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1、2020十年高考物理大全分類解析專題28原子物理2020年高考題1.(2020全國(guó)新課標(biāo)理綜II第35題)(1)關(guān)于原子核的結(jié)合能,下列說法正確的是A.原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B. 一重原子核變成“粒子和另一原子核,衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合 能c.葩原子核(13;cs)的結(jié)合能小于鉛原子核(282Pb)的結(jié)合能D.比結(jié)合能越大,原子核約不穩(wěn)定E.自由核子組成原子核時(shí),其質(zhì)量虧損所對(duì)應(yīng)的能量小于該原子核的結(jié)合能35.ABC 1命題意圖本題君之原子核為理的舛4能及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn).意在考查 考生綜合應(yīng)用知識(shí)分析問題的辭司口【解題思路】比結(jié)合管"
2、大,原子核約穩(wěn)定,于項(xiàng)D錯(cuò)誤。自由核子組成原子 核時(shí),其質(zhì)量虧損所對(duì)應(yīng)的能量等于諾椽的結(jié)合能,選項(xiàng)E錯(cuò)誤,【快速解題】對(duì)于了解知道類選才總,可應(yīng)用知通的知識(shí)分析各個(gè)選項(xiàng),迅速得 出答案。2. (2020高考上海物理第7題)在一個(gè)292U原子核衰變?yōu)橐粋€(gè) MPb原子核的過程中,發(fā)生3衰變的次數(shù)為(A)6 次 (B)10 次 (C)22 次 (D)32 次答案;A解析* 一個(gè)5七原子核衰變?yōu)橐粋€(gè)孽Pb原子核的過程中,發(fā)生n衰變的次數(shù)為 (238-206)-4=8次、發(fā)生?衰變的次數(shù)為2x8-(92-821=6次,選項(xiàng)A正確.3. (2020高考上海物理第 9題)小行星繞恒星運(yùn)動(dòng),恒星均勻地向四周輻
3、射能量,質(zhì)量緩慢減小,可認(rèn)為小行星在繞恒星運(yùn)動(dòng)一周的過程中近似做圓周運(yùn)動(dòng)。則經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間后, 小行星運(yùn)動(dòng)的(A)半徑變大(B)速率變大(C)角速度變大(D)加速度變大答案;A解析:恒星幅勻地向四周輻射能量根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程關(guān)系式恒星質(zhì)量 緩慢減小,二者之間萬有引力撼小,小行星運(yùn)動(dòng)的半徑增大,速率減小,角潼度 減小,加速度減小,選項(xiàng)A正確BCD錯(cuò)誤。4. (2020高考重慶理綜第 2題)鈾是常用的一種核燃料,若它的原子核發(fā)生了如下的裂變反應(yīng):235 U 0n a b 20 n則a+b可能是a 140v- 9314192 ,A - 54 Xe 36 KrB. 56 Ba 36 Kr1419
4、3 G14094 oC -56 Ba 38SrD- 54 Xe 38 Sr答案:D解析士由核反應(yīng)遵循的質(zhì)量數(shù)守恒可知z+b的苗量數(shù)之和為234,由核反應(yīng)遵循 的電荷數(shù)守恒可知etb的電間數(shù)為9? . "iAetb可能是Xe+ttSr ,選項(xiàng)D正5 (2020高考福建理綜第30題)(1)在盧瑟福a粒子散射實(shí)驗(yàn)中,金箔中的原子核可以看作靜止不動(dòng),下列各圖畫出的是其中兩個(gè)a粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡,其中正確的是。(填選圖下方的字母)者案:C222 Rn )經(jīng)“衰變成為針214 Po,目前地殼中仍存在天然的含有放射解析:由于口粒子帶正電,受到原子核的排斥*兩個(gè)口粒子經(jīng)歷金箔散射過程 的徑跡
5、1其中正確的是J6. (2020全國(guó)高考大綱版理綜第16題)放射性元素氫(半衰期為3.8天;但勘測(cè)表明,經(jīng)過漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代后, 性元素222 Rn的礦石,其原因是(A.目前地殼中的22;6Rn主要來自于其它放射元素的衰變B.在地球形成的初期,地殼中元素86 Rn的含量足夠高c.當(dāng)衰變產(chǎn)物214 Po積累到一定量以后,284 Po的增加會(huì)減慢286 Rn的衰變進(jìn)程222 D.86 Rn主要存在于地球深處的礦石中,溫度和壓力改變了它的半衰期9,答案工A解析!目前地殼中仍存在天然的含有放射護(hù):室?Rd的礦石,其原因是目前地 殼中的主要來自于其它放尸二£的衰變,之疝A正確7 (2020全國(guó)新
6、課標(biāo)理綜1第35題)(1)(6分)一質(zhì)子束入射到能止靶核f1AI±,產(chǎn)生如下核反應(yīng):p+- X+n式中p代表質(zhì)子,n代表中子,x代表核反應(yīng)產(chǎn)生的新核.由反應(yīng)式可知,新核 X的質(zhì)子數(shù) 為,中子數(shù)為。答案:1413解析二根據(jù)核反應(yīng)方程遵循的電荷量守恒可得新核X的質(zhì)子數(shù)為14.根據(jù)核反應(yīng) 方程遵循的質(zhì)量數(shù)守恒可得新核的中子數(shù)為8 . (2020高考上海物理第21題)放射性元素284 Po衰變?yōu)?06 Pb,此衰變過程的核反應(yīng)方19程是;用此盤變過程中發(fā)出的射線轟擊9F,可得到質(zhì)量數(shù)為 22的速(Ne)元素和另一種粒子,此核反應(yīng)過程的方程是。解析:根據(jù)衰變規(guī)律,此衰變過程的核反應(yīng)方程是Po今
