2025年高考物理复习难题速递之原子核与核技术（2025年4月）

第65页（共65页）2025年高考物理复习难题速递之原子核与核技术（2025年4月）一．选择题（共10小题）1．（2025•东坡区校级二模）2023年11月2日，日本东京电力公司启动第三批约7800吨核污染水排海，引起多国强烈反对。其中有一种难以被清除的氚具有放射性，会发生β衰变，其半衰期为12.43年，衰变方程为13H→23A．13H发生的βB．13H能进行天然β衰变，是因为它的结合能高于2C．可采用高温、高压的环境，加速氚的衰变，从而净化污水 D．1kg的13H原子核，经过24.86年，约有2．（2025•未央区校级三模）科学家应用高能钛（Ti）粒子束撞击钚（Pu）粒子获得了“116号”鉝（Lv）元素，其核反应方程为22mTi+94244Pu→116A．X为中子，m＝50 B．X为中子，m＝46 C．X为电子，m＝46 D．X为质子，m＝503．（2025•唐山一模）钷（Pm）可用作密度计、测厚仪的放射源，它与硫化锌混合可制荧光粉，同时还可用于制造放射性同位素电池。61147Pm可用中子照射60146Nd制得，钷61147Pm发生β衰变，生成A．制得61147PmB．61147Pm的βC．61147Pm的比结合能大于D．61147Pm原子核经过2.644．（2025•南京一模）1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用2760Co放射源进行了实验验证，次年李、杨两人为此获得了诺贝尔物理学奖。已知2760Co的半衰期约为5.26年，其衰变方程是27A．2760Co发生的是B．X是来自原子核外的电子 C．2860Ni的比结合能比D．2个2760Co5．（2025•和平区一模）玉兔二号月球车是完成对月探索的重要工具。玉兔二号上装有核电池，核电池将核反应94238Pu→A．核反应方程中的X为中子 B．此反应属于核裂变反应 C．94238Pu的比结合能小于D．月夜的寒冷导致该核反应速度变慢6．（2025•高台县校级三模）不同原子核的比结合能是不一样的，如图是按照实际测量结果画的比结合能随原子核的质量数变化图线，根据该图线，下列判断正确的是（）A．比结合能越小的原子核越稳定 B．重核裂变会放出能量，轻核聚变也会放出能量 C．重核裂变会放出能量，轻核聚变则需要吸收能量 D．12C核的比结合能大于14C核的比结合能，12C核的结合能也一定大于14C核的结合能7．（2025•天心区校级模拟）关于人类对原子核的认识中，下列说法正确的是（）A．卢瑟福发现天然放射现象，说明原子核有复杂的结构 B．原子核的比结合能越大，表示核子结合得越牢固，原子就越稳定 C．已知94238Pu的半衰期是87.7年，1000个94238PuD．原子核衰变过程中，电荷数守恒，但因为有质量亏损，所以质量数不守恒8．（2025•济南一模）人工核反应合成的锎252(98252CfA．升高温度，锎252半衰期会变短 B．锎252衰变为锔248的过程中产生β粒子 C．100个锎252经过5.2年后，还剩25个锎252没有发生衰变 D．锎252衰变为锔248的实质是两个中子和两个质子结合成一个氦核9．（2025•全国一模）部分原子核的比结合能（平均结合能）与质量数的关系曲线如图所示，下列说法正确的是（）A．24He核的比结合能约为B．24He核的结合能约为C．图中标出的元素中3689KrD．92235U裂变为3689Kr10．（2025•石景山区一模）2025年1月20日，我国“人造太阳”核聚变实验装置（EAST）首次完成1亿摄氏度一千秒“高质量燃烧”，创造了新的世界纪录。下列方程属于核聚变反应的是（）A．7B．1C．92D．二．多选题（共5小题）（多选）11．（2025•新疆二模）关于原子核，下列有关说法正确的是（）A．放射性元素发生β衰变时，新核的质子数比原来核的质子数增加了1 B．原子核的结合能越大，原子核越稳定 C．放射性元素的半衰期与所处环境的温度无关 D．一个原子核在一次衰变中可同时释放出α、β和γ三种射线（多选）12．（2024春•西湖区校级期中）下列说法正确的是（）A．原子核核子平均质量越小则其平均结合能越大 B．眼镜镜片上的增透膜是利用了光的干涉原理 C．激光从空气中射入玻璃中时频率不会发生改变 D．额温枪通过测量物体辐射的紫外线来获得温度值（多选）13．（2024春•余姚市校级期中）关于原子核的结合能，下列说法正确的是（）A．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能 B．铯原子核（55133Cs）的结合能小于铅原子核（C．比结合能越大，原子核越不稳定 D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能（多选）14．（2024春•崂山区校级期中）2023年4月12日，正在运行的世界首个全超导托卡马克EAST装置获重大成果，实现了高功率稳定的403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了托卡马克装置稳态高约束模运行新的世界纪录，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步。该转置中的一种核聚变反应是由一个氘核和一个氚核结合成一个氦核同时放出一个中子。下列关于核反应的说法正确的是（）A．该核反应中氘核和氚核的总质大于氦核和中子的总质量 B．氘核与氚核在同一磁场内做完整圆周运动时的周期之比为2：3 C．重核裂变一定比轻核聚变释放的核能更多 D．氘核和氚核是核聚变的核反应燃料，目前核电站主要利用核聚变反应释放的能量发电（多选）15．（2024•铁东区校级模拟）核物理是研究原子核的结构和变化规律的物理学分支，下列关于核物理知识的说法正确的是（）A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应 B．放射性矿物经过两个半衰期后，所有辐射都将消失 C．核反应时产生的γ射线的本质是高速电子流 D．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量三．解答题（共5小题）16．（2024•嘉定区校级模拟）随着电子、原子、原子核的发现，人们对组成物质的粒子有了越来越多的认识。（1）若在如图1所示的阴极射线管中部加上平行于纸面向上的电场，阴极射线将向偏转；电子的衍射现象证明了电子具有性。（2）质子由2个u夸克和1个d夸克组成，表示为p＝uud，则反质子可表示为；中子由1个u夸克和2个d夸克组成，由此可推算出d夸克的电量为e。（已知质子带电量为e）（3）质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速）。A．（m1+m2﹣m3）cB．（m3﹣m2﹣m1）cC．（m1+m2﹣m3）c2D．（m3﹣m2﹣m1）c2（4）（多选）在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图2中1、2、3所示，三个粒子的初速度分别为v1、v2、v3。根据轨迹可以推断出。A．正电子的轨迹是1B．正电子的轨迹是2C．v1＞v2＞v3D．v3＞v2＞v1（5）铀235受到中子轰击后，会发生核裂变。①完成核裂变方程：01n+92235U⟶56141Ba②（计算）如果按一个铀235原子核裂变时放出200MeV能量计算，1g铀235全部裂变后释放的能量是多少J？（阿伏加德罗常数6.02×1023mol﹣1，铀235的摩尔质量235g/mol，e＝1.60×10﹣19C）（结果保留2位有效数字）17．（2024•浦东新区校级模拟）光给世界带来光明，使我们能看清周围的景物，进行各种活动；光从太阳、星球射到我们这里，给我们带来了宇宙空间的信息，使我们能够认识宇宙；光从原子、分子内部发射出来，使我们认识了微观世界的奥秘。（1）如图1所示的现象中，解释成因正确的是。A.图甲所示泊松亮斑是由于光的干涉形成的B.图乙所示水中的气泡看上去特别明亮，主要是由于光的折射引起的C.图丙所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于多普勒效应引起的D.图丁所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的衍射产生的（2）关于如图2四幅图的说法，正确的是。A.甲图为放射源放出的三种射线在磁场中运动的轨迹，射线1为α射线B.乙图中，用紫外光灯照射与验电器相连的锌板，发现原来闭合的验电器指针张开，此时锌板和验电器均带正电C.丙图为α粒子散射实验示意图，卢瑟福根据此实验提出了原子核具有复杂结构D.