2023年高考物理全国乙卷真题变式·分层精准练：第3题

2023年高考物理全国乙卷真题变式·分层精准练：第3题

一、原题

1．2022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1048J 。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3×108m/s）

A． B． C． D．

二、基础

2．太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循环，循环的结果可表示为 ，已知 和 的质量分别为 和 ，1u=931MeV/c2，c为光速．在4个 转变成1个 的过程中，释放的能量约为（　　）  

A．8 MeV B．16 MeV C．26 MeV D．52 MeV

3．大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电．氘核聚变反应方程是： .已知 的质量为2.013 6 u， 的质量为3.015 0 u，   的质量为1.008 7 u，1 u＝931 MeV/c2.则氘核聚变反应中释放的核能约为(　　)  

A．3.7 MeV B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV

4．用中子轰击   原子核某次的裂变方程为   ， 、 、 、 的质量分别为 、 、 、 ， 半衰期为 ，真空中的光速为 。下列说法正确的是（　　）

A．裂变时质量亏损

B．裂变时释放的能量为

C．若增大对 的压力， 的半衰期小于

D． 原子核中含有 个中子

5．根据爱因斯坦的研究成果，物体的能量和质量的关系是E＝mc2，这一关系叫爱因斯坦质能方程．质子的质量为mp，中子的质量为mn，氦核的质量为mα，下列关系式正确的是(　　)

A．mα＝(2mp＋2mn) B．mα<(2mp＋2mn)

C．mα>(2mp＋2mn) D．以上关系式都不正确

6．某核反应方程为 H+ H= He+X．已知（1u=931Mev）， H的质量为2.0136u， H的质量为3.0180u， He的质量为4.0026u，X的质量为1.0087u，则下列说法中正确的是（　　）

A．X是中子，该反应释放能量，放出18.27×1016J能量

B．X是中子，该反应释放能量，放出18.90Mev能量

C．X是质子，该反应吸收能量，吸收18.90Mev能量

D．X是中子，该反应吸收能量，吸收18.27×1016J能量

7．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能万能方程E=mC2，下列说法中不正确的是（　　）

A．E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比

B．根据△E=△mc2可以计算核反应中释放的核能

C．E=mc2中的E表示发生核反应过程中释放的核能，m是参与核反应的核子的总质量

D．一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损

三、巩固

8．中国环流器二号M装置的内部结构如图所示，这种“人造太阳”进行的热核反应方程式为，已知、、的质量分别为、、，应中释放的核能为，光速为，下列说法正确的是（　　）

A．要使这种热核反应发生，必须克服、之间巨大的核力

B．反应的产物有污染

C．两个轻核结合成质量较大的核，比结合能较聚变前增大，反应后的产物结构更稳定

D．X核的质量为

9．在核反应中，其中的质量为，比结合能为，的质量为，比结合能为，的质量为，比结合能为，X的质量为，比结合能为，下列说法正确的是（　　）

A．X是质子

B．X是电子

C．一次该核反应的质量亏损为

D．一次该核反应释放的能量为

10．如图是原子核的比结合能与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的比结合能，如的核子比结合能约为7.6Mev，的核子比结合能约为7Mev，根据该图像判断，下到说法正确的是（　　）

A．随着原子质量数的增加，原子核的比结合能增大

B．核的结合能最大

C．把分成8个质子和8个中子，会发生质量亏损

D．3个核结合成1个核，释放约7.2MeV的能量

11．2021年5月28日，中科院合肥物质科学研究院的可控核果变装置全超导托马克（）缔造了新的纪录，实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向核聚变能源应用迈出重要一步。已知该装置内部发生的核反应方程为：，已知、、和X的质量分别为、、和，相当于，则下列说法中正确的是（　　）

A．X是质子

B．该核聚变反应过程中释放的能量约为

C．该反应中生成物的结合能之和大于反应物的结合能之和

D．该反应存在质量亏损，根据可知，部分质量转化成了能量

12．重核裂变和轻核聚变是人类获得核能的两种主要途径，关于裂变和聚变，下列说法正确的是（　　）

A．裂变释放能量，聚变吸收能量

B．裂变过程有质量亏损，聚变过程无质量亏损

C．裂变和聚变都可以释放出巨大的能量

D．太阳能来源于太阳内部发生的核裂变

四、提升

13．原来静止的原子核 发生α衰变时，放出α粒子的动能为E0。假设衰变时产生的能量全部以动能的形式释放出来，则在此衰变过程中的质量亏损是(　　)

A． B． C． D．

14．核电池可通过半导体换能器，将放射性同位素衰变过程释放的能量转变为电能。一静止的核衰变为核和新粒子，并释放出γ光子。已知、的质量分别为、，下列说法正确的是（　　） 

A．的衰变方程为

B．释放的核能转变为的动能、新粒子的动能和γ光子能量

C．的结合能比的结合能更大

D．核反应过程中释放的核能为

15． 是铀核核裂变的产物之一，仍有放射性，其发生衰变的方程是。已知核的质量为，核的质量为，电子的质量为，质子的质量为，中子的质量为，光速为，则的比结合能可表示为（　　） 

