2024年高考物理二輪復習專題- 原子物理與物理學史- 原子與原子核（解析版）

2024年高考物理二輪復習專題-原子物理與物理學史-原子與原子核一．原子核的衰變及半衰期、衰變速度1．（2024?青羊區(qū)校級模擬）下列四幅圖分別對應四種說法，其中說法正確的是（）A．圖甲中，當滑片P向右滑到一定程度時，電流表沒有示數(shù) B．圖乙中，氫原子從n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出一個光子后，電勢能減小，動能增大，總能量增大 C．圖丙中，說明氫原子核衰變時，每過3.8天，發(fā)生衰變的原子核數(shù)目保持不變 D．圖丁中，可以推斷出，氧原子核（）比鋰原子核（）更穩(wěn)定【解答】解：A、P向右滑動時，光電管所加電壓為正向電壓，所以即使滑片P向右滑到最右端，電流表都一定有示數(shù)，故A錯誤；B、氫原子從n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出一個光子后，電子的軌道半徑減小，原子總能量減小，根據(jù)知，則，電子的動能增大，電勢能減小，故B錯誤；C、每經(jīng)過一個半衰期后原來的放射性原子剩下一半；則圖丙中，每過3.8天，發(fā)生衰變的原子核數(shù)目都相應的減少一半，故C錯誤；D、圖丁中，氧原子核（）的比結(jié)合能比鋰原子核（）大，則可以推斷出，氧原子核（）比鋰原子核（）更穩(wěn)定，故D正確；故選：D。2．（2024?南寧一模）醫(yī)學影像診斷設備PET/CT是借助于示蹤劑可以聚集到病變部位的特點來發(fā)現(xiàn)疾病的。示蹤劑常利用同位素作示蹤原子標記，其半衰期為20min。小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊獲得，同時還釋放一種粒子的射線。則下列說法正確的是（）A．用高速質(zhì)子轟擊，生成的同時釋放的粒子是中子 B．用高速質(zhì)子轟擊，生成的同時釋放的粒子是α粒子 C．當聚集到病變部位時，其半衰期會發(fā)生變化 D．用高速質(zhì)子轟擊，在一次核反應過程中，核反應前和質(zhì)子的質(zhì)量之和，一定與核反應后與所釋放的這種粒子的質(zhì)量之和完全相同【解答】解：AB、根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知，該核反應方程中產(chǎn)生的粒子的質(zhì)量數(shù)為A＝1+14﹣11＝4，電荷數(shù)為z＝1+7﹣6＝2，可知釋放的粒子為α粒子（），故A錯誤，B正確；C、半衰期與元素所處的物理環(huán)境和化學狀態(tài)無關，因此其半衰期不可能變化，故C錯誤；D、核反應的過程總伴隨能量的變化，所以核反應前和質(zhì)子的質(zhì)量之和，一定與核反應后與所釋放的這種粒子的質(zhì)量之和不相等，故D錯誤。故選：B。3．（2024?天心區(qū)校級模擬）14C﹣尿素呼氣試驗是現(xiàn)在醫(yī)院檢測病人有沒有感染幽門螺桿菌（Hp）的重要手段之一。病人服用的被碳14標記的藥物，會在幽門螺桿菌分泌物的作用下轉(zhuǎn)變成被碳14標記的二氧化碳經(jīng)呼吸作用排出。若檢測過程中藥物中的碳14在單位時間內(nèi)衰變的次數(shù)為n，被碳14標記的二氧化碳會在病人服藥1小時之后的7個小時內(nèi)均勻排出，現(xiàn)采集病人服用藥物2小時后在三分鐘內(nèi)呼出的氣體。已知碳14的半衰期足夠長，則采集到的病人呼出的氣體中碳14在單位時間內(nèi)衰變的次數(shù)約為（）A． B． C． D．【解答】解：被碳14標記的二氧化碳會在7個小時內(nèi)均勻排出，則在這段時間內(nèi)三分鐘內(nèi)呼出的氣體中碳14占碳14總量的，所以三分鐘內(nèi)呼出的氣體中碳14單位時間內(nèi)衰變的次數(shù)約為原來的，即為，故B正確，ACD錯誤。故選：B。4．（2024?重慶模擬）自然界中的放射性原子核經(jīng)過多次α和β衰變，最終衰變成穩(wěn)定的原子核，在這一過程中，可能發(fā)生的衰變是（）A．Po→+ B．→+ C．→+ D．→+【解答】解：原子核衰變前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，且能改變質(zhì)量數(shù)的只有α衰變，因為發(fā)生一次α衰變質(zhì)量數(shù)少4，中間新核的質(zhì)量數(shù)可能為212、216、220、224、228，只有原子核的質(zhì)量數(shù)符合要求；結(jié)合α衰變的特點可知，可能發(fā)生的α衰變?yōu)椤?