27.选必3 第五章 原子核-高中物理·3年真题按章分类（2024-2026）

【高中物理人教版(2019)】 3年高考真题(2024-2026)-按章分类 选择性必修第三册 第五章 原子核 31个单选题 + 4个多选题 + 9个综合题 + 2个解答题 ---- 学 生 版 ---- 一、单选题 1.(2026高考·甘肃)铅(Pb)205放射性核素的半衰期约为1700万年，对其丰度的研究为推断太阳的形成时间提供了重要的科学依据。天体环境中，形成铅205的重要机制之一是铊()核的束缚态衰变，其方程为。下列说法正确的是( ) A. B. C.核的中子数为124 D.核与核质量数不同 2.(2026高考·浙江)卢瑟福用粒子轰击氮原子核，其核反应方程为，这是人类第一次实现原子核的人工转变。方程中X是( ) A. B. C. D. 3.(2026高考·北京)氟18是正电子发射断层成像(PET)中常用的放射性核素，可通过核反应制备，括号内的粒子为( ) A. B. C. D. 4.(2026高考·全国卷)自由中子可以衰变，其衰变方程为，其中为反中微子(质量近似为零)。由中子的衰变方程可知( ) A.质子的质量小于中子的质量 B.中子的质量小于质子和电子的质量之和 C.反中微子的电荷量与质子的电荷量相等 D.反中微子的电荷量与电子的电荷量相等 5.(2026高考·广西)两种重金属元素铀()和钚()，下列选项中相等的是( ) A.核电荷数 B.质量数 C.原子质量 D.中子数 6.(2026高考·江苏)已知某种元素的半衰期为23万年，一群该元素对应的粒子的原始质量为m0，经历13万年后该粒子的质量剩余m1，则下列关于剩余的该粒子质量随时间变化的图像正确的是( ) A. B. C. D. 7.(2026高考·湖北)2025年6月，我国成功掌握商用堆生产钇90()玻璃微球的技术，可实现批量化生产。在核反应堆中，由核反应生成、则( ) A.X是质子 B.X是电子 C.a = 90 D.b = 0 8.(2026高考·山东)我国钍资源丰富并成功实现了钍-铀核燃料转换，开辟了核燃料供应的新途径。转换过程的中间核素可能会经历两种核反应，反应式为，，则X、Y分别是( ) A.、 B.、 C.、 D.、 9.(2026高考·陕晋青宁卷)正电子 与电子湮灭产生的光子是探测中微子的重要信号。一个静止的正电子与一个静止的电子湮灭转化为两个光子，该过程动量和能量都守恒。已知正电子与电子的质量均为，光速为，普朗克常量为，则这两个光子( ) A.总能量为 B.频率均为 C.总动量为 D.波长均为 10.(2026高考·湖南)关于原子核衰变，下列说法正确的是( ) A.原子核发生α衰变时，电荷数增大 B.原子核发生α衰变时，质量数增大 C.衰变产生的α粒子穿透能力强，可以穿透几厘米厚的铅板 D.理论研究表明，(氡核)可能在一次衰变过程中放出两个α粒子，则其衰变方程为 11.(2025高考·海南)核反应方程中，则是(　　) A. B. C. D. 12.(2025高考·重庆)在科学实验中可利用激光使原子减速，若一个处于基态的原子朝某方向运动，吸收一个沿相反方向运动的能量为E的光子后跃迁到相邻激发态，原子速度减小，动量变为P。普朗克常量为h，光速为c，则(　　) A.光子的波长为 B.该原子吸收光子后质量减少了 C.该原子吸收光子后德布罗意波长为 D.一个波长更长的光子也能使该基态原子跃迁到激发态 13.(2025高考·北京)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吸收能量 14.(2025高考·湖南)关于原子核衰变，下列说法正确的是(　　) A.原子核衰变后生成新核并释放能量，新核总质量等于原核质量 B.大量某放射性元素的原子核有半数发生衰变所需时间，为该元素的半衰期 C.放射性元素的半衰期随环境温度升高而变长 D.采用化学方法可以有效改变放射性元素的半衰期 15.(2025高考·安徽)2025年4月，位于我国甘肃省武威市的钍基熔盐实验堆实现连续稳定运行，标志着人类在第四代核电技术上迈出关键一步。该技术利用钍核()俘获x个中子()，共发生y次衰变，转化为易裂变的铀核()，则(　　) A. B. C. D. 16.(2025高考·河南)由于宇宙射线的作用，在地球大气层产生有铍的两种放射性同位素和。测定不同高度大气中单位体积内二者的原子个数比，可以研究大气环境的变化。已知和的半衰期分别约为53天和139万年。在大气层某高度采集的样品中，研究人员发现和的总原子个数经过106天后变为原来的，则采集时该高度的大气中和的原子个数比约为(　　) A. B. C. D. 17.(2025高考·云南)2025年3月，我国科学家研制的碳14核电池原型机“烛龙一号”发布，标志着我国在核能技术领域与微型核电池领域取得突破。碳14的衰变方程为，则(  ) A.X为电子，是在核内中子转化为质子的过程中产生的 B.X为电子，是在核内质子转化为中子的过程中产生的 C.X为质子，是由核内中子转化而来的 D.X为中子，是由核内质子转化而来的 18.(2025高考·湖北)PET(正电子发射断层成像)是核医学科重要的影像学诊断工具，其检查原理是将含放射性同位素(如：)的物质注入人体参与人体代谢，从而达到诊断的目的。的衰变方程为，其中是中微子。已知的半衰期是110分钟。下列说法正确的是(  ) A. X为 B.该反应为核聚变反应 C.1克经110分钟剩下0.5克 D.该反应产生的在磁场中会发生偏转 19.(2024高考·全国)氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用表示，式中x、y的值分别为(　　) A.， B.， C.， D.， 20.(2024高考·福建)，则其中的X表示(　　) A. B. C. D. 21.(2024高考·浙江)已知氘核质量为，氚核质量为，氦核质量为，中子质量为，阿伏加德罗常数取，氘核摩尔质量为，相当于。关于氘与氚聚变成氦，下列说法正确的是(　　) A.核反应方程式为 B.氘核的比结合能比氦核的大 C.氘核与氚核的间距达到就能发生核聚变 D.氘完全参与聚变释放出能量的数量级为 22.(2024高考·湖北)硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一、是该疗法中一种核反应的方程，其中X、Y代表两种不同的原子核，则(　　) A.a=7，b=1 B.a=7，b=2 C.a=6，b=1 D.a=6，b=2 23.