A． B．

C． D．

16．有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置取得新突破，成功实现可重复的。2亿摄氏度和1.6亿摄氏度等离子体运行。其内部发生的一种核聚变反应方程式为，已知的质量为，的质量为，的质量为，相当于。则X的核子平均质量为（　　） 

A． B． C． D．

17．中国物理学家钱三强与何泽慧等合作，在利用中子打击铀的实验中，观察到三分裂变和四分裂变现象，如图，其中一种裂变反应式是U＋n→Ba＋Kr＋3n。用分别表示U、Ba、Kr核的质量，表示n粒子的质量，c为真空中的光速，下列说法正确的是（　　）

A．链式反应能否发生跟铀原料的体积无关

B．裂变产物Ba的比结合能大于U的比结合能

C．该核反应过程中质量有所增加

D．该核反应中放出的核能为

答案解析部分

1．【答案】C

【知识点】质量亏损与质能方程

【解析】【解答】由爱因斯坦质能方程可知，，故ABD错误，C正确；
故答案为：C
【分析】正确理解应用爱因斯坦质能方程。

2．【答案】C

【知识点】质量亏损与质能方程

【解析】【解答】由 知 ， = ，忽略电子质量，则： ，C选项符合题意；

故答案为：C

【分析】原子核发生核裂变或核聚变，前后发生质量亏损，亏损的质量转变成了能量释放出来，利用E=mc2求解即可。

3．【答案】B

【知识点】质量亏损与质能方程

【解析】【解答】因氘核聚变的核反应方程为： ；核反应过程中的质量亏损为△m=2mH-（mHe+mn）=0.0035u；释放的核能为△E=△mc2=0.0035uc2=3.3MeV，B符合题意，ACD不符合题意。

故答案为：B

【分析】物体发生核裂变或核聚变，前后发生质量亏损，亏损的质量转变成了能量释放出来，利用E=mc2求解即可。

4．【答案】A

【知识点】原子核的人工转变；质量亏损与质能方程

【解析】【解答】裂变时质量亏损(m1+m2)-(m3+m4-10m2)=m1-9m2-m3-m4，A不符合题意；根据质能方程可知，裂变时释放的能量(m1-9m2-m3-m4)c2，B不符合题意；半衰期与外界条件无关，C不符合题意；Y原子的质量数90，电荷数为54，则中子数为36个，D不符合题意；

故答案为：A.

【分析】质量亏损等于核反应前后质量之差，裂变时释放的能量。

5．【答案】B

【知识点】质量亏损与质能方程

【解析】【解答】核反应过程中，质量发生亏损，答案为B。

【分析】根据核反应遵循电荷数守恒和质量数守恒，写出该核反应方程，两个质子和两个中子产生一个粒子，该过程质量发生亏损。

6．【答案】B

【知识点】原子核的人工转变；质量亏损与质能方程

【解析】【解答】解：核反应方程为： H+ H= He+X，

根据核反应方程质量数和核电荷数守恒得：X的质量数为1，核电荷数为0．所以X是中子．

反应前质量为：2.0136u+3.018u=5.0316u．

反应后质量为：4.0026u+1.0087u=5.0113u．

反应过程质量亏损为：△m=5.0316u﹣5.0113u=0.0203u，

反应过程释放的能量：△E=0.0203×931Mev=18.8993Mev≈18.90Mev，故ACD错误，B正确；

故选：B．

【分析】根据核反应方程质量数和核电荷数守恒求出X．

应用质能方程△E=△mc2判断是吸收能量还是释放能量．

7．【答案】C

【知识点】质量亏损与质能方程

【解析】【解答】解：A、爱因斯坦提出的质能方程E=mc2告诉我们，物体具有的能量与它的质量成正比．故A正确．

B、公式△E=△mc2中△m是亏损质量，△E是释放的核能，故B正确．

C、公式E=mc2中的E是物体具有的能量，m是物体的质量，不是参与核反应的核子的总质量．故C错误．

D、核反应中若质量亏损，就要释放能量，所以一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量，表明此过程出现了质量亏损．故D正确．

本题选择不正确的，故选：C

【分析】了解爱因斯坦质能方程的含义．

知道核反应过程中发生质量亏损会释放能量．

8．【答案】C

【知识点】核裂变与核聚变；质量亏损与质能方程

【解析】【解答】A．核聚变为两个轻核聚合成一个质量更重的原子核，要发生聚变反应，两个原子核要足够近，但并不是必须克服核力做功，而是需要克服两原子核间巨大的库仑斥力做功，A不符合题意；