7、Pb " 口區(qū)用a射線 轟擊與F.可得到質(zhì)量數(shù)為22的氣州£元素和另一種粒子1此核反應(yīng)過程的方程9 (2020高考山東理綜第 38 (1)題)(1)恒星向外輻射的能量來自于其內(nèi)部發(fā)生的各種 熱核反應(yīng)。當(dāng)溫度達(dá)到108K時(shí),可以發(fā)生“氫燃燒”。完成“氫燃燒”的核反應(yīng)方程:2 He+ 4 Be+丫。4 Be是一種不穩(wěn)定的粒子,其半衰期為2.6 x 10-16s。一定質(zhì)量的4 Be,經(jīng)7.8 乂 10-16s后 所剩8 Be占開始時(shí)的。答案: trte 1/812 5%解析:由核反應(yīng)滿足的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得“氫燃燒”的核反應(yīng)方 程::HeV He; 8曰十7 >您至
8、7.8X10 -ss即三個(gè)半衰期后所剩:占開始時(shí)的(1/2)3=1/8o10. (2020高考天津理綜物理第 1題)下列說法正確的是A.原子核發(fā)生衰變時(shí)要遵守電荷守恒和質(zhì)量守恒的規(guī)律B. “射線、3射線、丫射線都是高速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子流C.氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷只能輻射特定頻率的光子D.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)光電子的動(dòng)能只與入射光的強(qiáng)度有關(guān)答案;C解析I原子核發(fā)生溶變時(shí)要遵守由荷守恒溫質(zhì)量赳;工恒的規(guī)律,衰變,放出能量, 有質(zhì)量虧損,質(zhì)量不守恒m選項(xiàng)A錯(cuò)誤0 0(射砂B射線都是高速運(yùn)動(dòng)的帶電粒 子流,而丫射線是電磁波,出疝B錯(cuò)誤彼爾理論,氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài) 躍遷只能輻射特定頻率的光子,方J; C正確
9、。發(fā)上光電效應(yīng)時(shí)光電子的動(dòng)能與人 射光的強(qiáng)度無關(guān).只與入射空卜頻率有三,選項(xiàng)-情誤.11、( 2020高考廣東理綜第 17題)鈾核裂變是核電站核能的重要來源,其一種裂變反應(yīng)235114489192U 0n 56Ba 36Kr 30n,下列說法正確的有A.上述裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出B.鈾塊體積對(duì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生無影響C.鈾核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可人工控制D.鈾核的半衰期會(huì)受到環(huán)境溫度的影響L5.考點(diǎn);核裂變,半衰期,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)答案 AC解析;根據(jù)題給裂變反應(yīng)方程,可知上述裂變反應(yīng)中伴隨著中子放出,選項(xiàng)A 正確,鈾塊體積對(duì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生有影響,只有鈾塊體積大于臨界體積時(shí)才能發(fā) 生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤。軸核的鏈
10、式反應(yīng)可人工控制,鈾核的半衰期不會(huì)受到 環(huán)境溫度的影響,選項(xiàng)C正碉D錯(cuò)誤q2020年高考題 1 (2020 福建理綜)關(guān)于近代物理,下列說法正確的是 。(填選項(xiàng)前的字母)A. a射線是高速運(yùn)動(dòng)的氯原子B. .核聚變反應(yīng)方程2H+;HR 2 He+0n, 0n表示質(zhì)子C. .從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能與照射光的頻率成正比D. .玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域,其理論能夠解釋氯原子光譜的特征答案】:D【解析工白射線是高速運(yùn)劭七氯原子-該,選項(xiàng)A錯(cuò)誤亍核聚變反應(yīng)方程:-揖表示中子,道B錯(cuò)誤;叮北瀛表面逸出的光電子的最大初勘能隨照射光的頻率的增大而增大,1 。是成正比,述頂C錯(cuò)誤,玻爾揩量子觀念引
11、 入原子簿域,其理論能夠解號(hào)氯原子光*的特征 龍項(xiàng)。正確一2. (2020 上海物理)在軋制鋼板時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)地監(jiān)測(cè)鋼板厚度,其檢測(cè)裝置由放射源、探測(cè)器等構(gòu)成,( )(A) x射線(C) 3射線如圖所示。(B)(D)該裝置中探測(cè)器接收到的是a射線Y射線口放射源I力探測(cè)器答案【解析A,在車L制鋼板時(shí)需要劫態(tài)地監(jiān)測(cè)鋼板厚度.該裝置中探測(cè)器接 收到的是射線,選項(xiàng)D正確.1考點(diǎn)定位】此題考查放射線的穿透能力。3. (2020 廣東理綜物理)能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ),發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一, 下列釋放核能的反應(yīng)方程,表述正確的有i A.H+H- 2 He+0 n是核聚變反應(yīng)_3 _ 2 一 2 一 1
