源亮度高、偏振性好等诸多特点,在基础科学研究、应用科学和工艺学等领域已得到广泛应用。速度接近光速的电子在磁场中偏转时,会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射,这个现象最初是在同步加速器上观察到的,称为“同步辐射”。以接近光速运动的单个电子能量约为109eV,回旋一圈辐射的总能量约为104eV。下列说法正确的是(D)A.同步辐射的机理与氢原子发光的机理一样B.用同步辐射光照射氢原子,不能使氢原子电离C.蛋白质分子的线度约为10-8m,不能用同步辐射光得到其衍射图样D.尽管向外辐射能量,但电子回旋一圈后能量不会明显减小解析本题考查光的辐射原理及光的衍射问题。同步辐射是在磁场中圆周运动自发辐射光能的过程,氢原子发光是先吸收能量到高能级,再从高能级跃迁到低能级时辐射光,两者的机理不同,A项错误;用同步辐射光照射氢原子,总能量约为104eV大于电离能13.6eV,则氢原子可以被电离,B项错误;同步辐射光的波长范围约为10-5~10-11m,与蛋白质分子的线度约为10-8m差不多,故能发生明显的衍射,C项错误;以接近光速运动的单个电子能量约为109eV,回旋一圈辐射的总能量约为104eV,则电子回旋一圈后能量不会明显减小,D项正确。6.(2020·北京,2,3分,难度★)氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于n=3能级上,下列说法正确的是 (C)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的能量解析大量氢原子处于n=3能级跃迁到n=1能级最多可辐射出

(种)不同频率的光子,故A错误;根据能级图可知从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量为hν1=13.6eV-1.51eV,从n=3能级跃迁到n=2能级辐射的光子能量为hν2=3.4eV-1.51eV,比较可知从n=3能级跃迁到n=1能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射的光子频率高,故B错误;根据能级图可知从n=3能级跃迁到n=4能级,需要吸收的能量为E=1.51eV-0.85eV=0.66eV,故C正确;根据能级图可知氢原子处于n=3能级的能量为-1.51eV,故要使其电离至少需要吸收1.51eV的能量,故D错误。7.(2018·浙江,15,2分,难度★★)(多选)氢原子的能级图如图所示,关于大量氢原子的能级跃迁,下列说法正确的是(可见光的波长范围为4.0×10-7~7.6×10-7m,普朗克常量h=6.6×10-34J·s,真空中的光速c=3.0×108m/s)(

BC

)A.氢原子从高能级跃迁到基态时,会辐射γ射线B.氢原子处在n=4能级,会辐射可见光C.氢原子从高能级向n=3能级跃迁时,辐射的光具有显著的热效应D.氢原子从高能级向n=2能级跃迁时,辐射的光在同一介质中传播速度最小的光子能量为1.89eV解析γ射线是原子核通过衰变产生的高能电磁波,与核外电子无关,故A错误;电子从高能级向低能级跃迁时会辐射光子,由ΔE=hν=h,可得可见光光子的能量范围为1.63~3.09

eV,从n=4能级跃迁到n=2能级ΔE=2.55

MeV,处在可见光能量范围内,故B选项正确;从高能级向n=3能级跃迁时,辐射最大能量为ΔE=1.51

eV<1.63

eV,属于红外线,具有热效应,C项正确;从高能级向n=2能级跃迁时,辐射光子的最大能量为3.4

eV,能量大的光子频率大,光速小,D项错。8.(2016·北京,13,6分,难度★)处于n=3能级的大量氢原子,向低能级跃迁时,辐射光的频率有(

C

)A.1种 B.2种 C.3种 D.4种解析氢原子能级跃迁如图所示:氢原子从第3能级跃迁至第2能级,从第2能级跃迁至第1能级,从第3能级直接跃迁至第1能级,共辐射3种不同频率的光子，C项正确。9.(2020·江苏,12(2),4分,难度★)大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线,其中最长和最短波长分别为λ1和λ2,则该激发态与基态的能量差为

,波长为λ1的光子的动量为

。(已知普朗克常量为h,光速为c)

第3节

原子核及核反应考点129

原子核的衰变

半衰期3.(2021·全国甲,17,6分,难度★)如图,一个原子核X经图中所示的一系列α、β衰变后,生成稳定的原子核Y,在此过程中放射出电子的总个数为 (A)A.6 B.8 C.10 D.14解析设发生了m次α衰变,n次β衰变,可写出核反应方程

