2025年高考物理復(fù)習(xí)四十五：原子核（含解析）

PAGE四十五原子核(40分鐘72分)【基礎(chǔ)鞏固練】1.(6分)(2023·天津等級(jí)考)關(guān)于太陽(yáng)上進(jìn)行的核聚變,下列說(shuō)法正確的是()A.核聚變需要在高溫下進(jìn)行B.核聚變中電荷不守恒C.太陽(yáng)質(zhì)量不變D.太陽(yáng)核反應(yīng)方程式:92215U+01nBa+2.(6分)藥物濃度的衰減與原子核衰變的規(guī)律相似。服用某退燒藥后,藥物有效成分在血漿中濃度下降的半衰期約為2h,若病人用藥后血漿中濃度的最大值為18mg/L,藥物濃度低于3mg/L就要補(bǔ)充用藥。則下列用藥時(shí)間間隔較為合適的是 ()A.2hB.4hC.6hD.8h3.(6分)(2023·重慶模擬)已知中子的質(zhì)量為1.0086u,質(zhì)子的質(zhì)量為1.0072u,氘核的質(zhì)量為2.0134u,1u的質(zhì)量對(duì)應(yīng)的核能為931.5MeV,以下說(shuō)法正確的是()A.一個(gè)質(zhì)子與一個(gè)中子結(jié)合為氘核需要吸收能量B.氘核的比結(jié)合能約為1.1MeVC.氘核的比結(jié)合能約為2.2MeVD.氘核的結(jié)合能約為1.1MeV4.(6分)(2023·全國(guó)甲卷)在下列兩個(gè)核反應(yīng)方程中X和Y代表兩種不同的原子核,以Z和A分別表示X的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù),則()A.Z=1,A=1 B.Z=1,A=2C.Z=2,A=3 D.Z=2,A=45.(6分)(2024·德州模擬)中國(guó)“華龍一號(hào)”全球首堆投入商業(yè)運(yùn)行,標(biāo)志著我國(guó)自主三代核電技術(shù)躋身世界前列。“華龍一號(hào)”用到的核燃料主要是鈾,鈾核(92235U)是獲得核能的主要原料之一,其中一種核反應(yīng)方程為

92235U+01n→54A.該核反應(yīng)是輕核聚變,其中K為10個(gè)中子B.該核反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)合能之和大于鈾核(92C.該核反應(yīng)產(chǎn)物的放射性可以通過(guò)人工手段去消除D.核反應(yīng)時(shí)釋放能量,根據(jù)E=mc2,核反應(yīng)后的總質(zhì)量數(shù)減少6.(6分)(2023·浙江6月選考)“玉兔二號(hào)”裝有核電池,不懼漫長(zhǎng)寒冷的月夜,核電池將

94238Pu衰變釋放的核能一部分轉(zhuǎn)換成電能。94238Pu的衰變方程為

94238PuU+A.衰變方程中的X等于233B.2C.94238Pu比D.月夜的寒冷導(dǎo)致

94【綜合應(yīng)用練】7.(6分)(2023·重慶選擇考)原子核

92235U可以經(jīng)過(guò)多次α和β衰變成為穩(wěn)定的原子核

82207Pb,在該過(guò)程中,可能發(fā)生的β衰變是A.87223FrRa+B.84213BiPo+C.88225RaAc+D.84218PoAt+8.(6分)(2023·唐山模擬)黨的二十大報(bào)告中提到,我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入創(chuàng)新型國(guó)家行列,一些關(guān)鍵技術(shù)如核電技術(shù)取得重大成果。關(guān)于核能、核反應(yīng),下列說(shuō)法正確的是()A.到目前為止,利用任何物質(zhì)都能得到核能B.到目前為止,輕核聚變是人類獲得核能的主要方式C.太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行的熱核反應(yīng)屬于輕核聚變D.原子彈是采用人工核轉(zhuǎn)變制成的核武器9.(6分)(2023·涼山模擬)如圖是原子核的比結(jié)合能曲線,下列說(shuō)法正確的是 ()A.從曲線上分析,兩個(gè)

12H核合成B.兩個(gè)