12、B. 1 H+1 HH> 2 He+0 n 是 3 技變C. 292 U+0n - 144Ba+:Kr+3 0n 是核裂變反應(yīng)2351120921D. 292 U+0n - 140xe+98sr+2 0n 是 a 衰變【答案】:AC【解析】;iH+jH-:H史+:ri是核聚變反應(yīng).1/8"!;m43河是核裂變反應(yīng),無f :*E+;:Sr-”in是核裂變反應(yīng),選項(xiàng)AC正確,考點(diǎn)定位】此題考查核反應(yīng)方程的類型分析及其相關(guān)知識(shí)。4. (2020 天津理綜)下列說法正確的是A.采用物理和化學(xué)方法可以有效改變放射性元素的半衰期B.由波爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)會(huì)放出光子C.從高
13、空對(duì)地面進(jìn)行遙感攝影是利用紫外線良好的穿透能力D.原子核所含核子單獨(dú)存在時(shí)的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量【答案】B【解析】采用物理和化學(xué)方法不能改變放射性元素的半衰期,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.由波 爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)次遷到基念時(shí)會(huì)放出光子,選項(xiàng)8正確,從高空對(duì) 地面進(jìn)行遙感攝影是利用紅及線艮好的宇一能力,選項(xiàng)匚錯(cuò)誤;原子核所含核 子單獨(dú)存在時(shí)的總質(zhì)量大于該,葉二:二的質(zhì)量,汽加D錯(cuò)誤n1考點(diǎn)定位】本題考查原子物理場(chǎng)相關(guān)知弭,意在幸查考生對(duì)原早物理知設(shè)的了 解和知道,5. (2020 上海物理)某種元素具有多種同位素,反映這些同位素的質(zhì)量數(shù)A與中子數(shù) N關(guān)系的是圖()(A)(B)(C)(D)【答案】:B【
14、解析泰同位素的質(zhì)量數(shù)T越大,中子數(shù)N越大,當(dāng)質(zhì)量數(shù)為1時(shí), 中子數(shù)為零,選項(xiàng)B正確.【考點(diǎn)定位】此題考查同位索的質(zhì)量數(shù)a與中子數(shù)關(guān)系.6. (2020 全國(guó)理綜)235 U經(jīng)過m次“衰變和n次3衰變282 Pb,則A.m=7, n=3 B.m=7 ,n=4 C.m=14, n=9 D.m=14 ,n=18【管SL B【解析1經(jīng)過口袁變次數(shù)為235-207尸4=7,經(jīng)過6衰變次數(shù)為4次,選項(xiàng)B正 巡【考點(diǎn)定位】此題考查原子核衰變次數(shù)的計(jì)算。7. (2020 重慶理綜)以下是物理學(xué)史上3個(gè)著名的核反應(yīng)方程x+;Li-2y, y+;4NHx+18。,y+4 B z+1;C。x、y和z是3種不同的粒子
15、,其中 z是A. a粒子 B .質(zhì)子 C .中子 D .電子答案】;C【解析A X是質(zhì)子y是口粒孑是中子,選項(xiàng)C正確.【考點(diǎn)定位】考查核薩Z,在及其相苦;M識(shí)中8 (2020 江蘇物理)一個(gè)中子與某原子核發(fā)生核反應(yīng),生成一個(gè)笊核,其核反應(yīng)方程式為.該反應(yīng)放出的能量為Q,則笊核的比結(jié)合能為 .【答案】:口十;Q2【解析】一個(gè)中子與氫原子核發(fā)生核反應(yīng),生成一個(gè)為核,其核反應(yīng)方程式為;葉出一;小該反應(yīng)放出的能量為Q,由兩個(gè)核子,則抗核的比合能為Q熊【考點(diǎn)定位】此題若查核反應(yīng)、比結(jié)合能及其相關(guān)知識(shí),9 (6分)(2020 新課標(biāo)理綜)笊核和瓶核可發(fā)生熱核聚變而釋放巨大的能量,該反應(yīng)方程為:H+ HH
16、He+x ,式中x是某種粒子。已知:尸,H、尸的粒子x的質(zhì)量分別為2.0141u、 1121123.0161u、4.0026u和1.0087u ; 1u=931.5MeV/c 2, c是真空中的光速。由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知,粒子x是,該反應(yīng)釋放出的能量為 MeV (結(jié)果保留3位有效 數(shù)字)答案:中子17.6解析,由核反應(yīng)滿足的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守叵可知,粒子*是中子口由質(zhì)能方RlfflAE=Amc2=AmX931.5MeV/c2=17.6MeVtJ【考點(diǎn)定位】此題考查核反應(yīng)方程.核能計(jì)算等。10. (2020 上海物理)27 Co發(fā)生一次3衰變后變?yōu)镹i核,其衰變方程為 ;在該衰變過程中還發(fā)
17、出頻率為V 1、V 2的兩個(gè)光子,其總能量為 。1答案】;2- C 口笨N i+ ;eh (yi+一【解析1 ®Co發(fā)生一次£衰變后變?yōu)镹i核,根據(jù)核反應(yīng)遵循的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,其衰變方程為苧在該衰變過程中還發(fā)出頻率為n 切的兩個(gè)光子,根據(jù)光子能量公式.其總能量為雙£計(jì)口一t考點(diǎn)定位】此題考查衰變反應(yīng)和光子能量及其相關(guān)知識(shí)。11 (2020 海南物理)一靜止的238 U核經(jīng)a衰變成為234Th核,釋放出.的總動(dòng)能為4.27MeV。問此衰變后2941Th核的動(dòng)能為多少 MeV(保留1位有效數(shù)字)?喀案】 0.07 MeVDS析不根據(jù)題意知,此口衰變的哀變方程為
18、U-寸Th+ t Heo根據(jù)動(dòng)量守恒定律得,Edk= EteM式中,E.和曲門分別為。粒子和:/核的質(zhì)量,匕和人分別為國(guó)粒子和:什 核的速度的大小©由題設(shè)條件知,!中山一:11"二=晨:,% . 4叫丁一 234當(dāng)中匕;42加包人 是金超子和:Th核的總動(dòng)能小程立解得士 -riThVr =”%2叫4%代入數(shù)據(jù)制 衰變后*Th核的動(dòng)能為!帚=0.07 MeVo一【考點(diǎn)定位】此題考查動(dòng)量守叵定律、衰變及其相關(guān)知識(shí)巾三.2020年高考題1. ( 2020 上海物理)盧瑟福利用粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)研究原子結(jié)構(gòu),正確反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果的示意圖是(A)(B>(C)(D)答案;D解析;盧瑟