,根据质量数守恒92+146=82+124+4m,解得m=8;根据电荷数守恒92=82+16-n,解得n=6。故选A。4.(2021·全国乙,17,6分,难度★)医学治疗中常用放射性核素113In产生γ射线,而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的。对于质量为m0的113Sn,经过时间t后剩余的113Sn质量为m,其-t图线如图所示。从图中可以得到113Sn的半衰期为 (C)A.67.3d

B.101.0dC.115.1d

D.124.9d解析本题考查放射性元素的半衰期,意在考查推理能力。

正好有一半的113Sn发生衰变,经过的时间为一个半衰期,因此113Sn的半衰期为T=t2-t1=115.1d,选项C正确。5.(2021·河北,1,4分,难度★)银河系中存在大量的铝同位素26Al。26Al核β+衰变的衰变方程为

测得26Al核的半衰期为72万年。下列说法正确的是 (C)A.26Al核的质量等于26Mg核的质量B.26Al核的中子数大于26Mg核的中子数C.将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中,其半衰期不变D.银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg解析核反应过程中出现质量亏损,A错误;26Al中子数是13,26Mg中子数是14,B错误;半衰期是由原子核内部自身因素决定的,与外部条件无关,C正确;由半衰期公式计算得经过144万年后26Al还剩下,D错误。6.(2021·广东,1,4分,难度★)科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26。铝26的半衰期为72万年,其衰变方程为

下列说法正确的是 (C)A.Y是氦核B.Y是质子C.再经过72万年,现有的铝26衰变一半D.再经过144万年,现有的铝26全部衰变解析根据电荷数守恒和质量数守恒,衰变方程为

Y是正电子,选项A、B错误;根据半衰期的定义,再经过72万年,现有的铝26衰变一半,再经过144万年,现有的铝26衰变后,剩有原来的四分之一,选项C正确,选项D错误。

部分同学对半衰期的理解不正确。经过两个半衰期,物质还剩四分之一,而非全部衰变。7.(2021·湖南,1,4分,难度★)核废料具有很强的放射性,需要妥善处理。下列说法正确的是 (D)A.放射性元素经过两个完整的半衰期后,将完全衰变殆尽B.原子核衰变时电荷数守恒,质量数不守恒C.改变压力、温度或浓度,将改变放射性元素的半衰期D.过量放射性辐射对人体组织有破坏作用,但辐射强度在安全剂量内则没有伤害解析本题考查对半衰期概念的理解。半衰期是统计概念,指大量放射性元素的原子核衰变一半所用的时间,其表达式可写成

由此可知选项A错误。原子核衰变时核电荷数守恒,质量数守恒,选项B错误。放射性元素的半衰期与压力、温度、浓度等外部条件无关,选项C错误。10.(2018·海南,4,3分,难度★)已知234Th的半衰期为24天。4g234Th经过72天还剩下(

B

)A.0 B.0.5g C.1g D.1.5g12.(2018·江苏,12C(1),14分,难度★)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T,则相同质量的A和B经过2T后,剩有的A和B质量之比为

B

。

A.1∶4 B.1∶2C.2∶1 D.4∶113.(2016·上海,6,3分,难度★)放射性元素A经过2次α衰变和1次β衰变后生成一新元素B,则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了(

C

)A.1位 B.2位 C.3位 D.4位解析每经过一次α衰变,元素电荷数减少2,每经过一次β衰变,元素电荷数增加1,元素A经过2次α衰变和1次β衰变,则电荷数减少3,即向前移动了3位,故C正确。14.(2016·江苏,12C(1),4分,难度★)贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象,如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是(

A

)解析在自发状态下放出α粒子或电子的核反应为衰变,故A项正确;B项为铀核裂变反应;C项为轻核聚变反应,D项为原子核的人工转变,故A选项正确。15.(2015·山东,39(1),4分,难度★)(多选)14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5700年。已知植物存活期间,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。现通过测量得知,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是(

AC

)A.该古木的年代距今约5700年B.12C、13C、14C具有相同的中子数C.14C衰变为14N的过程中放出β射线D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变解析因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一,则可知经过的时间为一个半衰期,即该古木的年代距今约为5

