2025年高考物理解密之21原子核与核技术

Page2025年高考物理解密之原子核与核技术一．选择题（共10小题）1．（2024•开福区校级模拟）下列关于原子和原子核的说法正确的是A．粒子的穿透能力比粒子的穿透能力强 B．天然放射现象的发现说明了原子有复杂的结构 C．紫外线照射到锌板表面能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不变 D．按照玻尔理论，氢原子由较高能级跃迁到较低能级，核外电子的动能和电势能都减小2．（2025•邯郸一模）核电站铀核裂变的产物是多样的。有一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，核反应方程是，已知铀核的质量为，钡核的质量为，氪核的质量为，中子的质量为，以下说法正确的是A．核反应方程中的 B．该核反应释放的核能是 C．的比结合能大于（或的比结合能 D．目前部分高科技核电站已经实现可控核聚变发电3．（2024•福建）2024年我国研发出一款安全性高、稳定发电时间长的新微型原子能电池。该电池将衰变释放的能量转化为电能，衰变方程为，式中，是质量可忽略不计的中性粒子，则表示的是A． B． C． D．4．（2024•深圳一模）科学家设想未来较为理想的可控核聚变反应方程为，下列说法正确的是A．为 B．该方程为衰变方程 C．该反应质量数守恒 D．大亚湾核电站采用核聚变反应发电5．（2024•梅州一模）如图所示，2023年11月2日，日本东京电力公司启动第三批福岛核污染水排海。核污染水虽然经过“多核素去除设备”处理，但核污染水中的氚很难被分离清除，氚会通过食物链在人体内累积，对人的伤害将不可估量。其衰变方程为，半衰期为12.5年，下列说法正确的是A．衰变过程核子总质量不变 B．衰变放出的是由原子核外电子受激发而产生 C．受核污染的海产品经过高温烹煮不能去除其放射性 D．在食物链传递过程中，其半衰期会逐渐缩短6．（2024•甲卷）氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用表示，式中、的值分别为A．， B．， C．， D．，7．（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8．（2024•长春一模）自然界中的碳主要是碳12，也有少量的碳14。碳14具有放射性，能够自发地进行衰变而变成氮，碳14的半衰期为5730年。在考古和经济建设中可用碳14测定年代。以下说法正确的是A．射线是一种穿透能力极强的高频电磁波 B．碳14的衰变方程为 C．当环境温度变化时，碳14的半衰期会发生改变，从而影响年代测定的结果 D．100个碳14原子核经过11460年一定还剩下25个9．（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10．（2024•衡阳模拟）地球上只有百万分之一的碳是以碳14形式存在于大气中。能自发进行衰变，关于发生衰变下列说法正确的是A．衰变放出的粒子来自于的核外电子 B．衰变放出的粒子带负电，具有很强的电离能力 C．衰变产生的新核是 D．衰变产生的新核的比结合能比大二．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•浙江模拟）已知原子核中核子平均质量随原子序数变化如右图所示。下列说法正确的是A．裂变成和一定吸收核能 B．裂变成和一定释放核能 C．和聚变成一定吸收核能 D．和聚变成一定释放核能13．（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14．（2024•和平区一模）下列对于原子及原子核结构规律的研究，正确的是A．图①中射线2的穿透能力最强 B．图②中镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度 C．图③中的实验现象可得出原子核具有复杂的结构 D．图④中的核反应属于原子核的人工转变15．（2024•泉州模拟）我国自主研发成功的玲龙一号核反应堆正式亮相，是全球最小型的紧凑型核反应堆，可为航母提供强大的动力。关于核反应方程式，A．式中是质子 B．式中是中子 C．式中 D．式中三．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•思明区校级模拟）太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看作是4个氢核结合成1个氦核，同时释放出正电子：已知氢核的质量为，氦核的质量为，正电子的质量为，真空中光速为。则每次核反应中的质量（选填“增加”、“减少”或“不变”；氦核的比结合能为。20．（2024•福州模拟）福建福清核电站采用我国完全自主研发的“华龙一号”反应堆技术，建设了安全级别世界最高的机组。机组利用铀235裂变释放的能量发电，那么，铀核经过次衰变和次衰变变成铅核，关于该过程，铀核的比结合能比铅核的比结合能（填“大”、“小”、“相等”。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•荆州区校级四模）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。

