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专题05 热学 近代物理初步 5 大考点概览 考点01 气体实验定律与理想气体状态方程 考点02 热力学定律和气体状态变化的综合应用 考点03 光电效应及其规律 考点04 原子结构和能级跃迁 考点05 原子核的衰变 核反应与核能的计算 一、解答题 1．（2026·重庆梁平·二模）气压式升降椅内的气缸填充了气体，气缸上下运动来支配椅子升降。如图乙所 示为其简易结构示意图，圆柱形气缸与椅面固定连接，总质量为 ，横截面积为 的柱状气 动杆与底座固定连接。可自由移动的气缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体，稳定后测得封闭气体柱 长度为 。设气缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力。已知大气压强为 ，室内温 度 ，重力加速度为 。求： (1)若质量 的人盘坐在椅面上，室内温度保持不变，稳定后缸内气体柱长度为多少； 考点1 气体实验定律与理想气体状态方程 (2)人盘坐稳定后再打开空调，在室内气温缓慢降至 的过程中，外界对缸内气体所做的功。 2．（2026·湖北宜昌·二模）可自由移动的导热活塞C 将内壁光滑的导热汽缸分成密闭气室A、B。初始时， A 室的体积为V0，气体压强为p=152cmHg，B 室的体积为3V0。B 室可通过阀门K 与大气相通。已知外界环 境温度恒为T0=300K，大气压强p0=76cmHg。 (1)若A 室气体的温度保持不变，将阀门K 打开，求稳定后B 室剩余气体的质量和B 室原有气体质量之比； (2)打开阀门K，给A 室内的电阻丝通电，将A 室内气体温度缓慢加热到750K，求稳定后A 室的气体压强。 3．（2026·辽宁鞍山·二模）在山区气象观测站，为保障观测仪器安全，小王设计了一套简易低温预警装置 如图所示。一导热良好的气缸竖直固定在地面，用横截面积为 、质量 的活塞封闭一定 质量的理想气体，气缸不漏气。活塞与轻质弹簧相连，弹簧上端连接一固定的力传感器。初始时，环境温 度为280K，活塞下表面到气缸底部的距离 ，弹簧为原长。环境温度降低时活塞缓慢下降。当温 度降低至预警温度，活塞下降3.6cm、力传感器受到27N 拉力时触发预警电路报警。不计活塞和气缸间的 摩擦，取重力加速度 ，大气压强恒为 ，求： (1)初始时气缸内气体压强； (2)触发预警电路报警时的温度。 4．（2026·江西·二模）某款温度报警器的结构简图如图所示。竖直放置的导热汽缸顶端有一气孔和大气相 通且内表面安装了一个报警器（大小不计），底端左侧装有充气阀门。某次测试时关闭充气阀门，汽缸下 部分通过轻质活塞（厚度不计）封闭一定质量的理想气体，当测试环境的热力学温度 时，活塞 与汽缸底端的距离 ，当测试环境的热力学温度缓慢升到 时，活塞刚好触及报警器，触 发报警。不计活塞和汽缸间的摩擦，测试环境气压始终不变。 (1)求汽缸顶端到底端的距离； (2)通过充气阀门向汽缸下部分充入同种气体，使得触发报警的热力学温度变为 ，求充入气体质 量与汽缸下部分原有气体质量的比值 。 5．（2026·湖南长沙·二模）春日踏青，小李驾驶汽车在郊外公路上行驶。为了安全，他特意关注了仪表盘 上的胎压监测数据。出发前，左前胎气体温度为 ，胎压显示为 。行驶一段时间后，胎 内气体温度升高，小李观察到胎压上升到 ，此时胎内气体温度为t。为防止爆胎，小李停车给 左前胎放气降压，使胎压降回到厂家推荐值 。假设在放气过程中，胎内气体温度保持t 不变， 且外界大气压恒为 ，温度恒为 。