第五章 原子核 情境题专项&感知高考-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册练习手册（人教版）

铀核的半衰期只由自身决定，而与其他外部因素无关， D错误。 3.BC【解析】用中子轰击罗U(或Pu)等少数几 种重核元素时能发生裂变反应，发生裂变的原子核可能 分裂为两部分、三部分或四部分，但产生两部分的概率 很大，在裂变过程中有质量亏损，释放能量，由此知 B、C正确。 4.A【解析】聚变是指两个轻核结合成质量较大的 核，并释放能量，不是任意的原子核都能发生核聚变， A错误。 5.C【解析】重核裂变反应方程为U+n→Kr+ 1Ba+3n,A错误；2U→2Th+He为a衰变，B错误； H+H→He+n为轻核聚变反应，C正确；原子核的人 工转变方程为He+A→P+dn,D错误。故选C。 6.CD【解析】汤姆孙发现电子后，揭示了原子有 复杂结构，A错误；卢瑟福由α粒子散射实验提出了原 子核式结构，并提出原子核由中子和质子组成，C正 确；现代物理学发现强子仍有结构，D正确。 7.D【解析】质子、中子本身有复杂结构，A错误； ?子的质量比核子的质量大，但它属于轻子，不参与强 相互作用，B错误；现代实验还没有发现轻子的内部结 构，C错误。 提升练习 8.D【解析】A、C选项是某种高能粒子轰击原子 核，使其发生变化，属人工转变；B选项是放射性元素 放出α粒子后变成了新核，属衰变；D选项是重核在中 子轰击下，变为个中等质量的原子核，属重核裂变， 故D正确。 9.D【解析】根据核反应中的质量数守恒可知，a+b 的质量数应为235+1-2=234，但质子数应为92，A选项 中的质量数为140+93=233，B选项中质量数是141+92= 233,C选项中质量数为141+93=234，质子数为56+38= 94,D选项中质量数为140+94=234，质子数为54+38= 92,综上可知，D正确。 10.A【解析】π°介子不带电，在磁场中不偏转，T 介子带负电，在磁场中洛伦兹力作用下做匀速圆周运 动，再根据动量守恒定律判定知A正确。 11.(1)2H→2He+dn,3.26MeV(2)0.99MeV, 2.97 MeV 【解析】(1)聚变的核反应方程为2H→He+n。 这个核反应中的质量亏损△m=2m。-(m+mn)=(2×2.0136 3.0150-1.0087)u=0.0035u。释放的核能△E=0.0035× 931.5MeV=3.26MeV。 (2)把两个氘核作为一个系统，对撞过程中动量守 恒，由于反应前两氘核动能相同，其动量等值反向，因 此反应前后系统的总动量守恒且为O,即O=m+ma。 又由于反应前后总能量守恒，故反应后氦核和中子的总 参考答案与解析。 动能为宁md+宁-4+2因为胜=子，所以 氨核和中千的连半之比为一号，把这两个关系式代入 得AE+2ED=4·↓， ·2mi=4E,即(3.26+2x0.35)MeV= 4,得氨核的动能和中子的动能分别为E=(3.26+ 2x0.35)MeV=0.99 MeV,Ein=3Ek=2.97 MeVo 12.(1)0.284E。(2)42次【解析】因为中子与 碳核每次都是弹性正碰，所以碰撞过程中动量守恒、能 量守恒，中子失去的动能即为碳核增加的动能。 (1)设中子的质量为m、碳核的质量M,则有M= 12mo 设中子碰前的速度为v,碰后的速度为v,碳核碰 后的速度为vc,由动量守恒定律得mo=mwn+Mvc,由能 量守恒定律得子m=m+号M2,由以上三式解得 2 11 vc心子”o,”三3，负号表示速度反向，则经过一次碰 撞，中子损失的动能为△E=】 m=7×12m层° 48E-0.2848o。 1691 (2)同理，中子第2次碰撞后的速度为。