2025年高考物理解密之原子核与核技术参考答案与试题解析一．选择题（共10小题）1．（2024•开福区校级模拟）下列关于原子和原子核的说法正确的是A．粒子的穿透能力比粒子的穿透能力强 B．天然放射现象的发现说明了原子有复杂的结构 C．紫外线照射到锌板表面能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不变 D．按照玻尔理论，氢原子由较高能级跃迁到较低能级，核外电子的动能和电势能都减小【答案】【考点】光电效应的条件和判断能否发生光电效应；天然放射现象的发现及意义；分析能级跃迁过程中的能量变化（吸收或释放能量）；、、射线的本质及特点【专题】衰变和半衰期专题；归纳法；原子的能级结构专题；定性思想；理解能力；光电效应专题【分析】利用、、三种射线特点判断；原子核内部是有结构；根据光电效应方程，光电子的最大初动能和光照强度无关；根据玻尔理论的特点判断。【解答】解：．粒子的穿透能力比粒子的穿透能力弱，故错误；．天然放射现象的发现说明了原子核有复杂的结构，故错误；．发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程，逸出的光电子的最大初动能只与入射光频率有关，与照射强度无关，故正确；．按照玻尔理论，氢原子由较高能级跃迁到较低能级，核外电子的动能增大，电势能减小，故错误。故选：。【点评】本题考查了天然放射性的特点、光电效应、玻尔理论等知识点。注意光电子的最大初动能和入射光的频率、逸出功有关，和光强无关，光电效应是常考题型，学生的出错率也比较高。2．（2025•邯郸一模）核电站铀核裂变的产物是多样的。有一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，核反应方程是，已知铀核的质量为，钡核的质量为，氪核的质量为，中子的质量为，以下说法正确的是A．核反应方程中的 B．该核反应释放的核能是 C．的比结合能大于（或的比结合能 D．目前部分高科技核电站已经实现可控核聚变发电【答案】【考点】核反应前后质量数、质子数、中子数、核子数等参数的关系；结合能与比结合能的概念及物理意义；核反应前后存在质量亏损及其计算【专题】推理法；推理论证能力；定量思想；爱因斯坦的质能方程应用专题【分析】、根据核反应过程质量数守恒求解；、根据爱因斯坦的质能方程求解；、根据核反应过程释放能量，可知核反应前后原子核的稳定性，根据比结合能越大，原子核越稳定分析；、根据核裂变反应较容易控制分析。【解答】解：、根据核反应过程质量数守恒可得：，可得，故错误；、该核反应过程的质量亏损为：△根据爱因斯坦质能方程可得该核反应释放的核能为：，故正确；、比结合能越大，原子核越稳定，此核反应过程释放能量，核反应后产物（或比反应前的更稳定，所以的比结合能小于（或的比结合能，故错误；、核裂变反应较容易控制，所以现在的核电站仍采用核裂变反应发电，还没有实现可控核聚变发电，故错误。故选：。【点评】本题考查了比结合能、核反应过程释放的核能，解题的关键是知道核反应过程质量数和电荷数都守恒，知道比结合越大，原子核越稳定，熟练掌握爱因斯坦的质能方程。3．（2024•福建）2024年我国研发出一款安全性高、稳定发电时间长的新微型原子能电池。该电池将衰变释放的能量转化为电能，衰变方程为，式中，是质量可忽略不计的中性粒子，则表示的是A． B． C． D．【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；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力【分析】根据核反应方程的书写规则导出粒子的性质。【解答】解：根据核反应方程满足质量数和电荷数守恒的规则，核反应方程式为，故正确，错误。故选：。【点评】考查核反应方程的书写规则，会根据题意进行准确分析解答。4．（2024•深圳一模）科学家设想未来较为理想的可控核聚变反应方程为，下列说法正确的是A．为 B．该方程为衰变方程 C．该反应质量数守恒 D．大亚湾核电站采用核聚变反应发电【答案】【考点】轻核的聚变及反应条件；衰变的特点、本质及方程【专题】重核的裂变和轻核的聚变专题；定量思想；推理法；理解能力【分析】核反应方程遵循质量数和电荷数守恒，从而分析，核电站采用核裂变反应发电。【解答】解：．核反应方程遵循质量数和电荷数守恒，则的质量数为；电荷数为则是，故错误，正确；．该反应是可控核聚变反应，不是衰变，故错误；．大亚湾核电站采用核裂变反应发电，故错误。故选：。【点评】本题考查轻核聚变与核反应的问题，要求学生熟练掌握核反应中质量数和电荷数守恒的计算。5．（2024•梅州一模）如图所示，2023年11月2日，日本东京电力公司启动第三批福岛核污染水排海。核污染水虽然经过“多核素去除设备”处理，但核污染水中的氚很难被分离清除，氚会通过食物链在人体内累积，对人的伤害将不可估量。其衰变方程为，半衰期为12.5年，下列说法正确的是A．衰变过程核子总质量不变 B．