2026届高考物理一轮复习考点练习：原子核

原子核 基础巩固 1.[2024·全国甲卷] 氘核可通过一系列聚变反应释放能量,总的反应效果可用H→He+n+p+43.15 MeV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 2.[2024·浙江6月选考] 发现中子的核反应方程为HeBe→Xn,“玉免二号”巡视器的核电池中钚238的衰变方程为PuU+Y,正确的是 (　) A.核反应方程中的X为C B.衰变方程中的Y为He C.中子n 的质量数为零 D.钚238的衰变吸收能量 3.[2023·湖南卷] 2023年4月13日,中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创下新纪录,实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步,下列关于核反应的说法正确的是 (　) A.相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变释放的核能更多 B.氘氚核聚变的核反应方程为HH→He+e C.核聚变的核反应燃料主要是铀235 D.核聚变反应过程中没有质量亏损 4.[2024·山东卷] 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Sr衰变为Y的半衰期约为29年Pu衰变为U的半衰期约87年.现用相同数目的Sr和Pu各做一块核电池,下列说法正确的是 (　) A.　Sr衰变为Y时产生α粒子 B.　Pu衰变为U时产生β粒子 C.50年后,剩余的Sr数目大于Pu的数目 D.87年后,剩余的Sr数目小于Pu的数目 5.[2023·浙江1月选考] 宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子,中子与大气中的氮14会产生以下核反应:NnCH,产生的C能自发进行β衰变,其半衰期为5730年,利用碳14的衰变规律可推断古木的年代.下列说法正确的是 (　) A.　C发生β衰变的产物是N B.β衰变辐射出的电子来自碳原子的核外电子 C.近年来由于地球的温室效应,引起C的半衰期发生微小变化 D.若测得一古木样品的C含量为活体植物的,则该古木距今约为11 460年 6.[2023·全国乙卷] 2022年10月,全国众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴,其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献,由观测结果推断,该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048 J.假设释放的能量来自物质质量的减少,则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108 m/s) (　) A.1019 kg B.1024 kg C.1029 kg D.1034 kg 综合提升 7.如图所示,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.6 B.8 C.10 D.14 8.[2025·广西南宁一中模拟] 核电作为清洁低碳、安全高效、稳定且可大规模发展的绿色能源,在推动绿色发展和助力“双碳”目标实现方面发挥着重要的作用.据统计,一座百万千瓦电功率的核电厂和燃煤电厂相比,每年可以减少二氧化碳排放600多万吨,可见核能是减排效应较大的能源之一.下列关于核反应的说法正确的是(　) A.重核裂变过程中能释放能量而轻核聚变过程中只吸收能量 B.核反应堆中发生的核裂变方程为Un→Kr+n C.核裂变产生的一个Ba原子核中有56个质子,88个中子 D.　U的半衰期为7亿年,10个U原子核经过7亿年还有5个没发生衰变 9.(多选)[2025·山东青岛模拟] 一核电站年发电量约为4.5×1010 kW·h,发电效率约为34%.已知一个铀235裂变时释放的能量约为200 MeV,下列说法正确的是(　) A.每年需要约5×1028个铀235发生裂变 B.每年铀235亏损的质量约为5.3 kg C.铀235发生链式反应的条件与铀块的体积有关 D.为控制裂变反应速度,常用石墨、重水和普通水作为慢化剂 10.[2025·河北邯郸模拟] 核电站铀核裂变的产物是多样的.