，故B正確，ACD錯誤。故選：B。二．原子核的人工轉(zhuǎn)變5．（2024?海南）2023年6月7日，國家核安全局給予中國科學院上海應用物理研究所核反應堆運行許可證，世界首個釷基反應堆在甘肅省武威市正式運行，釷總儲量夠全球用2萬年．釷原子核反應過程為，下列說法正確的是（）A．三個核反應都是衰變反應 B．X為中子 C．Y是來自于原子核外的電子 D．針原子核有142個中子【解答】解：AB．核反應過程中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可知、X、Y均為電子，故上述兩個方程為β衰變方程，而是人工核反應，不是衰變反應，故AB錯誤；C．Y為電子，核反應生成電子來自于原子核的內(nèi)部中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子產(chǎn)生的，而不是來源于原子核外的電子，故C錯誤；D．釷原子核的中子為232個﹣90個＝142個，故D正確。故選：D。6．（2024?成都模擬）下列說法正確的是（）A．居里夫人最早發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象 B．盧瑟福依據(jù)α粒子散射實驗的現(xiàn)象提出了原子的核式結(jié)構理論 C．愛因斯坦最先提出了微觀領域的能量量子化概念 D．查德威克通過核反應+→+發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子【解答】解：A、貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象最早發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，故A錯誤；B、盧瑟福依據(jù)α粒子散射實驗的現(xiàn)象提出了原子的核式結(jié)構理論，故B正確；C、普朗克最先提出了微觀領域的能量量子化概念，故C錯誤；D、盧瑟福通過核反應+→+發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，查德威克發(fā)現(xiàn)了中子，故D錯誤。故選：B。三．結(jié)合能與比結(jié)合能7．（2024?寧波模擬）2023年8月24日，日本福島第一核電站啟動核污染水排海，引起了全球社會各界的高度關注和深切擔憂。核污染水中含有的氚、鍶﹣90、銫﹣137、碘﹣129等放射性元素，都有可能對人類和自然界造成損害。其中鍶（Sr）半衰期為30年，它經(jīng)β衰變轉(zhuǎn)變?yōu)獒惡?。下列說法正確的是（）A．釔原子核內(nèi)有52個中子 B．釔核的比結(jié)合能比鍶核大 C．100個鍶原子核經(jīng)過30年，還剩50個 D．鍶經(jīng)通過β衰變產(chǎn)生的電子來自鍶原子的核外電子【解答】解：AB．鍶經(jīng)β衰變轉(zhuǎn)變?yōu)獒惡?，根?jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知釔核的質(zhì)子數(shù)變?yōu)?9，質(zhì)量數(shù)不變?yōu)?0，且釔核的比結(jié)合能比鍶核大，由此可知釔原子核內(nèi)有51個中子，故A錯誤，B正確；C．半衰期是大量原子的統(tǒng)計規(guī)律，100個鍶原子核衰變具有隨機性，故C錯誤；D．β衰變實質(zhì)是原子核一個中子轉(zhuǎn)變成一個質(zhì)子和一個電子，所以鍶經(jīng)通過β衰變產(chǎn)生的電子來自鍶原子核，故D錯誤。故選：B。8．（2024?江蘇模擬）在恒星內(nèi)部發(fā)生的核反應和中，X、Y代表兩種不同的原子核，則（）A．X、Y是同位素 B．X的結(jié)合能比Y的大 C．Y的核子數(shù)與相等 D．X的中子數(shù)為7【解答】解：AB．由可知，Y的電荷數(shù)比X的電荷數(shù)多1，所以X、Y不是同位素；Y的質(zhì)量數(shù)比X的質(zhì)量數(shù)大，所以Y的結(jié)合能比X的大，故AB錯誤；C．由可知，Y的核子數(shù)比少1，故C錯誤；D．