小题精练 16 光电效应波尔能级核反应核能-备考2025年高考物理题型突破讲练

试卷更新日期：2025-03-19 类型：二轮复习

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一、光电效应及其规律

1. 如图，不带电的锌板经紫外线短暂照射后，其前面的试探电荷q受到了斥力，则（　　）

A、q带正电 B、q远离锌板时，电势能减小 C、可推断锌原子核发生了β衰变 D、用导线连接锌板前、后表面，q受到的斥力将消失

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2. 核 $_{90}^{233} Th$ 发生衰变的核反应式为 $_{90}^{233} Th \to_{A}^{234} Pa +_{- 1}^{B} X$ ，衰变过程发射出γ光子，并伴随产生中微子。该γ光子照射到逸出功为W₀的金属上，打出的光电子速度为v。已知光电子的质量为m，真空中的光速为c，普朗克常量为h，则（　　）

A、该衰变过程中Pa核内一个质子转化为中子，这与弱相互作用力有关 B、中微子和电子均属于轻子 C、光电子的物质波波长为 $\frac{h}{m v}$ D、核反应中产生的γ光子频率为 $\frac{1}{2 h} (m v^{2} + 2 W_{0})$

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3. 氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　）

A、图1中的 $H_{α}$ 对应的是Ⅱ B、图3中的干涉条纹对应的是Ⅰ C、Ⅰ的光子动量小于Ⅱ的光子动量 D、P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大

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4. 真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾（其极限波长分别为 $λ_{1}$ 和 $λ_{2}$ ）制成，极板正对面积为S，间距为d，相对介电常数 $ε_{r} = 1$ 。已知真空中光速为c，静电力常量为k，普朗克常量为h，元电荷为e。现用波长为 $λ (λ_{1} < λ < λ_{2})$ 的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电荷量Q等于（）

A、 $\frac{h c S}{4 π k e d} (\frac{λ_{2} - λ}{λ λ_{2}})$ B、 $\frac{4 π k e d}{h c S} (\frac{λ_{2} - λ}{λ λ_{2}})$ C、 $\frac{h c S}{4 π k e d} (\frac{λ - λ_{1}}{λ λ_{1}})$ D、 $\frac{4 π k e d}{h c S} (\frac{λ - λ_{1}}{λ λ_{1}})$

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5. 研究光电效应的装置如图所示，光电管的阴极K用某金属制成，闭合开关S，用频率为 $ν_{1}$ 的光照射光电管阴极K，此时电流表中有光电流，调节滑动变阻器的滑片P，当电压表的示数为 $U_{1}$ 时，微安表示数恰好变为0。已知光在真空中传播的速度为c ，电子的电荷量为e ，普朗克常量为h。

(1)、求阴极K的极限频率 $ν_{0}$ ；

(2)、若换用真空（空气）中波长为 $λ_{0}$ 的光照射光电管的阴极K，求此时的遏止电压 $U_{2}$ ；

(3)、随着科技的发展，人们发现用某强激光照射光电管阴极K时，一个电子在极短时间内能吸收3个光子，若该强激光恰好不能使阴极K发生光电效应，求该强激光的光子在真空中的动量大小 $p_{0}$ 。

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二、玻尔理论的理解与计算

6. 现假设真空中有一氢原子，带电量为-e的电子绕一固定的原子核做圆周运动。根据Bohr的量子化假设，电子绕核转动时满足 $m v_{n} r_{n} = n h$ ，其中 $r_{n}$ 为第n个能级的轨道半径， $v_{n}$ 为电子处于第n个能级时的速度大小， $h$ 为约化的普朗克常量。已知一电荷量为Q的点电荷在某处产生的电势满足 $φ = \frac{k Q}{r}$ ，其中，r为该处到点电荷的距离，k为静电力常数，无穷远处为零势能面。下列说法正确的是（　　）

A、在Bohr模型中，电子在定态轨道运行时，由于具有加速度，会不断向外辐射电磁波 B、电子能级越高，运动的周期越小 C、 $r_{n} = \frac{n^{2} h^{2}}{m k e^{2}}$ D、电子在第n个能级时体系的总能量 $E_{n} = - \frac{1}{2} \cdot \frac{m k^{2} e^{4}}{n^{2} h^{2}}$

