A．甲圖中，光的波長大于光的波長
B．乙圖中，金屬的逸出功小于金屬的逸出功
C．丙圖中，每過3.8天要衰變掉質量相同的氡
D．丁圖中，質量數(shù)越大原子核越穩(wěn)定
2．（2024?嘉興模擬）如圖所示的射線測厚儀采用放射性元素作為放射源，其發(fā)生衰變的半衰期為。則該測厚儀
A．衰變產(chǎn)物為
B．衰變的原因是弱相互作用
C．用于監(jiān)測與控制鋼板厚度的最佳選擇是射線
D．放射源經(jīng)后剩余物質的質量為
3．（2024?廣東模擬）2023年8月24日，日本福島第一核電站核污染水開始排海，核污染水中含有銫、碘、氚、碲等60多種放射性元素，它們將對海洋生物產(chǎn)生危害，最終會給人類帶來威脅。核污染水中碘131的含量很高，碘131有多種方式產(chǎn)生，其中一種是由碲131發(fā)生衰變產(chǎn)生，已知碲131的衰變方程為，下列說法正確的是
A．是粒子
B．的比結合能比的要大
C．上述衰變方程中的粒子為原子核核外電子電離后的產(chǎn)物
D．碲在空氣中燃燒生成二氧化碲，會導致碲元素的半衰期發(fā)生變化
4．（2024?江蘇一模）在磁感應強度為的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次衰變，放射出的粒子在與磁場垂直的平面內做圓周運動，其軌道半徑為．以、分別表示粒子的質量和電荷量，生成的新核用表示，真空中光速為，下列說法正確的是
A．新核在磁場中做圓周運動的軌道半徑為
B．粒子做圓周運動可等效成一個環(huán)形電流，且電流大小為
C．若衰變過程中釋放的核能都轉化為粒子和新核的動能，則衰變過程中的質量虧損約為△
D．發(fā)生衰變后產(chǎn)生的粒子與新核在磁場中旋轉方向相同，且軌跡為相內切的圓
5．（2024?海淀區(qū)校級模擬）如圖所示，某次鈾核裂變反應式為，反應產(chǎn)生的中子可能擊中其它鈾原子核從而引發(fā)鏈式反應，用、、分別表示、、核的質量，為真空中的光速，下列說法正確的是
A．鏈式反應若能發(fā)生，鈾原料的體積必須大于臨界體積
B．裂變產(chǎn)物的比結合能小于的比結合能
C．該核反應過程中質量有所增加
D．該核反應中放出的核能為
6．（2024?浙江）發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程為，“玉兔二號”巡視器的核電池中钚238的衰變方程為型正確的是
A．核反應方程中的為B．衰變方程中的為
C．中子的質量數(shù)為零D．钚238的衰變吸收能量
7．（2024?東湖區(qū)校級模擬）下列四幅圖分別對應四種說法，其中正確的是
A．圖甲中鈾238的半衰期是45億年，經(jīng)過45億年，10個鈾238必定有5個發(fā)生衰變
B．圖乙中氘核的比結合能小于氦核的比結合能
C．圖丙中一個氫原子從的能級向基態(tài)躍遷時，最多可以放出6種不同頻率的光
D．圖丁中為光電效應實驗，用不同光照射某金屬得到的關系圖，則光頻率最高
8．（2024?江西模擬）1898年居里夫婦發(fā)現(xiàn)了放射性元素針。若元素針發(fā)生某種衰變，其半衰期是138天，衰變方程為，下列說法正確的是
A．該元素發(fā)生的是衰變
B．原子核含有3個核子
C．射線可用于腫瘤治療
D．的經(jīng)276天，已發(fā)生衰變的質量為
9．（2024?邗江區(qū)模擬）在醫(yī)療診斷中，常用半衰期為的作為示蹤原子，獲得的核反應方程為：，的衰變方程為：，則
A．為中子
B．衰變放出射線
C．比電離作用強
D．經(jīng)，會全部發(fā)生衰變
10．（2024?茂名一模）放射性同位素溫差電池又稱核電池技術比較成熟的核電池是利用衰變工作的，其半衰期大約88年，衰變方程為，下列說法正確的是
A．經(jīng)過88年，核電池的質量會減小一半
B．隨著電池的不斷消耗，的半衰期會逐漸減小
C．衰變放出的射線是射線，其電離能力強于射線
D．衰變放出的射線是射線，其本質上是帶負電荷的電子流
二．多選題（共5小題）
11．（2024?天津）中國釷基熔鹽堆即將建成小型實驗堆，為我國能源安全和可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。反應堆中涉及的核反應方程有：①②，下列說法正確的是
A．方程①中是中子
B．方程②中發(fā)生了衰變
C．受反應堆高溫影響，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
12．（2024?浙江二模）2023年8月24日，日本政府不顧周邊國家的反對執(zhí)意向海洋排放福島第一核電站的核污水，核污水中的放射性物質會對海水產(chǎn)生長久的、風險不可控的污染。如核污水中的具有放射性，其發(fā)生衰變時的核反應方程為，該核反應過程中放出的能量為。設的結合能為，的結合能為，的結合能為，已知光在真空中的傳播速度為，則下列說法正確的是
A．的比結合能大于的比結合能
B．該核反應過程中放出的能量
C．該核反應過程中的質量虧損可以表示為
D．衰變過程中放出的光子是由新原子核從高能級向低能級躍遷產(chǎn)生的