由，，結(jié)合反應過程質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可知Y的質(zhì)量數(shù)15﹣1＝14，電荷數(shù)8﹣1＝7；則X的質(zhì)量數(shù)14﹣1＝13，電荷數(shù)7﹣1＝6，則X的中子數(shù)為13﹣6＝7故D正確。故選：D。9．（2024?徐州二模）吸煙有害健康，煙草中含有放射性元素釙210，衰變方程為→X+，衰變產(chǎn)生的α粒子對肺組織會造成損傷。下列說法正確的是（）A．α粒子很容易從肺穿到體外 B．X核的核子數(shù)是82個 C．X核的比結(jié)合能比的大 D．升高溫度可以加快的衰變【解答】解：A、α射線貫穿本領最弱，用一張白紙就可以將它擋住，故A錯誤；B、根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可知原子核X的核子數(shù)為210﹣4＝206個，故B錯誤；C、衰變過程中伴隨著質(zhì)量虧損，釋放出核能，因此生成物比反應物更穩(wěn)定，其比結(jié)合能也更大，故C正確；D、放射性元素衰變快慢與溫度無關，只與元素本身的性質(zhì)有關，故D錯誤。故選：C。10．（2024?呂梁一模）在物理學中圖像可以直觀地反映物理量之間的關系，如圖所示，甲圖是光電管中光電流與電壓關系圖像，乙圖是c、d兩種金屬遏止電壓與入射光頻率之間的關系圖像，丙圖是放射性元素氡的質(zhì)量和初始時質(zhì)量比值與時間之間的關系圖像，丁圖是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)之間關系圖像，下列判斷正確的是（）A．甲圖中，a光的頻率大于b光的頻率 B．乙圖中，金屬c的逸出功大于金屬d的逸出功 C．丙圖中，每過3.8天要衰變掉質(zhì)量相同的氡 D．丁圖中，質(zhì)量數(shù)越大比結(jié)合能越大【解答】解：A．由圖可知，a光的截止電壓大，根據(jù)光電效應方程可知Ek＝hν﹣W0根據(jù)能量守恒定律可得：eU＝Ek有可知對應遏止電壓大的a光頻率大，故A正確；B．根據(jù)eUc＝hν﹣W0，有W0＝hν﹣eUc，當頻率相等時，由于金屬c遏止電壓大，所以c的逸出功小，故B錯誤；C．根據(jù)題意可知氡半衰期為3.8天，因為每次衰變后的氡質(zhì)量均變成原來的一半，所以每過3.8天要衰變掉質(zhì)量不相同的氡，故C錯誤；D．由圖丁可知質(zhì)量數(shù)大，比結(jié)合能不一定大，故D錯誤。故選：A。11．（2024?長安區(qū)一模）本地時間2023年8月24日下午1點，日本政府正式開始向太平洋排放處理過的福島第一核電站“核污水”?！昂宋鬯敝泻写罅康碾耙约颁^141、氪92、鍶90等幾十種放射性元素，其中的半衰期為28年，衰變方程為。下列說法正確的是（）A．衰變方程中釋放出電子，說明原子核中存在電子 B．100個原子核經(jīng)過56年，還將剩余25個原子核未衰變 C．隨著海水溫度的變化，原子核的半衰期會發(fā)生變化 D．的比結(jié)合能比的比結(jié)合能小【解答】解：A．β衰變的本質(zhì)是原子核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)變成一個質(zhì)子與一個電子，電子從原子核中釋放出來，不能說明原子核內(nèi)有電子，故A錯誤；B．半衰期是大量放射性原子衰變的統(tǒng)計結(jié)果，對個別放射性原子沒有意義，故B錯誤；C．半衰期與元素的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)無關，即若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將不變，故C錯誤；D．β衰變是自然發(fā)生的，衰變的過程中釋放核能，則的結(jié)合能更大，它們的核子數(shù)相等，所以的比結(jié)合能比的比結(jié)合能小，故D正確。故選：D。四．質(zhì)量虧損與質(zhì)能方程12．（2024?興慶區(qū)校級一模）研究表明原子核核子的平均質(zhì)量（原子核的質(zhì)量除以核子數(shù)）與原子序數(shù)有如圖所示的關系。一般認為大于鐵原子核質(zhì)量數(shù)（56）的為重核，小于則是輕核。下列對該圖像的理解正確的是（）A．從圖中可以看出，F(xiàn)e原子核核子平均質(zhì)量最小，F(xiàn)e原子核最不穩(wěn)定 B．從圖中可以看出，重核A裂變成原子核B和C時，需要吸收能量 C．