12H核結(jié)合成C.92235U裂變成

3689Kr和

56144Ba的方程為:92235UD.從曲線上分析,92235U的結(jié)合能小于10.(6分)(2023·商洛模擬)沂水跋山遺址的發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了山東及中國(guó)北方地區(qū)舊石器時(shí)代考古的空白。出土文物包括石制品、動(dòng)物化石及一定數(shù)量的骨制品,在測(cè)定其年代時(shí)用碳十四斷代法,某制品初步測(cè)年數(shù)據(jù)為距今6萬(wàn)至10萬(wàn)年,已知14C的半衰期為5730年,該制品的14C原始質(zhì)量為m0。則該制品中14C的剩余量不可能是 ()A.m0(12)11 B.m0(12C.m0(12)16 D.m0(12【加固訓(xùn)練】(2023·唐山模擬)2022年6月13日,四川省文物考古研究院公布三星堆遺址祭祀?yún)^(qū)最新考古發(fā)掘成果:在7號(hào)、8號(hào)祭祀坑,又發(fā)現(xiàn)大量造型前所未見(jiàn)的精美青銅器?？脊艑W(xué)家利用放射性元素

614C的半衰期確定了7號(hào)、8號(hào)祭祀坑的埋藏年代均為商代晚期。碳元素

614C能自發(fā)地釋放β射線,衰變方程為

614C→714N+β,其半衰期約為5730年。則當(dāng)衰變后的產(chǎn)物

7A.3100年 B.5730年C.11460年 D.17190年11.(6分)(2023·長(zhǎng)沙模擬)地球大氣層中的氧受宇宙射線轟擊散裂后產(chǎn)生的

410Be衰變時(shí)放出β射線。若鈹核

410Be在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(運(yùn)動(dòng)軌跡未畫出),到P點(diǎn)時(shí)發(fā)生衰變,衰變后產(chǎn)生的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,圖中r=4a、下列關(guān)于A.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),軌道半徑為10aB.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),軌道半徑為7aC.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),軌道半徑為11aD.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),軌道半徑為10a【情境創(chuàng)新練】12.(6分)(多選)锝-99m(Tc-99m,m代表亞穩(wěn)態(tài)同位素)是目前最廣泛使用的核醫(yī)藥物,可用于甲狀腺、骨骼、心肌、腦部等掃描檢查。如圖所示,鈾核分裂得到的鉬-99(Mo-99)衰變成锝-99m,其過(guò)程為:

4299Mo→

4399mTc+X+ν(ν為不帶電荷且質(zhì)量非常小或近乎零的反微中子),接著將锝-99m取出,并由注射或口服等方法送入人體內(nèi),在特定器官或組織發(fā)生衰變,其過(guò)程為:4399mTcA.

4399mTC和B.Mo-99衰變成Tc-99m過(guò)程中產(chǎn)生的X是電子C.Tc-99m衰變半衰期越長(zhǎng),醫(yī)學(xué)檢測(cè)分析效果越明顯D.γ射線為核外電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放射的光子解析版1.(6分)(2023·天津等級(jí)考)關(guān)于太陽(yáng)上進(jìn)行的核聚變,下列說(shuō)法正確的是()A.核聚變需要在高溫下進(jìn)行B.核聚變中電荷不守恒C.太陽(yáng)質(zhì)量不變D.太陽(yáng)核反應(yīng)方程式:92215U+01nBa+【解析】選A。因?yàn)楦邷貢r(shí)才能使得粒子的熱運(yùn)動(dòng)劇烈,才有可能克服它們自身相互間的排斥力,使得它們間的距離縮短,才能發(fā)生聚變,故A正確;核聚變中電荷是守恒的,故B錯(cuò)誤;因?yàn)樘?yáng)一直在發(fā)生核聚變,需要放出大量能量,根據(jù)質(zhì)能方程可知是要消耗一定質(zhì)量的,故C錯(cuò)誤;核聚變的方程為