衰变放出的是由原子核外电子受激发而产生 C．受核污染的海产品经过高温烹煮不能去除其放射性 D．在食物链传递过程中，其半衰期会逐渐缩短【答案】【考点】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；推理能力【分析】根据质能方程分析；根据衰变的实质分析；放射性为物理性质，高温亨煮无法除去，半衰期由原子核内部因素决定。【解答】解：、衰变过程中会释放能量，根据质能方程可知，反应后的质量会减小，故错误；、衰变释放出的电子是由于原子核内的变化产生的，与核外电子无关，故错误；、放射性为物理性质，高温亨煮无法除去，故正确；、半衰期为物理性质，不会随着食物链传递而缩短周期的，故错误故选：。【点评】本题考查了质能方程、半衰期等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点，注意衰变过程中质量数守恒，质量不守恒，有质量亏损。6．（2024•甲卷）氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用表示，式中、的值分别为A．， B．， C．， D．，【答案】【考点】轻核的聚变及反应条件【专题】定量思想；控制变量法；重核的裂变和轻核的聚变专题；理解能力【分析】根据质量数守恒和电荷数守恒判断和数值；【解答】解：根据电荷数守恒和质量数守恒可知解得故正确，错误。故选：。【点评】本题考查核反应遵循的规律，知道核反应过程中的守恒关系是解题关键。7．（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。8．（2024•长春一模）自然界中的碳主要是碳12，也有少量的碳14。碳14具有放射性，能够自发地进行衰变而变成氮，碳14的半衰期为5730年。在考古和经济建设中可用碳14测定年代。以下说法正确的是A．射线是一种穿透能力极强的高频电磁波 B．碳14的衰变方程为 C．当环境温度变化时，碳14的半衰期会发生改变，从而影响年代测定的结果 D．100个碳14原子核经过11460年一定还剩下25个【答案】【考点】、、射线的本质及特点；衰变的特点、本质及方程【专题】推理法；定性思想；衰变和半衰期专题；理解能力【分析】根据的本质判断；根据核反应方程书写规律：电荷数守恒和质量数守恒；半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关；半衰期是大量原子核的统计学规律。【解答】解：．射线是衰变中产生的电子，不是电磁波，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，故错误；．碳14能够自发地进行衰变而变成氮，其核反应方程为，故正确；．放射性元素的半衰期是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故错误；．半衰期是大量原子核的统计学规律，对于少量原子核不成立，故错误。故选：。【点评】本题考查学生对半衰期的理解与应用能力，需要学生熟知核反应方程的书写规则和半衰期的概念，体现了物理观念这一核心素养，注意半衰期的适用条件，及影响因素。9．（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。10．（2024•衡阳模拟）地球上只有百万分之一的碳是以碳14形式存在于大气中。能自发进行衰变，关于发生衰变下列说法正确的是A．衰变放出的粒子来自于的核外电子 B．衰变放出的粒子带负电，具有很强的电离能力 C．衰变产生的新核是 D．衰变产生的新核的比结合能比大【答案】【考点】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】推理能力；定性思想；推理法；衰变和半衰期专题【分析】根据衰变的本质判断；电子的电离能力较弱；根据核反应方程书写规律：电荷数守恒和质量数守恒；【解答】解：．衰变产生的电子是衰变过程中中子转化为一个质子同时放出一个电子形成的，故错误；．衰变放出的粒子带负电，具有较弱的电离能力，故错误；．根据质量数守恒与电荷数守恒可得发生衰变的核反应方程为，故衰变产生的新核是，故错误；．发生衰变的过程释放能量，存在质量亏损，因此产生新核的比结合能比大，故正确。故选：。【点评】本题考查学生对衰变的理解，需要学生熟知核反应方程的书写规则，体现了物理观念这一核心素养。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•浙江模拟）已知原子核中核子平均质量随原子序数变化如右图所示。下列说法正确的是A．裂变成和一定吸收核能 B．裂变成和一定释放核能 C．和聚变成一定吸收核能 D．和聚变成一定释放核能【答案】【考点】元素核子平均质量曲线；爱因斯坦质能方程的应用【专题】定性思想；推理法；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理能力【分析】根据图象判断出各原子核质量关系，然后判断发生核反应时质量变化情况，最后根据质能方程分析答题。