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高考物理考前沖刺押題預測 原子核與核技術
一．選擇題（共8小題）
1．（2025 南通模擬）某微型核電池原料是Ni，衰變方程是Ni→Cu+X。則（　　）
A．X是中子
B．Cu比Ni更穩定
C．升高溫度可以加快Ni的衰變
D．Ni的質量等于Cu與X的質量之和
2．（2024秋 江蘇期末）2024年10月中國科學院近代物理研究所的研究團隊合成新核素钚227，并測量了它的半衰期。已知钚227的衰變方程為，則其中X是（　　）
A．α粒子 B．β粒子 C．質子 D．中子
3．（2024秋 紅橋區期末）釷基熔鹽堆是第四代核能反應堆，具有更安全、更清潔的特點，該反應堆以釷為核燃料。再生層釷俘獲一個中子后會變成釷，釷不穩定，經過多次β衰變轉化成易裂變鈾。下列說法正確的是（　　）
A．釷232和鈾233的半衰期不相同
B．β衰變中的電子是來源于原子核外的電子
C．釷232有90個中子，142個質子
D．鈾233的裂變方程可能為
4．（2024秋 豐臺區期末）如圖所示，靜止在勻強磁場中的U發生α衰變，衰變產生的新核與α粒子（He）作勻速圓周運動，粒子沿軌跡2運動的方向為順時針。則下列說法正確的是（　　）
A．新核沿軌跡1運動，方向為順時針
B．α粒子沿軌跡1運動，方向為逆時針
C．勻強磁場的方向垂直紙面向里
D．新核與α粒子運動的半徑之比為1：45
5．（2024秋 豐臺區期末）太陽輻射的能量主要來自于太陽內部的核聚變反應，下列核反應方程中屬于核聚變反應的是（　　）
A．HH→Hen
B．NHe→OH
C．FHe→HNe
D．Un→BaKrn
6．（2025 成都三模）近年來，我國核電技術快速發展，“中國核能”已成為國家建設的重要力量。目前，核電主要是通過鈾核裂變產生，在慢中子的轟擊下發生核反應：。關于核反應方程式中的元素，下列說法中正確的是（　　）
A．a＝48，b＝84 B．a＝36，b＝86 C．a＝38，b＝94 D．a＝37，b＝95
7．（2024秋 龍華區期末）氫原子中，將電子束縛在原子中運動的力是（　　）
A．萬有引力 B．洛倫茲力 C．庫侖力 D．重力
8．（2024秋 武昌區期末）一個α粒子融合到一個O核的核反應方程式為HeO→Ne，“比結合能曲線”如圖所示，下列說法正確的是（　　）
A．O核比Ne核穩定
B．反應式中最穩定的是He核
C．該核反應后的比結合能增加
D．反應式左邊的原子核比右邊的原子核具有較多的結合能
二．多選題（共4小題）
（多選）9．（2024秋 成都校級月考）在磁感應強度為B的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核（）發生α衰變放出了一個α粒子。放射出的α粒子（）及生成的新核Y在與磁場垂直的平面內做圓周運動，下列圖形表示它們的運動軌跡，箭頭表示運動方向。α粒子的運動軌道半徑為R，質量為m，電荷量為q。下面說法正確的是（　　）
A．衰變后產生的α粒子與新核Y在磁場中運動的軌跡圖是丁
B．新核Y與α粒子的周期之比為
C．α粒子的圓周運動可以等效成一個環形電流，環形電流大小為
D．若衰變過程中釋放的核能都轉化為α粒子和新核Y的動能，則衰變過程中的質量虧損為
（多選）10．（2024 東陽市三模）下列說法正確的是（　　）
A．彈力屬于電磁相互作用
B．質子和中子屬于強子
C．J.J.湯姆孫發現電子后又在實驗室發現了電子的衍射現象
D．赫茲在實驗室發現光電效應，并得出遏止電壓與入射光頻率成線性關系
（多選）11．（2024 金華模擬）下列說法正確的是（　　）
A．黑體輻射電磁波的強度隨波長的分布僅與黑體的溫度有關
B．強子是參與強相互作用的粒子，因而質子、中子和電子都屬于強子
C．液晶具有旋光性，加電場時偏振光被液晶層旋光呈現亮態
D．物理學中，反映宏觀自然過程的方向性的定律就是熱力學第二定律
（多選）12．（2023秋 遼寧期末）如圖為核電站的反應堆示意圖，下列說法正確的是（　　）
A．水泥防護層主要起保溫作用
B．鎘棒的作用是吸收中子控制反應速度
C．反應堆放出的熱量可直接全部轉化為電能
D．核反應堆中的核廢料需要裝入特定的容器深埋地下
三．填空題（共4小題）
13．（2023秋 密山市期末）貝可勒爾發現天然放射現象，揭開了人類研究原子核結構的序幕。如圖中P為放在勻強電場中的天然放射源，其放出的射線在電場中分成A、B、C三束。
（1）三種射線中，穿透能力最強，經常用來對金屬探傷的是 　 　射線；電離作用最強，動量最大，經常用來轟擊原子核的是 　 　射線。
（2）請完成以下與上述粒子有關的兩個核反應方程：
Th→Pa+　 　； 　 　Al→Pn。
14．（2024 泉州一模）“嫦娥六號”從月球背面南極的艾特肯盆地帶回的月壤里富含氦3元素。氦3可與氘發生核反應，生成無害的氦氣且不產生中子，因此被認為是非常完美的核燃料。該過程的核反應方程為 　 　，該核反應為 　 　反應（選填“聚變”“裂變”或“衰變”），該核反應釋放的總能量為18.5MeV，平均每個核子釋放的能量為 　 　MeV。
