【高考押题卷】2025年高考物理高频易错考前冲刺 原子核与核技术（含解析）

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高考物理考前冲刺押题预测 原子核与核技术
一．选择题（共8小题）
1．（2025 南通模拟）某微型核电池原料是Ni，衰变方程是Ni→Cu+X。则（　　）
A．X是中子
B．Cu比Ni更稳定
C．升高温度可以加快Ni的衰变
D．Ni的质量等于Cu与X的质量之和
2．（2024秋 江苏期末）2024年10月中国科学院近代物理研究所的研究团队合成新核素钚227，并测量了它的半衰期。已知钚227的衰变方程为，则其中X是（　　）
A．α粒子 B．β粒子 C．质子 D．中子
3．（2024秋 红桥区期末）钍基熔盐堆是第四代核能反应堆，具有更安全、更清洁的特点，该反应堆以钍为核燃料。再生层钍俘获一个中子后会变成钍，钍不稳定，经过多次β衰变转化成易裂变铀。下列说法正确的是（　　）
A．钍232和铀233的半衰期不相同
B．β衰变中的电子是来源于原子核外的电子
C．钍232有90个中子，142个质子
D．铀233的裂变方程可能为
4．（2024秋 丰台区期末）如图所示，静止在匀强磁场中的U发生α衰变，衰变产生的新核与α粒子（He）作匀速圆周运动，粒子沿轨迹2运动的方向为顺时针。则下列说法正确的是（　　）
A．新核沿轨迹1运动，方向为顺时针
B．α粒子沿轨迹1运动，方向为逆时针
C．匀强磁场的方向垂直纸面向里
D．新核与α粒子运动的半径之比为1：45
5．（2024秋 丰台区期末）太阳辐射的能量主要来自于太阳内部的核聚变反应，下列核反应方程中属于核聚变反应的是（　　）
A．HH→Hen
B．NHe→OH
C．FHe→HNe
D．Un→BaKrn
6．（2025 成都三模）近年来，我国核电技术快速发展，“中国核能”已成为国家建设的重要力量。目前，核电主要是通过铀核裂变产生，在慢中子的轰击下发生核反应：。关于核反应方程式中的元素，下列说法中正确的是（　　）
A．a＝48，b＝84 B．a＝36，b＝86 C．a＝38，b＝94 D．a＝37，b＝95
7．（2024秋 龙华区期末）氢原子中，将电子束缚在原子中运动的力是（　　）
A．万有引力 B．洛伦兹力 C．库仑力 D．重力
8．（2024秋 武昌区期末）一个α粒子融合到一个O核的核反应方程式为HeO→Ne，“比结合能曲线”如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．O核比Ne核稳定
B．反应式中最稳定的是He核
C．该核反应后的比结合能增加
D．反应式左边的原子核比右边的原子核具有较多的结合能
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2024秋 成都校级月考）在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生α衰变放出了一个α粒子。放射出的α粒子（）及生成的新核Y在与磁场垂直的平面内做圆周运动，下列图形表示它们的运动轨迹，箭头表示运动方向。α粒子的运动轨道半径为R，质量为m，电荷量为q。下面说法正确的是（　　）
A．衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹图是丁
B．新核Y与α粒子的周期之比为
C．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为
D．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核Y的动能，则衰变过程中的质量亏损为
（多选）10．（2024 东阳市三模）下列说法正确的是（　　）
A．弹力属于电磁相互作用
B．质子和中子属于强子
C．J.J.汤姆孙发现电子后又在实验室发现了电子的衍射现象
D．赫兹在实验室发现光电效应，并得出遏止电压与入射光频率成线性关系
（多选）11．（2024 金华模拟）下列说法正确的是（　　）
A．黑体辐射电磁波的强度随波长的分布仅与黑体的温度有关
B．强子是参与强相互作用的粒子，因而质子、中子和电子都属于强子
C．液晶具有旋光性，加电场时偏振光被液晶层旋光呈现亮态
D．物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律
（多选）12．（2023秋 辽宁期末）如图为核电站的反应堆示意图，下列说法正确的是（　　）
A．水泥防护层主要起保温作用
B．镉棒的作用是吸收中子控制反应速度
C．反应堆放出的热量可直接全部转化为电能
D．核反应堆中的核废料需要装入特定的容器深埋地下
三．填空题（共4小题）
13．（2023秋 密山市期末）贝可勒尔发现天然放射现象，揭开了人类研究原子核结构的序幕。如图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场中分成A、B、C三束。
（1）三种射线中，穿透能力最强，经常用来对金属探伤的是 　 　射线；电离作用最强，动量最大，经常用来轰击原子核的是 　 　射线。
（2）请完成以下与上述粒子有关的两个核反应方程：
Th→Pa+　 　； 　 　Al→Pn。
14．（2024 泉州一模）“嫦娥六号”从月球背面南极的艾特肯盆地带回的月壤里富含氦3元素。氦3可与氘发生核反应，生成无害的氦气且不产生中子，因此被认为是非常完美的核燃料。该过程的核反应方程为 　 　，该核反应为 　 　反应（选填“聚变”“裂变”或“衰变”），该核反应释放的总能量为18.5MeV，平均每个核子释放的能量为 　 　MeV。