【解答】解：、裂变成和，由于后者的核子平均质量小，故发生质量亏损，所以一定释放核能，故错误，正确；、和聚变成，根据图象得出平均核子质量变小，故发生质量亏损，所以一定释放核能，故错误，正确。故选：。【点评】本题难度不大，知道质量亏损的概念、分析清楚图象、了解核反应的常识，明确核子平均质量越小，则比结合能越小，原子核越不稳定。13．（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。14．（2024•和平区一模）下列对于原子及原子核结构规律的研究，正确的是A．图①中射线2的穿透能力最强 B．图②中镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度 C．图③中的实验现象可得出原子核具有复杂的结构 D．图④中的核反应属于原子核的人工转变【答案】【考点】、、射线的本质及特点；核反应方程式的书写或判断核反应方程式中的粒子；卢瑟福粒子散射实验；原子的核式结构模型【专题】理解能力；定性思想；衰变和半衰期专题；归纳法【分析】射线穿透能力强；根据镉棒的作用分析；卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子核式结构模型，核反应属于天然放射现象。【解答】解：图1中射线2是射线，穿透能力强，故正确；图2中镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度，故正确；天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，图3中的实验现象可得出原子核式结构，故错误；图4中的核反应属于天然放射现象，不是原子核的人工转变，故错误。故选：。【点评】本题是原子物理问题，要注意理解各自粒子的性质，并明确天然放射性现象。15．（2024•泉州模拟）我国自主研发成功的玲龙一号核反应堆正式亮相，是全球最小型的紧凑型核反应堆，可为航母提供强大的动力。关于核反应方程式，A．式中是质子 B．式中是中子 C．式中 D．式中【答案】【考点】重核的裂变及反应条件【专题】定量思想；推理法；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理能力【分析】本题根据反应前后电荷数守恒和质量数守恒分析求解。【解答】解：根据电荷数守恒可得的电荷数为：，故为中子，故错误，正确；根据质量数守恒可得为：，故错误，正确；故选：。【点评】本题考查了核反应方程，理解反应前后电荷数守恒和质量数守恒是解决此类问题的关键。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•思明区校级模拟）太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看作是4个氢核结合成1个氦核，同时释放出正电子：已知氢核的质量为，氦核的质量为，正电子的质量为，真空中光速为。则每次核反应中的质量减少（选填“增加”、“减少”或“不变”；氦核的比结合能为。【答案】减少；【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】爱因斯坦的质能方程应用专题；定量思想；推理法；推理能力【分析】反应过程中的质量亏损等于反应前的质量与反应后的质量的差，再由质能方程求得结合能；比结合能是核反应的过程中每一个核子的平均结合能。【解答】解：核聚变是放能反映，所以反应前后质量减少。根据核反应质量数守恒，电荷数守恒，可知生成了2个正电子，所以质量亏损为△根据△产生的能量为：所以氦核的比结合能为故答案为：减少；【点评】质能方程是原子物理中的重点内容之一，该知识点中，关键的地方是要知道反应过程中的质量亏损等于反应前的质量与反应后的质量的差。属于基础题目。20．（2024•福州模拟）福建福清核电站采用我国完全自主研发的“华龙一号”反应堆技术，建设了安全级别世界最高的机组。机组利用铀235裂变释放的能量发电，那么，铀核经过7次衰变和次衰变变成铅核，关于该过程，铀核的比结合能比铅核的比结合能（填“大”、“小”、“相等”。【答案】7，4，小。【考点】计算和衰变的次数；衰变的特点、本质及方程；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；分析综合能力；衰变和半衰期专题【分析】本题利用核反应的质量数和电荷数守恒求得衰变次数；比结合能越大原子核越稳定。【解答】解：设经过次衰变，次衰变，根据核反应的质量数和电荷数守恒可知：，，解得：，在释放能量的核反应中，生成物比反应物更稳定，其比结合能也更大，所以铀核的比结合能比铅核的比结合能小。故答案为：7，4，小。【点评】本题考查了核反应方程等基础知识点，熟悉基础方程并学会电荷数守恒和质量数守恒相关计算，难度不大。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•荆州区校级四模）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】结合能与比结合能的概念及简单计算；用爱因斯坦质能方程计算核反应的核能【专题】推理法；定量思想；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）根据质量数和电荷数守恒可知，核反应方程为根据质能方程，可得△△解得（2）依题意，可得△解得氦核的比结合能为答：（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。