(2024高考·山东)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。已知衰变为的半衰期约为29年；衰变为的半衰期约87年。现用相同数目的和各做一块核电池，下列说法正确的是(　　) A.衰变为时产生α粒子 B.衰变为时产生β粒子 C.50年后，剩余的数目大于的数目 D.87年后，剩余的数目小于的数目 24.(2024高考·河北)锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料.研究表明，锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应，其中一种核反应方程为，式中的X为(  ) A. B. C. D. 25.(2024高考·浙江)发现中子的核反应方程为，“玉兔二号”巡视器的核电池中钚 238的衰变方程为型，下列正确的是(　　) A.核反应方程中的X为 B.衰变方程中的Y为 C.中子的质量数为零 D.钚238的衰变吸收能量 26.(2024高考·北京)已知钍234的半衰期是24天。1g钍234经过48天后，剩余钍234的质量为(  ) A.0g B.0.25g C.0.5g D.0.75g 27.(2024高考·海南)人工核反应中的X是(　　) A.中子 B.质子 C.电子 D.α粒子 28.(2024高考·甘肃)2024年2月，我国科学家在兰州重离子加速器国家大科学装置上成功合成了新核素，核反应方程如下：该方程中X是(　　) A.质子 B.中子 C.电子 D.粒子 29.(2024高考·广西)近期，我国科研人员首次合成了新核素锇()和钨()。若锇经过1次衰变，钨经过1次衰变(放出一个正电子)，则上述两新核素衰变后的新核有相同的(　　) A.电荷数 B.中子数 C.质量数 D.质子数 30.(2024高考·江苏)用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，该实验的核反应方程式是，粒子X为(　　) A.正电子 B.中子 C.氘核 D.氦核 31.(2024高考·广东)我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”。其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素，科学家尝试使用核反应产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是(　　) A.Y为 B.Y为 C.Y为 D.Y为 二、多选题 1.(2026高考·浙江)下列说法正确的是( ) A.变化的电场会产生磁场 B.汽车经过凹形路面最低点时处于超重状态 C.相对论时空观认为运动物体的长度与速度无关 D.秦山核电站通过提取海水中的氘和氚进行核反应获取能量 2.(2025高考·福建)核反应方程为→+17.6MeV，现真空中有两个动量大小相等，方向相反的氘核与氚核相撞，发生核反应，设反应释放的能量几乎转化为与的动能，则(　　) A.该反应有质量亏损 B.该反应为核裂变 C.获得的动能约为14MeV D.获得的动能约为14MeV 3.(2025高考·黑吉辽蒙卷)某理论研究认为，原子核可能发生双衰变，衰变方程为。处于第二激发态的原子核先后辐射能量分别为和的、两光子后回到基态。下列说法正确的是(  ) A. B. C.的频率比的大 D.的波长比的大 4.(2024高考·浙江)下列说法正确的是(　　) A.中子整体呈电中性但内部有复杂结构 B.真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同 C.增加接收电路的线圈匝数，可接收更高频率的电台信号 D.分子间作用力从斥力变为引力的过程中，分子势能先增加后减少 三、解答题 1.(2025高考·浙江)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。 2.(2025高考·浙江)同位素相对含量的测量在考古学中有重要应用，其测量系统如图1所示。将少量古木样品碳化、电离后，产生的离子经过静电分析仪ESA-I、磁体-I和高电压清除器，让只含有三种碳同位素、、的离子束(初速度可忽略不计)进入磁体-Ⅱ.磁体-Ⅱ由电势差为U的加速电极P，磁感应强度为B、半径为R的四分之一圆弧细管道和离子接收器F构成。通过调节U，可分离、、三种同位素，其中、的离子被接收器F所接收并计数，它们的离子数百分比与U之间的关系曲线如图2所示，而离子可通过接收器F，进入静电分析仪ESA-Ⅱ，被接收器D接收并计算。 (1)写出中子与发生核反应生成，以及发生衰变生成的核反应方程式： (2)根据图2写出的离子所对应的U值，并求磁感应强度B的大小(计算结果保留两位有效数字。已知，原子质量单位，元电荷)； (3)如图1所示，ESA-Ⅱ可简化为间距两平行极板，在下极板开有间距的两小孔，仅允许入射角的离子通过。求两极板之间的电势差U： (4)对古木样品，测得与离子数之比值为；采用同样办法，测得活木头中与的比值为，由于它与外部环境不断进行碳交换，该比例长期保持稳定。试计算古木被砍伐距今的时间(已知的半衰期约为5700年，) 四、综合题 空间科技 近年来，我国在空间科技领域取得了举世瞩目的成就，中国空间站全面建成并进入常态化运营，深空探测任务不断取得新突破。从航天器携带的核燃料电池，到空间站的轨道维持与调整，再到卫星在近地空间的电磁环境分析，无一不蕴含着丰富的物理学原理。 1.(2026高考·上海)航天器中一种可能的铀核裂变方程为________。 A. B. C. D. 2.(2026高考·上海)若某核反应发生前，所有参与反应物质的总静止质量为；反应完成后，所有生成物的总静止质量为。已知真空中的光速为，则该核反应过程中释放的核能________。 3.(2026高考·上海)假设在某段时间内，某空间站轨道高度先后进行了两次自然衰减，第一次下降了小高度，第二次也下降了小高度。若这两次下降过程中，空间站引力势能的变化量绝对值分别为、，则二者的大小关系为________。 A. B. C. 4.(2026高考·上海)某空间站绕地球做匀速圆周运动，其运动的轨道半径为，空间站自身质量为，则该空间站的动能为________。(已知地球质量为，引力常量为) 5.(2026高考·上海)地球磁场会对运行在近地空间的带电物体产生影响。某人造地球卫星在赤道正上方自西向东飞行。若将该卫星视作一个高速运动的“正电子”(带正电荷)，则在此位置其受到地球磁场力的方向为________。 A.向上 B.向下 C.向西 D.