13．（2024?寧波二模）在磁感應強度為的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核發(fā)生了衰變放出了一個粒子。放射出的粒子及生成的新核在與磁場垂直的平面內做圓周運動。粒子的運動軌道半徑為，質量為和電荷量為。下面說法正確的是
A．衰變后產(chǎn)生的粒子與新核在磁場中運動的軌跡（箭頭表示運動方向）正確的是圖甲
B．新核在磁場中圓周運動的半徑
C．粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，環(huán)形電流大小為
D．若衰變過程中釋放的核能都轉化為粒子和新核的動能，則衰變過程中的質量虧損為
14．（2024?樂清市校級三模）（物理常識）下列說法正確的是
A．強子是參與強相互作用的粒子，質子、中子和電子都是強子
B．在慣性約束下，可以用高能量密度的激光照射參加反應物質從而引發(fā)核聚變
C．常見的金屬沒有規(guī)則的形狀，但具有確定的熔點，故金屬是晶體
D．取分子間距離為無窮遠時的分子勢能為0，則當時，分子勢能一定小于0
15．（2024?保定一模）人體暴露于強烈的中子輻射中會在血漿中產(chǎn)生鈉24，可以通過測量鈉24的數(shù)量來確定患者吸收的輻射劑量。鈉24具有放射性，某次研究其放射特性的實驗中，將孤立鈉24原子靜置于勻強磁場中，衰變后在磁場中形成兩條圓周徑跡，如圖所示，下列說法中正確的是
A．兩條軌跡對應的粒子的質量之和等于衰變前鈉24的質量
B．小圓和大圓的軌道半徑之比為
C．鈉24發(fā)生了衰變
D．小圓對應的粒子的運動方向為逆時針方向
三．填空題（共5小題）
16．（2024?倉山區(qū)校級模擬）2011年3月11日，日本福島核電站發(fā)生核泄漏事故，其中銫對核輻射的影響最大，其半衰期約為30年。
（1）請寫出銫137發(fā)生衰變的核反應方程 已知53號元素是碘，56號元素是鋇。
（2）若在該反應過程中釋放的核能為，則該反應過程中質量虧損為 （真空中的光速為。
（3）泄漏出的銫137約要經(jīng)歷 年才會有的原子核發(fā)生衰變。
17．（2024?鯉城區(qū)校級模擬）全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站—山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程送電成功，標志著我國成為世界少數(shù)幾個掌握第四代核能技術的國家之一。目前核電站獲取核能的基本核反應方程：，這個核反應方程中的表示 。這個核反應釋放出大量核能；的比結合能 （選填“大于”“等于”或“小于” 的比結合能。已知、、、的質量分別為、、、，真空中的光速為，這個核反應中釋放的核能△ 。
18．（2024?鯉城區(qū)校級二模）如圖所示關于原子核結構探究的一個重要實驗示意圖，圖中放射性元素釙射出的①是 粒子（選填“”或“” ，科學家查德威克研究證實從金屬鈹射出的射線②是由 組成的（選填“中子”或“射線” 。鈹核發(fā)生的核反應方程為 。
19．（2024?泉州模擬）2023年8月25日，“中國環(huán)流三號”托卡馬克裝置首次實現(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高約束模式運行，是我國核能開發(fā)進程中的重要里程碑。其中的核反應方程之一為，則該核反應屬于 （選填“聚變”或“裂變” 反應，是 （選填“質子”或“中子” 。已知核的質量為，核的質量為，核的質量為，的質量為，真空中光速為，則該核反應釋放的核能大小為 。
20．（2024?寶山區(qū)校級模擬）快堆，全稱為快中子增殖反應堆，是指沒有中子慢化劑的核裂變反應堆。快堆采用钚做燃料，在钚的外圍放置不易發(fā)生裂變的，钚239裂變釋放出的快中子被鈾238吸收，轉變?yōu)殁?39，鈾239極不穩(wěn)定，經(jīng)過衰變，進一步轉變?yōu)橐琢炎兊念?39，從而實現(xiàn)核燃料的“增殖”。
（1）鈾239轉變?yōu)轭?39，需要經(jīng)過 次衰變， 次衰變。
（2）通常的核裂變反應堆，需要將裂變產(chǎn)生的高速中子（快中子）減速成為速度較慢的中子（熱中子）。重水作慢化劑可使快中子減速。假設速度為的中子與重水中的氘核發(fā)生正面彈性碰撞，經(jīng)過一次碰撞后中子速度變?yōu)? 。
（3）钚239既可能發(fā)生衰變，也可能發(fā)生衰變。將钚239核置于勻強磁場中，衰變后粒子運動方向與磁場方向垂直，圖中的、、、分別表示粒子的運動軌跡，則下列說法正確的是 。
．衰變過程中粒子的動量守恒
．磁場方向垂直紙面向里
．甲圖是衰變，乙圖是衰變
．為粒子的運動軌跡，為粒子的運動軌跡
（4）如圖丙所示，兩極板間的電壓為，钚239衰變后放出的比荷為粒子以初速度從距離為、水平長度為的兩極板中心處水平射入，不計粒子的重力，則粒子射出極板時速度方向與水平方向夾角的正切值為 。
．
．
．
．
四．解答題（共5小題）
21．（2024?武進區(qū)校級模擬）掌握并采用核聚變產(chǎn)生能源是核物理中最具有前景的研究方向之一。太陽上的一種核反應為兩個氘核聚變成一個核。已知氘核的質量為，中子質量為，核的質量為。對應。
（1）寫出該核反應方程；
（2）計算上述核反應中釋放的核能△（保留三位有效數(shù)字）；
（3）若兩個氘核以相等的動能做對心碰撞即可發(fā)生上述核反應，且釋放的核能全部轉化成動能，則反應中生成的核和中子的動能各是多少？