考点卡片1．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．2．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。3．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．4．光电效应的条件和判断能否发生光电效应【知识点的认识】发生光电的条件是：入射光的频率大于金属的截止频率（或者说说入射光的光子的能量大于金属的逸出功）。【命题方向】现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa＞λb＞λc．用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定（）A、a光束照射时，不能发生光电效应B、c光束照射时，不能发生光电效应C、a光束照射时，释放出的光电子数目最多D、c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小分析：根据光电效应的条件：γ＞γ0，而，判断出a光、c光照射该金属，能否发生光电效应．放出的光电子数目与入射光的频率无关，由入射光的强度决定．光电子的最大初动能可由光电效应方程去比较．解答：AB、波长关系为λa＞λb＞λc，则γa＜γb＜γc．b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应，根据光电效应的条件，a光照射不能发生光电效应，c光照射能发生光电效应。故A正确，B错误。C、放出的光电子数目与入射光的频率无关，由入射光的强度决定。故C错误。D、根据光电效应方程：，知c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最大。故D错误。故选：A。点评：解决本题的关键掌握光电效应的条件，光电效应方程及单位时间内放出光电子的数目由入射光的强度决定．【解题思路点拨】只有当入射光的频率大于金属的截止频率时，才能发生光电效应，否则，就算光照再强也不可能发生。5．爱因斯坦光电效应方程【知识点的认识】为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了光电效应理论。1.光电效应方程：Ek＝hν﹣W0，其中hν为入射光子的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功．2.爱因斯坦对光电效应的理解：①只有当hv＞W0时，光电子才可以从金属中逸出，vc＝就是光电效应的截止频率。②光电子的最大初动能Ek与入射光的频率v有关，而与光的强弱无关。这就解释了截止电压和光强无关。③电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时产生的。④对于同种频率的光，光较强时，单位时间内照射到金属表面的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大。【命题方向】如图，当电键S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．（1）求此时光电子的最大初动能的大小．（2）求该阴极材料的逸出功．分析：光电子射出后，有一定的动能，若能够到达另一极板则电流表有示数，当恰好不能达到时，说明电子射出的初动能恰好克服电场力做功，然后根据爱因斯坦光电效应方程即可正确解答．解答：设用光子能量为2.5eV的光照射时，光电子的最大初动能为Ekm，阴极材料逸出功为W0，当反向电压达到U＝0.60V以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极，因此eU＝Ekm由光电效应方程：Ekm＝hν﹣W0由以上二式：Ekm＝0.6eV，W0＝1.9eV．所以此时最大初动能为0.6eV，该材料的逸出功为1.9eV．答：（1）求此时光电子的最大初动能的大小是0.6eV．（2）求该阴极材料的逸出功是1.9eV．点评：正确理解该实验的原理和光电效应方程中各个物理量的含义是解答本题的关键．【解题方法点拨】光电效应方程Ek＝hv﹣W0的四点理解（1）式中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属表面时剩余动能大小可以是0～Ek范围内的任何数值。（2）光电效应方程实质上是能量守恒方程。①能量为ɛ＝hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引而做功，另一部分就是电子离开金属表面时的动能。