15．（2024 仓山区校级模拟）2011年3月11日，日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯137（）对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年。
（1）请写出铯137发生β衰变的核反应方程 　 　[已知53号元素是碘（I），56号元素是钡（Ba）]。
（2）若在该反应过程中释放的核能为E，则该反应过程中质量亏损为 　 　（真空中的光速为c）。
（3）泄漏出的铯137约要经历 　 　年才会有87.5%的原子核发生衰变。
16．（2024春 普陀区校级期末）如图，放射性元素镭在衰变过程中释放α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，则表示α射线的是 　 　，表示β射线的是 　 　；若射线都是垂直电场和磁场进入，则射线⑥将做以下三种运动中的哪一种：
A.匀速圆周运动
B.类平抛运动
C.一般曲线运动
填写你的选项并阐述理由 　 　。
四．解答题（共4小题）
17．（2024秋 海口期末）嫦娥六号除了太阳能板之外，还带了一块“核电池“。某核电池中一个静止的原子核发生了一次α衰变，放射出的核质量为m，速度的大小为v，生成的新核Pb质量为M。
（1）写出该衰变的核反应方程；
（2）若该核反应过程中释放的核能全部转化为动能，求衰变过程释放的核能。
18．（2024秋 南京期中）碳﹣14（）是碳﹣12（）的一种同位素，具有放射性。如图甲是一个粒子检测装置的示意图，图乙为其俯视图，粒子源释放出经电离后的碳﹣14与碳﹣12原子核（初速度忽略不计），经直线加速器加速后由通道入口的中缝MN进入通道，该通道的上下表面是内半径为R、外半径为3R的半圆环，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于半圆环，正对着通道出口处放置一张照相底片，能记录粒子从出口射出时的位置。当直线加速器的加速电压为U0时，碳﹣12原子核恰好能击中照相底片的正中间位置，则：
（1）碳﹣14具有放射性，会发生β衰变，请写出它的衰变方程，并计算碳﹣12原子核的比荷；
（2）照相底片上碳﹣14与碳﹣12原子核所击中位置间的距离（结果用根号表示）；
（3）若加速电压在之间变化，求碳﹣12原子核在磁场中运动的最短时间。
19．（2024秋 宝山区校级期中）自然界里有一些放射性重元素会发生一系列连续的衰变，形成放射性元素系。每个放射性元素系都有一个半衰期很长的始祖原子核，经过若干次连续衰变，直至生成一个稳定原子核。U的衰变过程如图所示。
（1）（不定项）图中的纵坐标表示原子核的 　 　。
（A）质子数
（B）核子数
（C）中子数
（D）质量数
（2）β粒子是 　 　。
（A）原子核外电子
（B）质子转化而成
（C）原子核内电子
（D）中子转化而成
（3）由U衰变成Po的过程中，共有 　 　种可能的衰变路径。
（A）1
（B）2
（C）3
（D）4
（4）写出U经过一次衰变，形成Th的核反应方程式：　 　。
（5）由U衰变成稳定核素的过程中，共发生 　 　次α衰变，　 　次β衰变。
20．（2024秋 松江区校级期中）嫦娥工程是我国自主对月球的探索和观察，探月工程“绕、落、回”三步走的规划已经如期完成，计划2035年前后在月球建立研究基地。
（1）如图所示，“嫦娥号”探月卫星在由地球飞向月球时，沿曲线从M点同N点飞行的过程中，速度逐渐减小，在此过程中探月卫星所受合力方向可能是图中的 　 　。
（2）“嫦娥号”探月卫星进入离月球表面200公里的圆形工作轨道匀速绕行。此时“嫦娥号”　 　。
A.处于平衡状态
B.做匀变速运动
C.受到月球引力和向心力两个力的作用
D.受到月球的引力作为向心力
（3）“三号星”在离月球表面距离为h的圆形轨道绕月球飞行的过程中受到微小的阻力，轨道半径将缓慢减小，在此运动过程中，卫星所受万有引力大小将 　 　（填“减小”或“增大”）；其动能将 　 　（填“减小”或“增大”）。
（4）在某次探月过程中，载人探月飞船“嫦娥x号”飞临月球，先在月球表面附近的圆轨道上绕月球做周期为T的匀速圆周运动，然后逐渐调整并安全登月。宇航员出舱后沿竖直方向做了一次跳跃，他腾空的高度为h，腾空时间为t。则月球的半径为 　 　；月球的平均密度为 　 　。
（5）已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球的第一宇宙速度为7.9km/s，落月前探月卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面，则该探月卫星运行的速度即月球第一宇宙速度约为 　 　。
A.0.4km/s
B.1.8km/s
C.11km/s
D.36km/s
（6）嫦娥六号探月工程创造了中国在太空探索领域的新纪录。工程中的月球车采用同位素Pu电池为其保暖供电。Pu发生α衰变，半衰期为88年，已知Pu的质量为mPu，U的质量为mU，则 　 　。
A.Pu发生β衰变的衰变方程为Pu→UHe
B.一个Pu核衰变为Pu核释放的能量为（mPu﹣mU）c2
C.月球昼夜温差大，Pu在白天的衰变速度更快
D.Pu样品放置176年后还将剩余5g未衰变
高考物理考前冲刺押题预测 原子核与核技术
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题）
