2026年高考物理一轮复习专项练习 考点52 原子核（含解析）

考点52原子核
1.锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料。研究表明，锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应。其中一种核反应方程为 式中的X为 ( )
A.10n B. e C.01e D.4He
2.理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应 的影响。下列说法正确的是 ( )
A. Y是β粒子，β射线穿透能力比γ射线强
B. Y是β粒子，β射线电离能力比γ射线强
C. Y是α粒子，α射线穿透能力比γ射线强
D. Y是α粒子，α射线电离能力比γ射线强
3.硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一， 是该疗法中一种核反应的方程，其中X、Y代表两种不同的原子核，则 ( )
A. a=7,b=1 B. a=7,b=2
C. a=6,b=1 D. a=6,b=2
4.已知钍234的半衰期是24天。1g 钍234经过48天后，剩余钍234的质量为( )
A.0g B.0.25g C.0.5g D.0.75g
5.近期，我国科研人员首次合成了新核素饿-160( Os)和钨 若俄-160经过1次α衰变,钨-156经过1次β 衰变(放出一个正电子)，则上述两新核素衰变后的新核有相同的 ( )
A.电荷数 B.中子数 C.质量数 D.质子数
6.核废料具有很强的放射性，需要妥善处理。下列说法正确的是 ( )
A.放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽
B.原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒
C.改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期
D.过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害
7.(2024全国甲)氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用
表示，式中x、y的值分别为 ( )
A. x=1,y=2 B. x=1,y=3
C. x=2,y=2 D. x=3,y=1
8.2023年4月12日,中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步，下列关于核反应的说法正确的是 ( )
A.相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多
B.氘氚核聚变的核反应方程为
C.核聚变的核反应燃料主要是铀235
D.核聚变反应过程中没有质量亏损
9.发现中子的核反应方程为 “玉兔二号”巡视器的核电池中钚238 的衰变方程为 正确的是 ( )
A.核反应方程中的X为 C
B.衰变方程中的 Y 为 He
C.中子1n的质量数为零
D.钚238的衰变吸收能量
10.医学治疗中常用放射性核素 In产生γ射线,而 In 是由半
衰期相对较长的 Sn衰变产生的。对于质量为m 的 Sn,经过时间t后剩余的 Sn质量为m，其 图线如图所示。从图中可以得到 Sn 的半衰期为 ( )
A.67.3d B.101.0 d
C.115.1 d D.124.9 d
11.2024年是中国航天大年,神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天，部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知98Sr 衰变为999 Y 的半衰期约为 29 年;2384Pu衰变为 U的半衰期约为87年。现用相同数目的 Sr和 各做一块核电池，下列说法正确的是 ( )
A.908Sr衰变为909Y 时产生α粒子
B. Pu衰变为 23492U 时产生β粒子
C.50年后，剩余的 Sr数目大于 23 Pu的数目
D.87年后，剩余的 Sr数目小于 Pu的数目
12.(2023全国乙方)2022年10月,全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为10 J。假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为 ( )
A.10 kg B.10 kg C.10 kg D.10 kg
13.人工核反应合成的铜 具有 放 射性，可衰 变 为 铜 半衰期为2.6年。下列说法正确的是 ( )
A.升高温度，铜252的半衰期会变短
B.锎252衰变为锔248的过程中产生β粒子
C.100个钢252经过5.2年后,还剩25个钢252没有发生衰变
D.锎252衰变为铜248的实质是两个中子和两个质子结合成一个氦核
14.已知氘核质量为2.014 1 u,氚核质量为3.0161 u,氦核质量为4.0026u,中子质量为1.0087 u,阿伏加德罗常数NA 取 氘核摩尔质量为2g·mol ,1 u相当于931.5 MeV。关于氘与氚聚变成氦，下列说法正确的是 ( )
A.核反应方程式为