将胎内的气体视为理想气体，且假设轮胎的容积在整 个过程中保持 不变。求： (1)放气时胎内气体温度t； (2)放出的气体在外界环境下的体积V。 6．（2026·湖北恩施·二模）在用牛顿管做自由落体运动实验之前，先要用真空泵将牛顿管中的空气抽出， 下图为抽气过程的原理图。抽气前，牛顿管内空气压强为 ，活塞位于真空泵气缸底部，气阀K 打开；抽 气时，进气阀 打开、排气阀 闭合，在飞轮带动下活塞上移至气缸顶部，牛顿管中的空气进入气缸； 随后，进气阀 闭合，在飞轮带动下活塞下移，当活塞下方空气压强增大到 时，排气阀 打开，气缸 中的空气被排出。已知牛顿管容积为V，真空泵气缸容积为 ，整个过程中空气温度不变，不计连接细管 的容积、活塞在气缸底部时活塞下方的空气体积以及活塞体积。 (1)第一次抽气结束时，牛顿管中空气的压强为多大？ (2)排气阀 第一次打开时，活塞下方空气的体积为多大？ 7．（2026·陕西榆林·二模）2025 年6 月26 日，神舟二十号航天员陈冬、陈中瑞身着飞天舱外航天服，从 问天实验舱出舱，完成空间碎片防护装置安装、脚限位适配器等任务，圆满完成第二次出舱活动。若航天 服内密封了一定质量的理想气体，体积约为 ，压强为 ，温度 。 (1)打开舱门前，航天员需将航天服内气压降低，此时密闭气体温度变为 ，航天服内气体体积约为 6L，求航天员需将航天服内气压降低多少Pa？ (2)为便于舱外活动，航天员出舱前还需要把航天服内的一部分气体缓慢放出，使气压再降低。假设释放气 体过程中温度保持 不变，体积最终变为 ，已知航天服放出的气体占原来气体质量的60%，求航 天服放出气体后气压降为多少? 8．（2026·江西九江·二模）单级水火箭可以简化为如图所示的下方开口的容器。容器中气体体积 ， 压强 ，下方水的深度 。单向气阀（不计重力）是一个只能朝一个方向通入气体的装 置，它外部为橡胶材质，将其紧紧塞在容器口位置可将水堵住还能向容器内进行充气。单向气阀与容器口 摩擦力的最大值 。现用打气筒通过单向气阀向容器内一次次的充入压强 ，体积 的气体。当容器内的气体压强到达一定值时单向气阀和容器中的水被一起喷出，水火箭可以获 得一定的速度发射。已知重力加速度 ，容器口的横截面积 ，水的密度 。假设容器中的气体为理想气体，充气和喷水时忽略温度的变化。 (1)求水火箭刚好喷水时容器内气体压强p； (2)求水火箭刚好喷水时的充气次数。 9．（2026·广东佛山·二模）如图，某刚性绝热轻杆将导热U 形管固定在某高度，左管与大气相通，右管用 轻活塞 封闭一定质量的气体 ，活塞 通过刚性轻杆与轻活塞 相连，固定在地面上的导热气缸内中装 有气体 。已知活塞平衡时，左右两管的水银高度差为 ，气柱 长为 ，活塞 到缸底距离为 ，环境大气压 ，温度为 ，活塞可在气缸内无摩擦的移动且不漏气。活塞的面积 分别为 。求： (1)活塞平衡时，缸内气体 的压强为多少？ (2)对气缸进行加热，U 形管内水银柱相平时，气缸中气体温度为多少摄氏度？ 一、单选题 1．（2026·湖北黄冈·二模）如图所示，气缸水平放置，气缸和光滑活塞为绝热材料。初始时气缸内封闭一 定质量的理想气体，活塞处于静止状态，现对气缸内气体缓慢加热，下列说法正确的是（ ） A．气体压强增大 B．气体内能增大 C．所有气体分子动能均增大 D．气体对外做功大于气体吸收的热量 2．（2026·黑龙江吉林·二模）如图所示，一定质量的理想气体分别经历 和 两个过程，其中 为等温过程，状态b、c 的体积相同，则下列说法正确的是（ ） A．状态a 的温度高于状态c B．状态c 单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数比状态b 少 考点2 热力学定律和气体状态变化的综合应用 C． 