22．（2024?江寧區(qū)校級模擬）在磁感應強度為的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次衰變。放射出的粒子在與磁場垂直的平面內做圓周運動。以、分別表示粒子的質量和電荷量。
（1）放射性原子核用表示，新核的元素符號用表示，寫出該衰變的核反應方程；
（2）粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，求環(huán)形電流大小。
23．（2024?南關區(qū)校級模擬）如圖所示，在坐標系的第一象限內，分布著垂直紙面向外的勻強磁場（含坐標軸），磁感應強度大小為。坐標為的點處有一靜止的原子核發(fā)生了衰變，粒子的比荷為，放出的粒子以大小為的速度垂直磁場方向射入磁場中，方向與軸正方向成，剛好與軸相切而過，從軸射出。不計粒子重力及粒子與新原子核間相互作用，衰變后產(chǎn)生的新核為。
（1）寫出衰變的核反應方程；
（2）求粒子離開磁場的速度。
24．（2024?海門區(qū)校級二模）我國是國際熱核聚變研究領域的領先者之一。在某次核反應中，一個氘核和一個氚核結合生成一個氦核，并放出一個粒子。已知氘核的比結合能為，氚核的比結合能為，該核反應釋放的核能為△，真空中光速為。
（1）寫出核反應方程并求出質量虧損；
（2）求氦核的比結合能。
25．（2024?香坊區(qū)校級模擬）如圖，處的粒子源能不斷地向右發(fā)射速度為的粒子，假設粒子和核堆中靜止的核都能對心正碰并發(fā)生核反應。核反應的生成物均能從小孔進入板間垂直于紙面的勻強磁場（方向未知），磁感應強度的大小為，其中為一個質子（或中子）的質量（設原子核的質量等于各核子的質量和），為一個質子的電荷量，為板間距。已知生成物進入磁場后分別打在、兩點，、、、在同一水平線上，打在點的粒子，速度偏向角為。不計粒子重力和粒子間的相互作用力（核反應過程除外）。
（1）補全粒子與核發(fā)生核反應的方程： 。
（2）簡要說明，打在、兩點的分別是哪種粒子并判斷板間磁場的方向；
（3）假設每秒鐘發(fā)生次核反應，擊中點的粒子有被板吸收，以原速率反彈，求點每秒鐘受到的撞擊力多大。
2025年高考物理壓軸訓練21
參考答案與試題解析
一．選擇題（共10小題）
1．（2024?洛陽一模）圖像可以直觀地反映物理量之間的關系，如圖所示，甲圖是光電管中光電流與電壓關系圖像，乙圖是、兩種金屬遏止電壓與入射光頻率之間的關系圖像，丙圖是放射性元素氡的質量和初始時質量比值與時間之間的關系圖像，丁圖是原子核的比結合能與質量數(shù)之間關系圖像，下列判斷正確的是
A．甲圖中，光的波長大于光的波長
B．乙圖中，金屬的逸出功小于金屬的逸出功
C．丙圖中，每過3.8天要衰變掉質量相同的氡
D．丁圖中，質量數(shù)越大原子核越穩(wěn)定
【答案】
【解答】．由圖可知，光的截止電壓大，根據(jù)逸出功表達式
因此光頻率大，光波長短，故錯誤；
．根據(jù)光電效應方程可知
根據(jù)能量守恒定律可得：
有
當頻率相等時，由于金屬遏止電壓大，所以的逸出功小，故正確；
．根據(jù)題意可知氡半衰期為3.8天，因為每次衰變后的氡質量均變成原來的一半，所以每過3.8天要衰變掉質量不相同的氡，故錯誤；
．質量數(shù)大，比結合能不一定大，故錯誤。
故選：。
2．（2024?嘉興模擬）如圖所示的射線測厚儀采用放射性元素作為放射源，其發(fā)生衰變的半衰期為。則該測厚儀
A．衰變產(chǎn)物為
B．衰變的原因是弱相互作用
C．用于監(jiān)測與控制鋼板厚度的最佳選擇是射線
D．放射源經(jīng)后剩余物質的質量為
【答案】
【解答】衰變放出的粒子是電子，根據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，衰變產(chǎn)物為，故錯誤；
發(fā)生衰變的原因是弱相互作用，故正確；
用于監(jiān)測與控制鋼板厚度的最佳選擇是射線而不是射線，故錯誤；
根據(jù)衰變方程可知，放射源經(jīng)后剩余的未發(fā)生衰變，但剩余物質的質量大于，故錯誤。
故選：。
3．（2024?廣東模擬）2023年8月24日，日本福島第一核電站核污染水開始排海，核污染水中含有銫、碘、氚、碲等60多種放射性元素，它們將對海洋生物產(chǎn)生危害，最終會給人類帶來威脅。核污染水中碘131的含量很高，碘131有多種方式產(chǎn)生，其中一種是由碲131發(fā)生衰變產(chǎn)生，已知碲131的衰變方程為，下列說法正確的是
A．是粒子
B．的比結合能比的要大
C．上述衰變方程中的粒子為原子核核外電子電離后的產(chǎn)物
D．碲在空氣中燃燒生成二氧化碲，會導致碲元素的半衰期發(fā)生變化
【答案】
【解答】、根據(jù)質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知是粒子，故錯誤；
、衰變過程要釋放核能，生成的新核更穩(wěn)定，根據(jù)比結合能越大，原子核越穩(wěn)定，可知的比結合能比的要大，故正確；
、衰變的實質是原子核內部的一個中子轉化為一個質子和一個電子，產(chǎn)生的電子發(fā)射到核外，就是粒子，故錯誤；
