专题24原子核（解析版）-2025年高考物理二轮复习培优练（新高考用）

试卷第=page11页，共=sectionpages33页专题24原子核TOC\o"1-1"\h\u一、计算某原子核中的质子数和中子数 2二、放射性元素的衰变 3三、分析原子核的结合能与比结合能 5四、核裂变与核聚变 7五、质能方程的应用 9专题一计算某原子核中的质子数和中子数1．（2023·全国甲卷·高考真题）在下列两个核反应方程中、，X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则（

）A．， B．， C．， D．，【答案】D【详解】设Y电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知第一个核反应方程的核电荷数和质量数满足，第二个核反应方程的核电荷数和质量数满足，联立解得，故选D。【点睛】2．（2022·湖北·高考真题）上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。下列说法正确的是（）A．原子核X是 B．核反应前后的总质子数不变C．核反应前后总质量数不同 D．中微子的电荷量与电子的相同【答案】A【详解】AC．根据质量数守恒和电荷数守恒有，X的质量数为7，电荷数为3，可知原子核X是，A正确、C错误；B．由选项A可知，原子核X是，则核反应方程为+→+，则反应前的总质子数为4，反应后的总质子数为3，B错误；D．中微子不带电，则中微子的电荷量与电子的不相同，D错误。故选A。3．（2024·广东·高考真题）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【答案】C【详解】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，则有可得故选C。专题二放射性元素的衰变4．（2024·浙江·高考真题）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【答案】A【详解】AB．根据质量数和电荷数守恒可知X为，Y为，故A正确，B错误；C．中子的质量数为1，故C错误；D．衰变过程中质量亏损，释放能量，故D错误。故选A。5．（2024·北京·高考真题）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【答案】B【详解】半衰期1g钍234经过48天后，剩余质量故选B。6．（2024·山东·高考真题）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【答案】D【详解】A．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，故A错误；B．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，故B错误；CD．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，故D正确，C错误。故选D。7．（2024·天津·高考真题）中国钍基熔盐堆即将建成小型实验堆，为我国能源安全和可持续发展提供有力支持。反应堆中涉及的核反应方程有：①②，下列说法正确的是（）A．方程①中X是中子B．方程②中发生了衰变C．受反应堆高温影响，的半衰期会变短D．方程②释放电子，说明电子是原子核的组成部分【答案】AB【详解】A．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，方程①中X质量数为1，电荷数为零，则是中子，选项A正确；B．方程②中放出负电子，则发生了衰变，选项B正确；C．放射性元素的半衰期与外界因素无关，选项C错误；D．方程②释放的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的，不能说明电子是原子核的组成部分，选项D错误。故选AB。专题三分析原子核的结合能与比结合能8．（2024·浙江·高考真题）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【答案】D【详解】A．核反应方程式为故A错误；B．氘核的比结合能比氦核的小，故B错误；C．氘核与氚核发生核聚变，要使它们间的距离达到以内，故C错误；D．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，故D正确。故选D。9．（2023·浙江·高考真题）“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将衰变释放的核能一部分转换成电能。的衰变方程为，则（）A．衰变方程中的X等于233 B．的穿透能力比γ射线强C．比的比结合能小 D．月夜的寒冷导致的半衰期变大【答案】C【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为即衰变方程中的X=234，故A错误；B．是α粒子，穿透能力比γ射线弱，故B错误；C．比结合能越大越稳定，由于衰变成为了，故比稳定，即比的比结合能小，故C正确；D．半衰期由原子核本身决定的，与温度等外部因素无关，故D错误。故选C。10．（2024·河南·二模）我国的火星探测车用放射性材料作为燃料，其原理为发生衰变时将释放的能量转化为电能，衰变方程为，下列说法正确的是（）A．X是电子B．和X的总质量等于的质量C．升高温度可以使的半衰期变短D．核的比结合能小于核的比结合能【答案】D【详解】A．根据质量数、电荷数守恒，可得X为，故A错误；B．由于衰变过程中释放能量，所以衰变过程存在质量亏损，故B错误；C．半衰期只由原子核内部自身因素决定，升高温度不可以使的半衰期变短，故C错误；D．因生成物更稳定，则比结合能更大，所以的比结合能小于的比结合能，故D正确。故选D。专题四核裂变与核聚变11．（2024·全国甲卷·高考真题）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．，【答案】C【详解】根据反应前后质量数和电荷数守恒可得解得，故选C。12．（2025·河南安阳·二模）中国环流器二号M是我国新一代研究核聚变的磁约束实验装置，采用更先进的结构与控制方式，使等离子体的体积提高了2倍，等离子体电流能力提高到2.5兆安培以上，等离子体温度达到1.5亿度，是聚变核能开发跨越式发展的重要依托装置，其核聚变方程为，下面说法正确的是（）A．X为正电子B．该核反应电荷数守恒，但质量数不守恒C．的结合能大于的结合能D．的比结合能小于的比结合能【答案】D【详解】AB．根据电荷数和质量数守恒，X为中子，故AB错误；CD．氢核聚变释放大量的核能，生成物更稳定，结合能增大，比结合能也增大，故C错误，D正确；故选D。13．（2024·甘肃·二模）恒星内部发生着各种热核反应，其中“氦燃烧”的核反应方程为，是不稳定的粒子，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．经过两个半衰期T，剩下的粒子占开始时的C．核反应的过程中质量数守恒，可知D．“氦燃烧”的核反应是聚变反应，反应过程中没有质量亏损【答案】C【详解】A．衰变是自发的，不需要外部作用激发也能发生，故A错误；B．经过两个半衰期，有的粒子发生衰变，剩下的粒子占开始时的，故B错误；C．根据核反应的过程质量数守恒，则可知故C正确；D．该核反应是聚变反应，反应过程中有质量亏损，故D错误。故选C。专题五质能方程的应用14．（2023·全国乙卷·高考真题）2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为。假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为（光速为）A． B． C． D．【答案】C【详解】根据质能方程可知，则每秒钟平均减少的质量为则每秒钟平均减少的质量量级为。故选C。15．（2022·辽宁·高考真题）2022年1月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验成果。表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列。实验中所用核反应方程为，已知、、的质量分别为，真空中的光速为c，该反应中释放的核能为E。下列说法正确的是（

）A．X为氘核 B．X为氚核C． D．【答案】D【详解】AB．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，为氕核，AB错误；CD．根据质能方程可知，由于质量亏损核反应放出的核能为C错误、D正确。故选D。16．（2022·福建·高考真题）2011年3月，日本发生的大地震造成了福岛核电站核泄漏。在泄露的污染物中含有大量放射性元素，其衰变方程为，半衰期为8天，已知，，，则下列说法正确的是（