过程为绝热过程 D． 过程中气体吸收热量 二、多选题 3．（2026·陕西西安·二模）如图甲所示为压气式消毒喷壶，若该壶容积为 ，内装 消毒液。闭合阀 门K，缓慢向下压 ，每次可向瓶内储气室充入 的 的空气，经n 次下压后，壶内气体压强变为 时按下 ，阀门K 打开，消毒液从喷嘴处喷出，喷液全过程气体状态变化 图像如图乙所示。 （已知储气室内气体可视为理想气体，充气和喷液过程中温度保持不变， ）下列说法正 确的是（ ） A．充气过程向下压 的次数 次 B．气体从状态 变化到状态 的过程中，气体吸收的热量大于气体做的功 C．乙图中 和 的面积相等 D．从状态 变化到状态 ，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少 4．（2026·四川成都·二模）如图为汽车空气悬挂系统的结构简化图，车身连接汽缸，活塞连着车轮，导热 良好的汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸通过阀门与气泵相连，此时阀门关闭，活塞正好处于汽缸正 中间。汽缸密封良好且与活塞间无摩擦，活塞始终在汽缸内来回运动，不考虑轮胎的形变及环境温度的变 化，下列说法正确的是（ ） A．通过崎岖路面，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体压强减小 B．通过崎岖路面，汽缸相对活塞下降时，汽缸内气体放出热量 C．通过崎岖路面，汽缸相对活塞上升时，活塞对汽缸内气体做正功 D．通过水平路面时，若缓慢抬高车身，则需打开阀门，用气泵给汽缸充入一定量的空气 5．（2026·陕西宝鸡·二模）一定质量的理想气体从状态a 开始，经历了a→b→c→d→a 的变化过程，气体 的体积V 和热力学温度 的关系图像如图所示， 、 与横轴 平行， 、 与纵轴 平行，直线Ⅰ的 斜率为 ，直线Ⅱ的斜率为 ，直线Ⅲ的斜率为 。下列说法中正确的是（ ） A．气体在状态 的内能大于在状态的内能 B．气体在 、 两状态的压强相等 C． 过程中，气体向外界放出的热量值等于外界对气体所做功的值 D．气体在、 两状态的压强之比为 三、解答题 6．（2026·浙江温州·二模）有一火灾报警装置，其原理如图1 所示，当活塞触及卡柱时，触发报警，致使 闪烁灯闪烁、警报器鸣笛。导热性能良好的容器安装在天花板上，卡柱到容器上端距离为L。横截面积为 、质量为 的活塞（厚度不计）密封一定质量的理想气体，活塞能沿容器无摩擦滑动。未发生火灾时， 环境温度为 ，活塞与卡柱的距离为 ；发生火灾时，容器内温度缓慢上升到 ，从 至 过程中容器中 气体内能增加了9.6J。已知 ， ， ， ， ， ， 。 (1)求未发生火灾时容器内的压强 ； (2)在图2 中画出从 至 过程中容器内气体的 图像； (3)求从 至 过程中，气体吸收的热量。 7．（2026·四川凉山·二模）在温度为 的车间给容积为40L 的氧气瓶充好氧气，测得瓶内压强 ，该瓶氧气内能与温度间的关系为 （k 为常数且已知），把氧气瓶运送到温度为 工 地上分装给氧气袋，分装多个氧气袋后测得瓶内的压强为 。若忽略氧气瓶因热胀冷缩造成的容 积偏差，取 为0K。试求： (1)氧气瓶从车间运送到工地，分装前向外界释放的热量； (2)分装后剩余的氧气质量与分装前氧气总质量的比值； (3)设分装前的氧气袋内无气体，分装后每个氧气袋的容积为10L，压强为 ，则分装了多少个氧气 袋？ 8．