第16章 近代物理-【十年高考】备战2027年高考物理真题分类解析与应试策略（Word版）

第十六章　近代物理 考点104　对光电效应、波粒二象性的理解 1.B　发生光电效应的条件是入射光子的能量大于或等于金属的逸出功,已知入射紫外线的光子能量为4.30 eV,锡的逸出功为4.42 eV,铟的逸出功为4.09 eV,由于4.30 eV<4.42 eV且4.30 eV >4.09 eV,因此用该紫外线照射这两种金属时只有铟能够激发光电子,发生光电效应,故B正确。 2.A　本题考查光电效应、类平抛问题。由题图可知,两光电子进入电场后做加速度相同的类平抛运动,做平抛运动的物体的运动时间由高度决定,两光电子在电场中下落的高度相同,故两者在电场中的运动时间相同,又最大初动能为Ek2的光电子在电场中的水平位移较大,则最大初动能为Ek2的光电子进入电场的速度较大,其初动能较大,即Ek1<Ek2,由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,可知ν1<ν2,A正确。 3.C　发生光电效应的条件为入射光的频率必须大于或等于极板材料的截止频率,低于截止频率的光子无法激发出光电子,故A错误;由能量守恒定律与热力学第二规律,可知光能在转化过程中不可避免会产生能量耗散,系统无法将太阳能全部转化为电能,故B错误;多云天气下,只要有大于截止频率的太阳光照射到太阳能电池均可发电,故C正确;太阳光垂直照射太阳能电池极板时,单位面积内接收到光子最多,光电效应产生的电子数量最多,单位面积发电量最大,即太阳能电池的发电功率与太阳光照射方向密切相关,故D错误。 4.AD　由题意可知,改用波长为λ2的光照射时,仅M发生光电效应,说明M的逸出功小于N的逸出功,即W1<W2,对于同一种金属M,发生光电效应时,入射光频率越大,光电子最大初动能越大,由于λ1照射时M和N均能发生光电效应,说明λ1的光子能量大于λ2的光子能量,即λ1<λ2,根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W可知,用λ1照射时有E1>E3,且W1<W2,可知用λ1照射时E1>E2,故A、D正确。 5.A　本题考查量纲推导。根据公式E=hν,能量E的单位是焦耳(J),频率ν的单位是赫兹(Hz,即s-1)。因此,普朗克常量h的单位为h=⇒=J·s,故A项正确。 6.C　本题考查概率波——电子衍射图样的理解。该实验表明电子具有波动性,A项错误;根据“概率波”特点可知,图中亮纹处电子出现的概率大,亮纹处并非电子运动的轨迹,B项错误,C项正确;根据物质波的表达式有λ==可知,电子的速度越大,其物质波波长变短,衍射现象越不明显,则中心亮斑半径越小,D项错误。 7.B　本题考查对光电效应的理解。根据hν=W0+Ek,对于甲金属,W0不变,若使用频率更小的光,则光子能量hν'减小,Ek'=hν'-W0<Ek,B正确;用某频率的光照射,只有甲发射光电子,说明hν>W0甲,且hν<W0乙,使用频率更小的光,光子能量更小,不可能满足hν'>W0乙,A错误;根据光电效应原理可知,光强不影响是否产生光电子以及光电子的最大初动能,C、D错误。 8.A　当光子的能量大于金属的逸出功时,才会发生光电效应,故用光子能量是2.20 eV的单色光分别照射到四种金属的表面,会逸出光电子的是铷,故A正确。 9.C　设电子经过加速电压加速后速度大小为v,由动能定理得eU=mv2,电子的动量大小为p=mv,电子的德布罗意波长为λ=,联立解得λ=,又U'∶U=100∶1,可得λ'=λ,故选C。 10.BD　考查光电效应。金属的逸出功仅与金属自身有关,增加此X光的强度,该金属的逸出功不变,故A错误;根据光子能量公式ε=hν可知增加此X光的强度,X光的光子能量不变,故B正确;根据爱因斯坦光电效应方程知Ekm=hν-W0,可知逸出的光电子最大初动能不变,故C错误;增加此X光的强度,单位时间照射到金属表面的光子变多,则单位时间逸出的光电子数增多,故D正确。 11.D　本题考查光电效应方程。当开关S接1时,由爱因斯坦光电效应方程eU1=hν1-W0,故其他条件不变时,增大光强,电压表的示数不变,故A错误;若改用比ν1更大频率的光照射时,调整R使电流表的示数为零,而金属的逸出功不变,故遏止电压变大,即此时电压表示数大于U1,故B错误;其他条件不变时,使开关S接2,此时hν1>W0,可发生光电效应,电压为正向,故电流表示数不为零,故C错误;根据爱因斯坦光电效应方程eU1=hν1-W0,其中W0=hνc,联立解得,光电管阴极材料的截止频率为νc=ν1-,故D正确。 12.B　普朗克认为黑体辐射的能量是量子化的,故A错误;入射光的频率大于或等于金属的截止频率能产生光电效应,紫光的频率大于红光的频率,红光能让金属产生光电效应,则紫光也能让金属产生光电效应,故B正确;石墨对X射线的散射过程遵循动量守恒,光子和电子碰撞后,电子获得一定的动量,光子动量变小,根据λ=可知波长变长,故C错误;德布罗意认为物质都具有波动性,故D错误。 13.C　辐射出的光子能量ε=3.52×10-19 J,由光子的能量公式ε=hν得ν==5.31×1014 Hz。 14.BC　所有光波在真空中传播的速度相同,都是c,D错误;由光子频率与波长公式c=λν,光子能量公式E=hν,动量与波长公式p=知,波长越长,频率越小,能量越小,动量越小,中性氢辐射的光子的波长更长,则其频率更小,能量更小,动量更小,A错误,B、C正确。 15.B　由能量守恒定律可得hν+mgH=hν0,hν0=mc2,解得ν=ν01-,选项A错误;由表达式ν=ν0,可知ν<ν0,即接收器接受到的光的波长大于发出的光的波长,选项B正确;若从地面上的P点发出一束光照射到Q点,从以上两种方法均可知,其频率变小,若从Q点发出一束光照射到P点,其频率变大,选项C错误;由上述分析可知,从地球表面向外辐射的光在传播过程中频率变小,通过类比可知,从太阳表面发出的光的频率在传播过程中变小,选项D错误。 16.AC　光的频率ν=。选项A正确;光子的能量E=hν=。选项B错误;根据德布罗意关系,光子的动量p=。选项C正确;在时间t内激光器发射的光子数n==。选项D错误。 17.C　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。 18.A　本题考查电磁波波速波长和频率的关系及光子说。紫外线进入液体后与真空相比,频率不变,传播速度减小,根据λ=,可知波长变短;根据ε=hν可知,光子能量不变,A项正确。 19.D　本题考查爱因斯坦光电效应方程。根据爱因斯坦光电效应方程可知Ek=hν-W0,解得该单色光的频率为ν=,D项正确。 20.(1)　(2)hν-W0 解析 (1)金属的截止频率对应金属的逸出功 则有W0=hν0,解得ν0=。 (2)根据题意,由爱因斯坦光电效应方程得Ek=hν-W0。 21.(1)60°　(2)1.5×1014 Hz 解析 本题考查光的全反射、光电效应。 (1)由发生全反射的条件可得入射角i≥C,则最小入射角为imin=C 由折射率公式可得n= 联立解得imin=60°。 (2)由光电效应方程可得Ek=hνc-W0,又Ek=0 解得该材料的截止频率为νc=1.5×1014 Hz。 22.(1)　h　(2) 解析 (1)每个光子的动量为p= 每个光子的频率为ν= 每个光子的能量为E=hν=h。 (2)卫星离太阳中心的距离为R,球面的表面积为S球=4πR2 单位面积上的功率为P0= 太阳辐射硬X射线的总功率P=S球P0 解得P=。 考点105　光电效应图像问题 1.B　由光子最大初动能Ek=qUc可知,Ek2>Ek3>Ek1,故选B。 2.BC　本题考查爱因斯坦光电效应方程、发生全反射的条件、临界角、检查工件的平整度、定态和原子的能级结构。氢原子从n=4、6的能级向n=2的能级跃迁时分别发出光P、Q。则P光对应的光子能量较小,光子的频率较小,P光的折射率较小,则经过甲图装置时P光的偏折程度较小,则P、Q在屏上谱线分别为1、2,A项错误;根据sin C=可知,P光折射率较小,则发生全反射的临界角较大,若乙图玻璃棒能导出P光,则一定也能导出Q光,B项正确;若题图丙是P入射时的干涉条纹,因P光波长大于Q光,则Q入射时条纹间距减小,C项正确;根据Ek=hν-W逸出功可知因P光频率小于Q光,可知题图丁中的点1、2分别对应Q、P光,D项错误。 3.C　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。 光电效应中三类图像的比较 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 4.C　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,C项正确。 考点106　原子的核式结构　氢原子的能级及能级跃迁 1.D　本题考查对能级跃迁理论的理解。因为能级跃迁只和光子频率有关,与光强无关,只要光子频率匹配就能跃迁,A、B错误。根据ΔE=hν=,得频率ν=≈2.0×1015 Hz,C错误;波长λ=≈1.5×10-7 m,D正确。 2.D　本题考查α粒子散射实验、库仑力做功和电势能变化的关系、库仑定律的内容和表达式。沿轨迹1运动的α粒子受到的库仑力先做负功,后做正功,A项错误;沿轨迹2运动的α粒子因为做曲线运动,则到达P时动能不为零,因距离原子核最近,则电势能最大,B项错误;位于题图中虚线圆周上各点的电势都相等,可知虚线圆周上的3个α粒子的电势能相等,C项错误;若α粒子与金原子核距离为10-14 m,则根据库仑定律可知库仑力F=k=9×109× N=364 N,即数量级为102 N,D项正确。 3.C　本题考查光子说、爱因斯坦质能方程、德布罗意波、跃迁条件。光子能量公式为E=hν=,解得光子的波长λ=。A错误;原子吸收光子后,能量增加E,根据爱因斯坦质能方程E=Δmc2,可知原子的质量应增加而非减少。B错误;德布罗意波长公式为p=,故原子动量为p时德布罗意波长为λ=。C正确;原子跃迁时吸收光子跃迁需光子能量严格等于原子的两能级差。波长更长的光子能量更低(E'=<E),无法满足跃迁条件。D错误。 4.C　根据题意可知,用能量为50 eV的电子碰撞He+,可使He+跃迁到n=3能级和n=2能级,由ΔE=Em-En=hν=h可知,波长最长的谱线对应的能级跃迁为n=3→n=2,故选C。 5.B　本题考查玻尔理论、德布罗意关系等。根据玻尔理论可知hν31=E3-E1,则频率为ν31的光,其动量为p===,选项A错误;频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装量,均产生光电子,其最大初动能分别为Ekm1=hν31-W0,Ekm2=hν21-W0,最大初动能之差为ΔEkm=hν31-hν21=hν32,选项B正确;频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d、双缝到屏的距离为l的干涉装置,根据条纹间距表达式Δx=λ=,产生的干涉条纹间距之差为Δs=-=-≠,选项C错误;若原子n=3跃迁至n=4能级,则E4-E3=hν'34,可得入射光的频率ν'34=,选项D错误。 6.BD　本题考查玻尔理论。氢原子n=3与n=2的能级差小于n=4与n=2的能级差,则Hα与Hβ相比,Hα的波长大、频率小,故A错误,B正确;Hβ对应的光子能量为Eβ=-0.85 eV-(-3.40 eV)=2.55 eV,故C错误;氢原子从基态跃迁到激发态至少需要能量E=-3.40 eV-(-13.60 eV)=10.2 eV,Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态,故D正确。 7.B　本题考查玻尔理论。大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,能够辐射出不同频率的光的种类为=3种,辐射出光子的能量分别为ΔE1=E3-E1=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,ΔE2=E3-E2=-1.51 eV-(-3.4 eV)=1.89 eV,ΔE3=E2-E1=-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV,其中ΔE1>3.11 eV,ΔE2<3.11 eV,ΔE3>3.11 eV,所以辐射不同频率的紫外光有2种。 玻尔理论的内容 1.原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些状态中原子是稳定的,电子虽做加速运动,但并不向外辐射能量,这些状态叫定态。 2.原子从一种定态(设能量为Em)跃迁到另一种定态(设能量为En,m>n)时,它辐射一定频率的光子,光子的能量由这种定态的能量差决定,即hν=Em-En。 3.氢原子中电子轨道是量子化的,每一可取的轨道对应一个能级。 8.D　根据能级图可得hν0=hν1+hν2+hν3,解得ν2=ν0-ν1-ν3,选项A、B、C错误,D正确。 9.A　由能级图可知n=2和n=1的能级之间的能量差为ΔE=E2-E1=-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV,与探测到的谱线对应的光子能量相等,故可知此谱线来源于太阳中氢原子n=2和n=1能级之间的跃迁。选项A正确。 10.A　要使处于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,则需要吸收光子的能量为E=0- eV=0.034 eV,则被吸收的光子是红外线波段的光子,选项A正确。 11.C　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=12.75 eV。选项C正确。 12.A　能级跃迁时辐射光子的能量E=hν=h,可得光子波长越长,光子频率越低、能量越小,光谱线对应的能级差越小,A项正确;同一介质对频率最低的Hα折射率最小,B项错误;Hδ的波长最短,频率最高,对同一介质的折射率最大,由n=可得在介质中的传播速度最小,C项错误;Hβ波长大于Hγ,故Hβ的频率小于Hγ的频率,故用Hγ照射某金属发生光电效应时,用Hβ照射不一定能发生光电效应,D项错误。 考点107　原子核的衰变　半衰期 1.A　本题考查半衰期理解问题。该粒子剩余质量m=m0,T=39万年为半衰期,图像是指数衰减曲线,不是直线,故B、D错误;t=39万年时,剩余质量m=m0,t=12万年<39万年,剩余质量m1>m0,故A正确,C错误。 2.BD　气体离心机高速旋转时,质量较大的分子需要的向心力更大,更容易做离心运动而在外侧聚集,故题图中a为质量较大的238UF6分子,题图中b为质量较小的235UF6分子,故A错误,B正确;铀238和铀235互为同位素,两者的质子数相同,核子数不同,即中子数不同,故C错误,D正确。 