专题32 原子核——历年高考物理真题精选之黄金30题（解析版）

1、历年高考物理真题精选之黄金30题专题32 原子核一、单选题1（2021·湖北·高考真题）20世纪60年代，我国以国防为主的尖端科技取得了突破性的发展。1964年，我国第一颗原子弹试爆成功；1967年，我国第一颗氢弹试爆成功。关于原子弹和氢弹，下列说法正确的是（）A原子弹和氢弹都是根据核裂变原理研制的B原子弹和氢弹都是根据核聚变原理研制的C原子弹是根据核裂变原理研制的，氢弹是根据核聚变原理研制的D原子弹是根据核聚变原理研制的，氢弹是根据核裂变原理研制的【答案】 C【解析】原子弹是根据重核裂变研制的，而氢弹是根据轻核聚变研制的，故ABD错误，C正确。故选C。2 （2017

2、83;全国·高考真题）一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为。下列说法正确的是（）A衰变后钍核的动能等于粒子的动能B衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小C铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间D衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量【答案】 B【解析】B衰变过程中满足动量守恒定律，所以衰变后钍核的动量与粒子的动量等大反向，故B正确；A由动能和动量的关系式Ekmv2可知，由于钍核的质量大于粒子的质量，所以钍核的动能小于粒子的动能，故A错误；C半衰期的定义是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，并不是其放出一个粒子所经历的时间，故C错误；D由于该反应放出能量，

3、所以一定会发生质量亏损，衰变后粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，故D错误。故选B。3（2019·全国·高考真题）太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循环，循环的结果可表示为，已知和的质量分别为和，1u=931MeV/c2，c为光速在4个转变成1个的过程中，释放的能量约为A8 MeVB16 MeVC26 MeVD52 MeV【答案】 C【解析】由知，=，忽略电子质量，则：，故C选项符合题意；4（2021·江苏·高考真题）用“中子活化”技术分析某样品的成分，中子轰击样品中的产生和另一种粒子X，则X是（）A质子B粒子C粒子D正电子【答案】 A【解析

4、】该核反应方程为可知X是质子。故选A。5（2021·北京·高考真题）硼（B）中子俘获治疗是目前最先进的癌症治疗手段之一、治疗时先给病人注射一种含硼的药物，随后用中子照射，硼俘获中子后，产生高杀伤力的粒子和锂（Li）离子。这个核反应的方程是（ ）ABCD【答案】 A【解析】由题知，硼俘获中子后，产生高杀伤力的粒子和锂（Li）离子，而粒子为氦原子核，则这个核反应方程为故选A。6（2021·全国·高考真题）医学治疗中常用放射性核素产生射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为（）A

5、BCD【答案】 C【解析】由图可知从到恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知半衰期为故选C。7（2021·河北·高考真题）银河系中存在大量的铝同位素，核衰变的衰变方程为，测得核的半衰期为72万年，下列说法正确的是（）A核的质量等于核的质量B核的中子数大于核的中子数C将铝同位素放置在低温低压的环境中，其半衰期不变D银河系中现有的铝同位素将在144万年后全部衰变为【答案】 C【解析】A和的质量数均为相等，但是二者原子核中的质子数和中子数不同，所以质量不同，A错误；B核的中子数为个，核的中子数为个，B错误；C半衰期是原子核固有的属性，与外界条件无关，C正确；D质量为的的半衰期为万年

6、，经过万年为个半衰期，剩余质量为，不会全部衰变为，D错误。故选C。8（2018·全国·高考真题）1934年，约里奧居里夫妇用粒子轰击铝核，产生了人工放射性同位素X，并放出一个中子：。X的原子序数和质量数分别为（）A15和28B15和30C16和30D17和31【答案】 B【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30，电荷数为15，即原子序数为15。故选B。9（2017·全国·高考真题）大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是：。已知的质量为2.013 6 u，的质量为3.015 0 u，的质量为1.

7、008 7 u，1 u=931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为（）A3.7 MeVB3.3 MeVC2.7 MeVD0.93 MeV【答案】 B【解析】在核反应中，反应前物质的质量m1=2×2.0136u=4.0272u反应后物质的质量m2=3.0150u+1.0087u=4.0237u质量亏损m=m1-m2=0.0035u则氘核聚变释放的核能为E=931×0.0035MeV3.3MeV故选B。10（2020·海南·高考真题）100年前，卢瑟福猜想在原子核内除质子外还存在着另一种粒子X，后来科学家用粒子轰击铍核证实了这一猜想，该核反应方程为：