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7. 一群处于第4能级的氢原子，最终都回到基态，能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像（如图乙）。已知氢原子的能级图如图丙所示。
（1）求该金属逸出功W；
（2）求b光照射金属时的遏止电压 $U_{b}$ ；
（3）光照射到物体表面时，如同大量气体分子与器壁的频繁碰撞一样，将产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”，用 $I_{0}$ 表示。一台发光功率为 $P_{0}$ 的激光器发出一束某频率的激光，光束的横截面积为S。当该激光束垂直照射到某物体表面时，假设光全部被吸收，求其在物体表面引起的光压，已知光速为c。

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8. 如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于 $n = 3$ 激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示．下列说法正确的是（）

A、光电管阴极K金属材料的逸出功为 $7.0 e V$ B、这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光 C、若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极 D、氢原子跃迁放出的光子中共有2种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象

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9. 氢原子的能级示意图如图甲所示，现有大量处于 $n = 3$ 能级的氢原子向低能级跃迁共发出三种光子（a、b、c），用这三种光分别照射如图乙所示的实验装置，只有a、b两种光照射能引起电流计的指针偏转，其饱和电流与电压的变化关系如图丙所示。则下列说法正确的是（　　）

A、实验装置中阴极材料的逸出功可能为 $1.80 e V$ B、a为氢原子从 $n = 3$ 跃迁到 $n = 1$ 能级释放的光子 C、光电效应的实验中，b光的光照强度比a光的强 D、处于 $n = 3$ 能级的氢原子至少需要吸收 $1.51 e V$ 的能量才能电离

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10. 设有一电子在宽为0.20nm的一维无限深方势阱中，试求：

(1)、电子在最低能级的能量；

(2)、当电子处于第一激发态（n＝2）时，在势阱何处出现的概率最小，其值为多少?

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11. 中国“北斗三号”全球组网卫星计划将在2017年7月左右进行首次发射．“北斗三号”采用星载氢原子钟，其精度将比“北斗二号”的星载铷原子钟提高一个数量级．如图所示为氢原子的部分能级图，以下判断正确的是（　　）

A、处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的光子 B、欲使处于基态的氢原子被激发，可用12.09eV的光子照射 C、当氢原子从n=5的状态跃迁到n=3的状态时，要吸收光子 D、用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射金属铂（逸出功为6.34eV）时不能发生光电效应

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三、原子核的衰变

12. 我国科学家将放射性元素镅 $243 (_{95}^{243} A m)$ 引入到能量转换器中来提高转换效率。若镅 $243$ 的衰变方程为： $_{95}^{243} A m \to_{93}^{a} X +_{b}^{4} Y$ ， $X$ 、 $Y$ 代表两种不同的元素符号，则( )

A、 $a = 239, b = 1$ B、 $a = 239, b = 2$ C、 $a = 247, b = 1$ D、 $a = 247, b = 2$

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13. 在太阳内部存在两个主要的核聚变反应过程，碳循环和质子一质子循环。碳循环中有一个过程是放射性的氮13衰变为碳13，关于此衰变，下列说法正确的是（）

A、氮13和碳13中子数相同 B、氮13和碳13质子数相同 C、衰变放出的一个粒子是中子 D、衰变放出的一个粒子是正电子

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14. 钍基熔盐是一种新型核能系统，使用钍作为核燃料，熔盐作为热介质进行发电，我国计划2025年在内陆戈壁滩建造全球首个钍基熔盐商业堆。 $_{90}^{232} Th$ （钍）不易发生核裂变，在反应堆里通过吸收一个中子变成 $_{90}^{233} Th$ ， $_{90}^{233} Th$ 发生衰变后变成 $_{91}^{233} Pa$ （镤），而 $_{91}^{233} Pa$ 衰变后生成 $^{233} U$ （铀）， $^{233} U$ 才是真正发生链式反应的裂变材料，钍一铀循环的核燃料利用率可达70%以上。下列说法正确的是（　　）