B．根据反应过程质量数守恒和电荷数守恒可知反应的产物为氦核，比较稳定，无污染，B不符合题意；

C．两个轻核结合成质量较大的核，比结合能较聚变前增大，反应后的产物结构更稳定，C符合题意；

D．根据爱因斯坦质能方程可得

解得X核的质量为

D不符合题意；

故答案为：C。

【分析】两个轻核聚合成一个质量更重的原子核，要发生聚变反应，核反应过程质量数守恒和电荷数守恒，利用爱因斯坦质能方程得出X核的质量。

9．【答案】D

【知识点】原子核的人工转变；质量亏损与质能方程

【解析】【解答】AB．根据质量数守恒和电荷数守恒可知的质量数为1，电荷数为0，可知是中子，AB不符合题意；

C．一次该核反应的质量亏损为

C不符合题意；

D．根据结合能的概念可知，该核反应释放的能量为

D符合题意。

故答案为：D。

【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒，结合质量的亏损以及质能方程进行分析判断。

10．【答案】D

【知识点】质量亏损与质能方程

【解析】【解答】A．由图像可知，随着原子质量数的增加，原子核的平均结合能先增大后减小，A不符合题意；

B．核的平均结合能最大，是最稳定的，结合能的大小还与核子数有关，B不符合题意；

C．把分成8个质子和8个中子，需要吸收能量，不会发生质量亏损，C不符合题意；

D．的核子比结合能约为7Mev，3个核的结合能

的核子比结合能约为7.6Mev，1个核的结合能

则

D符合题意。

故答案为：D。

【分析】根据图像得出随着原子质量数的增加平均结合能先增大后减小，平均结合能越大越稳定，利用结合能的定义得出释放的能量。

11．【答案】C

【知识点】原子核的人工转变；质量亏损与质能方程

【解析】【解答】A．根据质量数守恒和核电荷数守恒可知X是中子，A不符合题意；

B．根据爱因斯坦的质能方程

B不符合题意；

C．核聚变反应是放热反应，生成物的结合能之和一定大于反应物的结合能之和，C符合题意；

D．爱因斯坦的质能方程说明一定的质量与一定的能量相对应，但是质量和能量不能相互转化，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】核反应方程满足质量数和电荷数，结合爱因斯坦质能方程进行分析判断，核聚变反应是放热反应。

12．【答案】C

【知识点】核裂变与核聚变；质量亏损与质能方程

【解析】【解答】A．裂变和巨变过程中都释放能量，A不符合题意；

B．裂变和巨变过程中都释放能量，根据质能方程可知裂变过程和聚变过程都有质量亏损，B不符合题意；

C．裂变和聚变都可以释放出巨大的能量，C符合题意；

D．太阳能来源于太阳内部发生的核聚变，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】裂变和巨变过程中都释放能量；结合质能方程得出裂变和聚变过程中亏损的质量；太阳能来源于太阳内部发生的核聚变。

13．【答案】D

【知识点】动量守恒定律；质量亏损与质能方程

【解析】【解答】α粒子与新核质量比为 ，衰变过程满足动量守恒，即mαvα＝m新·v新，根据动量和动能的关系p2＝2m·Ek可知，新核动能为 E0。由ΔE＝Δmc2，得Δm＝ ＝ ，故D选项正确。

【分析】根据衰变过程遵循电荷数和质量数写出衰变方程，衰变前后满足动量守恒，再根据动量和动能的关系可求出新核的动能，即为释放能量，再由质能方程求解质量亏损。

14．【答案】B

【知识点】原子核的衰变、半衰期；质量亏损与质能方程

【解析】【解答】A．根据质量数守恒与电荷数守恒可知， 的衰变方程为

A不符合题意；

BD．根据质能方程可知，释放的核能为

释放的核能转变为 的动能、新粒子的动能和γ光子能量，B符合题意，D不符合题意；

C． 比 的核子数少，则结合能比 的结合能小，但 的比结合能比 的比结合能更大，C不符合题意；

故答案为：B。

【分析】核反应方程满足质量数守恒以及电荷数守恒，结合质能方程得出释放的能量。

15．【答案】D

【知识点】质量亏损与质能方程；结合能与比结合能

【解析】【解答】根据 ，可得 的结合能为

则 的比结合能为

故答案为：D。

【分析】利用质能方程可以求出结合能的大小，结合核子的数量可以求出比结合能的大小。

16．【答案】C

【知识点】原子核的人工转变；质量亏损与质能方程

【解析】【解答】由核反应质量数守恒和核电荷数守恒可知X为 ，设 的核子平均质量为m，由爱因斯坦质能方程得 ，解得 ，ABD不符合题意，C符合题意。

故答案为：C。

【分析】核反应方程满足质量数守恒和核电荷数守恒，结合爱因斯坦质能方程得出X的核子平均质量。

17．【答案】B

【知识点】核裂变与核聚变；质量亏损与质能方程

【解析】【解答】A．链式反应能否发生跟铀原料的临界体积有关，A不符合题意；

B．裂变产物Ba的比结合能大于U的比结合能，从而产生质量亏损，放出能量，B符合题意；

C．该核反应过程中质量由亏损，C不符合题意；

D．该核反应中放出的核能为，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】链式反应能否发生跟铀原料的临界体积有关，核裂变后粒子更稳定，比结合能更大。