2025年高考物理压轴训练21

2025年高考物理压轴训练21一．选择题（共10小题）1．（2024•洛阳一模）图像可以直观地反映物理量之间的关系，如图所示，甲图是光电管中光电流与电压关系图像，乙图是、两种金属遏止电压与入射光频率之间的关系图像，丙图是放射性元素氡的质量和初始时质量比值与时间之间的关系图像，丁图是原子核的比结合能与质量数之间关系图像，下列判断正确的是A．甲图中，光的波长大于光的波长 B．乙图中，金属的逸出功小于金属的逸出功 C．丙图中，每过3.8天要衰变掉质量相同的氡 D．丁图中，质量数越大原子核越稳定2．（2024•嘉兴模拟）如图所示的射线测厚仪采用放射性元素作为放射源，其发生衰变的半衰期为。则该测厚仪A．衰变产物为 B．衰变的原因是弱相互作用 C．用于监测与控制钢板厚度的最佳选择是射线 D．放射源经后剩余物质的质量为3．（2024•广东模拟）2023年8月24日，日本福岛第一核电站核污染水开始排海，核污染水中含有铯、碘、氚、碲等60多种放射性元素，它们将对海洋生物产生危害，最终会给人类带来威胁。核污染水中碘131的含量很高，碘131有多种方式产生，其中一种是由碲131发生衰变产生，已知碲131的衰变方程为，下列说法正确的是A．是粒子 B．的比结合能比的要大 C．上述衰变方程中的粒子为原子核核外电子电离后的产物 D．碲在空气中燃烧生成二氧化碲，会导致碲元素的半衰期发生变化4．（2024•江苏一模）在磁感应强度为的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次衰变，放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为．以、分别表示粒子的质量和电荷量，生成的新核用表示，真空中光速为，下列说法正确的是A．新核在磁场中做圆周运动的轨道半径为 B．粒子做圆周运动可等效成一个环形电流，且电流大小为 C．若衰变过程中释放的核能都转化为粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损约为△ D．发生衰变后产生的粒子与新核在磁场中旋转方向相同，且轨迹为相内切的圆5．（2024•海淀区校级模拟）如图所示，某次铀核裂变反应式为，反应产生的中子可能击中其它铀原子核从而引发链式反应，用、、分别表示、、核的质量，为真空中的光速，下列说法正确的是A．链式反应若能发生，铀原料的体积必须大于临界体积 B．裂变产物的比结合能小于的比结合能 C．该核反应过程中质量有所增加 D．该核反应中放出的核能为6．（2024•浙江）发现中子的核反应方程为，“玉兔二号”巡视器的核电池中钚238的衰变方程为型正确的是A．核反应方程中的为 B．衰变方程中的为 C．中子的质量数为零 D．钚238的衰变吸收能量7．（2024•东湖区校级模拟）下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是A．图甲中铀238的半衰期是45亿年，经过45亿年，10个铀238必定有5个发生衰变 B．图乙中氘核的比结合能小于氦核的比结合能 C．图丙中一个氢原子从的能级向基态跃迁时，最多可以放出6种不同频率的光 D．图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的关系图，则光频率最高8．（2024•江西模拟）1898年居里夫妇发现了放射性元素针。若元素针发生某种衰变，其半衰期是138天，衰变方程为，下列说法正确的是A．该元素发生的是衰变 B．原子核含有3个核子 C．射线可用于肿瘤治疗 D．的经276天，已发生衰变的质量为9．（2024•邗江区模拟）在医疗诊断中，常用半衰期为的作为示踪原子，获得的核反应方程为：，的衰变方程为：，则A．为中子 B．衰变放出射线 C．比电离作用强 D．经，会全部发生衰变10．（2024•茂名一模）放射性同位素温差电池又称核电池技术比较成熟的核电池是利用衰变工作的，其半衰期大约88年，衰变方程为，下列说法正确的是A．经过88年，核电池的质量会减小一半 B．随着电池的不断消耗，的半衰期会逐渐减小 C．衰变放出的射线是射线，其电离能力强于射线 D．衰变放出的射线是射线，其本质上是带负电荷的电子流二．多选题（共5小题）11．（2024•天津）中国钍基熔盐堆即将建成小型实验堆，为我国能源安全和可持续发展提供有力支持。反应堆中涉及的核反应方程有：①②，下列说法正确的是A．方程①中是中子 B．方程②中发生了衰变 C．受反应堆高温影响，的半衰期会变短 D．方程②释放电子，说明电子是原子核的组成部分12．（2024•浙江二模）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。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，已知光在真空中的传播速度为，则下列说法正确的是A．的比结合能大于的比结合能 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．衰变过程中放出的光子是由新原子核从高能级向低能级跃迁产生的13．（2024•宁波二模）在磁感应强度为的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了衰变放出了一个粒子。放射出的粒子及生成的新核在与磁场垂直的平面内做圆周运动。粒子的运动轨道半径为，质量为和电荷量为。下面说法正确的是A．衰变后产生的粒子与新核在磁场中运动的轨迹（箭头表示运动方向）正确的是图甲 B．新核在磁场中圆周运动的半径 C．粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为 D．若衰变过程中释放的核能都转化为粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为14．（2024•乐清市校级三模）（物理常识）下列说法正确的是A．强子是参与强相互作用的粒子，质子、中子和电子都是强子 B．在惯性约束下，可以用高能量密度的激光照射参加反应物质从而引发核聚变 C．常见的金属没有规则的形状，但具有确定的熔点，故金属是晶体 D．取分子间距离为无穷远时的分子势能为0，则当时，分子势能一定小于015．（2024•保定一模）人体暴露于强烈的中子辐射中会在血浆中产生钠24，可以通过测量钠24的数量来确定患者吸收的辐射剂量。钠24具有放射性，某次研究其放射特性的实验中，将孤立钠24原子静置于匀强磁场中，衰变后在磁场中形成两条圆周径迹，如图所示，下列说法中正确的是A．两条轨迹对应的粒子的质量之和等于衰变前钠24的质量 B．小圆和大圆的轨道半径之比为 C．钠24发生了衰变 D．小圆对应的粒子的运动方向为逆时针方向三．填空题（共5小题）16．（2024•仓山区校级模拟）2011年3月11日，日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年。（1）请写出铯137发生衰变的核反应方程已知53号元素是碘，56号元素是钡。（2）若在该反应过程中释放的核能为，则该反应过程中质量亏损为（真空中的光速为。（3）泄漏出的铯137约要经历年才会有的原子核发生衰变。17．（2024•鲤城区校级模拟）全球首座球床模块式高温气冷堆核电站—山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程送电成功，标志着我国成为世界少数几个掌握第四代核能技术的国家之一。目前核电站获取核能的基本核反应方程：，这个核反应方程中的表示。这个核反应释放出大量核能；的比结合能（选填“大于”“等于”或“小于”的比结合能。已知、、、的质量分别为、、、，真空中的光速为，这个核反应中释放的核能△。18．（2024•鲤城区校级二模）如图所示关于原子核结构探究的一个重要实验示意图，图中放射性元素钋射出的①是粒子（选填“”或“”，科学家查德威克研究证实从金属铍射出的射线②是由组成的（选填“中子”或“射线”。铍核发生的核反应方程为。19．（2024•泉州模拟）2023年8月25日，“中国环流三号”托卡马克装置首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，是我国核能开发进程中的重要里程碑。其中的核反应方程之一为，则该核反应属于（选填“聚变”或“裂变”反应，是（选填“质子”或“中子”。已知核的质量为，核的质量为，核的质量为，的质量为，真空中光速为，则该核反应释放的核能大小为。20．