15．（2024 倉山區校級模擬）2011年3月11日，日本福島核電站發生核泄漏事故，其中銫137（）對核輻射的影響最大，其半衰期約為30年。
（1）請寫出銫137發生β衰變的核反應方程 　 　[已知53號元素是碘（I），56號元素是鋇（Ba）]。
（2）若在該反應過程中釋放的核能為E，則該反應過程中質量虧損為 　 　（真空中的光速為c）。
（3）泄漏出的銫137約要經歷 　 　年才會有87.5%的原子核發生衰變。
16．（2024春 普陀區校級期末）如圖，放射性元素鐳在衰變過程中釋放α、β、γ三種射線，分別進入勻強電場和勻強磁場中，則表示α射線的是 　 　，表示β射線的是 　 　；若射線都是垂直電場和磁場進入，則射線⑥將做以下三種運動中的哪一種：
A.勻速圓周運動
B.類平拋運動
C.一般曲線運動
填寫你的選項并闡述理由 　 　。
四．解答題（共4小題）
17．（2024秋 海口期末）嫦娥六號除了太陽能板之外，還帶了一塊“核電池“。某核電池中一個靜止的原子核發生了一次α衰變，放射出的核質量為m，速度的大小為v，生成的新核Pb質量為M。
（1）寫出該衰變的核反應方程；
（2）若該核反應過程中釋放的核能全部轉化為動能，求衰變過程釋放的核能。
18．（2024秋 南京期中）碳﹣14（）是碳﹣12（）的一種同位素，具有放射性。如圖甲是一個粒子檢測裝置的示意圖，圖乙為其俯視圖，粒子源釋放出經電離后的碳﹣14與碳﹣12原子核（初速度忽略不計），經直線加速器加速后由通道入口的中縫MN進入通道，該通道的上下表面是內半徑為R、外半徑為3R的半圓環，磁感應強度為B的勻強磁場垂直于半圓環，正對著通道出口處放置一張照相底片，能記錄粒子從出口射出時的位置。當直線加速器的加速電壓為U0時，碳﹣12原子核恰好能擊中照相底片的正中間位置，則：
（1）碳﹣14具有放射性，會發生β衰變，請寫出它的衰變方程，并計算碳﹣12原子核的比荷；
（2）照相底片上碳﹣14與碳﹣12原子核所擊中位置間的距離（結果用根號表示）；
（3）若加速電壓在之間變化，求碳﹣12原子核在磁場中運動的最短時間。
19．（2024秋 寶山區校級期中）自然界里有一些放射性重元素會發生一系列連續的衰變，形成放射性元素系。每個放射性元素系都有一個半衰期很長的始祖原子核，經過若干次連續衰變，直至生成一個穩定原子核。U的衰變過程如圖所示。
（1）（不定項）圖中的縱坐標表示原子核的 　 　。
（A）質子數
（B）核子數
（C）中子數
（D）質量數
（2）β粒子是 　 　。
（A）原子核外電子
（B）質子轉化而成
（C）原子核內電子
（D）中子轉化而成
（3）由U衰變成Po的過程中，共有 　 　種可能的衰變路徑。
（A）1
（B）2
（C）3
（D）4
（4）寫出U經過一次衰變，形成Th的核反應方程式：　 　。
（5）由U衰變成穩定核素的過程中，共發生 　 　次α衰變，　 　次β衰變。
20．（2024秋 松江區校級期中）嫦娥工程是我國自主對月球的探索和觀察，探月工程“繞、落、回”三步走的規劃已經如期完成，計劃2035年前后在月球建立研究基地。
（1）如圖所示，“嫦娥號”探月衛星在由地球飛向月球時，沿曲線從M點同N點飛行的過程中，速度逐漸減小，在此過程中探月衛星所受合力方向可能是圖中的 　 　。
（2）“嫦娥號”探月衛星進入離月球表面200公里的圓形工作軌道勻速繞行。此時“嫦娥號”　 　。
A.處于平衡狀態
B.做勻變速運動
C.受到月球引力和向心力兩個力的作用
D.受到月球的引力作為向心力
（3）“三號星”在離月球表面距離為h的圓形軌道繞月球飛行的過程中受到微小的阻力，軌道半徑將緩慢減小，在此運動過程中，衛星所受萬有引力大小將 　 　（填“減小”或“增大”）；其動能將 　 　（填“減小”或“增大”）。
（4）在某次探月過程中，載人探月飛船“嫦娥x號”飛臨月球，先在月球表面附近的圓軌道上繞月球做周期為T的勻速圓周運動，然后逐漸調整并安全登月。宇航員出艙后沿豎直方向做了一次跳躍，他騰空的高度為h，騰空時間為t。則月球的半徑為 　 　；月球的平均密度為 　 　。
（5）已知月球的質量約為地球質量的，月球的半徑約為地球半徑的，地球的第一宇宙速度為7.9km/s，落月前探月衛星的軌道是圓形的，且貼近月球表面，則該探月衛星運行的速度即月球第一宇宙速度約為 　 　。
A.0.4km/s
B.1.8km/s
C.11km/s
D.36km/s
（6）嫦娥六號探月工程創造了中國在太空探索領域的新紀錄。工程中的月球車采用同位素Pu電池為其保暖供電。Pu發生α衰變，半衰期為88年，已知Pu的質量為mPu，U的質量為mU，則 　 　。
A.Pu發生β衰變的衰變方程為Pu→UHe
B.一個Pu核衰變為Pu核釋放的能量為（mPu﹣mU）c2
C.月球晝夜溫差大，Pu在白天的衰變速度更快
D.Pu樣品放置176年后還將剩余5g未衰變
高考物理考前沖刺押題預測 原子核與核技術
參考答案與試題解析
一．選擇題（共8小題）
1．（2025 南通模擬）某微型核電池原料是Ni，衰變方程是Ni→Cu+X。則（　　）
A．X是中子
B．Cu比Ni更穩定