700年,A项正确;12C、13C、14C具有相同的质子数,由于质量数不同,故中子数不同,B项错误;根据核反应方程可知,14C衰变为14N的过程中放出电子,即发出β射线,C项正确;外界环境不影响放射性元素的半衰期,D项错误。考点130核反应方程及核反应类型1.(2023·全国甲,15,6分,难度★★)在下列两个核反应方程中X和Y代表两种不同的原子核,以Z和A分别表示X的电荷数和质量数,则(D)A.Z=1,A=1 B.Z=1,A=2C.Z=2,A=3 D.Z=2,A=4解析设Y的电荷数为Z1,质量数为A1,由质量数守恒和电荷数守恒得A+14=A1+17,Z+7=Z1+8,A1+7=2A,Z1+3=2Z,解得Z=2,A=4,选项D正确。2.(2023·湖南,1,4分,难度★)2023年4月13日,中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创下新纪录,实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步,下列关于核反应的说法正确的是(A)A.相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变释放的核能更多B.氘氚核聚变的核反应方程为C.核聚变的核反应燃料主要是铀235D.核聚变反应过程中没有质量亏损解析核聚变是轻核的聚变,相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变释放的核能更多,A正确,C错误;氘氚核聚变反应遵守电荷数守恒和质量数守恒,B错误;核聚变反应有质量亏损,D错误。3.(2022·北京,14,3分,难度★★)2021年5月,中国科学院全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)取得新突破,成功实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行,创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录,向核聚变能源应用迈出重要一步。等离子体状态不同于固体、液体和气体的状态,被认为是物质的第四态。当物质处于气态时,如果温度进一步升高,几乎全部分子或原子由于激烈的相互碰撞而离解为电子和正离子,此时物质称为等离子体。在自然界里,火焰、闪电、极光中都会形成等离子体,太阳和所有恒星都是等离子体。下列说法不正确的是(A)A.核聚变释放的能量源于等离子体中离子的动能B.可以用磁场来约束等离子体C.尽管等离子体整体是电中性的,但它是电的良导体D.提高托卡马克实验装置运行温度有利于克服等离子体中正离子间的库仑斥力解析本题考查核聚变现象和产生条件。核聚变释放的能量来自于核聚变时的质量亏损,选项A错误;因为带电粒子在匀强磁场中会受到洛伦兹力的作用做圆周运动,所以可以用磁场来约束等离子体,选项B正确;等离子体是各种离子的混合体,整体是电中性的,但有大量的自由离子,故它是电的良导体,选项C正确;提高托卡马克实验装置运行温度,增大了等离子体的内能,使它们具有足够的动能来克服库仑斥力,有利于克服等离子体中正离子间的库仑斥力,选项D正确。4.(2022·福建,2,4分,难度★★)2011年3月,日本发生的大地震造成了福岛核电站核泄漏。在泄露的污染物中含有大量放射性元素

,其衰变方程为,半衰期为8天,已知mI=131.03721u,mXe=131.03186u,me=0.000549u,则下列说法正确的是(D)5.(2022·湖北,1,4分,难度★★)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:如果静止的原子核Be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

。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。下列说法正确的是(A)6.(2022·辽宁,2,4分,难度★★)2022年1月,中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验成果。表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列。实验中所用核反应方程为

的质量分别为m1、m2、m3,真空中的光速为c,该反应中释放的能量为E。下列说法正确的是(B)8.(2021·湖北,1,4分,难度★)20世纪60年代,我国以国防为主的尖端科技取得了突破性的发展。1964年,我国第一颗原子弹试爆成功;1967年,我国第一颗氢弹试爆成功。关于原子弹和氢弹,下列说法正确的是(

C

)A.原子弹和氢弹都是根据核裂变原理研制的B.原子弹和氢弹都是根据核聚变原理研制的C.原子弹是根据核裂变原理研制的,氢弹是根据核聚变原理研制的D.原子弹是根据核聚变原理研制的,氢弹是根据核裂变原理研制的解析本题考查对核裂变和核聚变的理解。原子弹是根据重核裂变原理研制的,而氢弹是根据轻核聚变原理研制的,A、B、D项错误,C项正确。解析(1)式是α衰变,(2)式是β衰变,均有能量放出,A项错误;(3)式是人工核转变,不是核衰变,B项错误;(3)式是卢瑟福发现质子的核反应方程,是人类第一次实现原子核转变的方程,C项正确;利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一,D项正确。16.(2020·海南,1,3分,难度★)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α粒子轰击铍核证实了这一猜想,该核反应方程为He+CX,则 (A)A.m=1,n=0,X是中子 B.m=1,n=0,X是电子C.m=0,n=1,X是中子 D.m=0,n=1,X是电子解析根据电荷数和质量数守恒,有4+9=12+