（2024•宝山区校级模拟）快堆，全称为快中子增殖反应堆，是指没有中子慢化剂的核裂变反应堆。快堆采用钚做燃料，在钚的外围放置不易发生裂变的，钚239裂变释放出的快中子被铀238吸收，转变为铀239，铀239极不稳定，经过衰变，进一步转变为易裂变的钚239，从而实现核燃料的“增殖”。（1）铀239转变为钚239，需要经过次衰变，次衰变。（2）通常的核裂变反应堆，需要将裂变产生的高速中子（快中子）减速成为速度较慢的中子（热中子）。重水作慢化剂可使快中子减速。假设速度为的中子与重水中的氘核发生正面弹性碰撞，经过一次碰撞后中子速度变为。（3）钚239既可能发生衰变，也可能发生衰变。将钚239核置于匀强磁场中，衰变后粒子运动方向与磁场方向垂直，图中的、、、分别表示粒子的运动轨迹，则下列说法正确的是。．衰变过程中粒子的动量守恒．磁场方向垂直纸面向里．甲图是衰变，乙图是衰变．为粒子的运动轨迹，为粒子的运动轨迹（4）如图丙所示，两极板间的电压为，钚239衰变后放出的比荷为粒子以初速度从距离为、水平长度为的两极板中心处水平射入，不计粒子的重力，则粒子射出极板时速度方向与水平方向夹角的正切值为。．．．．四．解答题（共5小题）21．（2024•武进区校级模拟）掌握并采用核聚变产生能源是核物理中最具有前景的研究方向之一。太阳上的一种核反应为两个氘核聚变成一个核。已知氘核的质量为，中子质量为，核的质量为。对应。（1）写出该核反应方程；（2）计算上述核反应中释放的核能△（保留三位有效数字）；（3）若两个氘核以相等的动能做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化成动能，则反应中生成的核和中子的动能各是多少？22．（2024•江宁区校级模拟）在磁感应强度为的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次衰变。放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动。以、分别表示粒子的质量和电荷量。（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用表示，写出该衰变的核反应方程；（2）粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求环形电流大小。23．（2024•南关区校级模拟）如图所示，在坐标系的第一象限内，分布着垂直纸面向外的匀强磁场（含坐标轴），磁感应强度大小为。坐标为的点处有一静止的原子核发生了衰变，粒子的比荷为，放出的粒子以大小为的速度垂直磁场方向射入磁场中，方向与轴正方向成，刚好与轴相切而过，从轴射出。不计粒子重力及粒子与新原子核间相互作用，衰变后产生的新核为。（1）写出衰变的核反应方程；（2）求粒子离开磁场的速度。24．（2024•海门区校级二模）我国是国际热核聚变研究领域的领先者之一。在某次核反应中，一个氘核和一个氚核结合生成一个氦核，并放出一个粒子。已知氘核的比结合能为，氚核的比结合能为，该核反应释放的核能为△，真空中光速为。（1）写出核反应方程并求出质量亏损；（2）求氦核的比结合能。25．（2024•香坊区校级模拟）如图，处的粒子源能不断地向右发射速度为的粒子，假设粒子和核堆中静止的核都能对心正碰并发生核反应。核反应的生成物均能从小孔进入板间垂直于纸面的匀强磁场（方向未知），磁感应强度的大小为，其中为一个质子（或中子）的质量（设原子核的质量等于各核子的质量和），为一个质子的电荷量，为板间距。已知生成物进入磁场后分别打在、两点，、、、在同一水平线上，打在点的粒子，速度偏向角为。不计粒子重力和粒子间的相互作用力（核反应过程除外）。（1）补全粒子与核发生核反应的方程：。（2）简要说明，打在、两点的分别是哪种粒子并判断板间磁场的方向；（3）假设每秒钟发生次核反应，击中点的粒子有被板吸收，以原速率反弹，求点每秒钟受到的撞击力多大。

2025年高考物理压轴训练21参考答案与试题解析一．选择题（共10小题）1．（2024•洛阳一模）图像可以直观地反映物理量之间的关系，如图所示，甲图是光电管中光电流与电压关系图像，乙图是、两种金属遏止电压与入射光频率之间的关系图像，丙图是放射性元素氡的质量和初始时质量比值与时间之间的关系图像，丁图是原子核的比结合能与质量数之间关系图像，下列判断正确的是A．甲图中，光的波长大于光的波长 B．乙图中，金属的逸出功小于金属的逸出功 C．丙图中，每过3.8天要衰变掉质量相同的氡 D．丁图中，质量数越大原子核越稳定【答案】【考点】爱因斯坦光电效应方程；衰变的特点、本质及方程【专题】推理法；推理能力；光电效应专题；定量思想【分析】理解逸出功的概念，结合光电效应分析出光的波长大小关系；理解半衰期的概念，结合题目选项完成分析；原子核的比结合能与质量数没有必然联系。【解答】解：．由图可知，光的截止电压大，根据逸出功表达式因此光频率大，光波长短，故错误；．根据光电效应方程可知根据能量守恒定律可得：有当频率相等时，由于金属遏止电压大，所以的逸出功小，故正确；．根据题意可知氡半衰期为3.8天，因为每次衰变后的氡质量均变成原来的一半，所以每过3.8天要衰变掉质量不相同的氡，故错误；．质量数大，比结合能不一定大，故错误。故选：。【点评】本题主要考查了光电效应的相关应用，理解光电效应的发生条件，结合光电效应方程和半衰期的概念即可完成分析。2．（2024•嘉兴模拟）如图所示的射线测厚仪采用放射性元素作为放射源，其发生衰变的半衰期为。则该测厚仪A．衰变产物为 B．衰变的原因是弱相互作用 C．用于监测与控制钢板厚度的最佳选择是射线 D．放射源经后剩余物质的质量为【答案】【考点】衰变的特点、本质及方程；、、射线的本质及特点【专题】推理法；定性思想；衰变和半衰期专题；推理能力【分析】根据质量数守恒和电荷数守恒推导产物并判断；根据衰变的原因进行分析解答；根据射线和射线的差别进行分析解答；根据衰变规律判断剩余质量和总质量关系。【解答】解：衰变放出的粒子是电子，根据质量数和电荷数守恒可知，衰变产物为，故错误；发生衰变的原因是弱相互作用，故正确；用于监测与控制钢板厚度的最佳选择是射线而不是射线，故错误；根据衰变方程可知，放射源经后剩余的未发生衰变，但剩余物质的质量大于，故错误。故选：。【点评】考查放射性元素的衰变和半衰期等问题，以及射线的特征，会根据题意进行准确的分析和解答。3．（2024•广东模拟）2023年8月24日，日本福岛第一核电站核污染水开始排海，核污染水中含有铯、碘、氚、碲等60多种放射性元素，它们将对海洋生物产生危害，最终会给人类带来威胁。核污染水中碘131的含量很高，碘131有多种方式产生，其中一种是由碲131发生衰变产生，已知碲131的衰变方程为，下列说法正确的是A．是粒子 B．的比结合能比的要大 C．上述衰变方程中的粒子为原子核核外电子电离后的产物 D．碲在空气中燃烧生成二氧化碲，会导致碲元素的半衰期发生变化【答案】【考点】辐射与安全；结合能与比结合能的概念及简单计算；衰变的特点、本质及方程【专题】寻找守恒量法；比较思想；衰变和半衰期专题；理解能力【分析】根据质量数守恒和电荷数守恒，确定是何粒子；比结合能越大，原子核越稳定；衰变的实质是原子核内部的一个中子转化为一个质子和一个电子；半衰期与原子所处的化学状态和外部条件没有关系。【解答】解：、根据质量数守恒和电荷数守恒，可知是粒子，故错误；、衰变过程要释放核能，生成的新核更稳定，根据比结合能越大，原子核越稳定，可知的比结合能比的要大，故正确；、衰变的实质是原子核内部的一个中子转化为一个质子和一个电子，产生的电子发射到核外，就是粒子，故错误；、放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故错误。故选：。【点评】本题考查衰变方程、半衰期和比结合能。关键要理解并掌握衰变的实质，知道比结合能越大，原子核越稳定。4．（2024•江苏一模）在磁感应强度为的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次衰变，放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为．以、分别表示粒子的质量和电荷量，生成的新核用表示，真空中光速为，下列说法正确的是A．新核在磁场中做圆周运动的轨道半径为 B．粒子做圆周运动可等效成一个环形电流，且电流大小为 C．若衰变过程中释放的核能都转化为粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损约为△ D．