專題24原子核（解析版）-2025年高考物理二輪復(fù)習(xí)培優(yōu)練（新高考用）

試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁專題24原子核TOC\o"1-1"\h\u一、計(jì)算某原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù) 2二、放射性元素的衰變 3三、分析原子核的結(jié)合能與比結(jié)合能 5四、核裂變與核聚變 7五、質(zhì)能方程的應(yīng)用 9專題一計(jì)算某原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)1．（2023·全國甲卷·高考真題）在下列兩個核反應(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．， B．， C．， D．，【答案】D【詳解】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)守恒可知第一個核反應(yīng)方程的核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)滿足，第二個核反應(yīng)方程的核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)滿足，聯(lián)立解得，故選D?！军c(diǎn)睛】2．（2022·湖北·高考真題）上世紀(jì)四十年代初，我國科學(xué)家王淦昌先生首先提出證明中微子存在的實(shí)驗(yàn)方案：如果靜止原子核俘獲核外K層電子e，可生成一個新原子核X，并放出中微子νe，即。根據(jù)核反應(yīng)后原子核X的動能和動量，可以間接測量中微子的能量和動量，進(jìn)而確定中微子的存在。下列說法正確的是（）A．原子核X是 B．核反應(yīng)前后的總質(zhì)子數(shù)不變C．核反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不同 D．中微子的電荷量與電子的相同【答案】A【詳解】AC．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有，X的質(zhì)量數(shù)為7，電荷數(shù)為3，可知原子核X是，A正確、C錯誤；B．由選項(xiàng)A可知，原子核X是，則核反應(yīng)方程為+→+，則反應(yīng)前的總質(zhì)子數(shù)為4，反應(yīng)后的總質(zhì)子數(shù)為3，B錯誤；D．中微子不帶電，則中微子的電荷量與電子的不相同，D錯誤。故選A。3．（2024·廣東·高考真題）我國正在建設(shè)的大科學(xué)裝置——“強(qiáng)流重離子加速器”。其科學(xué)目標(biāo)之一是探尋神秘的“119號”元素，科學(xué)家嘗試使用核反應(yīng)產(chǎn)生該元素。關(guān)于原子核Y和質(zhì)量數(shù)A，下列選項(xiàng)正確的是（）A．Y為 B．Y為C．Y為 D．Y為【答案】C【詳解】根據(jù)核反應(yīng)方程根據(jù)質(zhì)子數(shù)守恒設(shè)Y的質(zhì)子數(shù)為y，則有可得即Y為；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，則有可得故選C。專題二放射性元素的衰變4．（2024·浙江·高考真題）發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程為，“玉兔二號”巡視器的核電池中钚238的衰變方程為型，下列正確的是（）A．核反應(yīng)方程中的X為B．衰變方程中的Y為C．中子的質(zhì)量數(shù)為零D．钚238的衰變吸收能量【答案】A【詳解】AB．根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知X為，Y為，故A正確，B錯誤；C．中子的質(zhì)量數(shù)為1，故C錯誤；D．衰變過程中質(zhì)量虧損，釋放能量，故D錯誤。故選A。5．（2024·北京·高考真題）已知釷234的半衰期是24天。1g釷234經(jīng)過48天后，剩余釷234的質(zhì)量為（

