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專題五近代物理初步真題速練·明考情ZHENTISULIANMINGKAOQING1.(2021·全國(guó)乙卷)醫(yī)學(xué)治療中常用放射性核素113In產(chǎn)生γ射線,而113In是由半衰期相對(duì)較長(zhǎng)的113Sn衰變產(chǎn)生的.對(duì)于質(zhì)量為m0的113Sn,經(jīng)過時(shí)間t后剩余的113Sn質(zhì)量為m,其eq\f(m,m0)-t圖線如圖所示.從圖中可以得到113Sn的半衰期為(C)A.d B.dC.d D.d【解析】由圖可知從eq\f(m,m0)=eq\f(2,3)到eq\f(m,m0)=eq\f(1,3)恰好衰變了一半,根據(jù)半衰期的定義可知半衰期為Td,故選C.2.(2021·全國(guó)甲卷)如圖,一個(gè)原子核X經(jīng)圖中所示的一系列α、β衰變后,生成穩(wěn)定的原子核Y,在此過程中放射出電子的總個(gè)數(shù)為(A)A.6 B.8C.10 D.14【解析】由圖分析可知,核反應(yīng)方程為eq\o\al(238,92)X→eq\o\al(206,82)Y+aeq\o\al(4,2)He+beq\o\al(0,-1)e,設(shè)經(jīng)過a次α衰變,b次β衰變.由電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)守恒可得238=206+4a;92=82+2a-b,解得a=8,b=6,故放出6個(gè)電子,故選A.3.(2020·全國(guó)Ⅱ卷)氘核eq\o\al(2,1)H可通過一系列聚變反應(yīng)釋放能量,其總效果可用反應(yīng)式6eq\o\al(2,1)H→2eq\o\al(4,2)He+2eq\o\al(1,1)H+2eq\o\al(1,0)n+MeV表示.海水中富含氘,已知1kg×1022個(gè),若全都發(fā)生聚變反應(yīng),其釋放的能量與質(zhì)量為M的標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時(shí)釋放的熱量相等;已知1kg×107J,1MeV=×10-13J,則M約為(C)A.40kgC.400kg D.1【解析】氘核eq\o\al(2,1)H可通過一系列聚變反應(yīng)釋放能量,其總效果可用反應(yīng)式6eq\o\al(2,1)H→2eq\o\al(4,2)He+2eq\o\al(1,1)H+2eq\o\al(1,0)MeV則平均每個(gè)氘核聚變釋放的能量為ε=eq\f(E,6)=eq\f(,6)MeV1kg×1022個(gè),可以放出的總能量為E0由Q=mq可得,要釋放的相同的熱量,需要燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒的質(zhì)量m=eq\f(Q,q)=eq\f(E0,q)≈400kg4.(多選)(2020·全國(guó)Ⅰ卷)下列核反應(yīng)方程中,X1,X2,X3,X4代表α粒子的有(BD)A.eq\o\al(2,1)H+eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(1,0)n+X1B.eq\o\al(2,1)H+eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(1,0)n+X2C.eq\o\al(235,92)U+eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba+eq\o\al(89,36)Kr+3X3D.eq\o\al(1,0)n+eq\o\al(6,3)Li→eq\o\al(3,1)H+X4【解析】α粒子為氦原子核eq\o\al(4,2)He,根據(jù)核反應(yīng)方程遵守電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒,A選項(xiàng)中的X1為eq\o\al(3,2)He,B選項(xiàng)中的X2為eq\o\al(4,2)He,C選項(xiàng)中的X3為中子eq\o\al(1,0)n,D選項(xiàng)中的X4為eq\o\al(4,2)He.故選BD.5.