2025届高考物理一轮复习专题练： 原子核
一、多选题
1．2017年1月9日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖。大多数原子核发生反应的过程中都伴随着中微子的产生，如核裂变、核聚变、β衰变等。下列关于核反应的说法正确的是( )
A.衰变为，经过3次α衰变、2次β衰变
B.是α衰变方程，是β衰变方程
C.是核裂变方程，也是原子弹的核反应方程之一
D.钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后还剩0.2g未衰变
2．下列说法正确的是( )
A.光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量
B.比结合能越大，原子核越稳定
C.将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期
D.原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损
3．1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使照相底版感光。如图所示，这种射线的粒子流进入磁场中分裂成①、②、③三束，则( )
A.①一定带正电 B.②一定带正电 C.③一定带负电 D.②一定带负电
4．2022年10月19日，中国新一代“人造太阳”（HL-2M）科学研究取得突破性进展，等离子体电流突破100万安培，创造了我国可控核聚变装置运行新纪录。已知该装置内部发生的核反应方程为，其中氘核的质量为2.0130 u，氦核的质量为3.0150 u，中子的质量为1.0087 u，1 u相当于931.5 MeV，在两个氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞，并且核反应释放的核能全部转化为动能的情况下，下列说法正确的是( )
A.该核反应吸收的能量为2.14 MeV
B.核反应后氦核与中子的动量等大反向
C.核反应后氦核的动能为0.71 MeV
D.该反应生成物的结合能小于反应物的结合能之和
5．图甲为研究光电效应的电路图，图乙为静止在匀强磁场中的某种放射性元素的原子核衰变后产生的新核Y和某种射线的径迹，下列说法正确的是( )
A.利用能够产生光电效应的两种（或多种）频率已知的光进行图甲实验可测出普朗克常量
B.图甲电源的正负极对调，在光照不变的情况下，可研究得出光电流存在饱和值
C.图乙对应的衰变方程为
D.图乙对应的衰变方程为
6．氢原子的能级图如图所示，已知金属钾的逸出功为2.25 eV，可见光的光子能量在1.62~3.11 eV之间.现有大量氢原子处于激发态，则下列说法中正确的是( )
A.氢原子的能级指的是氢原子的电势能
B.氢原子从能级跃迁到能级时辐射出光子的能量为0.66 eV
C.大量处于能级的氢原子在跃迁时辐射出的光子可以使金属钾发生光电效应，光电子的最大初动能可能为7.95 eV
D.从能级3跃迁到能级2和从能级4跃迁到能级2均辐射出可见光，用这两种光在同一双缝干涉装置中做实验，后者的相邻条纹间距更大
7．研究表明，中子发生β衰变后转化成质子和电子，同时放出质量可视为零的反中微子.在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个静止的中子发生β衰变，放出的质子在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动，其动能为.已知中子、质子、电子的质量分别为，元电荷为e，真空中的光速为c，且衰变过程中释放的能量全部转化为质子、电子和反中微子的动能.下列说法正确的是( )
A.质子做圆周运动的速度大小为
B.中子衰变的核反应方程为
C.电子和反中微子的总动能为
D.质子的圆周运动可等效成一个环形电流，其大小为
8．太阳辐射的总功率约为，其辐射的能量来自聚变反应.在聚变反应中，一个质量为（c为真空中的光速）的氘核和一个质量为的氚核结合为一个质量为的氦核，并放出一个X粒子，同时释放大约17.6 MeV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
C.太阳每秒因为辐射损失的质量约为
D.太阳每秒因为辐射损失的质量约为
9．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合事实的是( )
A.赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论
B.查德威克用α粒子轰击获得反冲核，发现了中子
C.贝可勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构
D.卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型
10．对于下列四个核反应方程的说法正确的是( )
①
②能量
③
④
A.①是发现中子的核反应方程 B.②是链式反应方程
C.③是核裂变方程，其中 D.④是α衰变方程，其中Y是中子
