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2023届二轮复习通用版 5 近代物理初步 学案
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这是一份2023届二轮复习通用版 5 近代物理初步 学案，共15页。
专题五 近代物理初步
真题速练·明考情
1．(2022·全国甲卷，17)两种放射性元素的半衰期分别为t0和2t0，在t＝0时刻这两种元素的原子核总数为n，在t＝2t0时刻，尚未衰变的原子核总数为，则在t＝4t0时刻，尚未衰变的原子核总数为( C )
A． B．
C． D．
【解析】 设半衰期为t0的原子核总数为n1，半衰期为2t0的原子核总数为n2，n＝n1＋n2，经过2t0，尚未衰变的原子核总数为n＝2n1＋n2，经过时间4t0，尚未衰变的原子核总数为n′＝4n1＋2n2，解得n′＝，选项C正确，A、B、D错误．
2．(2022·全国乙卷，17)一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10－7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个．普朗克常量为h＝6.63×10－34J·s．R约为( B )
A．1×102 m B．3×102 m
C．6×102 m D．9×102 m
【解析】 一个光子的能量为ε＝hν，ν为光的频率，光的波长与频率的关系满足c＝λν，光源在时间t内发出的光子的个数为n＝＝，P为光源的功率．以光源为球心的球面上每平方米的光子数相同，半径为R的球的表面积为S＝4πR2，则t＝1s时有S＝m2，联立以上各式解得R约为3×102m，故B正确．
3．(2022·湖北卷)上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核Be俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即Be＋e→X＋νe．根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在．下列说法正确的是( A )
A．原子核X是Li
B．核反应前后的总质子数不变
C．核反应前后总质量数不同
D．中微子νe的电荷量与电子的相同
【解析】 根据质量数守恒和电荷数守恒有，X的质量数为7，电荷数为3，可知原子核X是Li，A正确、C错误；由选项A可知，原子核X是Li，则核反应方程为Be＋e→Li＋νe，则反应前的总质子数为4，反应后的总质子数为3，B错误；中微子不带电，则中微子νe的电荷量与电子的不相同，D错误．
4．(2022·浙江6月高考)如图为氢原子的能级图．大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠．下列说法正确的是( B )
A．逸出光电子的最大初动能为10.80eV
B．n＝3跃迁到n＝1放出的光子动量最大
C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应
D．用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态
【解析】 从n＝3跃迁到n＝1放出的光子能量最大，根据Ek＝E－W0可得光电子最大初动能为Ek＝9.8eV，故A错误；根据p＝＝，E＝hν，又因为从n＝3跃迁到n＝1放出的光子能量最大，故可知动量最大，故B正确；大量氢原子从n＝3的激发态跃迁基态能放出C＝3种频率的光子，其中从n＝3跃迁到n＝2放出的光子能量为ΔEk＝3.4eV－1.51eV＝1.89eV＜2.29eV，不能使金属钠产生光电效应，其他两种均可以，故C错误；由于从n＝3跃迁到n＝4能级需要吸收的光子能量为ΔE＝1.51eV－0.85eV＝0.66eV≠0.85eV，所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n＝4激发态，故D错误．
〔备考策略〕
多以选择题的形式出现，重点考查氢原子能级结构和能级公式，光电效应规律和爱因斯坦光电效应方程，核反应方程式的书写，原子核的衰变及半衰期，结合能和核能的计算等．
常用到的思想方法有：图象法、对比法．
核心知识·固双基
“必备知识”解读
一、光电效应及其规律
1．爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0．
2．最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc．
3．逸出功与截止频率的关系：W0＝hνc．
4．Ek-ν图线：是一条倾斜直线，但不过原点，如图所示．
(1)横轴截距表示截止频率；
(2)纵轴截距的绝对值表示逸出功；
(3)图线的斜率表示普朗克常量h．
二、原子结构与玻尔理论
知识体系
三、原子核及其衰变
知识体系
四、核反应 核能的计算
知识体系
“关键能力”构建
一、光电效应的研究思路
二、一个氢原子能级跃迁与一群氢原子能级跃迁的区别
1．一群处于较高能级n的氢原子向低能级跃迁时，释放出的谱线条数为N＝C＝．
2．一个处于较高能级n的氢原子向低能级跃迁时，释放出的光谱线条数最多为n－1．
三、计算核能的几种思路
1．根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2．
2．根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5MeV．
3．如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能．
命题热点·巧突破
考点一 光电效应问题
考向1 爱因斯坦光电效应方程
1．(2022·福建福州质检)研究光电效应的实验中，使用某一频率的光照射光电管阴极时，有光电流产生．下列说法正确的是( C )
A．光电效应揭示了光的波动性
B．用频率更高的光照射，光电流一定增大
C．保持频率不变，增大入射光的强度，遏止电压不变
D．保持频率不变，增大入射光的强度，逸出的光电子最大初动能也增大
【解析】 光电效应揭示了光的粒子性，故A错误；入射光频率增大，逸出的光电子初动能增大，但光电流不一定增大，故B错误；保持频率不变，光电子最大初动能就不变，遏止电压不变，故C正确，D错误．
2．(2022·广东名校联考)某同学采用如图所示的装置来研究光电效应现象．某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象，闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表显示的电压值U称为反向截止电压．现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到的反向截止电压分别为U1和U2．设电子质量为m，电荷量为e，则下列关系式中正确的是( D )