发生衰变后产生的粒子与新核在磁场中旋转方向相同，且轨迹为相内切的圆【答案】【考点】用爱因斯坦质能方程计算核反应的核能；动量守恒定律在绳连接体问题中的应用；衰变的特点、本质及方程；计算和衰变的次数【专题】推理法；定量思想；分析综合能力；动量和能量的综合【分析】核反应过程质量数与核电荷数守恒，反应后核子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，应用牛顿第二定律求出粒子轨道半径，应用爱因斯坦质能方程分析答题【解答】解：．粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得，粒子的轨道半径：，根据半径公式可知，则：，，故错误；．粒子做圆周运动的周期：，环形电流：，故错误；．对粒子，由洛伦兹力提供向心力：，解得：①，由质量关系可知，衰变后新核质量为：②，衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律得：，解得：③，系统增加的能量为：△④，由质能方程得：△△⑤，由①②③④⑤解得：△，故正确；．由动量守恒可知，衰变后粒子与新核运动方向相反，所以，轨迹圆应外切，故错误。故选：。【点评】解决该题的关键是明确知道衰变过程中系统的动量守恒，总动量为零，知道衰变后粒子做匀速圆周运动，掌握圆周运动公式和质能方程；5．（2024•海淀区校级模拟）如图所示，某次铀核裂变反应式为，反应产生的中子可能击中其它铀原子核从而引发链式反应，用、、分别表示、、核的质量，为真空中的光速，下列说法正确的是A．链式反应若能发生，铀原料的体积必须大于临界体积 B．裂变产物的比结合能小于的比结合能 C．该核反应过程中质量有所增加 D．该核反应中放出的核能为【答案】【考点】利用结合能或比结合能计算核能；链式反应的条件与控制【专题】定量思想；推理法；重核的裂变和轻核的聚变专题；分析综合能力【分析】根据重核裂变条件分析；比结合能越大原子核越稳定；根据质能方程分析，并根据质能方程计算释放的核能。【解答】解：、链式反应若能发生，铀原料的体积必须大于临界体积，故正确；、该反应释放能量，生成物比反应物更稳定，所以裂变产物的比结合能大于的比结合能，故错误；、该核反应过程中质量有亏损，根据质能方程可知释放的核能为△△，故错误。故选：。【点评】本题考查重核裂变中的质量亏损的计算，核能的计算，比结合能大小的比较，整体考查较全面，比结合能比较易出错。6．（2024•浙江）发现中子的核反应方程为，“玉兔二号”巡视器的核电池中钚238的衰变方程为型正确的是A．核反应方程中的为 B．衰变方程中的为 C．中子的质量数为零 D．钚238的衰变吸收能量【答案】【考点】核反应方程式的书写或判断核反应方程式中的粒子【专题】定量思想；衰变和半衰期专题；信息给予题；推理法；理解能力【分析】根据质量数和电荷数守恒进行分析；原子核的衰变发生质量亏损，因此要释放能量。【解答】解：设的质量数为、电荷数为；根据质量数守恒，解得根据电荷数守恒，解得因此为，故正确；同理，对应的质量数为4，电荷数为2，因此为，故错误；中子的质量数为1，故错误；衰变过程要释放能量，故错误。故选：。【点评】本题主要考查了核反应过程中的质量数和核电荷数守恒，知道是原子核的衰变要释放能量。7．（2024•东湖区校级模拟）下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是A．图甲中铀238的半衰期是45亿年，经过45亿年，10个铀238必定有5个发生衰变 B．图乙中氘核的比结合能小于氦核的比结合能 C．图丙中一个氢原子从的能级向基态跃迁时，最多可以放出6种不同频率的光 D．图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的关系图，则光频率最高【答案】【考点】光电效应现象及其物理物理意义；爱因斯坦光电效应方程；衰变的特点、本质及方程；分析能量跃迁过程中的能量变化（吸收或释放光子）【专题】定量思想；衰变和半衰期专题；分析综合能力；原子的能级结构专题；推理法【分析】半衰期具有统计意义；比结合能越大原子核越稳定；一个氢原子从能级向基态跃迁时，最多辐射出中不同频率的光；根据遏止电压比较最大初动能，从而比较光子频率的大小。【解答】解：、半衰期是大量放射性原子衰变的统计规律，对个别的原子没有意义，故错误；、比结合能越大原子核越稳定，由于生成物比反应物更稳定，所以氘核的比结合能小于氦核比结合能，故正确；、一个氢原子从的能级向基态跃迁时，最多可以放出3种不同频率的光，故错误；、由丁图可知：光对应的遏止电压最大，根据动能定理结合光电效应方程可知光的频率最高，故错误。故选：。【点评】该题考查半衰期、光电效应、玻尔理论以及聚变与裂变，考查到的知识点较多，在平时的学习中多加积累即可做好这一类的题目。8．（2024•江西模拟）1898年居里夫妇发现了放射性元素针。若元素针发生某种衰变，其半衰期是138天，衰变方程为，下列说法正确的是A．该元素发生的是衰变 B．原子核含有3个核子 C．射线可用于肿瘤治疗 D．的经276天，已发生衰变的质量为【答案】【考点】衰变的特点、本质及方程；、、射线的本质及特点【专题】应用题；学科综合题；定量思想；推理法；推理能力；衰变和半衰期专题【分析】根据电荷数守恒和质量数守恒得出原子核的电荷数和质量数，从而得出核子数，射线根据半衰期的公式求衰变的质量。【解答】解：、根据质量数守恒和电荷数守恒，可知原子核的电荷数为2，质量数为4，则核子数为4，是粒子，此衰变为衰变，而射线是伴随着衰变产生的，故错误；、射线在医疗上作为伽马手术刀可以精准切除肿瘤组织，故正确；、根据半衰期的定义可得，其中，，由此可知，的经276天，还剩余，故已发生衰变的质量为，故错误。故选：。【点评】解决本题的关键知道核反应过程中电荷数、质量数守恒，以及知道核子数等于质量数，同时注意射线是伴随着衰变，或衰变产生的。9．（2024•邗江区模拟）在医疗诊断中，常用半衰期为的作为示踪原子，获得的核反应方程为：，的衰变方程为：，则A．为中子 B．衰变放出射线 C．比电离作用强 D．经，会全部发生衰变【答案】【考点】、、射线的本质及特点；衰变的特点、本质及方程【专题】定性思想；推理法；衰变和半衰期专题；理解能力【分析】根据电荷数守恒和质量数守恒，写出核反应方程式和衰变方程，分析、的种类，分析，根据半衰期的概念，分析选项。【解答】解：根据电荷数守恒和质量数守恒，可得核反应方程式为：，衰变方程为：。、由核反应方程以及衰变方程可知：为粒子，为正电子。粒子的电离能力强于正电子，故错误，正确；、的半衰期为，为2个半衰期，故剩余的原子数目为原来的，即，故错误。故选：。【点评】该题考查对衰变的理解，要注意半衰期的计算以及核反应方程中的守恒条件。10．（2024•茂名一模）放射性同位素温差电池又称核电池技术比较成熟的核电池是利用衰变工作的，其半衰期大约88年，衰变方程为，下列说法正确的是A．经过88年，核电池的质量会减小一半 B．随着电池的不断消耗，的半衰期会逐渐减小 C．衰变放出的射线是射线，其电离能力强于射线 D．衰变放出的射线是射线，其本质上是带负电荷的电子流【答案】【考点】、、射线的本质及特点；衰变的特点、本质及方程；衰变的特点、本质及方程；原子核的半衰期及影响因素【专题】推理法；定性思想；理解能力；衰变和半衰期专题【分析】根据核反应过程遵循的质量数守恒和电荷数守恒分析判断；根据半衰期的概念和规律分析判断。【解答】解：．根据核反应过程遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知衰变放出的射线，质子数为2，质量数为4，是射线，其本质是原子核，电离能力最强，故正确，错误；．经过一个半衰期，一半质量的放射性元素会衰变为其他物质，核电池的质量不会减小一半，故错误；．半衰期是统计概念，只要是大量原子核衰变。半衰期是不变的，故错误。故选：。【点评】本题关键掌握核反应过程遵循的质量数守恒和电荷数守恒、半衰期的概念和规律。二．多选题（共5小题）11．（2024•天津）中国钍基熔盐堆即将建成小型实验堆，为我国能源安全和可持续发展提供有力支持。反应堆中涉及的核反应方程有：①②，下列说法正确的是A．方程①中是中子 B．方程②中发生了衰变 C．受反应堆高温影响，的半衰期会变短 D．方程②释放电子，说明电子是原子核的组成部分【答案】【考点】原子核的半衰期及影响因素；核反应前后质量数、质子数、中子数、核子数等参数的关系；衰变的特点、本质及方程【专题】定量思想；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理法；推理论证能力【分析】根据电荷数守恒和质量数守恒规律进行分析判断，结合反应产物分析衰变类型；根据放射性元素的半衰期的决定因素进行分析解答；根据衰变的原理进行分析解释。