B.氘核的比结合能比氦核的大
C.氘核与氚核的间距达到10 m就能发生核聚变
D.4g氘完全参与聚变释放出能量的数量级为10 MeV
15.2011年3月,日本发生的大地震造成了福岛核电站核泄漏。在泄漏的污染物中含有大量放射性元素 I，其衰变方程为 半衰期为8天，已知 131.03721 u, mx。= 131. 031 86 u, m。=0.000 549 u,则下列说法正确的是 ( )
A.衰变产生的β射线来自于 I原子的核外电子
B.该反应前后质量亏损0.005 35 u
C.放射性元素 I发生的衰变为α衰变
D.经过16天,75%的 I原子核发生了衰变
16.银河系中存在大量的铝同位素 Al。 Al 核 β 衰变的衰变方程为 Al→ ，测得 Al核的半衰期为72万年。下列说法正确的是 ( )
A. Al核的质量等于 Mg核的质量
B. Al核的中子数大于 Mg核的中子数
C.将铝同位素 Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变
D.银河系中现有的铝同位素 Al将在 144万年后全部衰变为 Mg
17.宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应： 产生的 C能自发进行β衰变，其半衰期为5 730年。利用碳14 的衰变规律可推断古木的年代。下列说法正确的是 ( )
A. C发生β衰变的产物是
B.β衰变辐射出的电子来自碳原子的核外电子
C.近年来由于地球的温室效应，引起 C的半衰期发生微小变化
D.若测得一古木样品的 C含量为活体植物的 ，则该古木距今约为11 460年
18.氚核 H发生β衰变成为氦核 He。假设含氚材料中 H发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在 时间内形成的平均电流为 已知电子电荷量为 在这段时间内发生β衰变的氚核 /H的个数为
( )
19.两种放射性元素的半衰期分别为t 和2t ，在t=0时刻这两种元素的原子核总数为N，在t=2t 时刻，尚未衰变的原子核总数为V/ ，则在t 时刻，尚未衰变的原子核总数为 ( )
A. N B. V/ C. N/ D. N/6
20.如图,一个原子核 X 经图中所示的一系列α、β衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为 ( )
A.6 B.8
C.10 D.14
21.氘核 H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式
表示。海水中富含氘，已知1 kg海水中含有的氘核约为 个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为 M 的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×10 J,1 MeV=1.6×10 J,则M约为 ( )
A.40 kg B.100 kg
C.400 kg D.1 000 kg
22.(多选)人体暴露在强烈的中子辐射中时会在血浆中产生 Na，可以通过测量 Na的数量来确定患者吸收的辐射剂量。 Na 具有放射性，会发生衰变，衰变方程为 半衰期为15 h。某次研究其放射特性的实验中，将孤立 Na原子核静置于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，衰变后在磁场中形成a、b两条圆周径迹，部分轨迹如图所示，大圆的半径为 R，衰变过程中释放的核能全部转变为衰变产物的动能，忽略重力和粒子间电场力作用。电子质量为 m、电荷量为e，镁原子核的质量为 M，真空中光速为c。下列说法中正确的是 ( )
A.当人体被中子辐射后身体发烧时，24 Na 原子核的半衰期将变短
B.大圆对应粒子的运动方向为顺时针方向
C.电子运动形成的等效电流为
D.衰变过程中亏损的质量为
1D 核反应过程中质量数和电荷数均守恒，X的质量数A=12+1-7-2=4,电荷数Z=6+1-3-2=2,故X应为 He,故选 D。
2D 由电荷数守恒和质量数守恒可知Y的电荷数为2，质量数为4，所以Y是α粒子，A、B均错误。α射线的穿透能力较弱、电离能力较强，C错误，D正确。
3B 核反应过程中质量数和电荷数守恒，故a=10+1-4=7,b=5+0-3=2,B正确。
4B 1g 钍234 经过48天后,剩余质量 0.25g,B正确,A、C、D错误。
规律总结半衰期为原子核半数衰变所需的时间，设某元素的半衰期为T，则经过时间t，总质量为m 的元素，没有衰变的原子质量为
5C Os发生一次α衰变变成 W，方程为 Os→ W放出一个正电子，方程为 所以两新核素衰变后的新核有相同的质量数，C正确。
6D 根据半衰期的定义知，选项A 错误；半衰期由原子核的内部结构所决定，与外界因素无关，选项C错误；原子核衰变过程满足电荷数和质量数守恒，选项B错误。
7C 根据质量数守恒和电荷数守恒可知(6×2=2×4+x+y,6×1=2×2+y,解得x=2,y=2,i故选C。
8A 核聚变中平均每个核子放出的能量比核裂变中平均每个核子放出的能量大3~4倍，因此相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多，A选项正确；由于核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，则B 项核反应方程中的电子应该改成中子，B选项错误；铀235 是核裂变的核反应燃料，C选项错误；根据△E=△mc 可知，任何释放核能的核反应过程都有质量亏损，D选项错误。