從圖中可以看出，輕核D和E發(fā)生聚變生成原子核F時，需要釋放能量 D．從圖中可以看出，重核隨原子序數(shù)的增加，比結(jié)合能變大【解答】解：A.輕核可聚變?yōu)楦€(wěn)定的核，重核可裂變?yōu)楦€(wěn)定的核，則Fe原子核最穩(wěn)定，故A錯誤；B.重核A裂變成原子核B和C時，由圖可知，核子平均質(zhì)量減小，裂變過程存在質(zhì)量虧損，需要釋放能量，故B錯誤；C.輕核D和E發(fā)生聚變生成原子核F時，由圖可知，核子平均質(zhì)量減小，聚變過程存在質(zhì)量虧損，需要釋放能量，故C正確；D.由圖可知重核隨原子序數(shù)的增加，原子核越不穩(wěn)定，故比結(jié)合能越小，故D錯誤。故選：C。13．（2024?濟南模擬）2024年2月22日，我國科研人員利用礦物原位鋰同位素分析法，在大陸地幔中發(fā)現(xiàn)了來自海洋的鋰元素，為研究地質(zhì)歷史時期青藏高原不同圈層的相互作用提供了新思路。鋰的一種同位素Li的衰變方程為Li→Be+X。下列說法正確的是（）A．衰變方程中的X是電子 B．升高溫度可以加快Li的衰變 C．Li與Be的質(zhì)量差等于衰變的質(zhì)量虧損 D．方程中的X來自Li內(nèi)質(zhì)子向中子的轉(zhuǎn)化【解答】解：A、根據(jù)衰變過程中電荷量和質(zhì)量數(shù)守恒，可知X的電荷數(shù)為﹣1，質(zhì)量數(shù)為0，所以X是電子，故A正確；B、放射性元素衰變快慢與溫度無關，只與元素本身的性質(zhì)有關，故B錯誤；C、Li與Be的質(zhì)量差等于電子的質(zhì)量與質(zhì)量虧損的和，故C錯誤；D、方程式中的電子來自于鋰的一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子同時生成一個電子，故D錯誤；故選：A。14．（2024?濰坊一模）核能是蘊藏在原子核內(nèi)部的能量，合理利用核能，能有效緩解能源短缺問題。在核聚變實驗中，核反應方程是H+H→He+X，H核的結(jié)合能為E1，H核的結(jié)合能為E2，He核的結(jié)合能為E3。則一次核反應過程中（）A．反應前后的動量不守恒 B．X為 C．釋放的核能大小為E3﹣E2﹣E1 D．電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)不守恒【解答】解：A.核反應過程中可以認為不受外力作用，故動量一定守恒，故A錯誤；B.由核反應的電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得出，X為，故B錯誤；C.核反應釋放的核能為反應前后的核的結(jié)合能之和的差值，因此釋放的核能為E3﹣E2﹣E1，故C正確；D.核反應電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒，故D錯誤。故選：C。15．（2024?天心區(qū)校級一模）一個靜止的鈾核（）發(fā)生α衰變，釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為新核和α粒子的動能。已知真空中光速為c，衰變瞬間α粒子的動能為Ek，則此過程中的質(zhì)量虧損Δm為（）A． B． C． D．【解答】解：設α粒子的質(zhì)量為m1，速度為v，規(guī)定v的方向為正方向，反沖核的質(zhì)量為m2，反沖核的速度大小為v′。則根據(jù)動量守恒定律可得m1v＝m2v'用質(zhì)量數(shù)代替質(zhì)量，則m1的質(zhì)量數(shù)是4，m2的質(zhì)量數(shù)為238﹣4＝234得α粒子動能為反沖核的動能則釋放的總動能為E＝Ek′+Ek＝Ek+Ek＝Ek根據(jù)能量守恒，則釋放的核能根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得故ABD錯誤，C正確。故選：C。16．（2024?岳陽二模）現(xiàn)在地球上消耗的能量，追根溯源，絕大部分來自太陽，即太陽內(nèi)部核聚變時釋放的核能。已知氘氚核聚變方程為，其中的比結(jié)合能為E1，的比結(jié)合能為E2，的比結(jié)合能為E3，則一個氘核與一個氚核發(fā)生這樣的核反應釋放的能量為（）A．E3﹣E1﹣E2 B．E1+E2﹣E3 C．4E3﹣2E1﹣3E2 D．