【解答】解：．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，方程①中是中子，故正确；．方程②中放出的粒子是电子，则发生了衰变，故正确；．半衰期只由原子核自身决定，与外界因素无关，也不会受反应堆高温影响，故的半衰期不变，故错误；．方程②释放电子，但该电子是由于原子核的中子转化为质子释放出来的，并不能说明电子是原子核的组成部分，故错误。故选：。【点评】考查核反应方程的书写规则以及放射性元素半衰期等知识，会根据题意进行准确分析解答。12．（2024•浙江二模）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。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，已知光在真空中的传播速度为，则下列说法正确的是A．的比结合能大于的比结合能 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．衰变过程中放出的光子是由新原子核从高能级向低能级跃迁产生的【答案】【考点】计算能级跃迁过程吸收或释放的能量；结合能与比结合能的概念及简单计算；核反应前后的质量亏损【专题】信息给予题；定量思想；推理法；爱因斯坦的质能方程应用专题；理解能力【分析】原子的比结合能越大，原子核越稳定；根据结合能的含义求解核反应释放的能量；根据爱因斯坦质能方程求解作答；根据衰变后新核的特点结合向低能级跃迁分析。【解答】解：．比结合能越大，原子核越稳定，由于比更稳定，所以的比结合能大于的比结合能，故正确；．该核反应过程中放出的能量为，故错误；．根据爱因斯坦质能方程可得，故错误；．核衰变后，生成的新原子核位于高能级，能自发向低能级跃迁，从而放出光子，故正确。故选：。【点评】本题考查了爱因斯坦质能方程与比结合能相关知识，理解物理量的准确含义以及公式的物理表达是解决此类问题的关键。13．（2024•宁波二模）在磁感应强度为的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了衰变放出了一个粒子。放射出的粒子及生成的新核在与磁场垂直的平面内做圆周运动。粒子的运动轨道半径为，质量为和电荷量为。下面说法正确的是A．衰变后产生的粒子与新核在磁场中运动的轨迹（箭头表示运动方向）正确的是图甲 B．新核在磁场中圆周运动的半径 C．粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为 D．若衰变过程中释放的核能都转化为粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为【答案】【考点】衰变的特点、本质及方程；带电粒子在匀强磁场中的圆周运动；反冲现象中的动量守恒【专题】定量思想；衰变和半衰期专题；推理法；推理能力【分析】反应后核子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，应用牛顿第二定律求出粒子轨道半径，核反应过程质量数与核电荷数守恒，应用爱因斯坦质能方程分析答题。【解答】解：．由于原子核静止，根据动量守恒定律可知，放射出的粒子及生成的新核在衰变初始位置的速度相反，根据左手定则可知，两者圆周运动的轨迹外切，根据洛伦兹力提供向心力有解得：由于衰变过程动量守恒，即大小相等，即电荷量越大，轨道半径越小，可知粒子的轨道半径大一些，可知衰变后产生的粒子与新核在磁场中运动的轨迹（箭头表示运动方向）正确的是图丁，故错误；．根据质量数与电荷数守恒，该核反应方程为由于质量为和电荷量为，则新核的质量为和电荷量为，根据上述有，由于动量守恒，即有解得：故正确；．粒子圆周运动的周期则粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为故错误；．根据能量守恒定律有根据质能方程有△△解得：故正确。故选：。【点评】本题是原子核内容与磁场的综合，首先是衰变问题，质量数与电荷数守恒；再就是衰变前后动量守恒，衰变后做匀速圆周运动，由牛顿第二定律就能求出半径之比。14．（2024•乐清市校级三模）（物理常识）下列说法正确的是A．强子是参与强相互作用的粒子，质子、中子和电子都是强子 B．在惯性约束下，可以用高能量密度的激光照射参加反应物质从而引发核聚变 C．常见的金属没有规则的形状，但具有确定的熔点，故金属是晶体 D．取分子间距离为无穷远时的分子势能为0，则当时，分子势能一定小于0【答案】【考点】轻核的聚变及反应条件；晶体和非晶体；分子势能与分子间距的关系【专题】重核的裂变和轻核的聚变专题；分子间相互作用力与分子间距离的关系；归纳法；定性思想；理解能力【分析】电子不是强子；根据发生核聚变的条件分析；晶体具有一定的熔点；根据分子势能与分子间距离的关系分析。【解答】解：强子是参与强相互作用的粒子，质子、中子都是强子，电子不是强子，故错误；在惯性约束下，可以用高能量密度的激光照射参加反应物质从而引发核聚变，故正确；常见的金属没有规则的形状，但具有确定的熔点，故金属是晶体，故正确；取分子间距离为无穷远时的分子势能为0，当时分子势能一定小于0，但是当时，根据分子势能与分子间距离的图像可以知道，分子势能可能大于0，故错误。故选：。【点评】掌握强子的类型、发生核聚变的条件、晶体的特点以及分子势能与分子间距离的关系是解题的基础，需要多看多记。15．（2024•保定一模）人体暴露于强烈的中子辐射中会在血浆中产生钠24，可以通过测量钠24的数量来确定患者吸收的辐射剂量。钠24具有放射性，某次研究其放射特性的实验中，将孤立钠24原子静置于匀强磁场中，衰变后在磁场中形成两条圆周径迹，如图所示，下列说法中正确的是A．两条轨迹对应的粒子的质量之和等于衰变前钠24的质量 B．小圆和大圆的轨道半径之比为 C．钠24发生了衰变 D．小圆对应的粒子的运动方向为逆时针方向【答案】【考点】衰变的特点、本质及方程；带电粒子在匀强磁场中的圆周运动【专题】推理能力；学科综合题；应用题；寻找守恒量法；定量思想；衰变和半衰期专题【分析】衰变的过程中动量守恒，则小圆为衰变后产生的新核，根据左手定则分析运动方向；再根据大圆和小圆的运动方向相反和左手定则分析大圆粒子的电性，从而分析衰变类型；根据，动量相同，分析半径关系；衰变的过程中有质量亏损。【解答】解：、根据爱因斯坦质能方程知，衰变的过程中有质量亏损，则两条轨迹对应的粒子的质量之和小于衰变前钠24的质量，故错误；、根据洛伦兹力提供向心力可得：，解得：，因为衰变的过程中动量守恒，可知沿小圆和大圆运动的粒子的动量大小相等，所以衰变后电荷量大的轨道半径小，沿小圆运动为衰变后产生的新核，根据左手定则知，则沿小圆运动的粒子的运动方向为逆时针方向，则沿大圆运动的粒子带负电，所以钠24发生了衰变，故正确；、衰变放出的粒子为产生的新核为，根据，由于动量相同，所以，故正确。故选：。【点评】本题考查了原子核的衰变。三．填空题（共5小题）16．（2024•仓山区校级模拟）2011年3月11日，日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年。（1）请写出铯137发生衰变的核反应方程已知53号元素是碘，56号元素是钡。（2）若在该反应过程中释放的核能为，则该反应过程中质量亏损为（真空中的光速为。（3）泄漏出的铯137约要经历年才会有的原子核发生衰变。【答案】（1）；（2）；（3）90。【考点】衰变的特点、本质及方程；用爱因斯坦质能方程计算核反应的核能【专题】定量思想；推理法；理解能力；光电效应专题；衰变和半衰期专题；信息给予题【分析】（1）根据质量数和核电荷数守恒求解核反应方程；（2）根据爱因斯坦质量方程求解质量亏损；（3）根据半衰期求衰变时间。【解答】解：（1）铯发生衰变时，由质量数和电荷数守恒，可得该核反应方程是（2）根据爱因斯坦的质能方程，可得该反应过程中质量亏损是（3）泄漏出的铯137有的原子核发生衰变，还剩，设衰变的时间约为，则有半衰期约为30年，解得年。故答案为：（1）；（2）；（3）90。【点评】本题考查了核反应方程的书写、半衰期的求解以及爱因斯坦的质能方程，要求熟练掌握相关知识。17．（2024•鲤城区校级模拟）全球首座球床模块式高温气冷堆核电站—山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程送电成功，标志着我国成为世界少数几个掌握第四代核能技术的国家之一。