(多選)(2020·全國(guó)Ⅲ卷)1934年,約里奧—居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔,首次產(chǎn)生了人工放射性同位素X,反應(yīng)方程為:eq\o\al(4,2)He+eq\o\al(27,13)Al→X+eq\o\al(1,0),衰變方程為X→Y+eq\o\al(0,1)e,則(AC)A.X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等B.X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)少1C.X的電荷數(shù)比eq\o\al(27,13)Al的電荷數(shù)多2D.X的質(zhì)量數(shù)與eq\o\al(27,13)Al的質(zhì)量數(shù)相等【解析】設(shè)X和Y的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2,質(zhì)量數(shù)分別為m1和m2,則反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He+eq\o\al(27,13)Al→m1n1X+eq\o\al(1,0)n,m1n1X→m2n2Y+eq\o\al(0,1)e根據(jù)反應(yīng)方程質(zhì)子數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒,解得2+13=n1,n1=n2+14+27=m1+1,m1=m2+0解得n1=15,n2=14,m1=30,m2=30X的質(zhì)量數(shù)(m1=30)與Y的質(zhì)量數(shù)(m2=30)相等,比eq\o\al(27,13)Al的質(zhì)量數(shù)多3,故A正確,D錯(cuò)誤;X的電荷數(shù)(n1=15)比Y的電荷數(shù)(n2=14)多1,比eq\o\al(27,13)Al的電荷數(shù)多2,故B錯(cuò)誤,C正確;故選AC.6.(2019·全國(guó)Ⅰ卷)氫原子能級(jí)示意圖如圖所示.eV~eV的光為可見光.要使處于基態(tài)(n=1)的氫原子被激發(fā)后可輻射出可見光光子,最少應(yīng)給氫原子提供的能量為(A)A.eV B.eVC.eV D.eV【解析】eV,此值屬于可見光光子的能量,符合題意.eV-(eV)eV,此值也是提供給氫原子的最少能量,A正確.〔備考策略〕多以選擇題的形式出現(xiàn),重點(diǎn)考查氫原子能級(jí)結(jié)構(gòu)和能級(jí)公式,光電效應(yīng)規(guī)律和愛因斯坦光電效應(yīng)方程,核反應(yīng)方程式的書寫,原子核的衰變及半衰期,結(jié)合能和核能的計(jì)算等.常用到的思想方法有:圖像法、對(duì)比法.核心知識(shí)·固雙基HEXINZHISHIGUSHUANGJI“必備知識(shí)”解讀一、光電效應(yīng)及其規(guī)律1.愛因斯坦光電效應(yīng)方程:Ek=hν-W0.2.最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系:Ek=eUc.3.逸出功與極限頻率的關(guān)系:W0=hνc.4.Ek-ν圖線:是一條傾斜直線,但不過原點(diǎn),如圖所示.(1)橫軸截距表示極限頻率;(2)縱軸截距的絕對(duì)值表示逸出功;(3)圖線的斜率表示普朗克常量h.二、原子結(jié)構(gòu)與玻爾理論知識(shí)體系三、原子核及其衰變知識(shí)體系四、核反應(yīng)核能的計(jì)算知識(shí)體系“關(guān)鍵能力”構(gòu)建一、光電效應(yīng)的研究思路二、一個(gè)氫原子能級(jí)躍遷與一群氫原子能級(jí)躍遷的區(qū)別1.一群處于較高能級(jí)n的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),釋放出的譜線條數(shù)為N=Ceq\o\al(2,n)=eq\f(nn-1,2).2.一個(gè)處于較高能級(jí)n的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),釋放出的光譜線條數(shù)最多為n-1.三、計(jì)算核能的幾種思路1.根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的千克數(shù)乘以真空中光速c的平方,即ΔE=Δmc2.2.根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)(MeV)能量,MeV,即ΔE=Δm×MeV.3.如果核反應(yīng)時(shí)釋放的核能是以動(dòng)能形式呈現(xiàn),則核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量即為釋放的核能.命題熱點(diǎn)·巧突破MINGTIREDIANQIAOTUPO考點(diǎn)一光電效應(yīng)問題考向1愛因斯坦光電效應(yīng)方程1.(2021·福建福州質(zhì)檢)研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中,使用某一頻率的光照射光電管陰極時(shí),有光電流產(chǎn)生.