（2026·四川广元·二模）如图，理想变压器原、副线圈的匝数比为 ，原线圈所加电压为 ，副线圈的回路中接有阻值为 的电热丝，电热丝位于竖直放置的绝热容器底 部，活塞的横截面积为 ，内有质量为 的绝热活塞，活塞与容器间无摩擦，整个容器内 封闭有一定质量的理想气体，开始时活塞离容器底端的高度为 ，容器内气体的温度为 。 接通电源，电阻丝工作 后断开电源，待系统稳定后，容器内气体温度为 ，不考虑容器吸收的热 量、电阻丝温度升高吸收的热量（即电热丝产生的热量全部被气体吸收）和电阻丝的体积，大气压强 ，g 取 。求： (1)该过程中电阻丝放出的热量Q； (2)容器中气体增加的内能 。 9．（2026·广东惠州·二模）图为一款导热性能良好的发声小黄鸭玩具。挤压小黄鸭，气流通过底部出气口 时可以发出鸣叫声。小明同学在17℃的室外先用胶带封住小黄鸭底部出气口，再将其拿到 室内静置 一段时间，设小黄鸭容积 不变。腔内气体均可视为理想气体，室内外大气压强均为 ，热力学温度 和 摄氏温度的关系为： 。求： (1)小黄鸭在室内静置一段时间后腔内气体压强 ； (2)小明在室内轻按压小黄鸭，使其体积变为原来的 ，此时腔内气体压强 ； (3)小黄鸭恢复原状后再撕开胶带，一段时间后，腔内剩余气体质量与原气体质量之比为多少。 四、综合题 10．（2026·浙江宁波·二模）如图1 所示，一质量为m、横截面积为S 的活塞将一部分气体封闭在导热圆柱 形容器内，活塞能无摩擦地滑动。开始时封闭气体的温度为 （低于环境温度），活塞与容器底部的距离 为h。当气体从外界吸收热量后，活塞缓慢上升高度d 后再次平衡。大气压恒为 ，环境温度保持不变， 重力加速度为g。 (1)求环境温度T； (2)如图2 所示，在推力F 的作用下，活塞缓慢下移至初始位置，此过程气体向外界放出热量Q，求此过程 推力F 对活塞所做的功W。 (3)如图所示，下列热机工作过程的能流分配正确，且能自发进行的是________。 A． B． C． D． 一、单选题 考点3 光电效应及其规律 1．（2026·浙江杭州·二模）光控继电器是一种利用光信号控制电路通断的半导体器件，其工作原理如图所 示。它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等组成。当光照强度达到一定值时，形成的光电流被放大器 放大后，电磁铁产生足够强的磁场吸引衔铁，从而达到控制电路通断的目的。已知“硬磁材料”一经磁化 即能保持恒定磁性，而“软磁材料”则易于磁化，也易于退磁。对于这一控制电路，下列说法正确的是（ ） A．放大器左边的电路电流方向沿顺时针 B．光控继电器的电磁铁的铁芯应采用“硬磁材料” C．如果蓝光能使该继电器工作，那么黄光也一定能使其工作 D．用该光控继电器控制路灯工作时，白天电磁铁吸住衔铁接通电路 2．（2026·四川成都·二模）爱因斯坦提出的光子说成功地解释了光电效应的实验现象，在物理学发展历程 中具有重大意义。图甲是光电效应实验装置示意图，图乙是研究光电效应电路中a、b 两束入射光照射同 种金属时产生的光电流与电压的关系图像，图丙是P、Q 两种金属的光电子最大初动能与入射光频率的关 系图像，图丁是某种金属的遏止电压与入射光频率之间的关系图像。下列说法正确的是（ ） A．在图甲实验中，改用红外线照射锌板验电器指针也会张开 B．由图乙可知，a 光的频率等于b 光 C．由图丙可知，金属P 的逸出功大于金属Q 的逸出功 D．由图丁可知，该图线的斜率为普朗克常量h 3．（2026·浙江绍兴·二模）图1 为氢原子的能级图，入射光照射大量处于基态的氢原子，发出 三 种不同频率的光，现用这三种光分别去照射图2 的光电效应实验装置，只有a、b两种光能得到图3 所示 的电流与电压的关系曲线。已知电子电荷量 。下列说法正确的是（ ） A．入射光的光子能量为 B．滑片 向 端移动时，电流表示数变大 C． 