1．（2025 南通模拟）某微型核电池原料是Ni，衰变方程是Ni→Cu+X。则（　　）
A．X是中子
B．Cu比Ni更稳定
C．升高温度可以加快Ni的衰变
D．Ni的质量等于Cu与X的质量之和
【考点】原子核的半衰期及影响因素；β衰变的特点、本质及方程．
【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力．
【答案】B
【分析】根据核反应书写规则、比结合能以及半衰期，质量亏损等知识进行分析解答。
【解答】解：A.根据质量数和电荷数守恒，X的质量数为0，电荷数为﹣1，故X是电子，即β射线，故A错误；
B.比的比结合能更大，则比更稳定，故B正确；
C.放射性元素的半衰期是由原子核自身决定的，与外界条件无关，升高温度不能加快衰变，故C错误；
D.衰变时质量会减小才能释放核能，故D错误。
故选：B。
【点评】考查核反应书写规则、比结合能以及半衰期，质量亏损等知识，会根据题意进行准确分析解答。
2．（2024秋 江苏期末）2024年10月中国科学院近代物理研究所的研究团队合成新核素钚227，并测量了它的半衰期。已知钚227的衰变方程为，则其中X是（　　）
A．α粒子 B．β粒子 C．质子 D．中子
【考点】核反应前后质量数、质子数、中子数、核子数等参数的关系．
【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力．
【答案】A
【分析】根据核反应方程的书写规则计算并判断粒子类型。
【解答】解：根据电荷数和质量数守恒，可知X的质量数为227﹣223＝4，电荷数为94﹣92＝2，故X是α粒子，故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】考查核反应方程的书写规则，会根据题意进行准确分析解答。
3．（2024秋 红桥区期末）钍基熔盐堆是第四代核能反应堆，具有更安全、更清洁的特点，该反应堆以钍为核燃料。再生层钍俘获一个中子后会变成钍，钍不稳定，经过多次β衰变转化成易裂变铀。下列说法正确的是（　　）
A．钍232和铀233的半衰期不相同
B．β衰变中的电子是来源于原子核外的电子
C．钍232有90个中子，142个质子
D．铀233的裂变方程可能为
【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；核反应前后质量数、质子数、中子数、核子数等参数的关系；β衰变的特点、本质及方程；原子核的半衰期及影响因素．
【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力．
【答案】A
【分析】根据半衰期概念、β衰变的原因，质量数和电荷数守恒规律进行分析解答。
【解答】解：A．不同原子核的半衰期一般都不同，半衰期长短取决于原子核本身，与外界条件无关，故A正确；
B．β衰变释放电子，来源于原子核内中子转变而来，故B错误；
C．钍的质子数为90，中子数为142，故C错误；
D．裂变方程应满足质子数和质量数守恒规则，该方程不满足，故D错误。
故选：A。
【点评】考查原子核的衰变和半衰期问题，核反应方程的书写规则，会根据题意进行准确分析解答。
4．（2024秋 丰台区期末）如图所示，静止在匀强磁场中的U发生α衰变，衰变产生的新核与α粒子（He）作匀速圆周运动，粒子沿轨迹2运动的方向为顺时针。则下列说法正确的是（　　）
A．新核沿轨迹1运动，方向为顺时针
B．α粒子沿轨迹1运动，方向为逆时针
C．匀强磁场的方向垂直纸面向里
D．新核与α粒子运动的半径之比为1：45
【考点】核反应（或粒子束）与磁场；α衰变的特点、本质及方程．
【专题】定性思想；定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】根据动量守恒，可知两粒子的动量大小方向关系；由洛伦兹力提供向心力，可得到半径表达式，结合动量的关系，即可知电荷量大小对运动半径的影响，分析新核与α粒子的轨迹；由粒子的运动特点，结合左手定则，可知匀强磁场的方向；由衰变过程中的电荷量守恒，可知新核与α粒子的电荷量之比，结合半径表达式，即可知半径之比。
【解答】解：A、根据动量守恒，可知两粒子的动量大小相等，方向相反；
由洛伦兹力提供向心力，可得到半径表达式，结合动量大小相等方向相反，即可知电荷量越大，运动半径越小；
衰变过程，由电荷量守恒，可知新核的电荷量为α粒子的倍，即新核的电荷量比α粒子的电荷量大，新核的运动半径小，故新核为轨迹2，α粒子为轨迹1，故A错误；
BC、由题意可知轨迹2为顺时针，结合动量守恒，可知新核的初动量为竖直向上的，α粒子的初动量为竖直向下的，结合左手定则，可知匀强磁场方向为垂直纸面向外，其运动方向为顺时针，故ABC错误；
D、由A选项分析可知，新核与α粒子的电荷量的比值为45，结合半径表达式，即可知半径之比为1：45，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查α粒子的特点，关键是理解α粒子衰变的过程中，电荷量和动量守恒。
5．（2024秋 丰台区期末）太阳辐射的能量主要来自于太阳内部的核聚变反应，下列核反应方程中属于核聚变反应的是（　　）
A．HH→Hen
B．NHe→OH
C．FHe→HNe
D．Un→BaKrn
【考点】轻核聚变的应用．
【专题】定性思想；归纳法；重核的裂变和轻核的聚变专题；理解能力．
【答案】A
【分析】根据核聚变、核裂变、人工转变和α衰变、β衰变的特点逐项分析即可。
【解答】解：A、HH→Hen是核聚变反应，故A正确；