C．升高溫度可以加快Ni的衰變
D．Ni的質量等于Cu與X的質量之和
【考點】原子核的半衰期及影響因素；β衰變的特點、本質及方程．
【專題】定量思想；推理法；衰變和半衰期專題；推理論證能力．
【答案】B
【分析】根據核反應書寫規則、比結合能以及半衰期，質量虧損等知識進行分析解答。
【解答】解：A.根據質量數和電荷數守恒，X的質量數為0，電荷數為﹣1，故X是電子，即β射線，故A錯誤；
B.比的比結合能更大，則比更穩定，故B正確；
C.放射性元素的半衰期是由原子核自身決定的，與外界條件無關，升高溫度不能加快衰變，故C錯誤；
D.衰變時質量會減小才能釋放核能，故D錯誤。
故選：B。
【點評】考查核反應書寫規則、比結合能以及半衰期，質量虧損等知識，會根據題意進行準確分析解答。
2．（2024秋 江蘇期末）2024年10月中國科學院近代物理研究所的研究團隊合成新核素钚227，并測量了它的半衰期。已知钚227的衰變方程為，則其中X是（　　）
A．α粒子 B．β粒子 C．質子 D．中子
【考點】核反應前后質量數、質子數、中子數、核子數等參數的關系．
【專題】定量思想；推理法；衰變和半衰期專題；推理論證能力．
【答案】A
【分析】根據核反應方程的書寫規則計算并判斷粒子類型。
【解答】解：根據電荷數和質量數守恒，可知X的質量數為227﹣223＝4，電荷數為94﹣92＝2，故X是α粒子，故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
【點評】考查核反應方程的書寫規則，會根據題意進行準確分析解答。
3．（2024秋 紅橋區期末）釷基熔鹽堆是第四代核能反應堆，具有更安全、更清潔的特點，該反應堆以釷為核燃料。再生層釷俘獲一個中子后會變成釷，釷不穩定，經過多次β衰變轉化成易裂變鈾。下列說法正確的是（　　）
A．釷232和鈾233的半衰期不相同
B．β衰變中的電子是來源于原子核外的電子
C．釷232有90個中子，142個質子
D．鈾233的裂變方程可能為
【考點】結合能與比結合能的概念及物理意義；核反應前后質量數、質子數、中子數、核子數等參數的關系；β衰變的特點、本質及方程；原子核的半衰期及影響因素．
【專題】定量思想；推理法；衰變和半衰期專題；推理論證能力．
【答案】A
【分析】根據半衰期概念、β衰變的原因，質量數和電荷數守恒規律進行分析解答。
【解答】解：A．不同原子核的半衰期一般都不同，半衰期長短取決于原子核本身，與外界條件無關，故A正確；
B．β衰變釋放電子，來源于原子核內中子轉變而來，故B錯誤；
C．釷的質子數為90，中子數為142，故C錯誤；
D．裂變方程應滿足質子數和質量數守恒規則，該方程不滿足，故D錯誤。
故選：A。
【點評】考查原子核的衰變和半衰期問題，核反應方程的書寫規則，會根據題意進行準確分析解答。
4．（2024秋 豐臺區期末）如圖所示，靜止在勻強磁場中的U發生α衰變，衰變產生的新核與α粒子（He）作勻速圓周運動，粒子沿軌跡2運動的方向為順時針。則下列說法正確的是（　　）
A．新核沿軌跡1運動，方向為順時針
B．α粒子沿軌跡1運動，方向為逆時針
C．勻強磁場的方向垂直紙面向里
D．新核與α粒子運動的半徑之比為1：45
【考點】核反應（或粒子束）與磁場；α衰變的特點、本質及方程．
【專題】定性思想；定量思想；推理法；衰變和半衰期專題；推理論證能力．
【答案】D
【分析】根據動量守恒，可知兩粒子的動量大小方向關系；由洛倫茲力提供向心力，可得到半徑表達式，結合動量的關系，即可知電荷量大小對運動半徑的影響，分析新核與α粒子的軌跡；由粒子的運動特點，結合左手定則，可知勻強磁場的方向；由衰變過程中的電荷量守恒，可知新核與α粒子的電荷量之比，結合半徑表達式，即可知半徑之比。
【解答】解：A、根據動量守恒，可知兩粒子的動量大小相等，方向相反；
由洛倫茲力提供向心力，可得到半徑表達式，結合動量大小相等方向相反，即可知電荷量越大，運動半徑越小；
衰變過程，由電荷量守恒，可知新核的電荷量為α粒子的倍，即新核的電荷量比α粒子的電荷量大，新核的運動半徑小，故新核為軌跡2，α粒子為軌跡1，故A錯誤；
BC、由題意可知軌跡2為順時針，結合動量守恒，可知新核的初動量為豎直向上的，α粒子的初動量為豎直向下的，結合左手定則，可知勻強磁場方向為垂直紙面向外，其運動方向為順時針，故ABC錯誤；
D、由A選項分析可知，新核與α粒子的電荷量的比值為45，結合半徑表達式，即可知半徑之比為1：45，故D正確。
故選：D。
【點評】本題考查α粒子的特點，關鍵是理解α粒子衰變的過程中，電荷量和動量守恒。
5．（2024秋 豐臺區期末）太陽輻射的能量主要來自于太陽內部的核聚變反應，下列核反應方程中屬于核聚變反應的是（　　）
A．HH→Hen
B．NHe→OH
C．FHe→HNe
D．Un→BaKrn
【考點】輕核聚變的應用．
【專題】定性思想；歸納法；重核的裂變和輕核的聚變專題；理解能力．
【答案】A
【分析】根據核聚變、核裂變、人工轉變和α衰變、β衰變的特點逐項分析即可。
【解答】解：A、HH→Hen是核聚變反應，故A正確；