有一种典型的铀核裂变是生成钡和氪,核反应方程是UnBaKr+n+γ,已知铀核的质量为m1,钡核的质量为m2,氪核的质量为m3,中子的质量为m4,真空中光速为c,以下说法正确的是 (　) A.核反应方程中的x=2 B.该核反应释放的核能是c2 C.　U的比结合能大于Ba(或Kr)的比结合能 D.目前部分高科技核电站已经实现可控核聚变发电 11.某静止的原子核发生核反应且放出能量Q,其核反应方程为YZ.假设释放的能量全都转化为新核Y和Z的动能,其中Z原子核的速度为v,则以下结论正确的是 (　) A.Y原子核的速度大小为v B.Y原子核的动能与Z原子核的动能之比为D∶F C.Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大(c为光速) D.Y原子核和Z原子核的结合能之和一定大于X原子核的结合能 12.(多选)[2024·湖北武汉模拟] 原子核的比结合能曲线如图所示.根据该曲线,下列判断正确的是 (　) A.　He核的结合能约为14 MeV B.　He核比Li核更稳定 C.两个H核结合成He核时释放能量 D.　U核的比结合能比Kr核的大 13.(多选)[2025·山西太原模拟] 有一匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外,一个原来静止在A处的原子核发生衰变放射出两个粒子,两个新核的运动轨迹如图所示,已知两个相切圆半径分别为r1、r2.下列说法正确的是 (　) A.原子核发生α衰变,根据已知条件可以算出两个新核的质量比 B.衰变形成的两个粒子带同种电荷 C.衰变过程中原子核遵循动量守恒定律 D.衰变形成的两个粒子电荷量的关系为q1∶q2=r1∶r2 拓展挑战 14.(多选)[2025·河南郑州一中模拟] 太阳辐射的总功率约为4×1026 W,其辐射的能量来自聚变反应,在聚变反应中,一个质量为1876.1 MeV/c2(c为真空中的光速)的氘核H)和一个质量为2809.5 MeV/c2的氚核H)结合为一个质量为3728.4 MeV/c2的氦核He),并放出一个X粒子,同时释放大约17.6 MeV的能量.下列说法正确的是 (　) A.X粒子是质子 B.X粒子的质量为939.6 MeV/c2 C.太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×109 kg D.太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6 MeV/c2 15.(多选)现有两动能均为E0=0.35 MeV的H在一条直线上相向运动,两个H发生对撞后能发生核反应,得到He和新粒子,且在核反应过程中释放的能量完全转化为He和新粒子的动能.已知H的质量为2.014 1 uHe的质量为3.016 0 u,新粒子的质量为1.008 7 u,核反应时质量亏损1 u释放的核能约为931 MeV.下列说法正确的是(如果涉及计算,结果保留整数) (　) A.核反应方程为HHHeH B.核反应前后不满足能量守恒定律 C.新粒子的动能约为3 MeV D.　He的动能约为1 MeV 答案解析 1.C　[解析] 根据反应前后质量数守恒和电荷数守恒可得6×2=2×4+x+y,6=2×2+y,解得x=2,y=2,故C正确. 2.A　[解析] 根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒知X的电荷数为6,质量数为12,故X为C,A正确;同理可知Y应为He,B错误;中子n的质量数为1,C错误;衰变过程中释放能量,D错误. 3.A　[解析] 相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变释放的核能更多,A正确;根据质量数守恒和电荷数守恒可知,氘氚核聚变的核反应方程为HH→n,B错误;核聚变的核反应燃料主要是氘核和氚核,C错误;核聚变反应过程中放出大量能量,有质量亏损,D错误. 4.D　[解析] 由质量数守恒和电荷数守恒可知SrYe⇒β衰变,UHe⇒α衰变,A、B错误;由于Sr的半衰期小于Pu的半衰期,所以初始数目相同的两者经过相同时间后剩余的Sr数目小于Pu的数目,C错误,D正确. 5.D　[解析] 根据衰变过程的质量数守恒、电荷数守恒可知,发生β衰变后质量数不变,电荷数增加1,即产生N,选项A错误;原子核衰变放出的电子由原子核内部的中子转化而来,选项B错误;半衰期不受外界因素干扰,所以不会因为温室效应改变,选项C错误;若测得一古木样品的C含量为活体植物的,说明经过了2个半衰期,因此大约距今时间为5730×2=11 460年,选项D正确. 