A、 $_{91}^{233} Pa$ 发生 $α$ 衰变后生成 $^{233} U$ B、 $^{233} U$ 中含有141个中子 C、 $_{90}^{233} Th$ 衰变过程中满足质子数守恒 D、 $_{90}^{233} Th$ 与 $_{91}^{233} Pa$ 的质量相同

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15. ${}_{92}^{238}U$ 可以自发的放出一个X粒子，生成新核 ${}_{90}^{234}{Th}$ ， ${}_{90}^{234}T h$ 可以放出一个Y粒子，生成新核 ${}_{91}^{234}P a$ ，则下列说法正确的是（　　）

A、X粒子是氦原子核，它的电离能力很弱 B、 ${}_{92}^{238}U$ 的比结合能比 ${}_{91}^{234}P a$ 小 C、对 ${}_{92}^{238}U$ 加热，它生成新核 ${}_{90}^{234}T h$ 的速度不会发生变化 D、如果1kg ${}_{92}^{238}U$ 经过时间t， ${}_{92}^{238}U$ 的含量剩下0.5kg，则20个 ${}_{92}^{238}U$ 原子核经过时间t，必定剩下10个 ${}_{92}^{238}U$ 原子核

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16. 核电池能效高、续航时间长。其中某种核电池是将 ${}_{95}^{241}A m$ （镅）衰变释放的核能部分转换成电能。 ${}_{95}^{241}A m$ （镅）的衰变方程为 ${}_{95}^{241}A m \to {}_{93}^{237}N p (镎) + {}_{2}^{4}H e$ ，则（　　）

A、极寒、高压环境会使 ${}_{95}^{241}A m$ 半衰期变短 B、该核反应发生时，镅核必须克服核力的排斥作用 C、该反应要持续进行，镅核原料的体积必须大于临界体积 D、 ${}_{95}^{241}A m$ 衰变成 ${}_{93}^{237}N p$ 和 ${}_{2}^{4}H e$ 时， ${}_{93}^{237}N p$ 和 ${}_{2}^{4}H e$ 的结合能之和大于 ${}_{95}^{241}A m$

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四、核反应类型及核反应方程

17. 铁、钴、镍是常见的三种铁磁性物质，它们的原子半径及性质十分相似。铁、钴、镍的某些同位素具有放射性，放射性铁59作为示踪剂在人体代谢及血液系统疾病治疗中起重要作用，医学上常用钴60产生的γ射线对患有恶性肿瘤的病人进行治疗。用中子轰击铁58可得放射性铁59，放射性铁59衰变后可产生钴59，用中子轰击钴59可得放射性钴60，放射性钴60衰变后可产生镍60，下列核反应方程错误的是（）

A、 $_{26}^{58} Fe +_{0}^{1} n \to_{26}^{59} Fe$ B、 $_{26}^{59} Fe \to {}_{27}^{59}C o +_{- 1}^{0} e$ C、 $_{27}^{59} Co +_{0}^{1} n \to_{27}^{60} Co$ D、 $_{27}^{60} Co \to_{28}^{60} Ni +_{2}^{4} He$

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18. 核电站在运行时会产生大量核污染水，其中含有放射性元素——氚 $_{1}^{3} H$ ，由于它和氢元素有相似的生物学活性，会被人体吸收并整合到 $DNA$ 和蛋白质上，一旦氚原子核衰变为氦3，会直接破坏 $DNA$ 和蛋白质上与氢有关化学键和氢键上，从分子层面造成人体病变。下列关于原子核的相关说法正确的是（）

A、核反应 $_{1}^{3} H \to_{2}^{3} He +_{- 1}^{0} e$ 中的电子是核外电子 B、 $_{92}^{238} U$ 衰变成 $_{86}^{222} Rn$ ，经过了3次 $α$ 衰变 C、两个核子结合在一起所吸收的能量是原子核的结合能 D、要使两个轻核发生核聚变，需要很高的温度，使其具有足够的动能以克服库仑斥力

