第5章 原子核与核能（单元测试）物理鲁科版选择性必修第三册

2025-2026学年高二年级选择性必修第三册物理单元检测卷 第5章 原子核与核能 （考试时间：90分钟，分值：100分。） 第Ⅰ卷 1、 单项选择题：本题共8个小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.2025年3月4日《新浪网》消息，内蒙古发现22万吨“钍”矿，够14亿中国人使用2万年！钍（Th）原子序数90，原子量232.04，为银白色重金属，熔点1690~1750℃，沸点，化学活性与镁相似。钍是长寿命天然放射性元素，在自然界中有6种天然同位素，其中232Th几乎占钍的天然同位素丰度的100%，其他同位素丰度很低。232Th为放射性元素，可发生衰变，半衰期为139亿年，其衰变方程为，则下列说法正确的是（　　） A．原子核X为 B．粒子来自原子核X C．温度升高232Th的半衰期变小 D．含232Th的化合物比232Th单质衰变得可能慢些 【答案】A 【详解】A．根据衰变方程的质量数和电荷数守恒知原子核X的质量数为228，电荷数为88，为，A项正确； B．粒子来自232Th，B项错误； CD．原子核所处的物理状态与化学状态不影响半衰期，CD项错误。 故选A。 2.如图，卢瑟福用粒子轰击氮原子核产生了氧原子核和一个质子，这是人类第一次实现了原子核的人工转变。若利用速度为的粒子去轰击静止的氮原子核，该反应过程遵循动量守恒定律，忽略粒子间的作用力和相对论效应，且反应前后粒子都在一条直线上运动，已知粒子、氮原子核、氧原子核和质子的质量分别为、、、，核反应时质量亏损1u释放的核能约为931.5MeV，若反应后氧原子核与质子同向运动且速度大小之比为1∶50。以下说法正确的是（　　） A．该核反应方程是 B．反应后氧原子核的速度大小约为 C．核反应中释放的能量约为2.23MeV D．该反应中的质量亏损 【答案】B 【详解】A．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知该核反应方程是，故A错误； B．若反应后氧原子核与质子同向运动且速度大小之比为，根据动量守恒可得 联立解得反应后氧原子核的速度大小约为，故B正确； CD．反应物的质量为 生成物的质量为 可知核反应中质量增加，属于吸能核反应，吸收的能量为，故CD错误。 故选B。 3.2024年9月，苏州大学研究团队在《自然》杂志上发布了辐光伏微型核电池的最新研究成果。该电池不仅具有使核能向电能转换的超高效率，还拥有出色的稳定性和持久性。电池主要利用镅的衰变进行发电。则（　　） A．衰变释放出高速运动的电子 B．衰变后产生的新核质量数为239 C．50个经过1个半衰期剩余25个 D．该反应要持续进行，镅核原料的体积必须大于临界体积 【答案】B 【详解】A．粒子为核，不是高速电子，故A错误； B．由于粒子为，根据核反应前后质量数守恒，可得 解得 所以新核的质量数为239，故B正确； C．半衰期是对大量原子核的统计规律，对少量原子核不适用，故C错误； D．该反应是衰变，不是核裂变反应，所以没有临界体积的要求，故D错误。 故选B。 4.钍基熔盐反应堆主要采用钍232（）和铀238（）作为燃料。反应堆工作时，吸收中子转化为钚239（），核反应方程为，则（　　） A．核反应方程式中的X为 B．铀238的比结合能较钚239小 C．钚239的中子数比铀238多一个 D．核反应前后原子的质量数守恒，不存在质量亏损 【答案】B 【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可知，X的电荷数为-1，质量数为0，所以X为电子，故A错误； B．生成的新核更稳定，所以比结合能更大，所以铀238的比结合能较钚239小，故B正确； C．钚239的中子数为145，铀238的中子数为146，所以钚239的中子数比铀238少一个，故C错误； D．虽然核反应前后原子的质量数守恒，但由于放出核能，所以存在质量亏损，故D错误。 故选B。 5.如图所示为射线测厚装置示意图，它的放射源为铯-137。已知铯-137的衰变方程为，半衰期约为30年，下列说法正确的是（　　） A.60年后全部衰变完 B.金属板厚度越薄探测器接收到的辐射强度越小 C.原子核的比结合能比原子核的大 D.该反应为β衰变，β射线即为核外电子的逸出 【答案】C 【详解】经过60年，即两个半衰期，铯-137剩余的量为原来的四分之一，故A错误。金属板厚度越薄探测器接收到的辐射强度越大，故B错误。由于生成物比反应物稳定，所以原子核的比结合能比原子核的大，故C正确。β衰变的实质是原子核内部的一个中子放出一个电子变为一个质子，故D错误。 