向东 量子力学(Quantum Mechanics)，为物理学理论，是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支，主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一，而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。19世纪末，人们发现旧有的经典理论无法解释微观系统，于是经由物理学家的努力，在20世纪初创立量子力学，解释了这些现象。量子力学从根本上改变人类对物质结构及其相互作用的理解。除了广义相对论描写的引力以外，迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述(量子场论)。 6.(2025高考·上海)太阳内部发生的反应是核聚变，即氢原子核在高温高压条件下聚合成氦原子核并释放能量的过程；其核反应方程为，则X是(　　) A.H核 B.核 C.核 D.核 7.(2025高考·上海)(多选)若复色光的频率~，用复色光照射下面金属，可发生光电效应的可能是( ) 金属的极限频率 金属 锌 钙 钠 钾 铷 频率 8.07 7.73 5.53 5.44 5.15 选项 A B C D E 8.(2025高考·上海)氢原子核外电子以半径r绕核做匀速圆周运动，若电子质量为m，元电荷为e，静电力常数为k，则电子动量大小是 ？ 9.(2025高考·上海)一群氢原子处于量子数的激发态，这些氢原子能够自发地跃迁到的较低能量状态，R为里伯德常量，c是真空中的光速；则在此过程中(　　) A.吸收光子， B.放出光子， C.吸收光子， D.放出光子， 选择性必修第三册 第五章 原子核 ---- 参考答案及解析 ---- 一、单选题 1.C 根据题意，由质量数守恒和电荷数守恒可得，则核与核质量数相同，ABD错误。核的中子数为，C正确。 2.A 核反应过程遵循电荷数守恒、质量数守恒：计算反应前总电荷数和总质量数：总电荷数为，总质量数为。设X的电荷数为，质量数为，由守恒关系得：，，即X为电荷数1、质量数1的粒子，对应质子，故选A。 3.D 根据题意，设括号内未知粒子为，根据质量数守恒和电荷数守恒可知，，则括号内未知粒子为中子，故选D。 4.A 中子衰变过程释放能量，存在质量亏损，即衰变前中子的质量大于衰变后所有产物(质子、电子、反中微子，反中微子质量近似为0)的质量之和，因此中子的质量大于质子与电子的质量之和，质子的质量必然小于中子的质量，A正确，B错误。根据衰变方程的电荷数守恒，左侧总电荷数为0，右侧质子电荷数为、电子电荷数为，因此反中微子的电荷数为0，既不等于质子的电荷量也不等于电子的电荷量，CD错误。 5.B 原子符号左上角的数值代表质量数，根据题意可知重金属元素铀()和钚()质量数相等，铀和钚是不同元素，质子数(核电荷数)不同；根据“中子数=质量数-质子数”，二者质子数不同、质量数相同，因此中子数也不同；原子质量由原子核内所有质子、中子的质量和核外电子质量共同决定，二者质子、中子总数相同但质子和中子的各自数量不同，因此原子质量不相等，故选B。 6.A 根据半衰期公式这是一个以为底的指数函数，图像是一条单调递减、下凸的曲线。且由题知元素的半衰期T = 23万年，则23万年时，故选A。 7.D 核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒，对反应式分析如下由质量数守恒a＋1= 90解得a = 89由电荷数守恒39＋b=39解得b=0可知X是中子，故选D。 8.C 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0，为中子；Y的质量数为0，电荷数为-1，则电子，故选C。 9.B 静止的正电子和电子总静能为，总动量为0，湮灭过程满足能量守恒和动量守恒，因此两个光子总能量为，总动量为0，两光子反向运动，每个光子的能量、动量大小均相等，单个光子能量为，动量大小两个光子总能量等于正负电子总静能，并非，A错误。单个光子能量满足，解得频率，故B正确。初始系统总动量为0，由动量守恒可知两个光子总动量为0，并非，C错误。光子动量满足解得波长，并非，D错误。 10.D α衰变放出的α粒子为，衰变过程电荷数守恒，因此母核电荷数减少2，而非增大，A错误。α粒子质量数为4，衰变过程质量数守恒，因此母核质量数减少4，而非增大，B错误。α粒子电离能力强、穿透能力极弱，一张白纸即可将其挡住，穿透能力强、可穿透几厘米厚铅板的是γ射线，C错误。衰变方程满足电荷数守恒和质量数守恒：左边电荷数为86，右边2×2＋82 = 86；左边质量数为216，右边2×4＋208 = 216，守恒关系成立，D正确。 11.C 根据质量数守恒和核电荷数守恒可知X是，选C。 12.C 光子能量公式为 解得波长 ，A错误。原子吸收光子后，能量增加 ，根据质能方程 ，质量应增加而非减少，B错误。德布罗意波长公式为 ，题目明确吸收后原子动量为 ，因此波长为 ，C正确。吸收光子跃迁需光子能量严格等于能级差。波长更长的光子能量更低()，无法满足跃迁条件，D错误。 13.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，A正确。若中子衰变(β+衰变)生成质子、正电子，不符合电荷数守恒，B错误。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，C错误。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，应释放能量而非吸收，D错误。 14.B 原子核衰变时释放能量，根据质能方程，总质量会减少，新核总质量小于原核质量，A错误。半衰期定义为大量放射性原子核半数发生衰变所需的时间，题干中强调“大量”，符合定义，B正确。半衰期由原子核内部结构决定，与温度无关，C错误。半衰期不受化学方法影响，因化学变化不改变原子核性质，D错误。，选B。 15.B 根据题意可知，钍核每俘获1个中子质量数加1，电荷数不变，每发生一次衰变，质量数不变，电荷数加1，钍核变成铀核，质量数加1，电荷数加2，则俘获1个中子，发生次衰败，即，，选B。 16.B 设采集时大气中有x个原子和y个原子，由于的半衰期为139万年，故经过106天后原子的衰变个数可以忽略不计，的半衰期为53天，故经过106天后剩余数量为，故可得解得，选B。 17.A 根据质量数和电荷数守恒有可知X为电子，电子是在核内中子转化为质子的过程中产生的，选A。 