、放射性元素衰變的快慢是由原子核內部自身的因素決定的，跟原子所處的化學狀態(tài)和外部條件沒有關系，故錯誤。
故選：。
4．（2024?江蘇一模）在磁感應強度為的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次衰變，放射出的粒子在與磁場垂直的平面內做圓周運動，其軌道半徑為．以、分別表示粒子的質量和電荷量，生成的新核用表示，真空中光速為，下列說法正確的是
A．新核在磁場中做圓周運動的軌道半徑為
B．粒子做圓周運動可等效成一個環(huán)形電流，且電流大小為
C．若衰變過程中釋放的核能都轉化為粒子和新核的動能，則衰變過程中的質量虧損約為△
D．發(fā)生衰變后產(chǎn)生的粒子與新核在磁場中旋轉方向相同，且軌跡為相內切的圓
【答案】
【解答】．粒子在磁場中做圓周運動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：，
解得，粒子的軌道半徑：，
根據(jù)半徑公式可知，則：，，故錯誤；
．粒子做圓周運動的周期：，環(huán)形電流：，故錯誤；
．對粒子，由洛倫茲力提供向心力：，解得：①，
由質量關系可知，衰變后新核質量為：②，
衰變過程系統(tǒng)動量守恒，由動量守恒定律得：，解得：③，
系統(tǒng)增加的能量為：△ ④，
由質能方程得：△△ ⑤，
由①②③④⑤解得：△，故正確；
．由動量守恒可知，衰變后粒子與新核運動方向相反，所以，軌跡圓應外切，故錯誤。
故選：。
5．（2024?海淀區(qū)校級模擬）如圖所示，某次鈾核裂變反應式為，反應產(chǎn)生的中子可能擊中其它鈾原子核從而引發(fā)鏈式反應，用、、分別表示、、核的質量，為真空中的光速，下列說法正確的是
A．鏈式反應若能發(fā)生，鈾原料的體積必須大于臨界體積
B．裂變產(chǎn)物的比結合能小于的比結合能
C．該核反應過程中質量有所增加
D．該核反應中放出的核能為
【答案】
【解答】、鏈式反應若能發(fā)生，鈾原料的體積必須大于臨界體積，故正確；
、該反應釋放能量，生成物比反應物更穩(wěn)定，所以裂變產(chǎn)物的比結合能大于的比結合能，故錯誤；
、該核反應過程中質量有虧損，根據(jù)質能方程可知釋放的核能為△△，故錯誤。
故選：。
6．（2024?浙江）發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程為，“玉兔二號”巡視器的核電池中钚238的衰變方程為型正確的是
A．核反應方程中的為B．衰變方程中的為
C．中子的質量數(shù)為零D．钚238的衰變吸收能量
【答案】
【解答】設的質量數(shù)為、電荷數(shù)為；
根據(jù)質量數(shù)守恒，解得
根據(jù)電荷數(shù)守恒，解得
因此為，故正確；
同理，對應的質量數(shù)為4，電荷數(shù)為2，因此為，故錯誤；
中子的質量數(shù)為1，故錯誤；
衰變過程要釋放能量，故錯誤。
故選：。
7．（2024?東湖區(qū)校級模擬）下列四幅圖分別對應四種說法，其中正確的是
A．圖甲中鈾238的半衰期是45億年，經(jīng)過45億年，10個鈾238必定有5個發(fā)生衰變
B．圖乙中氘核的比結合能小于氦核的比結合能
C．圖丙中一個氫原子從的能級向基態(tài)躍遷時，最多可以放出6種不同頻率的光
D．圖丁中為光電效應實驗，用不同光照射某金屬得到的關系圖，則光頻率最高
【答案】
【解答】、半衰期是大量放射性原子衰變的統(tǒng)計規(guī)律，對個別的原子沒有意義，故錯誤；
、比結合能越大原子核越穩(wěn)定，由于生成物比反應物更穩(wěn)定，所以氘核的比結合能小于氦核比結合能，故正確；
、一個氫原子從的能級向基態(tài)躍遷時，最多可以放出3種不同頻率的光，故錯誤；
、由丁圖可知：光對應的遏止電壓最大，根據(jù)動能定理結合光電效應方程可知光的頻率最高，故錯誤。
故選：。
8．（2024?江西模擬）1898年居里夫婦發(fā)現(xiàn)了放射性元素針。若元素針發(fā)生某種衰變，其半衰期是138天，衰變方程為，下列說法正確的是
A．該元素發(fā)生的是衰變
B．原子核含有3個核子
C．射線可用于腫瘤治療
D．的經(jīng)276天，已發(fā)生衰變的質量為
【答案】
【解答】、根據(jù)質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知原子核的電荷數(shù)為2，質量數(shù)為4，則核子數(shù)為4，是粒子，此衰變?yōu)樗プ?，而射線是伴隨著衰變產(chǎn)生的，故錯誤；
、射線在醫(yī)療上作為伽馬手術刀可以精準切除腫瘤組織，故正確；
、根據(jù)半衰期的定義可得，其中，，由此可知，的經(jīng)276天，還剩余，故已發(fā)生衰變的質量為，故錯誤。
故選：。
9．（2024?邗江區(qū)模擬）在醫(yī)療診斷中，常用半衰期為的作為示蹤原子，獲得的核反應方程為：，的衰變方程為：，則
A．為中子
B．衰變放出射線
C．比電離作用強
D．經(jīng)，會全部發(fā)生衰變
【答案】
【解答】根據(jù)電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒，可得核反應方程式為：，衰變方程為：。