目前核电站获取核能的基本核反应方程：，这个核反应方程中的表示。这个核反应释放出大量核能；的比结合能（选填“大于”“等于”或“小于”的比结合能。已知、、、的质量分别为、、、，真空中的光速为，这个核反应中释放的核能△。【答案】（中子），大于，。【考点】用爱因斯坦质能方程计算核反应的核能；结合能与比结合能的概念及简单计算【专题】定量思想；推理法；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理能力【分析】根据核反应方程的书写规则推导的属性，根据比结合能越大越稳定进行分析判断，结合爱因斯坦的质能方程列式求解。【解答】解：根据核反应书写规则，质量数守恒和电荷数守恒，的质量数为1，电荷数为0，所以表示中子，即；根据比结合能越大越稳定的规律可知，的比结合能大于的比结合能；根据爱因斯坦的质能方程，释放的核能为△△。故答案为：（中子），大于，。【点评】考查核反应方程的书写规则以及爱因斯坦的质能方程，会根据题意进行分析求解。18．（2024•鲤城区校级二模）如图所示关于原子核结构探究的一个重要实验示意图，图中放射性元素钋射出的①是粒子（选填“”或“”，科学家查德威克研究证实从金属铍射出的射线②是由组成的（选填“中子”或“射线”。铍核发生的核反应方程为。【答案】，中子，。【考点】人工核反应方程式【专题】理解能力；定性思想；衰变和半衰期专题；归纳法【分析】天然放射性元素钋放出的射线轰击铍时会产生高速中子流，轰击石蜡时会打出质放射性元素钋发生衰变放出粒子1是碳原子，由质量数守恒知生成的为，图中射线从石蜡中打出的粒子2是中子。【解答】解：查德威克根据放射性元素钋射出的粒子轰击金属铍发现了中子，其核反应方程为。故答案为：，中子，。【点评】本题考查了天然放射现象，核反应产生的粒子，会利用质量数守恒和电荷数守恒判断核反应方程式的书写。19．（2024•泉州模拟）2023年8月25日，“中国环流三号”托卡马克装置首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，是我国核能开发进程中的重要里程碑。其中的核反应方程之一为，则该核反应属于聚变（选填“聚变”或“裂变”反应，是（选填“质子”或“中子”。已知核的质量为，核的质量为，核的质量为，的质量为，真空中光速为，则该核反应释放的核能大小为。【答案】聚变；质子；。【考点】轻核的聚变及反应条件；用爱因斯坦质能方程计算核反应的核能【专题】定量思想；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理法；信息给予题；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理能力【分析】根据核反应类型的理解分析作答；根据质量数和电荷数守恒求解作答；根据爱因斯坦质能方程求解核反应释放的核能。【解答】解：核反应方程属于核聚变反应；设，根据质量数守恒解得根据电荷数守恒解得因此可知，反应式中的为质子；根据爱因斯坦的质能方程可知，该核反应释放的核能为。故答案为：聚变；质子；。【点评】本题主要考查了轻核聚变过程中质量数和电荷数守恒，要理解爱因斯坦质能方程，并能求解核反应释放的核能。20．（2024•宝山区校级模拟）快堆，全称为快中子增殖反应堆，是指没有中子慢化剂的核裂变反应堆。快堆采用钚做燃料，在钚的外围放置不易发生裂变的，钚239裂变释放出的快中子被铀238吸收，转变为铀239，铀239极不稳定，经过衰变，进一步转变为易裂变的钚239，从而实现核燃料的“增殖”。（1）铀239转变为钚239，需要经过0次衰变，次衰变。（2）通常的核裂变反应堆，需要将裂变产生的高速中子（快中子）减速成为速度较慢的中子（热中子）。重水作慢化剂可使快中子减速。假设速度为的中子与重水中的氘核发生正面弹性碰撞，经过一次碰撞后中子速度变为。（3）钚239既可能发生衰变，也可能发生衰变。将钚239核置于匀强磁场中，衰变后粒子运动方向与磁场方向垂直，图中的、、、分别表示粒子的运动轨迹，则下列说法正确的是。．衰变过程中粒子的动量守恒．磁场方向垂直纸面向里．甲图是衰变，乙图是衰变．为粒子的运动轨迹，为粒子的运动轨迹（4）如图丙所示，两极板间的电压为，钚239衰变后放出的比荷为粒子以初速度从距离为、水平长度为的两极板中心处水平射入，不计粒子的重力，则粒子射出极板时速度方向与水平方向夹角的正切值为。．．．．【答案】（1）0，2；（2）；（3）；（4）。【考点】带电粒子在匀强磁场中的圆周运动；衰变的特点、本质及方程；动量守恒定律在绳连接体问题中的应用；计算和衰变的次数【专题】定量思想；衰变和半衰期专题；方程法；计算题；带电粒子在复合场中的运动专题；推理能力【分析】（1）通过质量数和质子数的变化判断衰变类型和衰变次数；（2）中子和氘核发生弹性碰撞，遵守动量守恒定律和能量守恒定律，根据动量守恒定律和能量守恒定律分别求出碰后中子的速度；（3）根据左手定则，结合衰变过程中满足动量守恒，，结合题意，即可解答；（4）根据水平和竖直方向的速度值求解粒子射出电场时合速度与初速度方向的夹角的正切值。【解答】解：（1）铀是吸收了中子转变为铀，可知铀239的质子数或核电荷数仍为92，即为。铀衰变为钚质量数没变，而质子数增加2，可知发生的是衰变，而发生衰变的实质是原子核内的中子转化为一个质子和一个电子，即发生一次衰变原子核内的质子数要增加1，可知铀239转变为钚239，经过了2次衰变。（2）设中子的质量为，氘核质量为。以中子的初速度方向为正方向，由动量守恒定律：由能量守恒定律得：解得：快中子与氘核碰撞，周围解得：（3）、衰变过程中满足动量守恒，释放粒子与新核的动量大小相等、方向相反，故正确；、根据左手定则分析，磁场的方向垂直纸面向里、向外图形一样，故错误；、释放粒子与新核的速度方向相反，根据带电粒子在磁场中的运动不难分析：若轨迹为外切圆，则为衰变；若轨迹为内切圆，则为衰变，故错误；、轨迹为外切圆，则为衰变；轨迹为内切圆，则为衰变，由知半径与电荷量成反比，可知为粒子的运动轨迹，为粒子的运动轨迹，故正确；故选：。（4）平行极板间电压为，板间距离为，由匀强电场的场强与电势差的关系可知粒子在平行极板间做类平抛运动，在水平方向粒子做匀速直线运动，有粒子在竖直方向做初速度等于零的匀加速直线运动，有竖直方向的分速度射出平行极板时速度方向与水平方向的夹角的正切值为由题意则，故正确，错误。故选：。故答案为：（1）0，2；（2）；（3）；（4）。【点评】本题考查学生对左手定则，衰变过程中满足动量守恒，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径公式，带电粒子在电场中的偏转等知识的掌握，具有一定综合性，考查学生分析对比能力，有一定难度。四．解答题（共5小题）21．（2024•武进区校级模拟）掌握并采用核聚变产生能源是核物理中最具有前景的研究方向之一。太阳上的一种核反应为两个氘核聚变成一个核。已知氘核的质量为，中子质量为，核的质量为。对应。（1）写出该核反应方程；（2）计算上述核反应中释放的核能△（保留三位有效数字）；（3）若两个氘核以相等的动能做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化成动能，则反应中生成的核和中子的动能各是多少？【答案】（1）该核反应方程为；（2）计算上述核反应中释放的核能为；（3）反应中生成的核和中子的动能分别是，。【考点】动量守恒与能量守恒共同解决实际问题；用爱因斯坦质能方程计算核反应的核能【专题】定量思想；推理法；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理能力【分析】（1）根据质量数守恒和核电荷数守恒书写核反应方程．（2）先求出核反应中质量亏损，再由爱因斯坦质能方程，求出核反应中释放的核能；（3）两氘核对心碰撞过程，遵守动量守恒和能量守恒根据动量守恒和能量守恒列方程求解．【解答】解：（1）由质量数守恒和核电荷数守恒，可知核反应方程为（2）设核反应的质量亏损为△，则有△根据质能方程有：△△解得：△（3）设核反应后核和中子的动量分别为、，动能分别为、，则根据动量守恒定律有，根据能量守恒定律有：△解得，答：（1）该核反应方程为；（2）计算上述核反应中释放的核能为；（3）反应中生成的核和中子的动能分别是，。【点评】对于核反应书写核反应方程，要抓住微观粒子的碰撞，相当于弹性碰撞，遵守两大守恒：动量守恒和能量守恒．22．