2022届高考物理二轮专练 专题21 原子物理

专题21  原子物理

1．（2021高考新课程I卷山东卷）在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的，其衰变方程为。以下说法正确的是（    ）

A．衰变方程中的X是电子                         B．升高温度可以加快的衰变

C．与的质量差等于衰变的质量亏损      D．方程中的X来自于内质子向中子的转化

【参考答案】A

【名师解析】根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒，可知衰变方程中的X的电荷数为-1，质量数为零，所以X是电子，选项A正确；根据原子核衰变的快慢与元素所处的物理化学状态无关，所以升高温度不可以加快的衰变，选项B错误；与和电子的质量差等于衰变的质量亏损，选项C错误；根据β衰变的机理可知，方程中的X来自于内中子向质子的转化，选项D错误。

2．（2021高考新课程II卷海南卷）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，已知该金属的逸出功为，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v为（    ）

A．      B．      C．      D．

【参考答案】D

【名师解析】由爱因斯坦光电效应方程，Ek=hv-W0，解得v=，选项D正确。

3、（2021高考新课程湖北卷）20世纪60年代，我国以国防为主的尖端科技取得了突破性的发展。1964年，我国第一颗原子弹试爆成功；1967年，我国第一颗氢弹试爆成功。关于原子弹和氢弹，下列说法正确的是（　　）

A.原子弹和氢弹都是根据核裂变原理研制的

B.原子弹和氢弹都是根据核聚变原理研制的

C.原子弹是根据核裂变原理研制的，氢弹是根据核聚变原理研制的

D.原子弹是根据核聚变原理研制的，氢弹是根据核裂变原理研制的

【参考答案】C

【解题思路】原子弹是根据核裂变原理研制的，氢弹是根据核聚变原理研制的，选项ABD错误C正确。

4．（2021高考新课程II卷海南卷）

1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验，验证了质能关系的正确性．在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个原子核，核反应方程为．已知、、X的质量分别为、、，光在真空中的传播速度为c，则在该核反应中（    ）

A．质量亏损      B．释放的核能

C．铍原子核内的中子数是5        D．X表示的是氚原子核

【参考答案】B

【名师解析】该核反应中质量亏损△m=1.00728u+7.01601u-2×4.00151u=0.02027u，选项A错误；根据爱因斯坦质能方程，可知选项B正确；铍原子核质量数（核子数）为8，电荷数（质子数）为4，铍原子核内的中子数为8-4=4，选项C错误；X表示氦原子核，选项D错误。

5．（2021高考河北物理）银河系中存在大量的铝同位素。核衰变的衰变方程为，测得核的半衰期为72万年，下列说法正确的是（    ）

A．核的质量等于核的质量

B．核的中子数大于核的中子数

C．将铝同位素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将在144万年后全部衰变为

【参考答案】C

【名师解析】核的质量数等于核的质量数，核衰变释放核能，根据质能方程，核的质量略大于核的质量，选项A错误；核的中子数为26-13=13，核的中子数为26-12=14，所以核的中子数小于核的中子数，选项B错误；根据放射性元素的半衰期与元素所处的物理化学状态无关可知，将铝同位素放置在低温低压的环境中，其半衰期不变，选项C正确；根据半衰期的物理意义可知，银河系中现有的铝同位素将在144万年后有3/4衰变为，选项D错误。

【名师点评】本题考查放射性衰变和半衰期，属于基础知识考查。

6. （2021新高考湖南卷）核废料具有很强的放射性，需要妥善处理。下列说法正确的是（    ）

A. 放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽

B. 原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒

C. 改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期

D. 过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害

【参考答案】.D

【解题思路】根据半衰期的物理意义，放射性元素经过一个半衰期后剩余1/2，放射性元素经过两个完整的半衰期后，剩余1/4，就是说，无论经过多长的时间，放射性元素都不可能完全衰变殆尽，选项A错误；原子核衰变时，电荷数守恒，质量数守恒，选项B错误；放射性元素的衰变不受元素所处的物理化学状态的影响，就是说，改变压力、温度或浓度，都不可能改变元素的半衰期，选项C错误；过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害，选项D正确。

【易错提醒】正确理解半衰期的物理意义。

【名师点评】本题以核废料具有很强的放射性切入，考查衰变和半衰期，主要考查理解理解能力.