6.C　[解析] 伽马射线暴每秒钟释放的能量量级ΔE= J,由爱因斯坦质能方程可得每秒钟平均减少的质量量级Δm== kg≈2×1029 kg,故C正确. 7.A　[解析] 由图像可知,X的质子数为92,质量数为92+146=238,Y的质子数为82,质量数为82+124=206,设X变成Y共发生m次α衰变和n次β衰变,根据核反应方程满足电荷数守恒与质量数守恒可得,n×0+m×4=238-206=32,n×(-1)+m×2=92-82=10,解得n=6,m=8, 故放出电子的总个数为6,A正确. 8.C　[解析] 核聚变时释放能量,质量亏损,故A错误;核反应堆中发生的核裂变方程为UnBaKr+n,故B错误;核裂变产生的一个Ba原子核中有56个质子,144-56=88个中子,故C正确;半衰期是对大量粒子的统计规律,10个U原子核不适用半衰期规律,故D错误. 9.BCD　[解析] 由η==,可得n==个≈1.5×1028个,故A错误;由ΔE0=Δmc2,可得Δm≈3.6×10-28 kg,每年铀235亏损的质量ΔM=n·Δm≈5.3 kg,故B正确;铀块达到临界体积才能维持链式反应持续不断进行下去,故C正确;为控制裂变反应速度,链式反应中常用石墨、重水和普通水作为慢化剂,故D正确. 10.B　[解析] 根据反应过程满足质量数守恒可得235+1=144+89+x×1,可得x=3,故A错误;根据爱因斯坦质能方程可知,该核反应释放的核能为ΔE=Δmc2=(m1+m4-m2-m3-3m4)c2=(m1-m2-m3-2m4)c2,故B正确;核反应后产物Ba(或Kr)比反应前的U更稳定,所以U的比结合能小于Ba(或Kr)的比结合能,故C错误;现在的核电站仍采用核裂变反应发电,还没有实现可控核聚变发电,故D错误. 11.D　[解析] 由动量守恒定律得0=Dv'-Fv,所以Y原子核的速度大小v'=v,故A错误;Y原子核与Z原子核的质量之比为D∶F,速度之比为F∶D,因此它们的动能之比为F∶D,故B错误;因为放出能量,有质量亏损,所以Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量小,Y原子核和Z原子核的结合能之和比X原子核的结合能大,故C错误,D正确. 12.BC　[解析] 　He的比结合能为7 MeV,因此它的结合能为7 MeV×4=28 MeV,A错误;比结合能越大,表明原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,结合题图可知B正确;两个比结合能小的H核结合成比结合能大的He时,会释放能量,C正确;由题图可知U核的比结合能比Kr核的小,D错误. 13.BC　[解析] 衰变后两个新核速度方向相反,受力方向也相反,根据左手定则可判断出两个粒子带同种电荷,所以衰变是α衰变,衰变后的新核由洛伦兹力提供向心力,有Bqv=m,可得r=,衰变过程遵循动量守恒定律,即mv大小相等,所以电荷量与半径成反比,有q1∶q2=r2∶r1,但无法求出质量比,故A、D错误,B、C正确. 14.BC　[解析] 由质量数守恒和电荷数守恒可知,X的质量数为1,电荷数为0,则X为中子,A错误;根据能量关系可知mnc2=(1876.1+2809.5-3728.4-17.6) MeV,解得mn=939.6 MeV/c2,B正确;太阳每秒放出的能量E=Pt=4×1026 J,损失的质量Δm== kg≈4.4×109 kg,C正确;因为E=4×1026 J= eV=2.5×1045 eV=2.5×1039 MeV,则太阳每秒因为辐射损失的质量为Δm==2.5×1039 MeV/c2,D错误. 15.CD　[解析] 由核反应过程中的质量数守恒和电荷数守恒可知核反应方程为HHHen,则新粒子为中子n,A错误;核反应过程中有质量亏损,释放能量,仍然满足能量守恒定律,B错误;由题意可知ΔE=(2.014 1 u×2-3.016 0 u-1.008 7 u)×931 MeV/u≈3.3 MeV,根据核反应中系统能量守恒,有EkHe+Ekn=2E0+ΔE,根据核反应中系统动量守恒,有pHe-pn=0,由Ek=,可知=,联立解得EkHe=(2E0+ΔE)≈1 MeV,Ekn=(2E0+ΔE)≈3 MeV,C、D正确. 学科网（北京）股份有限公司 $