A．两种单色光照射阴极时，光电子的最大初动能之比＝
B．阴极K金属的截止频率ν0＝
C．普朗克常量h＝
D．阴极K金属的逸出功W＝
【解析】 光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得－eU1＝0－Ek1，－eU2＝0－Ek2
根据爱因斯坦光电效应方程得Ek1＝hν1－W＝hν1－hν0 Ek2＝hν2－W＝hν2－hν0
两种单色光照射阴极时，光电子的最大初动能之比＝＝
阴极K金属的截止频率ν0＝
普朗克常量h＝＝
阴极K金属的逸出功W＝hν0＝·＝
故A、B、C错误，D正确．故选D．
考向2 光电效应的图象问题
3．(2022·广东六校联考)如图所示，甲图为演示光电效应的实验装置；乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线．下列说法正确的是( D )
A．a、b、c三种光的频率各不相同
B．b、c两种光的光强可能相同
C．若b光为绿光，a光可能是紫光
D．甲图中的滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的读数可能增大
【解析】 由光电效应方程及遏止电压的关系可得eUc＝Ek＝hν－W，b、c两种光的遏止电压相同，故频率相同，a光的遏止电压较小，频率较低，A错误；最大光电流与光强成正比，对比乙图可知，b光较强，B错误；由A的分析可知，a光频率较低，若b光为绿光，a光不可能是紫光，C错误；甲图中的滑动变阻器的滑片向右滑动，增大光电管两端电压，且为正向电压，电流表的读数可能增大，但不会超过饱和光电流，D正确．
4．(2022·辽宁预测)图甲是“探究光电效应”的实验电路图，光电管截止电压Uc随入射光频率ν的变化规律如图乙所示．下列判断正确的是( A )
A．入射光的频率ν不同时，截止电压Uc不同
B．入射光的频率ν不同时，Uc-ν图象的斜率不同
C．图甲所示电路中，当电压增大到一定数值时，电流表的示数将达到饱和电流
D．只要入射光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同
【解析】 根据Ekm＝hν－W0，可知入射光的频率不同时，电子的最大初动能不同，又eUc＝Ekm得Uc＝ν－，可见入射光的频率ν不同时，截止电压Uc不同，A项正确；由Uc＝ν－知Uc-ν图象的斜率k＝，与入射光的频率ν无关，B项错误；图甲所示电路中，所加电压为反向电压，即当电压增大到一定数值时，电流表的示数变为零，C项错误；根据Ekm＝hν－W0可知，光电子的最大初动能与入射光的光照强度无关，D项错误．故选A．
5．(2022·江苏常州三模)某金属在不同频率光的照射下发生光电效应，产生光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的图象，如图所示，换用其他金属开展相同实验，下列图象可能正确的是( D )
【解析】 由光电效应方程Ek＝hν－W0，结合图象可知，截止频率为ν0，有hν0－W0＝0，换用其他金属开展相同实验，不同金属的逸出功不同，故截止频率不一样；但是最大初动能Ek与入射光频率ν的图象的斜率是普朗克常量，为定值．故图象D正确，A、B、C错误．
〔方法技巧〕
求解光电效应问题的五个关系与四种图象
1．五个关系
(1)逸出功W0一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能．
(2)入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数．
(3)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0．
(4)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc为遏止电压．
(5)光电效应方程中的W0为逸出功．它与截止频率νc的关系是W0＝hνc．
2．四种光电效应的图象
图线形状
图象名称
由图线直接(间接)得到的物理量
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象
①截止频率：图线与ν轴交点的横坐标ν0
②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值，W0＝|－E|＝E
③普朗克常量：图线的斜率k＝h＝
颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图象
①遏止电压Uc：图线与横轴的交点
②饱和光电流Im：电流的最大值
③最大初动能：Ekm＝eUc
颜色不同的光，光电流与电压的关系图象
①遏止电压Uc1、Uc2
②饱和光电流
③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图象
①截止频率ν0：图线与横轴的交点
②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大
③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压)
考点二 原子结构
考向1 对波粒二象性的理解
1．(2022·河北唐山一模)氢原子吸收一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是( A )
A．电子绕核旋转的轨道半径增大
B．电子的动能会增大
C．氢原子的电势能减小
D．氢原子的能级减小
【解析】 氢原子吸收一个光子后，由玻尔理论可知，由低能级跃迁到高能级，电子绕核旋转的轨道半径增大，电子的动能减小，氢原子的电势能增大，氢原子的能级增大．故选A．
2．(2022·辽宁大连模拟)据报道，香烟会释放一种危险的放射性元素“钋(Po)”，如果每天抽1包香烟，一年后累积的辐射相当于200次胸透的辐射．Po连续发生一次α衰变和一次β衰变后产生了新核，新核的中子数比新核的质子数多( B )
A．39个 B．40个
C．42个 D．43个
【解析】 Po连续发生一次α衰变和一次β衰变后产生新核的质量数为206，电荷数为83；则新核的中子数为206－83＝123，比质子数多123－83＝40个．故选B．
考向2 氢原子能级跃迁问题
