第十六章 近代物理-2014-2023十年高考物理真題分類匯編彩繪課件

第十六章

近代物理考點(diǎn)2014~2018年2019年2020年2021年2022年2023年合計(jì)全國卷地方卷全國卷地方卷全國卷地方卷全國卷地方卷全國卷地方卷全國卷地方卷全國卷地方卷125.光電效應(yīng)、波粒二象性420101041101510126.光電效應(yīng)圖像問題10020001000013127.原子的核式結(jié)構(gòu)

氫光譜03000000000003128.氫原子的能級及能級躍遷02000201031018129.原子核的衰變

半衰期060001251100313130.核反應(yīng)方程及核反應(yīng)類型441132050411917131.原子物理中的動量問題12000000010013命題分析與備考建議1.命題熱度:本章屬于熱點(diǎn)內(nèi)容,10年來,從命題頻次上看,全國卷10年20考,地方卷57考。2.考查方向:原子物理作為物理學(xué)的一大分支,考點(diǎn)分散,要求不高,基本以選擇題為主,難度不大.突出考查核反應(yīng)方程的書寫,核能的計(jì)算,半衰期的理解及其應(yīng)用。3.明智備考:復(fù)習(xí)本章時,重點(diǎn)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容:①原子的能級躍遷;②原子核的衰變規(guī)律;③核反應(yīng)方程的書寫;④質(zhì)量虧損和核能的計(jì)算;⑤三種射線的特點(diǎn)及應(yīng)用;⑥光電效應(yīng)的規(guī)律及應(yīng)用等。備考過程注意加強(qiáng)對基本概念和規(guī)律的理解,抓住光電效應(yīng)和原子核反應(yīng)兩條主線,注意綜合題目的分析思路,強(qiáng)化典型題的訓(xùn)練?？键c(diǎn)125光電效應(yīng)、波粒二象性

第1節(jié)

光電效應(yīng)

波粒二象性1.(2022·全國乙,17,6分,難度★★)一點(diǎn)光源以113W的功率向周圍所有方向均勻地輻射波長約為6×10-7m的光,在離點(diǎn)光源距離為R處每秒垂直通過每平方米的光子數(shù)為3×1014個。普朗克常量為h=6.63×10-34J·s。R約為(

B

)A.1×102m B.3×102mC.6×102m D.9×102m2.(2022·湖南,1,4分,難度★)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和微觀粒子波粒二象性,下列說法正確的是(

C

)A.盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型解釋了原子光譜的分立特征B.玻爾的原子理論完全揭示了微觀粒子運(yùn)動的規(guī)律C.光電效應(yīng)揭示了光的粒子性D.電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣揭示了電子的粒子性解析盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型解釋了α粒子散射實(shí)驗(yàn),故A錯誤;玻爾的原子理論解釋了氫原子光譜,故B錯誤;光電效應(yīng)揭示了光的粒子性,故C正確;電子的衍射揭示了電子的波動性,故D錯誤。3.(2021·海南,3,3分,難度★)某金屬在一束單色光的照射下發(fā)生光電效應(yīng),光電子的最大初動能為Ek,已知該金屬的逸出功為W0,普朗克常量為h。根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)理論,該單色光的頻率ν為(D)4.(2021·遼寧,2,4分,難度★)赫茲在研究電磁波的實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn),接收電路的電極如果受到光照,就更容易產(chǎn)生電火花。此后許多物理學(xué)家相繼證實(shí)了這一現(xiàn)象,即照射到金屬表面的光,能使金屬中的電子從表面逸出。最初用量子觀點(diǎn)對該現(xiàn)象給予合理解釋的科學(xué)家是(

C

)A.玻爾 B.康普頓

C.愛因斯坦 D.德布羅意解析本題考查近代物理學(xué)史。玻爾引入量子化的觀念解釋了氫原子光譜,與題意不符,A項(xiàng)錯誤;康普頓提出康普頓效應(yīng),發(fā)現(xiàn)了光子不僅具有能量,還具有動量,證明了光具有粒子性,與題意不符,B項(xiàng)錯誤;愛因斯坦提出光子說,從理論上解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象,符合題意,C項(xiàng)正確;德布羅意提出一切物質(zhì)都具有波粒二象性,與題意不符,D項(xiàng)錯誤。5.(2021·天津,2,5分,難度★)光刻機(jī)是制造芯片的核心裝備,利用光源發(fā)出的紫外線,將精細(xì)圖投影在硅片上,再經(jīng)技術(shù)處理制成芯片。為提高光刻機(jī)清晰投影最小圖像的能力,在透鏡組和硅片之間充有液體。紫外線進(jìn)入液體后與其在真空中相比(

