高考物理一轮复习考点练习：原子核

原子核基础巩固1.[2024·全国甲卷]氘核可通过一系列聚变反应释放能量,总的反应效果可用612H→224He+x01n+y11p+43.15MeV表示,式中A.x=1,y=2 B.x=1,y=3C.x=2,y=2 D.x=3,y=12.[2024·浙江6月选考]发现中子的核反应方程为

24He+49Be→X+01n,“玉免二号”巡视器的核电池中钚238的衰变方程为

94238Pu→A.核反应方程中的X为

6B.衰变方程中的Y为

2C.中子

01D.钚238的衰变吸收能量3.[2023·湖南卷]2023年4月13日,中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创下新纪录,实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步,下列关于核反应的说法正确的是 ()A.相同质量的核燃料,轻核聚变比重核裂变释放的核能更多B.氘氚核聚变的核反应方程为

12H+13H→C.核聚变的核反应燃料主要是铀235D.核聚变反应过程中没有质量亏损4.[2024·山东卷]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

3890Sr衰变为

3990Y的半衰期约为29年;94238Pu衰变为

92234U的半衰期约87年.现用相同数目的

3890SrA.

3890Sr衰变为

3990B.

94238Pu衰变为

92234C.50年后,剩余的

3890Sr数目大于

D.87年后,剩余的

3890Sr数目小于

5.[2023·浙江1月选考]宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子,中子与大气中的氮14会产生以下核反应:714N+01n→614C+11H,产生的614C能自发进行β衰变,其半衰期为5730年,利用碳A.

614C发生β衰变的产物是B.β衰变辐射出的电子来自碳原子的核外电子C.近年来由于地球的温室效应,引起

614D.若测得一古木样品的

614C含量为活体植物的14,则该古木距今约为116.[2023·全国乙卷]2022年10月,全国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1048J.假设释放的能量来自物质质量的减少,则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108m/s) ()A.1019kg B.1024kgC.1029kg D.1034kg综合提升7.如图所示,一个原子核X经图中所示的一系列α、β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 ()A.6 B.8 C.10 D.148.[2025·广西南宁一中模拟]核电作为清洁低碳、安全高效、稳定且可大规模发展的绿色能源,在推动绿色发展和助力“双碳”目标实现方面发挥着重要的作用.据统计,一座百万千瓦电功率的核电厂和燃煤电厂相比,每年可以减少二氧化碳排放600多万吨,可见核能是减排效应较大的能源之一.下列关于核反应的说法正确的是()A.重核裂变过程中能释放能量而轻核聚变过程中只吸收能量B.核反应堆中发生的核裂变方程为

92235U+01n→

C.核裂变产生的一个

56144Ba原子核中有56个质子D.

92235U的半衰期为7亿年,10个

92235U原子核经过9.(多选)[2025·山东青岛模拟]一核电站年发电量约为4.5×1010kW·h,发电效率约为34%.已知一个铀235裂变时释放的能量约为200MeV,下列说法正确的是()A.每年需要约5×1028个铀235发生裂变B.每年铀235亏损的质量约为5.3kgC.铀235发生链式反应的条件与铀块的体积有关D.为控制裂变反应速度,常用石墨、重水和普通水作为慢化剂10.[2025·河北邯郸模拟]核电站铀核裂变的产物是多样的.有一种典型的铀核裂变是生成钡和氪,核反应方程是

92235U+01n→56144Ba+3689Kr+x01n+γ,已知铀核的质量为m1,钡核的质量为m2,氪核的质量为m3,中子的质量为mA.核反应方程中的x=2B.该核反应释放的核能是m1-C.

92235U的比结合能大于

56144Ba(D.目前部分高科技核电站已经实现可控核聚变发电11.某静止的原子核发生核反应且放出能量Q,其核反应方程为

ABX→CDY+EFZ.假设释放的能量全都转化为新核Y和Z的动能,其中Z原子核的速度为A.Y原子核的速度大小为ECB.Y原子核的动能与Z原子核的动能之比为D∶FC.Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大Qc2(cD.Y原子核和Z原子核的结合能之和一定大于X原子核的结合能12.(多选)[2024·湖北武汉模拟]原子核的比结合能曲线如图所示.根据该曲线,下列判断正确的是 ()A.

24He核的结合能约为14B.

24He核比

C.两个

12H核结合成

D.

92235U核的比结合能比

13.(多选)[2025·山西太原模拟]有一匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外,一个原来静止在A处的原子核发生衰变放射出两个粒子,两个新核的运动轨迹如图所示,已知两个相切圆半径分别为r1、r2.下列说法正确的是 ()A.原子核发生α衰变,根据已知条件可以算出两个新核的质量比B.衰变形成的两个粒子带同种电荷C.衰变过程中原子核遵循动量守恒定律D.衰变形成的两个粒子电荷量的关系为q1∶q2=r1∶r2拓展挑战14.(多选)[2025·河南郑州一中模拟]太阳辐射的总功率约为4×1026W,其辐射的能量来自聚变反应,在聚变反应中,一个质量为1876.1MeV/c2(c为真空中的光速)的氘核(12H)和一个质量为2809.5MeV/c2的氚核(13H)结合为一个质量为3728.4MeV/c2的氦核(24He),并放出一个X粒子,同时释放大约17.6MeV的能量.下列说法正确的是A.X粒子是质子B.X粒子的质量为939.6MeV/c2C.太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×109kgD.太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6MeV/c215.(多选)现有两动能均为E0=0.35MeV的

12H在一条直线上相向运动,两个

12H发生对撞后能发生核反应,得到

23He和新粒子,且在核反应过程中释放的能量完全转化为

23He和新粒子的动能.已知

12H的质量为2.0141u,23He的质量为3.0160u,新粒子的质量为1.0087u,核反应时质量亏损1u释放的核能约为931A.核反应方程为

12H+12HB.核反应前后不满足能量守恒定律C.新粒子的动能约为3MeVD.