B、NHe→OH是人工轉變，故B錯誤；
C、FHe→HNe是人工轉變，故C錯誤；
D、Un→BaKrn是核裂變方程，故D錯誤。故選：A。
【點評】掌握核聚變、核裂變、人工轉變和α衰變、β衰變的特點是解題的基礎。
6．（2025 成都三模）近年來，我國核電技術快速發展，“中國核能”已成為國家建設的重要力量。目前，核電主要是通過鈾核裂變產生，在慢中子的轟擊下發生核反應：。關于核反應方程式中的元素，下列說法中正確的是（　　）
A．a＝48，b＝84 B．a＝36，b＝86 C．a＝38，b＝94 D．a＝37，b＝95
【考點】核反應前后質量數、質子數、中子數、核子數等參數的關系．
【專題】定量思想；推理法；重核的裂變和輕核的聚變專題；推理論證能力．
【答案】C
【分析】根據質量數和電荷數守恒列式解答。
【解答】解：根據核反應方程的書寫規則，即電荷數守恒和質量數守恒，可得235+1＝140+b+2×1，92+0＝54+a+2×0，聯立解得a＝38，b＝94，故C正確，ABD錯誤。
故選：C。
【點評】考查核反應方程的書寫規則，會根據題意進行準確分析解答。
7．（2024秋 龍華區期末）氫原子中，將電子束縛在原子中運動的力是（　　）
A．萬有引力 B．洛倫茲力 C．庫侖力 D．重力
【考點】原子核的內部構成．
【專題】定性思想；推理法；電場力與電勢的性質專題；推理論證能力．
【答案】C
【分析】在原子結構中，電子圍繞原子核運動，而原子核由質子和中子組成，其中質子帶正電。電子帶負電，因此，電子與原子核之間的相互作用力是關鍵。
【解答】解：在原子內部，電子與原子核之間的相互作用主要由電荷之間的庫侖力決定。由于電子帶負電，原子核帶正電，它們之間存在吸引力，這種吸引力就是庫侖力，它將電子束縛在原子核周圍，形成穩定的電子軌道。故將電子束縛在原子中運動的力是庫侖力，故C正確，ABD錯誤。
故選：C。
【點評】本題的關鍵在于理解原子內部電子與原子核之間的相互作用力。在原子尺度上，電荷之間的庫侖力是主導作用力，它決定了電子的運動軌跡和原子的穩定性。理解這一點，對于解答與原子結構和電子運動相關的問題至關重要。
8．（2024秋 武昌區期末）一個α粒子融合到一個O核的核反應方程式為HeO→Ne，“比結合能曲線”如圖所示，下列說法正確的是（　　）
A．O核比Ne核穩定
B．反應式中最穩定的是He核
C．該核反應后的比結合能增加
D．反應式左邊的原子核比右邊的原子核具有較多的結合能
【考點】比結合能隨質量數變化的曲線．
【專題】定量思想；推理法；愛因斯坦的質能方程應用專題；推理論證能力．
【答案】A
【分析】不同原子核的比結合能是不一樣的，中等大小的核的比結合能最大，這些核最穩定。
【解答】解：A.比結合能越大，原子核越穩定，由圖可得核比結合能大，比核更穩定，核反應后的比結合能降低，故A正確，C錯誤；
B.比結合能最小，反應式中最不穩定，故B錯誤；
D.比結合能比稍微大一點點，比結合能相對較小，結合能等于比結合能乘以核子數，所以反應式左邊的原子核比右邊的原子核結合能小，故D錯誤。
故選：A。
【點評】本題考查了結合能和比結合能的基本運用，知道結合能與比結合能的關系，知道比結合能越大，原子核越穩定。
二．多選題（共4小題）
（多選）9．（2024秋 成都校級月考）在磁感應強度為B的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核（）發生α衰變放出了一個α粒子。放射出的α粒子（）及生成的新核Y在與磁場垂直的平面內做圓周運動，下列圖形表示它們的運動軌跡，箭頭表示運動方向。α粒子的運動軌道半徑為R，質量為m，電荷量為q。下面說法正確的是（　　）
A．衰變后產生的α粒子與新核Y在磁場中運動的軌跡圖是丁
B．新核Y與α粒子的周期之比為
C．α粒子的圓周運動可以等效成一個環形電流，環形電流大小為
D．若衰變過程中釋放的核能都轉化為α粒子和新核Y的動能，則衰變過程中的質量虧損為
【考點】愛因斯坦質能方程的應用；動量和動能的區別與聯系；動量守恒定律的一般應用；帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動；核反應（或粒子束）與磁場．
【專題】定量思想；推理法；動量與動能定理或能的轉化與守恒定律綜合；愛因斯坦的質能方程應用專題；分析綜合能力．
【答案】AD
【分析】根據動量守恒結合左手定則判斷粒子的運動軌跡；根據質量數守恒和電荷數守恒判斷新核Y的質量和電荷量，根據α粒子和新核Y的周期判斷二者能否相遇；根據電流的定義分析；根據牛頓第二定律求得α粒子和新核Y的動量，根據質能方程結合動量和動能的關系求解質量虧損。
【解答】解：A．衰變后產生的α粒子和新核Y都帶正電荷，且在軌跡相切處的速度方向相反，根據左手定則可知，兩者圓周運動的軌跡外切，且都逆時針轉動，故A錯誤；
B．根據質量數與電荷數守恒，該核反應方程為
粒子在磁場中運動的周期為
則新核Y與α粒子的周期之比為，故B錯誤；
C．α粒子的圓周運動可以等效成一個環形電流，環形電流大小為，故C錯誤；
D．根據題意可知，新核Y的質量為
由p＝mv和可得：