光照射下，遏止电压 D． 光照射下，单位时间内到达 极板光电子数最多为 个 4．（2026·吉林长春·二模）如图，用同一束单色光、在同一条件下先后照射阴极材料为钠和钾的两个光电 管，均能发生光电效应。已知钠的逸出功大于钾的逸出功，下列说法正确的是（ ） A．钠和钾的截止频率相同 B．单色光的频率可能小于钾的截止频率 C．两次实验中光电子的初动能可能相同 D．两次实验中光电子的最大初动能一定相同 5．（2026·重庆沙坪坝·二模）某同学利用如图甲装置来研究光电效应现象。实验中保持入射光频率不变， 改变A 极和K 极间的电压U，测量光电子到达A 极时的最大动能 随U 的变化关系如图乙所示，下列关于 该实验的认识，正确的是（ ） A．光电子的产生与入射光频率无关 B．该材料的遏制电压为 C．光电子离开K 极时的最大动能随U 的增大而增大 D．图中倾斜直线的斜率为普朗克常量 二、填空题 6．（2026·福建龙岩·二模）2025 年8 月26 日，我国江门中微子实验（JUNO）大科学装置正式启动运行。 中微子 被液体“俘获”时会产生闪烁光，被光电管捕捉并转换为电信号。“俘获”过程存在核反应： ，则中微子 的质量数 ______。如图所示，将闪烁光照射光电管阴极 ，加在 、 之间的电压增大为 时，电流计示数恰好减小为零，已知普朗克常量为，电子电荷量为，阴极 材 料的逸出功为 。则闪烁光频率 ________。 一、单选题 1．（2026·湖北恩施·二模）如图所示是高中物理教材中提到的四个实验，其中探究出了原子核式结构的是 （ ） 考点4 原子结构和能级跃迁 A． 汤姆孙气体放电管实验B． 链式反应示意图 C． 光电效应实验 D． 粒子散射实验 2．（2026·贵州六盘水·二模）某原子核发生双 衰变的方程为 。处于第二激发态的 原子核先后辐射波长为 和 的两光子后回到基态。欲使 原子核从基态跃迁至第二激发态则需 要吸收能量为 的光子。则（ ） A． B． C． D． 3．（2026·浙江杭州·二模）在 粒子散射实验中，假设所有 粒子初速度都相同，当 粒子靠近静止的金 原子核时，它们发生了不同角度的偏转，如图所示。图中虚线是以金原子核为圆心的圆，轨迹2 中的 点 离金原子核最近，不考虑 粒子间的相互作用。则在与金原子核相互作用过程中，沿轨迹2 运动的 粒子 （ ） A．与沿轨迹1 运动的 粒子相比，动量变化大 B．与沿轨迹1 运动的 粒子相比，散射后获得的动能大 C．与图中其它的 粒子相比，经过虚线位置时动能较大 D．经过 点时电势能最小，且速度方向与库仑力方向垂直 4．（2026·湖北黄石·二模）脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白在红光和红外线区域的吸收光谱不同，利用这一 原理可以测量血氧饱和度。关于其中的物理知识，下列说法正确的是（ ） A．吸收光谱的特点是在连续光谱的背景上出现若干条明线 B．吸收红外线光子比吸收红光光子，原子能级提升更高 C．从玻尔原子理论来看，吸收了光子的原子势能增加 D．从玻尔原子理论来看，吸收了光子的原子核外电子动能增加 5．（2026·湖北荆州·二模）图甲为氢原子能级的示意图，现有大量处于 激发态的氢原子向低能级跃迁； 图乙为卢瑟福 粒子散射实验示意图，下列说法正确的是（ ） A．这些氢原子在跃迁过程中最多能辐射出3 种不同频率的电磁波 B．跃迁过程中，核外电子的动能增大，电势能减小，动能和电势能之和减小 C． 粒子发生大角度偏转是因为受到了原子核的核力作用 D． 粒子从 到 的过程中，动能和电势能均先减小后增大 6．（2026·重庆·二模）如图所示，关于氢原子能级和谱线图，下列说法正确的是（ ） A．