下列說法正確的是(C)A.光電效應(yīng)揭示了光的波動(dòng)性B.用頻率更高的光照射,光電流一定增大C.保持頻率不變,增大入射光的強(qiáng)度,遏止電壓不變D.保持頻率不變,增大入射光的強(qiáng)度,逸出的光電子最大初動(dòng)能也增大【解析】光電效應(yīng)揭示了光的粒子性,故A錯(cuò)誤;入射光頻率增大,逸出的光電子初動(dòng)能增大,但光電流不一定增大,故B錯(cuò)誤;保持頻率不變,光電子最大初動(dòng)能就不變,遏止電壓不變,故C正確,D錯(cuò)誤.2.(2021·河北邯鄲一模)研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的電路如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)為3V,內(nèi)阻不計(jì);×1014Hz的光照射光電管陰極K,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在最左側(cè)時(shí),微安表中的電流不為零;V時(shí),微安表中的電流恰好為零.已知普朗克常量h=×10-34J·s,則陰極K的逸出功為(A)A.eV B.eVC.eV D.eV【解析】×1014Hz的光子能量:hνeV,由光電效應(yīng)方程可知,陰極KA.3.(2021·廣東名校聯(lián)盟聯(lián)考)某同學(xué)采用如圖所示的裝置來研究光電效應(yīng)現(xiàn)象.某單色光照射光電管的陰極K時(shí),會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,閉合開關(guān)S,在陽極A和陰極K之間加反向電壓,通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片逐漸增大電壓,直至電流計(jì)中電流恰為零,此時(shí)電壓表顯示的電壓值U稱為反向截止電壓.現(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極,測(cè)量到的反向截止電壓分別為U1和U2.設(shè)電子質(zhì)量為m,電荷量為e,則下列關(guān)系式中正確的是(D)A.兩種單色光照射陰極時(shí),光電子的最大初動(dòng)能之比eq\f(Ek1,Ek2)=eq\f(ν1,ν2)B.陰極K金屬的極限頻率ν0=eq\f(U2ν2-U1ν1,U2-U1)C.普朗克常量h=eq\f(eU2-U1,ν1-ν2)D.陰極K金屬的逸出功W=eq\f(eU1ν2-U2ν1,ν1-ν2)【解析】光電子在電場(chǎng)中做減速運(yùn)動(dòng),根據(jù)動(dòng)能定理得-eU1=0-Ek1,-eU2=0-Ek2根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得Ek1=hν1-W=hν1-h(huán)ν0Ek2=hν2-W=hν2-h(huán)ν0兩種單色光照射陰極時(shí),光電子的最大初動(dòng)能之比eq\f(Ek1,Ek2)=eq\f(ν1-ν0,ν2-ν0)=eq\f(U1,U2)陰極K金屬的極限頻率ν0=eq\f(U2ν1-U1ν2,U2-U1)普朗克常量h=eq\f(Ek2-Ek1,ν2-ν1)=eq\f(eU2-U1,ν2-ν1)陰極K金屬的逸出功W=hν0=eq\f(eU2-U1,ν2-ν1)·eq\f(U2ν1-U1ν2,U2-U1)=eq\f(eU1ν2-U2ν1,ν1-ν2)故A、B、C錯(cuò)誤,D正確;故選D.考向2光電效應(yīng)的圖像問題4.(2021·廣東六校聯(lián)考)如圖所示,甲圖為演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置;乙圖為a、b、c三種光照射下得到的三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線.下列說法正確的是(D)A.a(chǎn)、b、c三種光的頻率各不相同B.b、c兩種光的光強(qiáng)可能相同C.若b光為綠光,a光可能是紫光D.圖甲中的滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng),電流表的讀數(shù)可能增大【解析】由光電效應(yīng)方程及遏止電壓的關(guān)系可得eUc=Ek=hν-W,b、c兩種光的遏止電壓相同,故頻率相同,a光的遏止電壓較小,頻率較低,A錯(cuò)誤;最大光電流與光強(qiáng)成正比,對(duì)比乙圖可知,b光較強(qiáng),B錯(cuò)誤;由A的分析可知,a光頻率較低,若b光為綠光,a光不可能是紫光,C錯(cuò)誤;圖甲中的滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng),增大光電管兩端電壓,且為正向電壓,電流表的讀數(shù)可能增大,但不會(huì)超過飽和光電流,D正確.5.