又有
可得：pY＝pα＝qBR
則α粒子和新核Y的動能分別為，
又有ΔE＝Δmc2＝Ekα+EkY
解得：，故D正確。
故選：AD。
【點評】本題是原子核內容與磁場的綜合，首先是衰變問題，質量數與電荷數守恒；再就是衰變前后動量守恒，衰變后做勻速圓周運動，由牛頓第二定律就能求出半徑之比。
（多選）10．（2024 東陽市三模）下列說法正確的是（　　）
A．彈力屬于電磁相互作用
B．質子和中子屬于強子
C．J.J.湯姆孫發現電子后又在實驗室發現了電子的衍射現象
D．赫茲在實驗室發現光電效應，并得出遏止電壓與入射光頻率成線性關系
【考點】“基本”粒子；遏止電壓及其影響因素；電子的發現；核力與四種基本相互作用．
【專題】定性思想；歸納法；光電效應專題；理解能力．
【答案】AB
【分析】彈力和摩擦力在本質上 屬于電磁相互作用；常見的強子是質子和中子；G.P.湯姆孫發現了電子衍射現象；密立根得出遏止電壓與入射光頻率成線性關系。
【解答】解：A．彈力和摩擦力在本質上 屬于電磁相互作用，故A正確；
B．常見的強子是質子和中子，故B正確；
C．1897年J.J.湯姆孫發現電子，30年后，J.J.湯姆孫的兒子G.P.湯姆孫利用電子束照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣，所以不是J J湯姆孫發現的電子衍射現象，故C錯誤；
D．赫茲在實驗室發現光電效應，密立根得出遏止電壓與入射光頻率成線性關系，故D錯誤。
故選：AB。
【點評】知道電磁相互作用，以及強子的種類，了解發現電子和光電效應的相關物理學史是解題的基礎。
（多選）11．（2024 金華模擬）下列說法正確的是（　　）
A．黑體輻射電磁波的強度隨波長的分布僅與黑體的溫度有關
B．強子是參與強相互作用的粒子，因而質子、中子和電子都屬于強子
C．液晶具有旋光性，加電場時偏振光被液晶層旋光呈現亮態
D．物理學中，反映宏觀自然過程的方向性的定律就是熱力學第二定律
【考點】“基本”粒子；液晶；熱力學第二定律的不同表述與理解；熱輻射、黑體和黑體輻射現象．
【專題】定性思想；推理法；熱力學定律專題；電磁場理論和電磁波；理解能力．
【答案】ACD
【分析】根據物理學中關于黑體輻射、粒子分類、液晶性質以及熱力學定律的基本概念，需要對每個選項進行逐一分析，判斷其正確性。
【解答】解：A、根據普朗克黑體輻射定律描述黑體輻射隨著波長越短溫度越高則輻射越強，故黑體輻射電磁波的強度隨波長的分布只與黑體的溫度有關，故A正確；
B、物體間的相互作用力分為四種，其中有一種是強相互作用力，它是發生在強子之間的作用力，質子和中子都是強子，而電子屬于輕子，故B錯誤；
C、液晶具有旋光性，當加電場時，液晶分子的排列會發生變化，從而影響偏振光的旋轉，但是否呈現亮態取決于液晶分子的排列變化和偏振光的初始狀態，故C正確；
D、熱力學第二定律是物理學中反映宏觀自然過程方向性的定律，它描述了熱量傳遞、能量轉換等自然過程的方向性，即這些過程總是朝著某個特定的方向進行，而無法逆向進行，故D正確。
故選：ACD。
【點評】本題的關鍵在于理解每個選項所涉及的物理概念，特別是黑體輻射、粒子分類、液晶性質以及熱力學定律。正確理解這些概念是解答此類選擇題的基礎。同時，注意選項描述的準確性，避免因表述過于絕對或不準確而誤判。
（多選）12．（2023秋 遼寧期末）如圖為核電站的反應堆示意圖，下列說法正確的是（　　）
A．水泥防護層主要起保溫作用
B．鎘棒的作用是吸收中子控制反應速度
C．反應堆放出的熱量可直接全部轉化為電能
D．核反應堆中的核廢料需要裝入特定的容器深埋地下
【考點】重核裂變的應用（核電站與反應堆）．
【專題】定性思想；推理法；重核的裂變和輕核的聚變專題；推理論證能力．
【答案】BD
【分析】根據水泥防護層、鎘棒以及核電的發電過程，核廢料的處理的作用和方法進行分析判斷。
【解答】解：A．水泥防護層的作用是為了阻隔γ射線，避免放射性危害，不是為了保溫，故A錯誤；
B．鎘棒的作用是可以吸收中子，以控制反應速度，故B正確；
C．反應堆放出的熱量使水升溫，然后靠高溫高壓水蒸氣驅動熱汽輪機轉動發電，不可以直接全部轉化為電能，故C錯誤；
D．核反應堆中的核廢料需要裝入特定的容器深埋地下，故D正確。
故選：BD。
【點評】考查核反應堆的工作原理和核防護的問題，會根據題意進行準確分析解答。
三．填空題（共4小題）
13．（2023秋 密山市期末）貝可勒爾發現天然放射現象，揭開了人類研究原子核結構的序幕。如圖中P為放在勻強電場中的天然放射源，其放出的射線在電場中分成A、B、C三束。
（1）三種射線中，穿透能力最強，經常用來對金屬探傷的是 　B　射線；電離作用最強，動量最大，經常用來轟擊原子核的是 　C　射線。
（2）請完成以下與上述粒子有關的兩個核反應方程：
Th→Pa+　　； 　　Al→Pn。
【考點】α衰變的特點、本質及方程；α、β、γ射線的本質及特點．
【專題】定性思想；推理法；衰變和半衰期專題；推理論證能力．
【答案】見試題解答內容