②如果克服吸引力做功最少，为W0，则电子离开金属表面时动能最大，为Ek，根据能量守恒定律可知Ek＝hν﹣W0。（3）光电效应方程包含了产生光电效应的条件。若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek＝hv一W0＞0，亦即hν＞W0，ν＞＝νc，而νc＝恰好是光电效应的截止频率。6．卢瑟福α粒子散射实验【知识点的认识】α粒子散射实验1.α粒子从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，质量为氢原子质量的4倍、电子质量的7300倍。2.装置如图所示，整个装置处于真空中。3.实验结果：大量α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子（约占）发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚大于90°，也就是说，它们几乎被“反弹”。4.实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了原子的核式模型。【命题方向】卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是（）A、B、C、D、分析：本题比较简单，正确理解α粒子散射实验的结果即可解答．解答：实验结果是：离金原子核远的α粒子偏转角度小，离金原子核近的α粒子偏转角度大，正对金原子核的α粒子被返回，故ABC错误，D正确。故选：D。点评：本题考查α粒子散射实验的结果，对于类似基础知识要熟练掌握．【解题思路点拨】1.α粒子散射实验中，大量α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子（约占1/8000）发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚大于90°。2.卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了原子的核式模型。7．原子的核式结构模型【知识点的认识】1.原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．2.核式结构的提出：1911年，卢瑟福提出了自己的原子结构模型。他设想：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。3.核式结构如下图：4.核式结构和西瓜模型的对比核式结构西瓜模型原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里原子是充满了正电荷的球体电子绕核高速旋转电子均匀嵌在原子球体内【命题方向】下列有关卢瑟福核式结构学说的说法中错误的是（）A、原子的中心有一个很小的原子核B、原子的全部正电荷集中在原子核内C、原子的质量几乎全部集中在原子核内D、原子是由质子和中子组成的分析：正确理解卢瑟福的原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．解答：当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小。只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，因此为了解释α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，原子是由原子核和核外电子组成。故ABC正确，D错误。本题选错误的，故选：D。点评：本题比较简单考查了卢瑟福的原子核式结构模型，要了解该模型提出的历史背景，知道该模型的具体内容．【解题思路点拨】1.卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了原子的核式模型。2.核式模型指出：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。8．分析能级跃迁过程中的能量变化（吸收或释放能量）【知识点的认识】在发生跃迁时，如果核外电子由低能级向高能级跃迁，需要吸收能量，如果由高能级向低能级跃迁，需要释放能量（以光子的形式）。【命题方向】氢原子从能级A跃迁到能级B，吸收频率ν1的光子，从能级A跃迁到能级C释放频率ν2的光子，若ν2＞ν1则当它从能级C跃迁到能级B将放出还是吸收光子？对应光子的频率为多少？分析：能级间跃迁吸收和辐射光子的能量等于两能级间的能级差．解答：氢原子从能级A跃迁到能级B吸收光子，则B能级的能量大于A能级的能量，从能级A跃迁到能级C，释放光子，则A能级的能量大于C能级的能量，可知B与C能级间的能量为hv1+hv2．则由C能级跃迁B能级吸收光子，有hv＝hv1+hv2，频率为ν＝v1+v2．答：从能级C跃迁到能级B将吸收频率为v2+v1的光子．点评：解决本题的关键知道能级间跃迁辐射或吸收光子能量与能级差的关系，即Em﹣En＝hv．