A

)A.波長變短 B.光子能量增加

C.頻率降低 D.傳播速度增大6.(2021·浙江,13,3分,難度★★)已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,電子的質(zhì)量為9.11×10-31kg。一個電子和一滴直徑約為4μm的油滴具有相同動能,則電子與油滴的德布羅意波長之比的數(shù)量級為(

C

)A.10-8 B.106 C.108 D.10167.(2020·浙江,5,3分,難度★)下列說法正確的是(

D

)A.質(zhì)子的德布羅意波長與其動能成正比B.天然放射的三種射線,穿透能力最強(qiáng)的是α射線C.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的截止頻率與入射光的頻率有關(guān)D.電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣說明電子具有波動性8.(2018·全國2,17,6分,難度★)用波長為300nm的光照射鋅板,電子逸出鋅板表面的最大初動能為1.28×10-19J,已知普朗克常量為6.63×10-34J·s,真空中的光速為3.00×108m·s-1,能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為(

B

)A.1×1014Hz B.8×1014HzC.2×1015Hz D.8×1015Hz解析對逸出電子,根據(jù)光電方程有,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,選項(xiàng)B正確。9.(2017·全國3,19,6分,難度★)(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上,測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是(

BC

)A.若νa>νb,則一定有Ua<UbB.若νa>νb,則一定有Eka>EkbC.若Ua<Ub,則一定有Eka<EkbD.若νa>νb,則一定有hνa-Eka>hνb-Ekb解析根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W和光電子的最大初動能與遏止電壓的關(guān)系-eU=0-Ek,得eU=hν-W,A錯,B、C正確;若νa>νb,則一定有hνa-Eka=hνb-Ekb=W,D錯。10.(2017·海南,7,4分,難度★)三束單色光1、2和3的波長分別為λ1、λ2和λ3(λ1>λ2>λ3)。分別用這三束光照射同一種金屬。已知用光束2照射時,恰能產(chǎn)生光電子。下列說法正確的是

(

D

)A.用光束1照射時,能產(chǎn)生光電子B.用光束3照射時,不能產(chǎn)生光電子C.用光束2照射時,光越強(qiáng),產(chǎn)生的光電子的最大初動能越大D.用光束2照射時,光越強(qiáng),單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目越多11.(2016·全國1,35(1),5分,難度★)(多選)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn),當(dāng)用某一頻率的光入射時,有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是(

ACE

)A.保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大,飽和光電流變大B.入射光的頻率變高,飽和光電流變大C.入射光的頻率變高,光電子的最大初動能變大D.保持入射光的光強(qiáng)不變,不斷減小入射光的頻率,始終有光電流產(chǎn)生E.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān),與入射光的光強(qiáng)無關(guān)解析根據(jù)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可知,選項(xiàng)A、C正確,選項(xiàng)B、D錯誤;根據(jù)Uc=可知,遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無關(guān),選項(xiàng)E正確。12.(2016·海南,12C(1),4分,難度★)(多選)下列說法正確的是(

ACD

)A.愛因斯坦在光的粒子性的基礎(chǔ)上,建立了光電效應(yīng)方程B.康普頓效應(yīng)表明光子只具有能量,不具有動量C.玻爾的原子理論成功地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律D.盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型E.德布羅意指出微觀粒子的動量越大,其對應(yīng)的波長就越長解析愛因斯坦提出了光子假說,建立了光電效應(yīng)方程,故選項(xiàng)A正確;康普頓效應(yīng)表明光不僅具有能量,還具有動量,故選項(xiàng)B錯誤;玻爾的原子理論成功地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,故選項(xiàng)C正確;盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型,故選項(xiàng)D正確;微觀粒子的德布羅意波長為λ=,其中p為微觀粒子的動量,故動量越大,則對應(yīng)的波長就越短,選項(xiàng)E錯誤。13.(2015·全國2,35(1),5分,難度★)(多選)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性,下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動性的是