故选C。 6.如图所示是α粒子散射实验装置，实验时在图中甲、乙、丙、丁四处观察，相同时间内荧光屏上闪光点最多的位置是（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 【答案】A 【详解】在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚至超过，所以荧光屏和显微镜放在甲位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多。 故选A。 7.恒星内部发生多种“氦燃烧”核反应，其中一种核反应方程为，不稳定，其半衰期为T，则下列说法正确的是（　　） A．的衰变需要外部作用激发才能发生 B．经过2T，剩下的粒子占开始时的 C． D．该核反应类型为人工转变 【答案】C 【详解】A．原子核的衰变是由于其不稳定导致的自发过程，不需要外部作用激发也可以发生，故A错误； B．经过2T，剩下的粒子占开始时的，故B错误； C．根据核反应方程和质量数守恒可知A=8，故C正确； D．该核反应类型为恒星内部的核聚变反应，不属于人工转变，故D错误。 故选C。 8.患有严重心衰及具有高风险心脏骤停的病人，植入心脏起搏器（如图所示）是现在比较有效的治疗方式，有些心脏起搏器的电池是Z粒子辐射电池，它是一种利用放射性同位素衰变时释放的Z粒子直接转换为电能的装置，衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．衰变方程中的Z为，来自原子核内部 B．该衰变过程吸收能量 C．的比结合能大于的比结合能 D．植入人体后，会加速衰变 【答案】A 【详解】A．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，衰变方程中的Z为电子，Z粒子是原子核内部中子转化为质子而释放出来的电子，故A正确； BC．该衰变过程释放能量，存在质量亏损，衰变后的比衰变前的更稳定，所以的比结合能大于的比结合能，故BC错误； D．衰变的快慢只由自身原子核内部决定，植入人体后，不会加速衰变，故D错误。 故选A。 二、多项选择题：本题共4个小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但选不全的得2分，有错选或不答的得0分。 9.太阳能量的来源主要通过质子一质子链反应（简称PP链），太阳产生的能量约99%来自该链反应。科学研究发现，该链反应主要通过如下方程发生：①；②，其中为正电子，为太阳中微子，下列说法正确的是（　　） A．方程式中X为，Y为 B．方程式中X为，Y为 C．反应①属于核聚变反应 D．Y的比结合能大于X的比结合能 【答案】ACD 【详解】AB．根据质量数守恒和电荷数守恒，方程式中X为，Y为，故A正确，B错误； CD．反应①、②均属于核聚变反应，Y的比结合能大于X的比结合能，故CD正确。 故ACD。 10.自然界中物质是常见的，反物质并不常见。反物质由反粒子构成，它是科学研究的前沿领域之一。目前发现的反粒子有正电子、反质子等；反氢原子由正电子和反质子组成。粒子与其对应的反粒子质量相等，电荷等量异种。粒子和其反粒子碰撞会湮灭。反粒子参与的物理过程也遵守电荷守恒、能量守恒和动量守恒。下列说法正确的是（　　） A．已知氢原子的基态能量为，则反氢原子的基态能量也为 B．一个中子可以转化为一个质子和一个正电子 C．一对正负电子等速率对撞，湮灭为一个光子 D．反氘核和反氘核的核聚变反应释放能量 【答案】AD 【详解】A．氢原子基态能量由电子与质子决定。反氢原子由正电子和反质子构成，电荷结构相同，能级结构不变，基态能量仍为，故A正确； B．若中子衰变（β+衰变）生成质子、正电子，不符合电荷数守恒，故B错误； C．正负电子对撞湮灭时，总动量为零，需产生至少两个光子以保证动量守恒。单个光子无法满足动量守恒，故C错误； D．核聚变通常释放能量（如普通氘核聚变）。反氘核聚变遵循相同规律，应释放能量，故D正确。 故选AD。 11.如图甲所示，中国工程物理研究院建立的“聚龙一号”实现了我国磁化套筒惯性约束聚变装置零的突破。该装置实现聚变的核心区域为一个半径为r（大约为）、类似指环的金属套筒。套筒放在轴向的匀强磁场B中，内部空间充满固定体积的氘氚气体（如图乙阴影部分）。当沿轴向通入大电流I后，金属套筒迅速在时间内汽化成等离子体。在洛伦兹力的作用下，等离子体向中心汇聚，压缩氘氚气体发生聚变反应释放出能量。大电流产生的磁场提供给套筒侧面的压强满足关系：，其中为常数。下列说法正确的是（　　） A．该装置将电能全部转化成聚变反应的核能 B．外加磁场的作用是保证汽化后的等离子体受到轴向洛伦兹力的作用 C．