3.D　原子核发生α衰变的本质是释放α粒子,根据核反应过程中的电荷数、质量数守恒,新生核的电荷数将必然减少2,且质量数必然减少4,故A、B错误;衰变产生的α粒子具有极强的电离能力,但穿透能力极弱,通常一张薄纸即可将其挡住,无法穿透几厘米厚的铅板,故C错误;在Rn的理论衰变方程中,若一次放出两个α粒子即产生He,新生核的质量数为216-2×4=208,电荷数为86-2×2=82,对应元素为铅Pb,该衰变方程质量数与电荷数守恒,故D正确。 4.B　本题考查α衰变、β衰变的基本规律,以及半衰期和质量亏损的核心知识点判断。α衰变会释放出氦核(质量数4),母核质量数减少4,故A项错误;衰变释放能量,根据质能方程,总质量减少(质量亏损),故B项正确;半衰期由核内部结构决定,与温度无关,故C项错误;β衰变的电子是中子转化为质子时产生的,并非核内原有电子,故D项错误。 5.B　原子核衰变时释放能量,根据质能方程,新核总质量小于原核质量,故A错误;半衰期定义为大量放射性原子核半数发生衰变所需的时间,题干中对数量的描述也是“大量”,符合定义,故B正确;半衰期由原子核内部结构决定,与温度无关,故C错误;半衰期只由核内部自身的因素决定,与原子所处的化学状态和外部条件没有关系,故D错误。 6.B　设采集的Be原子个数为xBe原子个数为y,106天后Be原子个数变为xBe原子个数几乎不变,故由题意可得x+y=(x+y),解得=,B正确。 7.B　本题考查核反应中的半衰期。1 g钍234经过48天后,剩余质量m=m0=0.25 g,故选B。 8.AB　本题考查β衰变的特点、本质及其方程的写法、半衰期的概念。 根据核反应的质量数和电荷数守恒可知,方程①中X质量数为1,电荷数为零,则是中子,选项A正确;方程②中Th放出负电子,则发生了β衰变,选项B正确;放射性元素的半衰期与外界因素无关,选项C错误;方程②释放的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的,不能说明电子是原子核的组成部分,选项D错误。 9.D　根据质量数和电荷数守恒,可知选项A、B错误;经过87年Sr经历3个半衰期,还剩没有衰变Pu经历1个半衰期,还有一半没有衰变,D正确,同理可判断C错误。 10.A　本题考查衰变问题。根据α衰变质量数减4可知,原子核U可以经过7次α衰变成为稳定的原子核Pb,中间生成物的质量数只可能为231、227、223、219,所以在该过程中,可能发生的β衰变是FrRae,A正确。 11.B　本题考查半衰期的理解和计算。m=m0=m0×=m0,选项B正确。 12.C　核反应过程中出现质量亏损,A项错误;26Al中子数是13,26Mg中子数是14,B项错误;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项正确;由半衰期公式N余=N原计算得经过144万年后26Al还剩下,D项错误。 13.B　氚核的衰变方程为HHee,根据电流的定义式,得q=It=5.0×10-8×3.2×104 C=1.6×10-3 C,发生衰变的氚核个数n==个=1×1016个,A、C、D项错误,B项正确。 14.B　由衰变公式m'=m,知m'=4=4=0.5 g,B项正确。 考点108　核反应方程及核反应类型 1.C　根据核反应方程中质量数和电荷数守恒可知,在第一个反应式中,X的质量数为234-233=1,电荷数为91-91=0,可知X为中子n,在第二个反应式中,Y的质量数为233-233=0,电荷数为91-92=-1,可知Y为电子e,故C正确。 2.D　根据核反应方程遵守质量数守恒与电荷数守恒,可得粒子Y的质量数a=90-1=89X的电荷数b=39-39=0,则X为中子n),故D正确。 3.B　正电子与电子湮灭过程遵循能量守恒定律,静止的正电子与静止的电子的总能量为二者静止质量的等效能量之和,即E总=mc2+mc2=2mc2,反应前后系统总能量保持不变,故这2个γ光子的总能量为2mc2,该过程同时遵循动量守恒定律,反应前静止的正电子与静止的电子总动量为零,故反应后这2个γ光子的总动量也为零,这说明两个光子动量大小相等且方向相反,由光子能量与动量的关系E=pc可知,这2个光子的能量也相等,结合系统总能量为2mc2,可得单个光子的能量E=mc2,由光子能量公式E=hν,可得光子频率ν==,由单个光子动量大小p===mc,结合物质波波长公式λ=,可得光子波长λ=,故B正确。 4.A　氢原子基态能量由电子与质子决定,反氢原子由正电子和反质子构成,电荷结构相同,能级结构不变,因此反氢原子的基态能量也为-13.6 eV,故A正确;若中子衰变(β+衰变)生成质子、正电子,即nHe,不符合电荷守恒,故B错误;正负电子对撞湮灭时,总动量为零,需产生至少两个光子以保证动量守恒,因此单个光子无法满足动量守恒定律,故C错误;核聚变通常释放能量(如普通氘核聚变),反氘核聚变遵循相同规律,应释放能量而非吸收能量,故D错误。 5.ABC　由核反应方程电荷数守恒有42=44-y,得y=2,由核反应方程质量数守恒有A=100,故A、B正确;由ε=hν可知,能量大的光子频率高,则γ1的频率比γ2的大,故C正确;由λ=可知,γ1的波长比γ2的小,故D错误。 6.AC　此题考查核反应方程,动量守恒定律。 核反应中有能量释放,所以存在质量亏损,A正确;该核反应为核聚变,B错误;由于氘核和氚核相撞之前,两个粒子动量等大反向,则由氘核和氚核组成的系统总动量为零,反应后氦核和中子动量也应等大反向,由p2=2mEk可知EkHe∶Ekn=mn∶mHe=1∶4,由题意可知EkHe+Ekn=17.6 MeV,则Ekn=×17.6 MeV=14.08 MeV,EkHe=×17.6 MeV=3.52 MeV,C正确,D错误。 7.C　本题考查核反应方程的理解。根据质量数守恒和核电荷数守恒可知X是n,故C项正确。 8.C　设X的质量数为a,电荷数为b,由核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒有a=18,b=8,故X为O,故A错误;该反应为β衰变,不是核聚变,故B错误;根据半衰期定义,经过一个半衰期后,1克F的质量变为原来的,还剩下0.5克,故C正确υ电荷数为0,不带电,在磁场中不受洛伦兹力,不会发生偏转,故D错误。 9.B　根据题意可知,钍核Th)每俘获1个中子质量数加1,电荷数不变,每发生一次β衰变,质量数不变,电荷数加1,钍核Th)变成铀核U),质量数加1,电荷数加2,则俘获1个中子,发生2次β衰变,即x=1,y=2,故B正确。 10.A　根据质量数守恒和电荷数守恒,有CNe,可知X为电子,电子是在核内中子转化为质子的过程中产生的,故选A。 11.A　本题考查核反应方程等。根据质量数守恒和电荷数守恒可知X为C,Y为He,故A正确,B错误;中子的质量数为1,故C错误;衰变过程中质量亏损,释放能量,故D错误。 12.B　根据质量数守恒可知X的质量数为m=14+1-14=1,根据电荷数守恒可知X的电荷数为n=6+1-7=0,可知X为中子n。故选B。 13.B　根据质量数守恒和核电荷数守恒可知选项B正确。 14.C　本题考查核反应方程。根据电荷数守恒和题目给定的选项可知Y为Cr,再根据质量数守恒得,A=243+54-2=295,选项C正确。 