19、福利用次苞子轟擊金箱的療二研究原子結(jié)構(gòu),正對(duì)原子核的口 粒子被反彈,范靠近原子核H偏轉(zhuǎn)角泥、所以正確反映實(shí)蜓言果的示意圖是九2. (2020 浙江理綜)關(guān)于天然放射現(xiàn)象,下列說法正確的是A. “射線是由氯原子核衰變產(chǎn)生B. 3射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生C. 丫射線是由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生D.通過化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性答案:D解析.此題考查放射性和射線的產(chǎn)生機(jī)理等知代點(diǎn),,Q射線是放射性原子核發(fā)生 口衰變產(chǎn)生的,P射線是放射性原子核發(fā)生6衰變產(chǎn)生的,尸射線是由原子核由 較高肯繳躍遷到較低能級(jí)產(chǎn)生的,選項(xiàng)ABC錯(cuò)誤,放射性是原子核產(chǎn)生的,通過 化苧反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性,選項(xiàng)0正確
20、“3. (2020 重慶理綜)核電站核泄漏的污染物中含有碘 131和葩137。.碘131的半衰期約為8天,會(huì)釋放 射線;葩137是葩133的同位素,半衰期約為 30年,發(fā)生衰變時(shí)會(huì)輻射射線。下列說法正確的是A.碘131釋放的 射線由氨核組成B.葩137衰變時(shí)輻射出的 光子能量小于可見光光子能量C.與葩137相比,碘131衰變更慢。D.與葩33和葩137含有相同的質(zhì)子數(shù)答案;q解析;破1幻釋放的尸射線由電子組成,選項(xiàng)A錯(cuò)誤I艷137衰變時(shí)輻射出的,光子能量大于可見光光子能量,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,與艷1N7相比,碘n 衰變更快,選項(xiàng)C錯(cuò)誤?與鈍133和鈍137含有相同的質(zhì)子數(shù),互為同位素,選 項(xiàng)D正確。4
21、. ( 2020 上海物理)天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示,由 此可推知三種射線紙鋁(A)來自于原子核外的電子(B)的電離作用最強(qiáng),是一種電磁波(C)的電離作用較強(qiáng),是一種電磁波(D)的電離作用最弱,屬于原子核內(nèi)釋放的光子答案,解析;來自于原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子放出的電子,的電離作用最強(qiáng), 是口粒子。的電離作用最弱,屬于原子核內(nèi)稀放的光子.選項(xiàng)DIE確口5. ( 2020 上海物理)在存放放射性元素時(shí),若把放射性元素置于大量水中;密封于鉛盒中;與輕核元素結(jié)合成化合物.則(A)措施可減緩放射性元素衰變(B)措施可減緩放射性元素衰變(C)措施可減緩放射性元素衰變(D)上述措
22、施均無法減緩放射性元素衰變答案.D解析:放射性元素衰變是原子核內(nèi)發(fā)生的反應(yīng),任何物理化學(xué)方法均無 法減緩放射性元素衰變,選項(xiàng)口正確中6. (2020山東理綜卷)碘131核不穩(wěn)定,會(huì)發(fā)生 3衰變,其半衰變期為 8天。碘131核的衰變方程:133i 一(衰變后的元素用 X表示)。經(jīng)過 天有75%勺碘131核發(fā)生了衰變。答案 Q)宇一型16解析!根據(jù)核反應(yīng)遵循的規(guī)律,可得硬131r占衰變方程.卻f號(hào)工+ 工有 藍(lán)。二的碘行1核發(fā)生了衰變,說瞋絲;兩個(gè)半衰射,即經(jīng)過16天有7卻。的碘 131核發(fā)生了衰變。141717 (2020江蘇物理)有些核反應(yīng)過程是吸收能量的。例如在 X 7N 8。iH中,核反2
23、應(yīng)吸收的能重Q (m° mH ) (mx mN)c,在該核反應(yīng)中,X表布什么粒子? X粒子以動(dòng)能日轟擊靜止的17 N,若E=Q則該核反應(yīng)能否發(fā)生?請(qǐng)簡(jiǎn)要說明理由。答案,:韭 不能實(shí)現(xiàn).因?yàn)椴荒芡瑫r(shí)滿足能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律的要 求.解析.根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,可求得X粒子質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分 別為4利2,所以X表示:H+ ; He以動(dòng)能E,轟擊靜止的核,說明系統(tǒng)初動(dòng) 量不為零,由動(dòng)量守恒定律可知,系統(tǒng)末動(dòng)量一定不為零,由動(dòng)量與動(dòng)能關(guān)系可 知,系統(tǒng)末勃能一定不為零,所以,若6=Q,則該核反應(yīng)一定不能發(fā)生。8 (4分)(2020 海南物理卷19題( 1) 2020年3月11
24、日,日本發(fā)生九級(jí)大地震,造成福 島核電站的核泄漏事故。在泄露的污染物中含有131I和137cs兩種放射性核素,它們通過一系列衰變產(chǎn)生對(duì)人體有危害的輻射。在下列四個(gè)式子中,有兩個(gè)能分別反映131I和137cs衰變過程,它們分別是 和 (填入正確選項(xiàng)前的字母)。131I和137cs原子核中 的中子數(shù)分別是 和.1371131013701311A.X1 - 56 Ba+°n B.X 2- 54 Xe+-1e C.X 3- 56 Ba+-1 e D.X 4- 54 Xe+ p【答案】B C 78 K2解析!由質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒可以得出能反映處I 衰變過程的是方程原子核中的中子數(shù)是131-5