(

ACD

)A.電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣B.β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡C.人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)D.人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)E.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無關(guān)解析干涉、衍射是波具有的特性,A、C項(xiàng)正確;β射線在云室中留下徑跡是由于其電離作用,與波動性無關(guān),B項(xiàng)錯誤;由于存在衍射現(xiàn)象,且波長越長,衍射越明顯,而衍射現(xiàn)象限制了顯微鏡的分辨本領(lǐng),高速電子束的物質(zhì)波波長比可見光的波長小得多,所以人們研制出電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu),D項(xiàng)正確;由Ek=hν-W0知E項(xiàng)錯誤。本題符合要求的是A、C、D選項(xiàng)。14.(2023·江蘇,14,8分,難度★★)“夸父一號”太陽探測衛(wèi)星可以觀測太陽輻射的硬X射線。硬X射線是波長很短的光子,設(shè)波長為λ。若太陽均勻地向各個方向輻射硬X射線,衛(wèi)星探測儀鏡頭正對著太陽,每秒接收到N個該種光子。已知探測儀鏡頭面積為S,衛(wèi)星離太陽中心的距離為R,普朗克常量為h,光速為c,求:(1)每個光子的動量p和能量E;(2)太陽輻射硬X射線的總功率P。15.(2019·江蘇,12(3),4分,難度★)在“焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術(shù)中,所用激光的波長λ=6.4×10-7m,每個激光脈沖的能量E=1.5×10-2J。求每個脈沖中的光子數(shù)目。(已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3×108m/s。計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)答案5×1016考點(diǎn)126光電效應(yīng)圖象問題1.(2021·江蘇,8,4分,難度★★)如圖所示,分別用1、2兩種材料作K極進(jìn)行光電效應(yīng)探究,其截止頻率ν1<ν2,保持入射光不變,則光電子到達(dá)A極時動能的最大值Ekm隨電壓U變化關(guān)系的圖像是(

C

)解析本題考查光電效應(yīng)的規(guī)律。光電管所加電壓為正向電壓,則根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知光電子到達(dá)A極時動能的最大值Ekm=Ue+hν-hν截止,可知Ekm-U圖像的斜率相同,均為e;截止頻率越大,則圖像在縱軸上的截距越小,因ν1<ν2,C項(xiàng)正確,A、B、D項(xiàng)錯誤。答案P285

3.(2019·天津,5,6分,難度★)右圖為a、b、c三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測得的光電流和電壓的關(guān)系。由a、b、c組成的復(fù)色光通過三棱鏡時,下述光路圖中正確的是(

C

)解析由題圖可知b光發(fā)生光電效應(yīng)時的遏止電壓最大,由光電效應(yīng)方程可知,b光的頻率最大、a光的頻率最小,即b光在同一介質(zhì)中的折射率最大、a光的折射率最小,故只有選項(xiàng)C正確。4.(2015·全國1,35(1),5分,難度★)在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示。若該直線的斜率和截距分別為k和b,電子電荷量的絕對值為e,則普朗克常量可表示為

ek

,所用材料的逸出功可表示為

-eb

。

光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中三類圖像的比較圖像名稱圖線形狀及讀取信息最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線光電流與電壓的關(guān)系考點(diǎn)127原子的核式結(jié)構(gòu)

氫光譜1.(2018·天津,5,6分,難度★★)氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線Hα、Hβ、Hγ和Hδ,都是氫原子中電子從量子數(shù)n>2的能級躍遷到n=2的能級時發(fā)出的光,它們在真空中的波長由長到短,可以判定(

A

)A.Hα對應(yīng)的前后能級之差最小B.同一介質(zhì)對Hα的折射率最大C.同一介質(zhì)中Hδ的傳播速度最大D.用Hγ照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng),則Hβ也一定能第2節(jié)

原子結(jié)構(gòu)

玻爾理論2.(2016·上海,1,2分,難度★)盧瑟福通過對α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,提出了原子內(nèi)部存在(