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19. 用中子轰击锂核，可产生 $α$ 粒子和氚核，核反应方程为 $_{0}^{1} n +_{3}^{6} Li \to_{2}^{4} He +_{1}^{3} H$ ；氘是“人造小太阳”的核燃料，“人造小太阳”中的核反应方程为 $_{1}^{2} H +_{1}^{3} H \to_{2}^{4} He + X$ ，关于两个核反应，下列说法正确的是（　　）

A、X是质子 B、X是中子 C、两个核反应均为α衰变 D、两个核反应均为轻核聚变

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20. 核电站核污染水排入海洋。其中核污水含有多种放射性成分，其中有一种难以被清除的同位素氚可能会引起基因突变，氚亦称超重氢，是氢的同位素，有放射性，会发生 $β$ 衰变，其半衰期为12.43年。下列有关氚的说法正确的是（）

A、如果金属罐中密封有1kg氚，12.43年后金属罐的质量将减少0.5kg B、氚发生 $β$ 衰变时产生的粒子能够穿透10cm厚的钢板 C、用中子轰击锂能产生氚，其核反应方程式为 $_{3}^{6} Li +_{0}^{1} n \to_{2}^{4} He +_{1}^{3} H$ D、氚核的质量恰好是氕核质量的3倍

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21. 在核电站中，只要“烧”掉一支铅笔那么多的核燃料，释放的能量就相当于10t标准煤完全燃烧放出的热。一座百万千瓦级的核电站，每年只消耗30t左右的浓缩铀，而同样功率的火电站，每年要烧煤2.5×10⁶t。关于重核裂变反应 $_{92}^{235} U + {}_{0}^{1}n \to {}_{56}^{141}B a + {}_{36}^{92}K r + 3 {}_{0}^{1}n$ ，下列说法正确的是（　　）

A、重核裂变反应生成的中子被称为热中子 B、裂变反应产物 $_{36}^{92}$ Kr的比结合能比 ${}_{92}^{235}U$ 大 C、该核反应方程也可简略写为 $_{92}^{235} U \to {}_{56}^{141}B a + {}_{36}^{92}K r + 2 {}_{0}^{1}n$ D、核电站常用的慢化剂有石墨、重水和普通水，可以减慢链式反应

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五、核力与核能的计算

22. 将铀原料投入核电站的核反应堆中，其中一种核反应是： $X + {}_{92}^{235}U \to {}_{54}^{139}X e + {}_{38}^{95}S r + 2 X$ ，已知 ${}_{92}^{235}U$ 、 ${}_{54}^{139}X e$ 、 ${}_{38}^{95}S r$ 的比结合能分别为 $7.6 MeV$ 、 $8.4 MeV$ 、 $8.7 MeV$ 。则（　　）

A、该核反应中的X是质子 B、投入核反应堆后，铀235的半衰期变短 C、1kg铀矿石释放的能量为 $9.0 \times 10^{16} J$ D、 $Xe$ 与 $Sr$ 的平均核子质量相差约 $5.3 \times 10^{- 31} kg$

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23. 在方向垂直纸面的匀强磁场中，一个原来静止的 ${}_{88}^{226}R a$ 原子核衰变后变成一个 ${}_{86}^{222}R n$ 核并放出一个粒子，该粒子动能为EK，速度方向恰好垂直磁场。Rn核和粒子的径迹如图所示，若衰变时产生的能量全部以动能的形式释放，真空中的光速为c，求：

(1)、写出这个核反应方程；

(2)、Rn核与粒子做圆周运动半径之比；

(3)、衰变过程中的质量亏损。

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24. 2015年，是我国纪念抗日战争和世界反法西斯战争胜利70周年。1945年7月，为了加速日本军国主义的灭亡，促使日本早日无条件投降，美国在日本的广岛、长崎投下了两枚原子弹。落在日本广岛的原子弹，其爆炸力相当于2×10⁴t TNT爆炸的能量(约8.4×10¹³J)，由此可知该原子弹中铀235的质量是多少千克？(已知裂变的核反应方程 ${}_{92}^{235}U$ ＋ ${}_{0}^{1}n$ → ${}_{56}^{141}B a$ ＋ ${}_{36}^{92}K r$ ＋3 ${}_{0}^{1}n$ ＋201 MeV，阿伏加德罗常数N_A＝6.02×10²³)