18.C 根据质量数与电荷数守恒可知，该物质为，A错误。核聚变是轻核结合成重核的过程(如氢弹原理)。本题中的衰变是单个原子核自发转变为另一种原子核，属于放射性衰变(具体为衰变)，而非核聚变，B错误。1g该物质经过110min即一个衰变周期，则有一半发生衰变，该物质质量变为0.5g，C正确。不带电，在磁场中不偏转，D错误。 19.C 根据反应前后质量数和电荷数守恒可得解得， ，C入选。 20.B 根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0，电荷数，则X为，B入选。 21.D 核反应方程式为，A错误。氘核的比结合能比氦核的小，故B错误。氘核与氚核发生核聚变，要使它们间的距离达到以内，C错误。一个氘核与一个氚核聚变反应质量亏损聚变反应释放的能量是氘完全参与聚变释放出能量数量级为，D正确。 22.B 由质量数和电荷数守恒可得，解得，B入选。 23.D 根据质量数守恒和电荷数守恒可知衰变为时产生电子，即β粒子，A错误。根据质量数守恒和电荷数守恒可知衰变为时产生，即α粒子，B错误。根据题意可知的半衰期大于的半衰期，现用相同数目的和各做一块核电池，经过相同的时间，经过的半衰期的次数多，所以数目小于的数目，D正确，C错误。 24.D 根据核反应前后质量数和电荷数守恒得，故式中的X为，D入选。 25.A 根据质量数和电荷数守恒可知X为，Y为，A正确，B错误。中子的质量数为1，C错误。衰变过程中质量亏损，释放能量，D错误。 26.B 半衰期1g钍234经过48天后，剩余质量，B入选。 27.A 根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的电荷数为0，质量数为1，则X是中子，A入选。 28.B 根据反应前后质量数和电荷数守恒得X是，B入选。 29.C 锇经过1次衰变后产生的新核素质量数为156，质子数为74，钨经过1次衰变后质量数为156，质子数为73，可知两新核素衰变后的新核有相同的质量数，C入选。 30.D 根据质量数守恒可知X的质量数为根据电荷守恒可知X的电荷数为可知X为中子，D入选。 31.C 根据核反应方程根据质子数守恒设Y的质子数为y，则有可得即Y为；根据质量数守恒，则有可得，C入选。 二、多选题 1.AB 根据麦克斯韦电磁理论可知，变化的电场会产生磁场，A正确。汽车经过凹形路面最低点时，根据牛顿第二定律可得可得可知此时汽车处于超重状态，B正确。相对论时空观认为运动物体的长度与速度有关，物体的长度会随着物体的速度不同而改变，C错误。通过提取海水中的氘和氚进行核反应属于轻核聚变，而秦山核电站利用重核裂变获取能量，D错误。 2.AC 核反应过程中质量数守恒，有质量亏损，A正确。该反应是核聚变反应，B错误。在真空中，该反应动量守恒，由于相撞前氘核与氚核动量大小相等，方向相反，系统总动量为零。故反应后氦核与中子的动量也大小相等，方向相反。由得反应粒子获得的动能之比为而两个粒子获得的总动能为，故获得的动能，获得的动能，C正确，D错误。 3.ABC 由核反应方程质量数和电荷数守恒可得解得，AB正确。由题可得光子的能量大于光子的能量，光子的能量公式，波长可得的频率大于的频率，的波长小于的波长，C正确，D错误。 4.AB 中子靠弱相互作用结合成整体，则中子呈电中性但内部有复杂结构，A正确。根据爱因斯坦的相对论可知，真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同，B正确。根据可知，增加接收电路的线圈匝数，可减小振荡电路的固有频率，则可接收较低频率的电台信号，C错误。分子间作用力从斥力变为引力的过程中，即分子距离从小于到大于的过程，分子力先做正功后做负功，则分子势能先减小后增大，D错误。 三、解答题 1.【答案】(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)2.74×103W 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)5.49MeV 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。 2.【答案】(1)， 中子与发生核反应生成的核反应方程式为发生衰变生成的核反应方程式为。 (2)， 在加速电场中，由动能定理得解得磁场中，洛伦兹力提供向心力联立解得，相比，的比荷更大，通过圆形管道所需要的电压更大，通过图2可知当电压为时，与的离子数百分比为，故的离子所对应的U值为。根据整理得。 (3) 由题意知，粒子在板间做类斜抛运动，水平方向有，竖直方向有，，联立解得。 (4) 古木中与比值是活木头中的，说明经过衰变后只剩下，已知经过一个半衰期剩下，设经过n个半衰期，则有解得则砍伐时间。 四、综合题 1.【答案】B 【解析】根据电荷数守恒和质量数守恒可知，铀核裂变方程为故选B。 2.【答案】 【解析】根据爱因斯坦质能方程，核反应中亏损的质量转化为能量。质量亏损为释放的核能为 3.【答案】C 【解析】轨道越低，离地心越近，引力越大。所以下降相同高度时，轨道越低，引力越大。根据功能关系可知，引力势能的变化量的绝对值等于引力做功的绝对值，因此第二次下降(轨道更低)的势能变化更大，即故选C。 4.【答案】 【解析】根据万有引力提供向心力可得解得则该空间站的动能为 5.【答案】A 【解析】地磁场方向：赤道处水平由南指向北。正电荷运动方向为自西向东。根据左手定则：磁感线穿手心，四指指向正电荷运动方向，大拇指方向即为受力方向，向上，故选A。 6.【答案】B 根据核反应方程，反应前氢核的质量数总和为4，电荷数总和为4×1。反应后两个正电子的质量数总和为2×0=0，电荷数总和为2×1=2。设X的质量数为A，电荷数为Z，则有A+0=4，Z+2=4解得A=4，Z=2的质量数为4，电荷数为2，故选B。 7.【答案】CDE 复色光的频率~，当光的频率大于金属板的极限频率时，可发生光电效应，对比可知可发生光电效应的钠、钾、铷，故选CDE。 8.【答案】 电子绕氢原子核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力整理得电子动量大小是。 9.【答案】D 氢原子从高能级向低能级跃迁时会放出光子，光子的能量等于两个能级的能量差。氢原子能级公式为，光子的能量根据巴耳末-里德伯公式又因为，可得其中n是跃迁前的能级，k是跃迁后的能级。氢原子从n=4跃迁到n=2，n=4，k=2，根据可得且是从高能级向低能级跃迁，放出光子，D正确。