施加在套筒上的电流越大，越有利于聚变的发生 D．套筒的厚度越大，汽化后的等离子体越容易向轴向运动，越不利于聚变的发生 【答案】CD 【详解】A．该装置通入大电流后使金属套筒迅速汽化，该过程中一定有热能散失，则该装置不可能将电能全部转化成聚变反应的核能，故A错误； B．汽化后的等离子体速度方向各不相同，则外加磁场不一定保证汽化后的等离子体都受到轴向洛伦兹力的作用，故B错误； C．根据施加在套筒上的电流越大，大电流产生的磁场提供给套筒侧面的压强越大，越有利于聚变的发生，故C正确； D．套筒的厚度越大，汽化后的等离子体越不容易向轴向运动，不利于聚变的发生，故D正确。 故选CD。 12.如图所示，我国首次使用核电池随“嫦娥三号”软着陆月球，该核电池是将放射性同位素衰变过程中释放出来的核能转变为电能。“嫦娥三号”采用放射性同位素钚核，静止的衰变为铀核和粒子，并放出光子。已知、和粒子的质量分别为、和，和的比结合能分别为和，光在真空中的传播速度为。下列说法正确的是（　　） A．光子是由钚原子的内层电子跃迁产生的 B．的衰变方程为 C．衰变产生的和的动能之比为 D．粒子的结合能为 【答案】BD 【详解】A．光子是铀核从高能态跃迁到低能态释放出来的，故A错误； B．根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒可知，的衰变方程为 故B正确； C．衰变过程满足动量守恒，可知衰变产生的和的动量大小相等，方向相反；根据 可知衰变产生的和的动能之比为 故C错误； D．设粒子的比结合能为，则衰变过程释放的能量为 联立可得粒子的结合能为 故D正确。 故选BD。 第Ⅱ卷 三、非选择题（本题共6小题，共60分。） 13.（6分）“玉兔二号”装有核电池，能将衰变释放的核能一部分转换成电能。的衰变方程为，其中x等于 ，的平均结合能 （选填“大于”、“等于”或“小于”）的平均结合能，从地球到月球，的半衰期 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。 【答案】 234 小于 不变 【详解】[1]根据核反应的质量数守恒可得 [2]比结合能越大越稳定，由于衰变成为了，故比稳定，即的平均结合能小于的平均结合能。 [3]半衰期由原子核本身决定的，与温度、位置等外部因素无关。所以从地球到月球，的半衰期不变。 14.（8分）2025年3月28日，我国自主研制的“中国环流三号”首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的参数水平，标志着中国核能开发迈出重要一步。该核反应方程为，方程式中的X为 （选填“电子”、“中子”或“质子”），该反应属于核 （选填“聚变”或“裂变”）；反应前后质量亏损约为0.02u，释放能量约为 MeV（质量亏损1u释放931.5MeV的核能）。 【答案】 中子 聚变 18.63 【详解】[1]根据核反应方程前后质量数和核电荷数守恒可知X为中子。 [2]该反应属于核聚变。 [3]由质能方程 15.（8分）1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子。科学研究表明其核反应过程是：α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧。设α粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0，氧核的质量为m3，不考虑相对论效应。 (1)α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？ (2)求此过程中释放的核能。 【答案】(1)(2) 【详解】（1）设复核的速度为v，由动量守恒定律得 解得 （2）核反应过程中的质量亏损 反应过程中释放的核能 16.（8分）太阳现正处于主序星演化阶段.它主要是由电子和等组成.维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，这些核能最后转化为辐射能.现将太阳内部的核聚变反应简化为4个氢核（）聚变成氦核（），同时放出两个正电子（）.已知真空中的光速，氢核质量，氦核质量，正电子质量.（计算结果均保留一位有效数字） （1）请写出题中所述核聚变的核反应方程； （2）求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能； （3）已知地球的半径，日地中心距离，忽略太阳的辐射能从太阳到地球的能量损失，每秒钟地球表面接收到的太阳辐射的总能量为，求每秒钟太阳辐射的正电子个数。 