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25. 利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电，这就是核电站．核电站消耗的“燃料”很少，但功率却很大，目前，核能发电技术已经成熟，我国已经具备了发展核电的基本条件．

(1)、核反应堆中的“燃料”是 ${}_{92}^{235}U$ ，完成下面的核反应方程式 ${}_{92}^{235}U$ ＋ ${}_{0}^{1}n$ ―→ ${}_{()}^{90}S r$ ＋ ${}_{54}^{136}X e$ ＋10 ${}_{0}^{1}n$ ；

(2)、一座100万千瓦的核电站，每年需要多少浓缩铀？已知铀核的质量为235.043 9 u，氙核质量为135.907 2 u，锶核质量为89.907 7 u.1 u＝1.66×10^－27 kg，浓缩铀中铀235的含量占2%.

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26. 太阳内部的核聚变反应可以释放出大量的能量，这些能量以电磁波辐射的形式向四面八方辐射出去，其总功率达P＝3.8×10²⁶ W．

(1)、估算太阳每秒钟的质量亏损．

(2)、设太阳上的核反应都是4 ${}_{1}^{1}H$ → ${}_{2}^{4}H e$ ＋2 ${}_{1}^{0}e$ ＋2ν＋28 MeV这种形式的反应（ν是中微子，其质量远小于电子质量，是穿透力极强的中性粒子），地日距离L＝1.5×10¹¹ m，试估算每秒钟太阳垂直照射地面上每平方米有多少中微子到达．

(3)、假设原始太阳全部由质子和电子组成，并且只有10%的质子可供“燃烧”，试估算太阳的寿命（太阳的质量为2.0×10³⁰ kg，质子的质量为1.67×10^－27 kg）．

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六、破鼎提升

27. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（ $_{Z}^{A}$ X）发生了 $α$ 衰变放出了一个 $α$ 粒子。放射出的 $α$ 粒子（ $_{2}^{4}$ He）及生成的新核Y在与磁场垂直的平面内做圆周运动。 $α$ 粒子的运动轨道半径为R ，质量为m和电荷量为q。下面说法正确的是（　　）

A、衰变后产生的 $α$ 粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹（箭头表示运动方向）正确的是图甲 B、新核Y在磁场中圆周运动的半径 $R_{Y} = \frac{2}{Z - 2} R$ C、α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为 $\frac{q B}{2 π m}$ D、若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为 $Δ m = \frac{A (B q R)^{2}}{2 m (A - 4) c^{2}}$

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28.
汤姆孙测定电子比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示．真空玻璃管内，阴极K发出的电子经加速后，穿过小孔A、C沿中心轴线OP₁进入到两块水平正对放置的极板D₁、D₂间的区域，射出后到达右端的荧光屏上形成光点．若极板D₁、D₂间无电压，电子将打在荧光屏上的中心P₁点；若在极板间施加偏转电压U，则电子将打P₂点，P₂与P₁点的竖直间距为b，水平间距可忽略不计．若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场（图中未画出），则电子在荧光屏上产生的光点又回到P₁点．已知极板的长度为L₁ ，极板间的距离为d，极板右端到荧光屏间的距离为L₂ ．忽略电子的重力及电子间的相互作用．

(1)、求电子进入极板D₁、D₂间区域时速度的大小；

(2)、推导出电子的比荷的表达式；

(3)、若去掉极板D₁、D₂间的电压，只保留匀强磁场B，电子通过极板间的磁场区域的轨迹为一个半径为r的圆弧，阴极射线射出极板后落在荧光屏上的P₃点．不计P₃与P₁点的水平间距，求P₃与P₁点的竖直间距y．

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29. $_{92}^{238} U$ 发生 $α$ 衰变，其衰变方程为 $_{92}^{238} U \to_{90}^{234} T h +_{2}^{4} H e$ ，假设衰变前 $_{92}^{238} U$ 核是静止的，且这个衰变是在匀强磁场中发生的，放出的 $α$ 粒子速度方向与磁场垂直。求