D

)A.電子 B.中子 C.質(zhì)子 D.原子核解析α粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是當(dāng)α粒子打在金箔上時,大部分α粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)或偏轉(zhuǎn)角度很小,說明金箔原子存在大量的“空白”區(qū)間,只有少部分α粒子偏轉(zhuǎn)角度很大,說明金箔原子存在一個質(zhì)量很大的“核”,D選項(xiàng)正確。3.(2015·天津,1,6分,難度★)物理學(xué)重視邏輯,崇尚理性,其理論總是建立在對事實(shí)觀察的基礎(chǔ)上。下列說法正確的是

(

A

)A.天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的B.電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識到原子具有核式結(jié)構(gòu)C.α粒子散射實(shí)驗(yàn)的重要發(fā)現(xiàn)是電荷是量子化的D.密立根油滴實(shí)驗(yàn)表明核外電子的軌道是不連續(xù)的解析天然放射現(xiàn)象是從原子核中放出射線和粒子的現(xiàn)象,它表明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的,故A正確;電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識到原子還可以再分,B錯;密立根油滴實(shí)驗(yàn),測定了所有電荷帶的電荷量都是元電荷的整數(shù)倍,電荷是量子化的,故C、D錯誤?？键c(diǎn)128氫原子的能級及能級躍遷1.(2023·全國新課標(biāo),16,6分,難度★)銫原子基態(tài)的兩個超精細(xì)能級之間躍遷發(fā)射的光子具有穩(wěn)定的頻率,銫原子鐘利用的兩能級的能量差量級為10-5eV,躍遷發(fā)射的光子的頻率量級為(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,元電荷e=1.60×10-19C)(C)A.103Hz B.106Hz C.109Hz D.1012Hz2.(2022·廣東,5,4分,難度★★)目前科學(xué)家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)n較大的氫原子。氫原子第n能級的能量為

下圖是按能量排列的電磁波譜,要使n=20的氫原子吸收一個光子后,恰好失去一個電子變成氫離子,被吸收的光子是(A)A.紅外線波段的光子 B.可見光波段的光子C.紫外線波段的光子 D.X射線波段的光子3.(2022·北京,1,3分,難度★★)氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài),則該氫原子(B)A.放出光子,能量增加 B.放出光子,能量減少C.吸收光子,能量增加 D.吸收光子,能量減少解析本題考查基態(tài)、激發(fā)態(tài)及躍遷。根據(jù)玻爾理論,氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài),則該氫原子放出光子,且放出光子的能量等于兩能級之差,能量減少。選項(xiàng)B正確。4.(2022·重慶,6,4分,難度★★)如圖為氫原子的能級示意圖。已知藍(lán)光光子的能量范圍為2.53~2.76eV,紫光光子的能量范圍為2.76~3.10eV。若使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后,可輻射藍(lán)光,不輻射紫光,則激發(fā)氫原子的光子能量為(C)A.10.20eV B.12.09eVC.12.75eV D.13.06eV解析本題考查氫原子的能級圖和玻爾理論。因?yàn)樘幱诨鶓B(tài)的氫原子被激發(fā)后,可輻射藍(lán)光,不輻射紫光,則由藍(lán)光光子能量范圍可知?dú)湓訌膎=4能級向低能級躍遷可輻射藍(lán)光,不輻射紫光,則需激發(fā)氫原子到n=4能級,則激發(fā)氫原子的光子能量為DE=E4-E1=12.75eV。選項(xiàng)C正確。5.(2021·北京,14,3分,難度★★)北京高能光源是我國首個第四代同步輻射光源,計(jì)劃于2025年建成。同步輻射光具有光譜范圍寬(從遠(yuǎn)紅外到X光波段,波長范圍約為10-5~10-11m,對應(yīng)能量范圍約為10-1~105eV)、光源亮度高、偏振性好等諸多特點(diǎn),在基礎(chǔ)科學(xué)研究、應(yīng)用科學(xué)和工藝學(xué)等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。速度接近光速的電子在磁場中偏轉(zhuǎn)時,會沿圓弧軌道切線發(fā)出電磁輻射,這個現(xiàn)象最初是在同步加速器上觀察到的,稱為“同步輻射”。以接近光速運(yùn)動的單個電子能量約為109eV,回旋一圈輻射的總能量約為104eV。下列說法正確的是(D)A.同步輻射的機(jī)理與氫原子發(fā)光的機(jī)理一樣B.用同步輻射光照射氫原子,不能使氫原子電離C.蛋白質(zhì)分子的線度約為10-8m,不能用同步輻射光得到其衍射圖樣D.盡管向外輻射能量,但電子回旋一圈后能量不會明顯減小解析本題考查光的輻射原理及光的衍射問題。同步輻射是在磁場中圓周運(yùn)動自發(fā)輻射光能的過程,氫原子發(fā)光是先吸收能量到高能級,再從高能級躍遷到低能級時輻射光,兩者的機(jī)理不同,A項(xiàng)錯誤;用同步輻射光照射氫原子,總能量約為104eV大于電離能13.6eV,則氫原子可以被電離,B項(xiàng)錯誤;同步輻射光的波長范圍約為10-5~10-11m,與蛋白質(zhì)分子的線度約為10-8m差不多,故能發(fā)生明顯的衍射,C項(xiàng)錯誤;以接近光速運(yùn)動的單個電子能量約為109eV,回旋一圈輻射的總能量約為104eV,則電子回旋一圈后能量不會明顯減小,D項(xiàng)正確。6.(2020·北京,2,3分,難度★)氫原子能級示意如圖?，F(xiàn)有大量氫原子處于n=3能級上,下列說法正確的是 (C)A.這些原子躍遷過程中最多可輻射出2種頻率的光子B.從n=3能級躍遷到n=1能級比躍遷到n=2能級輻射的光子頻率低C.從n=3能級躍遷到n=4能級需吸收0.66eV的能量D.n=3能級的氫原子電離至少需要吸收13.6eV的能量解析大量氫原子處于n=3能級躍遷到n=1能級最多可輻射出