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 【高中物理人教版(2019)】 3年高考真题(2024-2026)-按章分类 选择性必修第三册 第五章 原子核 31个单选题 + 4个多选题 + 9个综合题 + 2个解答题 ---- 教 师 版 ---- 一、单选题 1.(2026高考·甘肃)铅(Pb)205放射性核素的半衰期约为1700万年，对其丰度的研究为推断太阳的形成时间提供了重要的科学依据。天体环境中，形成铅205的重要机制之一是铊()核的束缚态衰变，其方程为。下列说法正确的是( ) A. B. C.核的中子数为124 D.核与核质量数不同 1.C 根据题意，由质量数守恒和电荷数守恒可得，则核与核质量数相同，ABD错误。核的中子数为，C正确。 2.(2026高考·浙江)卢瑟福用粒子轰击氮原子核，其核反应方程为，这是人类第一次实现原子核的人工转变。方程中X是( ) A. B. C. D. 2.A 核反应过程遵循电荷数守恒、质量数守恒：计算反应前总电荷数和总质量数：总电荷数为，总质量数为。设X的电荷数为，质量数为，由守恒关系得：，，即X为电荷数1、质量数1的粒子，对应质子，故选A。 3.(2026高考·北京)氟18是正电子发射断层成像(PET)中常用的放射性核素，可通过核反应制备，括号内的粒子为( ) A. B. C. D. 3.D 根据题意，设括号内未知粒子为，根据质量数守恒和电荷数守恒可知，，则括号内未知粒子为中子，故选D。 4.(2026高考·全国卷)自由中子可以衰变，其衰变方程为，其中为反中微子(质量近似为零)。由中子的衰变方程可知( ) A.质子的质量小于中子的质量 B.中子的质量小于质子和电子的质量之和 C.反中微子的电荷量与质子的电荷量相等 D.反中微子的电荷量与电子的电荷量相等 4.A 中子衰变过程释放能量，存在质量亏损，即衰变前中子的质量大于衰变后所有产物(质子、电子、反中微子，反中微子质量近似为0)的质量之和，因此中子的质量大于质子与电子的质量之和，质子的质量必然小于中子的质量，A正确，B错误。根据衰变方程的电荷数守恒，左侧总电荷数为0，右侧质子电荷数为、电子电荷数为，因此反中微子的电荷数为0，既不等于质子的电荷量也不等于电子的电荷量，CD错误。 5.(2026高考·广西)两种重金属元素铀()和钚()，下列选项中相等的是( ) A.核电荷数 B.质量数 C.原子质量 D.中子数 5.B 原子符号左上角的数值代表质量数，根据题意可知重金属元素铀()和钚()质量数相等，铀和钚是不同元素，质子数(核电荷数)不同；根据“中子数=质量数-质子数”，二者质子数不同、质量数相同，因此中子数也不同；原子质量由原子核内所有质子、中子的质量和核外电子质量共同决定，二者质子、中子总数相同但质子和中子的各自数量不同，因此原子质量不相等，故选B。 6.(2026高考·江苏)已知某种元素的半衰期为23万年，一群该元素对应的粒子的原始质量为m0，经历13万年后该粒子的质量剩余m1，则下列关于剩余的该粒子质量随时间变化的图像正确的是( ) A. B. C. D. 6.A 根据半衰期公式这是一个以为底的指数函数，图像是一条单调递减、下凸的曲线。且由题知元素的半衰期T = 23万年，则23万年时，故选A。 7.(2026高考·湖北)2025年6月，我国成功掌握商用堆生产钇90()玻璃微球的技术，可实现批量化生产。在核反应堆中，由核反应生成、则( ) A.X是质子 B.X是电子 C.a = 90 D.b = 0 7.D 核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒，对反应式分析如下由质量数守恒a＋1= 90解得a = 89由电荷数守恒39＋b=39解得b=0可知X是中子，故选D。 8.(2026高考·山东)我国钍资源丰富并成功实现了钍-铀核燃料转换，开辟了核燃料供应的新途径。转换过程的中间核素可能会经历两种核反应，反应式为，，则X、Y分别是( ) A.、 B.、 C.、 D.、 8.C 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0，为中子；Y的质量数为0，电荷数为-1，则电子，故选C。 9.(2026高考·陕晋青宁卷)正电子 与电子湮灭产生的光子是探测中微子的重要信号。一个静止的正电子与一个静止的电子湮灭转化为两个光子，该过程动量和能量都守恒。已知正电子与电子的质量均为，光速为，普朗克常量为，则这两个光子( ) A.总能量为 B.频率均为 C.总动量为 D.波长均为 9.B 静止的正电子和电子总静能为，总动量为0，湮灭过程满足能量守恒和动量守恒，因此两个光子总能量为，总动量为0，两光子反向运动，每个光子的能量、动量大小均相等，单个光子能量为，动量大小两个光子总能量等于正负电子总静能，并非，A错误。单个光子能量满足，解得频率，故B正确。初始系统总动量为0，由动量守恒可知两个光子总动量为0，并非，C错误。光子动量满足解得波长，并非，D错误。 10.(2026高考·湖南)关于原子核衰变，下列说法正确的是( ) A.原子核发生α衰变时，电荷数增大 B.原子核发生α衰变时，质量数增大 C.衰变产生的α粒子穿透能力强，可以穿透几厘米厚的铅板 D.理论研究表明，(氡核)可能在一次衰变过程中放出两个α粒子，则其衰变方程为 10.D α衰变放出的α粒子为，衰变过程电荷数守恒，因此母核电荷数减少2，而非增大，A错误。α粒子质量数为4，衰变过程质量数守恒，因此母核质量数减少4，而非增大，B错误。α粒子电离能力强、穿透能力极弱，一张白纸即可将其挡住，穿透能力强、可穿透几厘米厚铅板的是γ射线，C错误。衰变方程满足电荷数守恒和质量数守恒：左边电荷数为86，右边2×2＋82 = 86；左边质量数为216，右边2×4＋208 = 216，守恒关系成立，D正确。 11.(2025高考·海南)核反应方程中，则是(　　) A. B. C. D. 11.C 根据质量数守恒和核电荷数守恒可知X是，选C。 12.(2025高考·重庆)在科学实验中可利用激光使原子减速，若一个处于基态的原子朝某方向运动，吸收一个沿相反方向运动的能量为E的光子后跃迁到相邻激发态，原子速度减小，动量变为P。普朗克常量为h，光速为c，则(　　) A.光子的波长为 B.该原子吸收光子后质量减少了 C.该原子吸收光子后德布罗意波长为 D.一个波长更长的光子也能使该基态原子跃迁到激发态 12.C 光子能量公式为 解得波长 ，A错误。原子吸收光子后，能量增加 ，根据质能方程 ，质量应增加而非减少，B错误。