【解题方法点拨】对原子跃迁条件的理解（1）原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hν＝E末﹣E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hν大于或小于E末﹣E初时都不能被原子吸收．（2）原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．（3）原子跃迁条件hν＝Em﹣En只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况．对于光子和处于基态的氢原子作用而使氢原子电离时，只要入射光子的能量E≥13.6eV，氢原子就能吸收．对于实物粒子与原子作用使原子激发时，粒子能量大于能级差即可．9．计算能级跃迁过程吸收或释放的能量【知识点的认识】电子从能量较高的定态轨道（其能量记为En）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为Em，m＜n）时，或者从能量较低的定态轨道（其能量记为Em）跃迁到能量较高的定态轨道（能量记为En，m＜n）时会释放或吸收能量，能量的大小为E＝En﹣Em。【命题方向】已知氢原子的能级公式为：，其中E1＝﹣13.6eV．现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子，受照射后的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，则该照射单色光的光子能量为（）A、13.6eVB、12.75eVC、12.09eVD、10.2eV分析：当处于基态的氢原子吸收某一能量的光子后，跃迁到更高能级，处于高能级的氢原子，向低能级跃迁时，多余的能量以光的形式放出，这就是氢原子发光的过程，本题中根据放出3种频率的光可以求出此时氢原子所处能级，然后利用能级差球被吸收光子能量即可．解答：根据氢原子能自发的发出3种不同频率的光，可得：，解得：n＝3，此时氢原子处于第3能级，有：能级差为：ΔE＝E3﹣E1＝﹣1.51﹣（﹣13.6）＝12.09eV，故ABD错误，C正确。故选：C。点评：明确原子吸收光子是量子化的，会求能级差是求这类问题的基础．【解题思路点拨】在能级跃迁的过程中，辐射或吸收的能量总是等于两个能级的能量之差，即E＝E高﹣E低。10．天然放射现象的发现及意义【知识点的认识】1.天然放射现象的定义与发现：放射性元素自发地发出射线的现象，叫做天然放射现象，1896年由法国物理学家贝克勒尔发现．2．天然放射现象的物理意义：天然放射现象说明原子核内部是有复杂的结构的。【命题方向】天然放射现象的发现揭示了（）A、原子具有复杂的结构B、原子的核式结构C、原子核具有复杂的结构D、原子核由质子和中子组成分析：原子是化学变化中的最小微粒，但还能再分，天然放射现象的发现就说明原子核能够再分，以此来解答。解答：天然放射现象中，原子核发生衰变，生成新核，同时有电子或α粒子产生，因此说明了原子核可以再分，故选：C。点评：熟悉基本概念以及原子结构等知识即可解答。【解题思路点拨】知识点的延伸天然放射现象的发现是由法国物理学家亨利•贝克勒尔在1896年首次发现的。他在实验中发现，铀的化合物能够自发地放射出一种看不见的、穿透力很强的射线，这种射线能够使附近包在黑纸里的照相底片感光。这一发现揭示了原子核具有复杂的结构，为人类认识原子核和放射性现象奠定了基础。随后，科学家们对这一现象进行了深入研究，发现了放射性元素能够放出三种主要的射线：α射线、β射线和γ射线，这些射线的发现和性质的研究，逐渐揭示了放射性现象的本质。天然放射现象的意义在于，它使人类认识到原子核具有复杂的结构，并且能够自发地进行衰变，释放出能量。这一发现不仅开辟了原子核物理学的新领域，而且为后来的核科学发展奠定了基础。此外，天然放射现象的发现还促进了人们对物质微观结构的认识，推动了原子核物理、原子物理和粒子物理等学科的发展。这些学科的研究不仅加深了人们对物质本质的理解，而且在实际应用中有着广泛的应用，如医疗诊断、能源开发等方面。天然放射现象的发现和研究，不仅在科学领域产生了深远的影响，而且对人类认识自然世界和探索未知提供了重要的线索和工具。它揭示了自然界中存在的不稳定核素能够自发衰变，并释放出具有穿透力的射线，这一发现为后来的核科学发展开辟了道路，使人们对物质的微观结构有了更新的认识。11．α、β、γ射线的本质及特点【知识点的认识】1.α，β、γ射线的本质分别是高速氦核流、高速电子流和高速光子流。2.α，β、γ射线的区别如下表种类α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流（高频电磁波）带电荷量2e﹣e0质量4mp静止质量为零符号Heeγ速度0.1c0.99cc贯穿本领最弱较强最强贯穿实例用纸能挡住穿透几毫米的铝板穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱【解题思路点拨】一、射线本身的性质天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知（）A、②来自于原子核外的电子B、①的电离作用最强，是一种电磁波C、③的电离作用较强，是一种电磁波D、③的电离作用最弱，是一种电磁波分析：α射线贯穿能力很弱，电离作用很强，一张纸就能把它挡住，α射线是高速氦核流；β射线能贯穿几毫米厚的铝板，电离作用较强，是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时释放出β射线；γ射线穿透本领最强，甚至能穿透几厘米厚的铅板，是原子核发生衰变时释放的能量以γ光子的形式辐射出来的。