、由核反應方程以及衰變方程可知：為粒子，為正電子。粒子的電離能力強于正電子，故錯誤，正確；
、的半衰期為，為2個半衰期，故剩余的原子數(shù)目為原來的，即，故錯誤。
故選：。
10．（2024?茂名一模）放射性同位素溫差電池又稱核電池技術比較成熟的核電池是利用衰變工作的，其半衰期大約88年，衰變方程為，下列說法正確的是
A．經(jīng)過88年，核電池的質量會減小一半
B．隨著電池的不斷消耗，的半衰期會逐漸減小
C．衰變放出的射線是射線，其電離能力強于射線
D．衰變放出的射線是射線，其本質上是帶負電荷的電子流
【答案】
【解答】．根據(jù)核反應過程遵循的質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知衰變放出的射線，質子數(shù)為2，質量數(shù)為4，是射線，其本質是原子核，電離能力最強，故正確，錯誤；
．經(jīng)過一個半衰期，一半質量的放射性元素會衰變?yōu)槠渌镔|，核電池的質量不會減小一半，故錯誤；
．半衰期是統(tǒng)計概念，只要是大量原子核衰變。半衰期是不變的，故錯誤。
故選：。
二．多選題（共5小題）
11．（2024?天津）中國釷基熔鹽堆即將建成小型實驗堆，為我國能源安全和可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。反應堆中涉及的核反應方程有：①②，下列說法正確的是
A．方程①中是中子
B．方程②中發(fā)生了衰變
C．受反應堆高溫影響，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】
【解答】．根據(jù)反應過程滿足質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，方程①中是中子，故正確；
．方程②中放出的粒子是電子，則發(fā)生了衰變，故正確；
．半衰期只由原子核自身決定，與外界因素無關，也不會受反應堆高溫影響，故的半衰期不變，故錯誤；
．方程②釋放電子，但該電子是由于原子核的中子轉化為質子釋放出來的，并不能說明電子是原子核的組成部分，故錯誤。
故選：。
12．（2024?浙江二模）2023年8月24日，日本政府不顧周邊國家的反對執(zhí)意向海洋排放福島第一核電站的核污水，核污水中的放射性物質會對海水產(chǎn)生長久的、風險不可控的污染。如核污水中的具有放射性，其發(fā)生衰變時的核反應方程為，該核反應過程中放出的能量為。設的結合能為，的結合能為，的結合能為，已知光在真空中的傳播速度為，則下列說法正確的是
A．的比結合能大于的比結合能
B．該核反應過程中放出的能量
C．該核反應過程中的質量虧損可以表示為
D．衰變過程中放出的光子是由新原子核從高能級向低能級躍遷產(chǎn)生的
【答案】
【解答】．比結合能越大，原子核越穩(wěn)定，由于比更穩(wěn)定，所以的比結合能大于的比結合能，故正確；
．該核反應過程中放出的能量為，故錯誤；
．根據(jù)愛因斯坦質能方程
可得，故錯誤；
．核衰變后，生成的新原子核位于高能級，能自發(fā)向低能級躍遷，從而放出光子，故正確。
故選：。
13．（2024?寧波二模）在磁感應強度為的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核發(fā)生了衰變放出了一個粒子。放射出的粒子及生成的新核在與磁場垂直的平面內做圓周運動。粒子的運動軌道半徑為，質量為和電荷量為。下面說法正確的是
A．衰變后產(chǎn)生的粒子與新核在磁場中運動的軌跡（箭頭表示運動方向）正確的是圖甲
B．新核在磁場中圓周運動的半徑
C．粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，環(huán)形電流大小為
D．若衰變過程中釋放的核能都轉化為粒子和新核的動能，則衰變過程中的質量虧損為
【答案】
【解答】．由于原子核靜止，根據(jù)動量守恒定律可知，放射出的粒子及生成的新核在衰變初始位置的速度相反，根據(jù)左手定則可知，兩者圓周運動的軌跡外切，根據(jù)洛倫茲力提供向心力有
解得：
由于衰變過程動量守恒，即大小相等，即電荷量越大，軌道半徑越小，可知粒子的軌道半徑大一些，可知衰變后產(chǎn)生的粒子與新核在磁場中運動的軌跡（箭頭表示運動方向）正確的是圖丁，故錯誤；
．根據(jù)質量數(shù)與電荷數(shù)守恒，該核反應方程為
由于質量為和電荷量為，則新核的質量為和電荷量為，根據(jù)上述有
，
由于動量守恒，即有
解得：
故正確；
．粒子圓周運動的周期
則粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，環(huán)形電流大小為
故錯誤；
．根據(jù)能量守恒定律有
根據(jù)質能方程有
△△
解得：
故正確。
故選：。
14．（2024?樂清市校級三模）（物理常識）下列說法正確的是
A．強子是參與強相互作用的粒子，質子、中子和電子都是強子
B．在慣性約束下，可以用高能量密度的激光照射參加反應物質從而引發(fā)核聚變
C．常見的金屬沒有規(guī)則的形狀，但具有確定的熔點，故金屬是晶體
D．取分子間距離為無窮遠時的分子勢能為0，則當時，分子勢能一定小于0
【答案】
【解答】強子是參與強相互作用的粒子，質子、中子都是強子，電子不是強子，故錯誤；