(1)、 $_{90}^{234} T h$ 核与 $α$ 粒子在磁场中轨迹圆的半径之比；

(2)、 $_{90}^{234} T h$ 核与 $α$ 粒子在磁场中运动的周期之比。

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30. 静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为m_X、m_Y和m_α ， α粒子在磁场中运动的半径为R。则（）

A、衰变方程可表示为 $_{Z}^{A} X \to_{Z - 2}^{A - 4} Y +_{2}^{4} H e$ B、核Y的结合能为（m_x-m_y-m_α）c² C、核Y在磁场中运动的半径为 $\frac{2 R}{Z - 2}$ D、核Y的动能为 $E_{K Y} = \frac{m_{Y} (m_{X} - m_{Y} - m_{α}) c^{2}}{m_{Y} + m_{α}}$

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31. 如下一系列核反应是在恒星内部发生的。
p＋ ${}_{6}^{12}C$ ―→ ${}_{7}^{13}N$ ${}_{7}^{13}N$ ―→ ${}_{6}^{13}C$ ＋e^＋＋ν
p＋ ${}_{6}^{13}C$ ―→ ${}_{7}^{14}N$ p＋ ${}_{7}^{14}N$ ―→ ${}_{8}^{15}O$
${}_{8}^{15}O$ ―→ ${}_{7}^{15}N$ ＋e^＋＋ν P＋ ${}_{7}^{15}N$ ―→ ${}_{6}^{12}C$ ＋α
其中p为质子，α为α粒子，e^＋为正电子，ν为中微子，已知质子的质量为m_p＝1.672 648×10^－27kg，α粒子的质量为m_α＝6.644 929×10^－27kg, 正电子的质量为m_e＝9.11×10^－31kg，中微子的质量可忽略不计，真空中的光速c＝3.00×10⁸m/s，试计算该系列核反应完成后释放的能量。

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七、直击高考

32. 人工核反应 $_{14}^{30} S i +_{1}^{1} H \to X +_{15}^{30} P$ 中的X是（　　）

A、中子 B、质子 C、电子 D、α粒子

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33. 已知钍234的半衰期是24天.1g钍234经过48天后，剩余钍234的质量为（）

A、0g B、0.25g C、0.5g D、0.75g

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34. 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 $_{76}^{169} O s$ ，核反应方程如下： $_{48}^{106} C d +_{28}^{58} N i \to_{76}^{169} O s + 4 X$ 该方程中X是（）

A、质子 B、中子 C、电子 D、 $α$ 粒子

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35. 氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用 $6_{1}^{2} H \to 2_{2}^{4} H e + x_{0}^{1} n + y_{1}^{1} p + 43.15 M e V$ 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、 $x = 3$ ， $y = 1$

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36. 硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一， ${}_{5}^{10}B + {}_{0}^{1}n \to {}_{3}^{a}X + {}_{b}^{4}Y$ 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

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37. 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 $_{6}^{12} C +_{1}^{1} H \to_{3}^{7} L i + 2_{1}^{1} H + X$ ，式中的X为( )

A、 $_{0}^{1} n$ B、 $_{- 1}^{0} e$ C、 $_{1}^{0} e$ D、 $_{2}^{4} H e$

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38. 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 ${}_{38}^{90}S r$ 衰变为 ${}_{39}^{90}Y$ 的半衰期约为29年； ${}_{94}^{238}P u$ 衰变为 ${}_{92}^{234}U$ 的半衰期约87年。现用相同数目的 ${}_{38}^{90}S r$ 和 ${}_{94}^{238}P u$ 各做一块核电池，下列说法正确的是( )

A、 ${}_{38}^{90}S r$ 衰变为 ${}_{39}^{90}Y$ 时产生α粒子 B、 ${}_{94}^{238}P u$ 衰变为 ${}_{92}^{234}U$ 时产生β粒子 C、50年后，剩余的 ${}_{38}^{90}S r$ 数目大于 ${}_{94}^{238}P u$ 的数目 D、87年后，剩余的 ${}_{38}^{90}S r$ 数目小于 ${}_{94}^{238}P u$ 的数目