氢原子辐射光子的频率条件是 B．处于基态的氢原子可以吸收能量为11eV 的光子而跃迁到高能级 C．所有原子光谱都有多条谱线，所以不能用来鉴别物质和确定物质的组成成分 D．一个氢原子处于 激发态，向基态跃迁时，可能辐射出10 种不同频率的光子 7．（2026·江苏南通·二模）氢原子从高能级向 能级跃迁时释放的光子形成的光谱线，称为巴尔末系谱 线。图甲为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱图， 是巴尔末系中波长最长的谱线。下列说法正确 的是（ ） A． 是氢原子从 能级向 能级跃迁时产生的 B．巴尔末系中光子能量最大的是 C．巴尔末系中光子动量最大的是 D．氢原子外层电子在不同能级上绕核运动时，不辐射电磁波 8．（2026·浙江绍兴·二模）某同学简化了 粒子散射实验：不考虑电荷间的相互作用，认为只有与原子核 “接触”的 粒子，才发生偏转。由此他提出一种估算原子核半径的二维简化方法：首先取一个面积为 的薄材料（内有 个原子），并将原子核模型简化为互不重叠、相互平行，面积为 （为待求核半 径）的小圆盘。当垂直圆盘面均匀入射 个粒子 ，有 个粒子通过薄材料后沿原方向出射，可估 算为（ ） A． B． C． D． 二、多选题 9．（2026·海南海口·二模）我国首颗探日卫星“羲和号”获得太阳多种谱线，研究发现，太阳谱线包含氢 原子光谱。氢原子能级如图，现有大量氢原子从 能级自发向低能级跃迁。已知金属锡的逸出功为 4.42eV。则（ ） A．从 向 能级跃迁发出的光的频率最大 B．从 向 能级跃迁发出的光的波长最大 C．从 向 能级跃迁发出的光，能使锡发生光电效应 D．从 向 能级跃迁发出的光，不能使锡发生光电效应 三、解答题 10．（2026·浙江宁波·二模）巴耳末发现氢原子在可见光区的四条谱线的波长满足一个简单的公式： ，其中 为里德伯常量。基于玻尔在此基础上构建的氢原子轨道模型与德布 罗意提出的物质波假设。在氢原子中，可认为核外电子绕原子核做匀速圆周运动，同时量子数为 的定态 可视为如图所示的稳态波形，即圆周周长等于电子物质波波长的整数倍， 为对应定态轨道的半径，其中 、……。已知电子质量 ，电荷量为 ，静电力常量 ，普朗克常量 ，真空中光速 ，圆周率 ，电势 能 ，无穷远处电势能为零。（结果均保留一位有效数字，长度单位用 ，能量单位用 ） (1)已知 ，求量子数为1 的定态轨道电子的波长 ； (2)证明电子轨道角动量 满足量子化条件： ； (3)表达式均用 表示： ①推导量子数为 的定态轨道的半径 的表达式，并求出 的大小； ②推导量子数为 的定态轨道电子的总能量 的表达式，并求出 的大小； (4)当电子从量子数为 的轨道跃迁到量子数为l 的轨道时（ ），会辐射一个光子。根据光子波长满足 的关系推导出里德伯常量的表达式。（表达式用 表示） 即得 一、单选题 1．（2026·浙江衢州·二模）2025 年5 月10 日，全球能源领域迎来历史性时刻——中国自主研发的新一代 “人造太阳”装置“中国环流三号”在四川成都实现重大突破，首次实现原子核温度1.17 亿度、电子温度 1.6 亿度的高参数等离子体运行，并同步完成电力输出。这一成就标志着人类首次在实验室环境下实现可 控核聚变从科学原理到工程应用的跨越，为全球能源格局带来颠覆性变革。下列说法正确的是（ ） 考点5 原子核的衰变 核反应与核能的计算 A． 为“核聚变”的核反应方程式 B．核反应 属于 衰变 C．目前世界上主流的核电站都利用了“核聚变”的原理 D．在核反应 中，钡核的比结合能比铀核的比结合能大 2．（2026·浙江宁波·二模）在量子引力理论中，普朗克长度被视为可探测的最小空间尺度。一种估算方法 是考虑如下思想实验：为了探测更小的空间结构，需要更高能量的光子。但当光子能量极高时，其自身引 力效应显著，可能形成一个微观黑洞，（理论分析表明，逃逸速度是环绕速度的 倍，即 ） 从而无法提供更小的尺度信息。高中阶段为了简化运算，我们可以令光子的波长等于 乘以黑洞的半径 （设黑洞的半径等于普朗克长度 ），我们就可以得到最小的长度 。已知光子的能量为 ，有效 质量为 。普朗克常数 ，真空光速 ，引力常数 ， 则普朗克长度约为（ ） A． B． C． D． 3．（2026·江苏南通·二模）氘被称为“未来的天然燃料”，应用聚变反应 可获取氘，其中 是该反应过程中释放的能量。下列说法正确的是（ ） A．X 是电子 B．氘核的结合能为 C．质子和X 由于电场力而结合生成氘 D．若将氘核分解为质子和X，则该过程释放的能量也是 4．（2026·四川内江·二模）如图所示，轧钢厂的热轧机上安装了射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢 板的厚度有关。已知某车间采用放射性同位素铱 作为放射源，半衰期为74 天，通过 衰变放出 射 线，产生新核 。下列说法中正确的是（ ） A．放射性同位素发生衰变时，遵循能量守恒和质量守恒 B．衰变方程为 C．若有2g 铱 ，经过148 天有0.5g 没有衰变 D．若探测器测得的射线变弱，说明钢板厚度偏小，应当增大热轧机两轮之间的厚度间隙 5．（2026·广东佛山·二模）2025 年3 月，我国“中国环流三号”首次实现“双亿度”突破，为未来可控核 聚变能源提供关键技术支撑。已知某核反应中，一个氘核和一个氚核结合生成一个氦核并放出一个粒子 X，同时释放约17.6MeV 的能量，关于该核反应说法正确的是（ ） A．核聚变反应中，轻核结合成重核时会释放能量，其本质是质量亏损转化为能量 B．装置中发生的核聚变反应方程为 C．核聚变需要极高的温度，是为克服核子间的万有引力 D．核聚变过程中，生成氦核的比结合能比反应前氘核或氚核的更小 6．（2026·辽宁·二模）钇90 是医院给病人治疗用的放射性同位素，其半衰期约为2.67 天，一个钇90 核衰 变释放的能量可达 ， 相当于 ，结合以上信息，下列说法正确的是（ ） A．钇90 注入人体后，人的体温会影响其半衰期 B．若有100 个钇90 原子核，则经过2.67 天后，还剩下50 个未衰变 C．钇90 注入人体后，经过8 天，约87.5％的钇90 发生衰变 D．一个钇90 核衰变的质量亏损为 7．（2026·山西吕梁·二模）2025 年3 月，我国“中国环流三号”首次实现“双亿度”突破，为未来可控核 聚变能源提供关键技术支撑。已知某核反应中，一个氘核和一个氚核结合生成一个氦核并放出一个粒子 X，同时释放约 的能量，关于该核反应说法正确的是（ ） A．装置中发生的核聚变反应方程为 B．核聚变需要极高的温度，让原子核获得足够大的动能以克服核子间的万有引力 C．核聚变过程中，生成氦核的比结合能比反应前氘核或氚核的更大 D．核聚变反应中，轻核结合成重核时虽然会释放能量，但质量不可能亏损 8．（2026·江西·二模）2025 年，中国核聚变领域接连实现突破性进展。某核聚变反应方程为 ，该反应释放的能量为 。已知 的比结合能分别为1.10MeV、 ，则 的比结合能约为（ ） A．17.6MeV B． C．3.88MeV D．1.68MeV 9．（2026·辽宁·二模）按照中国国家航天局的计划，”嫦娥七号”将在2026 年下半年发射，着陆在月球 南极的艾特肯盆地。在其探测器上，将安装中国”天工”空间核电池，该电池利用钚-238 的 衰变释放的 核能，通过热电材料直接转化为电能，为探测器长期供电，其衰变方程为 。假设 衰变前钚核处于静止状态，下列说法正确的是（ ） A．衰变过程中释放的核能全部转化为 粒子的动能 B．铀核与 粒子的动量大小相等、方向相反，但 粒子的动能比铀核的动能大得多 C．由于月球表面温度极低，钚-238 的半衰期将变长 D． 粒子穿透能力强，需用厚铅板屏蔽，以防止辐射危害探测器的电子设备 10．（2026·湖南长沙·二模）2026 年，“中国聚变工程实验堆（CFETR）”取得重大突破，首次实现稳态运 行。在某核反应中，反应方程为 ，已知 的比结合能为 ， 的比结合能 为 ， 的比结合能为 ，光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（ ） A．核反应方程中X 为 B．核反应中的质量亏损可表示为 C．核聚变需要极高的温度，是为了克服原子核间的万有引力 D． 半衰期为12.46 年，现有10 个氚原子核，经过12.46 年后剩下5 个氚原子核 二、解答题 11．（2026·江苏·二模）我国科学家利用重离子加速器，通过熔合蒸发反应首次合成新核素镤-210（ ）。实验中，用加速的钙-40 核（ ）轰击静止的镥-175 核（ ），生成镤-210 核与若干中子。已 知反应前总质量为M1，反应后总质量为M2，真空中光速为c。 (1)写出该核反应的方程式； (2)该核反应释放的核能，并判断反应前后结合能的大小关系。 12．（2026·湖北黄石·二模）钍系是天然存在的三大放射性衰变系之一，会发生一系列α 衰变和β 衰变。 用磁场研究天然放射性材料的放射性，如图所示，产生的粒子沿Ox 方向穿过极板进入磁感应强度为B 的 有界匀强磁场。其中，P 粒子落在极板的下方，落点距O 点长为L，Q 粒子从Ox 右上方飞出磁场。已知P 粒子与Q 粒子的速度之比为1：20，整个装置处于真空中，且核子的平均质量为m0、电荷量大小为e，电 子质量为 。 (1)写出钍核 发生α 衰变生成镭Ra 的衰变方程； (2)求P 粒子在磁场中的运动时间t 和Q 粒子在磁场中的运动半径R。 13．（2026·辽宁沈阳·二模）如图（a），科学家用 粒子轰击铍靶，发现一种穿透性极强的中性射线A，A 继续轰击石蜡（含氢物质），打出射线B。为了研究射线B 的本质，让射线B 从一平行板电容器的两极板 中间沿水平方向射入，如图（b）所示。若在两极板间施加电压U，射线B 中速度最大的粒子恰好从极板 的下边缘射出。再在极板间施加一个方向垂直纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场，速度最大的粒子恰 好沿水平方向做直线运动。已知极板长度为 ，极板间距为d、因为氢核运动速率远小于光速，相对论效 应可忽略。 (1)若 粒子轰击铍核 生成碳核 和某种未知粒子（用字母“A”表示），写出核反应方程。 (2)求射线B 中粒子的最大速度 和比荷。（用题中字母表示） (3)科学家由（2）问可知射线B 中的粒子为氢核，并测出射线A 中粒子与静止的氢核发生对心碰撞时，使 氢核获得最大动能为4.5Mev。另一实验还发现射线A 中粒子与静止的氮核发生对心碰撞时，使氮核（质量 为氢核的14 倍）获得最大的动能为1.2Mev。题中实物粒子的碰撞过程，可类比为刚性小球的弹性碰撞。 ①若将射线A 中粒子解释为实物粒子，估算这种实物粒子的质量约等于质子质量的多少倍；（ ） ②若将射线A 中粒子解释为 光子，如图（c）所示，根据光的粒子性和氢核获得的动能估算出 光子的能 量为多少Mev。氢核的 说明：可近似认为多次测量过程中，射线A 与射线B 中的粒子最大速率不变。
