物理二轮复习专项训练：近代物理专题 原子核问题

2026届高三物理二轮复习专项训练：近代物理专题原子核问题一、单选题1．近年来，我国核电技术快速发展，“中国核能”已成为国家建设的重要力量。目前，核电主要是通过铀核裂变产生，在慢中子的轰击下发生核反应：。关于核反应方程式中的元素，下列说法中正确的是（）A．， B．， C．， D．，2．在沂源县扁扁洞古人类文化遗址中发现大量动物残骸。根据骸骨中的含量推断出了该动物死亡的时间，进而确定该遗址的年代。已知此骸骨中的含量为活着的动物中的的半衰期为5730年，则扁扁洞遗址距今约（）A．1432.5年 B．2865年C．5730年 D．11460年3．科学家常用中子轰击原子核，主要是因为中子（）A．质量较大 B．速度较大 C．能量较大 D．不带电4．根据研究团队的预测，到2027年全球人工智能行业的能源消耗将达到惊人的1.2万亿千瓦时，可控核聚变可以提供大量的清洁能源，下列关于核聚变的说法正确的是（）A．核聚变过程中释放能量，因此质量数不守恒B．核聚变反应中生成的新核比结合能大于反应前原子核的比结合能C．只有氘和氚能发生核聚变，其他原子核不能D．要使核聚变持续发生，需要外界持续不断提供能量5．原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，判断下列说法正确的是（）A．比更稳定B．的比结合能比大C．两个结合成时需要吸收能量D．的结合能约为6．如图甲所示是我国2023年4月12日取得新突破的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），该装置成功实现稳态高约束模式等离子体运行403s，装置原理图如图乙所示。该装置可使用和为核燃料进行热核聚变反应，核反应方程分别为：①；②。则（）

A．X为B．强磁场通过洛伦兹力约束运动的YC．核反应①中质量亏损较大D．核反应②中的比结合能较更大7．2022年6月23日，东北首座核电站辽宁红沿河核电站正式具备商业运行条件，成为国内在运的最大核电站。现代核电站主要是通过可控链式核裂变反应来实现核能的和平利用。已知一个原子核在中子的轰击下发生裂变反应，其裂变方程为，下列说法正确的是（）A．裂变方程式左右两边都有中子，可以改写成B．在中子轰击下发生裂变反应过程中，质量守恒C．裂变释放能量，原子核的比结合能比原子核的大D．在自然界中可发生衰变，60个铀核经过一个半衰期后，一定有30个铀核发生衰变8．现在装修经常使用的人造大理石会向空气中释放放射性气体氡气，氡经过一系列衰变后变成铅，其半衰期约为3.8天，氡是一种无色无味的惰性气体。世界卫生组织研究表明，在许多国家，氡是肺癌的重要病因。一般情况下，人造大理石即使经过半年时间，气体氡的释放量依然比较高。下列说法正确的是（）A．氡衰变至铅经过6次衰变和4次衰变B．人造大理石中的氡来源于其他放射性物质衰变C．氡在衰变过程中满足质量守恒和电荷守恒D．氡在夏天要比冬天衰变得更快9．今年两会期间，核聚变领域首席专家段旭如表示，可控核聚变技术研发已进入快车道，预计再过30年可以实现商用。下列相关描述正确的是（）A．目前核电站使用的都是核聚变技术B．核反应是核聚变C．太阳是一个巨大的核聚变反应堆D．原子弹是利用核聚变原理制成的10．2023年4月12日，位于合肥科学岛的世界首个全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）“人造太阳”获得重大成果，成功实现403秒稳态运行，创造了新的世界纪录。太阳之所以能辐射出巨大的能量，就是内部氢核聚变的结果。假定地球单位面积接受太阳直射能量的功率为P，地球到太阳中心的距离为r，太阳可用于氢核聚变的质量为m，光在真空中传播的速度为c，太阳的寿命大约是（）A． B． C． D．二、多选题11．从夸父逐日到羲和探日，中华民族对太阳的求知探索从未停歇。