3= 11 11}2 B,中子第3次碰撞后的速度为=- 11 13/ve= 113 /11k -3o….中子第k次碰撞后的速度为=方0， 则中子经&次碰撞的动能为公=号i=子人月 常mi-贵产五所以中子的动能小于E×10时。 有借产<10，解得4135，所以中子至少经过42次 碰撞，中子的动能才小于Eo×106。 "情境题专项 1.A【解析】在α衰变的过程中，电荷数少2，质量 数少4，在B衰变的过程中，电荷数多1，质量数不变， 根据该规律求出α衰变和B衰变的次数；根据各自核反 应的特征判断核反应的类型；设经过m次a衰变，n次 B衰变，根据电荷数和质量数守恒可知，2m-n=4,4m= 12,解得m=3,n=2,A正确；H+H→He+n是核聚变 方程，需Rn→Pa+e是B衰变方程，罗Th+ n→'“Pa+鋁Kr+3n是裂变反应方程，不是氢弹的核反应 方程，B,C错误：高速运动的α粒子轰击氮核可从氮 核中打出质子，其核反应方程为He+H→gO+n,D 错误。 2.B【解析】核反应的基本规律是质量数和电荷数 67 高中物理选择性必修第三册（人教版） 守恒，所以6x2=4h+d+2,6x1=2k+d,解得k=2,d=2,B 正确。 3.CD【解析】经过2个半衰期后矿石中剩余的铀 还有，A、B错误：经过3个半衰期后矿石中剩余的 铀还有受，C正确；因为衰变产物大部分仍然留在该矿 石中，所以矿石质量没有太大的改变，D正确。 4.(1)LiHe(2)2.0x103(3)3.1×10 【解析】(1)核反应方程为Li+dn→Hé+H。 (2)因为1g氚为号mol,根据核反应方程，实现 核转变的Li也为号mol,所以有2.0x10个Li实现了 核转变。 (3)根据爱因斯坦质能方程△E=△mc2,核聚变反 应中有5个核子参加了反应，所以质量亏损为△m=3.1× 109kg0 >“感知高考 1.C【解析】根据核反应方程Y+Am→1X+2n, 根据质子数守恒设Y的质子数为y,则有y+95=119+0, 可得y=24,即Y为Cr;根据质量数守恒，则有54+ 243=A+2,可得A=295,故选C。 2.C【解析】根据反应前后质量数和电荷数守恒可 得6x2=2×4+x+y,6=2x2+y,解得x=2,=2,故选C。 3.D【解析】核反应方程式为H+HHe+n,故A 错误；氘核的比结合能比氢核的小，故B错误；氘核与 氚核发生核聚变，要使它们间的距离达到105m以内， 故C错误；一个氘核与一个氚核聚变反应质量亏损△= (2.0141+3.0161-4.0026-1.0087)u=0.0189u,聚变反应释 放的能量是△E=△m931.5MeV≈17.6MeV,4g氘完全 参与聚变释放出能量E=号x6x10AE=21x10MeV, 数量级为105MeV,故D正确。 4.A【解析】根据电荷数和质量数守恒知，核反应 (68 方程为U+n→%Ba+Kr+3(0n),A正确；根据电荷数 和质量数守恒知，核反应方程为酷U→Th+(He),B 错误；根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为N+ He→O+(n),C错误；根据电荷数和质量数守恒知， 核反应方程为CN+(e),D错误。 5.D【解析】根据核反应满足质量数和电荷数守恒 可知，Y是a粒子(He),三种射线的穿透能力相比 较，Y射线最强，α射线最弱；三种射线的电离能力相 比较，α射线最强，Y射线最弱。D正确。 6.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：根据质量数守恒和核电 荷数守恒可知，氘氚核聚变的核反应方程为H+H→ He+dn,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。 