23He的动能约为1

答案解析1.C[解析]根据反应前后质量数守恒和电荷数守恒可得6×2=2×4+x+y,6=2×2+y,解得x=2,y=2,故C正确.2.A[解析]根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒知X的电荷数为6,质量数为12,故X为

612C,A正确;同理可知Y应为

24He,B错误;中子

01n的质量数为1,C3.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;根据质量数守恒和电荷数守恒可知,氘氚核聚变的核反应方程为

12H+13H→

24He+01n,B错误;核聚变的核反应燃料主要是氘核和氚核4.D[解析]由质量数守恒和电荷数守恒可知,3890Sr→3990Y+-10e⇒β衰变,

94238Pu→92234U+24He⇒α衰变,A、B错误;由于

3890Sr的半衰期小于

5.D[解析]根据衰变过程的质量数守恒、电荷数守恒可知,发生β衰变后质量数不变,电荷数增加1,即产生714N,选项A错误;原子核衰变放出的电子由原子核内部的中子转化而来,选项B错误;半衰期不受外界因素干扰,所以不会因为温室效应改变,选项C错误;若测得一古木样品的614C含量为活体植物的14,说明经过了2个半衰期,因此大约距今时间为5730×2=11460年,选项6.C[解析]伽马射线暴每秒钟释放的能量量级ΔE=104860J,由爱因斯坦质能方程可得每秒钟平均减少的质量量级Δm=ΔEc2=104860×(3×108)27.A[解析]由图像可知,X的质子数为92,质量数为92+146=238,Y的质子数为82,质量数为82+124=206,设

92238X变成

82206Y共发生m次α衰变和n次β衰变,根据核反应方程满足电荷数守恒与质量数守恒可得,n×0+m×4=238-206=32,n×(-1)+m×2=92-82=10,解得n=6,m=8,8.C[解析]核聚变时释放能量,质量亏损,故A错误;核反应堆中发生的核裂变方程为

92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n,故B错误;核裂变产生的一个

56144Ba原子核中有56个质子,144-56=88个中子,故C正确9.BCD[解析]由η=WΔE=WnΔE0,可得n=WηΔE0=4.5×1010×103×36000.34×200×106×1.6×10-19个≈1.5×1028个,故A错误;由ΔE0=Δmc2,可得Δm≈3.6×10-28kg,每年铀235亏损的质量ΔM=n·Δm≈510.B[解析]根据反应过程满足质量数守恒可得235+1=144+89+x×1,可得x=3,故A错误;根据爱因斯坦质能方程可知,该核反应释放的核能为ΔE=Δmc2=(m1+m4-m2-m3-3m4)c2=(m1-m2-m3-2m4)c2,故B正确;核反应后产物

56144Ba(或

3689Kr)比反应前的

92235U更稳定,所以

92235U的比结合能小于

56144Ba(或

3689Kr)的比结合能,11.D[解析]由动量守恒定律得0=Dv'-Fv,所以Y原子核的速度大小v'=FDv,故A错误;Y原子核与Z原子核的质量之比为D∶F,速度之比为F∶D,因此它们的动能之比为F∶D,故B错误;因为放出能量,有质量亏损,所以Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量小,Y原子核和Z原子核的结合能之和比X原子核的结合能大,故C错误,D正确12.BC[解析]

24He的比结合能为7MeV,因此它的结合能为7MeV×4=28MeV,A错误;比结合能越大,表明原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,结合题图可知B正确;两个比结合能小的

12H核结合成比结合能大的

24He时,会释放能量,C正确;由题图可知,9223513.BC[解析]衰变后两个新核速度方向相反,受力方向也相反,根据左手定则可判断出两个粒子带同种电荷,所以衰变是α衰变,衰变后的新核由洛伦兹力提供向心力,有Bqv=mv2r,可得r=mvqB,衰变过程遵循动量守恒定律,即mv大小相等,所以电荷量与半径成反比,有q1∶q2=r2∶r1,但无法求出质量比,故A、D错误,B、14.BC[解析]由质量数守恒和电荷数守恒可知,X的质量数为1,电荷数为0,则X为中子,A错误;根据能量关系可知mnc2=(1876.1+2809.5-3728.4-17.6)MeV,解得mn=939.6MeV/c2,B正确;太阳每秒放出的能量E=Pt=4×1026J,损失的质量Δm=Ec2=4×10269×1016kg≈4.4×109kg,C正确;因为E=4×1026J=4×10261.6×10-19eV=2.5×1045eV=2.5×1039MeV,则太阳每秒因为辐射损失的质量为Δm=Ec215.CD[解析]由