12H+13H2.(6分)藥物濃度的衰減與原子核衰變的規(guī)律相似。服用某退燒藥后,藥物有效成分在血漿中濃度下降的半衰期約為2h,若病人用藥后血漿中濃度的最大值為18mg/L,藥物濃度低于3mg/L就要補(bǔ)充用藥。則下列用藥時(shí)間間隔較為合適的是 ()A.2hB.4hC.6hD.8h【解析】選C。由題知,服用某退燒藥后,藥物有效成分在血漿中濃度下降的半衰期約為2h,則根據(jù)m=m0(12)n,可知經(jīng)過(guò)3個(gè)半衰期即n=3,血漿中的藥物濃度下降至2.3.(6分)(2023·重慶模擬)已知中子的質(zhì)量為1.0086u,質(zhì)子的質(zhì)量為1.0072u,氘核的質(zhì)量為2.0134u,1u的質(zhì)量對(duì)應(yīng)的核能為931.5MeV,以下說(shuō)法正確的是()A.一個(gè)質(zhì)子與一個(gè)中子結(jié)合為氘核需要吸收能量B.氘核的比結(jié)合能約為1.1MeVC.氘核的比結(jié)合能約為2.2MeVD.氘核的結(jié)合能約為1.1MeV【解析】選B。一個(gè)質(zhì)子與一個(gè)中子結(jié)合為氘核的反應(yīng)過(guò)程中,反應(yīng)前后的質(zhì)量差為Δm=m1+m2-m3=0.0024u,所以氘核的結(jié)合能為ΔE=Δm×931.5MeV≈2.2MeV,氘核的比結(jié)合能約為ΔE2=14.(6分)(2023·全國(guó)甲卷)在下列兩個(gè)核反應(yīng)方程中X和Y代表兩種不同的原子核,以Z和A分別表示X的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù),則()A.Z=1,A=1 B.Z=1,A=2C.Z=2,A=3 D.Z=2,A=4【解析】選D。設(shè)Y電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為m和n,根據(jù)核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知,第一個(gè)核反應(yīng)方程的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)滿足Z+7=m+8、A+14=n+17,第二個(gè)核反應(yīng)方程的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)滿足m+3=2Z、n+7=2A,聯(lián)立解得Z=2,A=4,故選D。5.(6分)(2024·德州模擬)中國(guó)“華龍一號(hào)”全球首堆投入商業(yè)運(yùn)行,標(biāo)志著我國(guó)自主三代核電技術(shù)躋身世界前列?！叭A龍一號(hào)”用到的核燃料主要是鈾,鈾核(92235U)是獲得核能的主要原料之一,其中一種核反應(yīng)方程為

92235U+01n→54A.該核反應(yīng)是輕核聚變,其中K為10個(gè)中子B.該核反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)合能之和大于鈾核(92C.該核反應(yīng)產(chǎn)物的放射性可以通過(guò)人工手段去消除D.核反應(yīng)時(shí)釋放能量,根據(jù)E=mc2,核反應(yīng)后的總質(zhì)量數(shù)減少【解析】選B。該核反應(yīng)是重核的裂變,根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知其中K為10個(gè)中子,A錯(cuò)誤;由于該反應(yīng)為放能反應(yīng),釋放核能后結(jié)合能增大,因此該核反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)合能之和大于鈾核的結(jié)合能,B正確;放射性物質(zhì)的半衰期非常穩(wěn)定,不會(huì)隨著外界環(huán)境改變而改變,因此不可以通過(guò)人工手段消除,C錯(cuò)誤;核反應(yīng)時(shí)釋放能量,總質(zhì)量減小,而總質(zhì)量數(shù)保持不變,D錯(cuò)誤。6.(6分)(2023·浙江6月選考)“玉兔二號(hào)”裝有核電池,不懼漫長(zhǎng)寒冷的月夜,核電池將

94238Pu衰變釋放的核能一部分轉(zhuǎn)換成電能。94238Pu的衰變方程為

94238PuU+A.衰變方程中的X等于233B.2C.94238Pu比D.月夜的寒冷導(dǎo)致

94【解析】選C。由質(zhì)量數(shù)守恒得:X=238-4=234,故A錯(cuò)誤;24He的穿透能力比γ射線弱,故B錯(cuò)誤;94238Pu衰變過(guò)程釋放能量,比結(jié)合能增大,即【綜合應(yīng)用練】7.(6分)(2023·重慶選擇考)原子核

92235U可以經(jīng)過(guò)多次α和β衰變成為穩(wěn)定的原子核

82207Pb,在該過(guò)程中,可能發(fā)生的β衰變是A.87223FrRa+B.84213BiPo+C.88225RaAc+D.84218PoAt+【解析】選A。原子核