7.D【解析】根据核反应的质量数和电荷数守恒可 知，X的质量数为1，电荷数为1，X为H,A、B错 误；根据质能方程可知，由于质量亏损核反应放出的能 量为E=△mc2-(m1+mzm)c2,故C错误，D正确。 8.A【解析】核聚变释放的能量来自原子核的质量 亏损，A错误；带电粒子运动时，在匀强磁场中会受到 洛伦兹力的作用而不飞散，故可以用磁场来约束等离子 体，B正确；等离子体是各种粒子的混合体，整体是电 中性的，但有大量的自由粒子，故它是电的良导体，C 正确；提高托卡马克实验装置运行温度，增大了等离子 体的内能，使它们具有足够的动能来克服库仑斥力，有 利于克服等离子体中正离子间的库仑斥力，D正确。 9.D【解析】根据C→4N+9e即4C发生B衰变的 产物是N,A错误；B衰变辐射出的电子来自于原子核 内的中子转化为质子时放出的电子，B错误：半衰期是 核反应，与外界环境无关，C错误；若测得一古木样品 的：C含量为活体植物的}，可知经过了2个半衰期。 则该古木距今约为5730x2年=11460年，D正确。N 高中物理选择性必修第三册（人教版） 情境题专项 1.2017年1月9日，大亚湾反应堆中微子 再含有铀 实验工程获得国家自然科学一等奖。大多 B.经过2个半衰期后，原来所含的铀元素 数原子核发生核反应的过程中都伴着中微 的原子核有心发生了衰变 4 子的产生，例如核裂变、核聚变、B衰 变等。下列关于核反应的说法正确的是 C.经过3个半衰期后，其中铀元素的质量 ( 还利号 A.Th衰变为昭Rn,经过3次a衰变，2： D.经过1个半衰期后该矿石的质量几乎 次B衰变 不变 B.H+H-→He+n是衰变方程，需Rn→：4.我国自行设计并研制的“人造太阳” Pa+e是B衰变方程 托卡马克实验装置运行获得重大进展，这 C.Th+n→Pa+Kr+36n是核裂变方程， 标志着我国已经迈入可控热核反应领域先 也是氢弹的核反应方程 进国家行列。该反应所进行的聚变过程 D.高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核 是H+H→He+n,反应原料氘(H) 中打出中子，其核反应方程为He+H→ 富存于海水中，而氘(H)是放射性元 O+on 素，自然界中不存在，但可以通过中子轰 2.原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁 击锂核(L)的人工核转变得到。 净能源。当氘等离子体被加热到适当高温 (1)请把下列用中子轰击锂核(Li)产 时，氘核参与的几种聚变反应可能发生， 生一个氚核(H)和一个新核的人 放出能量。这几种反应的总效果可以表示 工核转变方程填写完整： 为6H→kHe+dH+2.n+43.15MeV,由守 +0n→ +iH。 恒条件可知( (2)在(1)中，每产生1g氚的同时有 A.k=1,d=4 B.k=2,d=2 个Li实现了核转变。（阿 C.k=1,d=6 D.k=2,d=3 伏加德罗常数Na取6.0x1023mol) 3.(多选)一块含铀的矿石质量为M,其中 (3)一个氘核和一个氚核发生核聚变时， 铀元素的质量为m,铀发生一系列衰变， 平均每个核子释放的能量为5.6× 最终生成物为铅。已知铀的半衰期为T, 103J,则该核聚变过程中的质量亏 那么下列说法正确的是() 损为 kgo A.经过2个半衰期后，这块矿石中基本不 74)练 第五章原子核。 感知高考 1.(2024·广东)我国正在建设的大科学装 B.28U→20Th+(） 置一“强流重离子加速器”。其科学目标 C.N+He→O+() 之一是探寻神秘的“119号”元素，科学 D.C+4N+() 家尝试使用核反应Y+Am→1gX+2n产！5.(2023·广东)理论认为，大质量恒星塌缩 生该元素。关于原子核Y和质量数A, 成黑洞的过程受核反应C+Y→O的影 下列选项正确的是（) 响。