15.D　根据核反应前、后质量数守恒和电荷数守恒得式中的X的质量数A=12+1-7-2×1=4,核电荷数Z=6+1-3-2×1=2,所以X为He,选项D正确。 16.B　本题考查核反应方程。在核反应中,由质量数守恒和电荷数守恒可得10+1=a+4,5+0=3+b,解得a=7,b=2,故选B。 17.B　本题考查核反应方程。根据反应前后质量数和电荷数守恒得X是n,选项B正确。 18.C　根据质量数守恒和核电荷数守恒,有6×2=2×4+x+y,6×1=2×2+y,解得y=2,x=2,选项C正确。 19.A　根据电荷数和质量数守恒知,核反应方程为Un→Kr+3n),选项A正确;根据电荷数和质量数守恒知,核反应方程为UTh+He),选项B错误;根据电荷数和质量数守恒知,核反应方程为NHeO+H),选项C错误;根据电荷数和质量数守恒知,核反应方程为N+e),选项D错误。 20.A　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。 21.D　本题考查核反应方程的书写,核能的计算。由核反应的质量数和电荷数守恒可知,X的质量数为3,电荷数为1,故X为氚核H,A项错误,B项错误;根据质能方程可知,由于质量亏损反应放出的核能为ΔE=Δmc2=(m1+m2-m3)c2,C错误、D正确。 22.D　本题考查衰变的特点、本质及其方程的书写,半衰期相关的计算,核反应中的质量亏损等。 I衰变时,原子核内中子转化为质子和电子,大量电子从原子核释放出来形成β射线,选项A错误;该反应前后质量亏损为Δm=mI-mXe-me=0.004 801 u,选项B错误;放射性元素I发生的衰变为β衰变,选项C错误;由于半衰期为8天,可知经过16天,即经过两个半衰期,75%的I原子核发生了衰变,选项D正确。 23. (1HAlAlH (2) (3)2.74×103 W (4)5.49 MeV 解析 本题考查质能方程、带电粒子在圆(弧)形边界磁场中运动、核反应方程的理解等。 (1)氘核撞击铝核的核反应方程HAlAlH (2)由题图2可知,两种质子的动能分别为3 MeV和9 MeV,动能之比1∶3,可知速度之比1∶,根据evB=m 可知r= 可知在磁场中的半径之比为r1∶r2=1∶ 由题图1可知半径较小的打到A点,半径较大的打到D点,由几何关系可知=tan θ,r2=R 解得θ=30° 可得A、D的间距L=Rtan 30°=　 (3)若从回旋加速器引出的高能氘核流为1.0 mA,则时间t射出氘核的数量为n= 回旋加速器的输出功率P=n×2.74 MeV =2.74×103 W (4)氘核撞击铝核发生核反应,产生处于某一激发态和基态的同位素核Al)以及两种不同能量的质子。根据能量守恒可得,能量为3 MeV和9 MeV的质子分别对应处于激发态的Al和处于基态的Al。激发态的Al回到基态会释放能量ΔE=9 MeV-3 MeV=6 MeVAl核质量等于Si核质量,则衰变释放的能量主要来源于激发态的Al跃迁产生的能量差ΔE,电子质量为0.51 MeV/c2,则衰变释放能量ΔE'=ΔE-Δmc2=6 MeV-0.51 MeV=5.49 MeV　 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十六章　近代物理 扫码获取 本章 数字资源 考点 2017~2021年 2022年 2023年 2024年 2025年 2026年 合计 104.对光电效应、波粒二象性的理解 2 1 3 5 7 4 22 105.光电效应图像问题 2 0 0 0 2 0 4 106.原子的核式结构　氢原子的能级及能级跃迁 1 2 2 3 3 1 12 107.原子核的衰变　半衰期 3 1 1 3 3 3 14 108.核反应方程及核反应类型 0 2 2 8 8 3 23 命题热度 本章命题热度较高() 课程标准 备考策略 1.通过实验,了解光电效应现象。知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。能根据实验结论说明光的波粒二象性。 2.知道原子的核式结构模型。知道氢原子光谱和能级结构。 3.了解原子核的组成和核力的性质。知道四种基本相互作用。能根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。 4.了解放射性和原子核衰变。知道半衰期及其统计意义。了解放射性同位素的应用,知道射线的危害与防护。 5.认识原子核的结合能,了解核裂变反应和核聚变反应。关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响。 1.复习本章时,要做好基础知识系统梳理,构建知识框架。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。 2.备考过程还要强化真题训练与命题规律总结,注意综合题目的分析思路等。 考点104对光电效应、波粒二象性的理解　　　　　　　　　　答案P447　 1.(2026·云南,1,4分,难度★)云南省锡、铟等有色金属储量丰富。已知锡和铟的逸出功分别为4.42 eV和4.09 eV,若用光子能量为4.30 eV的紫外线分别照射这两种金属,则 (　　) A.只有锡能发生光电效应 B.只有铟能发生光电效应 C.锡和铟都能发生光电效应 D.锡和铟都不能发生光电效应 2.(2026·贵州,4,4分,难度★★★)如图,密闭真空中,有一竖直放置的金属靶和水平放置的两平行极板,极板与金属靶受光面垂直,板间存在竖直向上的匀强电场E。用频率为ν1和ν2的光分别照射靶时,垂直靶面逸出最大初动能分别为Ek1和Ek2的光电子,经狭缝S1、S2后进入电场,分别落到下极板M、N处。忽略极板边缘效应及电子间的相互作用,则 (　　) 　　　　 　　　　　 　　　　　 　 A.Ek1<Ek2,ν1<ν2 B.Ek1<Ek2,ν1>ν2 C.Ek1>Ek2,ν1<ν2 D.Ek1>Ek2,ν1>ν2 3.(2026·湖北,2,4分,难度★)光伏产业已发展成为我国新能源三大名片之一。太阳能电池发电时,材料原子中的电子被光子激发(这也是一种光电效应),激发后的电子向电池负极移动,形成一个持续的电动势。关于太阳能电池,下列说法正确的是 (　　) A.任何频率的光均可使太阳能电池发电 B.太阳光的能量可以全部转化为电池的电能 C.太阳能电池在多云的白天,仍然可以发电 D.太阳能电池发电的功率与太阳光的照射方向无关 4.(2026·河南,8,6分,难度★★)(多选)不同材料的金属板M、N的逸出功分别为W1和W2。用波长为λ1的光照射,M、N均能发生光电效应,出射光电子的最大初动能分别为E1和E2;改用波长为λ2的光照射,仅M能发生光电效应,出射光电子的最大初动能为E3。则 (　　) A.W1<W2 B.λ1>λ2 C.E1<E2 D.E1>E3 5.(2025·浙江,1,3分,难度★)光子能量E=hν,式中ν是光子的频率,h是普朗克常量。h的单位是 (　　) 　　　　 　　　　　 　　　　　 　 A.J·s B.N·s C.kg D.m 6. (2025·浙江,4,3分,难度★)一束高能电子穿过铝箔,在铝箔后方的屏幕上观测到如图所示的电子衍射图样,则(　　) A.该实验表明电子具有粒子性 B.图中亮纹为电子运动的轨迹 C.图中亮纹处电子出现的概率大 D.电子速度越大,中心亮斑半径越大 7.