（2024•江宁区校级模拟）在磁感应强度为的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次衰变。放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动。以、分别表示粒子的质量和电荷量。（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用表示，写出该衰变的核反应方程；（2）粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求环形电流大小。【答案】（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用表示，该衰变的核反应方程为：；（2）粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为。【考点】电流大小的计算；带电粒子在匀强磁场中的圆周运动；衰变的特点、本质及方程【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；恒定电流专题；推理能力【分析】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可写出反应方程；（2）先得到粒子的运动周期，然后根据电流的定义式计算即可。【解答】解：（1）根据质量数与核电荷数守恒可知，反应方程为：。（2）设粒子的速度大小为，根据牛顿第二定律：可得：即粒子在磁场中的运动周期为：环形电流大小为：答：（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用表示，该衰变的核反应方程为：；（2）粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为。【点评】掌握核反应中质量数守恒和电荷数守恒，以及电流的定义式是解题的基础。23．（2024•南关区校级模拟）如图所示，在坐标系的第一象限内，分布着垂直纸面向外的匀强磁场（含坐标轴），磁感应强度大小为。坐标为的点处有一静止的原子核发生了衰变，粒子的比荷为，放出的粒子以大小为的速度垂直磁场方向射入磁场中，方向与轴正方向成，刚好与轴相切而过，从轴射出。不计粒子重力及粒子与新原子核间相互作用，衰变后产生的新核为。（1）写出衰变的核反应方程；（2）求粒子离开磁场的速度。【答案】（1）衰变的核反应方程为；（2）粒子离开磁场的速度为。【考点】带电粒子在匀强磁场中的圆周运动；衰变的特点、本质及方程【专题】定量思想；推理法；带电粒子在磁场中的运动专题；推理能力【分析】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒写出衰变方程；（2）画出粒子的轨迹图，求出粒子的轨道半径，再进行求解即可。【解答】解：（1）原子核在发生衰变时，衰变前后质量数及电荷数守恒，则衰变的核反应方程为；（2）画出粒子在磁场中运动轨迹如图所示由几何知识可得解得：粒子在磁场中做圆周运动。由牛顿第二定律得代入数据解得：；答：（1）衰变的核反应方程为；（2）粒子离开磁场的速度为。【点评】本题考查的知识比较零散，但都很简单，碰到这类题慢慢一步步分析即可，粒子在磁场中运动要画出轨迹应用圆周运动知识求解即可。24．（2024•海门区校级二模）我国是国际热核聚变研究领域的领先者之一。在某次核反应中，一个氘核和一个氚核结合生成一个氦核，并放出一个粒子。已知氘核的比结合能为，氚核的比结合能为，该核反应释放的核能为△，真空中光速为。（1）写出核反应方程并求出质量亏损；（2）求氦核的比结合能。【答案】（1）核反应方程为；质量亏损为；（2）氦核的比结合能为。【考点】用爱因斯坦质能方程计算核反应的核能；结合能与比结合能的概念及简单计算【专题】信息给予题；计算题；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理法；定量思想；理解能力【分析】（1）根据质量数和电荷数守恒求解核反应方程；根据爱因斯坦质能方程求解质量亏损；（2）根据比结合能的含义求解氦核的比结合能。【解答】解：（1）核反应方程为根据质能方程△△解得质量亏损为（2）依题意，可得△解得。答：（1）核反应方程为；质量亏损为；（2）氦核的比结合能为。【点评】本题主要考查了核反应方程的书写、爱因斯坦质能方程的运用以及比结合能的求解，基础题。25．（2024•香坊区校级模拟）如图，处的粒子源能不断地向右发射速度为的粒子，假设粒子和核堆中静止的核都能对心正碰并发生核反应。核反应的生成物均能从小孔进入板间垂直于纸面的匀强磁场（方向未知），磁感应强度的大小为，其中为一个质子（或中子）的质量（设原子核的质量等于各核子的质量和），为一个质子的电荷量，为板间距。已知生成物进入磁场后分别打在、两点，、、、在同一水平线上，打在点的粒子，速度偏向角为。不计粒子重力和粒子间的相互作用力（核反应过程除外）。（1）补全粒子与核发生核反应的方程：。（2）简要说明，打在、两点的分别是哪种粒子并判断板间磁场的方向；（3）假设每秒钟发生次核反应，击中点的粒子有被板吸收，以原速率反弹，求点每秒钟受到的撞击力多大。【答案】（1）；（2）打在点的粒子为中子，打在点的粒子则为碳核，磁场方向垂直纸面向外；（3）点每秒钟受到的撞击力为。【考点】带电粒子在匀强磁场中的圆周运动；动量守恒定律在绳连接体问题中的应用；核反应方程式的书写或判断核反应方程式中的粒子【专题】动量定理应用专题；计算题；推理能力；定量思想；推理法【分析】（1）根据质量数守恒和质子数守恒分析求解；（2）根据左手定则和粒子正负电性分析求解；（3）根据动量守恒和动能定理，结合洛伦兹力提供向心力分析求解。【解答】解：（1）根据质量数守恒和质子数守恒可得，粒子与核发生核反应的方程：。（2）打在点的粒子在磁场中未偏转，所以不带点，为中子。打在点的粒子则为碳核，碳核带正电，根据左手定则，可知磁场方向垂直纸面向外。（3）根据题意：，故，由题意可知的质量为，电荷量为，根据洛伦兹力提供向心力有：，解得：核反应过程，遵循动量守恒：，故解得：对△时间内被吸收的中子列动量定理，规定向右为正方向有：△△，解得：对△时间内被反弹的中子列动量定理，规定向右为正方向有：△△△，解得：故点每秒钟受到的撞击力答：（1）；（2）打在点的粒子为中子，打在点的粒子则为碳核，磁场方向垂直纸面向外；（3）点每秒钟受到的撞击力为。【点评】本题考查了核反应方程和动量相关知识，理解洛伦兹力提供向心力以及动量定理和动量守恒是解决此类问题的关键。

考点卡片1．反冲现象中的动量守恒【知识点的认识】1．定义：一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动，这个现象叫作反冲．要点：①内力作用下；②一个物体分为两个部分；③两部分运动方向相反．2．原理：遵循动量守恒定律作用前：P＝0作用后：P′＝mv﹣Mv′则根据动量守恒定律有：P′＝P即mv﹣Mv′＝0，故有：v′＝v3．反冲运动的应用和防止防止：榴弹炮应用：反击式水轮机、喷气式飞机、火箭【命题方向】总质量为M的火箭模型从飞机上释放时的速度为v0，速度方向水平．火箭向后以相对于地面的速率u喷出质量为m的燃气后，火箭本身的速度变为．分析：对火箭和气体系统为研究对象，在水平方向上运用动量守恒定律，求出喷气后火箭相对于地面的速度．解答：以火箭飞行的方向为正方向，火箭被飞机释放后火箭喷出燃气前后瞬间，据动量守恒定律得：Mv0＝（M﹣m）vx﹣mu解得：vx＝故答案为：．点评：解决本题的关键知道系统在水平方向上动量守恒，结合动量守恒进行求解，注意正方向的规定．【解题方法点拨】对反冲运动的进一步理解（1）反冲运动是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果．（2）反冲运动的过程中，如果合外力为零或外力的作用远小于物体间的相互作用力，可利用动量守恒定律来处理．（3）研究反冲运动的目的是找出反冲速度的规律．求反冲速度的关键是确定相互作用的物体系统和其中各物体对地的运动状态．2．动量守恒与能量守恒共同解决实际问题【知识点的认识】动量守恒定律与能量守恒定律的综合应用有很多，我们将板块模型、子弹打木块以及弹簧类模型单独分了出来仍远远不够，其他的综合应用暂时归类于此。例如多种因素共存的动量和能量的综合应用、有电场存在的综合应用等等。【命题方向】如图所示为某种弹射装置的示意图，光滑的水平导轨MN右端N处与水平传送带理想连接，传送带长度L＝4.0m，皮带轮沿顺时针方向转动，带动皮带以恒定速率v＝3.0m/s匀速传动。