【分析】（1）根據α、β、γ三種射線的帶電性質以及帶電粒子在電場中受力特點，判斷三種射線，在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，電離能力最弱；
（2）根據電荷數守恒、質量數守恒寫出衰變方程，通過一次α衰變電荷數少2，質量數少4，一次β衰變電荷數多1，質量數不變。
【解答】解：（1）α射線為氦核，帶正電，β射線為電子流，帶負電，γ射線為高頻電磁波，故根據電荷所受電場力特點可知：A為β射線，B為γ射線，C為α射線，三種射線中，穿透能力最強，經常用來對金屬探傷的是γ射線；電離作用最強，動量最大，經常用來轟擊原子核的是α射線。
（2）根據質量數和電荷數守恒定律，則有：→；Al→Pn。
故答案為：（1）B，C；（2），
【點評】熟練掌握α、β兩種衰變實質以及衰變方程的書寫，同時明確α、β、γ三種射線性質及應用，注意三種射線的聯系與區別。
14．（2024 泉州一模）“嫦娥六號”從月球背面南極的艾特肯盆地帶回的月壤里富含氦3元素。氦3可與氘發生核反應，生成無害的氦氣且不產生中子，因此被認為是非常完美的核燃料。該過程的核反應方程為 　　，該核反應為 　聚變　反應（選填“聚變”“裂變”或“衰變”），該核反應釋放的總能量為18.5MeV，平均每個核子釋放的能量為 　3.7　MeV。
【考點】核聚變的反應方程．
【專題】定量思想；推理法；衰變和半衰期專題；推理論證能力．
【答案】；聚變；3.7
【分析】依據重核裂變，輕核聚變的特點判斷，求出質量虧損，然后求出釋放的能量，再求出平均每個核子釋放的能量。
【解答】解：根據核反應質量數和電荷數守恒，該過程的核反應方程為
該核反應為聚變反應。
平均每個核子釋放的能量為
故答案為：；聚變；3.7
【點評】該題考查質能方程，正確求出質量虧損是解答的關鍵。
15．（2024 倉山區校級模擬）2011年3月11日，日本福島核電站發生核泄漏事故，其中銫137（）對核輻射的影響最大，其半衰期約為30年。
（1）請寫出銫137發生β衰變的核反應方程 　　[已知53號元素是碘（I），56號元素是鋇（Ba）]。
（2）若在該反應過程中釋放的核能為E，則該反應過程中質量虧損為 　　（真空中的光速為c）。
（3）泄漏出的銫137約要經歷 　90　年才會有87.5%的原子核發生衰變。
【考點】β衰變的特點、本質及方程；愛因斯坦質能方程的應用．
【專題】信息給予題；定量思想；推理法；光電效應專題；衰變和半衰期專題；理解能力．
【答案】（1）；（2）；（3）90。
【分析】（1）根據質量數和核電荷數守恒求解核反應方程；
（2）根據愛因斯坦質量方程求解質量虧損；
（3）根據半衰期求衰變時間。
【解答】解：（1）銫137（）發生β衰變時，由質量數和電荷數守恒，可得該核反應方程是
（2）根據愛因斯坦的質能方程E＝mc2，可得該反應過程中質量虧損是
（3）泄漏出的銫137有87.5%的原子核發生衰變，還剩12.5%，設衰變的時間約為t，則有
半衰期約為30年，解得t＝90年。
故答案為：（1）；（2）；（3）90。
【點評】本題考查了核反應方程的書寫、半衰期的求解以及愛因斯坦的質能方程，要求熟練掌握相關知識。
16．（2024春 普陀區校級期末）如圖，放射性元素鐳在衰變過程中釋放α、β、γ三種射線，分別進入勻強電場和勻強磁場中，則表示α射線的是 　③④　，表示β射線的是 　①⑥　；若射線都是垂直電場和磁場進入，則射線⑥將做以下三種運動中的哪一種：
A.勻速圓周運動
B.類平拋運動
C.一般曲線運動
填寫你的選項并闡述理由 　在磁場中粒子僅受洛倫茲力，洛倫茲力始終垂直于速度方向提供向心力，故在磁場中做勻速圓周運動　。
【考點】α衰變的特點、本質及方程；β衰變的特點、本質及方程．
【專題】定性思想；推理法；帶電粒子在復合場中的運動專題；推理論證能力．
【答案】③④，①⑥，A，在磁場中粒子僅受洛倫茲力，洛倫茲力始終垂直于速度方向提供向心力，故在磁場中做勻速圓周運動。
【分析】根據粒子受電場力的方向分析；根據左手定則分析粒子受洛倫茲力的方向；根據粒子的受力特點分析運動性質。
【解答】解：α射線實質為氦核，帶正電，根據電荷所受電場力特點可知：③為α射線；在磁場中α射線受到的洛倫茲力向左，故④是α射線。
β射線為電子流，帶負電，根據電荷所受電場力特點可知：①為β射線；在磁場中β射線受到的洛倫茲力向右，故⑥是β射線。
⑥是β射線，在磁場中粒子僅受洛倫茲力，洛倫茲力始終垂直于速度方向提供向心力，故在磁場中做勻速圓周運動。
故選A。
故答案為：③④，①⑥，在磁場中粒子僅受洛倫茲力，洛倫茲力始終垂直于速度方向提供向心力，故在磁場中做勻速圓周運動。
【點評】能正確對α粒子和β粒子受力分析是解題的關鍵，注意在分析受洛倫茲力時，四指的指向。
四．解答題（共4小題）
17．（2024秋 海口期末）嫦娥六號除了太陽能板之外，還帶了一塊“核電池“。某核電池中一個靜止的原子核發生了一次α衰變，放射出的核質量為m，速度的大小為v，生成的新核Pb質量為M。
（1）寫出該衰變的核反應方程；
（2）若該核反應過程中釋放的核能全部轉化為動能，求衰變過程釋放的核能。
【考點】愛因斯坦質能方程的應用；α衰變的特點、本質及方程．