(2025·广东,3,4分,难度★★)有甲、乙两种金属,甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属,只有甲发射光电子,其最大初动能为Ek,下列说法正确的是 (　　) 　　　　 　　　　　 　　　　　 　 A.使用频率更小的光,可能使乙也发射光电子 B.使用频率更小的光,若仍能使甲发射光电子,则其最大初动能小于Ek C.频率不变,减弱光强,可能使乙也发射光电子 D.频率不变,减弱光强,若仍能使甲发射光电子,则其最大初动能小于Ek 8.(2025·广西,1,4分,难度★)已知金属铷、钾、钠、钙的逸出功分别为2.13 eV、2.25 eV、2.29 eV、3.20 eV。用光子能量为2.20 eV的单色光照射这些金属的表面,能逸出光电子的金属是 (　　) A.铷 B.钾 C.钠 D.钙 9.(2025·陕晋宁青,5,4分,难度★★)我国首台拥有自主知识产权的场发射透射电镜TH-F120实现了超高分辨率成像,其分辨率提高利用了高速电子束波长远小于可见光波长的物理性质。一个静止的电子经100 V电压加速后,其德布罗意波长为λ,若加速电压为10 kV,不考虑相对论效应,则其德布罗意波长为 (　　) A.100λ B.10λ C.λ D.λ 10.(2024·辽宁,8,6分,难度★★)(多选)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子,并对光电子进行分析的科研仪器。用某一频率的X光照射某种金属表面,逸出了光电子,若增加此X光的强度,则 (　　) A.该金属的逸出功增大 B.X光的光子能量不变 C.逸出的光电子最大初动能增大 D.单位时间逸出的光电子数增多 11.(2024·海南,8,3分,难度★★) 利用如图所示的装置研究光电效应,使单刀双掷开关S接1,用频率为ν1的光照射光电管,调节滑动变阻器,使电流表的示数刚好为零,此时电压表的示数为U1,已知电子电荷量为e,普朗克常量为h,下列说法正确的是 (　　) A.其他条件不变,增大光强,电压表示数增大 B.改用比ν1更大频率的光照射,调整R使电流表的示数为零,此时电压表示数仍为U1 C.其他条件不变,使开关S接2,电流表示数仍为零 D.光电管阴极材料的截止频率νc=ν1- 12.(2024·湖南,1,4分,难度★)量子技术是当前物理学应用研究的热点,下列关于量子论的说法正确的是 (　　) A.普朗克认为黑体辐射的能量是连续的 B.光电效应实验中,红光照射可以让电子从某金属表面逸出,若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出 C.康普顿研究石墨对X射线散射时,发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分 D.德布罗意认为质子具有波动性,而电子不具有波动性 13.(2024·江西,2,4分,难度★) 近年来,江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管(LED),开创了国际上第三条LED技术路线。某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示,若能级差为2.20 eV(约3.52×10-19 J),普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,则发光频率约为 (　　) A.6.38×1014 Hz B.5.67×1014 Hz C.5.31×1014 Hz D.4.67×1014 Hz 14.(2024·贵州,8,5分,难度★)(多选)我国在贵州平塘建成了世界最大单口径球面射电望远镜FAST,其科学目标之一是搜索地外文明。在宇宙中,波长位于搜索地外文明的射电波段的辐射中存在两处较强的辐射, 一处是波长为21 cm的中性氢辐射,另一处是波长为18 cm的羟基辐射。在真空中,这两种波长的辐射相比,中性氢辐射的光子 (　　) A.频率更大 B.能量更小 C.动量更小 D.传播速度更大 15.(2023·北京,14,3分,难度★★★)在发现新的物理现象后,人们往往试图用不同的理论方法来解释,比如,当发现光在地球附近的重力场中传播时其频率会发生变化这种现象后,科学家分别用两种方法作出了解释。 现象:从地面P点向上发出一束频率为ν0的光,射向离地面高为H(远小于地球半径)的Q点处的接收器上,接收器接收到的光的频率为ν。 方法一:根据光子能量E=hν=mc2(式中h为普朗克常量,m为光子的等效质量,c为真空中的光速)和重力场中能量守恒定律,可得接收器接收到的光的频率ν。 方法二:根据广义相对论,光在有万有引力的空间中运动时,其频率会发生变化,将该理论应用于地球附近,可得接收器接收到的光的频率ν=ν0,式中G为引力常量,M为地球质量,R为地球半径。 下列说法正确的是 (　　) A.由方法一得到ν=ν01+,g为地球表面附近的重力加速度 B.由方法二可知,接收器接收到的光的波长大于发出时光的波长 C.若从Q点发出一束光照射到P点,从以上两种方法均可知,其频率会变小 D.通过类比,可知太阳表面发出的光的频率在传播过程中变大 16.(2023·海南,10,4分,难度★★)(多选)已知一个激光发射器功率为P,发射波长为λ的光,光速为c,普朗克常量为h,则 (　　) A.光的频率为 B.光子的能量为 C.光子的动量为 D.在时间t内激光器发射的光子数为 17.(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 (　　) 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 18.(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.波长变短 B.光子能量增加 C.频率降低 D.传播速度增大 19.(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(　　) A. B. C. D. 20.(2025·江苏,12,8分,难度★★★)江门中微子实验室使用我国自主研发的光电倍增管,利用光电效应捕捉中微子信息。光电倍增管阴极金属材料的逸出功为W0,普朗克常量为h。 (1)求该金属的截止频率ν0; (2)若频率为ν的入射光能使该金属发生光电效应,求光电子的最大初动能Ek。 21.(2025·河北,13,8分,难度★★★)光纤光谱仪的部分工作原理如图所示。待测光在光纤内经多次全反射从另一端射出,再经棱镜偏转,然后通过狭缝进入光电探测器。 (1)若将光纤简化为真空中的长玻璃丝,设玻璃丝的折射率为,求光在玻璃丝内发生全反射时的最小入射角。 (2)若探测器光阴极材料的逸出功为9.939×10-20 J,求该材料的截止频率。(普朗克常量h=6.626×10-34 J·s) 22.(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。 考点105光电效应图像问题答案P449　 1. (2025·山东,1,3分,难度★)在光电效应实验中,用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、3的金属,所得遏止电压如图所示,关于光电子最大初动能Ek的大小关系正确的是(　　) A.Ek1>Ek2>Ek3 B.Ek2>Ek3>Ek1 C.Ek3>Ek2>Ek1 D.Ek3>Ek1>Ek2 2.