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39. 近期，我国科研人员首次合成了新核素锇 $- 160$ （ $_{76}^{160} O s$ ）和钨 $- 156$ （ $_{74}^{156} W$ ）。若锇 $- 160$ 经过1次 $α$ 衰变，钨 $- 156$ 经过1次 $β^{+}$ 衰变（放出一个正电子），则上述两新核素衰变后的新核有相同的（　　）

A、电荷数 B、中子数 C、质量数 D、质子数

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40. 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 $Y + _{95}^{243} A m \to_{119}^{A} X + 2 {}_{0}^{1}n$ 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 $_{26}^{58} F e, A = 299$ B、 $Y$ 为 $_{26}^{58} F e, A = 301$ C、 $Y$ 为 $_{24}^{54} C r, A = 295$ D、 $Y$ 为 $_{24}^{54} C r, A = 297$

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41. 氢元素是宇宙中最简单的元素，有三种同位素。科学家利用电磁场操控并筛选这三种同位素，使其应用于核研究。

(1)、原子核之间由于相互作用会产生新核，这一过程具有多种形式。
①质量较小的原子核结合成质量较大原子核的过程称为。
A.链式反应
B.衰变
C.核聚变
D.核裂变
② $_{1}^{1} H$ 核的质是为m₁ $_{1}^{3} H$ 核的质量为m₂ ，它们通过核反应形成一个质是为m₃的氮原子核 $(_{2}^{3} H e)$ ，此过程释放的能量为。 (真空中光速为c)

(2)、某回旋加速器的示意图如图1所示。磁感应强度大小为B的匀强磁场仅分布于两个相同且正对的半圆形中空金属盒D₁、D₂内，且与金属盒表面垂直。交变电源通过Ⅰ、Ⅱ分别与D₁、D₂相连，仅在D₁、D₂缝隙间的狭窄区域产生交变电场。初动能为零的带电粒子自缝隙中靠近D₂的圆心O处经缝隙间的电场加速后，以垂直磁场的速度进入D₁。
①粒子在D₁、D₂运动过程中，洛伦兹力对粒子做功为W、冲量为I，则
A.W=0，I=0
B.W≠0，I=0
C.W≠0，I≠0
D.W=0，I≠0
② $_{1}^{1} H$ 核和 $_{1}^{3} H$ 核自图中O处同时释放，I、Ⅱ间电势差绝对值始终为U，电场方向做周期性变化， $_{1}^{1} H$ 核在每次经过缝隙间时均被加速(假设粒子通过缝隙的时间和粒子间相互作用可忽略)。 $_{1}^{1} H$ 核完成3次加速时的动能与此时 $_{1}^{3} H$ 核的动能之比为。
A.1：3
B.1：9
C.1：1
D.9：1
E.3：1

(3)、如图，静电选择器由两块相互绝缘、半径很大的同心圆弧形电极组成。电极间所加电压为U。由于两电极间距d很小，可近似认为两电极半径均为r(r>>d)，且电极间的电场强度大小处处相等，方向沿径向垂直于电极。

①电极间电场强度大小为；
②由 $_{1}^{1} H$ 核、 $_{1}^{2} H$ 核和， $_{1}^{3} H$ 核组成的粒子流从狭缝进入选择器，若不计粒子间相互作用，部分粒子在电场力作用下能沿圆弧路径从选择器出射。
a.出射的粒子具有相同的。
A.速度
B.动能
C.动量
D.比荷
b.对上述a中的选择做出解释。

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小题精练 16 光电效应 波尔能级 核反应 核能-备考2025年高考物理题型突破讲练

一、光电效应及其规律

二、玻尔理论的理解与计算

三、原子核的衰变

四、核反应类型及核反应方程

五、核力与核能的计算

六、破鼎提升

七、直击高考

小题精练 16 光电效应波尔能级核反应核能-备考2025年高考物理题型突破讲练