8、，则（ ）A，X是中子B，X是电子C，X是中子D，X是电子【答案】 A【解析】根据电荷数和质量数守恒，则有，解得m=1，n=0，故X是中子故选A。11（2020·山东·高考真题）氚核发生衰变成为氦核。假设含氚材料中发生衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2104 s时间内形成的平均电流为5.010-8 A。已知电子电荷量为1.610-19 C，在这段时间内发生衰变的氚核的个数为（）ABCD【答案】 B【解析】根据可得产生的电子数为个因在衰变中，一个氚核产生一个电子，可知氚核的个数为1.0×1016个。故选B12（2020·浙江·高考真题）下列

9、说法正确的是（）A质子的德布罗意波长与其动能成正比B天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线C光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关D电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性【答案】 D【解析】A由公式可知质子的德布罗意波长，故A错误；B天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线，故B错误；C由当，可知截止频率与入射光频率无关，由材料决定，故C错误；D电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性，故D正确。故选D。13（2020·浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ）A射线的穿透能力比射线强B天然放射现象说明原子具有复杂的结构C核聚变中平均每个核子放出的能量比裂变中平

10、均每个核子的小D半衰期跟放射性元素以单质或化合物形式存在无关【答案】 D【解析】A射线可以被一张A4纸挡住，而射线可以穿透几厘米厚的铅板，所以射线的穿透能力比射线的穿透能力强，故A错误；B天然放射现象说明原子核具有复杂结构，故B错误；C聚变前要先使原有的原子结构破坏，发生类似裂变，然后重新组合成新的原子发生聚变，有质量亏损会对外再次释放能量，因此核聚变中平均每个核子放出的能量比裂变中平均每个核子的大，故C错误；D半衰期是放射性元素固有的属性，和元素存在的形式无关，故D正确。故选D14（2014·重庆·高考真题）碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为的碘131，经过32

11、天后，该药物中碘131的含量大约还有ABCD【答案】 C【解析】放射性物质发生衰变时，由原子核的衰变公式，其中为半衰期的次数，解得，故选C.15（2021·海南·高考真题）1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验，验证了质能关系的正确性。在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个原子核，核反应方程为。已知、X的质量分别为、，光在真空中的传播速度为c，则在该核反应中（）A质量亏损B释放的核能C铍原子核内的中子数是5DX表示的是氚原子核【答案】 B【解析】CD根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知方程为则，铍原子核内的中子数

12、是4，X表示的是氦核，故CD错误；AB核反应质量亏损为则释放的核能为故A错误，B正确；故选B。16（2021·山东·高考真题）在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的，其衰变方程为。以下说法正确的是（）A衰变方程中的X是电子B升高温度可以加快的衰变C与的质量差等于衰变的质量亏损D方程中的X来自于内质子向中子的转化【答案】 A【解析】A根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X是电子，A正确；B半衰期非常稳定，不受温度，压强，以及该物质是单质还是化合物的影响，B错误；C与和电子X的质量差等于衰变的质量亏损，C错误；D方程中的X来自于内中子向质子的转化，D错误。

13、故选A。17（2021·广东·高考真题）科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26，铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为，下列说法正确的是（）AY是氦核BY是质子C再经过72万年，现有的铝26衰变一半D再经过144万年，现有的铝26全部衰变【答案】 C【解析】AB根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，该核反应是即Y是正电子，选项AB错误；CD因72万年是一个半衰期，可知再过72万年，现有的铝26衰变一半；再过144万年，即两个半衰期，现有的铝26衰变四分之三，选项C正确，D错误；故选C。18（2021·湖南·高考真题）核废料具有很强的放射性，需要妥善

14、处理。下列说法正确的是（）A放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽B原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒C改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期D过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害【答案】 D【解析】A放射性元素的半衰期是大量的放射性元素衰变的统计规律，对少量的个别的原子核无意义，则放射性元素完全衰变殆尽的说法错误，故A错误；B原子核衰变时满足电荷数守恒，质量数守恒，故B错误；C放射性元素的半衰期是由原子核的自身结构决定的，而与物理环境如压力、温度或浓度无关，与化学状态无关，故C错误；D过量放射性辐射包含大量的射线，对人体组织有破坏作用，但辐

15、射强度在安全剂量内则没有伤害，故D正确；故选D。19（2021·全国·高考真题）如图，一个原子核X经图中所示的一系列、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（）A6B8C10D14【答案】 A【解析】由图分析可知，核反应方程为设经过次衰变，次衰变。由电荷数与质量数守恒可得；解得，故放出6个电子。故选A。20（2020·全国·高考真题）氘核可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；

16、已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J，1 MeV= 1.6×1013J，则M约为（）A40 kgB100 kgC400 kgD1 000 kg【答案】 C【解析】氘核可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式则平均每个氘核聚变释放的能量为1kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，可以放出的总能量为由可得，要释放的相同的热量，需要燃烧标准煤燃烧的质量21（2014·北京·高考真题）质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速）（）ABCD【答案】 C【