【專題】定量思想；推理法；愛因斯坦的質能方程應用專題；推理論證能力．
【答案】（1）該衰變的核反應方程為；
（2）衰變過程釋放的核能為。
【分析】（1）根據質量數守恒和電荷數守恒得出衰變的方程；
（2）根據動量守恒及能量守恒定律求解。
【解答】解：（1）根據質量數守恒和電荷數守恒可得該衰變的核反應方程
（2）規定新核運動方向為正方向，由動量守恒定律
0＝Mv′﹣mv
由能量守恒定律可知，該衰變過程釋放的核能為
聯立解得：
答：（1）該衰變的核反應方程為；
（2）衰變過程釋放的核能為。
【點評】本題主要考查了衰變及動量守恒定律的應用，熟悉核反應方程的寫法，結合動量守恒定律和能量守恒即可完成分析。
18．（2024秋 南京期中）碳﹣14（）是碳﹣12（）的一種同位素，具有放射性。如圖甲是一個粒子檢測裝置的示意圖，圖乙為其俯視圖，粒子源釋放出經電離后的碳﹣14與碳﹣12原子核（初速度忽略不計），經直線加速器加速后由通道入口的中縫MN進入通道，該通道的上下表面是內半徑為R、外半徑為3R的半圓環，磁感應強度為B的勻強磁場垂直于半圓環，正對著通道出口處放置一張照相底片，能記錄粒子從出口射出時的位置。當直線加速器的加速電壓為U0時，碳﹣12原子核恰好能擊中照相底片的正中間位置，則：
（1）碳﹣14具有放射性，會發生β衰變，請寫出它的衰變方程，并計算碳﹣12原子核的比荷；
（2）照相底片上碳﹣14與碳﹣12原子核所擊中位置間的距離（結果用根號表示）；
（3）若加速電壓在之間變化，求碳﹣12原子核在磁場中運動的最短時間。
【考點】β衰變的特點、本質及方程；帶電粒子由電場進入磁場中的運動．
【專題】定量思想；推理法；帶電粒子在復合場中的運動專題；推理論證能力．
【答案】（1）碳﹣14具有放射性，會發生β衰變，它的衰變方程為，碳﹣12原子核的比荷為；
（2）照相底片上碳﹣14與碳﹣12原子核所擊中位置間的距離為；
（3）若加速電壓在之間變化，碳﹣12原子核在磁場中運動的最短時間為。
【分析】（1）根據質量數守恒和電荷數守恒寫出衰變方程；根據動能定理結合牛頓第二定律計算比荷；
（2）根據動能定理和牛頓第二定律分別求出兩種粒子的軌道半徑，然后根據幾何關系計算；
（3）計算出粒子的最小偏轉角，進而根據周期公式計算最短時間。
【解答】解：（1）碳14衰變成為氮14的過程，會放出β射線，其衰變方程為
由題意可知當碳﹣12恰好能擊中照相底片的正中間位置時，其運動半徑為
r＝R+R＝2R
設碳﹣12經過加速后獲得的速度大小為v，根據動能定理有
根據牛頓第二定律有
聯立解得
，
（2）設碳﹣12粒子和碳﹣14粒子經過加速后獲得的速度大小分別為v1、v2，根據動能定理有
根據牛頓第二定律有
聯立解得
r1＝2R，
則照相底片上碳﹣12和碳﹣14所擊中位置間的距離
（3）粒子在磁場做圓周運動的半徑與加速電壓和比荷的關系
若，碳﹣12粒子的半徑范圍
粒子打在內圓環上，軌跡與內圓環交于C點。當MC⊥CO時，圓弧MC對應的圓心角θ最小，用時最短，則有
，
答：（1）碳﹣14具有放射性，會發生β衰變，它的衰變方程為，碳﹣12原子核的比荷為；
（2）照相底片上碳﹣14與碳﹣12原子核所擊中位置間的距離為；
（3）若加速電壓在之間變化，碳﹣12原子核在磁場中運動的最短時間為。
【點評】能夠分析清楚粒子的運動過程，掌握洛倫茲力提供向心力公式的應用，以及動能定理的應用是解題的基礎。
19．（2024秋 寶山區校級期中）自然界里有一些放射性重元素會發生一系列連續的衰變，形成放射性元素系。每個放射性元素系都有一個半衰期很長的始祖原子核，經過若干次連續衰變，直至生成一個穩定原子核。U的衰變過程如圖所示。
（1）（不定項）圖中的縱坐標表示原子核的 　C　。
（A）質子數
（B）核子數
（C）中子數
（D）質量數
（2）β粒子是 　D　。
（A）原子核外電子
（B）質子轉化而成
（C）原子核內電子
（D）中子轉化而成
（3）由U衰變成Po的過程中，共有 　B　種可能的衰變路徑。
（A）1
（B）2
（C）3
（D）4
（4）寫出U經過一次衰變，形成Th的核反應方程式：　U→ThHe　。
（5）由U衰變成穩定核素的過程中，共發生 　7　次α衰變，　4　次β衰變。
【考點】半衰期的相關計算；α、β、γ射線的本質及特點；α衰變的特點、本質及方程；β衰變的特點、本質及方程；計算α和β衰變的次數．
【專題】定量思想；推理法；衰變和半衰期專題；推理論證能力．
【答案】（1）C；（2）D；（3）B；（4）U→ThHe；（5）7，4
【分析】結合原子核的組成判斷；根據β衰變的實質分析；根據電荷數守恒、質量數守恒書寫衰變方程并求出α、β衰變的次數。
【解答】解：（1）U的中子數為235﹣92＝143，由圖可知圖中的縱坐標表示原子核的中子數，故C正確，ABD錯誤。
故選：C。
（2）β衰變的實質是核內一個中子轉化為一個質子和一個電子，質子留在原子核內，電子釋放出來，故ABC錯誤，D正確；
故選：D。
（3）由圖可知由U衰變成Po的過程中，共有2種可能的衰變路徑，故ACD錯誤，B正確；
故選：B。