92235U衰變成為穩(wěn)定的原子核8.(6分)(2023·唐山模擬)黨的二十大報(bào)告中提到,我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入創(chuàng)新型國(guó)家行列,一些關(guān)鍵技術(shù)如核電技術(shù)取得重大成果。關(guān)于核能、核反應(yīng),下列說(shuō)法正確的是()A.到目前為止,利用任何物質(zhì)都能得到核能B.到目前為止,輕核聚變是人類獲得核能的主要方式C.太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行的熱核反應(yīng)屬于輕核聚變D.原子彈是采用人工核轉(zhuǎn)變制成的核武器【解析】選C。到目前為止,一般是利用重核裂變或輕核聚變得到核能,并不是利用任何物質(zhì)都能得到核能,A錯(cuò)誤;到目前為止,重核裂變是人類獲得核能的主要方式,B錯(cuò)誤;輕核發(fā)生聚變之前,必須要有高溫,即輕核聚變又叫作熱核反應(yīng),太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行的熱核反應(yīng)屬于輕核聚變,C正確;原子彈是采用重核裂變制成的核武器,D錯(cuò)誤。9.(6分)(2023·涼山模擬)如圖是原子核的比結(jié)合能曲線,下列說(shuō)法正確的是 ()A.從曲線上分析,兩個(gè)

12H核合成B.兩個(gè)

12H核結(jié)合成C.92235U裂變成

3689Kr和

56144Ba的方程為:92235UD.從曲線上分析,92235U的結(jié)合能小于【解析】選C。從曲線上分析,24He核的比結(jié)合能約為7MeV,12H核的比結(jié)合能約為1MeV,則兩個(gè)

12H核結(jié)合成24MeV,A、B錯(cuò)誤;根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知,92235U裂變成

3689Kr和

56144Ba的方程為

92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n,10.(6分)(2023·商洛模擬)沂水跋山遺址的發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了山東及中國(guó)北方地區(qū)舊石器時(shí)代考古的空白。出土文物包括石制品、動(dòng)物化石及一定數(shù)量的骨制品,在測(cè)定其年代時(shí)用碳十四斷代法,某制品初步測(cè)年數(shù)據(jù)為距今6萬(wàn)至10萬(wàn)年,已知14C的半衰期為5730年,該制品的14C原始質(zhì)量為m0。則該制品中14C的剩余量不可能是 ()A.m0(12)11 B.m0(12C.m0(12)16 D.m0(12【解析】選D。根據(jù)半衰期計(jì)算公式m=m0(12)tT,t取6萬(wàn)至10萬(wàn)年,T=5730年,可得發(fā)生了半衰期的次數(shù)n滿足,10≤n≤17,顯然,該制品中14C發(fā)生半衰期的次數(shù)n不可能為21次,則該制品中14C的剩余量不可能是m0(【加固訓(xùn)練】(2023·唐山模擬)2022年6月13日,四川省文物考古研究院公布三星堆遺址祭祀?yún)^(qū)最新考古發(fā)掘成果:在7號(hào)、8號(hào)祭祀坑,又發(fā)現(xiàn)大量造型前所未見(jiàn)的精美青銅器。考古學(xué)家利用放射性元素

614C的半衰期確定了7號(hào)、8號(hào)祭祀坑的埋藏年代均為商代晚期。碳元素

614C能自發(fā)地釋放β射線,衰變方程為

614C→714N+β,其半衰期約為5730年。則當(dāng)衰變后的產(chǎn)物

7A.3100年 B.5730年C.11460年 D.17190年【解析】選C。根據(jù)題意可知,當(dāng)

714N數(shù)量是

614C數(shù)量的3倍時(shí),614C數(shù)量占總原子核數(shù)量的1411.(6分)(2023·長(zhǎng)沙模擬)地球大氣層中的氧受宇宙射線轟擊散裂后產(chǎn)生的

410Be衰變時(shí)放出β射線。若鈹核

410Be在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(運(yùn)動(dòng)軌跡未畫出),到P點(diǎn)時(shí)發(fā)生衰變,衰變后產(chǎn)生的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,圖中r=4a、下列關(guān)于A.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),軌道半徑為10aB.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),軌道半徑為7aC.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),軌道半徑為11aD.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),軌道半徑為10a【解析】選C。410Be的衰變方程為

410BeB+

-10e;第一種情況:如果軌道①為

510B的運(yùn)動(dòng)軌跡,則軌道②為

-10e的運(yùn)動(dòng)軌跡,由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式R=mvqB=p動(dòng)、510B逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),則在衰變位置

-10e的動(dòng)量方向和

510B的動(dòng)量方向相同,由動(dòng)量守恒定律可知,衰變前

410Be的動(dòng)量為pBe=11eBr,而r=4a,所以

410Be的軌道半徑為rBe=11a,沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。第二種情況:同理,如果軌道【情境創(chuàng)新練】12.(6分)(多選)锝-99m(Tc-99m,m代表亞穩(wěn)態(tài)同位素)是目前最廣泛使用的核醫(yī)藥物,可用于甲