2E1+3E2﹣4E3【解答】解：的比結(jié)合能為E1，的比結(jié)合能為E2，的比結(jié)合能為E3，根據(jù)比結(jié)合能等于結(jié)合能與核子數(shù)的比值，可知該核反應中釋放的核能ΔE＝4E3﹣2E1﹣3E2，故C正確，ABD錯誤；故選：C。五．天然放射現(xiàn)象17．（2023?廣州二模）如圖所示的火災自動報警器具有穩(wěn)定性好、安全性高的特點，應用非常廣泛，其工作原理為：放射源處的镅放出的α粒子，使殼內(nèi)氣室空氣電離而導電，當煙霧進入殼內(nèi)氣室時，α粒子被煙霧顆粒阻擋，導致工作電路的電流減小，于是鋒鳴器報警。則（）A．發(fā)生火災時溫度升高，的半衰期變短 B．這種報警裝置應用了α射線貫穿本領強的特點 C．發(fā)生α衰變的核反應方程是Pu→Am+e D．發(fā)生α衰變的核反應方程是Am→Np+He【解答】解：A．半衰期不因外界環(huán)境的溫度而改變，只會受到核子本身的性質(zhì)影響，故A錯誤；B．根據(jù)題意可知，這種報警裝置應用了α射線電離能力強的特點，故B錯誤；CD．α衰變釋放出氦核，故核反應方程是Am→Np+He，故C錯誤，D正確。故選：D。六．α、β、γ射線及特點18．（2024?海安市校級模擬）如圖所示是自然界的一顆“磁星”，“磁星”（Magnetar）是中子星的一種，擁有極強的磁場，通過磁場的衰減，使之能源源不絕地釋放出以X射線及γ射線為主的高能量電磁輻射，下列說法正確的是（）A．X射線是高速電子流 B．X射線的波長小于γ射線的波長 C．X射線可以消毒 D．γ射線可以摧毀病變的細胞【解答】解：A．β射線是高速電子流，X射線不是高速電子流，故A錯誤；B．X射線的頻率小于γ射線的頻率，根據(jù)頻率與波長的關系，則X射線的波長大于γ射線的波長，故B錯誤；C．紫外線具有波長短、頻率高、能量大的特點可以進行消毒，X射線可以用來進行透視以診斷病情，故C錯誤；D．γ射線穿透能力較強，故可以摧毀病變的細胞，故D正確。故選：D。19．（2024?石景山區(qū)一模）工業(yè)部門可以使用放射性同位素發(fā)出的射線來測厚度。某軋鋼廠的熱軋機上安裝的射線測厚裝置如圖所示，讓γ射線穿過鋼板，探測器探測到的γ射線強度與鋼板的厚度有關，將射線強度的信號輸入計算機，可對鋼板的厚度進行自動控制。下列說法正確的是（）A．若鋼板變厚，則探測到γ射線變?nèi)?B．若鋼板內(nèi)部有裂縫，則探測到γ射線變?nèi)?C．該裝置主要利用γ射線的電離能力 D．若僅把γ射線換為α射線，該裝置仍正常運行【解答】解：ABC、隨著軋出的鋼板越厚，能透過鋼板的γ射線越弱，軋出的鋼板越薄，透過的射線越強，如果鋼板內(nèi)部有裂縫，則探測到γ射線變強，故A正確，BC錯誤；B、根據(jù)α、β、γ三種射線特點可知，γ射線穿透能力最強，α射線穿透能力最弱，為了能夠準確測量鋼板的厚度應用γ射線，故D錯誤。故選：A。20．（2023?呼倫貝爾一模）在物理學發(fā)展的進程中，人們通過對某些重要物理實驗的深入觀察和研究，獲得正確的理論認識。下列圖示的實驗中導致發(fā)現(xiàn)原子具有核式結(jié)構的是（）A．α粒子轟擊金箔多角度觀察 B．紫外線照射鋅板，觀察驗電器 C．放射源射線在電場中偏轉(zhuǎn) D．放射源射線與氮原子碰撞顯微鏡觀察【解答】解：A、此實驗為α散射實驗，盧瑟福通過這個實驗提出了原子的核式結(jié)構模型，故A正確；B、此實驗為光電效應實驗，和原子核式結(jié)構無關，故B錯誤；C、此實驗為射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)實驗，和原子核式結(jié)構無關，故C錯誤；D、盧瑟福通過用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故D錯誤。故選：A。七．放射性同位素及其應用21．（2024?普陀區(qū)二模）1934年，約里奧﹣居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔，獲得了中子和，放射性同位素又衰變產(chǎn)生和正電子。磷30是首個通過人工方法獲得的放射性同位素。（1）同位素具有相同的C；A.核子數(shù)B.中子數(shù)C.質(zhì)子數(shù)（2）磷30具有放射性，其衰變方程為。的半衰期是2.5min，經(jīng)過10min后還剩0.25g。