）A．0g B．0.25g C．0.5g D．0.75g【答案】B【詳解】半衰期1g釷234經(jīng)過48天后，剩余質(zhì)量故選B。6．（2024·山東·高考真題）2024年是中國航天大年，神舟十八號、嫦娥六號等已陸續(xù)飛天，部分航天器裝載了具有抗干擾性強(qiáng)的核電池。已知衰變?yōu)榈陌胨テ诩s為29年；衰變?yōu)榈陌胨テ诩s87年。現(xiàn)用相同數(shù)目的和各做一塊核電池，下列說法正確的是（）A．衰變?yōu)闀r產(chǎn)生α粒子B．衰變?yōu)闀r產(chǎn)生β粒子C．50年后，剩余的數(shù)目大于的數(shù)目D．87年后，剩余的數(shù)目小于的數(shù)目【答案】D【詳解】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知衰變?yōu)闀r產(chǎn)生電子，即β粒子，故A錯誤；B．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知衰變?yōu)闀r產(chǎn)生，即α粒子，故B錯誤；CD．根據(jù)題意可知的半衰期大于的半衰期，現(xiàn)用相同數(shù)目的和各做一塊核電池，經(jīng)過相同的時間，經(jīng)過的半衰期的次數(shù)多，所以數(shù)目小于的數(shù)目，故D正確，C錯誤。故選D。7．（2024·天津·高考真題）中國釷基熔鹽堆即將建成小型實(shí)驗(yàn)堆，為我國能源安全和可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。反應(yīng)堆中涉及的核反應(yīng)方程有：①②，下列說法正確的是（）A．方程①中X是中子B．方程②中發(fā)生了衰變C．受反應(yīng)堆高溫影響，的半衰期會變短D．方程②釋放電子，說明電子是原子核的組成部分【答案】AB【詳解】A．根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，方程①中X質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為零，則是中子，選項(xiàng)A正確；B．方程②中放出負(fù)電子，則發(fā)生了衰變，選項(xiàng)B正確；C．放射性元素的半衰期與外界因素?zé)o關(guān)，選項(xiàng)C錯誤；D．方程②釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時放出的，不能說明電子是原子核的組成部分，選項(xiàng)D錯誤。故選AB。專題三分析原子核的結(jié)合能與比結(jié)合能8．（2024·浙江·高考真題）已知氘核質(zhì)量為，氚核質(zhì)量為，氦核質(zhì)量為，中子質(zhì)量為，阿伏加德羅常數(shù)取，氘核摩爾質(zhì)量為，相當(dāng)于。關(guān)于氘與氚聚變成氦，下列說法正確的是（）A．核反應(yīng)方程式為B．氘核的比結(jié)合能比氦核的大C．氘核與氚核的間距達(dá)到就能發(fā)生核聚變D．氘完全參與聚變釋放出能量的數(shù)量級為【答案】D【詳解】A．核反應(yīng)方程式為故A錯誤；B．氘核的比結(jié)合能比氦核的小，故B錯誤；C．氘核與氚核發(fā)生核聚變，要使它們間的距離達(dá)到以內(nèi)，故C錯誤；D．一個氘核與一個氚核聚變反應(yīng)質(zhì)量虧損聚變反應(yīng)釋放的能量是氘完全參與聚變釋放出能量數(shù)量級為，故D正確。故選D。9．（2023·浙江·高考真題）“玉兔二號”裝有核電池，不懼漫長寒冷的月夜。核電池將衰變釋放的核能一部分轉(zhuǎn)換成電能。的衰變方程為，則（）A．衰變方程中的X等于233 B．的穿透能力比γ射線強(qiáng)C．比的比結(jié)合能小 D．月夜的寒冷導(dǎo)致的半衰期變大【答案】C【詳解】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，衰變方程為即衰變方程中的X=234，故A錯誤；B．是α粒子，穿透能力比γ射線弱，故B錯誤；C．比結(jié)合能越大越穩(wěn)定，由于衰變成為了，故比穩(wěn)定，即比的比結(jié)合能小，故C正確；D．半衰期由原子核本身決定的，與溫度等外部因素?zé)o關(guān)，故D錯誤。故選C。10．（2024·河南·二模）我國的火星探測車用放射性材料作為燃料，其原理為發(fā)生衰變時將釋放的能量轉(zhuǎn)化為電能，衰變方程為，下列說法正確的是（）A．X是電子B．和X的總質(zhì)量等于的質(zhì)量C．升高溫度可以使的半衰期變短D．