【答案】（1）（2）（3）个 【详解】（1）根据核反应方程质量数守恒和电荷数守恒，则该聚变的核反应方程为. （2）每发生一次该核聚变反应所释放的核能为， 代入数据可得. （3）设每秒钟太阳辐射的正电子个数为N，则每秒钟发生核聚变的次数为，太阳辐射的能量是以球面波的形式传播，根据能量守恒定律有，代入数据可得个。 17.（14分）在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核X发生了一次α衰变,放射出的α粒子He)在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动,其轨迹半径为R。已知α粒子的质量为m,电荷量为q,光速为c。 (1)若新核的元素符号用Y表示,原子核X的比结合能为E1,新核Y的比结合能为E2,α粒子的比结合能为E3,写出该α衰变的核反应方程及衰变过程中释放的核能ΔE。 (2)若该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能,新核的质量为M,求衰变过程的质量亏损Δm。 【答案】(1XYHe　(A-4)E2+4E3-AE1(2) 【详解】(1)根据质量数和电荷数守恒可得,衰变方程为 XYHe 由能量守恒可得ΔE=(A-4)E2+4E3-AE1。 (2)由洛伦兹力提供向心力得 qv1B=m 解得v1= 由动量守恒定律得mv1=Mv2 v2= 由能量关系得ΔE'= 即ΔE'= 由质能方程得ΔE'=Δmc2 解得Δm=。 18.(16分)（2025·浙江·高考真题）利用磁偏转系统可以测量不同核反应中释放的高能粒子能量，从而研究原子核结构。如图1所示，用回旋加速器使氘原子核（）获得2.74MeV动能，让其在S处撞击铝（）核发生核反应，产生处于某一激发态和基态的同位素核（）以及两种不同能量的质子（）。产生的质子束经狭缝X沿水平直径方向射入半径为R，方向垂直纸面向里、大小为B的圆形匀强磁场区域，经偏转后打在位于磁场上方的探测板上A、D处（探测板与磁场边界相切于A点，D点与磁场圆心O处在同一竖直线上），获得如图2所示的质子动能的能谱图。 (1)写出氘核撞击铝核的核反应方程； (2)求A、D的间距L； (3)若从回旋加速器引出的高能氘核流为1.0mA，求回旋加速器的输出功率； (4)处于激发态的核会发生β衰变，核反应方程是。若核质量等于核质量，电子质量为0.51MeV/c2，在上述两个核反应过程中，原子核被视为静止，求衰变释放的能量。 【答案】(1)(2)(3)2.74×103W(4)5.49MeV 【详解】（1）氘核撞击铝核的核反应方程 （2）由图可知，两种质子的动能分别为3MeV和9MeV，动能之比1∶3，可知速度之比，根据 可知可知在磁场中的半径之比为由图可知半径较小的打到A点，半径较大的打到D点，由几何关系可知，解得 可得A、D的间距 （3）若从回旋加速器引出的高能氘核流为1.0mA，则时间t射出氘核的数量为 回旋加速器的输出功率 （4）氘核撞击铝核发生核反应，产生处于某一激发态和基态的同位素核（）以及两种不同能量的质子。根据能量守恒可得，能量的为3MeV和9MeV质子分别对应处于激发态的和处于基态的态的。激发态的回到基态会释放能量 核质量等于核质量，则衰变释放的能量主要来源于激发态的跃迁产生的能量差。电子质量为0.51MeV/c2，则衰变释放能量。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修第三册物理单元检测卷 第5章 原子核与核能 （考试时间：90分钟，分值：100分。） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如 需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写 在本试卷上无效。 第Ⅰ卷 1、 单项选择题：本题共8个小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.2025年3月4日《新浪网》消息，内蒙古发现22万吨“钍”矿，够14亿中国人使用2万年！钍（Th）原子序数90，原子量232.04，为银白色重金属，熔点1690~1750℃，沸点，化学活性与镁相似。钍是长寿命天然放射性元素，在自然界中有6种天然同位素，其中232Th几乎占钍的天然同位素丰度的100%，其他同位素丰度很低。232Th为放射性元素，可发生衰变，半衰期为139亿年，其衰变方程为，则下列说法正确的是（　　） A．原子核X为 B．粒子来自原子核X C．温度升高232Th的半衰期变小 D．含232Th的化合物比232Th单质衰变得可能慢些 2.