（3）如圖所示，將α粒子、中子、正電子，以及離子P3﹣和Si4+等五種粒子一起注入到加速電場的中心P（忽略各粒子的初速度），部分粒子經(jīng)電場加速從加速電場負極板上的小孔N射出；然后沿以O1為圓心、R為半徑的圓弧通過靜電分析器，再經(jīng)速度選擇器篩選后，某種粒子進入磁分析器中，在磁場中偏轉(zhuǎn)后被磁場邊界處的探測板收集。設原子核中每個核子的質(zhì)量均為m0，已知元電荷為e（整個系統(tǒng)處于真空中，不計粒子重力和粒子間的相互作用力）。①經(jīng)電場加速從加速電場負極板上的小孔N射出的粒子有α粒子、正電子、離子Si4+。②若加速電場兩極板間的電壓大小為U，兩極板間距為L；靜電分析器中與圓心O1等距離的各點場強大小相等，方向指向圓心。則Si4+在加速電場中所受電場力大小為。靜電分析器中，與圓心O1距離為R處的電場強度的大小為。③（論證）在②的條件下，若粒子進入速度選擇器后，它們的運動軌跡如圖中虛線①、②、③所示，分析說明到達探測板的粒子是Si4+。④（計算）在②③的條件下，若磁分析器中以O2為圓心的足夠大半圓形區(qū)域內(nèi)，分布著方向垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度的大小為B，求Si4+在磁分析器中運動的時間和位移大小?！窘獯稹拷猓海?）同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)，不同的中子數(shù)，故核子數(shù)不同，故C正確，AB錯誤。故選：C。（2）根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知其衰變方程為：+。的半衰期為T＝2.5min，經(jīng)過t＝10min＝4T，還剩于質(zhì)量為m＝4×（）4g＝0.25g。（3）①因粒子初速度為零，故帶正電的粒子才能從加速電場的負極板上的小孔N射出，則α粒子、正電子，離子Si4+能從小孔N射出。②加速電場的電場強度大小為：E1＝，離子Si4+帶電量為4e，則其在加速電場中所受電場力大小為：F＝4eE＝。設帶電量為+q，質(zhì)量為m的離子從小孔N射出的速度為v，圓心O1距離為R處的電場強度的大小為E。對離子在加速電場被加速的過程，根據(jù)動能定理得：，解得：離子在靜電分析器中做勻速圓周運動，由電場力提供向心力，則有：，解得：E＝③由②的結(jié)論可知，α粒子（帶電量為2e，質(zhì)量為4m0）、正電子（帶電量為e，質(zhì)量可不計），離子Si4+（帶電量為4e，質(zhì)量為30m0）均能進入速度選擇器。由，可得三種粒子的速度大小分別為：vα＝、ve→∞、vSi＝可得：ve＞vα＞vSi進入速度選擇器時它們所受洛倫茲力（qvB）向下，電場力（qE）向上，可知速度較大的粒子會向下偏轉(zhuǎn)，根據(jù)圖中虛線①、②、③得運動軌跡可知沿直線運動一定是速度最小的，可知沿直線通過速度選擇器后到達探測板的粒子是速度最小的Si4+。④Si4+在磁分析器中做勻速圓周運動，軌跡為半個圓周，設其運動半徑為r，由洛倫茲力提供向心力得：解得：Si4+在磁分析器中運動的時間為t＝＝Si4+在磁分析器中運動的位移大小為x＝2r＝故答案為：（1）C；（2）；0.25g；（3）①α粒子、正電子，離子Si4+；②；；③論證見解析；④Si4+在磁分析器中運動的時間為，位移大小為。八．核力與四種基本相互作用22．（2024?南京模擬）下列說法正確的是（）A．重核分裂成中等大小的原子核，或者較小的核合并成中等大小的原子核，比結(jié)合能均增大 B．γ射線是由于原子核外電子躍遷而產(chǎn)生的 C．核力也叫做強相互作用，發(fā)生與原子核與原子核之間 D．放射性元素的半衰期將隨著時間的推移，不斷減小【解答】解：A、比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，重核分裂成中等大小的原子核，或者較小的核合并成中等大小的原子核，比結(jié)合能都將增大，故A正確；B、γ射線是由于原子核發(fā)生衰變過程中產(chǎn)生的，故B錯誤；C、核力屬于強相互作用，發(fā)生與核子與核子之間，故C錯誤；D、放射性元素的半衰期是元素的本身的屬性，與外界條件無關，故D錯誤。故選：A。九．重核的裂變23．（2024?順德區(qū)二模）在2023年10月28日舉行的首屆國際天然鈾產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇中，我國宣布，通過“天空地深”一體化勘查技術發(fā)現(xiàn)了一批萬噸至十萬噸級鈾礦床．