2023年高考物理全国乙卷真题变式·分层精准练：第3题

试卷更新日期：2023-06-17 类型：二轮复习

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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、 $1 0^{19} k g$ B、 $1 0^{24} k g$ C、 $1 0^{29} k g$ D、 $1 0^{34} k g$

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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 $4 {}_{1}^{1}H \to {}_{2}^{4}H e+2 {}_{1}^{0}e +2 v$ ，已知 ${}_{1}^{1}H$ 和 ${}_{2}^{4}H e$ 的质量分别为 $m_{P} = 1.0078 u$ 和 $m_{α} = 4.0026 u$ ，1u=931MeV/c² ， c为光速．在4个 ${}_{1}^{1}H$ 转变成1个 ${}_{2}^{4}H e$ 的过程中，释放的能量约为（）

A、8 MeV B、16 MeV C、26 MeV D、52 MeV

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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： ${}_{1}^{2}H + {}_{1}^{2}H \to {}_{2}^{3}H e+ {}_{0}^{1}n$ .已知 ${}_{1}^{2}H$ 的质量为2.013 6 u， ${}_{2}^{3}H e$ 的质量为3.015 0 u， ${}_{0}^{1}n$ 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

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4. 用中子轰击 ${}_{92}^{235}U$ 原子核某次的裂变方程为 ${}_{92}^{235}U + {}_{0}^{1}n \to Y + {}_{38}^{136}X e + 10 {}_{0}^{1}n$ ， ${}_{92}^{235}U$ 、 ${}_{0}^{1}n$ 、 $Y$ 、 ${}_{38}^{136}X e$ 的质量分别为 $m_{1}$ 、 $m_{2}$ 、 $m_{3}$ 、 $m_{4}$ ， ${}_{92}^{235}U$ 半衰期为 $T$ ，真空中的光速为 $c$ 。下列说法正确的是（）

A、裂变时质量亏损 $m_{1} - 9 m_{2} - m_{3} - m_{4}$ B、裂变时释放的能量为 $\frac{1}{2} (m_{1} - 9 m_{2} - m_{3} - m_{4}) c^{2}$ C、若增大对 ${}_{92}^{235}U$ 的压力， ${}_{92}^{235}U$ 的半衰期小于 $T$ D、 $Y$ 原子核中含有 $54$ 个中子

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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m_p ，中子的质量为m_n ，氦核的质量为m_α ，下列关系式正确的是（）

A、m_α＝(2m_p＋2m_n) B、m_α<(2m_p＋2m_n) C、m_α>(2m_p＋2m_n) D、以上关系式都不正确

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6. 某核反应方程为 $_{1}^{2}$ H+ $_{1}^{3}$ H= $_{2}^{4}$ He+X．已知（1u=931Mev）， $_{1}^{2}$ H的质量为2.0136u， $_{1}^{3}$ H的质量为3.0180u， $_{2}^{4}$ 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

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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

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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 $_{1}^{2} H +_{1}^{3} H \to X +_{0}^{1} n$ ，已知 $_{1}^{2} H$ 、 $_{1}^{3} H$ 、 $_{0}^{1} n$ 的质量分别为 $m_{1}$ 、 $m_{2}$ 、 $m_{3}$ ，应中释放的核能为 $Δ E$ ，光速为 $c$ ，下列说法正确的是（）

A、要使这种热核反应发生，必须克服 $_{1}^{2} H$ 、 $_{1}^{3} H$ 之间巨大的核力 B、反应的产物 $X$ 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 $m_{1} + m_{2} - m_{3} + \frac{Δ E}{c^{2}}$

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9. 在 $_{1}^{2} H +_{1}^{3} H \to_{2}^{4} H e + X$ 核反应中，其中 $_{1}^{2} H$ 的质量为 $m_{1}$ ，比结合能为 $E_{1}$ ， $_{1}^{3} H$ 的质量为 $m_{2}$ ，比结合能为 $E_{2}$ ， $_{2}^{4} H e$ 的质量为 $m_{3}$ ，比结合能为 $E_{3}$ ， X的质量为 $m_{4}$ ，比结合能为 $E_{4}$ ，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 $Δ m = m_{3} + m_{4} - m_{1} - m_{2}$ D、一次该核反应释放的能量为 $E = 4 E_{3} - 3 E_{2} - 2 E_{1}$

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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 ${}_{6}^{12}C$ 的核子比结合能约为7.6Mev， ${}_{2}^{4}H e$ 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、 ${}_{26}^{56}F e$ 核的结合能最大 C、把 ${}_{8}^{16}O$ 分成8个质子和8个中子，会发生质量亏损 D、3个 ${}_{2}^{4}H e$ 核结合成1个 ${}_{6}^{12}C$ 核，释放约7.2MeV的能量