如图，卢瑟福用粒子轰击氮原子核产生了氧原子核和一个质子，这是人类第一次实现了原子核的人工转变。若利用速度为的粒子去轰击静止的氮原子核，该反应过程遵循动量守恒定律，忽略粒子间的作用力和相对论效应，且反应前后粒子都在一条直线上运动，已知粒子、氮原子核、氧原子核和质子的质量分别为、、、，核反应时质量亏损1u释放的核能约为931.5MeV，若反应后氧原子核与质子同向运动且速度大小之比为1∶50。以下说法正确的是（　　） A．该核反应方程是 B．反应后氧原子核的速度大小约为 C．核反应中释放的能量约为2.23MeV D．该反应中的质量亏损 3.2024年9月，苏州大学研究团队在《自然》杂志上发布了辐光伏微型核电池的最新研究成果。该电池不仅具有使核能向电能转换的超高效率，还拥有出色的稳定性和持久性。电池主要利用镅的衰变进行发电。则（　　） A．衰变释放出高速运动的电子 B．衰变后产生的新核质量数为239 C．50个经过1个半衰期剩余25个 D．该反应要持续进行，镅核原料的体积必须大于临界体积 4.钍基熔盐反应堆主要采用钍232（）和铀238（）作为燃料。反应堆工作时，吸收中子转化为钚239（），核反应方程为，则（　　） A．核反应方程式中的X为 B．铀238的比结合能较钚239小 C．钚239的中子数比铀238多一个 D．核反应前后原子的质量数守恒，不存在质量亏损 5.如图所示为射线测厚装置示意图，它的放射源为铯-137。已知铯-137的衰变方程为，半衰期约为30年，下列说法正确的是（　　） A.60年后全部衰变完 B.金属板厚度越薄探测器接收到的辐射强度越小 C.原子核的比结合能比原子核的大 D.该反应为β衰变，β射线即为核外电子的逸出 6.如图所示是α粒子散射实验装置，实验时在图中甲、乙、丙、丁四处观察，相同时间内荧光屏上闪光点最多的位置是（　　） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 7.恒星内部发生多种“氦燃烧”核反应，其中一种核反应方程为，不稳定，其半衰期为T，则下列说法正确的是（　　） A．的衰变需要外部作用激发才能发生 B．经过2T，剩下的粒子占开始时的 C． D．该核反应类型为人工转变 8.患有严重心衰及具有高风险心脏骤停的病人，植入心脏起搏器（如图所示）是现在比较有效的治疗方式，有些心脏起搏器的电池是Z粒子辐射电池，它是一种利用放射性同位素衰变时释放的Z粒子直接转换为电能的装置，衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．衰变方程中的Z为，来自原子核内部 B．该衰变过程吸收能量 C．的比结合能大于的比结合能 D．植入人体后，会加速衰变 二、多项选择题：本题共4个小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但选不全的得2分，有错选或不答的得0分。 9.太阳能量的来源主要通过质子一质子链反应（简称PP链），太阳产生的能量约99%来自该链反应。科学研究发现，该链反应主要通过如下方程发生：①；②，其中为正电子，为太阳中微子，下列说法正确的是（　　） A．方程式中X为，Y为 B．方程式中X为，Y为 C．反应①属于核聚变反应 D．Y的比结合能大于X的比结合能 10.自然界中物质是常见的，反物质并不常见。反物质由反粒子构成，它是科学研究的前沿领域之一。目前发现的反粒子有正电子、反质子等；反氢原子由正电子和反质子组成。粒子与其对应的反粒子质量相等，电荷等量异种。粒子和其反粒子碰撞会湮灭。反粒子参与的物理过程也遵守电荷守恒、能量守恒和动量守恒。下列说法正确的是（　　） A．已知氢原子的基态能量为，则反氢原子的基态能量也为 B．一个中子可以转化为一个质子和一个正电子 C．一对正负电子等速率对撞，湮灭为一个光子 D．反氘核和反氘核的核聚变反应释放能量 11.如图甲所示，中国工程物理研究院建立的“聚龙一号”实现了我国磁化套筒惯性约束聚变装置零的突破。该装置实现聚变的核心区域为一个半径为r（大约为）、类似指环的金属套筒。套筒放在轴向的匀强磁场B中，内部空间充满固定体积的氘氚气体（如图乙阴影部分）。当沿轴向通入大电流I后，金属套筒迅速在时间内汽化成等离子体。在洛伦兹力的作用下，等离子体向中心汇聚，压缩氘氚气体发生聚变反应释放出能量。大电流产生的磁场提供给套筒侧面的压强满足关系：，其中为常数。下列说法正确的是（　　） A．该装置将电能全部转化成聚变反应的核能 B．外加磁场的作用是保证汽化后的等离子体受到轴向洛伦兹力的作用 C．施加在套筒上的电流越大，越有利于聚变的发生 D．套筒的厚度越大，汽化后的等离子体越容易向轴向运动，越不利于聚变的发生 12.