（4）根據質量數與電荷數守恒有U→ThHe
（5）由圖可知，U衰變最終生成的穩定核素為Pb，α衰變時質量數減少4，電荷數減少2，β衰變的過程中質量數不變，電荷數增加1，所以經過的α衰變的次數：x次＝7次，β衰變的次數：y＝（82+2×7﹣92）次＝4次。
故答案為：（1）C；（2）D；（3）B；（4）U→ThHe；（5）7，4
【點評】解決本題的關鍵知道兩種衰變的實質，知道衰變的過程中電荷數守恒、質量數守恒。基礎題目。
20．（2024秋 松江區校級期中）嫦娥工程是我國自主對月球的探索和觀察，探月工程“繞、落、回”三步走的規劃已經如期完成，計劃2035年前后在月球建立研究基地。
（1）如圖所示，“嫦娥號”探月衛星在由地球飛向月球時，沿曲線從M點同N點飛行的過程中，速度逐漸減小，在此過程中探月衛星所受合力方向可能是圖中的 　D　。
（2）“嫦娥號”探月衛星進入離月球表面200公里的圓形工作軌道勻速繞行。此時“嫦娥號”　D　。
A.處于平衡狀態
B.做勻變速運動
C.受到月球引力和向心力兩個力的作用
D.受到月球的引力作為向心力
（3）“三號星”在離月球表面距離為h的圓形軌道繞月球飛行的過程中受到微小的阻力，軌道半徑將緩慢減小，在此運動過程中，衛星所受萬有引力大小將 　增大　（填“減小”或“增大”）；其動能將 　增大　（填“減小”或“增大”）。
（4）在某次探月過程中，載人探月飛船“嫦娥x號”飛臨月球，先在月球表面附近的圓軌道上繞月球做周期為T的勻速圓周運動，然后逐漸調整并安全登月。宇航員出艙后沿豎直方向做了一次跳躍，他騰空的高度為h，騰空時間為t。則月球的半徑為 　　；月球的平均密度為 　　。
（5）已知月球的質量約為地球質量的，月球的半徑約為地球半徑的，地球的第一宇宙速度為7.9km/s，落月前探月衛星的軌道是圓形的，且貼近月球表面，則該探月衛星運行的速度即月球第一宇宙速度約為 　B　。
A.0.4km/s
B.1.8km/s
C.11km/s
D.36km/s
（6）嫦娥六號探月工程創造了中國在太空探索領域的新紀錄。工程中的月球車采用同位素Pu電池為其保暖供電。Pu發生α衰變，半衰期為88年，已知Pu的質量為mPu，U的質量為mU，則 　D　。
A.Pu發生β衰變的衰變方程為Pu→UHe
B.一個Pu核衰變為Pu核釋放的能量為（mPu﹣mU）c2
C.月球晝夜溫差大，Pu在白天的衰變速度更快
D.Pu樣品放置176年后還將剩余5g未衰變
【考點】愛因斯坦質能方程的應用；計算天體的質量和密度；宇宙速度的計算；α衰變的特點、本質及方程；半衰期的相關計算．
【專題】定量思想；推理法；衰變和半衰期專題；推理論證能力．
【答案】（1）D；（2）D；（3）增大；增大；（4）； ；（5）B；（6）AD。
【分析】（1）根據曲線運動的條件分析判斷；
（2）根據勻速圓周運動的特點分析；
（3）根據萬有引力提供向心力結合動能公式分析求解；
（4）根據宇航員下落過程做自由落體運動，求出重力加速度，根據萬有引力近似等于重力結合牛頓第二定律及密度公式分析求解；
（5）在地球表面和月球表面由牛頓第二定律列方程組求解；
（6）根據發生α衰變的衰變方程分析判斷；根據質能方程分析判斷；根據半衰期分析判斷。
【解答】解：（1）“嫦娥號”探月衛星在由地球飛向月球時，沿曲線從M點向N點飛行的過程中，速度逐漸減小，故合力指向運動軌跡的凹側，且合力與速度的方向的夾角要大于90°，故ABC錯誤，D正確。
故選：D。
（2）AB．“嫦娥號”做勻速圓周運動，一定有向心加速度，向心加速度的方向不斷變化，故不處于平衡狀態，也不是勻變速運動，故AB錯誤；
CD．“嫦娥號”做勻速圓周運動的向心力是由月球對“嫦娥號”的引力提供，只受到月球引力作用，故C錯誤，D正確。
故選：D。
（3）根據可知，軌道半徑緩慢減小，衛星所受萬有引力大小將增大；
萬有引力提供向心力，由牛頓第二定律得：
衛星動能為
聯立解得：
所以，衛星軌道半徑緩慢減小，衛星動能將增大。
（4）宇航員騰空的過程做豎直上拋運動，下落過程做自由落體運動，則有
解得：
根據萬有引力近似等于重力得：
在月球表面附近的圓軌道上繞月球做周期為T的勻速圓周運動，由牛頓第二定律得：
根據密度公式得：
聯立解得：
（5）在地球表面由牛頓第二定律
在月球表面由牛頓第二定律
聯立解得：
v月＝1.8km/s，故ACD錯誤，B正確。
故選：B。
（6）A．發生α衰變的衰變方程為
故A錯誤；
B．一個核衰變為核釋放的能量為
故B錯誤；
C．半衰期由原子核內部結構決定，與外界環境無關，故C錯誤；
D．樣品放置176年后還將剩余
故D正確。
故選：D。
故答案為：（1）D；（2）D；（3）增大；增大；（4）； ；（5）B；（6）AD。
【點評】本題考查曲線運動條件、勻速圓周運動的特點、萬有引力的應用、質能方程、半衰期的相關知識，注意理解半衰期的概念，熟練掌握萬有引力在天體中的應用。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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