解答：A、天然放射性元素放出的三种射线都是原子核发生衰变造成的，β射线能贯穿几毫米厚的铝板，电离作用较强，故②是β射线。β射线是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时释放出一个高速电子，该电子即β射线，故β射线来自原子核，故A错误。B、α射线贯穿能力很弱，电离作用很强，一张纸就能把它挡住，故①是α射线。α射线是高速氦核流，是实物粒子，不是电磁波。故B错误。CD、γ射线穿透本领最强，甚至能穿透几厘米厚的铅板，故③是γ射线，但γ射线电离本领很弱，它是一种光子，是一种电磁波。故C错误，D正确。故选：D。点评：本题考查天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力比较，熟悉课本基本知识就能顺利解决此类问题，故要加强基础知识的积累。多记。二、结合磁场考查射线的性质如图所示，放射性元素镭放出α、β、γ三种射线，它们分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是（）A、①表示γ射线的运动径迹，③表示α射线的运动径迹B、②表示β射线的运动径迹，③表示α射线的运动径迹C、④表示α射线的运动径迹，⑤表示γ射线的运动径迹D、⑤表示β射线的运动径迹，⑥表示α射线的运动径迹分析：根据α、β、γ三种射线的带电性质和本质以及带电粒子在电场中受力特点可正确判断。本题应抓住：①三种射线的成分主要是指所带电性：α射线是高速氦核流带正电，β射线是高速电子流，带负电，γ射线是γ光子，是中性的。②洛伦兹力方向的判定，左手定则：张开左手，拇指与四指垂直，让磁感线穿入手心，四指的方向是正电荷运动的方向，拇指的指向就是洛伦兹力的方向。解答：AB、α射线实质为氦核，带正电，β射线为电子流，带负电，γ射线为高频电磁波，根据电荷所受电场力特点可知：①为β射线，②为γ射线，③为α射线，故AB错误；CD、α射线是高速氦核流，一个α粒子带两个正电荷。根据左手定则，α射线受到的洛伦兹力向左，故④是α射线；β射线是高速电子流，带负电荷。根据左手定则，β射线受到的洛伦兹力向右，故⑥是β射线；γ射线是γ光子，是中性的，故在磁场中不受磁场的作用力，轨迹不会发生偏转。故⑤是γ射线。故C正确，D错误。故选：C。点评：熟练掌握α、β两种衰变实质以及衰变方程的书写，同时明确α、β、γ三种射线性质及应用，本题综合性较强，主要考查两个方面的问题：①三种射线的成分主要是所带电性。②洛伦兹力的方向的判定。只有基础扎实，此类题目才能顺利解决，故要重视基础知识的学习。【解题思路点拨】1.α，β射线的本质都是实物粒子，γ射线的本质是光子。2.α射线是α衰变时产生的，β射线是β衰变时产生的，产生α射线和β射线时会伴生γ射线。12．核反应前后质量数、质子数、中子数、核子数等参数的关系【知识点的认识】1.核反应前后质量数守恒，电荷数（核电荷数）守恒。2.各参数之间的关系如下：质量数＝质子数+中子数＝核子数核电荷数＝质子数＝原子序数＝核外电子数【命题方向】某原子核的衰变过程是A，符号表示放出一个β粒子，表示放出一个α粒子，下列说法中正确的是（）A、核C比核B的中子数少2B、核C比核A的质量数少5C、原子核为A的中性原子的电子数比原子核为B的中性原子的电子数多1D、核C比核A的质子数少1分析：发生一次α衰变，电荷数少2，质量数少4，发生一次β衰变，电荷数多1，质量数不变．解答：A、B到C，电荷数少2，质量数少4，因为电荷数等于质子数，质量数等于质子数加上中子数，所以核C比核B中子数少2．故A正确。B、A到B，质量数不变，B到C质量数少4，则核C比核A质量数少4．故B错误。C、中性原子的电子数等于质子数，核B比核A电荷数多1，则核A的中性原子的电子数比核B中性原子的电子数少1．故C错误。D、A到B电荷数多1，B到C电荷数少2，则A到C电荷数少1，则核C比核A质子数少1．故D正确。故选：AD。点评：解决本题的关键知道α衰变和β衰变的实质，以及知道质量数等于质子数加中子数，质子数等于电荷数．【解题思路点拨】核反应前的质量数之和等于核反应后的质量数之和；核反应前的电荷数之和等于核反应后的电荷数之和。13．α衰变的特点、本质及方程【知识点的认识】1.衰变的定义：原子核自发地放α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。2.α衰变的定义：原子核释放出一个α粒子变成一个新的原子核的过程。3.α衰变的本质：原子核内部两个质子和两个中子结合在一起从从内射出。4.α衰变的特点：发生α衰变后，原子核的质量数减4，电荷数减2。5.α衰变的方程（举例）：