圖甲是“光電效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)電路圖,圖乙為某次“光電效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)中得到的同一光電管兩端的遏止電壓隨入射光頻率ν變化的函數(shù)關(guān)系圖像.下列判斷正確的是(D)A.入射光的頻率ν不同,遏止電壓Uc相同B.圖甲所示電路中,當(dāng)電壓表增大到一定數(shù)值時(shí),電流計(jì)將達(dá)到飽和電流C.只要光的光照強(qiáng)度相同,光電子的最大初動(dòng)能就一定相同D.入射光的頻率ν不同,光照強(qiáng)度不同,Uc-ν圖像的斜率相同【解析】逸出功與金屬材料有關(guān),與入射光的頻率無關(guān),由Ekm=hν-W0可知,入射光的頻率不同,電子的最大初動(dòng)能不同,又eUc=Ekm,所以入射光的頻率不同,遏止電壓Uc不同,A錯(cuò)誤;必須圖甲所示電路中的電源正負(fù)極反接過來,才能用來驗(yàn)證光電流與電壓的關(guān)系,即當(dāng)電壓表增大到一定數(shù)值時(shí)電流計(jì)將達(dá)到飽和電流,B錯(cuò)誤;由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0,可知在入射光頻率不同的情況下,光電子的最大初動(dòng)能不同,最大初動(dòng)能與光照強(qiáng)度無關(guān),C錯(cuò)誤;由Uc=eq\f(h,e)(ν-νc),可得Uc=eq\f(h,e)(ν-vc),故圖線的斜率為相同的常量,D正確.〔方法技巧〕求解光電效應(yīng)問題的五個(gè)關(guān)系與四種圖像1.五個(gè)關(guān)系(1)逸出功W0一定時(shí),入射光的頻率決定著能否產(chǎn)生光電效應(yīng)以及光電子的最大初動(dòng)能.(2)入射光的頻率一定時(shí),入射光的強(qiáng)度決定著單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出來的光電子數(shù).(3)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0.(4)光電子的最大初動(dòng)能Ek可以利用光電管用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得,即Ek=eUc,其中Uc為遏止電壓.(5)光電效應(yīng)方程中的W0為逸出功.它與極限頻率νc的關(guān)系是W0=hνc.2.四種光電效應(yīng)的圖像圖線形狀圖像名稱由圖線直接(間接)得到的物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像①極限頻率:圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)ν0②逸出功:圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值,W0=|-E|=E③普朗克常量:圖線的斜率k=h=eq\f(E,ν0)顏色相同、強(qiáng)度不同的光,光電流與電壓的關(guān)系圖像①遏止電壓Uc:圖線與橫軸的交點(diǎn)②飽和光電流Im:電流的最大值③最大初動(dòng)能:Ekm=eUc顏色不同的光,光電流與電壓的關(guān)系圖像①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和光電流③最大初動(dòng)能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖像①截止頻率ν0:圖線與橫軸的交點(diǎn)②遏止電壓Uc:隨入射光頻率的增大而增大③普朗克常量h:等于圖線的斜率與電子電量的乘積,即h=ke(注:此時(shí)兩極之間接反向電壓)考點(diǎn)二原子結(jié)構(gòu)考向1對(duì)波粒二象性的理解1.(2021·河北唐山一模)氫原子吸收一個(gè)光子后,根據(jù)玻爾理論,下列判斷正確的是(A)A.電子繞核旋轉(zhuǎn)的軌道半徑增大B.電子的動(dòng)能會(huì)增大C.氫原子的電勢(shì)能減小D.氫原子的能級(jí)減小【解析】氫原子吸收一個(gè)光子后,由玻爾理論可知,由低能級(jí)躍遷到高能級(jí),電子繞核旋轉(zhuǎn)的軌道半徑增大,電子的動(dòng)能減小,氫原子的電勢(shì)能增大,氫原子的能級(jí)增大.