德布罗意波长公式为 ，题目明确吸收后原子动量为 ，因此波长为 ，C正确。吸收光子跃迁需光子能量严格等于能级差。波长更长的光子能量更低()，无法满足跃迁条件，D错误。 13.(2025高考·北京)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吸收能量 13.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，A正确。若中子衰变(β+衰变)生成质子、正电子，不符合电荷数守恒，B错误。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，C错误。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，应释放能量而非吸收，D错误。 14.(2025高考·湖南)关于原子核衰变，下列说法正确的是(　　) A.原子核衰变后生成新核并释放能量，新核总质量等于原核质量 B.大量某放射性元素的原子核有半数发生衰变所需时间，为该元素的半衰期 C.放射性元素的半衰期随环境温度升高而变长 D.采用化学方法可以有效改变放射性元素的半衰期 14.B 原子核衰变时释放能量，根据质能方程，总质量会减少，新核总质量小于原核质量，A错误。半衰期定义为大量放射性原子核半数发生衰变所需的时间，题干中强调“大量”，符合定义，B正确。半衰期由原子核内部结构决定，与温度无关，C错误。半衰期不受化学方法影响，因化学变化不改变原子核性质，D错误。，选B。 15.(2025高考·安徽)2025年4月，位于我国甘肃省武威市的钍基熔盐实验堆实现连续稳定运行，标志着人类在第四代核电技术上迈出关键一步。该技术利用钍核()俘获x个中子()，共发生y次衰变，转化为易裂变的铀核()，则(　　) A. B. C. D. 15.B 根据题意可知，钍核每俘获1个中子质量数加1，电荷数不变，每发生一次衰变，质量数不变，电荷数加1，钍核变成铀核，质量数加1，电荷数加2，则俘获1个中子，发生次衰败，即，，选B。 16.(2025高考·河南)由于宇宙射线的作用，在地球大气层产生有铍的两种放射性同位素和。测定不同高度大气中单位体积内二者的原子个数比，可以研究大气环境的变化。已知和的半衰期分别约为53天和139万年。在大气层某高度采集的样品中，研究人员发现和的总原子个数经过106天后变为原来的，则采集时该高度的大气中和的原子个数比约为(　　) A. B. C. D. 16.B 设采集时大气中有x个原子和y个原子，由于的半衰期为139万年，故经过106天后原子的衰变个数可以忽略不计，的半衰期为53天，故经过106天后剩余数量为，故可得解得，选B。 17.(2025高考·云南)2025年3月，我国科学家研制的碳14核电池原型机“烛龙一号”发布，标志着我国在核能技术领域与微型核电池领域取得突破。碳14的衰变方程为，则(  ) A.X为电子，是在核内中子转化为质子的过程中产生的 B.X为电子，是在核内质子转化为中子的过程中产生的 C.X为质子，是由核内中子转化而来的 D.X为中子，是由核内质子转化而来的 17.A 根据质量数和电荷数守恒有可知X为电子，电子是在核内中子转化为质子的过程中产生的，选A。 18.(2025高考·湖北)PET(正电子发射断层成像)是核医学科重要的影像学诊断工具，其检查原理是将含放射性同位素(如：)的物质注入人体参与人体代谢，从而达到诊断的目的。的衰变方程为，其中是中微子。已知的半衰期是110分钟。下列说法正确的是(  ) A. X为 B.该反应为核聚变反应 C.1克经110分钟剩下0.5克 D.该反应产生的在磁场中会发生偏转 18.C 根据质量数与电荷数守恒可知，该物质为，A错误。核聚变是轻核结合成重核的过程(如氢弹原理)。本题中的衰变是单个原子核自发转变为另一种原子核，属于放射性衰变(具体为衰变)，而非核聚变，B错误。1g该物质经过110min即一个衰变周期，则有一半发生衰变，该物质质量变为0.5g，C正确。不带电，在磁场中不偏转，D错误。 19.(2024高考·全国)氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用表示，式中x、y的值分别为(　　) A.， B.， C.， D.， 19.C 根据反应前后质量数和电荷数守恒可得解得， ，C入选。 20.(2024高考·福建)，则其中的X表示(　　) A. B. C. D. 20.B 根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0，电荷数，则X为，B入选。 21.(2024高考·浙江)已知氘核质量为，氚核质量为，氦核质量为，中子质量为，阿伏加德罗常数取，氘核摩尔质量为，相当于。关于氘与氚聚变成氦，下列说法正确的是(　　) A.核反应方程式为 B.氘核的比结合能比氦核的大 C.氘核与氚核的间距达到就能发生核聚变 D.氘完全参与聚变释放出能量的数量级为 21.D 核反应方程式为，A错误。氘核的比结合能比氦核的小，故B错误。氘核与氚核发生核聚变，要使它们间的距离达到以内，C错误。一个氘核与一个氚核聚变反应质量亏损聚变反应释放的能量是氘完全参与聚变释放出能量数量级为，D正确。 22.(2024高考·湖北)硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一、是该疗法中一种核反应的方程，其中X、Y代表两种不同的原子核，则(　　) A.a=7，b=1 B.a=7，b=2 C.a=6，b=1 D.a=6，b=2 22.B 由质量数和电荷数守恒可得，解得，B入选。 23.(2024高考·山东)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。已知衰变为的半衰期约为29年；衰变为的半衰期约87年。现用相同数目的和各做一块核电池，下列说法正确的是(　　) A.衰变为时产生α粒子 B.衰变为时产生β粒子 C.50年后，剩余的数目大于的数目 D.87年后，剩余的数目小于的数目 23.D 根据质量数守恒和电荷数守恒可知衰变为时产生电子，即β粒子，A错误。根据质量数守恒和电荷数守恒可知衰变为时产生，即α粒子，B错误。根据题意可知的半衰期大于的半衰期，现用相同数目的和各做一块核电池，经过相同的时间，经过的半衰期的次数多，所以数目小于的数目，D正确，C错误。 24.(2024高考·河北)锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料.