(2025·浙江,12,4分,难度★★★)(多选)氢原子从n=4、6的能级向n=2的能级跃迁时分别发出光P、Q。则 (　　) 甲:光谱的形成　乙:弯曲的玻璃棒导光 丙:劈尖干涉及条纹　　丁:Ek-ν图像 A.P、Q经过甲图装置时屏上谱线分别为2、1 B.若乙图玻璃棒能导出P光,则一定也能导出Q光 C.若丙图是P入射时的干涉条纹,则Q入射时条纹间距减小 D.P、Q照射某金属发生光电效应,丁图中的点1、2分别对应P、Q 3. (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 (　　) 4. (2019·天津,5,6分,难度★)如图为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 (　　) 考点106原子的核式结构　氢原子的能级及能级跃迁答案P449　 1.(2026·广东,1,4分,难度★)核钟是基于原子核能级跃迁来建立高精度时间标准的装置,原子核可吸收光子发生类似原子的能级跃迁。现有一种激光能够激发某原子核从基态跃迁至激发态,其能级差约为1.3×10-18 J,普朗克常量h=6.6×10-34 J·s,真空中光速c=3.0×108 m/s。关于该激光,下列说法正确的是 (　　) A.光强倍增,此能级跃迁不能发生 B.光强减半,此能级跃迁不能发生 C.频率约为2.0×1016 Hz D.波长约为1.5×10-7 m 2.(2025·浙江,8,3分,难度★★★) 一束α粒子撞击一静止的金原子核,它们的运动轨迹如图所示。图中虚线是以金原子核为圆心的圆。已知静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,元电荷e=1.6×10-19 C,金原子序数为79,不考虑α粒子间的相互作用,则(　　) A.沿轨迹1运动的α粒子受到的库仑力先做正功,后做负功 B.沿轨迹2运动的α粒子到达P时动能为零、电势能最大 C.位于图中虚线圆周上的3个α粒子的电势能不相等 D.若α粒子与金原子核距离为10-14 m,则库仑力数量级为102 N 3.(2025·重庆,6,4分,难度★★★)在科学实验中可利用激光使原子减速,若一个处于基态的原子朝某方向运动,吸收一个沿相反方向运动的能量为E的光子后跃迁到相邻激发态,原子速度减小,动量变为p。普朗克常量为h,光速为c,则 (　　) A.光子的波长为 B.该原子吸收光子后质量减少了 C.该原子吸收光子后德布罗意波长为 D.一个波长更长的光子也能使该基态原子跃迁到激发态 4.(2025·甘肃,1,4分,难度★★)利用电子与离子的碰撞可以研究离子的能级结构和辐射特性。He+相对基态的能级图(设基态能量为0)如图所示。用电子碰撞He+使其从基态激发到可能的激发态,若所用电子的能量为50 eV,则He+辐射的光谱中,波长最长的谱线对应的跃迁为 (　　) A.n=4→n=3能级 B.n=4→n=2能级 C.n=3→n=2能级 D.n=3→n=1能级 5.(2024·浙江,10,3分,难度★★)玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示,处于n=3能级的原子向低能级跃迁,会产生三种频率为ν31、ν32、ν21的光,下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h,光速为c。正确的是 (　　) A.频率为ν31的光,其动量为 B.频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装量,均产生光电子,其最大初动能之差为hν32 C.频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d,双缝到屏的距离为l的干涉装置,产生的干涉条纹间距之差为。 D.若原子从n=3跃迁至n=4能级,入射光的频率ν'34> 6.(2024·重庆,8,6分,难度★)(多选)我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ分别为氢原子由n=3和n=4能级向n=2能级跃迁产生的谱线(如图),则(　　) A.Hα的波长比Hβ的小 B.Hα的频率比Hβ的小 C.Hβ对应的光子能量为3.4 eV D.Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态 7. (2024·安徽,1,4分,难度★)大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置,其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图,已知紫外光的光子能量大于3.11 eV,当大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,辐射不同频率的紫外光有 (　　) A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 8.(2023·山东,1,3分,难度★) “梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空,对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系,原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ,然后自发辐射出频率为ν1的光子,跃迁到钟跃迁的上能级2,并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1,实现受激辐射,发出钟激光,最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为(　　) A.ν0+ν1+ν3 B.ν0+ν1-ν3 C.ν0-ν1+ν3 D.ν0-ν1-ν3 9.(2023·湖北,1,4分,难度★) 2022年10月,我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为121.6 nm的氢原子谱线(对应的光子能量为10.2 eV)。根据如图所示的氢原子能级图,可知此谱线来源于太阳中氢原子 (　　) A.n=2和n=1能级之间的跃迁 B.n=3和n=1能级之间的跃迁 C.n=3和n=2能级之间的跃迁 D.n=4和n=2能级之间的跃迁 10.(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En=,其中E1=-13.6 eV。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.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 11. (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2.53~2.76 eV,紫光光子的能量范围为2.76~3.10 eV。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(　　) A.10.20 eV B.12.09 eV C.12.75 eV D.13.06 eV 12.