(種)不同頻率的光子,故A錯誤;根據(jù)能級圖可知從n=3能級躍遷到n=1能級輻射的光子能量為hν1=13.6eV-1.51eV,從n=3能級躍遷到n=2能級輻射的光子能量為hν2=3.4eV-1.51eV,比較可知從n=3能級躍遷到n=1能級比從n=3能級躍遷到n=2能級輻射的光子頻率高,故B錯誤;根據(jù)能級圖可知從n=3能級躍遷到n=4能級,需要吸收的能量為E=1.51eV-0.85eV=0.66eV,故C正確;根據(jù)能級圖可知?dú)湓犹幱趎=3能級的能量為-1.51eV,故要使其電離至少需要吸收1.51eV的能量,故D錯誤。7.(2018·浙江,15,2分,難度★★)(多選)氫原子的能級圖如圖所示,關(guān)于大量氫原子的能級躍遷,下列說法正確的是(可見光的波長范圍為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.氫原子從高能級躍遷到基態(tài)時,會輻射γ射線B.氫原子處在n=4能級,會輻射可見光C.氫原子從高能級向n=3能級躍遷時,輻射的光具有顯著的熱效應(yīng)D.氫原子從高能級向n=2能級躍遷時,輻射的光在同一介質(zhì)中傳播速度最小的光子能量為1.89eV解析γ射線是原子核通過衰變產(chǎn)生的高能電磁波,與核外電子無關(guān),故A錯誤;電子從高能級向低能級躍遷時會輻射光子,由ΔE=hν=h,可得可見光光子的能量范圍為1.63~3.09

eV,從n=4能級躍遷到n=2能級ΔE=2.55

MeV,處在可見光能量范圍內(nèi),故B選項(xiàng)正確;從高能級向n=3能級躍遷時,輻射最大能量為ΔE=1.51

eV<1.63

eV,屬于紅外線,具有熱效應(yīng),C項(xiàng)正確;從高能級向n=2能級躍遷時,輻射光子的最大能量為3.4

eV,能量大的光子頻率大,光速小,D項(xiàng)錯。8.(2016·北京,13,6分,難度★)處于n=3能級的大量氫原子,向低能級躍遷時,輻射光的頻率有(

C

)A.1種 B.2種 C.3種 D.4種解析氫原子能級躍遷如圖所示:氫原子從第3能級躍遷至第2能級,從第2能級躍遷至第1能級,從第3能級直接躍遷至第1能級,共輻射3種不同頻率的光子，C項(xiàng)正確。9.(2020·江蘇,12(2),4分,難度★)大量處于某激發(fā)態(tài)的氫原子輻射出多條譜線,其中最長和最短波長分別為λ1和λ2,則該激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能量差為