三个质量均为m＝1.0kg的滑块A、B、C置于水平导轨上，开始时滑块B、C之间用细绳相连，其间有一压缩的轻弹簧，处于静止状态。滑块A以初速度v0＝2.0m/s沿B、C连线方向向B运动，A与B碰撞后粘合在一起，碰撞时间极短。连接B、C的细绳受扰动而突然断开，弹簧伸展，从而使C与A、B分离。滑块C脱离弹簧后以速度vC＝2.0m/s滑上传送带，并从右端滑出落至地面上的P点。已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.20，重力加速度g取10m/s2．求：（1）滑块C从传送带右端滑出时的速度大小；（2）滑块B、C用细绳相连时弹簧的弹性势能Ep；（3）若每次实验开始时弹簧的压缩情况相同，要使滑块C总能落至P点，则滑块A与滑块B碰撞前速度的最大值vm是多少？分析：本题主要考查以下知识点：碰撞中的动量守恒，碰撞中的能量守恒以及物体在传送带上的减速运动，涉及平抛的基本知识。（1）碰撞前后系统的动量保持不变，这是动量守恒定律（2）弹性碰撞中在满足动量守恒的同时还满足机械能守恒及碰撞中的能量保持不变；本题中AB碰撞后在弹簧伸开的过程中同时满足动量守恒和机械能守恒。（3）物体滑上传送带后，如果物体的速度大于传送带的速度则物体将在摩擦力的作用下做减速运动，减速运动持续到物体到达传送带的另一端或速度降为和传送带同速时止，解题时要注意判断；如果物体的速度小于传送带的速度则物体将在摩擦力的作用下做匀加速运动，加速运动持续到物体到达传送带的另一端或速度加到与传送带同速时止，解题时同样要注意判断。（4）物体做平抛的射程与抛体的高度和初速度共同决定，要使C物体总能落到P点，在高度一定的情况下，即物体做平抛的初速度相等也就是物体到达C端时的速度相等（此为隐含条件）。解答：（1）滑块C滑上传送带后做匀加速运动，设滑块C从滑上传送带到速度达到传送带的速度v所用的时间为t，加速度大小为a，在时间t内滑块C的位移为x。根据牛顿第二定律和运动学公式μmg＝mav＝vC+at代入数据可得x＝1.25m∵x＝1.25m＜L∴滑块C在传送带上先加速，达到传送带的速度v后随传送带匀速运动，并从右端滑出，则滑块C从传送带右端滑出时的速度为v＝3.0m/s（2）设A、B碰撞后的速度为v1，A、B与C分离时的速度为v2，由动量守恒定律mAv0＝（mA+mB）v1（mA+mB）v1＝（mA+mB）v2+mCvCAB碰撞后，弹簧伸开的过程系统能量守恒∴+代入数据可解得：EP＝1.0J（3）在题设条件下，若滑块A在碰撞前速度有最大值，则碰撞后滑块C的速度有最大值，它减速运动到传送带右端时，速度应当恰好等于传递带的速度v。设A与B碰撞后的速度为v1′，分离后A与B的速度为v2′，滑块C的速度为vc′，根据动量守恒定律可得：AB碰撞时：mAvm＝（mA+mB）v1′（1）弹簧伸开时：（mA+mB）v1′＝mcvC′+（mA+mB）v2′（2）在弹簧伸开的过程中，系统能量守恒：则＝（3）∵C在传送带上做匀减速运动的末速度为v＝3m/s，加速度大小为2m/s2∴由运动学公式v2_vc′2＝2（﹣a）L得vC′＝5m/s（4）代入数据联列方程（1）（2）（3）（4）可得vm＝7.1m/s点评：本题着重考查碰撞中的动量守恒和能量守恒问题，同时借助传送带考查到物体在恒定摩擦力作用下的匀减速运动，还需用到平抛的基本知识，这是力学中的一道知识点比较多的综合题，学生在所涉及的知识点中若存在相关知识缺陷，则拿全分的几率将大大减小。【解题思路点拨】1．应用动量守恒定律的解题步骤：（1）明确研究对象（系统包括哪几个物体及研究的过程）；（2）进行受力分析，判断系统动量是否守恒（或某一方向上是否守恒）；（3）规定正方向，确定初末状态动量；（4）由动量守恒定律列式求解；（5）必要时进行讨论．2．解决动量守恒中的临界问题应把握以下两点：（1）寻找临界状态：题设情境中看是否有相互作用的两物体相距最近，避免相碰和物体开始反向运动等临界状态．（2）挖掘临界条件：在与动量相关的临界问题中，临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系，即速度相等或位移相等．正确把握以上两点是求解这类问题的关键．3．综合应用动量观点和能量观点4．动量观点和能量观点：这两个观点研究的是物体或系统运动变化所经历的过程中状态的改变，不对过程变化的细节作深入的研究，而只关心运动状态变化的结果及引起变化的原因，简单地说，只要求知道过程的始末状态动量、动能和力在过程中所做的功，即可对问题求解．5．利用动量观点和能量观点解题应注意下列问题：（1）动量守恒定律是矢量表达式，还可写出分量表达式；而动能定理和能量守恒定律是标量表达式，无分量表达式．（2）动量守恒定律和能量守恒定律，是自然界中最普遍的规律，它们研究的是物体系，在力学中解题时必须注意动量守恒条件及机械能守恒条件．在应用这两个规律时，当确定了研究对象及运动状态的变化过程后，根据问题的已知条件和求解的未知量，选择研究的两个状态列方程求解．（3）中学阶段凡可用力和运动解决的问题，若用动量观点或能量观点求解，一般比用力和运动的观点简便．3．用定义式计算电流大小及电荷量【知识点的认识】电流大小的计算有三个公式：①定义式：I＝；②决定式：I＝；③微观表达式：I＝neSv．（n为导体单位体积内的自由电荷数；e为自由电荷的电荷量；S为导体横截面积；v为自由电荷定向移动的速度）．注意：（1）I＝是电流的定义式，是普遍适用的．电流的微观表达式I＝nqSv就是由该定义式推得的．（2）应用电流的微观表达式时，要注意区分三种速率：①电子定向移动速率：一般比较小，速率数量级为10﹣5m/s；②电子热运动的速率：电子不停地做无规则热运动的速率，速率数量级约为105m/s；③电流传导速率：等于光速，为3.0×108m/s．【命题方向】如图所示，在1价离子的电解质溶液内插有两根碳棒A和B作为电极，将它们接在直流电源上，于是溶液里就有电流通过．若在t秒内，通过溶液内截面S的正离子数为n1，通过的负离子数为n2，设基本电荷为e，则以下说法中正确的是（）A、正离子定向移动形成的电流方向从A→B，负离子定向移动形成的电流方向从B→AB、溶液内由于正负离子移动方向相反，溶液中的电流抵消，电流等于零C、溶液内的电流方向从A→B，电流I＝D、溶液内的电流方向从A→B，电流I＝分析：正电荷的定向移动方向是电流的方向，负电荷的定向移动方向与电流方向相反；由电流的定义式I＝可以求出电流的大小．解答：A、电荷的定向移动形成电流，正电荷的定向移动方向是电流方向，由图示可知，溶液中的正离子从A向B运动，因此电流方向是A→B，故A错误；B、溶液中正离子由A向B移动，负离子由B向A移动，负电荷由B向A的移动相当于正电荷由B向A移动，带电离子在溶液中定向移动形成电流，电流不为零，故B错误；CD、溶液中的正离子从A向B运动，因此电流方向是A→B，电流I＝＝，故C错误，D正确；故选：D。点评：知道电荷的定向移动形成电流，正电荷的定向移动方向是电流的方向，应用电流定义式即可正确解题．【解题思路点拨】1.在计算电流大小时要根据题目所给的条件选择合适的公式进行计算。2.如果正、负电荷同时发生定向移动，定义式中I＝的q要取通过截面的净剩电荷量。负电荷的定向移动在效果上等效于等量正电荷反方向的定向移动。3.微观表达式I＝neSv并不是固定的电流大小计算方式，其中n、e、S、v都有特定的意义，如果题目的参数发生变化，微观表达式的形式也会有相应变化。但都是从定义式I＝推出的。4．带电粒子在匀强磁场中的圆周运动【知识点的认识】带电粒子在匀强磁场中的运动1．若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做匀速直线运动．2．若v⊥B，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动．3．半径和周期公式：（v⊥B）【命题方向】如图所示，MN是匀强磁场中的一块薄金属板，带电粒子（不计重力）在匀强磁场中运动并穿过金属板，虚线表示其运动轨迹，由图知（）A、粒子带负电B、粒子运动方向是abcdeC、粒子运动方向是edcbaD、粒子在上半周所用时间比下半周所用时间长分析：由半径的变化可知粒子运动方向；由轨迹偏转方向可知粒子的受力方向，则由左手定则可判断粒子的运动方向，由圆周对应的圆心角及周期公式可知时间关系。解答：ABC、带电粒子穿过金属板后速度减小，由r＝轨迹半径应减小，故可知粒子运动方向是edcba。