研究表明，锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应，其中一种核反应方程为，式中的X为(  ) A. B. C. D. 24.D 根据核反应前后质量数和电荷数守恒得，故式中的X为，D入选。 25.(2024高考·浙江)发现中子的核反应方程为，“玉兔二号”巡视器的核电池中钚 238的衰变方程为型，下列正确的是(　　) A.核反应方程中的X为 B.衰变方程中的Y为 C.中子的质量数为零 D.钚238的衰变吸收能量 25.A 根据质量数和电荷数守恒可知X为，Y为，A正确，B错误。中子的质量数为1，C错误。衰变过程中质量亏损，释放能量，D错误。 26.(2024高考·北京)已知钍234的半衰期是24天。1g钍234经过48天后，剩余钍234的质量为(  ) A.0g B.0.25g C.0.5g D.0.75g 26.B 半衰期1g钍234经过48天后，剩余质量，B入选。 27.(2024高考·海南)人工核反应中的X是(　　) A.中子 B.质子 C.电子 D.α粒子 27.A 根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的电荷数为0，质量数为1，则X是中子，A入选。 28.(2024高考·甘肃)2024年2月，我国科学家在兰州重离子加速器国家大科学装置上成功合成了新核素，核反应方程如下：该方程中X是(　　) A.质子 B.中子 C.电子 D.粒子 28.B 根据反应前后质量数和电荷数守恒得X是，B入选。 29.(2024高考·广西)近期，我国科研人员首次合成了新核素锇()和钨()。若锇经过1次衰变，钨经过1次衰变(放出一个正电子)，则上述两新核素衰变后的新核有相同的(　　) A.电荷数 B.中子数 C.质量数 D.质子数 29.C 锇经过1次衰变后产生的新核素质量数为156，质子数为74，钨经过1次衰变后质量数为156，质子数为73，可知两新核素衰变后的新核有相同的质量数，C入选。 30.(2024高考·江苏)用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，该实验的核反应方程式是，粒子X为(　　) A.正电子 B.中子 C.氘核 D.氦核 30.D 根据质量数守恒可知X的质量数为根据电荷守恒可知X的电荷数为可知X为中子，D入选。 31.(2024高考·广东)我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”。其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素，科学家尝试使用核反应产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是(　　) A.Y为 B.Y为 C.Y为 D.Y为 31.C 根据核反应方程根据质子数守恒设Y的质子数为y，则有可得即Y为；根据质量数守恒，则有可得，C入选。 二、多选题 1.(2026高考·浙江)下列说法正确的是( ) A.变化的电场会产生磁场 B.汽车经过凹形路面最低点时处于超重状态 C.相对论时空观认为运动物体的长度与速度无关 D.秦山核电站通过提取海水中的氘和氚进行核反应获取能量 1.AB 根据麦克斯韦电磁理论可知，变化的电场会产生磁场，A正确。汽车经过凹形路面最低点时，根据牛顿第二定律可得可得可知此时汽车处于超重状态，B正确。相对论时空观认为运动物体的长度与速度有关，物体的长度会随着物体的速度不同而改变，C错误。通过提取海水中的氘和氚进行核反应属于轻核聚变，而秦山核电站利用重核裂变获取能量，D错误。 2.(2025高考·福建)核反应方程为→+17.6MeV，现真空中有两个动量大小相等，方向相反的氘核与氚核相撞，发生核反应，设反应释放的能量几乎转化为与的动能，则(　　) A.该反应有质量亏损 B.该反应为核裂变 C.获得的动能约为14MeV D.获得的动能约为14MeV 2.AC 核反应过程中质量数守恒，有质量亏损，A正确。该反应是核聚变反应，B错误。在真空中，该反应动量守恒，由于相撞前氘核与氚核动量大小相等，方向相反，系统总动量为零。故反应后氦核与中子的动量也大小相等，方向相反。由得反应粒子获得的动能之比为而两个粒子获得的总动能为，故获得的动能，获得的动能，C正确，D错误。 3.(2025高考·黑吉辽蒙卷)某理论研究认为，原子核可能发生双衰变，衰变方程为。处于第二激发态的原子核先后辐射能量分别为和的、两光子后回到基态。下列说法正确的是(  ) A. B. C.的频率比的大 D.的波长比的大 3.ABC 由核反应方程质量数和电荷数守恒可得解得，AB正确。由题可得光子的能量大于光子的能量，光子的能量公式，波长可得的频率大于的频率，的波长小于的波长，C正确，D错误。 4.(2024高考·浙江)下列说法正确的是(　　) A.中子整体呈电中性但内部有复杂结构 B.真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同 C.增加接收电路的线圈匝数，可接收更高频率的电台信号 D.分子间作用力从斥力变为引力的过程中，分子势能先增加后减少 4.AB 中子靠弱相互作用结合成整体，则中子呈电中性但内部有复杂结构，A正确。根据爱因斯坦的相对论可知，真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同，B正确。根据可知，增加接收电路的线圈匝数，可减小振荡电路的固有频率，则可接收较低频率的电台信号，C错误。分子间作用力从斥力变为引力的过程中，即分子距离从小于到大于的过程，分子力先做正功后做负功，则分子势能先减小后增大，D错误。 三、解答题 1.(2025高考·浙江)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.【答案】(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)2.74×103W 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)5.49MeV 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。 2.(2025高考·浙江)同位素相对含量的测量在考古学中有重要应用，其测量系统如图1所示。将少量古木样品碳化、电离后，产生的离子经过静电分析仪ESA-I、磁体-I和高电压清除器，让只含有三种碳同位素、、的离子束(初速度可忽略不计)进入磁体-Ⅱ.