3．(2022·广东高考)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子．氢原子第n能级的能量为En＝，其中E1＝－13.6eV．图是按能量排列的电磁波谱，要使n＝20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是( A )
A．红外线波段的光子 B．可见光波段的光子
C．紫外线波段的光子 D．X射线波段的光子
【解析】 要使处于n＝20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需要吸收光子的能量为E＝0－eV＝0.034eV，则被吸收的光子是红外线波段的光子．故选A．
4．(多选)(2022·辽宁六校一模)我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到了很大的作用，同时原子钟体积小重量轻．它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟．氢原子能级如图所示，下列说法正确的是( CD )
A．10eV的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁
B．一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子
C．现用光子能量介于10eV～12.9eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种
D．E4跃迁到E2时产生的光子a与E5跃迁到E3时产生的光子b的频率之比为255∶97
【解析】 处于基态的氢原子要吸收光子实现跃迁，则吸收的光子的能量必须等于能级差，而10eV的能量不满足任何一个激发态与基态的能级差，故不能吸收，A错误；一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射3种不同频率的光子，一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子，B错误；吸收10.2eV、12.09eV和12.75eV的光子能量可以分别跃迁到2能级、3能级和4能级，则可以被吸收的光子能量只有3种，C正确；E4跃迁到E2时产生的光子a的能量为2.55eV，E5跃迁到E3时产生的光子b的能量为0.97eV，根据E＝hν，故两个光子的频率之比为255∶97，D正确．故选CD．
〔总结提升〕
原子能级跃迁问题的解题技巧
(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差，即ΔE＝hν＝|E初－E末|．
(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能．
(3)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时，要注意各能级的能量值均为负值，且单位为电子伏，计算时需换算单位，1eV＝1.6×10－19J．
(4)氢原子能量为电势能与动能的总和，能量越大，轨道半径越大，势能越大，动能越小．
考点三 原子核
考向1 核反应方程
1．(多选)(2022·浙江6月高考)秦山核电站生产C的核反应方程为N＋n→C＋X，其产物C的衰变方程为C→N＋e．下列说法正确的是( AB )
A．X是H
B．C可以用作示踪原子
C．e来自原子核外
D．经过一个半衰期，10个C将剩下5个
【解析】 根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质子数为1，中子数为1，即为H，故A正确；常用的示踪原子有：C，O，H，故B正确；e由原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，所以e来自原子核内，故C错误；半衰期是一个统计规律，对于大量原子核衰变是成立的，个数较少时规律不成立，故D错误．故选AB．
2．(2022·广东广州一模)广东大亚湾核电站是我国首座利用核裂变发电的大型商用核电站，核裂变反应方程U＋n→Ba＋Kr＋aX中( D )
A．X为电子，a＝1 B．X为质子，a＝3
C．X为质子，a＝2 D．X为中子，a＝3
【解析】 根据电荷数守恒知X的电荷数为92－36－56＝0，即质子数为0，所以X为中子，根据质量数守恒X的个数为235＋1－144－89＝a，可得a＝3，故选D．
考向2 原子核的衰变规律
3．(2021·全国乙卷)医学治疗中常用放射性核素113In产生γ射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的．对于质量为m0的113Sn，经过时间t后剩余的113Sn质量为m，其-t图线如图所示．从图中可以得到113Sn的半衰期为( C )
A．67.3d B．101.0d
C．115.1d D．124.9d
【解析】 由图可知从＝到＝恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知半衰期为T＝182.4d－67.3d＝115.1d，故选C．
4．(2021·广东高考)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Al→Mg＋Y，下列说法正确的是( C )
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
【解析】 根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒可知，该核反应是Al→Mg＋e，即Y是正电子，选项A、B错误；因72万年是一个半衰期，可知再过72万年，现有的铝26衰变一半；再过144万年，即两个半衰期，现有的铝26衰变四分之三，选项C正确，D错误．
5．(2021·河北高考)银河系中存在大量的铝同位素26Al，26Al核β＋衰变的衰变方程为Al→Mg＋e，测得26Al核的半衰期为72万年，下列说法正确的是( C )
A．26Al核的质量等于26Mg核的质量
B．26Al核的中子数大于26Mg核的中子数
C．将铝同位素26Al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26Al将在144万年后全部衰变为26Mg
【解析】 Al和Mg的质量数均为26相等，但是二者原子核中的质子数和中子数不同，所以质量不同，A错误；Al核的中子数为26－13＝13个，Mg核的中子数为26－12＝14个，B错误；半衰期是原子核固有的属性，与外界条件无关，C正确；质量为m的Al的半衰期为72万年，经过144万年＝2×72万年为2个半衰期，剩余质量为m，不会全部衰变为Mg，D错误．