2021年10月，我国第一颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”顺利升空。太阳的能量由核反应提供，其中一种反应序列包含核反应：He＋He→He＋2X，下列说法正确的是（）A．X是质子B．该反应有质量亏损C．He比He的质子数多D．该反应是裂变反应12．下列对于原子及原子核结构规律的研究，正确的是（）A．图①中射线2的穿透能力最强B．图②中镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度C．图③中的实验现象可得出原子核具有复杂的结构D．图④中的核反应属于原子核的人工转变13．铀238核的衰变方程为，已知核的质量为，核的质量为，X的质量为，真空中的光速为c。下列说法正确的是（）A．的比结合能小于的比结合能B．的结合能为C．衰变后核处于高能级，向低能级跃迁发出γ射线D．X为α粒子，铀238核的衰变会随环境温度降低逐渐变慢14．辽宁红沿河核电站核能供暖示范项目于2022年11月1日正式投运供热，该项目是我国东北地区首个核能供暖项目。重核裂变是核反应堆的主要反应，U是常用的一种核反应原料。关于U的裂变，下列说法正确的是（）A．裂变方程可能为B．裂变方程可能为C．的比结合能比U的比结合能大D．的比结合能比U的比结合能小15．氚是最简单的放射性原子核，夜光手表是利用氚核衰变产生的射线激发荧光物质发光。氚核发生衰变过程中除了产生粒子和新核外，还会放出质量数和电荷数为零的反中微子。氚核的半衰期为12.5年，下列说法正确的是（）A．衰变方程为B．的比结合能小于的比结合能C．若有质量为168g的氚核，经过25年后，剩余氚核的质量为42gD．氚与氧反应生成的超重水没有放射性16．若一静止的原子核发生一次衰变，则下列有关此次衰变的叙述，正确的是（

）A．衰变前后，系统总动量守恒B．衰变前后，系统总机械能守恒C．衰变后所射出的粒子与衰变后新原子核的速率比值约为52D．衰变后所射出的粒子与衰变后新原子核的速率比值约为105三、填空题17．完成下列核反应方程：(1)_____；(2)_____；(3)_____。18．2023年4月12日，由我国自主设计、研制的全超导托卡马克实验装置——东方超环（EAST）成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒，创造了新的世界纪录。其内部的核反应方程之一为，则该反应中X为______（选填“质子”“中子”或“电子”），该反应属于______（选填“核聚变”“核裂变”或“α衰变”）19．一个静止在匀强磁场中的铀核，经一次衰变后，产生钍核。(1)试写出上述衰变的核反应方程_______；(2)一个静止的铀核发生衰变，以的速度释放一个粒子，求钍核的速度大小_______；(3)若铀核的质量为，粒子的质量为，产生的钍核的质量为，真空光速为，一个铀核发生衰变释放的结合能大小为________。(4)发生衰变后放出的粒子和反冲核都以垂直于磁感线的方向运动，形成如图所示的8字型轨迹，大圆是________（选填“A．钍核”、“B．粒子”）的运动轨迹，并在图中标出小圆粒子的运动方向________。20．卢瑟福用α粒子轰击氮核，首次实现原子核的人工转变，其核反应方程为：+→+________________。布拉凯特从两万多张云室照片上发现：四十多万条α粒子径迹中八条产生了分叉。该现象表明：α粒子遇到氮核并引发核反应的机会________________（选填“较大”、“较小”或“非常小”）。四、解答题21．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片（如图所示），今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44。求：（1）这个原子核原来所含的质子数是多少？（2）图中哪一个圆是α粒子的径迹？（说明理由）