11．科学家利用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，两次的核反应方程分别为和.下列表述正确的有( )
A.X是中子 B.Y的质子数是3，中子数是6
C.两个核反应都没有质量亏损 D.氘和氚的核反应是核聚变反应
12．太阳能源于太阳内部的聚变反应，太阳质量也随之不断减少.设每次聚变反应可看作4个氢核结合成1个氦核，太阳每秒钟辐射的能量约为，下列说法正确的是( )
A.该聚变的核反应方程是
B.聚变反应在常温下不能发生
C.太阳每秒钟减少的质量约为
D.目前核电站采用的核燃料主要是氢核
参考答案
1．答案：AC
解析：A.衰变为，经过m次α衰变、n次β衰变，根据质量数与电荷数守恒有，，解得，，即衰变为，经过3次α衰变、2次β衰变，故A正确；B.反应方程式是轻核聚变方程，是β衰变方程，故B错误；C.反应方程式是重核裂变方程，也是原子弹的核反应方程之一，故C正确；D.钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后，发生5次衰变，根据，故D错误。
2．答案：AB
解析：A.光子像其他粒子一样，不但具有粒子性，也有波动性，不但具有能量，也具有动量，故A正确；
B.比结合能越大的原子核越稳定，故B正确；
C.放射性元素的半衰期与外界因素没有任何关系，只和本身性质有关，故C错误；
D.原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故D错误。
故选AB。
3．答案：AC
解析：①粒子向左偏，说明①粒子受到的洛伦兹力方向向左，由左手定则可知,①粒子带正电;同理可知，③粒子带负电;由于②粒子不偏转，则②粒子不带电。故A、C正确,B、D错误。
4．答案：BC
解析：根据质能方程，该核反应前后释放的能量，故A错误；核反应前后两氘核动量等大反向，因而反应后氦核与中子的动量等大反向，故B正确；核反应后的总动能，而，，联立解得氦核的动能为，中子的动能为，故C正确；比结合能又称平均结合能，等于结合能除以核子数，结合能是自由分散的核子结合成原子核所释放的能量，由于反应放出能量，该反应生成物的结合能大于反应物的结合能之和，故D错误；故本题正确答案为BC。
5．答案：ABD
解析：根据光电效应方程得，，联立两式解得，所以分别测出两次电流表读数恰好为零时电压表的示数和即可测得普朗克常量，选项A正确；题图甲电源的正负极对调，此时光电管中所加电压为正向电压，在光照不变的情况下，通过调节滑动变阻器可调节光电管两端的电压，可得出光电流存在的饱和值，选项B正确；由题图乙可知，发生的是β衰变，故衰变方程为，选项C错误，D正确.
6．答案：BC
解析：氢原子的能级指的是氢原子处于n能级时的能量值，包括氢原子的电势能和动能，故A错误；氢原子从能级跃迁到能级时辐射出光子的能量为，故B正确；根据题意可知，大量处于能级的氢原子在跃迁时，可以辐射3种光子，即从跃迁到2、从跃迁到和从跃迁到，若要使金属钾发生光电效应，且光电子的最大初动能为，则光子的能量为，可知此光子为从跃迁到时辐射的光子，故C正确；从能级3跃迁到能级2比从能级4跃迁到能级2辐射出可见光的能量小，由公式可知，从能级3跃迁到能级2辐射出可见光的波长较长，则用这两种光在同一双缝干涉装置中做实验，前者的相邻条纹间距更大，故D错误.
7．答案：CD
解析：质子做匀速圆周运动的动能为，解得速度大小为，A错误；根据电荷数守恒和质量数守恒可写出中子衰变的核反应方程为，B错误；电子和反中微子的总动能为，C正确；质子的圆周运动可等效成一个环形电流，其大小为，质子的运动周期为，联立解得，D正确.
8．答案：BC
解析：核聚变反应的方程为，故X粒子是中子，A错误；由能量守恒定律和质能关系可得，则X粒子的质量，故B正确；根据质能关系可知，太阳因辐射每秒损失的质量为一次核聚变反应损失的质量，故C正确，D错误.
9．答案：AC
解析：赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，贝可勒尔发现天然放射性现象，说明原子核内部有复杂结构，选项A、C正确；为卢瑟福发现质子的核反应方程，查德威克用α粒子轰击铍原子核，打出一种中性粒子流，其反应方程为，选项B错误；卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，选项D错误.
10．答案：AC
解析：①是发现中子的核反应方程，选项A正确；②是轻核聚变反应方程，选项B错误；③是核裂变方程，根据质量数和电荷数守恒，可得，选项C正确；④是原子核的人工转变方程，Y的质量数为1，电荷数为1，是质子，选项D错误.
11．答案：AD
解析：根据核反应方程的质量数，电荷数，所以X是中子，故A正确；根据核反应方程，X是中子，所以Y的质量数，电荷数，所以Y的质子数是3，中子数是，故B错误；两个核反应都有大量的能量释放出来，所以一定都有质量亏损，故C错误；氘和氚的核反应是核聚变反应，故D正确.
12．答案：BC
解析：根据质量数守恒和电荷数守恒，可得该聚变的核反应方程为，生成物是正电子，不是电子，A错误；该聚变反应需要在高温高压条件下发生，聚变反应在常温下不能发生，B正确；根据爱因斯坦的质能方程，可得太阳每秒钟减少的质量为，C正确；目前核电站采用的核燃料主要是铀核，利用铀核的裂变反应过程中释放的核能，D错误.