6．(多选)(2022·湖南师大附中模拟)在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片(如图所示)，已知两个相切圆半径分别为r1、r2．下列说法正确的是( CD )
A．原子核可能发生的是α衰变，也可能发生的是β衰变
B．径迹2可能是衰变后新核的径迹
C．若衰变方程是U→Th＋He，则r1∶r2＝1∶45
D．若是α衰变，则1和2的径迹均是顺时针方向
【解析】 原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则知：若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，所以为电性相同的粒子，可能发生的是α衰变，但不是β衰变，故A错误；核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变后生成的两核动量p大小相等、方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB＝m，解得：r＝＝，由于p、B都相同，则粒子电荷量q越大，其轨道半径r越小，由于新核的电荷量大于α粒子的电荷量，则新核的轨道半径小于粒子的轨道半径，则半径为r1的圆为新核的运动轨迹，半径为r2的圆为α粒子的运动轨迹，故B错误；由B项分析可知r＝，则r1∶r2＝2∶90＝1∶45，C正确；若是α衰变，生成的两粒子电性相同，图示由左手定则可知，两粒子都沿顺时针方向做圆周运动，故D正确．
考向3 结合能与核能的计算
7．(多选)(2022·浙江1月高考)2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约6.9×1011kW·h，相当于减排二氧化碳六亿多吨．为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热．下列说法正确的是( CD )
A．秦山核电站利用的是核聚变释放的能量
B．秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6kg
C．核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度
D．反应堆中存在U＋n→Ba＋Kr＋3n的核反应
【解析】 秦山核电站利用的是重核裂变释放的能量，故A错误；原子核亏损的质量全部转化为电能时，约为Δm＝＝kg≈27.6kg，核电站实际发电还要考虑到核能的转化率和利用率，则原子核亏损的质量大于27.6kg，故B错误；核电站反应堆中需要用镉棒能吸收中子的特性，通过中子的数量控制链式反应的速度，故C正确；反应堆利用铀235的裂变，生成多个中核和中子，且产物有随机的两分裂、三分裂，即存在U＋n→Ba＋Kr＋3n的核反应，故D正确．故选CD．
8．(2021·全国甲卷)如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、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 )
A．6 B．8
C．10 D．14
【解析】 由图分析可知，核反应方程为X→Y＋aHe＋be，设经过a次α衰变，b次β衰变．由电荷数与质量数守恒可得238＝206＋4a；92＝82＋2a－b，解得a＝8，b＝6，故放出6个电子，故选A．
9．(2020·全国Ⅱ卷)氘核H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式6H→2He＋2H＋2n＋43.15MeV表示．海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107J，1MeV＝1.6×10－13J，则M约为( C )
A．40kg B．100kg
C．400kg D．1000kg
【解析】 氘核H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式6H→2He＋2H＋2n＋43.15MeV表示
则平均每个氘核聚变释放的能量为ε＝＝MeV
1kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，可以放出的总能量为E0＝Nε
由Q＝mq可得，要释放相同的热量，需要燃烧标准煤燃烧的质量m＝＝≈400kg．
应用创新·提素养
应用创新一 核能在科技生活中的应用
1．(2022·广东汕头三模)心脏起搏器使用“氚电池”供电，利用了氚核H发生β衰变过程释放的能量，衰变方程为H→X＋e，下列说法正确的是( B )
A．新核X是He
B．新核X的比结合能比氚核大
C．衰变过程释放的能量为氚的结合能
D．β射线有很强的穿透能力，常用于金属探伤
【解析】 根据电荷数守恒和质量数守恒可知新核X是He，故A错误；衰变过程释放的能量为He的结合能与氚的结合能之差，所以He的比结合能比氚核大，故B正确，C错误；β射线仅能穿透几毫米厚的铝板，不能用于金属探伤，常用于金属探伤的是γ射线，故D错误．
2．(2022·湖北七市联考)2020年12月4日，新一代“人造太阳”——中国环流二号M装置(HL－2M)正式建成并实现首次放电，放电温度达太阳芯部温度近10倍．“人造太阳”实验中的可控热核反应的方程是H＋H→He＋n，海水中富含反应原料氘(H)，氚核(H)可以用中子轰击锂核(Li)得到．下列说法正确的是( B )
A．上述核反应前后核子数相等，生成物的质量等于反应物的质量
B．中子轰击锂核(Li)反应方程为n＋Li→H＋He
C．中子轰击锂核(Li)发生了α衰变
D．氘核(H)和氚核(H)的比结合能均比氦核(He)的比结合能大
【解析】 核反应过程中会出现质量亏损，所以生成物的质量不等于反应物的质量，故A错误；中子轰击锂核(Li)反应方程为n＋Li→H＋He，故B正确；α衰变是指原子核自发的放射出一个He核而转变为其他原子核，故C错误；氘核(H)和氚核(H)经聚变反应生成He核，同时放出能量，所以氘核(H)和氚核(H)的比结合能小于氦核(He)的比结合能，故D错误．故选B．
3．(2022·湖北武汉模拟)硼中子俘获治疗(简称BNCT)是一种生物靶向放射治疗模式，其原理是利用超热中子n束照射预先注射了含硼药物的肿瘤组织部位，与硼B发生核反应生成锂Li并放出α射线，利用α射线杀灭癌细胞．超热中子束的来源之一是加速后的质子H轰击铍Be产生的．下列说法正确的是( C )
A．α射线是高速运动的电子流
B．超热中子n与硼B发生的核反应属于α衰变
C．产生超热中子束的核反应方程是H＋Be→B＋n
D．质子H与铍Be发生的核反应属于轻核聚变
【解析】 α射线是高速运动的氦核，故A项错误；根据题意可知，其核反应方程为n＋B→Li＋He，由上述情况可知该反应属于人工转变，故B项错误；依题意可知，产生超热中子束的核反应方程是H＋Be→B＋n，超热中子束的来源之一是加速后的质子轰击铍产生的，则属于人工转变，故C项正确，D项错误．