(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.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 考点107原子核的衰变　半衰期答案P450　 1.(2026·江苏,5,4分,难度★★)已知某种元素的半衰期为39万年,一群该元素对应的粒子的原始质量为m0,经历12万年后该粒子的质量剩余m1,则下列关于此过程的图像正确的是 (　　) A. B. C. D. 2.(2026·四川,8,6分,难度★)(多选)分离铀238和铀235常采用离心分离技术。将含有铀238和铀235两种同位素的气态六氟化铀(和235UF6)在高速转动的气体离心机中进行分离,如图所示。则 (　　) A.图中a为235UF6分子 B.图中b为235UF6分子 C.铀238和铀235的中子数相同 D.铀238和铀235的质子数相同 3.(2026·湖南,2,4分,难度★)关于原子核衰变,下列说法正确的是 (　　) A.原子核发生α衰变时,电荷数增大 B.原子核发生α衰变时,质量数增大 C.衰变产生的α粒子穿透能力强,可以穿透几厘米厚的铅板 D.理论研究表明Rn(氡核)可能在一次衰变过程中放出两个α粒子,则其衰变方程为RnHe+Pb　 4.(2025·天津,2,5分,难度★)许多放射性元素要经过多次衰变才能达到稳定,衰变过程中既有α衰变也有β衰变。下列说法正确的是 (　　) A.元素发生α衰变后质量数增加 B.衰变过程中存在质量亏损 C.低温会增大放射性元素的半衰期 D.β衰变说明原子核内存在电子 5.(2025·湖南,1,4分,难度★)关于原子核衰变,下列说法正确的是 (　　) A.原子核衰变后生成新核并释放能量,新核总质量等于原核质量 B.大量某放射性元素的原子核有半数发生衰变所需时间,为该元素的半衰期 C.放射性元素的半衰期随环境温度升高而变长 D.采用化学方法可以有效改变放射性元素的半衰期 6.(2025·河南,6,4分,难度★)由于宇宙射线的作用,地球大气层产生有铍的两种放射性同位素Be和Be。测定不同高度大气中单位体积内二者的原子个数比,可以研究大气环境的变化。已知Be和Be的半衰期分别约为53天和139万年。在大气层某高度采集的样品中,研究人员发现Be和Be的总原子个数经过106天后变为原来的,则采集时该高度的大气中Be和Be的原子个数比约为 (　　) A.1∶4 B.1∶2 C.3∶4 D.1∶1 7.(2024·北京,1,3分,难度★)已知钍234的半衰期是24天。1 g钍234经过48天后,剩余钍234的质量为 (　　) A.0 g B.0.25 g C.0.5 g D.0.75 g 8.(2024·天津,6,4分,难度★)(多选)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:①X+Th→Th　②Th→Pa+e,下列说法正确的是(　　) A.方程①中X是中子 B.方程②中Th发生了β衰变 C.受反应堆高温影响,Th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 9.(2024·山东,1,3分,难度★)2024年是中国航天大年,神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天,部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知Sr衰变为Y的半衰期约为29年Pu衰变为U的半衰期约为87年。现用相同数目的Sr和Pu各做一块核电池,下列说法正确的是(　　) ASr衰变为Y时产生α粒子 BPu衰变为U时产生β粒子 C.50年后,剩余的Sr数目大于Pu的数目 D.87年后,剩余的Sr数目小于Pu的数目 10.(2023·重庆,6,4分,难度★)原子核U可以经过多次α和β衰变成为稳定的原子核Pb,在该过程中,可能发生的β衰变是 (　　) AFrRae　BBiPoe CRaAce　DPoAte 11(2022·山东,1,3分,难度★)碘125衰变时产生γ射线,医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天,若将一定质量的碘125植入患者病灶组织,经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的 (　　) 　　　　 　　　　　 　　　　　 　 A. B. C. D. 12.(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AlMge,测得26Al核的半衰期为72万年。下列说法正确的是 (　　) 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 13.(讲解2020·山东,2,3分,难度★)氚核H发生β衰变成为氦核He。假设含氚材料中H发生β衰变产生的电子可以全部定向移动,在3.2×104 s时间内形成的平均电流为5.0×10-8 A。已知电子电荷量为1.6×10-19 C,在这段时间内发生β衰变的氚核H的个数为 (　　) A.5.0×1014 B.1.0×1016 C.2.0×1016 D.1.0×1018 14.(讲解2018·海南,4,3分,难度★)已知234Th的半衰期为24天。4 g 234Th经过72天还剩下 (　　) A.0 B.0.5 g C.1 g D.1.5 g 考点108核反应方程及核反应类型答案P451　 1.(2026·山东,1,3分,难度★)我国钍资源丰富并成功实现了钍—铀核燃料转换,开辟了核燃料供应的新途径。转换过程的中间核素Pa可能会经历两种核反应,反应式为Pa+XPaPaU+Y,则X、Y分别是(　　) Aen BnH Cne DeH 2.(2026·湖北,1,4分,难度★)2025年6月,我国成功掌握商用堆生产钇-90Y)玻璃微球的技术,可实现批量化生产。在核反应堆中Y由核反应YXY生成,则 (　　) A.X是质子 B.X是电子 C.a=90 D.b=0 3.(2026·陕晋宁青,4,4分,难度★)正电子e和电子e湮灭产生的光子是研究中微子的重要信号,一个静止的正电子和静止电子湮灭产生2个γ光子,该过程动量和能量都守恒。已知正电子、电子质量均为m,光速为c,普朗克常数为h,则这2个光子 (　　) A.总能量为mc2 B.频率为 C.总动量为2mc D.波长为 4.(2025·北京,13,3分,难度★★)自然界中物质是常见的,反物质并不常见,反物质由反粒子构成,它是科学研究的前沿领域之一。目前发现的反粒子有正电子、反质子等,反氢原子由正电子和反质子组成,粒子与其对应的反粒子质量相等,电荷等量异种,粒子和其反粒子碰撞会湮灭,反粒子参与的物理过程也遵守电荷守恒、能量守恒和动量守恒,下列说法正确的是 (　　) A.已知氢原子的基态能量为-13.6 eV,则反氢原子的基态能量也为-13.6 eV B.一个中子可以转化为一个质子和一个正电子 C.一对正负电子等速率对撞,湮灭为一个光子 D.反氘核和反氚核的核聚变反应吸收能量 5.(2025·黑吉辽内蒙古,8,6分,难度★)(多选)某理论研究认为Mo原子核可能发生双β衰变,衰变方程为MoRu+e。处于第二激发态的Ru原子核先后辐射能量分别为0.590 8 MeV和0.539 5 MeV的γ1、γ2两光子后回到基态。