B、NHe→OH是人工转变，故B错误；
C、FHe→HNe是人工转变，故C错误；
D、Un→BaKrn是核裂变方程，故D错误。故选：A。
【点评】掌握核聚变、核裂变、人工转变和α衰变、β衰变的特点是解题的基础。
6．（2025 成都三模）近年来，我国核电技术快速发展，“中国核能”已成为国家建设的重要力量。目前，核电主要是通过铀核裂变产生，在慢中子的轰击下发生核反应：。关于核反应方程式中的元素，下列说法中正确的是（　　）
A．a＝48，b＝84 B．a＝36，b＝86 C．a＝38，b＝94 D．a＝37，b＝95
【考点】核反应前后质量数、质子数、中子数、核子数等参数的关系．
【专题】定量思想；推理法；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】根据质量数和电荷数守恒列式解答。
【解答】解：根据核反应方程的书写规则，即电荷数守恒和质量数守恒，可得235+1＝140+b+2×1，92+0＝54+a+2×0，联立解得a＝38，b＝94，故C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】考查核反应方程的书写规则，会根据题意进行准确分析解答。
7．（2024秋 龙华区期末）氢原子中，将电子束缚在原子中运动的力是（　　）
A．万有引力 B．洛伦兹力 C．库仑力 D．重力
【考点】原子核的内部构成．
【专题】定性思想；推理法；电场力与电势的性质专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】在原子结构中，电子围绕原子核运动，而原子核由质子和中子组成，其中质子带正电。电子带负电，因此，电子与原子核之间的相互作用力是关键。
【解答】解：在原子内部，电子与原子核之间的相互作用主要由电荷之间的库仑力决定。由于电子带负电，原子核带正电，它们之间存在吸引力，这种吸引力就是库仑力，它将电子束缚在原子核周围，形成稳定的电子轨道。故将电子束缚在原子中运动的力是库仑力，故C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】本题的关键在于理解原子内部电子与原子核之间的相互作用力。在原子尺度上，电荷之间的库仑力是主导作用力，它决定了电子的运动轨迹和原子的稳定性。理解这一点，对于解答与原子结构和电子运动相关的问题至关重要。
8．（2024秋 武昌区期末）一个α粒子融合到一个O核的核反应方程式为HeO→Ne，“比结合能曲线”如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．O核比Ne核稳定
B．反应式中最稳定的是He核
C．该核反应后的比结合能增加
D．反应式左边的原子核比右边的原子核具有较多的结合能
【考点】比结合能随质量数变化的曲线．
【专题】定量思想；推理法；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理论证能力．
【答案】A
【分析】不同原子核的比结合能是不一样的，中等大小的核的比结合能最大，这些核最稳定。
【解答】解：A.比结合能越大，原子核越稳定，由图可得核比结合能大，比核更稳定，核反应后的比结合能降低，故A正确，C错误；
B.比结合能最小，反应式中最不稳定，故B错误；
D.比结合能比稍微大一点点，比结合能相对较小，结合能等于比结合能乘以核子数，所以反应式左边的原子核比右边的原子核结合能小，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了结合能和比结合能的基本运用，知道结合能与比结合能的关系，知道比结合能越大，原子核越稳定。
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2024秋 成都校级月考）在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生α衰变放出了一个α粒子。放射出的α粒子（）及生成的新核Y在与磁场垂直的平面内做圆周运动，下列图形表示它们的运动轨迹，箭头表示运动方向。α粒子的运动轨道半径为R，质量为m，电荷量为q。下面说法正确的是（　　）
A．衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹图是丁
B．新核Y与α粒子的周期之比为
C．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为
D．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核Y的动能，则衰变过程中的质量亏损为
【考点】爱因斯坦质能方程的应用；动量和动能的区别与联系；动量守恒定律的一般应用；带电粒子在匀强磁场中的圆周运动；核反应（或粒子束）与磁场．
【专题】定量思想；推理法；动量与动能定理或能的转化与守恒定律综合；爱因斯坦的质能方程应用专题；分析综合能力．
【答案】AD
【分析】根据动量守恒结合左手定则判断粒子的运动轨迹；根据质量数守恒和电荷数守恒判断新核Y的质量和电荷量，根据α粒子和新核Y的周期判断二者能否相遇；根据电流的定义分析；根据牛顿第二定律求得α粒子和新核Y的动量，根据质能方程结合动量和动能的关系求解质量亏损。
【解答】解：A．衰变后产生的α粒子和新核Y都带正电荷，且在轨迹相切处的速度方向相反，根据左手定则可知，两者圆周运动的轨迹外切，且都逆时针转动，故A错误；