17、解析】由质能方程：其中：可得：选项C正确，ABD错误。故选C。二、多选题22（2019·天津·高考真题）我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础下列关于聚变的说法正确的是（ ）A核聚变比核裂变更为安全、清洁B任何两个原子核都可以发生聚变C两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加【答案】 AD【解析】核聚变的最终产物时氦气无污染，而核裂变会产生固体核废料，因此核聚变更加清洁和安全，A正确；发生核聚变需要在高温高压下进行，

18、大核不能发生核聚变，故B错误；核聚变反应会放出大量的能量，根据质能关系可知反应会发生质量亏损，故C错误；因聚变反应放出能量，因此反应前的比结合能小于反应后的比结合能，故D正确23（2021·浙江·高考真题）对四个核反应方程（1）；（2）；（3）；（4）。下列说法正确的是（）A（1）（2）式核反应没有释放能量B（1）（2）（3）式均是原子核衰变方程C（3）式是人类第一次实现原子核转变的方程D利用激光引发可控的（4）式核聚变是正在尝试的技术之一【答案】 CD【解析】A（1）是 衰变，（2）是 衰变，均有能量放出，故A错误；B（3）是人工核转变，故B错误；C（3）式是人类第一次实

19、现原子核转变的方程，故C正确；D利用激光引发可控的（4）式核聚变是正在尝试的技术之一，故D正确。故选CD。24（2021·浙江·高考真题）如图所示是我国全超导托卡马克核聚变实验装置。2018年11月，该装置实现了1×108等离子体运行等多项重大突破，为未来和平利用聚变能量迈出了重要一步。关于核聚变，下列说法正确的是（）A聚变又叫热核反应B太阳就是一个巨大的热核反应堆C高温能使原子核克服核力而聚变D对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多【答案】 ABD【解析】A聚变又叫热核反应，选项A正确；B太阳就是一个巨大的热核反应堆，选项B正确；C要使轻核发生聚变，必须使

20、它们的距离达到10-15m以内，核力才能起作用，那么热核反应时要将轻核加热到很高的温度，使它们具有足够的动能来克服核力而聚变在一起形成新的原子核，即高温能使轻核克服核力而聚变，但不是能使所有的原子核克服核力而聚变，选项C错误；D对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多，选项D正确；故选ABD。25（2020·浙江·高考真题）太阳辐射的总功率约为，其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应中，一个质量为（c为真空中的光速）的氘核（）和一个质量为的氚核（）结合为一个质量为的氦核（），并放出一个X粒子，同时释放大约的能量。下列说法正确的是（）AX粒子是质子BX粒子的质量为C太阳每

21、秒因为辐射损失的质量约为D太阳每秒因为辐射损失的质量约为【答案】 BC【解析】A由质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，则X为中子，选项A错误；B根据能量关系可知解得，选项B正确；C太阳每秒放出的能量损失的质量选项C正确；D因为则太阳每秒因为辐射损失的质量为选项D错误。故选BC。26（2020·全国·高考真题）1934年，约里奥居里夫妇用粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为：。X会衰变成原子核Y，衰变方程为，则（）AX的质量数与Y的质量数相等BX的电荷数比Y的电荷数少1CX的电荷数比的电荷数多2DX的质量数与的质量数相等【答案】 AC【解析】

22、设和的质子数分别为和，质量数分别为和，则反应方程为 ，根据反应方程质子数和质量数守恒，解得 ， ，解得 ， ， ，AC的质量数（）与的质量数（）相等，比的质量数多3，故A正确，D错误；BCX的电荷数（）比Y的电荷数（）多1，比的电荷数多2，故B错误，C正确；故选AC。27（2020·全国·高考真题）下列核反应方程中，X1，X2，X3，X4代表粒子的有（）ABCD【答案】 BD【解析】粒子为氦原子核He，根据核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，A选项中的X1为He，B选项中的X2为He，C选项中的X3为中子n，D选项中的X4为He。故选BD。28（2016·全国·高考真题）一静止的铝原子核俘获一速度为m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核，下列说法正确的是_A核反应方程为B核反应方程过程中系统动量守恒C核反应过程中系统能量不守恒D核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E.硅原子核速度的数量级为m/s，方向与质子初速度方向一致【答案】 ABE【解析】A根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程，故A正确；B过程中释放的核力远远大于外力，故系统动量守恒，故B正确；C核反应过程中系统能量守恒，故C错误；D由于反应过程中，要释放大量的能量，即伴随着质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质量之和，故D错误；E由动量守恒可知