丁图为核反应堆示意图，它是利用了铀核聚变反应所释放的能量（3）2003年全美物理学家的一项调查中评选出“十大最美物理实验”，排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯•杨”双缝干涉实验装置，进行电子干涉的实验。从辐射源辐射出的电子束经两个靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹，该实验说明。A.光具有波动性B.光具有波粒二象性C.微观粒子也具有波动性D.微观粒子也是一种电磁波（4）贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是。A.B.C.D.（5）2021年《自然》杂志报道了中国科学家在稻城“拉索”基地探测到的迄今为止最高能量的γ射线，能量值达到1.40×1015eV。若此能量全部用以加速一个静止的氦核（24He），不考虑氦核因加速而产生的电磁辐射以及相对论效应，氦核最终能被加速到m/s（e＝1.60×10﹣19C，氦核的静止质量6.68×10﹣若采用电场加速氦核，需要提供V的电压才能将氦核加速到上述速度。你认为你计算的结果合理吗？简要阐述理由。18．（2024•西城区校级开学）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发生了一次α衰变。放射出的α粒子（24He）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示（1）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。（2）设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm。19．（2023春•崇川区校级期中）某行星内部含有氦核（24He），在一定条件下氦核聚变成碳核（612C）。已知质子的质量为mp，中子的质量为mn，氦核的比结合能为E1，碳核的比结合能为E（1）写出核反应方程并求核反应过程中的质量亏损Δm；（2）求氦核的核子平均质量mα20．（2023春•潍坊期末）铀核92238U是一种具有强放射性的元素。如图所示，MN是匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的分界线，磁场方向均垂直于纸面向外。静止在MN上O点的铀核92238U经过一次α衰变生成钍核（Th），衰变后的α粒子以动能Ek垂直于MN在纸面内向上进入磁场I。已知α粒子和钍核运动后同时第一次经过MN，衰变过程中释放的能量全部转化为α粒子和钍核的动能，不计（1）写出铀核92238（2）求α衰变后生成的钍核（Th）的动能；（3）若铀核的比结合能为E1，钍核的比结合能为E2，求氦核的比结合能E3。

2025年高考物理复习难题速递之原子核与核技术（2025年4月）参考答案与试题解析一．选择题（共10小题）题号12345678910答案DABCCBBDCB二．多选题（共5小题）题号1112131415答案ACBCABABAD一．选择题（共10小题）1．（2025•东坡区校级二模）2023年11月2日，日本东京电力公司启动第三批约7800吨核污染水排海，引起多国强烈反对。其中有一种难以被清除的氚具有放射性，会发生β衰变，其半衰期为12.43年，衰变方程为13H→23A．13H发生的βB．13H能进行天然β衰变，是因为它的结合能高于2C．可采用高温、高压的环境，加速氚的衰变，从而净化污水 D．1kg的13H原子核，经过24.86年，约有【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；β衰变的特点、本质及方程；半衰期的相关计算．【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力．【答案】D【分析】根据β射线的物理性质分析；根据比结合能和结合能的概念分析判断；根据半衰期不受外界条件的影响判断；根据半衰期公式计算。【解答】解：A、β衰变现象是原子核内部的中子转化为质子的同时失去一个电子，不能说明原子核中存在着电子，故A错误；B、13H能发生β衰变生成23He，所以2C、放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，因此对它施加压力、提高温度，都不能改变它的半衰期，故C错误；D、根据半衰期的剩余质量计算公式m余因此1kg的13H原子核，经过24.86年，剩余质量为0.25kg，所以约有0.75kg故选：D。【点评】本题考查衰变方程、半衰期和比结合能。关键要理解并掌握β衰变的实质，知道比结合能越大，原子核越稳定。2．（2025•未央区校级三模）科学家应用高能钛（Ti）粒子束撞击钚（Pu）粒子获得了“116号”鉝（Lv）元素，其核反应方程为22mTi+94244Pu→116A．X为中子，m＝50 B．X为中子，m＝46 C．X为电子，m＝46 D．X为质子，m＝50【考点】核反应前后质量数、质子数、中子数、核子数等参数的关系．【专题】定量思想；推理法；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理论证能力．【答案】A【分析】根据质量数和电荷数守恒列式解答。【解答】解：根据质量数和电荷数守恒，22mTi+94244Pu→116290Lv+4X。有m+244＝290+4A，22+94＝116+4Z，得Z＝0，满足电荷数为0的只能是中子，故A＝1，则m故选：A。【点评】考查核反应方程的书写规则，会根据题意进行准确分析解答。3．（2025•唐山一模）钷（Pm）可用作密度计、测厚仪的放射源，它与硫化锌混合可制荧光粉，同时还可用于制造放射性同位素电池。61147Pm可用中子照射60146Nd制得，钷61147Pm发生β衰变，生成A．制得61147PmB．61147Pm的βC．61147Pm的比结合能大于D．61147Pm原子核经过2.64【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；β衰变的特点、本质及方程；半衰期的相关计算．【专题】定性思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力．【答案】B【分析】根据质量数守恒和电荷数守恒判断反应方程；半衰期针对大量粒子时才有意义；掌握β衰变的本质；比结合能越大原子核越稳定。【解答】解：A．根据质量数守恒及核电荷数守恒，制得61147故A错误；B．钜61147Pm发生故B正确；C．衰变过程释放出能量，即核反应中生成物比反应物更加稳定，比结合能越大原子核越稳定，可知衰变后的产物62147Sm的比结合能比D．半衰期针对大量粒子时才有意义，对少量原子核不成立，故D错误。故选：B。【点评】β衰变的本质是原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，并将电子射出的过程，衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒。4．（2025•南京一模）1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用2760Co放射源进行了实验验证，次年李、杨两人为此获得了诺贝尔物理学奖。已知2760Co的半衰期约为5.26年，其衰变方程是27A．2760Co发生的是B．X是来自原子核外的电子 C．2860Ni的比结合能比D．2个2760Co【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；β衰变的特点、本质及方程．【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力．【答案】C【分析】根据电荷数守恒、质量数守恒确定衰变的产物X和衰变类型，β衰变中的电子来源于原子核内，原子核越稳定，比结合能越大，半衰期是一个统计规律，对少数个别原子核不一定成立。【解答】解：A．根据质量数与电荷数守恒有60﹣60＝0，27﹣28＝﹣1，可知，X是电子，即2760Co发生的是βB．β衰变中的电子来源于原子核内一个中子转化为一个质子与一个电子，故B错误；C．原子核越稳定，比结合能越大，β衰变释放能量，生成核比反应核更加稳定，即2860Ni的比结合能比D．半衰期是一个统计规律，只针对大量原子核才成立，对少数个别原子核不成立，即2个2760Co原子核经过10.52故选：C。【点评】结合能和比结合能反映了原子核的能量特点。比结合能等于结合能除以核子数。比结合能越大，表明原子核越稳定。5．（2025•和平区一模）玉兔二号月球车是完成对月探索的重要工具。玉兔二号上装有核电池，核电池将核反应94238Pu→A．核反应方程中的X为中子 B．此反应属于核裂变反应 C．94238Pu的比结合能小于D．月夜的寒冷导致该核反应速度变慢【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；核反应前后质量数、质子数、中子数、核子数等参数的关系；人工核反应．【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力．【答案】C【分析】根据核反应方程的书写规则，比结合能和半衰期的知识进行分析解答。【解答】解：AB.根据质量数和电荷数守恒可知，核反应方程为94238Pu→92234U+2C.由于该反应释放核能，所以94238Pu的比结合能小于D.半衰期由原子核本身决定的，与温度等外部因素无关，故D错误。故选：C。【点评】考查α衰变的特点、本质及其方程的写法、半衰期的概念、分析原子核的结合能与比结合能，会根据题意进行准确分析解答。6．（2025•高台县校级三模）不同原子核的比结合能是不一样的，如图是按照实际测量结果画的比结合能随原子核的质量数变化图线，根据该图线，下列判断正确的是（）A．比结合能越小的原子核越稳定 B．重核裂变会放出能量，轻核聚变也会放出能量 C．重核裂变会放出能量，轻核聚变则需要吸收能量 D．12C核的比结合能大于14C核的比结合能，12C核的结合能也一定大于14C核的结合能【考点】比结合能随质量数变化的曲线．【专题】定性思想；推理法；重核的裂变和轻核的聚变专题；理解能力．【答案】B【分析】比结合能越大的原子核越稳定；裂变和聚变时都会放出能量；根据结合能与比结合能的关系可以判断原子核的结合能大小。【解答】解：A、比结合能越大的原子核越稳定，故A错误；BC、重核裂变和轻核聚变时核子的比结合能都变大，都会放出能量，故B正确，C错误；D、原子核的结合能是该原子核的比结合能与核子数的乘积，12C比结合能与14C的比结合能差不多，但12C的核子数比14故选：B。【点评】本题主要考查了比结合能和结合能的概念和裂变与聚变的概念。7．（2025•天心区校级模拟）关于人类对原子核的认识中，下列说法正确的是（）A．卢瑟福发现天然放射现象，说明原子核有复杂的结构 B．原子核的比结合能越大，表示核子结合得越牢固，原子就越稳定 C．已知94238Pu的半衰期是87.7年，1000个94238PuD．原子核衰变过程中，电荷数守恒，但因为有质量亏损，所以质量数不守恒【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；半衰期的相关计算．【专题】定性思想；归纳法；衰变和半衰期专题；理解能力．【答案】B【分析】比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定；半衰期是大量放射性元素的统计规律，只对大量的原子核才适用；核反应前后质量数守恒，电荷数（核电荷数）守恒。【解答】解：A、贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核有复杂的结构，故A错误；B、原子核的比结合能越大，表示核子结合得越牢固，原子就越稳定，故B正确；C、半衰期是大量放射性元素的统计规律，对个别的原子没有意义，故C错误；D、原子核衰变过程中，电荷数守恒，质量数守恒，故D错误。故选：B。【点评】知道衰变过程中质量数、电荷数守恒，核反应是朝着比结合能大的方向进行的是解题的基础。8．（2025•济南一模）人工核反应合成的锎252(98252CfA．升高温度，锎252半衰期会变短 B．锎252衰变为锔248的过程中产生β粒子 C．100个锎252经过5.2年后，还剩25个锎252没有发生衰变 D．锎252衰变为锔248的实质是两个中子和两个质子结合成一个氦核【考点】核反应方程式的书写或判断核反应方程式中的粒子；原子核的半衰期及影响因素．【专题】定性思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力．【答案】D【分析】半衰期是粒子的固有属性，与外部因素无关；从锎衰变为锔的质子数与粒子数变化可知，衰变产生的是α粒子。【解答】解：A.半衰期是粒子的固有属性，与外部因素无关，故A错误；BD.从锎到锔的衰变过程中，质子数减少了2，粒子数减少了4，因此衰变过程产生的是α粒子，即氦核，故B错误、D正确；C.半衰期是大量粒子发生衰变的统计结果，对少量粒子并不适用，故C错误。故选：D。【点评】本题需要利用衰变与半衰期的知识求解。9．（2025•全国一模）部分原子核的比结合能（平均结合能）与质量数的关系曲线如图所示，下列说法正确的是（）A．24He核的比结合能约为B．24He核的结合能约为C．图中标出的元素中3689KrD．92235U裂变为3689Kr【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；比结合能随质量数变化的曲线．【专题】定量思想；推理法；原子的能级结构专题；推理论证能力．【答案】C【分析】根据比结合能为原子核的核子结合为原子核的过程中所释放的能量与核子数的比值，比结合能越大，原子核越稳定，以及质量亏损释放能量的知识进行解答。【解答】解：AB.根据图中信息可知，24He核的比结合能约为7MeV，24He核的结合能约为4×CD.比结合能越大越稳定，则图中元素3689Kr核最稳定；92235U裂变为3689Kr和故选：C。【点评】本题考查核反应中的比结合能的概念理解，考查考生的物理观念。10．（2025•石景山区一模）2025年1月20日，我国“人造太阳”核聚变实验装置（EAST）首次完成1亿摄氏度一千秒“高质量燃烧”，创造了新的世界纪录。下列方程属于核聚变反应的是（）A．7B．1C．92D．【考点】核聚变的反应方程；核反应方程式的书写或判断核反应方程式中的粒子；人工核反应．【专题】定量思想；推理法；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理论证能力．【答案】B【分析】根据原子核的人工转变，核聚变和核裂变以及衰变进行分析解答。【解答】解：A.用α粒子轰击氮原子核，产生氧的同位素和一个质子，属于原子核的人工转变，故A错误；B.氘核和氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，属于聚变反应，故B正确；C.C选项对应的反应属于α衰变，故C错误；D.该反应为铀核裂变，属于裂变反应，故D错误。故选：B。【点评】考查原子核的人工转变，核聚变和核裂变以及衰变，会根据题意进行准确分析解答。二．多选题（共5小题）（多选）11．（2025•新疆二模）关于原子核，下列有关说法正确的是（）A．放射性元素发生β衰变时，新核的质子数比原来核的质子数增加了1 B．原子核的结合能越大，原子核越稳定 C．放射性元素的半衰期与所处环境的温度无关 D．一个原子核在一次衰变中可同时释放出α、β和γ三种射线【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；β衰变的特点、本质及方程；原子核的半衰期及影响因素．【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力．【答案】AC【分析】根据核子数的计算，比结合能和原子核的稳定性，半衰期和各种衰变的知识进行分析解答。【解答】解：A.在β衰变中，原子核内的一个中子变成一个质子和一个电子，电子被释放出去，所以新核的质子数比原来核的质子数增加了1，故A正确；B.原子核的比结合能越大，原子核越稳定，而不是结合能越大越稳定，故B错误；C.放射性元素的半衰期由原子核自身的性质决定，与所处环境的温度等外部因素无关，故C正确；D.一个原子核在一次衰变中要么是α衰变，要么是β衰变，同时伴随着γ射线的产生，不会同时释放出α、β和γ三种射线，故D错误。故选：AC。【点评】考查核子数的计算，比结合能和原子核的稳定性，半衰期和各种衰变的知识，会根据题意进行准确分析解答。（多选）12．（2024春•西湖区校级期中）下列说法正确的是（）A．原子核核子平均质量越小则其平均结合能越大 B．眼镜镜片上的增透膜是利用了光的干涉原理 C．激光从空气中射入玻璃中时频率不会发生改变 D．额温枪通过测量物体辐射的紫外线来获得温度值【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；红外线的特点和应用；折射率的波长表达式和速度表达式；增透膜与增反膜；激光的特点及其应用．【专题】定性思想；推理法；原子的核式结构及其组成；推理论证能力．【答案】BC【分析】中等大小的核其平均结合能最大；镜片的表面上镀有增透膜，利用了光的干涉原理；激光从空气中射入玻璃中时频率不会发生改变；额温枪能测温度是因为温度不同的人体辐射的红外线强弱不同。【解答】解：A．结合能与核子数之比称比结合能，也叫平均结合能，比结合能越大，表示原子核中单个核子分离所需的能量越多，原子核中核子结合得越牢固。