22．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的铀核（）发生一次衰变，变成钍核（该元素符号为Th），粒子与钍核均在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动。已知钍核的动能为，且在该过程中释放的核能全部转化为两个粒子的动能。已知真空中的光速为c，不计一切阻力和粒子间作用力。(1)写出该衰变的核反应方程，并求出粒子与钍核做圆周运动的半径之比；(2)求该过程中的质量亏损。23．科学家预测质子（）不稳定，可衰变为中性π介子（）。科学家将探测器放置于地下1千米深处，使用5万吨的超纯水（约含有N0=1.80×1034个质子）和1万多个光电倍增管，用于探测质子的衰变。(1)写出质子的衰变方程；(2)经过2个半衰期，纯水中大约有多少个质子发生了衰变（保留三位有效数字）。24．核电站获取核能的一种裂变反应是用一个中子轰击一个铀核，产生一个氙核、一个锶核和若干个新的中子。已知铀核、中子、锶核和氙核的质量分别为、、和，真空中光速为c。（1）写出该反应的核反应方程，并求出一次核反应所释放的核能；（2）2022年，我国核电机组累计发电量为E焦耳，核电能量转化的效率为，核电使用的铀中实际发生裂变的铀235的占比为，求2022年我国消耗的铀的质量M。25．1919年，卢瑟福用镭放射出的粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素和一种新的粒子。会发生衰变，形成新的核素（1）粒子X是什么？写出的衰变方程；（2）取质子的质量为，中子的质量为，粒子的质量为m，光速为c，求粒子的比结合能。《2026届高三物理二轮复习专项训练：近代物理专题原子核问题》参考答案题号12345678910答案CDDBAACBCC题号111213141516答案ABABACACACAD1．C【详解】根据电荷数守恒和质量数守恒，可得解得故选C。2．D【详解】此骸骨中的含量为活着的动物中的，说明正好经过两个半衰期时间，故该生物死亡时距今约2×5730年=11460年。故选D。3．D【详解】因为中子不带电，原子核内部粒子不会对其产生其他作用，所以科学家常用中子轰击原子核。故选D。4．B【详解】A．核聚变反应过程质量数守恒，释放能量，质量有亏损，质量不守恒，A错误；B．比结合能越大原子核越稳定，所以核聚变反应中生成的新核比结合能大于反应前原子核的比结合能，B正确；C．其它原子序数小的原子核也可以发生核聚变，C错误；D．核聚变能释放大量能量，一旦发生，就不需要外界提供能量，靠自身产生的能量就会使反应继续下去，D错误。故选B。5．A【详解】A．比比结合能更大，则比更稳定，选项A正确；B．由图像可知，的比结合能比小，选项B错误；C．两个结合成时，由比结合能小向比结合能大的方向反应，质量亏损，会释放能量，故C错误；D．的比结合能约为，结合能约为，选项D错误。故选A。6．A【详解】A．根据核反应的电荷数和质量数守恒可知，X的电荷数为1，质量数为1，则X为，选项A正确；B．根据核反应的电荷数和质量数守恒可知，Y的电荷数为0，质量数为1，则Y为中子，因中子不带电，则强磁场不能通过洛伦兹力约束运动的Y，选项B错误；C．核反应②中放出的能量较大，则②质量亏损较大，选项C错误；D．核反应②中因反应放出能量，生成物更加稳定，可知的比结合能较更大，选项D错误。故选A。7．C【详解】A．裂变反应中左右两边都有中子，这是核反应原理，必须有中子的参与，不能改写成，故A错误；B．在中子轰击下发生裂变反应过程中，质量亏损，故B错误；C．比结合能越大，原子核越稳定，原子核裂变得到原子核，说明原子核比原子核更稳定，即原子核的比结合能比原子核的大，故C正确；D．半衰期是针对大量放射性元素的统计规律，对少量放射性元素不适用，故D错误。