B．根据质量数与电荷数守恒，该核反应方程为
粒子在磁场中运动的周期为
则新核Y与α粒子的周期之比为，故B错误；
C．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为，故C错误；
D．根据题意可知，新核Y的质量为
由p＝mv和可得：
又有
可得：pY＝pα＝qBR
则α粒子和新核Y的动能分别为，
又有ΔE＝Δmc2＝Ekα+EkY
解得：，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题是原子核内容与磁场的综合，首先是衰变问题，质量数与电荷数守恒；再就是衰变前后动量守恒，衰变后做匀速圆周运动，由牛顿第二定律就能求出半径之比。
（多选）10．（2024 东阳市三模）下列说法正确的是（　　）
A．弹力属于电磁相互作用
B．质子和中子属于强子
C．J.J.汤姆孙发现电子后又在实验室发现了电子的衍射现象
D．赫兹在实验室发现光电效应，并得出遏止电压与入射光频率成线性关系
【考点】“基本”粒子；遏止电压及其影响因素；电子的发现；核力与四种基本相互作用．
【专题】定性思想；归纳法；光电效应专题；理解能力．
【答案】AB
【分析】弹力和摩擦力在本质上 属于电磁相互作用；常见的强子是质子和中子；G.P.汤姆孙发现了电子衍射现象；密立根得出遏止电压与入射光频率成线性关系。
【解答】解：A．弹力和摩擦力在本质上 属于电磁相互作用，故A正确；
B．常见的强子是质子和中子，故B正确；
C．1897年J.J.汤姆孙发现电子，30年后，J.J.汤姆孙的儿子G.P.汤姆孙利用电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样，所以不是J J汤姆孙发现的电子衍射现象，故C错误；
D．赫兹在实验室发现光电效应，密立根得出遏止电压与入射光频率成线性关系，故D错误。
故选：AB。
【点评】知道电磁相互作用，以及强子的种类，了解发现电子和光电效应的相关物理学史是解题的基础。
（多选）11．（2024 金华模拟）下列说法正确的是（　　）
A．黑体辐射电磁波的强度随波长的分布仅与黑体的温度有关
B．强子是参与强相互作用的粒子，因而质子、中子和电子都属于强子
C．液晶具有旋光性，加电场时偏振光被液晶层旋光呈现亮态
D．物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律
【考点】“基本”粒子；液晶；热力学第二定律的不同表述与理解；热辐射、黑体和黑体辐射现象．
【专题】定性思想；推理法；热力学定律专题；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】ACD
【分析】根据物理学中关于黑体辐射、粒子分类、液晶性质以及热力学定律的基本概念，需要对每个选项进行逐一分析，判断其正确性。
【解答】解：A、根据普朗克黑体辐射定律描述黑体辐射随着波长越短温度越高则辐射越强，故黑体辐射电磁波的强度随波长的分布只与黑体的温度有关，故A正确；
B、物体间的相互作用力分为四种，其中有一种是强相互作用力，它是发生在强子之间的作用力，质子和中子都是强子，而电子属于轻子，故B错误；
C、液晶具有旋光性，当加电场时，液晶分子的排列会发生变化，从而影响偏振光的旋转，但是否呈现亮态取决于液晶分子的排列变化和偏振光的初始状态，故C正确；
D、热力学第二定律是物理学中反映宏观自然过程方向性的定律，它描述了热量传递、能量转换等自然过程的方向性，即这些过程总是朝着某个特定的方向进行，而无法逆向进行，故D正确。
故选：ACD。
【点评】本题的关键在于理解每个选项所涉及的物理概念，特别是黑体辐射、粒子分类、液晶性质以及热力学定律。正确理解这些概念是解答此类选择题的基础。同时，注意选项描述的准确性，避免因表述过于绝对或不准确而误判。
（多选）12．（2023秋 辽宁期末）如图为核电站的反应堆示意图，下列说法正确的是（　　）
A．水泥防护层主要起保温作用
B．镉棒的作用是吸收中子控制反应速度
C．反应堆放出的热量可直接全部转化为电能
D．核反应堆中的核废料需要装入特定的容器深埋地下
【考点】重核裂变的应用（核电站与反应堆）．
【专题】定性思想；推理法；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理论证能力．
【答案】BD
【分析】根据水泥防护层、镉棒以及核电的发电过程，核废料的处理的作用和方法进行分析判断。
【解答】解：A．水泥防护层的作用是为了阻隔γ射线，避免放射性危害，不是为了保温，故A错误；
B．镉棒的作用是可以吸收中子，以控制反应速度，故B正确；
C．反应堆放出的热量使水升温，然后靠高温高压水蒸气驱动热汽轮机转动发电，不可以直接全部转化为电能，故C错误；
D．核反应堆中的核废料需要装入特定的容器深埋地下，故D正确。
故选：BD。
【点评】考查核反应堆的工作原理和核防护的问题，会根据题意进行准确分析解答。
三．填空题（共4小题）
13．（2023秋 密山市期末）贝可勒尔发现天然放射现象，揭开了人类研究原子核结构的序幕。如图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场中分成A、B、C三束。
（1）三种射线中，穿透能力最强，经常用来对金属探伤的是 　B　射线；电离作用最强，动量最大，经常用来轰击原子核的是 　C　射线。
（2）请完成以下与上述粒子有关的两个核反应方程：
Th→Pa+　　； 　　Al→Pn。
【考点】α衰变的特点、本质及方程；α、β、γ射线的本质及特点．