,波長為λ1的光子的動量為

。(已知普朗克常量為h,光速為c)

第3節(jié)

原子核及核反應(yīng)考點(diǎn)129

原子核的衰變

半衰期3.(2021·全國甲,17,6分,難度★)如圖,一個原子核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數(shù)為 (A)A.6 B.8 C.10 D.14解析設(shè)發(fā)生了m次α衰變,n次β衰變,可寫出核反應(yīng)方程

,根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒92+146=82+124+4m,解得m=8;根據(jù)電荷數(shù)守恒92=82+16-n,解得n=6。故選A。4.(2021·全國乙,17,6分,難度★)醫(yī)學(xué)治療中常用放射性核素113In產(chǎn)生γ射線,而113In是由半衰期相對較長的113Sn衰變產(chǎn)生的。對于質(zhì)量為m0的113Sn,經(jīng)過時間t后剩余的113Sn質(zhì)量為m,其-t圖線如圖所示。從圖中可以得到113Sn的半衰期為 (C)A.67.3d

B.101.0dC.115.1d

D.124.9d解析本題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發(fā)生衰變,經(jīng)過的時間為一個半衰期,因此113Sn的半衰期為T=t2-t1=115.1d,選項(xiàng)C正確。5.(2021·河北,1,4分,難度★)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

測得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26Al將在144萬年后全部衰變?yōu)?6Mg解析核反應(yīng)過程中出現(xiàn)質(zhì)量虧損,A錯誤;26Al中子數(shù)是13,26Mg中子數(shù)是14,B錯誤;半衰期是由原子核內(nèi)部自身因素決定的,與外部條件無關(guān),C正確;由半衰期公式計(jì)算得經(jīng)過144萬年后26Al還剩下,D錯誤。6.(2021·廣東,1,4分,難度★)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

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)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒,衰變方程為

Y是正電子,選項(xiàng)A、B錯誤;根據(jù)半衰期的定義,再經(jīng)過72萬年,現(xiàn)有的鋁26衰變一半,再經(jīng)過144萬年,現(xiàn)有的鋁26衰變后,剩有原來的四分之一,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯誤。

部分同學(xué)對半衰期的理解不正確。經(jīng)過兩個半衰期,物質(zhì)還剩四分之一,而非全部衰變。7.(2021·湖南,1,4分,難度★)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)過兩個完整的半衰期后,將完全衰變殆盡B.原子核衰變時電荷數(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.過量放射性輻射對人體組織有破壞作用,但輻射強(qiáng)度在安全劑量內(nèi)則沒有傷害解析本題考查對半衰期概念的理解。半衰期是統(tǒng)計(jì)概念,指大量放射性元素的原子核衰變一半所用的時間,其表達(dá)式可寫成

由此可知選項(xiàng)A錯誤。原子核衰變時核電荷數(shù)守恒,質(zhì)量數(shù)守恒,選項(xiàng)B錯誤。放射性元素的半衰期與壓力、溫度、濃度等外部條件無關(guān),選項(xiàng)C錯誤。10.(2018·海南,4,3分,難度★)已知234Th的半衰期為24天。4g234Th經(jīng)過72天還剩下(

B

)A.0 B.0.5g C.1g D.1.5g12.(2018·江蘇,12C(1),14分,難度★)已知A和B兩種放射性元素的半衰期分別為T和2T,則相同質(zhì)量的A和B經(jīng)過2T后,剩有的A和B質(zhì)量之比為

B

。

A.1∶4 B.1∶2C.2∶1 D.4∶113.(2016·上海,6,3分,難度★)放射性元素A經(jīng)過2次α衰變和1次β衰變后生成一新元素B,則元素B在元素周期表中的位置較元素A的位置向前移動了(