故選A.2.(2021·遼寧大連模擬)據(jù)報(bào)道,香煙會(huì)釋放一種危險(xiǎn)的放射性元素“釙(eq\o\al(210,84)Po)”,如果每天抽1包香煙,一年后累積的輻射相當(dāng)于200次胸透的輻射.eq\o\al(210,84)Po連續(xù)發(fā)生一次α衰變和一次β衰變后產(chǎn)生了新核,新核的中子數(shù)比新核的質(zhì)子數(shù)多(B)A.39個(gè) B.40個(gè)C.42個(gè) D.43個(gè)【解析】eq\o\al(210,84)Po連續(xù)發(fā)生一次α衰變和一次β衰變后產(chǎn)生新核的質(zhì)量數(shù)為206,電荷數(shù)為83;則新核的中子數(shù)為206-83=123,比質(zhì)子數(shù)多123-83=40個(gè).故選B.考向2氫原子能級(jí)躍遷問題3.(2021·河北“五個(gè)一名校聯(lián)盟”聯(lián)考)氫原子能級(jí)圖如圖所示,大量處于n=4能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)發(fā)出不同頻率的光.下列說法正確的是(B)A.eVB.eVC.eV的鈣金屬表面,能照射出光電子的光最多有4種D.eV的鈣金屬表面,eV【解析】eV的鈣金屬表面,出射光電子初動(dòng)能的最大值為Ek=hν-WeV,故D錯(cuò)誤.4.(多選)(2021·遼寧鐵嶺六校一模)我國(guó)自主研發(fā)的氫原子鐘現(xiàn)已運(yùn)用于中國(guó)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中,高性能的原子鐘對(duì)導(dǎo)航精度的提高起到了很大的作用,同時(shí)原子鐘體積小重量輕.它通過氫原子能級(jí)躍遷而產(chǎn)生的電磁波校準(zhǔn)時(shí)鐘.氫原子能級(jí)如圖所示,下列說法正確的是(CD)A.10eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子可以使處于基態(tài)的氫原子發(fā)生躍遷B.一個(gè)處于n=4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)可輻射6種不同頻率的光子C.現(xiàn)用光子能量介于10eV~eV范圍內(nèi)的光去照射一群處于基態(tài)的氫原子,在照射光中可能被吸收的光子能量只有3種D.E4躍遷到E2時(shí)產(chǎn)生的光子a與E5躍遷到E3時(shí)產(chǎn)生的光子b的頻率之比為255∶97【解析】處于基態(tài)的氫原子要吸收光子實(shí)現(xiàn)躍遷,則吸收的光子的能量必須等于能級(jí)差,而10eV的能量不滿足任何一個(gè)激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能級(jí)差,故不能吸收,A錯(cuò)誤;一個(gè)處于n=4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多可輻射3種不同頻率的光子,一群處于neV的光子能量可以分別躍遷到2能級(jí)、3能級(jí)和4能級(jí),則可以被吸收的光子能量只有三種,C正確;E4躍遷到E2時(shí)產(chǎn)生的光子aeV,E5躍遷到E3時(shí)產(chǎn)生的光子beV,根據(jù)E=hν,故兩個(gè)光子的頻率之比為255∶97,D正確.故選CD.〔總結(jié)提升〕原子能級(jí)躍遷問題的解題技巧(1)原子躍遷時(shí),所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級(jí)之間的能量差,即ΔE=hν=|E初-E末|.(2)原子電離時(shí),所吸收的能量可以大于或等于某一能級(jí)能量的絕對(duì)值,剩余能量為自由電子的動(dòng)能.(3)計(jì)算氫原子能級(jí)躍遷放出或吸收光子的頻率和波長(zhǎng)時(shí),要注意各能級(jí)的能量值均為負(fù)值,且單位為電子伏,計(jì)算時(shí)需換算單位,1eV=×10-19J.(4)氫原子能量為電勢(shì)能與動(dòng)能的總和,能量越大,軌道半徑越大,勢(shì)能越大,動(dòng)能越小.考點(diǎn)三原子核考向1核反應(yīng)方程1.(2021·福建廈門質(zhì)檢)新元素的合成是探究微觀世界的方式之一,也是材料科學(xué)發(fā)現(xiàn)的必經(jīng)之路.