根据结合能曲线，中等大小的核其平均结合能最大，其它的就小些，故A错误；B．镜片的表面上镀有增透膜，利用了光的干涉原理，使反射光线进行叠加削弱，从而增加透射光的强度，故B正确；C．光的频率由光源决定，与介质无关，所以激光从空气中射入玻璃中时频率不发生改变，故C正确；D．额温枪通过测量物体辐射的红外线来获得温度值，故D错误。故选：BC。【点评】本题考查了平均结合能、薄膜干涉、光的频率、红外线等知识，要求同学们要重视课本，知道其原理及应用，会用所学知识解释一些物理现象。（多选）13．（2024春•余姚市校级期中）关于原子核的结合能，下列说法正确的是（）A．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能 B．铯原子核（55133Cs）的结合能小于铅原子核（C．比结合能越大，原子核越不稳定 D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；比结合能随质量数变化的曲线；核反应前后存在质量亏损及其计算．【专题】定量思想；推理法；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理论证能力．【答案】AB【分析】比结合能：原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量。用于表示原子核结合松紧程度。结合能：两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量。自由原子结合为分子时放出的能量叫做化学结合能，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能。【解答】解：A、一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，故A正确；B、铯原子核不如铅原子核稳定，所以铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能，故B正确；C、比结合能越大，原子核越稳定，因为比结合能大意味着核子结合成原子核时平均每个核子释放的能量多，原子核更难被拆开，故C错误；D、自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，这是根据爱因斯坦质能方程得出的，故D错误。故选：AB。【点评】本题考查了结合能和比结合能的区别，注意两个概念的联系和应用。（多选）14．（2024春•崂山区校级期中）2023年4月12日，正在运行的世界首个全超导托卡马克EAST装置获重大成果，实现了高功率稳定的403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了托卡马克装置稳态高约束模运行新的世界纪录，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步。该转置中的一种核聚变反应是由一个氘核和一个氚核结合成一个氦核同时放出一个中子。下列关于核反应的说法正确的是（）A．该核反应中氘核和氚核的总质大于氦核和中子的总质量 B．氘核与氚核在同一磁场内做完整圆周运动时的周期之比为2：3 C．重核裂变一定比轻核聚变释放的核能更多 D．氘核和氚核是核聚变的核反应燃料，目前核电站主要利用核聚变反应释放的能量发电【考点】轻核的聚变及反应条件；重核的裂变及反应条件．【专题】定量思想；推理法；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理论证能力．【答案】AB【分析】轻核聚变是放能反应，存在质量亏损；根据带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期公式T=【解答】解：A．在核聚变反应是放能反应，反应过程中存在质量亏损，所以氘核和氚核的总质量大于氦核和中子的总质量，故A正确；B．由T=2πmqB，可知氘核与氚核的电荷数相等，质量数之比为2：3，可得氘核与氚核在同一磁场内做完整圆周运动时的周期之比为2：C．相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多，故C错误；D．目前核电站主要利用的是铀核裂变反应释放的能量进行发电，故D错误。故选：AB。【点评】本题考查核裂变和核聚变的内容，知道其在生活中的应用。（多选）15．（2024•铁东区校级模拟）核物理是研究原子核的结构和变化规律的物理学分支，下列关于核物理知识的说法正确的是（）A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应 B．放射性矿物经过两个半衰期后，所有辐射都将消失 C．核反应时产生的γ射线的本质是高速电子流 D．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；核聚变的反应方程；α、β、γ射线的本质及特点．【专题】定性思想；归纳法；衰变和半衰期专题；重核的裂变和轻核的聚变专题；理解能力．【答案】AD【分析】太阳内部发生的是核聚变；根据半衰期的定义分析；γ射线的本质是电磁波；根据结合能的定义分析。【解答】解：A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，故A正确；B.经过两个半衰期，还剩四分之一的原子核没有衰变，辐射没有消失，故B错误；C.核反应时产生大量的γ射线的本质是电磁波，故C错误；D.根据结合能的概念可知，原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，故D正确。故选：AD。【点评】本题考查了对半衰期、射线以及结合能的理解，基础题。三．解答题（共5小题）16．（2024•嘉定区校级模拟）随着电子、原子、原子核的发现，人们对组成物质的粒子有了越来越多的认识。（1）若在如图1所示的阴极射线管中部加上平行于纸面向上的电场，阴极射线将向下偏转；电子的衍射现象证明了电子具有波动性。（2）质子由2个u夸克和1个d夸克组成，表示为p＝uud，则反质子可表示为uud；中子由1个u夸克和2个d夸克组成，由此可推算出d夸克的电量为-13e。（已知质子带电量为（3）质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是C（c表示真空中的光速）。A．（m1+m2﹣m3）cB．（m3﹣m2﹣m1）cC．（m1+m2﹣m3）c2D．（m3﹣m2﹣m1）c2（4）（多选）在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图2中1、2、3所示，三个粒子的初速度分别为v1、v2、v3。根据轨迹可以推断出BD。A．正电子的轨迹是1B．正电子的轨迹是2C．v1＞v2＞v3D．v3＞v2＞v1（5）铀235受到中子轰击后，会发生核裂变。①完成核裂变方程：01n+92235U⟶56141Ba+②（计算）如果按一个铀235原子核裂变时放出200MeV能量计算，1g铀235全部裂变后释放的能量是多少J？（阿伏加德罗常数6.02×1023mol﹣1，铀235的摩尔质量235g/mol，e＝1.60×10﹣19C）（结果保留2位有效数字）【考点】爱因斯坦质能方程的应用；分析能级跃迁过程中的能量变化（吸收或释放能量）．【专题】定量思想；推理法；爱因斯坦的质能方程应用专题；分析综合能力．【答案】见试题解答内容【分析】（1）根据电场力分析电子的偏转，电子的衍射现象证明了电子具有波动性；（2）根据电荷量的关系分析计算；（3）根据爱因斯坦质能方程解答；（4）根据左手定则及洛伦兹力提供向心力分析解答；（5）衰变过程中电荷数和质量数守恒，结合爱因斯坦质能方程解答。【解答】解：（1）电子受力方向与电场方向相反，阴极射线管中部加上平行于纸面向上的电场，阴极射线将向下偏转，电子的衍射现象证明了电子具有波动性；（2）质子由2个u夸克和1个d夸克组成，表示为p＝uud，反质子的电量为﹣e，则反质子的描述为uud，中子的电量为0，中子可以描述为udd，设u夸克的电荷量为me、d夸克的电荷量为ne，则则2me+ne＝1me+2×ne＝0解得m=23、（3）质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，则当一个质子和一个中子结合成氘核时，根据爱因斯坦质能方程，释放的能量是ΔE＝（m1+m2﹣m3）c2，故ABD错误，C正确；故选：C。（4）由图可知1，3的偏转方向相同，则1，3是电子，2是正电子，根据洛伦兹力提供向心力有evB＝mv解得r=根据粒子运动半径可知v3＞v2＞v1故BD正确，AC错误；故选：BD。（5）①衰变过程中电荷数和质量数守恒，则有01n+92235U⟶②一个铀235原子核裂变放出能量E0＝200MeV＝200×106×1.6×10﹣19J＝3.2×10﹣11J1g铀全部裂变放出能量为E＝nNAE0=1235×6.02×1023×3.2×1011J＝8.2×故答案为：（1）下，波动；（2）uud，-13；（3）C；（4）BD；（5）①301n；②1g铀235全部裂变后释放的能量是8.2×【点评】本题考查电子在磁场中的运动，质能方程，理解爱因斯坦质能方程的含义和应用，以及与能量守恒定律的综合应用是解决有关核反应问题的关键。17．（2024•浦东新区校级模拟）光给世界带来光明，使我们能看清周围的景物，进行各种活动；光从太阳、星球射到我们这里，给我们带来了宇宙空间的信息，使我们能够认识宇宙；光从原子、分子内部发射出来，使我们认识了微观世界的奥秘。（1）如图1所示的现象中，解释成因正确的是C。A.图甲所示泊松亮斑是由于光的干涉形成的B.图乙所示水中的气泡看上去特别明亮，主要是由于光的折射引起的C.图丙所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于多普勒效应引起的D.图丁所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的衍射产生的（2）关于如图2四幅图的说法，正确的是B。A.甲图为放射源放出的三种射线在磁场中运动的轨迹，射线1为α射线B.乙图中，用紫外光灯照射与验电器相连的锌板，发现原来闭合的验电器指针张开，此时锌板和验电器均带正电C.丙图为α粒子散射实验示意图，卢瑟福根据此实验提出了原子核具有复杂结构D.丁图为核反应堆示意图，它是利用了铀核聚变反应所释放的能量（3）2003年全美物理学家的一项调查中评选出“十大最美物理实验”，排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯•杨”双缝干涉实验装置，进行电子干涉的实验。从辐射源辐射出的电子束经两个靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹，该实验说明C。A.光具有波动性B.光具有波粒二象性C.微观粒子也具有波动性D.微观粒子也是一种电磁波（4）贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是A。A.B.C.D.（5）2021年《自然》杂志报道了中国科学家在稻城“拉索”基地探测到的迄今为止最高能量的γ射线，能量值达到1.40×1015eV。若此能量全部用以加速一个静止的氦核（24He），不考虑氦核因加速而产生的电磁辐射以及相对论效应，氦核最终能被加速到2.6×1011m/s（e＝1.60×10﹣19C，氦核的静止质量6.68×10﹣若采用电场加速氦核，需要提供7.0×1014V的电压才能将氦核加速到上述速度。你认为你计算的结果合理吗？简要阐述理由。【考点】重核的裂变及反应条件；重核裂变的应用（核电站与反应堆）；轻核的聚变及反应条件；多普勒效应及其应用；光的干涉现象；泊松亮斑；实物粒子的波动性；电子束的衍射和干涉及图样．【专题】定量思想；推理法；光线传播的规律综合专题；衰变和半衰期专题；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理论证能力．【答案】（1）C；（2）B；（3）C；（4）A；（5）2.6×1011；7.0×1014；不合理，理由见解答。【分析】（1）根据光的干涉、衍射、折射、全反射、普勒效应等现象的性质和产生原因解答；（2）根由左手定则判断；根据光电效应解答；原子的核式结构是由α粒子散射实验得到的；核反应堆是利用了铀核裂变反应所释放的能量；（3）干涉现象是波具有的特征，电子干涉的实验的结果说明微观粒子也具有波动性，而不能认为微观粒子是电磁波；（4）根据衰变、重核裂变、轻核聚变、原子核的人工转变的特点解答；（5）根据能量守恒定律解答；用计算的结果与真空中的光速对比，判断合理性。【解答】解：（1）A.图甲所示泊松亮斑是由于光经过圆盘发生了衍射形成的，故A错误；B.图乙所示水中的气泡看上去特别明亮，主要是由于光在气泡中向外射出时在界面发生了全反射引起的，故B错误；C.图丙所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于人与声源的距离发生变化产生了多普勒效应引起的，故C正确；D.图丁所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的薄膜干涉产生的，故D错误。故选：C。（2）A.甲图中磁场方向垂直纸面向外，α粒子带正电，由左手定则可知α粒子顺时针偏转，故射线3为α射线，故A错误；B.用紫外光灯照射与验电器相连的锌板，发现原来闭合的验电器指针张开，是有产生光电效应，锌板失去电子，此时锌板和验电器均带正电，故B正确；C.卢瑟福根据α粒子散射实验示提出了原子的核式结构，故C错误；D.丁图为核反应堆示意图，它是利用了铀核裂变反应所释放的能量，故D错误。故选：B。（3）电子干涉的实验的结果在荧光屏上出现干涉条纹，干涉现象是波具有的特征，故该实验说明微观粒子也具有波动性，只是微观粒子的运动有波的性质，而不能认为微观粒子是电磁波。故C正确，ABD错误。故选：C。（4）A.614CB.92C.1D.24He+13故选：A。（5）根据能量守恒定律可得：E=12代入数据得：1.40×1015×1.60×10﹣19J=12×6.68×10﹣27kg解得氦核最终能被加速到的速度为v＝2.6×1011m/s若采用电场加速氦核，根据：qU=12mv2氦核的电荷量为2e，则有：2eU＝1.40×1015eV，解得：U＝7.0×1014V需要提供7.0×1014V的电压才能将氦核加速到上述速度。计算的结果不合理，理由为计算得到的速度值2.6×1011m/s，大于了真空中的光速，真空中的光速是目前可知的最大速度。故答案为：（1）C；（2）B；（3）C；（4）A；（5）2.6×1011；7.0×1014；不合理，理由见解答。【点评】本题综合考查了光现象、原子物理等相关知识，识记性内容较多，平时要加强记忆。掌握原子核的三种基本反应，衰变、裂变、聚变的区别。对光现象要理解，知道产生的原因。18．（2024•西城区校级开学）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发生了一次α衰变。放射出的α粒子（24He）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示（1）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。（2）设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm。【考点】爱因斯坦质能方程的应用；带电粒子在匀强磁场中的圆周运动．【专题】定量思想；推理法；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理论证能力．【答案】（1）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，圆周运动的周期为2πmqB，环形电流大小为（2）衰变过程的质量亏损为(m【分析】（1）根据洛伦兹力提供向心力结合周期公式解得周期，根据电流的定义式解得电流大小。（2）根据动量守恒定律结合质能方程解答。【解答】解：（1）设α粒子的速度大小为v，由洛伦兹力提供向心力有qvB＝mvT=可知α粒子在磁场中运动周期T=环形电流大小I=解得I=（2）由洛伦兹力提供向心力有qvB＝mv解得v=设衰变后新核Y的速度大小为v'，系统动量守恒，规定α粒子的速度方向为正方向，则Mv'﹣mv＝0由质能方程及能量守恒定律有Δmc2=解得Δm=答：（1）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，圆周运动的周期为2πmqB，环形电流大小为（2）衰变过程的质量亏损为(m【点评】本题是原子核内容与磁场的综合，首先是衰变问题，质量数与电荷数守恒；再就是衰变前后动量守恒，衰变后做匀速圆周运动，由牛顿第二定律分析解答。19．（2023春•崇川区校级期中）某行星内部含有氦核（24He），在一定条件下氦核聚变成碳核（612C）。已知质子的质量为mp，中子的质量为mn，氦核的比结合能为E1，碳核的比结合能为E2（1）写出核反应方程并求核反应过程中的质量亏损Δm；（2）求氦核的核子平均质量mα【考点】爱因斯坦质能方程的应用；轻核的聚变及反应条件．【专题】定量思想；推理法；爱因斯坦的质能方程应用专题；分析综合能力．【答案】（1）核反应过程中的质量亏损Δm为12(E（2）氦核的核子平均质量mα为m【分析】（1）根据参与反应的粒子种类及生成粒子的种类，根据质量数守恒与核电荷数守恒写出核反应方程式；根据前后的质量关系求出质量亏损。