C

)A.1位 B.2位 C.3位 D.4位解析每經(jīng)過一次α衰變,元素電荷數(shù)減少2,每經(jīng)過一次β衰變,元素電荷數(shù)增加1,元素A經(jīng)過2次α衰變和1次β衰變,則電荷數(shù)減少3,即向前移動了3位,故C正確。14.(2016·江蘇,12C(1),4分,難度★)貝可勒爾在120年前首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象,如今原子核的放射性在眾多領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用。下列屬于放射性衰變的是(

A

)解析在自發(fā)狀態(tài)下放出α粒子或電子的核反應(yīng)為衰變,故A項(xiàng)正確;B項(xiàng)為鈾核裂變反應(yīng);C項(xiàng)為輕核聚變反應(yīng),D項(xiàng)為原子核的人工轉(zhuǎn)變,故A選項(xiàng)正確。15.(2015·山東,39(1),4分,難度★)(多選)14C發(fā)生放射性衰變成為14N,半衰期約5700年。已知植物存活期間,其體內(nèi)14C與12C的比例不變;生命活動結(jié)束后,14C的比例持續(xù)減少?，F(xiàn)通過測量得知,某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是(

AC

)A.該古木的年代距今約5700年B.12C、13C、14C具有相同的中子數(shù)C.14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線D.增加樣品測量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變解析因古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一,則可知經(jīng)過的時間為一個半衰期,即該古木的年代距今約為5

700年,A項(xiàng)正確;12C、13C、14C具有相同的質(zhì)子數(shù),由于質(zhì)量數(shù)不同,故中子數(shù)不同,B項(xiàng)錯誤;根據(jù)核反應(yīng)方程可知,14C衰變?yōu)?4N的過程中放出電子,即發(fā)出β射線,C項(xiàng)正確;外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期,D項(xiàng)錯誤?？键c(diǎn)130核反應(yīng)方程及核反應(yīng)類型1.(2023·全國甲,15,6分,難度★★)在下列兩個核反應(yīng)方程中X和Y代表兩種不同的原子核,以Z和A分別表示X的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù),則(D)A.Z=1,A=1 B.Z=1,A=2C.Z=2,A=3 D.Z=2,A=4解析設(shè)Y的電荷數(shù)為Z1,質(zhì)量數(shù)為A1,由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得A+14=A1+17,Z+7=Z1+8,A1+7=2A,Z1+3=2Z,解得Z=2,A=4,選項(xiàng)D正確。2.(2023·湖南,1,4分,難度★)2023年4月13日,中國“人造太陽”反應(yīng)堆中科院環(huán)流器裝置(EAST)創(chuàng)下新紀(jì)錄,實(shí)現(xiàn)403秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運(yùn)行,為可控核聚變的最終實(shí)現(xiàn)又向前邁出了重要的一步,下列關(guān)于核反應(yīng)的說法正確的是(A)A.相同質(zhì)量的核燃料,輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多B.氘氚核聚變的核反應(yīng)方程為C.核聚變的核反應(yīng)燃料主要是鈾235D.核聚變反應(yīng)過程中沒有質(zhì)量虧損解析核聚變是輕核的聚變,相同質(zhì)量的核燃料,輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多,A正確,C錯誤;氘氚核聚變反應(yīng)遵守電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒,B錯誤;核聚變反應(yīng)有質(zhì)量虧損,D錯誤。3.(2022·北京,14,3分,難度★★)2021年5月,中國科學(xué)院全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(EAST)取得新突破,成功實(shí)現(xiàn)了可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運(yùn)行,創(chuàng)造托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行新的世界紀(jì)錄,向核聚變能源應(yīng)用邁出重要一步。等離子體狀態(tài)不同于固體、液體和氣體的狀態(tài),被認(rèn)為是物質(zhì)的第四態(tài)。當(dāng)物質(zhì)處于氣態(tài)時,如果溫度進(jìn)一步升高,幾乎全部分子或原子由于激烈的相互碰撞而離解為電子和正離子,此時物質(zhì)稱為等離子體。在自然界里,火焰、閃電、極光中都會形成等離子體,太陽和所有恒星都是等離子體。下列說法不正確的是(A)A.核聚變釋放的能量源于等離子體中離子的動能B.可以用磁場來約束等離子體C.盡管等離子體整體是電中性的,但它是電的良導(dǎo)體D.提高托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行溫度有利于克服等離子體中正離子間的庫侖斥力解析本題考查核聚變現(xiàn)象和產(chǎn)生條件。核聚變釋放的能量來自于核聚變時的質(zhì)量虧損,選項(xiàng)A錯誤;因?yàn)閹щ娏Ｗ釉趧驈?qiáng)磁場中會受到洛倫茲力的作用做圓周運(yùn)動,所以可以用磁場來約束等離子體,選項(xiàng)B正確;等離子體是各種離子的混合體,整體是電中性的,但有大量的自由離子,故它是電的良導(dǎo)體,選項(xiàng)C正確;提高托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行溫度,增大了等離子體的內(nèi)能,使它們具有足夠的動能來克服庫侖斥力,有利于克服等離子體中正離子間的庫侖斥力,選項(xiàng)D正確。4.(2022·福建,2,4分,難度★★)2011年3月,日本發(fā)生的大地震造成了福島核電站核泄漏。在泄露的污染物中含有大量放射性元素