故选C。8．B【详解】A．设氡衰变至铅经过x次衰变和y次衰变则根据电荷数守恒和质量数守恒有，解得，则氡衰变至铅经过4次衰变和4次衰变，故A错误；B．如果氡为人造大理石中本身含有，则经过半年时间（近50个半衰期），人造大理石中氡的含量几乎为零，与事实不符，因此人造大理石中的氡来源于其他放射性物质衰变，故B正确；C．衰变过程中伴有能量释放，因此会有质量亏损，则氡在衰变过程中不满足质量守恒，满足电荷守恒，故C错误；D．半衰期不受温度影响，氡在夏天和冬天衰变得一样快，故D错误。故选B。9．C【详解】A．目前核电站使用的都是核裂变技术，故A错误；B．核反应是核裂变，故B错误；CD．恒星、氢弹、太阳都是利用核聚变释放能量，而原子弹利用的核裂变，故C正确，D错误；故选C。10．C【详解】太阳每秒辐射的能量太阳每秒减少的质量太阳的寿命解得Ｃ正确。故选Ｃ。11．AB【详解】A．根据核反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为1，可知X是质子，故A正确；BD．两个轻核结合成质量较大的核，核反应属于聚变反应，反应过程存在质量亏损，释放能量，故B正确，D错误；C．与的质子数相同，均为2个质子，故C错误。故选AB。12．AB【详解】A．图①中射线2为电中性，可知射线2为射线，射线2的穿透能力最强，故A正确；B．图②中镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度，故B正确；C．图③中的实验现象可得出原子核式结构，故C错误；D．图④中的核反应属于衰变，故D错误。故选AB。13．AC【详解】A．发生衰变后，原子核更稳定，所以的比结合能小于的比结合能，故A正确；B．为衰变过程释放出的核能，不是的结合能，故B错误；C．衰变后核处于高能级，其向低能级跃迁时伴随放出γ射线，故C正确；D．根据核反应过程中质量数和电荷数守恒，可知X为α粒子（），但铀238核的半衰期不随温度变化。故D错误。故选AC。14．AC【详解】AB．U的裂变方程为故A正确，B错误；CD．因为中等质量的原子核比结合能最大，质量数越大，比结合能越小，所以的比结合能比U的大，故C正确，D错误。故选AC。15．AC【详解】A．根据核反应质量数和电荷数守恒，核反应方程为，A正确；B．更稳定，的比结合能大于的比结合能，B错误；C．根据可得C正确；D．元素具有放射性，与元素处于单质还是化合物状态无关，D错误。故选AC。16．AD【详解】A．原子核发生一次衰变的过程中，这个系统几乎不受外力影响，因此系统动量守恒，故A正确；B．机械能守恒的条件是在只有重力(或弹力)做功的情况下，系统机械能才会守恒。在原子核衰变过程中，机械能并不一定守恒，因为放射衰变会释放出能量，这些能量可能以不同的形式传递，有可能就转化为动能或者势能，所以系统总机械能不一定守恒，故B错误；CD．原子核发生一次衰变的方程为由于衰变前后，系统总动量守恒，可得且，解得衰变后所射出的粒子与衰变后新原子核的速率比值约为故C错误，D正确。故选AD。17．(1)(2)(3)【详解】（1）根据核反应方程所遵循的质量数守恒、核电荷数守恒规律可得故填；（2）根据核反应方程所遵循的质量数守恒、核电荷数守恒规律可得故填；（3）根据核反应方程所遵循的质量数守恒、核电荷数守恒规律可得故填。18．中子核聚变【详解】[1]由核反应前后的质量数和电荷数守恒，可知X的电荷数为X的质量数为所以X是中子[2]两个轻核结合而形成一个较重的核和一个极轻的核的一种核反应形式，称之为聚变，即此反应是核聚变。19．(1)(2)(3)(4)B【详解】（1）衰变的核反应方程（2）由动量守恒可知可得钍核的速度（3）质量亏损：Δm=m1-m2-m3根据质能方程，则有释放出的能量（4）[1]根据可得两粒子动量大小相等，则可知大圆是粒子的运动轨迹，故选B；[2]根据左手定则可知，