在慣性約束下，可以用高能量密度的激光照射參加反應物質從而引發(fā)核聚變，故正確；
常見的金屬沒有規(guī)則的形狀，但具有確定的熔點，故金屬是晶體，故正確；
取分子間距離為無窮遠時的分子勢能為0，當時分子勢能一定小于0，但是當時，根據(jù)分子勢能與分子間距離的圖像可以知道，分子勢能可能大于0，故錯誤。
故選：。
15．（2024?保定一模）人體暴露于強烈的中子輻射中會在血漿中產(chǎn)生鈉24，可以通過測量鈉24的數(shù)量來確定患者吸收的輻射劑量。鈉24具有放射性，某次研究其放射特性的實驗中，將孤立鈉24原子靜置于勻強磁場中，衰變后在磁場中形成兩條圓周徑跡，如圖所示，下列說法中正確的是
A．兩條軌跡對應的粒子的質量之和等于衰變前鈉24的質量
B．小圓和大圓的軌道半徑之比為
C．鈉24發(fā)生了衰變
D．小圓對應的粒子的運動方向為逆時針方向
【答案】
【解答】、根據(jù)愛因斯坦質能方程知，衰變的過程中有質量虧損，則兩條軌跡對應的粒子的質量之和小于衰變前鈉24的質量，故錯誤；
、根據(jù)洛倫茲力提供向心力可得：，解得：，因為衰變的過程中動量守恒，可知沿小圓和大圓運動的粒子的動量大小相等，所以衰變后電荷量大的軌道半徑小，沿小圓運動為衰變后產(chǎn)生的新核，根據(jù)左手定則知，則沿小圓運動的粒子的運動方向為逆時針方向，則沿大圓運動的粒子帶負電，所以鈉24發(fā)生了衰變，故正確；
、衰變放出的粒子為產(chǎn)生的新核為，根據(jù)，由于動量相同，所以，故正確。
故選：。
三．填空題（共5小題）
16．（2024?倉山區(qū)校級模擬）2011年3月11日，日本福島核電站發(fā)生核泄漏事故，其中銫對核輻射的影響最大，其半衰期約為30年。
（1）請寫出銫137發(fā)生衰變的核反應方程 已知53號元素是碘，56號元素是鋇。
（2）若在該反應過程中釋放的核能為，則該反應過程中質量虧損為 （真空中的光速為。
（3）泄漏出的銫137約要經(jīng)歷 年才會有的原子核發(fā)生衰變。
【答案】（1）；（2）；（3）90。
【解答】（1）銫發(fā)生衰變時，由質量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可得該核反應方程是
（2）根據(jù)愛因斯坦的質能方程，可得該反應過程中質量虧損是
（3）泄漏出的銫137有的原子核發(fā)生衰變，還剩，設衰變的時間約為，則有
半衰期約為30年，解得年。
故答案為：（1）；（2）；（3）90。
17．（2024?鯉城區(qū)校級模擬）全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站—山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程送電成功，標志著我國成為世界少數(shù)幾個掌握第四代核能技術的國家之一。目前核電站獲取核能的基本核反應方程：，這個核反應方程中的表示 。這個核反應釋放出大量核能；的比結合能 （選填“大于”“等于”或“小于” 的比結合能。已知、、、的質量分別為、、、，真空中的光速為，這個核反應中釋放的核能△ 。
【答案】（中子），大于，。
【解答】根據(jù)核反應書寫規(guī)則，質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，的質量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，所以表示中子，即；根據(jù)比結合能越大越穩(wěn)定的規(guī)律可知，的比結合能大于的比結合能；根據(jù)愛因斯坦的質能方程，釋放的核能為△△。
故答案為：（中子），大于，。
18．（2024?鯉城區(qū)校級二模）如圖所示關于原子核結構探究的一個重要實驗示意圖，圖中放射性元素釙射出的①是 粒子（選填“”或“” ，科學家查德威克研究證實從金屬鈹射出的射線②是由 組成的（選填“中子”或“射線” 。鈹核發(fā)生的核反應方程為 。
【答案】，中子，。
【解答】查德威克根據(jù)放射性元素釙射出的粒子轟擊金屬鈹發(fā)現(xiàn)了中子，其核反應方程為。
故答案為：，中子，。
19．（2024?泉州模擬）2023年8月25日，“中國環(huán)流三號”托卡馬克裝置首次實現(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高約束模式運行，是我國核能開發(fā)進程中的重要里程碑。其中的核反應方程之一為，則該核反應屬于 聚變 （選填“聚變”或“裂變” 反應，是 （選填“質子”或“中子” 。已知核的質量為，核的質量為，核的質量為，的質量為，真空中光速為，則該核反應釋放的核能大小為 。
【答案】聚變；質子；。
【解答】核反應方程
屬于核聚變反應；
設，根據(jù)質量數(shù)守恒
解得
根據(jù)電荷數(shù)守恒
解得
因此可知，反應式中的為質子；
根據(jù)愛因斯坦的質能方程可知，該核反應釋放的核能為。
故答案為：聚變；質子；。
20．（2024?寶山區(qū)校級模擬）快堆，全稱為快中子增殖反應堆，是指沒有中子慢化劑的核裂變反應堆?？於巡捎妙凶鋈剂?，在钚的外圍放置不易發(fā)生裂變的，钚239裂變釋放出的快中子被鈾238吸收，轉變?yōu)殁?39，鈾239極不穩(wěn)定，經(jīng)過衰變，進一步轉變?yōu)橐琢炎兊念?39，從而實現(xiàn)核燃料的“增殖”。
（1）鈾239轉變?yōu)轭?39，需要經(jīng)過 0 次衰變， 次衰變。
（2）通常的核裂變反應堆，需要將裂變產(chǎn)生的高速中子（快中子）減速成為速度較慢的中子（熱中子）。重水作慢化劑可使快中子減速。假設速度為的中子與重水中的氘核發(fā)生正面彈性碰撞，經(jīng)過一次碰撞后中子速度變?yōu)? 。
（3）钚239既可能發(fā)生衰變，也可能發(fā)生衰變。將钚239核置于勻強磁場中，衰變后粒子運動方向與磁場方向垂直，圖中的、、、分別表示粒子的運動軌跡，則下列說法正確的是 。
．衰變過程中粒子的動量守恒
．磁場方向垂直紙面向里
．甲圖是衰變，乙圖是衰變
．為粒子的運動軌跡，為粒子的運動軌跡
（4）如圖丙所示，兩極板間的電壓為，钚239衰變后放出的比荷為粒子以初速度從距離為、水平長度為的兩極板中心處水平射入，不計粒子的重力，則粒子射出極板時速度方向與水平方向夾角的正切值為 。
．
．
．
．
【答案】（1）0，2；
（2）；
（3）；
（4）。
【解答】（1）鈾是吸收了中子轉變?yōu)殁?，可知?39的質子數(shù)或核電荷數(shù)仍為92，即為。鈾衰變?yōu)轭匈|量數(shù)沒變，而質子數(shù)增加2，可知發(fā)生的是衰變，而發(fā)生衰變的實質是原子核內的中子轉化為一個質子和一個電子，即發(fā)生一次衰變原子核內的質子數(shù)要增加1，可知鈾239轉變?yōu)轭?39，經(jīng)過了2次衰變。
（2）設中子的質量為，氘核質量為。
以中子的初速度方向為正方向，由動量守恒定律：
由能量守恒定律得：
解得：
快中子與氘核碰撞，周圍
解得：
（3）、衰變過程中滿足動量守恒，釋放粒子與新核的動量大小相等、方向相反，故正確；
、根據(jù)左手定則分析，磁場的方向垂直紙面向里、向外圖形一樣，故錯誤；
、釋放粒子與新核的速度方向相反，根據(jù)帶電粒子在磁場中的運動不難分析：若軌跡為外切圓，則為衰變；若軌跡為內切圓，則為衰變，故錯誤；
、軌跡為外切圓，則為衰變；軌跡為內切圓，則為衰變，由知半徑與電荷量成反比，可知為粒子的運動軌跡，為粒子的運動軌跡，故正確；
故選：。
（4）平行極板間電壓為，板間距離為，由勻強電場的場強與電勢差的關系可知
粒子在平行極板間做類平拋運動，在水平方向粒子做勻速直線運動，有
粒子在豎直方向做初速度等于零的勻加速直線運動，有
豎直方向的分速度
射出平行極板時速度方向與水平方向的夾角的正切值為
由題意
則，故正確，錯誤。
故選：。
故答案為：（1）0，2；
（2）；
（3）；
（4）。
四．解答題（共5小題）
21．（2024?武進區(qū)校級模擬）掌握并采用核聚變產(chǎn)生能源是核物理中最具有前景的研究方向之一。太陽上的一種核反應為兩個氘核聚變成一個核。已知氘核的質量為，中子質量為，核的質量為。對應。
（1）寫出該核反應方程；
（2）計算上述核反應中釋放的核能△（保留三位有效數(shù)字）；
（3）若兩個氘核以相等的動能做對心碰撞即可發(fā)生上述核反應，且釋放的核能全部轉化成動能，則反應中生成的核和中子的動能各是多少？
【答案】（1）該核反應方程為；
（2）計算上述核反應中釋放的核能為；
（3）反應中生成的核和中子的動能分別是，。
【解答】（1）由質量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒，可知核反應方程為
（2）設核反應的質量虧損為△，則有△
根據(jù)質能方程有：△△
解得：△
（3）設核反應后核和中子的動量分別為、，動能分別為、，則根據(jù)動量守恒定律有
，
根據(jù)能量守恒定律有：△
解得，
答：（1）該核反應方程為；
（2）計算上述核反應中釋放的核能為；
（3）反應中生成的核和中子的動能分別是，。
22．（2024?江寧區(qū)校級模擬）在磁感應強度為的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次衰變。放射出的粒子在與磁場垂直的平面內做圓周運動。以、分別表示粒子的質量和電荷量。
（1）放射性原子核用表示，新核的元素符號用表示，寫出該衰變的核反應方程；
（2）粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，求環(huán)形電流大小。
【答案】（1）放射性原子核用表示，新核的元素符號用表示，該衰變的核反應方程為：；
（2）粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，環(huán)形電流大小為。
【考點】電流大小的計算；帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動；衰變的特點、本質及方程
【解答】（1）根據(jù)質量數(shù)與核電荷數(shù)守恒可知，反應方程為：。
（2）設粒子的速度大小為，根據(jù)牛頓第二定律：
可得：
即粒子在磁場中的運動周期為：
環(huán)形電流大小為：
答：（1）放射性原子核用表示，新核的元素符號用表示，該衰變的核反應方程為：；
（2）粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，環(huán)形電流大小為。