7.（2021年高考广东学业水平选择性测试）科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26．铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为26 13A1→26 12Mg+Y．

下列说法正确的是

A. Y是氦核                                 B. Y是质子

C. 再经过72万年，现有的铝26衰变一半       D. 再经过144万年，现有的铝26全部衰变

【参考答案】C

【名师解析】根据核反应方程遵循的质量数守恒和电荷数守恒，可知Y质量数为零，电荷数为-1，所以Y是电子，选项AB错误；根据半衰期的物理意义可知，再经过72万年，现有的铝26衰变一半，选项C正确D错误。

8．（2021新高考北京卷）硼（B）中子俘获治疗是目前最先进的癌症治疗手段之一。治疗时先给病人注射一种含硼的药物，随后用中子照射，硼俘获中子后，产生高杀伤力的α粒子和锂（Li）离子。这个核反应的方程是

A． B．

C． D．

 【参考答案】A

【解题思路】根据题述，硼俘获中子后，产生高杀伤力的α粒子和锂（Li）离子，可知这个核反应的方程是A。

9．（2021新高考天津卷）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

【参考答案】D

【解题思路】紫外线进入液体后，频率不变，光子能量不变，波长变短，传播速度变小，选项A正确BCD错误。

10. （2021年6月浙江选考物理） 据《自然》杂志2021年5月17日报道，中国科学家在稻城“拉索”基地（如图）探测到迄今为止最高能量的射线，能量值为，即（　　）

A.  B.  C.  D.

【参考答案】D

【名师解析】根据1eV=1.6×10-19J可得

故选D。

【名师点评】本题以《自然》杂志2021年5月17日报道的中国科学家在稻城“拉索”基地探测到迄今为止最高能量的射线能量值切入，考查“电子伏特”这一单位的物理含义，

11. （2021年6月浙江选考物理）已知普朗克常量，电子的质量为，一个电子和一滴直径约为的油滴具有相同动能，则电子与油滴的德布罗意波长之比的数量级为（　　）

A.  B.  C.  D.

【参考答案】C

【名师解析】根据德布罗意波长公式，由，解得。由题意可知，电子与油滴动能相同，则其波长与质量的二次方根成反比，所以有，而，代入数据解得，所以C正确；ABD错误。

【一题多解】直径约为4μm的油滴质量约为m2=ρV=ρ=25×10-15kg， 由=可得：电子与油滴的动量之比为==6×10-9，由德布罗意物质波公式λ=h/p，可得电子与油滴的德布罗意物质波波长之比为==1.7×108，选项C正确。

12. （2021年6月浙江选考物理） 对四个核反应方程（1）；（2）；（3）；（4）。下列说法正确的是（　　）

A. （1）（2）式核反应没有释放能量

B. （1）（2）（3）式均是原子核衰变方程

C. （3）式是人类第一次实现原子核转变的方程

D. 利用激光引发可控的（4）式核聚变是正在尝试的技术之一

【参考答案】CD

【名师解析】（1）（2）分别是α衰变核反应和β衰变核反应，都释放能量，（3）是原子核的人工转变核反应，是第一次实现的原子核转变的方程，选项AB错误C正确；（4）是轻核聚变的核反应，利用激光引发可控的轻核聚变是正在尝试的技术之一，选项D正确。

【名师点评】本题考查对核反应的理解及其相关知识点。

13. （2021年1月浙江选考）下列说法正确的是

A.光的波动性是光子之间相互作用的结果  

B.玻尔第一次将“量子”入原子领域，提出了定态和跃迁的概念

C.光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量

D.α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方，验电器金属箔的张角会变大

【参考答案】.B

【解题思路】光的波动性是由于微观粒子的特性决定的，不是光子之间相互作用的结果，选项A错误；波尔第一次将“量子”引入原子领域，提出了定态和跃迁到概念，选项B正确；光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子具有能量，康普顿效应证明了光子具有动量，选项C错误；α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方，由于α射线的电离作用强，可以使空气电离，产生的电子运动到验电器金属球，中和带正电的验电器，所以验电器金属箔的张角会变小，选项D错误。

14. （2021高考全国乙卷）医学治疗中常用放射性核素产生γ射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间后剩余的质量为，其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为（    ）

