周测评(二十四) 裂变和聚变-【衡水真题密卷】2025-2026全学年高二物理学科素养周测评（粤教版）

2025一2026学年度高二学科素养周测评（二十四） 物理·裂变和聚变 本试卷总分100分，考试时间40分钟。 一、单项选择题：本题共4小题，每小题8分，共32分。每小题只有一个选项符合题目要求。 题号 1 2 3 答案 1.统计显示，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。下列对于铀235相关的核反应的描 述中，说法正确的是 () A.铀核裂变后产生的新核结合能和比结合能都比铀核小 B.铀核裂变后产生的中子可以直接用于轰击其他铀核进而发生链式反应 C.在核反应堆中，用重水加速中子，从而使铀核更容易捕获中子而发生核裂变 D.核反应堆中，在铀棒之间插入一些镉棒，主要是为了调节中子数量，控制反应速度 2.如图为太阳内部的一种轻核聚变的示意图；另一种核反应是几个氦核(H)变成一 个C,此核反应是放热反应。已知He的比结合能为E1,C的比结合能为E2,真空中 的光速为c,下列说法正确的是 ( ) 氘核 氚核 氨核 核聚变示意图 A.两个核反应方程式分别为H十H→He十2n,3He→1C十bn B.两个核反应均可在常温下进行 C.C的结合能和比结合能均大于He D.另外一种核反应中的质量亏损为6(E,一E) ca 3.通过检测发现三星堆遗址出土的文物，年代从公元前3000年延续至公元前1200年，跨 越了近2000年，用实物展示了连绵5000年的中华文化。考古通常用C年代检测法 推算出土文物的年代。C的衰变方程为C→1N十X,下列说法正确的是 ) 高二学科素养周测评（二十四）物理第1页（共4页） 真题至 人生没有白走的路，每一步都算数 A.衰变方程中的X是中子 班级 B.文物所埋藏的环境会影响C的半衰期，进而对推算年代造成影响 C.若C、号N、X的质量分别是m1、m2、m3,则一个1C发生衰变时，释放的能 姓名 量为(m1-m2-m3)c2 D.1N与X的质量之和等于1C的质量 4.如图所示，来自外太空的宇宙射线在进入地球大气层后，可能会 得分 与大气中的氮原子作用而产生质子。中子与氮14发生的核反应 方程是N十n→C+1H,产生的C不够稳定，能自发地进行B 衰变，其半衰期为5730年。考古学家可利用C的衰变规律推 断出古木的年代，下列说法正确的是 A.1C发生B衰变的生成物是N B.C的半衰期随温度的降低而变长 C.β衰变辐射出的粒子是碳原子核外电子跃迁产生的 D.若测得一古木样品的'C含量为活体植物的，可知该古木距今约11460年 二、多项选择题：本题共2小题，每小题8分，共16分。每小题有多项符合题目要求，全部 选对的得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分。 题号 5 6 答案 5.原子核的结合能很难直接测量，但根据爱因斯坦质能方程可以推知原子核的结合能。 原子核的结合能与核子数之比被称为该原子核的比结合能，不同原子核的比结合能不 一样，如图所示为按照实际测量结果画出的不同原子核的比结合能随质量数A的变化 情况，则 () ↑比结合能/MeV "He 10) 8 5 2 1 20406080100120140160180200220240质量数A 原子核的比结合能 A.由图可知中等质量原子核的比结合能较大，原子核较稳定 B.由图可知4He核的结合能大于28MeV C.图中的质量数等于原子核的核子数与中子数之和 D.由图可知35U核裂变生成物的结合能之和等于反应物的结合能之和 卷 高二学科素养周测评（二十四）物理第2页（共4页） YJ 6.中国自主三代核电“华龙一号”示范工程全面建成投运。“华龙一号”利用重核的裂变， 一个重要的核反应方程是U十n→1错Ba十器Kr十3n,各个核和中子的质量为mu= 390.3139×10-27kg,mm=1.6749×10-27kg,mBa=234.0016×10-27kg,mk.= 152.6047×10-27kg,光速c=3×108m/s。则下列说法正确的是 () A.利用速度很大的快中子容易引发核裂变 B.铀块体积足够大时链式反应才能进行下去 C.铀235分裂成两个中等质量的核，比结合能减小，放出核能 D.该核反应放出的核能约为3.2×10-1J 三、非选择题：本题共3小题，共52分。 7.