天然鈾中主要有鈾238和鈾235，其中，鈾235的裂變方程為：U+n→Kr+Ba+3n，下列說法正確的是（）A．鈾235裂變可以自發(fā)進行 B．反應方程中A＝144，Z＝53 C．Kr的比結(jié)合能大于U的比結(jié)合能 D．離地表越深，溫度越高，鈾235的半衰期也越大【解答】解：A、鈾235的裂變需要中子轟擊才能發(fā)生，故A錯誤；B、根據(jù)反應過程滿足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知A＝235+1﹣89﹣3＝144，Z＝92﹣36＝56故B錯誤；C、核裂變會釋放能量，所以反應后的產(chǎn)物的比結(jié)合能大于的比結(jié)合能，故C正確；D、半衰期不隨溫度變化而變化，是由原子本身的性質(zhì)決定的，故D錯誤。故選：C。24．（2024?碑林區(qū)校級模擬）鈾核裂變的產(chǎn)物是多樣的，一種典型的鈾核裂變方程為U+X→Kr+Xe+3n，已知原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)的關系如圖所示，下列說法正確的是（）A．X粒子是電子 B．X粒子是質(zhì)子 C．U、Kr、Xe相比，Kr的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定 D．U、Kr、Xe相比，U的質(zhì)量數(shù)最大，最穩(wěn)定【解答】解：AB、根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得，X的電荷數(shù)為0，質(zhì)量數(shù)為1，X為中子，故AB錯誤；CD、由圖可知，質(zhì)量數(shù)為64附近原子核的比結(jié)合能最大，然后隨核子數(shù)的增大，比結(jié)合能減小，U、Kr、Xe相比，Kr的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定，故C正確，D錯誤；故選：C。25．（2024?武漢模擬）1947年，中國科學家錢三強、何澤慧夫婦在實驗中發(fā)現(xiàn)鈾核也可能分裂為三部分或四部分。如圖是鈾核俘獲中子后，裂變成三個質(zhì)量較大的核和一個質(zhì)量較小的核時產(chǎn)生的徑跡。下列說法不正確的是（）A．鈾核裂變過程質(zhì)量數(shù)守恒 B．鈾核裂變過程電荷數(shù)守恒 C．鈾核裂變過程如果生成物不同，釋放的能量會有差異 D．鈾核中使核子緊密結(jié)合在一起的作用是弱相互作用【解答】解：AB.該反應質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒，釋放出大量的能量，故AB正確；C.鈾核裂變產(chǎn)物不同，釋放的能量也有差異，故C正確；D.鈾核中使核子緊密結(jié)合在﹣起的作用是強相互作用，故D錯誤。本題選擇錯誤選項；故選：D。26．（2023?西城區(qū)校級模擬）作為我國核電走向世界的“國家名片”，華龍一號是當前核電市場上接受度最高的三代核電機型之一，是我國核電創(chuàng)新發(fā)展的重大標志性成果，其國內(nèi)外示范工程按期成功的建設，對我國實現(xiàn)由核電大國向核電強國的跨越具有重要意義。已知發(fā)電站的核能來源于的裂變，現(xiàn)有四種說法①原子核中有92個質(zhì)子，143個中子；②的一種可能裂變是變成兩個中等質(zhì)量的原子核，反應方程為：；③是天然放射性元素，常溫下它的半衰期約為45億年，升高溫度半衰期縮短；④一個裂變能放出200MeV的能量，合3.2×10﹣11J。以上說法中完全正確的是（）A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④【解答】解：①由的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)關系可知原子核中有92個質(zhì)子，143個中子，故①正確；②由核反應方程中電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，故②正確；③半衰期不受外界因素影響，故③錯誤；④一個裂變能放出200MeV的能量，200MeV＝200×106×1.6×10﹣19J＝3.2×10﹣11J，故④正確。故ABC錯誤，D正確。故選：D。十．反應堆與核電站27．（2023?蚌埠模擬）核電站發(fā)電原理是核裂變反應所釋放的能量通過熱力產(chǎn)生電能．