9 A
10C 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫作这种元素的半衰期。从图中可以看出，质量为m。的 Sn衰变时，从 m 衰变一半到- ，所用时间为t=182.4d - 67.3d =115.1 d,所以半衰期为115.1d,选项 C正确,选项A、B、D错误。
11D 根据质量数守恒和电荷数守恒可知%Sr衰变为%Y时产生β粒子, Pu衰变为2024U时产生α粒子,A、B错误; Sr衰变为Y的半衰期约为29年，28Pu 衰变为2020 的半衰期约为87年，半衰期越短，说明衰变得越快，所以相同数目的 Sr和 经过相同时间后， Sr的数目小于 Pul的数目，C错误，D正确。
12 C
13 D 半衰期不受温度等物理性质和化学性质的影响，故A 错误；根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒可知，钢252 衰变为锡248的过程中产生α粒子，故 B 错误；半衰期满足统计规律，少数钢252经过5.2年后，无法知道还剩多少未衰变，故C 错误；锎252 比锔248多四个核子，是由于铜252衰变为铜248的实质是两个中子和两个质子结合成一个氦核，故D 正确。
14 D 根据核反应中质量数和电荷数守恒可知，A错误；发生轻核聚变的条件是原子核之间的距离小于10 m,C错误；氦核较稳定，氦核的比结合能比氘核的大，B错误；一个氘核参与聚变反应质量亏损为0.0189u，4g氘完全参与反应，质量亏损产生的核能为 D正确。
15 D 衰变产生的β射线是原子核内的中子在转变为质子的过程中产生的，不是来自核外电子，A错误。该反应前后质量亏损 0.000 549 u=0.004801 u,B 错误。放射性元素[3][发生衰变产生的是β粒子，故属于β衰变，C错误。每个半衰期中I原子核有一半发生衰变，16天为两个半衰期，故有 发生了衰变，剩下 没有发生衰变，D正确。
16 C解题思路 Al和 Mg两核质量数相等，但质量不同，选项A 错;36 Al 有 13 个质子、13 个中子, Mg有12个质子、14个中子，选项B错；温度、压强不影响半衰期，选项 C正确； Al经过两个半衰期后只有 衰变为 Mg,选项 D错误。故选C。
17D C的β衰变方程为 故A 错误；β衰变辐射出的电子是碳原子核中的中子转换为质子时产生的，故B错误；半衰期由原子核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故C 错误；根据N= 可得 时,t=2T=11460年,故 D 正确。
18. B思路分析 第一步，计算电荷量，从而确定所需电子个数。
第二步，由电子个数确定发生β衰变的氚核个数。
解题思路 设在这段时间内，电子的个数为n，由电流的定义，有 即 由β衰变规律可知该核反应方程为 即产生一个电子()发生β衰变的氚核 H的个数也为一个，故在这段时间内需要发生β衰变的氚核 /H个数为 故B 正确。
19 C 图形剖析
解题思路 由图形剖析可知，初始时， 时刻 联立可得 则t=4t 时刻，尚未衰变的原子核总数为 故C正确。
20 A 根据图像，找到初始状态的原子核X，对应质子数为92，中子数为146，质量数为238，再找出末状态的原子核Y，对应质子数为82，中子数为124，质量数为206，设发生了n次α衰变、m次β衰变，根据核反应中质量数守恒得238=4n+206,电荷数守恒得92=2n+82-m,解得m=6、n=8，则此过程中发生了8次α衰变和6次β衰变，发生一次β衰变可以放出一个电子，因此放出电子的个数为6，故选项A 正确,B、C、D错误。
→一题多解 结合β衰变的特点可知，在本题图像中质子数增加1，即发生一次β衰变，因此本题可以直接从图中得知β衰变的次数为6，不用列方程运算也可以快速得出答案。
21 C 关键点拨 第一步，计算1 kg海水中的氘核全部发生聚变可以放出的能量；第二步，根据Q=mq计算需要燃烧标准煤的质量。
解题思路 氘核 H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式表示为( 则平均每个氘核聚变释放的能量为 1 kg海水中含有的氘核约为1.0×10 个，可以放出的总能量为 由Q=mq可得，要释放相同的热量，需要燃烧标准煤的质量
22 BD 半衰期由原子核内部本身的因素决定，与外界的物理环境或化学状态无关，故当人体被中子辐射后身体发烧时， Na原子核的半衰期不变，故A 错误；在磁场中，洛伦兹力提供向心力，故 解得 由动量守恒可知，衰变后的两新粒子动量大小相等，故偏转半径与所带电荷量成反比，大圆对应的粒子应是电荷量小的，即为电子，带负电，由左手定则可知，大圆对应粒子的运动方向为顺时针方向，故B正确；电子做圆周运动的转动半径为R，故 解得 电子做圆周运动的周期为T= 电子运动形成的等效电流为 故 C错误；由 可得电子的动量大小为 mv=BRe，由于衰变后的两新粒子动量大小相等，则Mv'=mv=BRe,衰变过程中释放的核能全部转变为衰变产物的动能，故E= 根据质能方程可知E=△m·c ,联立可得 故 D正确。