专题五 近代物理初步
真题速练·明考情
1．(2022·全国甲卷，17)两种放射性元素的半衰期分别为t0和2t0，在t＝0时刻这两种元素的原子核总数为n，在t＝2t0时刻，尚未衰变的原子核总数为，则在t＝4t0时刻，尚未衰变的原子核总数为( C )
A． B．
C． D．
【解析】 设半衰期为t0的原子核总数为n1，半衰期为2t0的原子核总数为n2，n＝n1＋n2，经过2t0，尚未衰变的原子核总数为n＝2n1＋n2，经过时间4t0，尚未衰变的原子核总数为n′＝4n1＋2n2，解得n′＝，选项C正确，A、B、D错误．
2．(2022·全国乙卷，17)一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10－7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个．普朗克常量为h＝6.63×10－34J·s．R约为( B )
A．1×102 m B．3×102 m
C．6×102 m D．9×102 m
【解析】 一个光子的能量为ε＝hν，ν为光的频率，光的波长与频率的关系满足c＝λν，光源在时间t内发出的光子的个数为n＝＝，P为光源的功率．以光源为球心的球面上每平方米的光子数相同，半径为R的球的表面积为S＝4πR2，则t＝1s时有S＝m2，联立以上各式解得R约为3×102m，故B正确．
3．(2022·湖北卷)上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核Be俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即Be＋e→X＋νe．根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在．下列说法正确的是( A )
A．原子核X是Li
B．核反应前后的总质子数不变
C．核反应前后总质量数不同
D．中微子νe的电荷量与电子的相同
【解析】 根据质量数守恒和电荷数守恒有，X的质量数为7，电荷数为3，可知原子核X是Li，A正确、C错误；由选项A可知，原子核X是Li，则核反应方程为Be＋e→Li＋νe，则反应前的总质子数为4，反应后的总质子数为3，B错误；中微子不带电，则中微子νe的电荷量与电子的不相同，D错误．
4．(2022·浙江6月高考)如图为氢原子的能级图．大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠．下列说法正确的是( B )
A．逸出光电子的最大初动能为10.80eV
B．n＝3跃迁到n＝1放出的光子动量最大
C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应
D．用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态
【解析】 从n＝3跃迁到n＝1放出的光子能量最大，根据Ek＝E－W0可得光电子最大初动能为Ek＝9.8eV，故A错误；根据p＝＝，E＝hν，又因为从n＝3跃迁到n＝1放出的光子能量最大，故可知动量最大，故B正确；大量氢原子从n＝3的激发态跃迁基态能放出C＝3种频率的光子，其中从n＝3跃迁到n＝2放出的光子能量为ΔEk＝3.4eV－1.51eV＝1.89eV＜2.29eV，不能使金属钠产生光电效应，其他两种均可以，故C错误；由于从n＝3跃迁到n＝4能级需要吸收的光子能量为ΔE＝1.51eV－0.85eV＝0.66eV≠0.85eV，所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n＝4激发态，故D错误．
〔备考策略〕
多以选择题的形式出现，重点考查氢原子能级结构和能级公式，光电效应规律和爱因斯坦光电效应方程，核反应方程式的书写，原子核的衰变及半衰期，结合能和核能的计算等．
常用到的思想方法有：图象法、对比法．
核心知识·固双基
“必备知识”解读
一、光电效应及其规律
1．爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0．
2．最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc．
3．逸出功与截止频率的关系：W0＝hνc．
4．Ek-ν图线：是一条倾斜直线，但不过原点，如图所示．
(1)横轴截距表示截止频率；
(2)纵轴截距的绝对值表示逸出功；
(3)图线的斜率表示普朗克常量h．
二、原子结构与玻尔理论
知识体系
三、原子核及其衰变
知识体系
四、核反应 核能的计算
知识体系
“关键能力”构建
一、光电效应的研究思路
二、一个氢原子能级跃迁与一群氢原子能级跃迁的区别
1．一群处于较高能级n的氢原子向低能级跃迁时，释放出的谱线条数为N＝C＝．
2．一个处于较高能级n的氢原子向低能级跃迁时，释放出的光谱线条数最多为n－1．
三、计算核能的几种思路
1．根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2．
2．根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5MeV．
3．如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能．
命题热点·巧突破
考点一 光电效应问题
考向1 爱因斯坦光电效应方程
1．(2022·福建福州质检)研究光电效应的实验中，使用某一频率的光照射光电管阴极时，有光电流产生．下列说法正确的是( C )
A．光电效应揭示了光的波动性
B．用频率更高的光照射，光电流一定增大
C．保持频率不变，增大入射光的强度，遏止电压不变
D．保持频率不变，增大入射光的强度，逸出的光电子最大初动能也增大
【解析】 光电效应揭示了光的粒子性，故A错误；入射光频率增大，逸出的光电子初动能增大，但光电流不一定增大，故B错误；保持频率不变，光电子最大初动能就不变，遏止电压不变，故C正确，D错误．
2．(2022·广东名校联考)某同学采用如图所示的装置来研究光电效应现象．某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象，闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表显示的电压值U称为反向截止电压．现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到的反向截止电压分别为U1和U2．设电子质量为m，电荷量为e，则下列关系式中正确的是( D )