【专题】定性思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力．
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）根据α、β、γ三种射线的带电性质以及带电粒子在电场中受力特点，判断三种射线，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱；
（2）根据电荷数守恒、质量数守恒写出衰变方程，通过一次α衰变电荷数少2，质量数少4，一次β衰变电荷数多1，质量数不变。
【解答】解：（1）α射线为氦核，带正电，β射线为电子流，带负电，γ射线为高频电磁波，故根据电荷所受电场力特点可知：A为β射线，B为γ射线，C为α射线，三种射线中，穿透能力最强，经常用来对金属探伤的是γ射线；电离作用最强，动量最大，经常用来轰击原子核的是α射线。
（2）根据质量数和电荷数守恒定律，则有：→；Al→Pn。
故答案为：（1）B，C；（2），
【点评】熟练掌握α、β两种衰变实质以及衰变方程的书写，同时明确α、β、γ三种射线性质及应用，注意三种射线的联系与区别。
14．（2024 泉州一模）“嫦娥六号”从月球背面南极的艾特肯盆地带回的月壤里富含氦3元素。氦3可与氘发生核反应，生成无害的氦气且不产生中子，因此被认为是非常完美的核燃料。该过程的核反应方程为 　　，该核反应为 　聚变　反应（选填“聚变”“裂变”或“衰变”），该核反应释放的总能量为18.5MeV，平均每个核子释放的能量为 　3.7　MeV。
【考点】核聚变的反应方程．
【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力．
【答案】；聚变；3.7
【分析】依据重核裂变，轻核聚变的特点判断，求出质量亏损，然后求出释放的能量，再求出平均每个核子释放的能量。
【解答】解：根据核反应质量数和电荷数守恒，该过程的核反应方程为
该核反应为聚变反应。
平均每个核子释放的能量为
故答案为：；聚变；3.7
【点评】该题考查质能方程，正确求出质量亏损是解答的关键。
15．（2024 仓山区校级模拟）2011年3月11日，日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯137（）对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年。
（1）请写出铯137发生β衰变的核反应方程 　　[已知53号元素是碘（I），56号元素是钡（Ba）]。
（2）若在该反应过程中释放的核能为E，则该反应过程中质量亏损为 　　（真空中的光速为c）。
（3）泄漏出的铯137约要经历 　90　年才会有87.5%的原子核发生衰变。
【考点】β衰变的特点、本质及方程；爱因斯坦质能方程的应用．
【专题】信息给予题；定量思想；推理法；光电效应专题；衰变和半衰期专题；理解能力．
【答案】（1）；（2）；（3）90。
【分析】（1）根据质量数和核电荷数守恒求解核反应方程；
（2）根据爱因斯坦质量方程求解质量亏损；
（3）根据半衰期求衰变时间。
【解答】解：（1）铯137（）发生β衰变时，由质量数和电荷数守恒，可得该核反应方程是
（2）根据爱因斯坦的质能方程E＝mc2，可得该反应过程中质量亏损是
（3）泄漏出的铯137有87.5%的原子核发生衰变，还剩12.5%，设衰变的时间约为t，则有
半衰期约为30年，解得t＝90年。
故答案为：（1）；（2）；（3）90。
【点评】本题考查了核反应方程的书写、半衰期的求解以及爱因斯坦的质能方程，要求熟练掌握相关知识。
16．（2024春 普陀区校级期末）如图，放射性元素镭在衰变过程中释放α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，则表示α射线的是 　③④　，表示β射线的是 　①⑥　；若射线都是垂直电场和磁场进入，则射线⑥将做以下三种运动中的哪一种：
A.匀速圆周运动
B.类平抛运动
C.一般曲线运动
填写你的选项并阐述理由 　在磁场中粒子仅受洛伦兹力，洛伦兹力始终垂直于速度方向提供向心力，故在磁场中做匀速圆周运动　。
【考点】α衰变的特点、本质及方程；β衰变的特点、本质及方程．
【专题】定性思想；推理法；带电粒子在复合场中的运动专题；推理论证能力．
【答案】③④，①⑥，A，在磁场中粒子仅受洛伦兹力，洛伦兹力始终垂直于速度方向提供向心力，故在磁场中做匀速圆周运动。
【分析】根据粒子受电场力的方向分析；根据左手定则分析粒子受洛伦兹力的方向；根据粒子的受力特点分析运动性质。
【解答】解：α射线实质为氦核，带正电，根据电荷所受电场力特点可知：③为α射线；在磁场中α射线受到的洛伦兹力向左，故④是α射线。
β射线为电子流，带负电，根据电荷所受电场力特点可知：①为β射线；在磁场中β射线受到的洛伦兹力向右，故⑥是β射线。
⑥是β射线，在磁场中粒子仅受洛伦兹力，洛伦兹力始终垂直于速度方向提供向心力，故在磁场中做匀速圆周运动。
故选A。
故答案为：③④，①⑥，在磁场中粒子仅受洛伦兹力，洛伦兹力始终垂直于速度方向提供向心力，故在磁场中做匀速圆周运动。
【点评】能正确对α粒子和β粒子受力分析是解题的关键，注意在分析受洛伦兹力时，四指的指向。
四．解答题（共4小题）
17．（2024秋 海口期末）嫦娥六号除了太阳能板之外，还带了一块“核电池“。某核电池中一个静止的原子核发生了一次α衰变，放射出的核质量为m，速度的大小为v，生成的新核Pb质量为M。
（1）写出该衰变的核反应方程；