,其衰變方程為,半衰期為8天,已知mI=131.03721u,mXe=131.03186u,me=0.000549u,則下列說法正確的是(D)5.(2022·湖北,1,4分,難度★★)上世紀(jì)四十年代初,我國科學(xué)家王淦昌先生首先提出證明中微子存在的實(shí)驗(yàn)方案:如果靜止的原子核Be俘獲核外K層電子e,可生成一個新原子核X,并放出中微子νe,即

。根據(jù)核反應(yīng)后原子核X的動能和動量,可以間接測量中微子的能量和動量,進(jìn)而確定中微子的存在。下列說法正確的是(A)6.(2022·遼寧,2,4分,難度★★)2022年1月,中國錦屏深地實(shí)驗(yàn)室發(fā)表了首個核天體物理研究實(shí)驗(yàn)成果。表明我國核天體物理研究已經(jīng)躋身國際先進(jìn)行列。實(shí)驗(yàn)中所用核反應(yīng)方程為

的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,真空中的光速為c,該反應(yīng)中釋放的能量為E。下列說法正確的是(B)8.(2021·湖北,1,4分,難度★)20世紀(jì)60年代,我國以國防為主的尖端科技取得了突破性的發(fā)展。1964年,我國第一顆原子彈試爆成功;1967年,我國第一顆氫彈試爆成功。關(guān)于原子彈和氫彈,下列說法正確的是(

C

)A.原子彈和氫彈都是根據(jù)核裂變原理研制的B.原子彈和氫彈都是根據(jù)核聚變原理研制的C.原子彈是根據(jù)核裂變原理研制的,氫彈是根據(jù)核聚變原理研制的D.原子彈是根據(jù)核聚變原理研制的,氫彈是根據(jù)核裂變原理研制的解析本題考查對核裂變和核聚變的理解。原子彈是根據(jù)重核裂變原理研制的,而氫彈是根據(jù)輕核聚變原理研制的,A、B、D項(xiàng)錯誤,C項(xiàng)正確。解析(1)式是α衰變,(2)式是β衰變,均有能量放出,A項(xiàng)錯誤;(3)式是人工核轉(zhuǎn)變,不是核衰變,B項(xiàng)錯誤;(3)式是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程,是人類第一次實(shí)現(xiàn)原子核轉(zhuǎn)變的方程,C項(xiàng)正確;利用激光引發(fā)可控的(4)式核聚變是正在嘗試的技術(shù)之一,D項(xiàng)正確。16.(2020·海南,1,3分,難度★)100年前,盧瑟福猜想在原子核內(nèi)除質(zhì)子外還存在著另一種粒子X,后來科學(xué)家用α粒子轟擊鈹核證實(shí)了這一猜想,該核反應(yīng)方程為He+CX,則 (A)A.m=1,n=0,X是中子 B.m=1,n=0,X是電子C.m=0,n=1,X是中子 D.m=0,n=1,X是電子解析根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒,有4+9=12+