A．两种单色光照射阴极时，光电子的最大初动能之比＝
B．阴极K金属的截止频率ν0＝
C．普朗克常量h＝
D．阴极K金属的逸出功W＝
【解析】 光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得－eU1＝0－Ek1，－eU2＝0－Ek2
根据爱因斯坦光电效应方程得Ek1＝hν1－W＝hν1－hν0 Ek2＝hν2－W＝hν2－hν0
两种单色光照射阴极时，光电子的最大初动能之比＝＝
阴极K金属的截止频率ν0＝
普朗克常量h＝＝
阴极K金属的逸出功W＝hν0＝·＝
故A、B、C错误，D正确．故选D．
考向2 光电效应的图象问题
3．(2022·广东六校联考)如图所示，甲图为演示光电效应的实验装置；乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线．下列说法正确的是( D )
A．a、b、c三种光的频率各不相同
B．b、c两种光的光强可能相同
C．若b光为绿光，a光可能是紫光
D．甲图中的滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的读数可能增大
【解析】 由光电效应方程及遏止电压的关系可得eUc＝Ek＝hν－W，b、c两种光的遏止电压相同，故频率相同，a光的遏止电压较小，频率较低，A错误；最大光电流与光强成正比，对比乙图可知，b光较强，B错误；由A的分析可知，a光频率较低，若b光为绿光，a光不可能是紫光，C错误；甲图中的滑动变阻器的滑片向右滑动，增大光电管两端电压，且为正向电压，电流表的读数可能增大，但不会超过饱和光电流，D正确．
4．(2022·辽宁预测)图甲是“探究光电效应”的实验电路图，光电管截止电压Uc随入射光频率ν的变化规律如图乙所示．下列判断正确的是( A )
A．入射光的频率ν不同时，截止电压Uc不同
B．入射光的频率ν不同时，Uc-ν图象的斜率不同
C．图甲所示电路中，当电压增大到一定数值时，电流表的示数将达到饱和电流
D．只要入射光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同
【解析】 根据Ekm＝hν－W0，可知入射光的频率不同时，电子的最大初动能不同，又eUc＝Ekm得Uc＝ν－，可见入射光的频率ν不同时，截止电压Uc不同，A项正确；由Uc＝ν－知Uc-ν图象的斜率k＝，与入射光的频率ν无关，B项错误；图甲所示电路中，所加电压为反向电压，即当电压增大到一定数值时，电流表的示数变为零，C项错误；根据Ekm＝hν－W0可知，光电子的最大初动能与入射光的光照强度无关，D项错误．故选A．
5．(2022·江苏常州三模)某金属在不同频率光的照射下发生光电效应，产生光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的图象，如图所示，换用其他金属开展相同实验，下列图象可能正确的是( D )
【解析】 由光电效应方程Ek＝hν－W0，结合图象可知，截止频率为ν0，有hν0－W0＝0，换用其他金属开展相同实验，不同金属的逸出功不同，故截止频率不一样；但是最大初动能Ek与入射光频率ν的图象的斜率是普朗克常量，为定值．故图象D正确，A、B、C错误．
〔方法技巧〕
求解光电效应问题的五个关系与四种图象
1．五个关系
(1)逸出功W0一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能．
(2)入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数．
(3)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0．
(4)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc为遏止电压．
(5)光电效应方程中的W0为逸出功．它与截止频率νc的关系是W0＝hνc．
2．四种光电效应的图象
图线形状
图象名称
由图线直接(间接)得到的物理量
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象
①截止频率：图线与ν轴交点的横坐标ν0
②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值，W0＝|－E|＝E
③普朗克常量：图线的斜率k＝h＝
颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图象
①遏止电压Uc：图线与横轴的交点
②饱和光电流Im：电流的最大值
③最大初动能：Ekm＝eUc
颜色不同的光，光电流与电压的关系图象
①遏止电压Uc1、Uc2
②饱和光电流
③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图象
①截止频率ν0：图线与横轴的交点
②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大
③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压)
考点二 原子结构
考向1 对波粒二象性的理解
1．(2022·河北唐山一模)氢原子吸收一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是( A )
A．电子绕核旋转的轨道半径增大
B．电子的动能会增大
C．氢原子的电势能减小
D．氢原子的能级减小
【解析】 氢原子吸收一个光子后，由玻尔理论可知，由低能级跃迁到高能级，电子绕核旋转的轨道半径增大，电子的动能减小，氢原子的电势能增大，氢原子的能级增大．故选A．
2．(2022·辽宁大连模拟)据报道，香烟会释放一种危险的放射性元素“钋(Po)”，如果每天抽1包香烟，一年后累积的辐射相当于200次胸透的辐射．Po连续发生一次α衰变和一次β衰变后产生了新核，新核的中子数比新核的质子数多( B )
A．39个 B．40个
C．42个 D．43个
【解析】 Po连续发生一次α衰变和一次β衰变后产生新核的质量数为206，电荷数为83；则新核的中子数为206－83＝123，比质子数多123－83＝40个．故选B．
考向2 氢原子能级跃迁问题
3．(2022·广东高考)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子．氢原子第n能级的能量为En＝，其中E1＝－13.6eV．图是按能量排列的电磁波谱，要使n＝20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是( A )