某科學(xué)家在研究某兩個(gè)重核結(jié)合成“超重”元素的反應(yīng)時(shí),發(fā)現(xiàn)生成的“超重”元素的核eq\o\al(A,Z)X經(jīng)過8次α衰變、6次β衰變后的產(chǎn)物為eq\o\al(273,105)(A)A.115,305 B.190,305C.115,190 D.190,115【解析】根據(jù)核電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒有Z=105+8×2-6=115,A=273+8×4=305,故選A.2.(2021·廣東廣州一模)廣東大亞灣核電站是我國(guó)首座利用核裂變發(fā)電的大型商用核電站,核裂變反應(yīng)方程eq\o\al(235,92)U+eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba+eq\o\al(89,36)Kr+aX中(D)A.X為電子,a=1 B.X為質(zhì)子,a=3C.X為質(zhì)子,a=2 D.X為中子,a=3【解析】根據(jù)電荷數(shù)守恒知X的電荷數(shù)為92-36-56=0,即質(zhì)子數(shù)為0,所以X為中子,根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒X的質(zhì)量數(shù)為235+1-144-89=a,可得a=3,故選D.考向2原子核的衰變規(guī)律3.(2021·湖南高考)核廢料具有很強(qiáng)的放射性,需要妥善處理.下列說法正確的是(D)A.放射性元素經(jīng)過兩個(gè)完整的半衰期后,將完全衰變殆盡B.原子核衰變時(shí)電荷數(shù)守恒,質(zhì)量數(shù)不守恒C.改變壓力、溫度或濃度,將改變放射性元素的半衰期D.過量放射性輻射對(duì)人體組織有破壞作用,但輻射強(qiáng)度在安全劑量?jī)?nèi)則沒有傷害【解析】放射性元素的半衰期是大量的放射性元素衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對(duì)少量的個(gè)別的原子核無意義,則放射性元素完全衰變殆盡的說法錯(cuò)誤,故A錯(cuò)誤;原子核衰變時(shí)滿足電荷數(shù)守恒,質(zhì)量數(shù)守恒,故B錯(cuò)誤;放射性元素的半衰期是由原子核的自身結(jié)構(gòu)決定的,而與物理環(huán)境如壓力、溫度或濃度無關(guān),與化學(xué)狀態(tài)無關(guān),故C錯(cuò)誤;過量放射性輻射包含大量的射線,對(duì)人體組織有破壞作用,但輻射強(qiáng)度在安全劑量?jī)?nèi)則沒有傷害,故D正確.4.(2021·廣東高考)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)銀河系中存在大量的放射性同位素鋁26,鋁26的半衰期為72萬年,其衰變方程為eq\o\al(26,13)Al→eq\o\al(26,12)Mg+Y,下列說法正確的是(C)A.Y是氦核B.Y是質(zhì)子C.再經(jīng)過72萬年,現(xiàn)有的鋁26衰變一半D.再經(jīng)過144萬年,現(xiàn)有的鋁26全部衰變【解析】根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知,該核反應(yīng)是eq\o\al(26,13)Al→eq\o\al(26,12)Mg+eq\o\al(0,1)e,即Y是正電子,選項(xiàng)AB錯(cuò)誤;因72萬年是一個(gè)半衰期,可知再過72萬年,現(xiàn)有的鋁26衰變一半;再過144萬年,即兩個(gè)半衰期,現(xiàn)有的鋁26衰變四分之三,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤.5.(2021·河北高考)銀河系中存在大量的鋁同位素26Al,26Al核β+衰變的衰變方程為eq\o\al(26,13)Al→eq\o\al(26,12)Mg+eq\o\al(0,1)e,測(cè)得26Al核的半衰期為72萬年,下列說法正確的是(C)A.26Al核的質(zhì)量等于26Mg核的質(zhì)量B.26Al核的中子數(shù)大于26Mg核的中子數(shù)C.將鋁同位素26Al放置在低溫低壓的環(huán)境中,其半衰期不變D.銀河系中現(xiàn)有的鋁同位素26Mg將在144萬年后全部衰變?yōu)?6Mg【解析】eq\o\al(26,13)Al和eq\o\al(26,12)Mg的質(zhì)量數(shù)均為26相等,但是二者原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)不同,所以質(zhì)量不同,A錯(cuò)誤;eq\o\al(26,13)Al核的中子數(shù)為26-13=13個(gè),eq\o\al(26,12)Mg核的中子數(shù)為26-12=14個(gè),B錯(cuò)誤;半衰期是原子核固有的屬性,與外界條件無關(guān),C正確;質(zhì)量為m的eq\o\al(26,13)Al的半衰期為72萬年,經(jīng)過144=2×72萬年為2個(gè)半衰期,剩余質(zhì)量為eq\f(1,4)m,不會(huì)全部衰變?yōu)閑q\o\al(26,12)Mg,D錯(cuò)誤.6.