25、3 = 735能反映少R衰變過 程的是方程C,,三七5原子核中的中子數(shù)是137-55=S2(9 (2020天津理綜卷)回旋加速器在核科學(xué)、核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng) 用,有力地推動(dòng)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。(1)當(dāng)今醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備PET/CT堪稱“現(xiàn)代醫(yī)學(xué)高科技之冠”,它在醫(yī)療診斷中,常利用能放射正電子的同位素碳11作為示蹤原子。碳11是由小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氮14獲得,同時(shí)還產(chǎn)生另一粒子,試寫出核反應(yīng).方程。若碳11的半衰期t為20min,經(jīng)2.0h剩余碳11的質(zhì)量占原來的百分之幾?(結(jié)果取2位有效數(shù)字)(2)回旋加速器的原理如圖,D和是兩個(gè)中空的半徑為 R的半圓金屬
26、盒,它們接在電壓一定、頻率為f的交流電源上。位于D圓心處的質(zhì)子源 A能不斷產(chǎn)生質(zhì)子(初速度可以忽略,重力不計(jì)),它們?cè)趦珊兄g被電場(chǎng)加速,D、D2置于與盒面垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。若質(zhì)子束從回旋加速器輸出時(shí)的平均功率為 P,求輸出時(shí)質(zhì)子束的等效電流I與P、B、R f的關(guān)系式(忽略質(zhì)子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,其最大速度遠(yuǎn)小于光速)(3)試推理說明:質(zhì)子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí),隨軌道半徑r的增大,同一盒中相鄰軌道的半徑之差 r是增大、減小還是不變?解析】(1)核反應(yīng)方程為"V三H設(shè)碳原有質(zhì)量為g,經(jīng)過剩余的質(zhì)量為m,根據(jù)半衰期定義有設(shè)質(zhì)子質(zhì)量為皿電荷量為q,質(zhì)子離開加速器時(shí)速度大小為
27、一由牛頓第 二定律知丁- R質(zhì)子運(yùn)動(dòng)的回旋周期為v qS由回旋加速器工作原理可知,交流電源的頻率與質(zhì)子回旋頻率相同,由周期T 與頻率f的關(guān)系得設(shè)在t時(shí)間內(nèi)離開加速器的質(zhì)子數(shù)力叱則質(zhì)子來從回旋加速器輸出時(shí)的平均功v 12A - - wv產(chǎn)二一=®t輸出時(shí)質(zhì)子的等效電流/= xt由上述各式得7 = 若以單個(gè)質(zhì)子為研究對(duì)象解答過程正確的同樣得分。(3)方法一設(shè)為同一盒中質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌道頭徑的庠以,相鄰的軌道半徑分別為k 小-在相由軌道匕員子對(duì)應(yīng)的速度大小分別為%、%”4 2之間的電壓為u,由動(dòng)能"上知由洛倫茲力充當(dāng)質(zhì)子做圓門運(yùn)動(dòng)的冗u力, 知”皆,I2qC = f(HO 2m整理得
28、Ar.= 、4"9©的(匕+/)因U、q、m、B均為定值,令C=±£,由上式得 憐Ar-=彳+今“相鄰軌道半徑小/A-之差*.1 = % -同理今-1十晨一因?yàn)镵 入,比較M得說明隨軌道半徑r的增大,同一盒中相鄰軌道的半涇之差減小。方法二;設(shè)為同一盒中質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌道半徑的序數(shù) 相鄰的軌道半徑分別為J馬(尸 ),X =T -,在相應(yīng)軌道-質(zhì)子對(duì)應(yīng)的速度大小分別為以、%,、D:之間的電壓為IL由洛化蘢力充當(dāng)質(zhì)子做七周運(yùn)動(dòng)的口心力,飛=2工,故 翎2=二 。* %由功能定理知,質(zhì)子每加速一次,其動(dòng)能增量AEr = qUC以質(zhì)子在氏盒中運(yùn)動(dòng)為例,第k次進(jìn)入工時(shí),植
29、電場(chǎng)加速(M-1)次,速度大小為|(2L,同理,質(zhì)子第也十1)次進(jìn)入工時(shí),速度大小為綜合上述各式得整理得心一蠟_ 二M+14也十雙一“)同理,對(duì)于相鄰軌道半徑北山工”整理后有w _ ?公1-(2)+1)&十上:)由于%小比較3%、得k產(chǎn)此13說明隨軌道半徑的增大.同一盒中相鄰軌道的半徑之差減小,用同樣的方 法也可得到質(zhì)子在5盒申運(yùn)動(dòng)時(shí)具有相同的結(jié)論.【點(diǎn)評(píng)】此題以醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備PET/CT切入,綜合考查相關(guān)知識(shí),難度較大。四.2020年高考題1. (2020上海物理)盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,這一模型建立的基礎(chǔ)是A. a粒子的散射實(shí)驗(yàn)B.對(duì)陰極射線的研究C.天然放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)