粒子所受的洛伦兹力均指向圆心，故粒子应是由下方进入，故粒子运动方向为edcba，则粒子应带负电，故B错误，AC正确；D、由T＝可知，粒子运动的周期和速度无关，而上下均为半圆，故所对的圆心角相同，故粒子的运动时间均为，故D错误；故选：AC。点评：本题应注意观察图形，图形中隐含的速度关系是解决本题的关键，明确了速度关系即可由左手定则及圆的性质求解。【解题方法点拨】带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动的分析方法．5．分子势能及其与分子间距的关系【知识点的认识】分子势能1．定义：由分子间的相互作用和相对位置决定的势能叫分子势能．分子势能的大小与物体的体积有关．2．分子势能与分子间距离的关系分子势能随着物体体积的变化而变化，与分子间距离的关系为：（1）当r＞r0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增大．（2）当r＜r0时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做负功，分子势能增大．（3）当r＝r0时，分子势能最小，但不一定为零，可为负值，因为可选两分子相距无穷远时分子势能为零．（4）分子势能曲线如图所示．【命题方向】常考题型是考查分子力做功与分子势能变化的关系：如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能的最小值为﹣E0，若只受分子力作用且两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是（）A．乙分子在P点（x＝x2）时，加速度最大B．乙分子在Q点（x＝x1）时，处于平衡状态C．乙分子在P点（x＝x2）时，其动能为E0D．乙分子的运动范围为x≥x1分析：分子间存在相互作用的引力和斥力，当二者大小相等时两分子共有的势能最小，分子间距离为平衡距离，当分子间距离变大或变小时，分子力都会做负功，导致分子势能变大．两分子所具有的总能量为分子动能与分子势能之和．解：A、由图象可知，乙分子在P点（x＝x2）时，分子引力与分子斥力大小相等，合力为零，加速度为零，故A错误B、乙分子在Q点（x＝x1）时，分子引力小与分子斥力，合力表现为斥力，乙分子有加速度，不处于平衡状态，故B错误C、乙分子在P点（x＝x2）时，其分子势能为﹣E0，由两分子所具有的总能量为0可知其分子动能为E0，故C正确D、当乙分子运动至Q点（x＝x1）时，其分子势能为零，故其分子动能也为零，分子间距最小，而后向分子间距变大的方向运动，故乙分子的运动范围为x≥x1，故D正确故选：CD．点评：熟悉分子力的变化规律，知道分子力做功与分子势能变化的关系，知道总能量由分子势能和分子动能两者之和构成，本题考查的过程很细，要加强分析．【解题方法点拨】1．要准确掌握分子力随距离变化的规律：（1）分子间同时存在着相互作用的引力和斥力．（2）引力和斥力都随着距离的减小而增大，随着距离的增大而减小，但斥力变化得快．2．分子力做功与常见的力做功有相同点，就是分子力与分子运动方向相同时，做正功，相反时做负功；也有不同点，就是分子运动方向不变，可是在分子靠近的过程中会出现先做正功再做负功的情况．6．晶体和非晶体【知识点的认识】一、晶体和非晶体1．晶体与非晶体（1）物理性质：有些晶体（单晶体）在物理性质上表现为各向异性，非晶体的物理性质表现为各向同性。（2）熔点：晶体具有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度。2．单晶体与多晶体（1）单晶体整个物体就是一个晶体，具有天然的有规则的几何形状，物理性质表现为各向异性；而多晶体是由许许多多的细小的晶体（单晶体）集合而成，没有天然的规则的几何形状，物理性质表现为各向同性。（2）熔点：单晶体和多晶体都有一定的熔化温度。3．晶体的微观结构（1）晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。（2）用晶体的微观结构解释晶体的特点。晶体有天然的规则几何形状是由于内部微粒有规则地排列。晶体表现为各向异性是由于从内部任何一点出发，在不同方向上相等距离内微粒数不同。晶体的多型性是由于组成晶体的微粒不同的空间排列形成的。【命题方向】如图所示，曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间t，纵轴表示温度T．从图中可以确定的是（填选项前的字母）（）A、晶体和非晶体均存在固定的熔点T0B、曲线M的bc段表示固液共存状态C、曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态D、曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态分析：晶体具有比较固定的熔点，非晶体则没有固定的熔点，非晶体随着温度的升高逐渐由硬变软，最后变成液体，晶体只要吸热，熔化过程就进行，所以非晶体可以看作是过冷的液体，只有晶体才是真正的固体．解答：A、晶体具有比较固定的熔点，非晶体则没有固定的熔点故A错误。B、晶体是在固定的温度下熔化为液体，而非晶体是随着温度的升高逐渐由硬变软，最后变成液体。那么bc段表示晶体的固液共存状态，故B正确。C、曲线M的ab段表示固态。由于非晶体没有一定熔点而逐步熔化，曲线N是非晶体在一定压强下的熔化过程，非晶体只要吸热，熔化过程就进行，所以曲线N的ef段不表示固态，故C错误。D、曲线M的cd段表示液态。曲线N的fg段不表示液态，故D错误。故选：B。点评：掌握了晶体和非晶体的性质和特点就可顺利解决此类题目，故要加强对基础知识的积累．【解题思路点拨】1.区分晶体和非晶体最准确的标志是有无固定的熔点。2.晶体熔化曲线中，水平部分表示固液混合状态，此时温度不变，但物体的内能在增加。3.单晶具有各向异性，多晶具有各向同性。7．光电效应现象及其物理意义【知识点的认识】1．光电效应现象光电效应：在光的照射下金属中的电子从表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．特别提醒：（1）光电效应的实质是光现象转化为电现象．（2）定义中的光包括可见光和不可见光．2．几个名词解释（1）遏止电压：使光电流减小到零时的最小反向电压UC．（2）截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率（又叫极限频率）．不同的金属对应着不同的截止频率．（3）逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．3．光电效应规律（1）每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于极限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）只要入射光的频率大于金属的极限频率，照到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10﹣9s，与光的强度无关．（4）当入射光的频率大于金属的极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比．【命题方向】题型一：光电效应规律的理解关于光电效应的规律，下面说法中正确的是（）A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能也就越大B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加C．对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值，才能产生光电效应D．同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同分析：光电效应具有瞬时性，根据光电效应方程判断光电子的最大初动能与什么因素有关．解答：A、根据光电效应方程Ekm＝hv﹣W0，知入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大．故A正确．B、光电效应具有瞬时性，入射光的强度不影响发出光电子的时间间隔．故B错误．C、发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，即入射光的波长小于金属的极限波长．故C错误．D、不同的金属逸出功不同，根据光电效应方