(多選)(2021·湖南師大附中模擬)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一個(gè)原來靜止的原子核,由于衰變放射出某種粒子,結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓1和2的徑跡照片(如圖所示),已知兩個(gè)相切圓半徑分別為r1、r2.下列說法正確的是(CD)A.原子核可能發(fā)生的是α衰變,也可能發(fā)生的是β衰變B.徑跡2可能是衰變后新核的徑跡C.若衰變方程是eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th+eq\o\al(4,2)He,則r1∶r2=1∶45D.若是α衰變,則1和2的徑跡均是順時(shí)針方向【解析】原子核衰變過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒,由動(dòng)量守恒定律可知,衰變生成的兩粒子動(dòng)量方向相反,粒子速度方向相反,由左手定則知:若生成的兩粒子電性相反則在磁場(chǎng)中的軌跡為內(nèi)切圓,若電性相同則在磁場(chǎng)中的軌跡為外切圓,所以為電性相同的粒子,可能發(fā)生的是α衰變,但不是β衰變,故A錯(cuò)誤;核反應(yīng)過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒,原子核原來靜止,初動(dòng)量為零,由動(dòng)量守恒定律可知,原子核衰變后生成的兩核動(dòng)量p大小相等、方向相反,粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律得:qvB=meq\f(v2,r),解得:r=eq\f(mv,qB)=eq\f(p,Bq),由于p、B都相同,則粒子電荷量q越大,其軌道半徑r越小,由于新核的電荷量大于粒子的電荷量,則新核的軌道半徑小于粒子的軌道半徑,則半徑為r1的圓為放出新核的運(yùn)動(dòng)軌跡,半徑為r2的圓為粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,r1∶r2=2∶90=1∶45,故B錯(cuò)誤,C正確;若是α衰變,生成的兩粒子電性相同,圖示由左手定則可知,兩粒子都沿順時(shí)針方向做圓周運(yùn)動(dòng),故D正確.考向3結(jié)合能與核能的計(jì)算7.(2021·福建龍巖質(zhì)檢)2020年11月27日0時(shí)41分,華龍一號(hào)核電5號(hào)機(jī)組首次并網(wǎng)成功,標(biāo)志著我國(guó)正式進(jìn)入核電技術(shù)先進(jìn)國(guó)家行列.華龍一號(hào)發(fā)電機(jī)利用的是鈾核裂變釋b的核能,其裂變方程為eq\o\al(235,92)U+eq\o\al(1,0)n→X+eq\o\al(95,38)Sr+2eq\o\al(1,0)n,則下列敘述正確的是(B)A.裂變后粒子的總核子數(shù)減少B.X原子核中含有85個(gè)中子C.裂變過程中釋放核能是因?yàn)樾潞说慕Y(jié)合能小D.裂變過程中釋放核能是因?yàn)樾潞说谋冉Y(jié)合能小【解析】核反應(yīng)過程質(zhì)量數(shù)守恒,所以裂變后粒子的總核子數(shù)不變,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;設(shè)X原子核中有x個(gè)質(zhì)子,質(zhì)量數(shù)為y,則有eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(92=x+38,235+1=y(tǒng)+95+1×2)),解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x=54,y=139)),則X原子核中含有中子數(shù)為y-x=85,B正確;裂變釋放核能是因?yàn)樾潞说谋冉Y(jié)合能大于原來重核的比結(jié)核能,選項(xiàng)CD錯(cuò)誤.故選B.8.(2021·福建名校聯(lián)盟大聯(lián)考)2020年12月4日,中國(guó)規(guī)模最大、參數(shù)最高的“人造太陽”,即中國(guó)新一代可控核聚變研究裝置“中國(guó)環(huán)流器二號(hào)M”(HL-2M)在成都實(shí)現(xiàn)首次放電.