下列说法正确的是 (　　) A.A=100 B.y=2 C.γ1的频率比γ2的大 D.γ1的波长比γ2的大 6.(2025·福建,6,6分,难度★★)(多选)核反应可放出巨大的能量,核反应方程为H+Hn+17.6 MeV,真空中两个动量大小相等、方向相反的氘核与氚核相撞,发生核反应,设反应释放的能量几乎全部转变为He与n的动能,原粒子动能忽略不计,则 (　　) A.该反应有质量亏损 B.该反应为核裂变 Cn最终的动能约为14 MeV DHe最终的动能约为14 MeV 7.(2025·海南,1,3分,难度★)海南昌江核电示范项目“玲珑一号”是中国自主研发的全球首个陆上商用模块化小型核反应堆,其中发生的一个核反应方程为U+XBa+Kr+n,则X为 (　　) AHe BH Cn De 8.(2025·湖北,1,4分,难度★)PET(正电子发射断层成像)是核医学科重要的影像学诊断工具,其检查原理是将含放射性同位素(如F)的物质注入人体参与人体代谢,从而达到诊断的目的F的衰变方程为FXeυ,其中υ是中微子。已知F的半衰期是110分钟。下列说法正确的是(　　) A.X为O B.该反应为核聚变反应 C.1克F经110分钟剩下0.5克F D.该反应产生的υ在磁场中会发生偏转 9.(2025·安徽,1,4分,难度★)2025年4月,位于我国甘肃省武威市的钍基熔盐实验堆实现连续稳定运行,标志着人类在第四代核电技术上迈出关键一步。该技术利用钍核Th)俘获x个中子n),共发生y次β衰变,转化为易裂变的铀核U),则(　　) A.x=1,y=1 B.x=1,y=2 C.x=2,y=1 D.x=2,y=2 10.(2025·云南,1,4分,难度★)2025年3月,我国科学家研制的碳14核电池原型机“烛龙一号”发布,标志着我国在核能技术领域与微型核电池领域取得突破。碳14的衰变方程为N+X,则 (　　) A.X为电子,是在核内中子转化为质子的过程中产生的 B.X为电子,是在核内质子转化为中子的过程中产生的 C.X为质子,是由核内中子转化而来的 D.X为中子,是由核内质子转化而来的 11.(2024·浙江,4,3分,难度★)发现中子的核反应方程为HeBe→Xn,“玉免二号”巡视器的核电池中钚238的衰变方程为PuU+Y,下列说法正确的是 (　　) A.核反应方程中的X为C B.衰变方程中的Y为He C.中子n的质量数为零 D.钚238的衰变吸收能量 12.(2024·江苏,3,4分,难度★)用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子,该实验的核反应方程是XNHC,粒子X为 (　　) A.正电子e B.中子n C.氘核H D.氦核He 13.(2024·福建,1,4分,难度★NiCu+X,则其中的X表示 (　　) AHe Be Ce Dn 14.(2024·广东,2,4分,难度★)我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”,其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素。科学家尝试使用核反应YAmX+n产生该元素。关于原子核Y和质量数A,下列选项正确的是 (　　) A.Y为Fe,A=299 B.Y为Fe,A=301 C.Y为Cr,A=295 D.Y为Cr,A=297 15.(2024·河北,1,4分,难度★)锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料。研究表明,锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应,其中一种核反应方程为CHLi+H+X,式中的X为(　　) An Be Ce DHe 16.(2024·湖北,2,4分,难度★★)硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一Bn→Y是该疗法中一种核反应的方程,其中X、Y代表两种不同的原子核,则(　　) A.a=7,b=1 B.a=7,b=2 C.a=6,b=1 D.a=6,b=2 17.(2024·甘肃,1,4分,难度★)2024年2月,我国科学家在兰州重离子加速器国家大科学装置上成功合成了新核素Os,核反应方程如下: CdNiOs+4X 该方程中X是 (　　) A.质子 B.中子 C.电子 D.α粒子 18.(2024·全国甲,14,6分,难度★)氘核可通过一系列聚变反应释放能量,总的反应效果可用HHe+n+p+43.15 MeV表示,式中x、y的值分别为 (　　) A.x=1,y=2 B.x=1,y=3 C.x=2,y=2 D.x=3,y=1 19.(2023·北京,3,3分,难度★)下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是 (　　) A.UnBaKr+(　　) B.UTh+(　　) C.NHeO+(　　) D.CN+(　　) 20.(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.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HH→Hee C.核聚变的核反应燃料主要是铀235 D.核聚变反应过程中没有质量亏损 21.(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XMgAl,己知XMg、Al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 (　　) A.X为氘核H B.X为氚核H C.E=(m1+m2+m3)c2 D.E=(m1+m2-m3)c2 22.(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I,其衰变方程为IXee,半衰期为8天,已知mI=131.037 21 u,mXe=131.031 86 u,me=0.000 549 u,则下列说法正确的是 (　　) A.衰变产生的β射线来自于I原子的核外电子 B.该反应前后质量亏损0.005 35 u C.放射性元素I发生的衰变为α衰变 D.经过16天,75%的I原子核发生了衰变 23.(2025·浙江,19,13分,难度★★★)利用磁偏转系统可以测量不同核反应中释放的高能粒子能量,从而研究原子核结构。如图1所示,用回旋加速器使氘原子核H)获得2.74 MeV动能,让其在S处撞击铝Al)核发生核反应,产生处于某一激发态和基态的同位素核Al)以及两种不同能量的质子H)。产生的质子束经狭缝X沿水平直径方向射入半径为R,方向垂直纸面向里、大小为B的圆形匀强磁场区域,经偏转后打在位于磁场上方的探测板上A、D处(探测板与磁场边界相切于A点,D点与磁场圆心O处在同一竖直线上),获得如图2所示的质子动能的能谱图。 图1 图2 (1)写出氘核撞击铝核的核反应方程; (2)求A、D的间距L; (3)若从回旋加速器引出的高能氘核流为1.0 mA,求回旋加速器的输出功率; (4)处于激发态的Al核会发生β衰变,核反应方程是AlSie。若Al核质量等于Si核质量,电子质量为0.51 MeV/c2,在上述两个核反应过程中,原子核被视为静止,求衰变释放的能量。 学科网（北京）股份有限公司 $