(12分)2021年5月28日，中科院合肥物质科学研究院的EAST装置，首次使中国“人 造太阳”等离子体的电子温度达到1.2亿摄氏度，维持了101秒。已知中国“人造太阳” 中的核反应是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核并释放出一个粒子，同时释 放17.6MeV的能量，已知氘核的比结合能为1.09MeV,氦核的比结合能为 7.03MeV。 (1)写出“人造太阳”的核反应方程。 (2)求出质量亏损（结果用kg表示，保留三位有效数字）。 (3)求出氚核的比结合能。 8.(20分)已知氘核(H)的质量为2.0136u,中子(0n)的质量为1.0087u,He核的质 量为3.0150u。 (1)写出两个氘核聚变成He核的反应方程。 (2)计算上述核反应中释放的核能(1u相当于931.5MeV的能量，结果保留三位 有效数字)。 (3)若两个氘核(？H)以相等的动能做对心碰撞（碰撞前后动量守恒）即可发生上述核反 应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的He核和中子(0)的动能之 比是多少？ YJ 高二学科素养周测评（二十四）物理第3页（共4页） 真题密卷 9.(20分)山东海阳核电站一期工程建设了两台125万千瓦的AP1000三代核电机组。如 果铀235在中子的轰击下裂变为8Sr和Xe,质量mu=235.0439u,mn=1.0087u, msr=89.9077u,mxe=135.9072u。 (1)写出裂变方程。 (2)求出一个铀核裂变放出的能量(1u相当于931.5meV的能量，结果保留四位有 效数字)。 (3)若铀矿石的浓度为3%，一期工程投产发电后，一年将消耗多少吨铀矿石？（阿伏加 德罗常数Na=6.02×1023mol-1,结果保留三位有效数字) 高二学科素养周测评（二十四）物理第4页（共4页）·物理· 参考答案及解析 7.(1)2U→2X+He小圆是新核X的轨迹 故会释放能量139.4MeV。 (4分) (2)45 10 7 13 9.(1)28650年(2)①1%C~4N+-9e1 见解 【解析】(1)根据质量数与电荷数守恒，衰变方程 析图 ②25000 电流方向相同 为288U→284X+He (2分) 49 粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有 【解析】(1)由题意可知，该古树死去后已经经历 了5个半衰期，则有 quB-mR (2分) 5730×5年=28650年 (2分) 解得R=m 可知这棵古树距今28650年 (1分) gB (2)①根据质量数和电荷数守恒，衰变方程 由于静止的8U核在匀强磁场中发生α衰变的 为16C→14N+-9e (2分) 过程满足动量守恒，即α粒子与新核X的动量 衰变过程动量守恒，则有 大小相等，则电荷量越大，轨迹半径越小，即小 p=m3us=mNUN (2分) 圆是新核X的轨迹 (1分) (2)α衰变的过程满足动量守恒，则有 根据洛伦兹力提供向心力可得qB=m m.v。-mxvx=0 (2分) (2分) 粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力， 可得r= (2分) 则有qB=m刀T3红 qB qBg (2分) "=9N=7 可知 (2分) 解得R=mv 2πm 9B:T= rN 9R1 gB 轨迹如图所示 (2分) hR-9x-90 则有尽0：一25 (1分) T_9x.m_90×4=10 Tx9。‘mx2×234-130 (1分) 8.(1)1786MeV(2)1142.4MeV783MeV ××××× (3)释放能量139.4MeV ②粒子在磁场中的运动周期 【解析】(1)把U分解成核子时，要吸收的能 T=2xr_2xm (2分) 量E1=235×7.6MeV=1786MeV (4分) gB (2)使相应的核子结合成1Xe要释放的能量 =9=g2B<9 (1分) E2=136×8.4MeV=1142.4MeV(4分) 根据1=下=2mm 使相应的核子结合成8Sr要释放的能量 剥有六-（份》×2560-250 49 (1分) E3=90X8.7 MeV=783 MeV (4分) 根据左手定则可知，两者形成的电流方向相同。 (3)这个核反应放出的能量 (2分) E=E2+E3-E1=139.4MeV>0 (4分) 2025一2026学年度高二学科素养周测评（二十四） 物理·裂变和聚变 一、单项选择题 正确。 1.D【解析】铀核裂变发生质量亏损，释放核能， 2.C【解析】题图所对应的核反应方程式为H十 产物比结合能增大，产生的新核结合能小于铀 H→He十n,另外一种核反应的方程式为 核，A错误；铀核裂变后产生的中子为快中子， 3He→1C,A错误；两个核反应均属于核聚变 不易被铀核捕获，故用重水减速，从而使铀核更 反应，必须在高温下才能发生，B错误；核聚变 容易捕获中子而发生核裂变，B、C错误；核反应 反应是放热反应，则反应后的产物比反应之前 堆中，在铀棒之间插入一些镉棒，可以吸收中 要稳定，比结合能越大，原子核越稳定，则C的 子，主要是为了调节中子数量，控制反应速度，D 比结合能大于He的比结合能，质量数越大，结 43 YJ 真题密卷 学科素养周测评 合能越大，C正确；对另外一种核反应，由能量守 △E_17.6×10×1.6×10-19 △m= ca (3×108)2 kg≈ 恒定律可得12E2一12E1=△c2,解得△m= 12(E2-E1) 3.13×10-29kg (3分) ，D错误 (3)设氚核的比结合能为E1,则有 3.C【解析】根据衰变过程满足质量数和电荷数 17.6MeV=△E=4×7.03MeV-2X 守恒，可知X为9e,即X是电子，A错误；文物 1.09MeV-3E, (3分) 所埋藏的环境不会影响C的半衰期，不会对推 解得E1=2.78MeV。 (2分) 算年代造成影响，B错误；若1C、1N、X的质量 8.(1)H+2H→He+n(2)3.26MeV 分别是m1、m2、m3,则一个1C发生衰变时，释 (3)1:3 放的能量Q=△m·c2=(m1一m2一m3)c2,C 【解析】(1)由质量数守恒和核电荷数守恒，写出 正确；由于在衰变过程中要释放能量，质量要亏 核反应方程为H十H→He十n (4分) 损，则4N与X的质量之和小于C的质量，D (2)反应过程中质量减少了 错误。 △m=2×2.0136u-1.0087u-3.0150u= 4.D【解析】根据题意可知，衰变方程为C→ 0.0035u (3分) N十-9e,即C发生B衰变的产物是4N,A错 反应过程中释放的核能 误；半衰期与外界环境无关，B错误；β衰变辐射 △E=0.0035×931.5MeV≈3.26MeV(3分) 出的粒子来自原子核内的中子转化为质子时放 (3)设He和n的动量分别为p1和p2,由动量 出的电子，C错误；若测得一古木样品的C含 守恒定律得0=p1十p2 (3分) 由此得1和2大小相等，由动能和动量关系 量为活体植物的4，可知经过了2个半衰期，则 E.-2mu-i 1 (4分) 该古木距今约5730×2年=11460年，D正确。 2m 二、多项选择题 结合He核和n的质量关系，得He核的动能 5.AB【解析】由题图可知中等质量原子核的比 E1与中子的动能E2之比是 结合能较大，原子核较稳定，A正确；由题图可 E1_m2_1 E2m13 (3分) 知4He核的比结合能大于7MeV,则4He核的 结合能E>4×7MeV=28MeV,B正确：题图 9.(1)235U+0n→8Sr+13Xe+100n 中的质量数等于原子核的质子数与中子数之 (2)140.4MeV(3)45.7t 和，C错误；由题图可知235U核裂变释放能量， 【解析】(1)根据核裂变规律可得裂变方程 生成物的结合能之和小于反应物的结合能之 为235U+n→8Sr+1Xe+10n (3分) 和，D错误。 (2)裂变过程的质量亏损为 6,BD【解析】慢中子最适于引发核裂变，A错 Am=mv+mn-ms:-mxe-10mn=0.150 7 u 误；要发生链式反应，轴块体积必须大于或等于 (3分) 临界体积，B正确；铀235分裂成两个中等质量 释放的能量为 的核，比结合能增大，放出核能，C错误；该核反 △E=0.1507×931.5MeV≈140.4MeV 应放出的核能为E=△mc2=(mu十mm一ma (3分) mK-3mn)c2≈3.2X10-J,D正确。 (3)核电站一年的发电量为 三、非选择题 E=Pt=2×125×107×365×24×60×60J= 7.