（2）若该核反应过程中释放的核能全部转化为动能，求衰变过程释放的核能。
【考点】爱因斯坦质能方程的应用；α衰变的特点、本质及方程．
【专题】定量思想；推理法；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理论证能力．
【答案】（1）该衰变的核反应方程为；
（2）衰变过程释放的核能为。
【分析】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒得出衰变的方程；
（2）根据动量守恒及能量守恒定律求解。
【解答】解：（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可得该衰变的核反应方程
（2）规定新核运动方向为正方向，由动量守恒定律
0＝Mv′﹣mv
由能量守恒定律可知，该衰变过程释放的核能为
联立解得：
答：（1）该衰变的核反应方程为；
（2）衰变过程释放的核能为。
【点评】本题主要考查了衰变及动量守恒定律的应用，熟悉核反应方程的写法，结合动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（）的一种同位素，具有放射性。如图甲是一个粒子检测装置的示意图，图乙为其俯视图，粒子源释放出经电离后的碳﹣14与碳﹣12原子核（初速度忽略不计），经直线加速器加速后由通道入口的中缝MN进入通道，该通道的上下表面是内半径为R、外半径为3R的半圆环，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于半圆环，正对着通道出口处放置一张照相底片，能记录粒子从出口射出时的位置。当直线加速器的加速电压为U0时，碳﹣12原子核恰好能击中照相底片的正中间位置，则：
（1）碳﹣14具有放射性，会发生β衰变，请写出它的衰变方程，并计算碳﹣12原子核的比荷；
（2）照相底片上碳﹣14与碳﹣12原子核所击中位置间的距离（结果用根号表示）；
（3）若加速电压在之间变化，求碳﹣12原子核在磁场中运动的最短时间。
【考点】β衰变的特点、本质及方程；带电粒子由电场进入磁场中的运动．
【专题】定量思想；推理法；带电粒子在复合场中的运动专题；推理论证能力．
【答案】（1）碳﹣14具有放射性，会发生β衰变，它的衰变方程为，碳﹣12原子核的比荷为；
（2）照相底片上碳﹣14与碳﹣12原子核所击中位置间的距离为；
（3）若加速电压在之间变化，碳﹣12原子核在磁场中运动的最短时间为。
【分析】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒写出衰变方程；根据动能定理结合牛顿第二定律计算比荷；
（2）根据动能定理和牛顿第二定律分别求出两种粒子的轨道半径，然后根据几何关系计算；
（3）计算出粒子的最小偏转角，进而根据周期公式计算最短时间。
【解答】解：（1）碳14衰变成为氮14的过程，会放出β射线，其衰变方程为
由题意可知当碳﹣12恰好能击中照相底片的正中间位置时，其运动半径为
r＝R+R＝2R
设碳﹣12经过加速后获得的速度大小为v，根据动能定理有
根据牛顿第二定律有
联立解得
，
（2）设碳﹣12粒子和碳﹣14粒子经过加速后获得的速度大小分别为v1、v2，根据动能定理有
根据牛顿第二定律有
联立解得
r1＝2R，
则照相底片上碳﹣12和碳﹣14所击中位置间的距离
（3）粒子在磁场做圆周运动的半径与加速电压和比荷的关系
若，碳﹣12粒子的半径范围
粒子打在内圆环上，轨迹与内圆环交于C点。当MC⊥CO时，圆弧MC对应的圆心角θ最小，用时最短，则有
，
答：（1）碳﹣14具有放射性，会发生β衰变，它的衰变方程为，碳﹣12原子核的比荷为；
（2）照相底片上碳﹣14与碳﹣12原子核所击中位置间的距离为；
（3）若加速电压在之间变化，碳﹣12原子核在磁场中运动的最短时间为。
【点评】能够分析清楚粒子的运动过程，掌握洛伦兹力提供向心力公式的应用，以及动能定理的应用是解题的基础。
19．（2024秋 宝山区校级期中）自然界里有一些放射性重元素会发生一系列连续的衰变，形成放射性元素系。每个放射性元素系都有一个半衰期很长的始祖原子核，经过若干次连续衰变，直至生成一个稳定原子核。U的衰变过程如图所示。
（1）（不定项）图中的纵坐标表示原子核的 　C　。
（A）质子数
（B）核子数
（C）中子数
（D）质量数
（2）β粒子是 　D　。
（A）原子核外电子
（B）质子转化而成
（C）原子核内电子
（D）中子转化而成
（3）由U衰变成Po的过程中，共有 　B　种可能的衰变路径。
（A）1
（B）2
（C）3
（D）4
（4）写出U经过一次衰变，形成Th的核反应方程式：　U→ThHe　。
（5）由U衰变成稳定核素的过程中，共发生 　7　次α衰变，　4　次β衰变。
【考点】半衰期的相关计算；α、β、γ射线的本质及特点；α衰变的特点、本质及方程；β衰变的特点、本质及方程；计算α和β衰变的次数．
【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力．
【答案】（1）C；（2）D；（3）B；（4）U→ThHe；（5）7，4
【分析】结合原子核的组成判断；根据β衰变的实质分析；根据电荷数守恒、质量数守恒书写衰变方程并求出α、β衰变的次数。
【解答】解：（1）U的中子数为235﹣92＝143，由图可知图中的纵坐标表示原子核的中子数，故C正确，ABD错误。
故选：C。
（2）β衰变的实质是核内一个中子转化为一个质子和一个电子，质子留在原子核内，电子释放出来，故ABC错误，D正确；