30、D.質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)【解析】盧瑟福提出了原子的9式結(jié)松戊組建立N基礎(chǔ)是q粒子的散射實(shí)驗(yàn),選 項(xiàng)內(nèi)正確:揚(yáng)樹孫發(fā)現(xiàn)電子的基礎(chǔ)是對(duì)方極射管,研究,選項(xiàng)B錯(cuò)誤i貝克勒 爾發(fā)現(xiàn)天然放射性現(xiàn)象,說明原子核具有復(fù)雜廿培構(gòu),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;盧瑟福用口 粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子,選項(xiàng)D銬'喀案1A【點(diǎn)評(píng)】此題考查物理學(xué)史J重要實(shí)乙及其對(duì)它的重大發(fā)現(xiàn).2.(2020四川理綜)下列說法正確的是A .“粒子大角度散射表明“粒子很難進(jìn)入原子內(nèi)部B.氫原子躍遷發(fā)出的光從空氣射入水時(shí)可能發(fā)生全反射C.裂變反應(yīng)有質(zhì)量虧損,質(zhì)量數(shù)不守恒D. 丫射線是一種波長(zhǎng)很短的電磁波工解析1 0粒子大角度散射表明口粒子在穿過金箔時(shí)受到了很大
31、的庫侖斤力, 說明原子中有一個(gè)帶正電的核,選項(xiàng)A錯(cuò)誤步任何光從空氣射入水時(shí)都不可能發(fā) 生全反射,選項(xiàng)B錯(cuò)促.裂變反應(yīng)有質(zhì)量虧損,但質(zhì)量數(shù)守恒,選項(xiàng)D錯(cuò)誤q y 射線是一種波長(zhǎng)很短頻率很高的電磁彼,選項(xiàng)D正確,年案10【點(diǎn)評(píng)1此題綜合考查粒子大角度散射實(shí)驗(yàn),全反射,裂變反應(yīng)、射箕的本 質(zhì)等。3. (2020天津理綜)下列關(guān)于原子和原子核的說法正確的是A . 3衰變現(xiàn)象說明電子是原子核的組成部分B.玻爾理論的假設(shè)之一是原子能量的量子化C .放射性元素的半衰期隨溫度的升高而變短D.比結(jié)合能越小表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固TRW : 口衰變釋放的電不工原子楷的中了特此為質(zhì)子和電子,原子核內(nèi)凌 有電子
32、,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;玻爾理論的假設(shè)之一是回了能量的量子化,選項(xiàng)B正確: 放射性元素的半衰期是原子核本身屬性,與所處的物理化學(xué)狀態(tài)無關(guān),選項(xiàng)C 錯(cuò)誤.比結(jié)合能越大表示原了核中的種-二占得越牢固,選項(xiàng)D錯(cuò)誤?【答案】B【點(diǎn)評(píng)】此題考查破爾理論d衰變:星期和匕渭合能等知識(shí)點(diǎn)。4. (2020全國(guó)理綜1)原子核238U經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?239oTh ,繼而經(jīng)放射性衰變234234 .變?yōu)樵雍?1 Pa,再經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?2U 。放射性衰變、和依次為A. a衰變、3衰變和3衰變 B . 3衰變、a衰變和3衰變C. 3衰變、3衰變和“衰變 D . a衰變、3衰變和“衰變【解析】原子核方匯身放射性
33、衰變變?yōu)樵雍司鞹h,質(zhì)量數(shù)減少電荷數(shù) 減少2 .說明為匹衰變:,Th經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍耍≒a.質(zhì)子數(shù)增加 1,質(zhì)量數(shù)不變,說明為6點(diǎn)變彳與Ph經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍宋缚谫|(zhì)子數(shù)增加1,質(zhì)量數(shù)不變,說明為日衰變,所以選項(xiàng)A正確【答案】A工點(diǎn)評(píng)】考查原子核的表變規(guī)律。14145 (2020福建理綜)C測(cè)年法是利用C衰變規(guī)律對(duì)古生物進(jìn)行年代測(cè)定的方法。若以橫坐標(biāo)t表示時(shí)間,縱坐標(biāo) m表示任意時(shí)刻14C的質(zhì)量,mo為t = 0時(shí)14C的質(zhì)量。下面四幅圖中能正確反映14C衰變規(guī)律的是。(填選項(xiàng)前的字母)【解析1根據(jù)放射性元素的演變規(guī)律,剩余質(zhì)量L,衰變規(guī)律圖象應(yīng)該是底數(shù)為述的指數(shù)圖象.是一向下凹的曲
34、所以肯正確反映:七衰變規(guī)律 的是圖CoE答案】c【點(diǎn)評(píng)】考查反映衰變規(guī)律叱mr圖祭.6 . (2020上海物理)某放射性元素經(jīng)過11.4天有7/8的原子核發(fā)生了衰變,該元素的半衰期為A. 11.4 天 B . 7.6 天 C . 5.7天D . 3.8 天US折】有弛的原子核發(fā)生了衰變,即剩余建,根據(jù)放射性元素的衰變規(guī)律, 經(jīng)過3個(gè)半裊期剩余抽,所以半裝期T=1LV3天=34天,選項(xiàng)D正確。溶氧D【點(diǎn)評(píng)】考查原子核半衰期的計(jì)算。7 (2020廣東理綜)關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型,下列表述正確的有a. 23|ur 290仆+2%是“衰變B. 14N+2 Hh 18o+;H是 3 衰變C. 2 H+
35、3HR :He+0n是輕核聚變_82 -8240D. 34 S1 36 Kr+ 2 He+2 1 e 是重核裂變解析】i核反應(yīng):Llf : Th+:H發(fā)出了 a粒子,是of衰變,選項(xiàng)總正確: ¥出:。7H是在粒子轟擊氮核產(chǎn)生質(zhì)子的反應(yīng),屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變, 選項(xiàng)B錯(cuò)誤;門是允笳聚合成氮核的聚變反應(yīng),選項(xiàng)C正確一; f £ Kr+,He-21白是曾Se釋放出氨核和電子的衰變反應(yīng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤中【答案】AC1點(diǎn)評(píng)】此題考查對(duì)核衰變和核反應(yīng)的類型判斷,要根據(jù)各種核反應(yīng)的特征進(jìn)行 判斷。5. (2020北京理綜)太陽因核聚變釋放出巨大的能量,同時(shí)其質(zhì)量不斷減少。太陽每秒鐘輻射出的能