核的比結(jié)合能小于核的比結(jié)合能【答案】D【詳解】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒，可得X為，故A錯誤；B．由于衰變過程中釋放能量，所以衰變過程存在質(zhì)量虧損，故B錯誤；C．半衰期只由原子核內(nèi)部自身因素決定，升高溫度不可以使的半衰期變短，故C錯誤；D．因生成物更穩(wěn)定，則比結(jié)合能更大，所以的比結(jié)合能小于的比結(jié)合能，故D正確。故選D。專題四核裂變與核聚變11．（2024·全國甲卷·高考真題）氘核可通過一系列聚變反應(yīng)釋放能量，總的反應(yīng)效果可用表示，式中x、y的值分別為（）A．， B．， C．， D．，【答案】C【詳解】根據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得解得，故選C。12．（2025·河南安陽·二模）中國環(huán)流器二號M是我國新一代研究核聚變的磁約束實(shí)驗(yàn)裝置，采用更先進(jìn)的結(jié)構(gòu)與控制方式，使等離子體的體積提高了2倍，等離子體電流能力提高到2.5兆安培以上，等離子體溫度達(dá)到1.5億度，是聚變核能開發(fā)跨越式發(fā)展的重要依托裝置，其核聚變方程為，下面說法正確的是（）A．X為正電子B．該核反應(yīng)電荷數(shù)守恒，但質(zhì)量數(shù)不守恒C．的結(jié)合能大于的結(jié)合能D．的比結(jié)合能小于的比結(jié)合能【答案】D【詳解】AB．根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，X為中子，故AB錯誤；CD．氫核聚變釋放大量的核能，生成物更穩(wěn)定，結(jié)合能增大，比結(jié)合能也增大，故C錯誤，D正確；故選D。13．（2024·甘肅·二模）恒星內(nèi)部發(fā)生著各種熱核反應(yīng)，其中“氦燃燒”的核反應(yīng)方程為，是不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為T，則下列說法正確的是（）A．的衰變需要外部作用激發(fā)才能發(fā)生B．經(jīng)過兩個半衰期T，剩下的粒子占開始時的C．核反應(yīng)的過程中質(zhì)量數(shù)守恒，可知D．“氦燃燒”的核反應(yīng)是聚變反應(yīng)，反應(yīng)過程中沒有質(zhì)量虧損【答案】C【詳解】A．衰變是自發(fā)的，不需要外部作用激發(fā)也能發(fā)生，故A錯誤；B．經(jīng)過兩個半衰期，有的粒子發(fā)生衰變，剩下的粒子占開始時的，故B錯誤；C．根據(jù)核反應(yīng)的過程質(zhì)量數(shù)守恒，則可知故C正確；D．該核反應(yīng)是聚變反應(yīng)，反應(yīng)過程中有質(zhì)量虧損，故D錯誤。故選C。專題五質(zhì)能方程的應(yīng)用14．（2023·全國乙卷·高考真題）2022年10月，全球眾多天文設(shè)施觀測到迄今最亮伽馬射線暴，其中我國的“慧眼”衛(wèi)星、“極目”空間望遠(yuǎn)鏡等裝置在該事件觀測中作出重要貢獻(xiàn)。由觀測結(jié)果推斷，該伽馬射線暴在1分鐘內(nèi)釋放的能量量級為。假設(shè)釋放的能量來自于物質(zhì)質(zhì)量的減少，則每秒鐘平均減少的質(zhì)量量級為（光速為）A． B． C． D．【答案】C【詳解】根據(jù)質(zhì)能方程可知，則每秒鐘平均減少的質(zhì)量為則每秒鐘平均減少的質(zhì)量量級為。故選C。15．（2022·遼寧·高考真題）2022年1月，中國錦屏深地實(shí)驗(yàn)室發(fā)表了首個核天體物理研究實(shí)驗(yàn)成果。表明我國核天體物理研究已經(jīng)躋身國際先進(jìn)行列。實(shí)驗(yàn)中所用核反應(yīng)方程為，已知、、的質(zhì)量分別為，真空中的光速為c，該反應(yīng)中釋放的核能為E。下列說法正確的是（

）A．X為氘核 B．X為氚核C． D．【答案】D【詳解】AB．根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為1，為氕核，AB錯誤；CD．根據(jù)質(zhì)能方程可知，由于質(zhì)量虧損核反應(yīng)放出的核能為C錯誤、D正確。故選D。16．（2022·福建·高考真題）2011年3月，日本發(fā)生的大地震造成了福島核電站核泄漏。在泄露的污染物中含有大量放射性元素，其衰變方程為，半衰期為8天，已知，，，則下列說法正確的是（