（2）根据2个质子和2个中子结合为α粒子时放出能量结合爱因斯坦质能方程可解得。【解答】解：（1）3个氦核（24He）结合成1个碳核（6核反应中释放出的核能ΔE核反应过程中的质量亏损Δm（2）2个质子和2个中子结合为α粒子时放出能量E＝4E1损失质量Δm则α粒子的核子平均质量m答：（1）核反应过程中的质量亏损Δm为12(E（2）氦核的核子平均质量mα为m【点评】写核反应方程式时，要注意核电荷数与质量数守恒；先求出质量亏损，然后再求释放的能量。20．（2023春•潍坊期末）铀核92238U是一种具有强放射性的元素。如图所示，MN是匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的分界线，磁场方向均垂直于纸面向外。静止在MN上O点的铀核92238U经过一次α衰变生成钍核（Th），衰变后的α粒子以动能Ek垂直于MN在纸面内向上进入磁场I。已知α粒子和钍核运动后同时第一次经过MN，衰变过程中释放的能量全部转化为α粒子和钍核的动能，不计（1）写出铀核92238（2）求α衰变后生成的钍核（Th）的动能；（3）若铀核的比结合能为E1，钍核的比结合能为E2，求氦核的比结合能E3。【考点】计算α和β衰变的次数；结合能与比结合能的概念及物理意义；带电粒子在匀强磁场中的圆周运动；α衰变的特点、本质及方程．【专题】定量思想；推理法；带电粒子在磁场中的运动专题；衰变和半衰期专题；爱因斯坦的质能方程应用专题；分析综合能力．【答案】（1）铀核92238U的衰变方程为92（2）α衰变后生成的钍核（Th）的动能为2117（3）氦核的比结合能E3为119468【分析】（1）根据核反应核电荷数与质量数守恒书写反应方程；α粒子和钍核同时第一次经过MN，此过程两粒子均运动半个圆周，且运动时间相同，可知两粒子的运动周期相同，应用粒子运动周期公式求解；（2）衰变过程中遵循动量守恒，可得两粒子的初始动量等大反向，已知α粒子的动能，根据动能与动量的关系求解；（3）根据结合能与比结合能的定义，确定释放的核能，根据它们之间关系解答。【解答】解：（1）铀核92238U92带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得：qvB=粒子运动周期为：T联立解得：T已知α粒子和钍核同时第一次经过MN，此过程两粒子均运动半个圆周，且运动时间相同，可知两粒子的运动周期相同，则有：2π又有：mαm解得：B（2）衰变过程中遵循动量守恒，可得两粒子的初始动量等大反向，即：pα＝pTh设α衰变后生成的钍核（Th）的动能为Ek′，已知α粒子的动能为Ek，动能与动量的关系为：Ek=p解得：E（3）根据题意释放的核能等于Ek′+Ek，根据结合能与比结合能的定义可得：234E2+4E3﹣238E1＝Ek+E′k解得氦核的比结合能为：E3=答：（1）铀核92238U的衰变方程为92（2）α衰变后生成的钍核（Th）的动能为2117（3）氦核的比结合能E3为119468【点评】本题考查了核衰变相关的物理问题，综合性较强。要掌握结合能与比结合能的物理意义，理解核反应中结合能与核能的关系。还涉及了核反应过程满足动量守恒定律，带电粒子在磁场中运动经典物理知识。

考点卡片1．多普勒效应及其应用【知识点的认识】1．多普勒效应：当波源与观察者之间有相对运动时，观察者会感到波的频率发生了变化，这种现象叫多普勒效应．2．接收到的频率的变化情况：当波源与观察者相向运动时，观察者接收到的频率变大；当波源与观察者背向运动时，观察者接收到的频率变小．【命题方向】常考题型：在学校运动场上50m直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器．两个扬声器连续发出波长为5m的声波．一同学从该跑道的中点出发，向某一段点缓慢行进10m．在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱的次数为（）A.2B.4C.6D.8【分析】当同学到两个声源的间距为波长整数倍时，振动加强，听到声音是加强的；当同学到两个声源的间距为半波长的奇数倍时，振动减弱，听到声音是减弱的．【解答】解：当同学到两个声源的间距为波长整数倍时，振动加强，听到声音是加强的，故该同学从中间向一侧移动0m、2.5m、5.0m、7.5m、10m时，听到声音变大；当同学到两个声源的间距为半波长的奇数倍时，振动减弱，听到声音是减弱的，故该同学从中间向一侧移动1.25m、3.75m、6.25m、8.75m时，声音减弱；故该同学从中间向一侧移动过程听到扬声器声音由强变弱的次数为4次；故选B．【点评】本题关键明确振动加强和振动减弱的条件，然后可以结合图表分析，不难．【解题方法点拨】多普勒效应的成因分析（1）接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数，当波以速度v通过观察者时，时间t内通过的完全波的个数为N＝，因而单位时内通过观察者的完全波的个数，即接收频率．（2）当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率变大，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率变小．2．带电粒子在匀强磁场中的圆周运动【知识点的认识】带电粒子在匀强磁场中的运动1．若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做匀速直线运动．2．若v⊥B，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动．3．半径和周期公式：（v⊥B）【命题方向】如图所示，MN是匀强磁场中的一块薄金属板，带电粒子（不计重力）在匀强磁场中运动并穿过金属板，虚线表示其运动轨迹，由图知（）A、粒子带负电B、粒子运动方向是abcdeC、粒子运动方向是edcbaD、粒子在上半周所用时间比下半周所用时间长分析：由半径的变化可知粒子运动方向；由轨迹偏转方向可知粒子的受力方向，则由左手定则可判断粒子的运动方向，由圆周对应的圆心角及周期公式可知时间关系。解答：ABC、带电粒子穿过金属板后速度减小，由r=mvqB轨迹半径应减小，故可知粒子运动方向是粒子所受的洛伦兹力均指向圆心，故粒子应是由下方进入，故粒子运动方向为edcba，则粒子应带负电，故B错误，AC正确；D、由T=2πmqB可知，粒子运动的周期和速度无关，而上下均为半圆，故所对的圆心角相同，故粒子的运动时间均为T故选：AC。点评：本题应注意观察图形，图形中隐含的速度关系是解决本题的关键，明确了速度关系即可由左手定则及圆的性质求解。【解题方法点拨】带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动的分析方法．3．红外线的特点和应用【知识点的认识】红外线的波长比无线电波短，比可见光长。所有物体都发射红外线。热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。红外探测器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射，这是夜视仪器和红外摄影的基础。用灵敏的红外探测器接收远处物体发出的红外线，然后用电子电路对信号进行处理，可以得知被测对象的形状及温度、湿度等参数。这就是红外遥感技术。利用红外遥感技术可以在飞机或人造地球卫星上勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮。红外遥感技术在军事上的应用也十分重要。人体也在发射红外线，体温越高，发射的红外线越强。根据这个原理制成的红外体温计不与身体接触也可以测量体温。【命题方向】人体受到下列哪种射线照射时，可以明显感觉到热（）A、无线电波B、红外线C、γ射线D、X射线分析：无线电波的作用主要是各种移动通信和无线电广播；红外线的主要作用是热作用；γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制，对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤；X射线具有很高的穿透本领本领，能透过许多对可见光不透明的物质．解答：A、无线电波的作用主要是各种移动通信和无线电广播，故不会让人明显感到热，故A错误；B、红外线的主要作用是热作用，故照射到人体上，可以使人明显感觉到热，故B正确；C、γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤而不会使人明显感觉到热。故C错误；D、X射线具有很高的穿透本领本领，能透过许多对可见光不透明的物质，故X射线主要用在医学上进行透视和摄片，而没有热作用，故照射到人身上人体不会明显感觉到热。故D错误。故选：B。点评：本题考查了无线电波、红外线、X射线和γ射线的主要作用，内容基础，只要熟悉教材即可顺利解决．【解题思路点拨】常见电磁波的应用电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线X射线λ射线频率（Hz）由左向右，频率变化由小到大真空中波长由左向右，波长变化由长到短特性波动性强热作用强感光性强化学作用，荧光效应穿透力强穿透力最强用途通讯、广播、导航加热、遥测、遥感、红外摄像、红外制导照明、照相等日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等检查、探测、透视、治疗探测、治疗4．折射率的波长表达式和速度表达式【知识点的认识】1.折射率的两种计算方法（1）光的折射定律：n=（2）用光速进行计算：n=c2.对折射率计算公式的理解（l）折射率n是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身及入射光的频率决定，与入射角、折射角的大小无关。（2）从公式n=cv看，由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率都大于（3）由于n＞1，从公式n=sin【命题方向】如图所示，真空中有一下表面镀反射膜的平行玻璃砖，其折射率n=2．一束单色光与界面成θ＝45°角斜射到玻璃砖表面上，最后在玻璃砖的右侧面竖直光屏上出现了两个光点A和B，A和B相距h＝2.0cm。已知光在真空中的传播速度c＝3.0×108m/s①该单色光在玻璃砖中的传播速度。②玻璃砖的厚度d。一束光斜射在表面镀反射膜的平行玻璃砖，则反射光线在竖直光屏上出现光点A，而折射光线经反射后再折射在竖直光屏上出现光点B，根据光学的几何关系可由AB两点间距确定CE间距，再由折射定律，得出折射角，最终算出玻璃砖的厚度。解：①由折射率公式n解得v②由折射率公式n解得sinθ2=12，θ2＝作出如图所示的光路，△CDE为等边三角形，四边形ABEC为梯形，CE＝AB＝h．玻璃的厚度d就是边长h的等边三角形的高。故d=答：①该单色光在玻璃砖中的传播速度32②玻璃砖的厚度1.732cm。根据光路可逆及光的反射可得出AC与BE平行，从而确定CE的长度。【知识点的认识】折射率的定义式中n=sinθ1sinθ2的5．光的干涉现象【知识点的认识】1.光的干涉现象的发现：光的干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象。1801年，英国物理学家托马斯•杨（1773—1829）在实验室里成功地观察到了光的干涉。2.光的干涉现象的定义：两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象，证实了光具有波动性。3.光的干涉现象的意义：光能发生干涉现象说明光是一种波。【命题方向】下列几种应用或技术中，用到光的干涉原理的是（）A、照相机镜头上的增透膜B、透过羽毛看到白炽灯呈现彩色C、在磨制平面时，检查加工表面的平整度D、在医疗中用X射线进行透视分析：波的干涉则是两列频率完全相同的波相互叠加时，会出现稳定的干涉现象．而波的衍射则是能绕过阻碍物继续向前传播的现象．解答：A、照相机镜头上的增透膜，利用薄膜得到频率相同的两列光波，进行相互叠加，出现干涉现象，故A正确；B、透过羽毛看到白炽灯呈现彩色，这是单缝衍射现象，故B错误；C、在磨制平面时，检查加工表面的平整度，这是利用磨制平面与标准平面形成频率相同的两列光波，相互叠加进行干涉，从而由明暗条纹的平行性，来确定加工表面的平整度，故C正确；D、在医疗中用X射线进行透视，则是利用X射线的穿透性。故D错误；故选：AC。点评：干涉与衍射均是波的特性，稳定的干涉现象必须是频率完全相同，而明显的衍射现象必须是波长比阻碍物尺寸大得多或相差不大．而在干涉图样中，振动加强区位移时大时小．【解题思路点拨】高中阶段主要介绍光的双缝干涉和薄膜干涉，光的干涉现象再生产和生活中都有广泛的应用。6．增透膜与增反膜【知识点的认识】1.薄膜干涉的形成入射光经薄膜上表面反射后得第一束光，折射光经薄膜下表面反射，又经上表面折射后得第二束光，这两束光在薄膜的同侧，由同一入射振动分出，是相干光，属分振幅干涉。2.薄膜干涉的成因（1）由薄膜的前，后表面的反射光叠加而形成明暗相间的条纹。（2）如果膜的厚度为h，折射率为n，入射光在空气中的波长为λ，前、后表面的反射光的路程差为2h。若满足2h为膜中波长λn的整数倍时，该处出现亮条纹；若满足2h为膜中半波长λ2n（3）若换用白光，将得到彩色条纹。3.竖放肥皂液膜的干涉现象（1）白光照射图样是彩色的。如图所示，竖直放置的肥皂液膜，因重力的作用，上面薄，下面厚。由于不同颜色的光的波长不同，从前、后两个表面反射的光，在不同的位置被加强，换句话说，不同颜色的光对应亮条纹的位置不同，不能完全重合，因此看起来是彩色的。（2）条纹是水平方向的：因为在同一水平高度处，薄膜的厚度相同，从前、后两表面反射的光的路程差均相同，如果此时两反射光互相加强，则此高度水平方向各处均加强，因此，明暗相间的干涉条纹应为水平方向的。（3）观察薄膜干涉，应从光源这一侧观察。4.增透膜（1）原理：光学镜头表面常常镀一层介质薄膜（氟化镁），使薄膜的厚度为入射光在薄膜中波长的14，从介质膜前、后两个面反射的光的路程差为λ（2）对“增透”的理解：如果用宏观的思维方式来理解，两束反射光相互抵消，并没有增加透射光的强度，因此，此过程只是“消反”，却不能“增透”。其实光的干涉将引起整个光场分布的改变，但总的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增强。增透膜正是通过“消反”来确保“增透”的。【命题方向】为了减少光学元件的反射损失，可在光学元件表面镀上一层增透膜，利用薄膜的干涉相消来减少反射光．如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n，厚度为d，它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消，那么绿光在真空中的波长λ0为（）A、d4B、nd4C、4dD当光照射时膜的两表面产生频率相同的反射光，从而出现光的抵消，最终实现增加透射性．解：本题考查薄膜干涉。设绿光在膜中的波长为λ，则由d=14λ，得λ则绿光在真空中的波长为：λ0＝nλ＝4nd。故选：D。光的透射能力是由薄膜的厚度决定，当厚度正好使得两反射光的光程差等于半个波长，出现振动减弱的现象．此时光的透射性最强．【解题思路点拨】增反膜、增透膜均是薄膜干涉现象的应用。增反膜是增加反射光，膜前、后表面两次反射的光程差为光在该膜中波长的整数倍，反射光得到加强，膜的厚度至少为光在膜中波长的12；而增透膜是为了增加透射光，减弱反射光，膜的厚度为光在膜中波长的17．泊松亮斑【知识点的认识】1.泊松亮斑（圆盘衍射）：当光照到不透光的小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑（在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环）．泊松亮斑的图像如下：2.泊松亮斑的特点①中央是亮斑。②形成泊松亮斑时，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。③周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小。【命题方向】下列哪些现象是光衍射产生的（）A、著名的泊松亮斑B、阳光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑C、光照射到细金属丝上在其后面屏上得到的阴影中间出现亮线D、阳光经凸透镜后形成的亮斑分析：绕过阻碍物继续传播的现象称为光的衍射；衍射条纹是明暗相同；阳光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑属于光的直线传播，而经凸透镜后形成的亮斑是光的折射现象．解答：A、光线通过小圆盘，则会在屏上出现中心有亮斑，说明光线也偏离原来的直线方向传播，所以属于光的衍射，故A正确。B、阳光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑，是属于小孔成像现象，故B错误。C、光照到细金属丝后，在其后面屏上的阴影中间亮线，是光传播到了“阴影”区域，属于光的衍射现象，故C正确。D、太阳光经凸透镜后形成的亮斑，是由于光发生折射现象，故D错误。故选：AC。点评：掌握折射现象、干涉现象和衍射现象的本质的不同是顺利解决此类题目的关键．