(1)H+H→>He+n(2)3.13×10-29kg 7.884×1016J (3分) (3)2.78MeV 【解析】(1)根据核反应过程满足质量数和电荷 由E=N△E=NAAE (3分) 数守恒可知，“人造太阳”的核反应方程为 EM H+H→He+n (2分) 得m=3%NA△E (2分) (2)根据质能方程可得△E=△mc2 (2分) 代入数据解得m≈45.7t。 (3分) 可得质量亏损为 YJ 44 ·物理· 参考答案及解析 2025一2026学年度高二学科素养周测评（二十五） 物理·阶段检测（六） 一、单项选择题 hy一W。,最大初动能与遏止电压的关系Ek= 1.A【解析】黑体能够完全吸收入射的各种波长 eUe,逸出功与极限频率的关系W。=hye,联立 的电磁波而不发生反射，A正确；任何物体都会 可得U:-E- 一(y一y。),分析可知，当U。为 有热辐射，B错误；电磁波是一种物质，能在真 空中传播，C错误；一个物体所具有的能量是量 零时，y=e,即横截距表示极限频率，则y。< 子化的，是一个非连续值，D错误。 y2,若题图线1为金属a,则金属a的极限频率 小于金属b,金属a的逸出功小于金属b,A正 2.D【解析】题图甲中，线圈包含条形磁铁内部 确，B错误；由hy=W。十eU。可知入射光频率相 全部向右的磁感线，以及条形磁铁外部的部分 同时，逸出功越小遏止电压越大，题图线3对应 向左的磁感线，线圈面积扩大时，向左的磁感线 金属的遏止电压更大，1、3应为同种金属，2、4 条数增加，所以抵消向右的磁感线增加，那么穿 应为另外一种金属，C正确，D错误。 过线圈的磁通量减小，A错误；根据安培定则可 6.BD【解析】衰变过程质量数和电荷数守恒，A 知，通电导线电流方向水平向右时，其下方磁场 错误；根据质能方程△E=△mc2,由于△E1> 向里，磁场方向也是小磁针N极受力的方向，所 △E2,正、负电子质量相等，可知B衰变质量亏 以小磁针N极应向里转动，B错误；根据安培定 损更多，故4Zn的质量比Ni的质量小，B正 则可知电磁铁上端为N极，电磁充气泵给外部 确；设船Zn的比结合能为E1,酷Ni的比结合能为 充气，说明电磁铁上端与小磁体下端是相互吸 E2,根据能量守恒定律有64E1一64E=△E1, 引状态，所以小磁体下端为S极，C错误；氨原 64E2一64E=△E2,80Zn的比结合能E1=E十 子光谱中的亮线是由原子从高能级向低能级跃 △E1 △E 64,i的比结合能E,=E+G4 ,C错误，D 迁时释放出的光子形成的，光子能量等于两个 能级能量差，所以原子的发射光谱只有一些分 正确。 立的亮线，是由于原子的能级是分立的，D 三、非选择题 正确。 7.(1)H+He→H+n(2)17.6MeV 3.B【解析】B衰变释放能量，反应后的原子核更 【解析】(1)核反应方程为 H+H-He+on (3分) 稳定，故4C的比结合能比4N的小，A错误；原 (2)聚变反应前氘核和氚核的总结合能 子核衰变时质量数守恒，但会出现质量亏损，释 E1=(1.09×2+2.78×3)MeV=10.52MeV 放能量，B正确；衰变的快慢是由原子核内部自 (2分) 身因素决定的，与化学状态无关，C错误；根据 反应后生成的氦核的结合能 质量数守恒和电荷数守恒，可知X为电子，属于 E2=7.03×4MeV=28.12MeV (2分) B衰变，β衰变的实质是核内的一个中子转变为 由于单个核子无结合能，即中子无结合能，所以 一个质子，并放出一个电子，D错误。 聚变过程释放出的能量 4.B【解折】2g氣的物质的量n=阳-1ml,氘的 △E=E2-E1 (3分) 解得△E=17.6MeV。 (2分) 个数N=nNA=6.0X10,根据核聚变反应方程，1 8.(1)10(2)3.2×1015Hz(3)4.1×10-6m(4) 个氘核参与反应的质量亏损△= 1=1+141 (2.0141+3.0161-4.0026-1.0087)u=0.0189u, AeAetacta 则1个氘核参与反应释放的能量△E=0.0189X 【解析】(1)设一群氢原子处于n=5的激发态，自 931.5MeV≈17.6MeV,2g氘完全参与聚变释 发跃迁时可辐射出N种不同频率的光子，则有 放出能量E=N△E=6.0×1023×17.6MeV= N=C (2分) 1.05×1025MeV,B正确。 解得N=10 (2分) 二、多项选择题 (2)根据hv=△E 5.AC【解析】由爱因斯坦光电效应方程Ek= 可知，△E大，频率就大，则 45 YJ