A．红外线波段的光子 B．可见光波段的光子
C．紫外线波段的光子 D．X射线波段的光子
【解析】 要使处于n＝20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需要吸收光子的能量为E＝0－eV＝0.034eV，则被吸收的光子是红外线波段的光子．故选A．
4．(多选)(2022·辽宁六校一模)我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到了很大的作用，同时原子钟体积小重量轻．它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟．氢原子能级如图所示，下列说法正确的是( CD )
A．10eV的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁
B．一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子
C．现用光子能量介于10eV～12.9eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种
D．E4跃迁到E2时产生的光子a与E5跃迁到E3时产生的光子b的频率之比为255∶97
【解析】 处于基态的氢原子要吸收光子实现跃迁，则吸收的光子的能量必须等于能级差，而10eV的能量不满足任何一个激发态与基态的能级差，故不能吸收，A错误；一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射3种不同频率的光子，一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子，B错误；吸收10.2eV、12.09eV和12.75eV的光子能量可以分别跃迁到2能级、3能级和4能级，则可以被吸收的光子能量只有3种，C正确；E4跃迁到E2时产生的光子a的能量为2.55eV，E5跃迁到E3时产生的光子b的能量为0.97eV，根据E＝hν，故两个光子的频率之比为255∶97，D正确．故选CD．
〔总结提升〕
原子能级跃迁问题的解题技巧
(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差，即ΔE＝hν＝|E初－E末|．
(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值，剩余能量为自由电子的动能．
(3)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时，要注意各能级的能量值均为负值，且单位为电子伏，计算时需换算单位，1eV＝1.6×10－19J．
(4)氢原子能量为电势能与动能的总和，能量越大，轨道半径越大，势能越大，动能越小．
考点三 原子核
考向1 核反应方程
1．(多选)(2022·浙江6月高考)秦山核电站生产C的核反应方程为N＋n→C＋X，其产物C的衰变方程为C→N＋e．下列说法正确的是( AB )
A．X是H
B．C可以用作示踪原子
C．e来自原子核外
D．经过一个半衰期，10个C将剩下5个
【解析】 根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质子数为1，中子数为1，即为H，故A正确；常用的示踪原子有：C，O，H，故B正确；e由原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，所以e来自原子核内，故C错误；半衰期是一个统计规律，对于大量原子核衰变是成立的，个数较少时规律不成立，故D错误．故选AB．
2．(2022·广东广州一模)广东大亚湾核电站是我国首座利用核裂变发电的大型商用核电站，核裂变反应方程U＋n→Ba＋Kr＋aX中( D )
A．X为电子，a＝1 B．X为质子，a＝3
C．X为质子，a＝2 D．X为中子，a＝3
【解析】 根据电荷数守恒知X的电荷数为92－36－56＝0，即质子数为0，所以X为中子，根据质量数守恒X的个数为235＋1－144－89＝a，可得a＝3，故选D．
考向2 原子核的衰变规律
3．(2021·全国乙卷)医学治疗中常用放射性核素113In产生γ射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的．对于质量为m0的113Sn，经过时间t后剩余的113Sn质量为m，其-t图线如图所示．从图中可以得到113Sn的半衰期为( C )
A．67.3d B．101.0d
C．115.1d D．124.9d
【解析】 由图可知从＝到＝恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知半衰期为T＝182.4d－67.3d＝115.1d，故选C．
4．(2021·广东高考)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Al→Mg＋Y，下列说法正确的是( C )
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
【解析】 根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒可知，该核反应是Al→Mg＋e，即Y是正电子，选项A、B错误；因72万年是一个半衰期，可知再过72万年，现有的铝26衰变一半；再过144万年，即两个半衰期，现有的铝26衰变四分之三，选项C正确，D错误．
5．(2021·河北高考)银河系中存在大量的铝同位素26Al，26Al核β＋衰变的衰变方程为Al→Mg＋e，测得26Al核的半衰期为72万年，下列说法正确的是( C )
A．26Al核的质量等于26Mg核的质量
B．26Al核的中子数大于26Mg核的中子数
C．将铝同位素26Al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26Al将在144万年后全部衰变为26Mg
【解析】 Al和Mg的质量数均为26相等，但是二者原子核中的质子数和中子数不同，所以质量不同，A错误；Al核的中子数为26－13＝13个，Mg核的中子数为26－12＝14个，B错误；半衰期是原子核固有的属性，与外界条件无关，C正确；质量为m的Al的半衰期为72万年，经过144万年＝2×72万年为2个半衰期，剩余质量为m，不会全部衰变为Mg，D错误．
6．(多选)(2022·湖南师大附中模拟)在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片(如图所示)，已知两个相切圆半径分别为r1、r2．下列说法正确的是( CD )
A．原子核可能发生的是α衰变，也可能发生的是β衰变