磁体-Ⅱ由电势差为U的加速电极P，磁感应强度为B、半径为R的四分之一圆弧细管道和离子接收器F构成。通过调节U，可分离、、三种同位素，其中、的离子被接收器F所接收并计数，它们的离子数百分比与U之间的关系曲线如图2所示，而离子可通过接收器F，进入静电分析仪ESA-Ⅱ，被接收器D接收并计算。 (1)写出中子与发生核反应生成，以及发生衰变生成的核反应方程式： (2)根据图2写出的离子所对应的U值，并求磁感应强度B的大小(计算结果保留两位有效数字。已知，原子质量单位，元电荷)； (3)如图1所示，ESA-Ⅱ可简化为间距两平行极板，在下极板开有间距的两小孔，仅允许入射角的离子通过。求两极板之间的电势差U： (4)对古木样品，测得与离子数之比值为；采用同样办法，测得活木头中与的比值为，由于它与外部环境不断进行碳交换，该比例长期保持稳定。试计算古木被砍伐距今的时间(已知的半衰期约为5700年，) 2.【答案】(1)， 中子与发生核反应生成的核反应方程式为发生衰变生成的核反应方程式为。 (2)， 在加速电场中，由动能定理得解得磁场中，洛伦兹力提供向心力联立解得，相比，的比荷更大，通过圆形管道所需要的电压更大，通过图2可知当电压为时，与的离子数百分比为，故的离子所对应的U值为。根据整理得。 (3) 由题意知，粒子在板间做类斜抛运动，水平方向有，竖直方向有，，联立解得。 (4) 古木中与比值是活木头中的，说明经过衰变后只剩下，已知经过一个半衰期剩下，设经过n个半衰期，则有解得则砍伐时间。 四、综合题 空间科技 近年来，我国在空间科技领域取得了举世瞩目的成就，中国空间站全面建成并进入常态化运营，深空探测任务不断取得新突破。从航天器携带的核燃料电池，到空间站的轨道维持与调整，再到卫星在近地空间的电磁环境分析，无一不蕴含着丰富的物理学原理。 1.(2026高考·上海)航天器中一种可能的铀核裂变方程为________。 A. B. C. D. 1.【答案】B 【解析】根据电荷数守恒和质量数守恒可知，铀核裂变方程为故选B。 2.(2026高考·上海)若某核反应发生前，所有参与反应物质的总静止质量为；反应完成后，所有生成物的总静止质量为。已知真空中的光速为，则该核反应过程中释放的核能________。 2.【答案】 【解析】根据爱因斯坦质能方程，核反应中亏损的质量转化为能量。质量亏损为释放的核能为 3.(2026高考·上海)假设在某段时间内，某空间站轨道高度先后进行了两次自然衰减，第一次下降了小高度，第二次也下降了小高度。若这两次下降过程中，空间站引力势能的变化量绝对值分别为、，则二者的大小关系为________。 A. B. C. 3.【答案】C 【解析】轨道越低，离地心越近，引力越大。所以下降相同高度时，轨道越低，引力越大。根据功能关系可知，引力势能的变化量的绝对值等于引力做功的绝对值，因此第二次下降(轨道更低)的势能变化更大，即故选C。 4.(2026高考·上海)某空间站绕地球做匀速圆周运动，其运动的轨道半径为，空间站自身质量为，则该空间站的动能为________。(已知地球质量为，引力常量为) 4.【答案】 【解析】根据万有引力提供向心力可得解得则该空间站的动能为 5.(2026高考·上海)地球磁场会对运行在近地空间的带电物体产生影响。某人造地球卫星在赤道正上方自西向东飞行。若将该卫星视作一个高速运动的“正电子”(带正电荷)，则在此位置其受到地球磁场力的方向为________。 A.向上 B.向下 C.向西 D.向东 5.【答案】A 【解析】地磁场方向：赤道处水平由南指向北。正电荷运动方向为自西向东。根据左手定则：磁感线穿手心，四指指向正电荷运动方向，大拇指方向即为受力方向，向上，故选A。 量子力学(Quantum Mechanics)，为物理学理论，是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支，主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一，而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。19世纪末，人们发现旧有的经典理论无法解释微观系统，于是经由物理学家的努力，在20世纪初创立量子力学，解释了这些现象。量子力学从根本上改变人类对物质结构及其相互作用的理解。除了广义相对论描写的引力以外，迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述(量子场论)。 6.(2025高考·上海)太阳内部发生的反应是核聚变，即氢原子核在高温高压条件下聚合成氦原子核并释放能量的过程；其核反应方程为，则X是(　　) A.H核 B.核 C.核 D.核 6.【答案】B 根据核反应方程，反应前氢核的质量数总和为4，电荷数总和为4×1。反应后两个正电子的质量数总和为2×0=0，电荷数总和为2×1=2。设X的质量数为A，电荷数为Z，则有A+0=4，Z+2=4解得A=4，Z=2的质量数为4，电荷数为2，故选B。 7.(2025高考·上海)(多选)若复色光的频率~，用复色光照射下面金属，可发生光电效应的可能是( ) 金属的极限频率 金属 锌 钙 钠 钾 铷 频率 8.07 7.73 5.53 5.44 5.15 选项 A B C D E 7.【答案】CDE 复色光的频率~，当光的频率大于金属板的极限频率时，可发生光电效应，对比可知可发生光电效应的钠、钾、铷，故选CDE。 8.(2025高考·上海)氢原子核外电子以半径r绕核做匀速圆周运动，若电子质量为m，元电荷为e，静电力常数为k，则电子动量大小是 ？ 8.【答案】 电子绕氢原子核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力整理得电子动量大小是。 9.(2025高考·上海)一群氢原子处于量子数的激发态，这些氢原子能够自发地跃迁到的较低能量状态，R为里伯德常量，c是真空中的光速；则在此过程中(　　) A.吸收光子， B.放出光子， C.吸收光子， D.放出光子， 9.【答案】D 氢原子从高能级向低能级跃迁时会放出光子，光子的能量等于两个能级的能量差。氢原子能级公式为，光子的能量根据巴耳末-里德伯公式又因为，可得其中n是跃迁前的能级，k是跃迁后的能级。氢原子从n=4跃迁到n=2，n=4，k=2，根据可得且是从高能级向低能级跃迁，放出光子，D正确。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $