核心素养测评(第十六章 第2讲 原子核)-【优学精研】2026年高考物理一轮总复习教用word

核心素养测评　(40分钟　80分) 【基础巩固练】 1.(6分)(2024·晋中模拟)2023年年度诺贝尔物理学奖分别授予皮埃尔·阿戈斯蒂尼、费伦茨·克劳斯和安妮·吕利耶三人,以表彰他们将产生阿秒光脉冲的实验方法用于研究物质的电子动力学。关于电子、原子核有关知识,下列表述正确的是(　　) A.天然放射现象中的β射线实际是高速电子流,穿透能力比α射线弱 B.结合能越大,原子核越稳定 C.汤姆孙发现电子是从研究阴极射线开始的 D.氢原子的电子由激发态向基态跃迁时,向外辐射光子,原子能量增加 【解析】选C。天然放射现象中的β射线实际是高速电子流,但穿透能力比α射线强,电离能力比α射线弱,A错误;原子核的结合能与其质量数的比值称为比结合能,比结合能越大,原子核越稳定,因此结合能较大时,还要考虑其质量数的大小,B错误;汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子,C正确;根据玻尔理论可知,氢原子的电子由激发态向基态跃迁时,向外辐射光子,原子能量减少,D错误。 2.(6分)(2025·四川适应性测试)18氟-氟代脱氧葡萄糖正电子发射计算机断层扫描术是种非创伤性的分子影像显像技术。该技术中的F核由质子p轰击O核生成,相应核反应方程式为 (　　) AOpFe BOpFn COpFe DOpFHe 【解析】选B。根据质量数守恒和核电荷数守恒可得相应核反应方程式为OpFn。 3.(6分)以下关于原子核相关内容的说法正确的是(　　) A.查德威克用α粒子轰击铍核得到中子,这是人类第一次实现原子核的人工转变 B.β射线的产生说明原子核中存在电子 C.γ射线的电离能力很弱,穿透能力很强 D.核电站的裂变反应堆中,慢化剂的作用是将“热中子”转化为“慢中子” 【解析】选C。 选项 过程分析 结论 A 卢瑟福用α粒子轰击氮原子核,产生了氧的一种同位素—氧17和一个质子,这是人类第一次实现原子核的人工转变 × B β射线是原子核中的一个中子转化为一个质子时,会放出一个电子 × C γ射线的电离能力很弱,穿透能力很强 √ D 核电站的裂变反应堆中,慢化剂的作用是将“中子”转化为“慢(热)中子”,更容易引起裂变 × 4.(6分)(2024·衡阳模拟)采用核聚变产生能源是核物理中最具有前景的研究方向之一,有“人造太阳”之称的“东方超环”是我国自主设计建造的世界上第一个非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置。“人造太阳”核聚变的反应方程为HHHeX,此反应中释放的核能为ΔE,伴随γ光子放出,已知光速为c。下列有关说法正确的是 (　　) A.反应方程中的X为中子,属于链式反应 B.核聚变反应所释放的γ光子来源于核外电子的能级跃迁 C.核聚变反应放出的能量是由质量亏损转化而来 D.上述核聚变反应中质量亏损为Δm= 【解析】选D。根据电荷数和质量数守恒可知X的电荷数为0,质量数为1,X为中子,但聚变反应并非链式反应,A错误;核聚变反应释放出来的γ光子来源于原子核内,释放的能量不是由质量亏损转化而来,B、C错误;根据爱因斯坦质能方程可知,核聚变反应中质量亏损为Δm=,D正确。 5.(6分)(2024·遂宁模拟)电影《流浪地球2》剧情故事源于太阳的氦闪,并且认为氦闪会将内太阳系的类地行星全部摧毁。目前太阳的内部最高温度大约是1 500万摄氏度,但是随着时间的推移,氢元素的消耗同时会使氦元素增多,并逐渐升高太阳的内部温度,以至于最终达到氦元素也可以聚变的程度,氦元素凑够一定的量,大量的氦元素几乎是同时聚变,形成规模巨大的爆炸,这就是氦闪。“氦闪”的核反应方程为HeHeHeX,已知一个氦核的质量为m1,一个X核的质量为m2,真空中的光速为c,则(　　) A.He核的比结合能大于X核的比结合能 B.该聚变反应释放的核能为(m1-m2)c2 C.核反应前后核子数相等,生成物的质量等于反应物的质量 D.该聚变反应中生成的X为C核 【解析】选D。X核比He核更稳定He核的比结合能小于X核的比结合能,故A错误;该聚变质量亏损为Δm=3m1-m2,反应释放的核能为ΔE=Δmc2=(3m1-m2)c2,故B错误;核反应前后核子数相等,但放出能量,生成物的质量小于反应物的质量,故C错误;根据质量数守恒、电荷数守恒,该聚变反应中生成的X为C核,故D正确。 6.(6分)(科技前沿)2024年5月6日,太阳爆发了一个X4.5级强耀斑。太阳内部发生热核反应,其中一种典型的模式为HHe+e,已知HHeeC的质量分别为mp=1.007 8 u、mα=4.002 6 u、me=0.000 55 u、mC=12.000 0 u,1 u相当于931.5 MeV。下列说法正确的是(　　) A.该核反应前后的质子数不变 B.该核反应释放的正电子来自原子核外部 C.该核反应生成的He核比C核更稳定 D.该核反应释放的核能约为25.6 MeV 【解析】选D。该核反应前的质子数为4,反应后的质子数为2,故A错误;该核反应释放的正电子来自原子核内部质子转化为中子,故B错误;根据题意可知,3个He核的质量大于1个C核的质量,假设3个He核合成一个C核,会存在质量亏损,释放能量,所以C核比He核更稳定,故C错误;该核反应释放的核能约为ΔE=Δmc2=(4×1.007 8-4.002 6-0.000 55×2)×931.5 MeV≈25.6 MeV,故D正确。 【综合应用练】 7.(6分)现代核电站主要是通过可控链式核裂变反应来实现核能的和平利用。已知一个U原子核在中子的轰击下发生裂变反应,其裂变方程为UnBaKr+n,下列说法正确的是(　　) A.裂变方程式左右两边都有中子n,可以改写成UBaKr+n BU在中子轰击下发生裂变反应过程中,有质量亏损 C.裂变释放能量Kr原子核的结合能比U原子核的大 DU在自然界中可发生衰变,60个铀核经过一个半衰期后,一定有30个铀核发生衰变 【解析】选B。裂变反应方程UnBa+Kr+n 中左右两边都有中子n,这是核反应原理,必须有中子n的参与,方程不能改写成UBaKr+n,故A错误U在中子轰击下发生裂变反应过程中,有质量亏损,故B正确;结合能和核子数有关U原子核的核子数大于Kr原子核的核子数,故U原子核的结合能更大,故C错误;半衰期是针对大量放射性元素的统计规律,对少量放射性元素不适用,故D错误。 8.(6分·多选)(2024·厦门模拟)静止在O点的C原子核发生衰变的同时,空间中加入如图所示的匀强电场。之后衰变产物A、B两粒子的运动轨迹OA、OB如图中虚线所示,不计重力和两粒子间的相互作用,下列说法正确的是(　　) A.A、B两粒子均带正电 BC原子核发生的是α衰变 C.A粒子为Be D.衰变后瞬间A、B粒子的速度比为5∶2 【解析】选A、B、C。根据A、B两粒子的运动轨迹,可知其所受电场力均与电场方向相同,A、B两粒子均带正电C原子核发生的是α衰变,故A、B正确;根据A、B两粒子的运动轨迹,该核反应方程为CBeHe,衰变过程,由动量守恒定律,有mAvA-mBvB=0,可知质量越大,速度越小Be的初速度小于He的初速度,粒子在磁场中做类平抛运动,则有x=vt,y=t2,解得y=,可知当两粒子竖直方向的位移相等时Be粒子的水平位移较小,A粒子为Be,故C正确;衰变过程,由动量守恒定律,有mAvA-mBvB=0,可得衰变后瞬间A、B粒子的速度比为vA∶vB=2∶5,故D错误。 9.(6分·多选)(2025·武汉模拟)关于原子核和核能,下列说法正确的是(　　) A.一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线 B.对于相同质量的核燃料,重核裂变比轻核聚变产生的核能多 C.放射性元素的半衰期与外界的物理条件和所处的化学状态无关 D.比结合能等于结合能与核子数之比,比结合能越大,原子核越稳定 【解析】选C、D。原子核衰变时只能发生一种衰变,不能三种衰变同时进行,故A错误;对于相同质量的核燃料,重核裂变比轻核聚变产生的核能少,故B错误;放射性元素的半衰期是由原子核内部自身因素决定的,与外界的物理条件和所处的化学状态无关,故C正确;比结合能等于结合能与核子数之比,比结合能越大,将核子分解需要的能量越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,故D正确。 10.(6分)碘-129的半衰期约1 570万年,它会损伤甲状腺细胞,可能导致甲状腺癌。有一定初速度的碘-129的衰变方程为IXe+Y,则下列说法正确的是(　　) A.该核反应为α衰变 B.Xe的核电荷数是129 C.衰变产物Xe和Y在同一匀强磁场中做圆周运动的半径之比为1∶54 D.经过3 140万年后,核污水中的碘-129含量约为原来的 【解析】选D。由核反应中质量数与电荷数守恒可知,Y的质量数为0,电荷数为-1,即Y为电子,所以该核反应为β衰变,故A错误;Xe的核电荷数是54,故B错误;若反应物碘-129没有初速度,则有mXevXe=mYvY,又qvB=m,联立解得rXe∶rY=1∶54,依题意,反应物碘-129衰变前有初速度,所以衰变产物Xe和Y在同一匀强磁场中做圆周运动的半径之比不为1∶54,故C错误;根据m=m0·(,解得:=,可知经过3 140万年后,核污水中的碘-129含量约为原来的,故D正确。 【情境创新练】 11.(20分)如图,O处的α粒子源能不断地向右发射速度为v0的α粒子,假设α粒子和Be核堆中静止的Be核都能对心正碰并发生核反应。核反应的生成物均能从小孔Q进入板间垂直于纸面的匀强磁场(方向未知),磁感应强度的大小为B=,其中m为一个质子(或中子)的质量(设原子核的质量等于各核子的质量和),e为一个质子的电荷量,d为板间距。已知生成物进入磁场后分别打在M、N两点,O、P、Q、M在同一水平线上,打在N点的粒子,速度偏向角为37°(sin37°=0.6)。不计粒子重力和粒子间的相互作用力(核反应过程除外)。 (1)补全α粒子与Be核发生核反应的方程HeBe______ C(3分) 【解析】(1)核反应的方程为HeBenC。 (2)简要说明,打在M、N两点的分别是哪种粒子,并判断板间磁场的方向;(8分) 答案: (2)打在M点的是中子,打在N点的是原子核C,磁场方向垂直纸面向外 【解析】(2)因中子n)不带电,则打到M点,原子核C打到N点,根据左手定则可知,磁场方向垂直纸面向外。 (3)假设每秒钟发生n次核反应,击中M点的粒子有75%被板吸收,25%以原速率反弹,求M点每秒钟受到的撞击力为多大。(9分) 答案: (3)1.25nmv0 【解析】(3)对打在N点的粒子,由几何关系sin37°=,且6ev1B=12m,其中B=,解得v1=v0,由动量守恒定律:4mv0=12mv1+mv2,解得碰后中子的速度v2=v0,向右为正,中子与M点碰撞过程由动量定理-FΔt=-0.75nΔtmv2-0.25nΔtm×2v2 解得:F=1.25nmv0 答案:(1n　 (2)打在M点的是中子,打在N点的是原子核C,磁场方向垂直纸面向外 (3)1.25nmv0 - 7 - 学科网（北京）股份有限公司 $