36、量約為 4X 1026J,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,太陽每秒鐘減少的質(zhì)量最接近A.10 36 kgB.1018 kgC.1013 kgD.109 kg【解析】;根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程,太陽每秒鐘減少的質(zhì)量Am_ 410選項(xiàng) D正確”c* 9xlOut答案】D【點(diǎn)評(píng)】凡是釋放能量的核反應(yīng),其核反應(yīng)后的總質(zhì)量必然小于反應(yīng)前的總質(zhì)量.四.2020年高考題1. (2020 安徽理綜)原子核聚變可望給人類未來提供豐富的潔凈能源。當(dāng)就等離子體被加熱到適當(dāng)高溫時(shí),就核參與的幾種聚變反應(yīng)可能發(fā)生,放出能量。這幾種反應(yīng)的總效果可._ 241_ 1_以表示為61Hk2Hed1H20n43.15MeV由平衡條件可知A.
37、 k=1, d=4 B.k=2, d=2 C.k=1, d=6 D.k=2, d=3答兼B解析:由質(zhì)量藪守恒和電荷數(shù)守恒,分別有4Jt+d = l。,2kd=6,解得依2,*2。正福選項(xiàng)為Bo2 (2020 北京理綜)下列現(xiàn)象中,與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是A.粒子散射現(xiàn)象B .天然放射現(xiàn)象C.光電效應(yīng)現(xiàn)象.原子發(fā)光現(xiàn)象答都B解析:天然放射現(xiàn)象與原子核內(nèi)部變化有關(guān),選項(xiàng)B正確。3 (2020廣東物理)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的23He (氮3)。它是一種高效、清潔、安全的核聚變?nèi)剂?,其參與的一種核聚變反應(yīng)的方程式為23He 23He 211H ;He。關(guān)于3一、 2 He聚變下列表述正確的是A.
38、聚變反應(yīng)不會(huì)釋放能量B. 聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核3C.聚變反應(yīng)沒有質(zhì)量方損D.目前核電站都米用2He聚變反應(yīng)發(fā)電【答案】B.1解析】聚變反應(yīng)時(shí)將質(zhì)量較小的輕核聚變成L量較大的核,聚變過程會(huì)有質(zhì)量 虧損,要放出大量的能量。且目前核h :,卻采用采用鈾核的裂變反應(yīng).因此E 正確a4 (2020 海南物理)缽的放射性同位素239 Pu靜止時(shí)衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài) 925U和 粒子, 235而鈾核激發(fā)態(tài)92 U、-235立即衰變?yōu)殁櫤?2 U ,并放出能量為 0.097MeV的光子。已知:239 94 PU235 一 192 U和粒子 的質(zhì)量分別為mPu 239.0521u、mu 235.0439u和4.
39、0026u 1u2931.5MeV/c(1)寫出衰變方程;(2)已知衰變放出的光子的動(dòng)量可忽略,求粒子的動(dòng)能。解析:Q)衰變方程為或合起來有(2)上述衰變過程的代量虧損為放出的能量為* =,*代這能來那個(gè)是軸核會(huì)七的動(dòng)能與-“粒子的動(dòng)能E二和】光子的能量三之和A£ = E匚- + £由式得E十E =(啊叫-%。*-E;設(shè)衰變后的軸核和a粒子的速度分別為憶和v ,則由動(dòng)量守恒有叫將 =叫朋血 L .Mla?又由動(dòng)能的定義知E匚=g嗎五工二|叫用由式得殳三0心 網(wǎng)由曬式得 工二一Xr(wPb -mr-E. IWr* - w L代入題給數(shù)據(jù)得£ = 5 034M2V V
40、r五.2020年高考題1 (2020 北京理綜)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子聚變結(jié)合成一個(gè)笊核,同時(shí)輻射一個(gè)T光子。已知質(zhì)子、中子、笊核的質(zhì)量分別為 mi、m2、m3,普朗克常量為h,真空中的光速為 c。下列說 法正確的是()A.核反應(yīng)方程是;H+;n; H+丫B.聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損m m i+m2- m3C.輻射出的丫光子的能量 E=(m-m-m)c hD. T光子的波長(zhǎng) 2(m1 m2 m3)c答案:B解析;一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子聚變小合成- MS核的核反應(yīng)方程是;也如十八選項(xiàng)人錯(cuò)誤;聚變反產(chǎn)中的師笈虧損小高反應(yīng)前質(zhì)量和減去反應(yīng)后質(zhì) 量和,即Aw二制二十加21g.選項(xiàng)B正確, 3射出的/光子的能量5=
41、 A =*: mg信選項(xiàng)。錯(cuò)誤寧1:一工八將了類)的波長(zhǎng)/.=1。飛一巾二一%Ju 選項(xiàng)口錯(cuò)誤.【點(diǎn)評(píng)】綜合考查核反應(yīng)、核能計(jì)算、光子能量等122 (2020 海南物理)某考古隊(duì)發(fā)現(xiàn)一古生物骸骨.考古專家根據(jù)骸骨中6c的含量推斷出了該生物死亡的年代.已知此骸骨中14c的含量為活著的生物體中14c的1/4, 16c的半衰期為5730年.該生物死亡時(shí)距今約 年.答案:U460解析二此骸骨中箕的含量為活著的生物體中C的14經(jīng)過了兩 個(gè)半衰期,該生物死亡時(shí)距今約2乂57前年二114E0年.六.2020年高考題1. (2020 四川理綜)關(guān)于天然放射現(xiàn)象,下列說法正確的是A .放射性元素的原子核內(nèi)的核子