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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（ $E A S T$ ）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： $_{1}^{2} H +_{1}^{3} H \to_{2}^{4} H e + X$ ，已知 $_{1}^{2} H$ 、 $_{1}^{3} H$ 、 $_{2}^{4} H e$ 和X的质量分别为 $2.0141 u$ 、 $3.0161 u$ 、 $4.0026 u$ 和 $1.0087 u$ ， $1 u$ 相当于 $931.5 M e V$ ，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 $55.6 M e V$ 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 $Δ E = Δ m c^{2}$ 可知，部分质量转化成了能量

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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

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四、提升

13. 原来静止的原子核 ${}_{b}^{a}X$ 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、 $\frac{E_{0}}{c^{2}}$ B、 $\frac{E_{0}}{(a - 4) c^{2}}$ C、 $\frac{(a - 4) E_{0}}{c^{2}}$ D、 $\frac{a E_{0}}{(a - 4) c^{2}}$

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14. 核电池可通过半导体换能器，将放射性同位素 $_{94}^{239} Pu$ 衰变过程释放的能量转变为电能。一静止的 $_{94}^{239} Pu$ 核衰变为核 $_{92}^{235} U$ 和新粒子，并释放出γ光子。已知 $_{94}^{239} Pu$ 、 $_{92}^{235} U$ 的质量分别为 $m_{p_{u}}$ 、 $m_{U}$ ，下列说法正确的是（）

A、 $_{94}^{239} Pu$ 的衰变方程为 $_{94}^{239} Pu \to_{92}^{235} {U+2}_{1}^{1} H+γ$ B、释放的核能转变为 $_{92}^{235} U$ 的动能、新粒子的动能和γ光子能量 C、 $_{92}^{235} U$ 的结合能比 $_{94}^{239} Pu$ 的结合能更大 D、核反应过程中释放的核能为 $Δ E = (m_{P_{u}} - m_{U}) c^{2}$

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15. ${}_{56}^{141}B a$ 是铀核核裂变的产物之一，仍有放射性，其发生 $β$ 衰变的方程是 ${}_{56}^{141}B a \to {}_{57}^{141}L a + {}_{- 1}^{0}e$ 。已知 ${}_{56}^{141}B a$ 核的质量为 $m_{1}$ ， ${}_{57}^{141}L a$ 核的质量为 $m_{2}$ ，电子的质量为 $m_{3}$ ，质子的质量为 $m_{4}$ ，中子的质量为 $m_{5}$ ，光速为 $c$ ，则 ${}_{56}^{141}B a$ 的比结合能可表示为（）

A、 $\frac{(m_{1} - m_{2} - m_{3}) c^{2}}{56}$ B、 $\frac{(m_{1} - m_{2} - m_{3}) c^{2}}{141}$ C、 $\frac{(56 m_{4} + 85 m_{5} - m_{1}) c^{2}}{56}$ D、 $\frac{(56 m_{4} + 85 m_{5} - m_{1}) c^{2}}{141}$

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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 $101 s$ 和1.6亿摄氏度 $20 s$ 等离子体运行。其内部发生的一种核聚变反应方程式为 $_{1}^{2} H + X \to_{2}^{4} He +_{0}^{1} n + 17.6 MeV$ ，已知 $_{1}^{2} H$ 的质量为 $2.0136 u$ ， $_{2}^{4} He$ 的质量为 $4.0026 u$ ， $_{0}^{1} n$ 的质量为 $1.0087 u$ ， $1 u$ 相当于 $931 MeV$ 。则X的核子平均质量为（　　）

A、 $3.0166 u$ B、 $1.5083 u$ C、 $1.0055 u$ D、 $1.0087 u$

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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 ${}_{92}^{235}$ U＋ ${}_{0}^{1}$ n→ ${}_{56}^{144}$ Ba＋ ${}_{36}^{89}$ Kr＋3 ${}_{0}^{1}$ n。用 $m_{U} 、 m_{B a} 、 m_{K r}$ 分别表示 ${}_{92}^{235}$ U、 ${}_{56}^{144}$ Ba、 ${}_{36}^{89}$ Kr核的质量， $m_{n}$ 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 ${}_{56}^{144}$ Ba的比结合能大于 ${}_{92}^{235}$ 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 $(m_{U} - m_{B a} - m_{K r} - 3 m_{n}) c^{2}$

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