已知“人造太陽”的核反應(yīng)方程式是eq\o\al(2,1)H+eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He+eq\o\al(1,0)n,其中氚(eq\o\al(3,1)H)在自然界中含量極微,但可以用某種粒子X轟擊鋰核(eq\o\al(6,3)Li)得到,核反應(yīng)方程為eq\o\al(6,3)Li+X→eq\o\al(4,2)He+eq\o\al(3,1)H,則(C)A.粒子X為質(zhì)子B.核反應(yīng)方程eq\o\al(6,3)Li+X→eq\o\al(4,2)He+eq\o\al(3,1)H為α衰變C.氦核(eq\o\al(4,2)He)的結(jié)合能大于氘核(eq\o\al(2,1)H)和氚核(eq\o\al(3,1)H)的結(jié)合能之和D.在核反應(yīng)方程式eq\o\al(2,1)H+eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He+eq\o\al(1,0)n中,反應(yīng)前的總質(zhì)量小于反應(yīng)后的總質(zhì)量【解析】根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知,粒子X為中子,故A錯(cuò)誤;核反應(yīng)方程eq\o\al(6,3)Li+X→eq\o\al(4,2)He+eq\o\al(3,1)H為人工核反應(yīng),故B錯(cuò)誤;eq\o\al(2,1)H+eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He+eq\o\al(1,0)n反應(yīng)過程,會(huì)釋放出能量,所以氦核(eq\o\al(4,2)He)的結(jié)合能大于氘核(eq\o\al(2,1)H)和氚核(eq\o\al(3,1)H)的結(jié)合能之和,故C正確;根據(jù)質(zhì)量虧損方程,eq\o\al(2,1)H+eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He+eq\o\al(1,0)n反應(yīng)中,質(zhì)量會(huì)減小,所以反應(yīng)前的總質(zhì)量大于反應(yīng)后的總質(zhì)量,故D錯(cuò)誤.應(yīng)用創(chuàng)新·提素養(yǎng)YINGYONGCHUANGXINTISUYANG應(yīng)用創(chuàng)新一核能在科技生活中的應(yīng)用1.(多選)(2021·廣東汕頭一模)月球儲(chǔ)藏大量可控核聚變理想燃料氦-3(eq\o\al(3,2)He),2020年12月1日,我國(guó)“嫦娥五號(hào)探測(cè)器”成功著陸月面后開始“挖土”并成功帶回地面供科學(xué)研究.可控核聚變可以采用eq\o\al(2,1)H+eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He+x或eq\o\al(2,1)H+eq\o\al(3,2)He→eq\o\al(4,2)He+y.下列說法正確的是(AC)A.x是中子B.y是正電子C.核聚變過程發(fā)生質(zhì)量虧損,釋放核能D.eq\o\al(3,2)He比eq\o\al(4,2)He的原子核更穩(wěn)定【解析】根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知,x的質(zhì)量數(shù)為1電荷數(shù)為0,則x為中子;y的質(zhì)量數(shù)為1電荷數(shù)為1,則y為質(zhì)子,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;核聚變過程發(fā)生質(zhì)量虧損,釋放核能,選項(xiàng)C正確;因反應(yīng)放出核能,則eq\o\al(4,2)He比eq\o\al(3,2)He的原子核更穩(wěn)定,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.故選AC.2.(2021·湖北七市聯(lián)考)2020年12月4日,新一代“人造太陽”-中國(guó)環(huán)流二號(hào)M裝置(HL-2M)正式建成并實(shí)現(xiàn)首次放電,放電溫度達(dá)太陽芯部溫度近10倍.“人造太陽”實(shí)驗(yàn)中的可控?zé)岷朔磻?yīng)的方程是eq\o\al(2,1)H+eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He+eq\o
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