故选：D。
（3）由图可知由U衰变成Po的过程中，共有2种可能的衰变路径，故ACD错误，B正确；
故选：B。
（4）根据质量数与电荷数守恒有U→ThHe
（5）由图可知，U衰变最终生成的稳定核素为Pb，α衰变时质量数减少4，电荷数减少2，β衰变的过程中质量数不变，电荷数增加1，所以经过的α衰变的次数：x次＝7次，β衰变的次数：y＝（82+2×7﹣92）次＝4次。
故答案为：（1）C；（2）D；（3）B；（4）U→ThHe；（5）7，4
【点评】解决本题的关键知道两种衰变的实质，知道衰变的过程中电荷数守恒、质量数守恒。基础题目。
20．（2024秋 松江区校级期中）嫦娥工程是我国自主对月球的探索和观察，探月工程“绕、落、回”三步走的规划已经如期完成，计划2035年前后在月球建立研究基地。
（1）如图所示，“嫦娥号”探月卫星在由地球飞向月球时，沿曲线从M点同N点飞行的过程中，速度逐渐减小，在此过程中探月卫星所受合力方向可能是图中的 　D　。
（2）“嫦娥号”探月卫星进入离月球表面200公里的圆形工作轨道匀速绕行。此时“嫦娥号”　D　。
A.处于平衡状态
B.做匀变速运动
C.受到月球引力和向心力两个力的作用
D.受到月球的引力作为向心力
（3）“三号星”在离月球表面距离为h的圆形轨道绕月球飞行的过程中受到微小的阻力，轨道半径将缓慢减小，在此运动过程中，卫星所受万有引力大小将 　增大　（填“减小”或“增大”）；其动能将 　增大　（填“减小”或“增大”）。
（4）在某次探月过程中，载人探月飞船“嫦娥x号”飞临月球，先在月球表面附近的圆轨道上绕月球做周期为T的匀速圆周运动，然后逐渐调整并安全登月。宇航员出舱后沿竖直方向做了一次跳跃，他腾空的高度为h，腾空时间为t。则月球的半径为 　　；月球的平均密度为 　　。
（5）已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球的第一宇宙速度为7.9km/s，落月前探月卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面，则该探月卫星运行的速度即月球第一宇宙速度约为 　B　。
A.0.4km/s
B.1.8km/s
C.11km/s
D.36km/s
（6）嫦娥六号探月工程创造了中国在太空探索领域的新纪录。工程中的月球车采用同位素Pu电池为其保暖供电。Pu发生α衰变，半衰期为88年，已知Pu的质量为mPu，U的质量为mU，则 　D　。
A.Pu发生β衰变的衰变方程为Pu→UHe
B.一个Pu核衰变为Pu核释放的能量为（mPu﹣mU）c2
C.月球昼夜温差大，Pu在白天的衰变速度更快
D.Pu样品放置176年后还将剩余5g未衰变
【考点】爱因斯坦质能方程的应用；计算天体的质量和密度；宇宙速度的计算；α衰变的特点、本质及方程；半衰期的相关计算．
【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力．
【答案】（1）D；（2）D；（3）增大；增大；（4）； ；（5）B；（6）AD。
【分析】（1）根据曲线运动的条件分析判断；
（2）根据匀速圆周运动的特点分析；
（3）根据万有引力提供向心力结合动能公式分析求解；
（4）根据宇航员下落过程做自由落体运动，求出重力加速度，根据万有引力近似等于重力结合牛顿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顿第二定律列方程组求解；
（6）根据发生α衰变的衰变方程分析判断；根据质能方程分析判断；根据半衰期分析判断。
【解答】解：（1）“嫦娥号”探月卫星在由地球飞向月球时，沿曲线从M点向N点飞行的过程中，速度逐渐减小，故合力指向运动轨迹的凹侧，且合力与速度的方向的夹角要大于90°，故ABC错误，D正确。
故选：D。
（2）AB．“嫦娥号”做匀速圆周运动，一定有向心加速度，向心加速度的方向不断变化，故不处于平衡状态，也不是匀变速运动，故AB错误；
CD．“嫦娥号”做匀速圆周运动的向心力是由月球对“嫦娥号”的引力提供，只受到月球引力作用，故C错误，D正确。
故选：D。
（3）根据可知，轨道半径缓慢减小，卫星所受万有引力大小将增大；
万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：
卫星动能为
联立解得：
所以，卫星轨道半径缓慢减小，卫星动能将增大。
（4）宇航员腾空的过程做竖直上抛运动，下落过程做自由落体运动，则有
解得：
根据万有引力近似等于重力得：
在月球表面附近的圆轨道上绕月球做周期为T的匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：
根据密度公式得：
联立解得：
（5）在地球表面由牛顿第二定律
在月球表面由牛顿第二定律
联立解得：
v月＝1.8km/s，故ACD错误，B正确。
故选：B。
（6）A．发生α衰变的衰变方程为
故A错误；
B．一个核衰变为核释放的能量为
故B错误；
C．半衰期由原子核内部结构决定，与外界环境无关，故C错误；
D．样品放置176年后还将剩余
故D正确。
故选：D。
故答案为：（1）D；（2）D；（3）增大；增大；（4）； ；（5）B；（6）AD。
【点评】本题考查曲线运动条件、匀速圆周运动的特点、万有引力的应用、质能方程、半衰期的相关知识，注意理解半衰期的概念，熟练掌握万有引力在天体中的应用。
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