B．径迹2可能是衰变后新核的径迹
C．若衰变方程是U→Th＋He，则r1∶r2＝1∶45
D．若是α衰变，则1和2的径迹均是顺时针方向
【解析】 原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则知：若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，所以为电性相同的粒子，可能发生的是α衰变，但不是β衰变，故A错误；核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变后生成的两核动量p大小相等、方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB＝m，解得：r＝＝，由于p、B都相同，则粒子电荷量q越大，其轨道半径r越小，由于新核的电荷量大于α粒子的电荷量，则新核的轨道半径小于粒子的轨道半径，则半径为r1的圆为新核的运动轨迹，半径为r2的圆为α粒子的运动轨迹，故B错误；由B项分析可知r＝，则r1∶r2＝2∶90＝1∶45，C正确；若是α衰变，生成的两粒子电性相同，图示由左手定则可知，两粒子都沿顺时针方向做圆周运动，故D正确．
考向3 结合能与核能的计算
7．(多选)(2022·浙江1月高考)2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约6.9×1011kW·h，相当于减排二氧化碳六亿多吨．为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热．下列说法正确的是( CD )
A．秦山核电站利用的是核聚变释放的能量
B．秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6kg
C．核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度
D．反应堆中存在U＋n→Ba＋Kr＋3n的核反应
【解析】 秦山核电站利用的是重核裂变释放的能量，故A错误；原子核亏损的质量全部转化为电能时，约为Δm＝＝kg≈27.6kg，核电站实际发电还要考虑到核能的转化率和利用率，则原子核亏损的质量大于27.6kg，故B错误；核电站反应堆中需要用镉棒能吸收中子的特性，通过中子的数量控制链式反应的速度，故C正确；反应堆利用铀235的裂变，生成多个中核和中子，且产物有随机的两分裂、三分裂，即存在U＋n→Ba＋Kr＋3n的核反应，故D正确．故选CD．
8．(2021·全国甲卷)如图，一个原子核X经图中所示的一系列α、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 )
A．6 B．8
C．10 D．14
【解析】 由图分析可知，核反应方程为X→Y＋aHe＋be，设经过a次α衰变，b次β衰变．由电荷数与质量数守恒可得238＝206＋4a；92＝82＋2a－b，解得a＝8，b＝6，故放出6个电子，故选A．
9．(2020·全国Ⅱ卷)氘核H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式6H→2He＋2H＋2n＋43.15MeV表示．海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107J，1MeV＝1.6×10－13J，则M约为( C )
A．40kg B．100kg
C．400kg D．1000kg
【解析】 氘核H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式6H→2He＋2H＋2n＋43.15MeV表示
则平均每个氘核聚变释放的能量为ε＝＝MeV
1kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，可以放出的总能量为E0＝Nε
由Q＝mq可得，要释放相同的热量，需要燃烧标准煤燃烧的质量m＝＝≈400kg．
应用创新·提素养
应用创新一 核能在科技生活中的应用
1．(2022·广东汕头三模)心脏起搏器使用“氚电池”供电，利用了氚核H发生β衰变过程释放的能量，衰变方程为H→X＋e，下列说法正确的是( B )
A．新核X是He
B．新核X的比结合能比氚核大
C．衰变过程释放的能量为氚的结合能
D．β射线有很强的穿透能力，常用于金属探伤
【解析】 根据电荷数守恒和质量数守恒可知新核X是He，故A错误；衰变过程释放的能量为He的结合能与氚的结合能之差，所以He的比结合能比氚核大，故B正确，C错误；β射线仅能穿透几毫米厚的铝板，不能用于金属探伤，常用于金属探伤的是γ射线，故D错误．
2．(2022·湖北七市联考)2020年12月4日，新一代“人造太阳”——中国环流二号M装置(HL－2M)正式建成并实现首次放电，放电温度达太阳芯部温度近10倍．“人造太阳”实验中的可控热核反应的方程是H＋H→He＋n，海水中富含反应原料氘(H)，氚核(H)可以用中子轰击锂核(Li)得到．下列说法正确的是( B )
A．上述核反应前后核子数相等，生成物的质量等于反应物的质量
B．中子轰击锂核(Li)反应方程为n＋Li→H＋He
C．中子轰击锂核(Li)发生了α衰变
D．氘核(H)和氚核(H)的比结合能均比氦核(He)的比结合能大
【解析】 核反应过程中会出现质量亏损，所以生成物的质量不等于反应物的质量，故A错误；中子轰击锂核(Li)反应方程为n＋Li→H＋He，故B正确；α衰变是指原子核自发的放射出一个He核而转变为其他原子核，故C错误；氘核(H)和氚核(H)经聚变反应生成He核，同时放出能量，所以氘核(H)和氚核(H)的比结合能小于氦核(He)的比结合能，故D错误．故选B．
3．(2022·湖北武汉模拟)硼中子俘获治疗(简称BNCT)是一种生物靶向放射治疗模式，其原理是利用超热中子n束照射预先注射了含硼药物的肿瘤组织部位，与硼B发生核反应生成锂Li并放出α射线，利用α射线杀灭癌细胞．超热中子束的来源之一是加速后的质子H轰击铍Be产生的．下列说法正确的是( C )
A．α射线是高速运动的电子流
B．超热中子n与硼B发生的核反应属于α衰变
C．产生超热中子束的核反应方程是H＋Be→B＋n
D．质子H与铍Be发生的核反应属于轻核聚变
【解析】 α射线是高速运动的氦核，故A项错误；根据题意可知，其核反应方程为n＋B→Li＋He，由上述情况可知该反应属于人工转变，故B项错误；依题意可知，产生超热中子束的核反应方程是H＋Be→B＋n，超热中子束的来源之一是加速后的质子轰击铍产生的，则属于人工转变，故C项正确，D项错误．
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