 A. 67.3d

 B. 101.0d

 C. 115.1d

 D. 124.9d

【参考答案】C

【关键能力】 本题通过题中给出的——t图像，考查考生对——t图像和半衰期的理解能力。

【解题思路】看图分析，质量比从2/3降到1/3的时间便是半衰期，选项C正确。

 15. （2021年1月浙江选考）如图所示是我国全超导托卡马克核聚变实验装置。2018年11月，该装置实现了1×108℃等离子体运行等多项重大突破，为未来和平利用聚变能量迈出了重要一步。关于核聚变，下列说法正确的是

A.聚变又叫热核反应      

B.太阳就是一个巨大的热核反应堆  

C.高温能使原子核克服核力而聚变

D.对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多

【参考答案】ABD

【名师解析】聚变又叫热核反应，太阳就是一个巨大的热核反应堆，选项AB正确；高温能使原子核克服库伦斥力而发生聚变，选项C错误；对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多，选项D正确。

16. （2021高考全国甲卷）如图，一个原子核X经图中所示的一系列a、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为

A.6            B.8            C.10           D.14

【参考答案】A

【名师解析】根据α衰变规律，每进行一次α衰变中子数减少2，不放出电子；根据β衰变规律，每进行一次β衰变，减少一个中子，放射出一个电子，总共进行了6次β衰变，减少6个中子，放射出6个电子，选项A正确。

17.（4分）(2021新高考福建)核污水中常含有氚等放射性核素，处置不当将严重威胁人类安全.氚衰变的半衰期长达12.5年，衰变方程为其中是质量可忽略不计的中性粒子，Z=__________，A=__________.若将含有质量为m的氚的核污水排入大海，即使经过50

年，排入海中的氚还剩__________m（用分数表示）.

【参考答案】. 2    3    1/16

【解题思路】：根据核反应满足的质量数守恒和电荷数守恒，可知Z=1-(-1)=2,A=3. 由==4，可知50年为4个半衰期。若将含有质量为m的氚的核污水排入大海，即使经过50年，排入海中的氚还剩=m。

18．（2021新高考北京卷）北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源，计划于2025年建成。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为10-5 m～10-11 m，对应能量范围约为10-1 eV～105 eV）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点，在基础科学研究、应用科学和工艺学等领域已得到广泛应用。

速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”。以接近光速运动的单个电子能量约为109 eV，回旋一圈辐射的总能量约为104 eV。下列说法正确的是

A．同步辐射的机理与氢原子发光的机理一样

B．用同步辐射光照射氢原子，不能使氢原子电离

C．蛋白质分子的线度约为10-8 m，不能用同步辐射光得到其衍射图样

D．尽管向外辐射能量，但电子回旋一圈后能量不会明显减小

 【参考答案】D

【解题思路】根据题述，速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，可知同步辐射的机理与氢原子发光的机理不一样，选项A错误；由于同步辐射的能量大于氢原子的电离能，所以用同步辐射光照射氢原子，能使氢原子电离，选项B错误；同步辐射波长范围约为10-5 m～10-11 m，，蛋白质分子的线度约为10-8 m，根据明显看到衍射现象的条件，可知能用同步辐射光得到其衍射图样，选项C错误；由于以接近光速运动的单个电子能量约为109 eV，回旋一圈辐射的总能量约为104 eV，远小于109 eV，所以尽管向外辐射能量，但电子回旋一圈后能量不会明显减小，选项D正确。

19．（2021高考江苏物理卷）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，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值随电压U变化关系的图像是（    ）

【参考答案】C

【命题意图】本题考查光电效应及其相关知识点。

【解题思路】根据动能定理，eU= Ekm- Ek，根据爱因斯坦光电效应方程，Ek=hv-W0，W0=hv0，可得Ekm=eU+hv- hv0。由于截止频率v1＜v2，所以图像正确的是C。

20．（2021高考江苏物理卷）用“中子活化”技术分析某样品的成分，中子轰击样品中的产生和另一种粒子X，则X是（    ）

A、质子      B、粒子      C、粒子      D、正电子

【参考答案】A

【命题意图】本题考查核反应及其相关知识点。

【解题思路】中子轰击N，产生C，其核反应方程是N+n→C +X，根据核反应满足质量数守恒和电荷数守恒，可知X是质子，选项A正确。