鈾235是核電站的主要核燃料，核反應堆在工作時，鈾235既發(fā)生裂變，也發(fā)生衰變．鈾235裂變方程為：Un→X+Krn，衰變方程為：U→Y+He，則下列說法正確的是（）A．衰變產(chǎn)生的新核Y不再具有放射性 B．U的比結(jié)合能小于Kr的比結(jié)合能 C．衰變過程是通過吸收裂變過程釋放的能量進行的 D．反應堆中鎘棒插入深一些將會加快核反應速度【解答】解：A．根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，推斷出Y原子核中含有的電荷數(shù)為92﹣2＝90，即Y核的電荷數(shù)大于80，所以Y核是具有放射性的，故A錯誤；B．核裂變反應放出核能，生成物會更加穩(wěn)定，根據(jù)原子核的比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，則的比結(jié)合能小于的比結(jié)合能，故B正確；C．衰變過程也是釋放能量的，故C錯誤；D．要使裂變反應更激烈一些，則應使控制棒插入淺一些，讓它少吸收一些中子，鏈式反應的速度就會快一些，故D錯誤。故選：B。28．（2023?棗強縣校級模擬）關于下列四幅圖，說法正確的是（）A．圖甲中，核子分開時吸收的能量稱為比結(jié)合能 B．圖乙中，鎘棒插入深一些，核反應速度會變慢 C．圖丙中，電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣說明電子具有粒子性 D．圖丁中，入射光子與靜止電子碰撞后，光子波長變短【解答】解：A．核子分開時吸收的能量稱為結(jié)合能，結(jié)合能除以核子數(shù)為比結(jié)合能，故A錯誤；B．鎘棒能夠吸收中子，鎘棒插入深一些，會導致參與核反應的中子數(shù)減少，核反應速度變慢，故B正確；C．衍射現(xiàn)象是波動性的體現(xiàn)，電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣說明電子具有波動性，故C錯誤；D．根據(jù)動量守恒定律，光子與靜止電子碰撞后，入射光子的動量減小；根據(jù)光子動量公式，得光子波長可知，光子波長變長，故D錯誤。故選：B。十一．輕核的聚變29．（2024?平谷區(qū)模擬）2023年8月25日，新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”首次實現(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高約束模式運行，再次刷新中國磁約束聚變裝置運行紀錄。核聚變是一種核反應的形式。下列關于核反應的說法中正確的是（）A．要使輕核發(fā)生聚變，一種可行的方法是將物質(zhì)加熱到幾百萬開爾文的高溫 B．氘氚核聚變的核反應方程為：H+H→He+e C．相同質(zhì)量的核燃料，重核裂變比輕核聚變釋放的核能更多 D．核聚變反應過程中沒有質(zhì)量虧損【解答】解：A、根據(jù)核聚變的條件可知，要輕核發(fā)生聚變，一種可行的方法是將物質(zhì)加熱到幾百萬開爾文的高溫，同時還需要很大的壓強，故A正確；B、根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知，氘氚核聚變的核反應方程為：H+H→He+；故B錯誤；C、根據(jù)核聚變與核裂變的特點可知，相同質(zhì)量的核燃料重核裂變比輕核聚變釋放的核能少，故C錯誤；D、核聚變過程中有質(zhì)量虧損，故D錯誤。故選：A。（多選）30．（2024?日照一模）2023年8月25日，“中國環(huán)流三號”托卡馬克裝置首次實現(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高約束模式運行，是我國核能開發(fā)進程中的重要里程碑。下列關于核反應方程H+H→He+X的說法，正確的是（）A．X是中子 B．該核反應屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變 C．該核反應過程電荷數(shù)和質(zhì)量均守恒 D．He的比結(jié)合能大于H的比結(jié)合能【解答】解：A、由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知，該核反應方程中的X的電荷數(shù)為0，質(zhì)量數(shù)為1，則X為中