42、有半數(shù)發(fā)生變化所需的時(shí)間就是半衰期B .放射性物質(zhì)放出的射線中,“粒子動(dòng)能很大.因此貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很強(qiáng)C .當(dāng)放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時(shí),將發(fā)生3哀變D.放射性的原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷,時(shí),輻射出丫射線答案:DD解析:放射性元親的原子椽有半數(shù)發(fā)生變化所需的時(shí)間就是半衰期, 選項(xiàng)反錯(cuò)誤手放射性物質(zhì)放出白射線廣,口苞子M能很大1貫穿物防的本領(lǐng)很弱1 選項(xiàng)B錯(cuò)誤號(hào)當(dāng)放射性元素的回子的核外由一式有較高能量時(shí),將輻射電磁液, 選項(xiàng)c錯(cuò)誤,放射性的原子核發(fā)烽二產(chǎn)生的新膜從高能緩向低能被跖遷時(shí), 瑤射出丫射線,選項(xiàng)D正蠲力七.2020年高考題1 (2020 全國(guó)理綜1)
43、某原子核A X吸收一個(gè)中子后,放出一個(gè)電子,分裂為兩個(gè)a粒子。由此可知A.A=7, Z=3 B.A=7 , Z= 4 C.A=8 , Z= 3 D.A=8 , Z= 4答案:A解析:根據(jù)核反應(yīng)遵循的規(guī)律,A=7. 2 = 3,選項(xiàng)A正確.235 M2 (2020 天津理綜)一個(gè) 92U原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng),其裂變方2351941程為92U+ 0n-X+ 38Sr + 2 0n,則下列敘述正確的是A X原子核中含有 86個(gè)中子B X原子核中含有141個(gè)核子C因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量,根據(jù)E= 2m(2,所以裂變后的,總質(zhì)量數(shù)增加D因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量,出現(xiàn)質(zhì)量虧損,所以生成物的總質(zhì)
44、量數(shù)減少答案r A解析根據(jù)核反應(yīng)遵循的規(guī)律,X原子核中含有54個(gè)質(zhì)子,配個(gè)中子, 140個(gè)核子,選項(xiàng)A正確E錯(cuò)誤;因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量.出現(xiàn)質(zhì)量虧損,所以生 成物的總質(zhì)量減少f但是總質(zhì)量數(shù)不變?選項(xiàng)CD錯(cuò)誤.3. (2020全國(guó)理綜2)現(xiàn)有三個(gè)核反應(yīng)廣、24240 ii Na12Hie2351141921 92 U 0 n 56 Ba 36 Kr 30 n 2341 _1H 1H 2 He 0n下列說法正確的是A.是裂變是3衰變聚變B.是聚變是裂變是3衰變C.是3衰變是裂變聚變D.是3衰變是聚變是裂變答案1C解析:是它演變是裂變聚變,選項(xiàng)C正確。4. (2020 四川理綜)某核反應(yīng)方程為2H+;
45、H> 4He+X。已知2 H的質(zhì)量為2.0136u , ;H的質(zhì)量為3.0180U , 2He的質(zhì)量為4.0026u , X的質(zhì)量為1.0087u。則下列說法中正確的是A. X是質(zhì)子,該反應(yīng)釋放能量B. X是中子,該反應(yīng)釋放能量C. X是質(zhì)子,該反應(yīng)吸收能量D. X是中子,該反應(yīng)吸收能量答案:B解析:根據(jù)核反應(yīng)遵循規(guī)律,X是中,該反應(yīng)是聚變反應(yīng),釋放靛量. 選項(xiàng)B正確?八.2020年高考題1. (2020 北京理綜)為紀(jì)念愛因斯坦對(duì)物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn),聯(lián)合國(guó)將2020年定為“國(guó)際物理年”。對(duì)于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E=mC,下列說法中不正確的是A.E=mC?表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比
46、B.根據(jù)A E= A m(2可計(jì)算核反應(yīng)的能量C.一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)笊核時(shí)釋放能量,表明此過程出現(xiàn)了質(zhì)量虧損D.E=m(2中的E是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能答案;D解析一E=m/中的E是質(zhì)量為m的物體對(duì)應(yīng)的能量,不是發(fā)生核反應(yīng) 中釋放的核能,說法中不正確的是為2. (2020 江蘇物理)下列核反應(yīng)或核衰變方程中,符號(hào)“X”表示中子的是9412c v14417 -(A) 4Be 2He 6c X(B)7 N 2He 8O X20412021239239(C) 80 Hg 0 n 78 Pt 21H X (D)92U93 Np X管案”解析:根據(jù)核反應(yīng)遵循規(guī)律可知>4:He;CX中"X ”表示中子,選項(xiàng)A正確?九.2020年高考題1 (2020全國(guó)理綜1)本題
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