下列说法正确的是() A.Y为Fe,A=299B.Y为8Fe,A=301 A.Y是B粒子，B射线穿透能力比Y射线强 C.Y为4Cr,A=295D.Y为4Cr,A=297 B.Y是B粒子，B射线电离能力比y射线强 2.(2024·全国甲卷)氘核可通过一系列聚变 C.Y是α粒子，a射线穿透能力比Y射线强 反应释放能量，总的反应效果可用H→； D.Y是a粒子，a射线电离能力比y射线强 2He+xn+yp+43.15MeV表示，式中x、6.(2023·湖南)2023年4月13日，中国 y的值分别为() “人造太阳”反应堆中科院环流器装置创 A.x=1,y=2 B.x=1,y=3 下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束 C.x=2,y=2 D.x=3,y=1 模等离子体运行，为可控核聚变的最终实 3.(2024·浙江)已知氘核质量为2.0141u, 现又向前迈出了重要的一步，下列关于核 氚核质量为3.0161u,氦核质量为4.0026u, 反应的说法正确的是()》 中子质量为1.0087u,阿伏加德罗常数Na取 A.相同质量的核燃料，轻核聚变比重核 6.0x102mol,氘核摩尔质量为2gmo, 裂变释放的核能更多 1u相当于931.5MeV。关于氘与氚聚变成 B.氘氚核聚变的核反应方程为H+H→ 氦，下列说法正确的是() He+e A.核反应方程式为H+H→He+n C.核聚变的核反应燃料主要是轴235 B.氘核的比结合能比氦核的大 D.核聚变反应过程中没有质量亏损 C.氘核与氚核的间距达到10-10m就能发：7.(2022·辽宁)2022年1月，中国锦屏深 生核聚变 地实验室发表了首个核天体物理研究实验 D.4g氘完全参与聚变释放出能量的数量 成果，表明我国核天体物理研究已经跻身 级为105MeV 国际先进行列。实验中所用核反应方程为 4.(2023·北京)下列核反应方程中括号内的 X+Mg→Al,已知X、Mg、Al的质 粒子为中子的是() 量分别为m、m2、m3,真空中的光速为 A.2U+n→'6Ba+8Kr+() c,该反应中释放的能量为E。下列说法 练 75 高中物理选择性必修第三册（人教版） 正确的是（)》 子的动能 A.X为氘核H B.可以用磁场来约束等离子体 B.X为氚核H C.尽管等离子体整体是电中性的，但它 C.E=(m+m2+m3)c2 是电的良导体 D.E=(m+m2-m3)c2 D.提高托卡马克实验装置运行温度有利 8.(2022北京)2021年5月，中国科学院全 于克服等离子体中正离子间的库仑斥力 超导托卡马克核聚变实验装置(EAST) 9.（2023·浙江)宇宙射线进人地球大气层与 取得新突破，成功实现了可重复的1.2亿 大气作用会产生中子，中子与大气中的氮 摄氏度101s和1.6亿摄氏度20s等离子 14会产生以下核反应：N+n→C+H, 体运行，创造托卡马克实验装置运行新的 产生的C能自发进行B衰变，其半衰期 世界纪录，向核聚变能源应用迈出重要一 为5730年，利用碳14的衰变规律可推 步。等离子体状态不同于固体、液体和气 断古木的年代。下列说法正确的是() 体的状态，被认为是物质的第四态。当物 A.C发生B衰变的产物是N 质处于气态时，如果温度进一步升高，几 B.B衰变辐射出的电子来自于碳原子的 乎全部分子或原子由于激烈的相互碰撞 核外电子 而离解为电子和正离子，此时物质称为等 C.近年来由于地球的温室效应，引起C 离子体。在自然界里，火焰、闪电、极光 的半衰期发生微小变化 中都会形成等离子体，太阳和所有恒星 D.若测得一古木样品的C含量为活体植 都是等离子体。下列说法不正确的是 物的4，则该古木距今约为1460年 () A.核聚变释放的能量源于等离子体中离 (76)练