23．（2024?南關區(qū)校級模擬）如圖所示，在坐標系的第一象限內，分布著垂直紙面向外的勻強磁場（含坐標軸），磁感應強度大小為。坐標為的點處有一靜止的原子核發(fā)生了衰變，粒子的比荷為，放出的粒子以大小為的速度垂直磁場方向射入磁場中，方向與軸正方向成，剛好與軸相切而過，從軸射出。不計粒子重力及粒子與新原子核間相互作用，衰變后產(chǎn)生的新核為。
（1）寫出衰變的核反應方程；
（2）求粒子離開磁場的速度。
【答案】（1）衰變的核反應方程為；
（2）粒子離開磁場的速度為。
【解答】（1）原子核在發(fā)生衰變時，衰變前后質量數(shù)及電荷數(shù)守恒，則衰變的核反應方程為
；
（2）畫出粒子在磁場中運動軌跡如圖所示
由幾何知識可得
解得：
粒子在磁場中做圓周運動。由牛頓第二定律得
代入數(shù)據(jù)解得：；
答：（1）衰變的核反應方程為；
（2）粒子離開磁場的速度為。
24．（2024?海門區(qū)校級二模）我國是國際熱核聚變研究領域的領先者之一。在某次核反應中，一個氘核和一個氚核結合生成一個氦核，并放出一個粒子。已知氘核的比結合能為，氚核的比結合能為，該核反應釋放的核能為△，真空中光速為。
（1）寫出核反應方程并求出質量虧損；
（2）求氦核的比結合能。
【答案】（1）核反應方程為；質量虧損為；
（2）氦核的比結合能為。
【解答】（1）核反應方程為
根據(jù)質能方程△△
解得質量虧損為
（2）依題意，可得△
解得。
答：（1）核反應方程為；質量虧損為；
（2）氦核的比結合能為。
25．（2024?香坊區(qū)校級模擬）如圖，處的粒子源能不斷地向右發(fā)射速度為的粒子，假設粒子和核堆中靜止的核都能對心正碰并發(fā)生核反應。核反應的生成物均能從小孔進入板間垂直于紙面的勻強磁場（方向未知），磁感應強度的大小為，其中為一個質子（或中子）的質量（設原子核的質量等于各核子的質量和），為一個質子的電荷量，為板間距。已知生成物進入磁場后分別打在、兩點，、、、在同一水平線上，打在點的粒子，速度偏向角為。不計粒子重力和粒子間的相互作用力（核反應過程除外）。
（1）補全粒子與核發(fā)生核反應的方程： 。
（2）簡要說明，打在、兩點的分別是哪種粒子并判斷板間磁場的方向；
（3）假設每秒鐘發(fā)生次核反應，擊中點的粒子有被板吸收，以原速率反彈，求點每秒鐘受到的撞擊力多大。
【答案】（1）；
（2）打在點的粒子為中子，打在點的粒子則為碳核，磁場方向垂直紙面向外；
（3）點每秒鐘受到的撞擊力為。
【解答】（1）根據(jù)質量數(shù)守恒和質子數(shù)守恒可得，粒子與核發(fā)生核反應的方程：。
（2）打在點的粒子在磁場中未偏轉，所以不帶點，為中子。
打在點的粒子則為碳核，碳核帶正電，根據(jù)左手定則，可知磁場方向垂直紙面向外。
（3）根據(jù)題意：，故，由題意可知的質量為，電荷量為，根據(jù)洛倫茲力提供向心力有：
，解得：
核反應過程，遵循動量守恒：，故解得：
對△時間內被吸收的中子列動量定理，規(guī)定向右為正方向有：△△，解得：
對△時間內被反彈的中子列動量定理，規(guī)定向右為正方向有：△△△，解得：
故點每秒鐘受到的撞擊力
答：（1）；
（2）打在點的粒子為中子，打在點的粒子則為碳核，磁場方向垂直紙面向外；
（3）點每秒鐘受到的撞擊力為。

相關試卷

2025年高考物理壓軸訓練卷20 含解析：

這是一份2025年高考物理壓軸訓練卷20 含解析，共38頁。試卷主要包含了密立根油滴實驗原理如圖所示等內容，歡迎下載使用。

2025年高考物理壓軸訓練卷16 含解析：

這是一份2025年高考物理壓軸訓練卷16 含解析，共31頁。試卷主要包含了關于電磁波，下列說法正確的是，進行工作的等內容，歡迎下載使用。

2025年高考物理壓軸訓練卷11 含解析：

這是一份2025年高考物理壓軸訓練卷11 含解析，共36頁。試卷主要包含了，下列判定正確的是等內容，歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關試卷 更多

2025年高考物理壓軸訓練卷10 含解析

2025年高考物理壓軸訓練卷10 含解析
2025年高考物理壓軸訓練卷08 含解析

2025年高考物理壓軸訓練卷08 含解析
2025年高考物理壓軸訓練卷07 含解析

2025年高考物理壓軸訓練卷07 含解析
2025年高考物理壓軸訓練卷06 含解析

2025年高考物理壓軸訓練卷06 含解析
資料下載及使用幫助
版權申訴
版權申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認為該資料內容侵犯了您的知識產(chǎn)權，請掃碼添加我們的相關工作人員，我們盡可能的保護您的合法權益。
入駐教習網(wǎng)，可獲得資源免費推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權申訴二維碼
高考專區(qū)
歡迎來到教習網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內有效

設置密碼

6-20個字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部