【解题思路点拨】常见的衍射现象有单缝衍射，圆孔衍射和泊松亮斑等，充分的说明光能发生衍射现象，它们是光的波动性的有力证明。8．激光的特点及其应用【知识点的认识】1．由来：是一种人工产生的相干光．2．特点：激光频率单一，相干性非常好；平行度高；激光的强度大，亮度高．3．应用广泛：①产生明显的干涉，全息照相（频率单一相干性好）．②利用激光通过光导纤维实现通讯（利用相干性好进行“调制”；频率高，信息携带量大；能量集中，衰减慢）．③激光雷达测距测速（平行度好，结合多普勒效应）．④VCD、DVD、CD唱机，CD﹣ROM读取或刻录光盘（平行度好，能量集中）．⑤医学上“激光刀”，军事上的激光武器，新能源中的可控核聚变（光强度大、能量集中）．【命题方向】激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述正确的是（）A、激光是横波、能量一定高于紫外线B、颜色相同的激光在不同介质中的波长相同C、两束频率不同的激光能产生干涉现象D、利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离分析：光的能量取决于光的频率，频率越高，光的能量越高；光在传播过程中频率不变，波速越大，波长越长；只有频率相同的光才有可能发生干涉；利用激光平行度好的特点可以进行激光准直、激光测距等．解答：A、激光属于电磁波，电磁波为横波，激光的能量由机关的频率决定，激光的能量不一定比紫外线高，故A错误；B、颜色相同的激光频率相同，频率相同的激光在不同介质中波长不相同，真空中波长最长，其它介质中波长小于真空中波长，故B错误；C、波产生干涉的前提条件是频率相同，两束频率不同的激光不能产生干涉现象，故C错误；D、利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离，故D正确；故选：D。点评：激光相干性好，平行度好、亮度高等特点，激光在生产与生活中有很多应用；掌握基础知识是正确解题的关键．【解题思路点拨】激光的特点和应用平行度非常好在传播很远的距离后仍能保持一定的强度激光的这个特点使它可以用来进行精确的测距，还可以利用激光束等各种实用的指向设备，为枪械、火炮.导弹等武器提供目标指引亮度很高它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量可以利用激光束来切割、焊接以及在很硬的材料上打孔。医学上可以用激光做“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤，还可以用激光“焊接”剥落的视网膜单色性、相干性很好激光的频率范围极窄，颜色几乎是完全一致的。相干性好，相位差恒定双缝干涉实验和衍射实验，用激光要比用自然光更容易完成。光纤通信、全息照相利用的是相干性，激光雷达、读盘利用的是单色性等能像无线电波那样被调制用来传递信息光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物9．实物粒子的波动性【知识点的认识】1.实物粒子具有波动性1924年，法国物理学家德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系。粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率v和波长入之间，遵从如下关系ν=ɛh，这种与实物粒子相联系的波后来被称为德布罗意波，也叫作物质波。2.物质波的实验验证光的干涉和衍射现象是光具有波动性的有力证据。因此，如果电子、质子等实物粒子也真的具有波动性，那么，它们就应该像光波那样也能发生干涉和衍射。这是验证德布罗意波是否存在的一条途径。1927年戴维孙和G.P.汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射的实验，得到了类似图甲的衍射图样，从而证实了电子的波动性。在后来的实验中，人们还进一步观测到了电子德布罗意波的干涉现象（图乙）。除了电子以外，后来还陆续证实了中子、质子以及原子、分子的波动性。【命题方向】下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是（）A、通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦方程的正确性B、通过测试多种物质对X射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分C、通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象D、利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性分析：通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明爱因斯坦方程光电效应方程的正确性，这句话正确，但是这证明了光的波动性，康普顿效应实验证明了光的粒子性，干涉、衍射现象是光特有的现象，因此双缝干涉以及衍射现象均说明了光的波动性．解答：A、通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明爱因斯坦方程光电效应方程的正确性，这句话正确，但是这证明了光的波动性，故A错误；B、康普顿效应实验证明了光的粒子性，B错误；C、干涉、衍射现象是光特有的现象，因此双缝干涉以及衍射现象均说明了光的波动性，CD正确故选：CD。点评：本题考查了光的波粒二象性的知识，要知道哪些现象说明波动性，哪些现象说明粒子性．【解题思路点拨】1.实物粒子也具有波动性，证明实物粒子波动性的实验有电子束的衍射和干涉现象。2.德布罗意提出物质波的观念被实验证实，表明电子、质子、原子等粒子不但具有粒子的性质，而且具有波动的性质。换句话说，它们和光一样，也具有波粒二象性。10．电子束的衍射和干涉及图样【知识点的认识】1.任何一个运动的物体都有一种波与它对应，这种电子束也能发生干涉、衍射等波特有的现象。2.电子束的衍射图样如下：【命题方向】利用金属晶格（大小约10﹣10m）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样，如图．已知电子质量为m、电量为e、初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中错误的是（）A、该实验说明电子具有波动性B、实验中电子束的德布罗意波长为λ=C、加速电压U越大，电子的衍射现象越不明显D、若用相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加明显分析：干涉与衍射是波所特有的现象；由动能定理求出电子的速度，然后求出德布罗意波的波长；波长越长，衍射现象越明显，根据德布罗意波波长公式分析波长与加速电压及粒子质量的关系，然后判断衍射现象是否明显．解答：A、实验得到了电子的衍射图样，说明电子这种实物粒子发生了衍射，说明电子具有波动性，故A正确；B、由动能定理可得，eU=12mv2﹣0，电子加速后的速度v=2eUm，电子德布罗意波的波长C、由电子的德布罗意波波长公式λ=h2meU可知，加速电压UD、物体动能与动量的关系是P=2mEk，由于质子的质量远大于电子的质量，所以动能相同的质子的动量远大于电子的动量，由λ本题选择错误的。故选：BD。点评：衍射是波所特有的现象，电子能发生衍射说明电子具有波动性；求出电子德布罗意波波长的表达式是正确解题的关键．【解题思路点拨】电子束的衍射证明了电子的波动性，说明了粒子同时具有粒子性和波动性，所以实物粒子也具有波粒二象性。11．分析能级跃迁过程中的能量变化（吸收或释放能量）【知识点的认识】在发生跃迁时，如果核外电子由低能级向高能级跃迁，需要吸收能量，如果由高能级向低能级跃迁，需要释放能量（以光子的形式）。【命题方向】氢原子从能级A跃迁到能级B，吸收频率ν1的光子，从能级A跃迁到能级C释放频率ν2的光子，若ν2＞ν1则当它从能级C跃迁到能级B将放出还是吸收光子？对应光子的频率为多少？分析：能级间跃迁吸收和辐射光子的能量等于两能级间的能级差．解答：氢原子从能级A跃迁到能级B吸收光子，则B能级的能量大于A能级的能量，从能级A跃迁到能级C，释放光子，则A能级的能量大于C能级的能量，可知B与C能级间的能量为hv1+hv2．则由C能级跃迁B能级吸收光子，有hv＝hv1+hv2，频率为ν＝v1+v2．答：从能级C跃迁到能级B将吸收频率为v2+v1的光子．点评：解决本题的关键知道能级间跃迁辐射或吸收光子能量与能级差的关系，即Em﹣En＝hv．【解题方法点拨】对原子跃迁条件的理解（1）原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hν