如图所示，我国首次使用核电池随“嫦娥三号”软着陆月球，该核电池是将放射性同位素衰变过程中释放出来的核能转变为电能。“嫦娥三号”采用放射性同位素钚核，静止的衰变为铀核和粒子，并放出光子。已知、和粒子的质量分别为、和，和的比结合能分别为和，光在真空中的传播速度为。下列说法正确的是（　　） A．光子是由钚原子的内层电子跃迁产生的 B．的衰变方程为 C．衰变产生的和的动能之比为 D．粒子的结合能为 第Ⅱ卷 三、非选择题（本题共6小题，共60分。） 13.（6分）“玉兔二号”装有核电池，能将衰变释放的核能一部分转换成电能。的衰变方程为，其中x等于 ，的平均结合能 （选填“大于”、“等于”或“小于”）的平均结合能，从地球到月球，的半衰期 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。 14.（8分）2025年3月28日，我国自主研制的“中国环流三号”首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的参数水平，标志着中国核能开发迈出重要一步。该核反应方程为，方程式中的X为 （选填“电子”、“中子”或“质子”），该反应属于核 （选填“聚变”或“裂变”）；反应前后质量亏损约为0.02u，释放能量约为 MeV（质量亏损1u释放931.5MeV的核能）。 15.（8分）1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子。科学研究表明其核反应过程是：α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧。设α粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0，氧核的质量为m3，不考虑相对论效应。 (1)α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？ (2)求此过程中释放的核能。 16.（8分）太阳现正处于主序星演化阶段.它主要是由电子和等组成.维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，这些核能最后转化为辐射能.现将太阳内部的核聚变反应简化为4个氢核（）聚变成氦核（），同时放出两个正电子（）.已知真空中的光速，氢核质量，氦核质量，正电子质量.（计算结果均保留一位有效数字） （1）请写出题中所述核聚变的核反应方程； （2）求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能； （3）已知地球的半径，日地中心距离，忽略太阳的辐射能从太阳到地球的能量损失，每秒钟地球表面接收到的太阳辐射的总能量为，求每秒钟太阳辐射的正电子个数。 17.（14分）在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核X发生了一次α衰变,放射出的α粒子He)在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动,其轨迹半径为R。已知α粒子的质量为m,电荷量为q,光速为c。 (1)若新核的元素符号用Y表示,原子核X的比结合能为E1,新核Y的比结合能为E2,α粒子的比结合能为E3,写出该α衰变的核反应方程及衰变过程中释放的核能ΔE。 (2)若该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能,新核的质量为M,求衰变过程的质量亏损Δm。 18.(16分)（2025·浙江·高考真题）利用磁偏转系统可以测量不同核反应中释放的高能粒子能量，从而研究原子核结构。如图1所示，用回旋加速器使氘原子核（）获得2.74MeV动能，让其在S处撞击铝（）核发生核反应，产生处于某一激发态和基态的同位素核（）以及两种不同能量的质子（）。产生的质子束经狭缝X沿水平直径方向射入半径为R，方向垂直纸面向里、大小为B的圆形匀强磁场区域，经偏转后打在位于磁场上方的探测板上A、D处（探测板与磁场边界相切于A点，D点与磁场圆心O处在同一竖直线上），获得如图2所示的质子动能的能谱图。 (1)写出氘核撞击铝核的核反应方程； (2)求A、D的间距L； (3)若从回旋加速器引出的高能氘核流为1.0mA，求回旋加速器的输出功率； (4)处于激发态的核会发生β衰变，核反应方程是。若核质量等于核质量，电子质量为0.51MeV/c2，在上述两个核反应过程中，原子核被视为静止，求衰变释放的能量。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $