2023-2025全國高考真題物理匯編

核裂變與核聚變

一、單選題

1.（2023湖南高考真題）2023年4月13日，中國“人造太陽”反應(yīng)堆中科院環(huán)流器裝置（EAST）創(chuàng)下新紀(jì)

錄，實(shí)現(xiàn)403秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運(yùn)行，為可控核聚變的最終實(shí)現(xiàn)又向前邁出了重要的一步，

下列關(guān)于核反應(yīng)的說法正確的是（）

A.相同質(zhì)量的核燃料，輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多

B.氣笳核聚變的核反應(yīng)方程為;H+：Hf；He+_；e

C.核聚變的核反應(yīng)燃料主要是鈾235

D.核聚變反應(yīng)過程中沒有質(zhì)量虧損

2.（2023天津高考真題）關(guān)于太陽上進(jìn)行的核聚變，下列說法正確的是（）

A.核聚變需要在高溫下進(jìn)行B.核聚變中電荷不守恒

C.太陽質(zhì)量不變D.太陽核反應(yīng)方程式：^u+；nTRBa+；；Kr+3；n

3.（2024全國高考真題）笊核可通過一系列聚變反應(yīng)釋放能量，總的反應(yīng)效果可用

6；Hf2：He+x；n+y；p+43.15MeV表示，式中x、y的值分別為（）

A.x=l,y=2B.無=1,y=3C.x=2,y=2D.x=3,y=l

4.（2024浙江高考真題）已知笊核質(zhì)量為2.014lu,瓶核質(zhì)量為3.0161U,氫核質(zhì)量為4.0026u,中子質(zhì)量

為1.0087U,阿伏加德羅常數(shù)/取6.0xl023mo『，笊核摩爾質(zhì)量為2g-mo「，lu相當(dāng)于931.5MeV。關(guān)于

笊與瓶聚變成氨，下列說法正確的是（）

A.核反應(yīng)方程式為;H+：Hf：He+jn

B.笊核的比結(jié)合能比氫核的大

C.笊核與航核的間距達(dá)到10-°m就能發(fā)生核聚變

D.4g笊完全參與聚變釋放出能量的數(shù)量級(jí)為lO與MeV

5.（2025北京高考真題）自然界中物質(zhì)是常見的，反物質(zhì)并不常見。反物質(zhì)由反粒子構(gòu)成，它是科學(xué)研究

的前沿領(lǐng)域之一。目前發(fā)現(xiàn)的反粒子有正電子、反質(zhì)子等；反氫原子由正電子和反質(zhì)子組成。粒子與其對(duì)

應(yīng)的反粒子質(zhì)量相等，電荷等量異種。粒子和其反粒子碰撞會(huì)湮滅。反粒子參與的物理過程也遵守電荷守

恒、能量守恒和動(dòng)量守恒。下列說法正確的是（）

A.已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為-13.6eV,則反氫原子的基態(tài)能量也為-13.6eV

B.一個(gè)中子可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)正電子

C.一對(duì)正負(fù)電子等速率對(duì)撞，湮滅為一個(gè)光子

D.反笊核和反笊核的核聚變反應(yīng)吸收能量

二、多選題

6.（2025福建高考真題）核反應(yīng)方程為;H+：H-；He+M+17.6MeV,現(xiàn)真空中有兩個(gè)動(dòng)量大小相等，方向

相反的笊核與氤核相撞，發(fā)生核反應(yīng)，設(shè)反應(yīng)釋放的能量幾乎轉(zhuǎn)化為;He與jn的動(dòng)能，則（

A.該反應(yīng)有質(zhì)量虧損

B.該反應(yīng)為核裂變

C.jn獲得的動(dòng)能約為14MeV

D.；He獲得的動(dòng)能約為14MeV

三、綜合題

（2024上海高考真題）氫的同位素

氫元素是宇宙中最簡單的元素，有三種同位素。科學(xué)家利用電磁場操控并篩選這三種同位素，使其應(yīng)用于

核研究中。

7.原子核之間由于相互作用會(huì)產(chǎn)生新核，這一過程具有多種形式。

（1）質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大原子核的過程稱為

A.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)B.衰變C.核聚變D.核裂變

（2）；H核的質(zhì)量為叫，；H核的質(zhì)量為?,它們通過核反應(yīng)形成一個(gè)質(zhì)量為鈾的氫原子核此過

程釋放的能量為。（真空中光速為c）

8.某回旋加速器的示意圖如圖所示。磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8的勻強(qiáng)磁場僅分布于兩個(gè)相同且正對(duì)的半圓形

中空金屬盒R,2內(nèi)，且與金屬盒表面垂直。交變電源通過I,II分別與2相連，僅在2，2縫

隙間的狹窄區(qū)域產(chǎn)生交變電場。初動(dòng)能為零的帶電粒子自縫隙中靠近2的圓心。處經(jīng)縫隙間的電場加速

后，以垂直磁場的速度進(jìn)入2。

（1）粒子在2，2運(yùn)動(dòng)過程中，洛倫茲力對(duì)粒子做功為w,沖量為/,則；

A.W=0,/=oB.W^O,1=0C.WHO,/WOD.W=O,/#0

（2）核和;H核自圖中。處同時(shí)釋放，I,II間電勢(shì)差絕對(duì)值始終為U,電場方向做周期性變化，：H

核在每次經(jīng)過縫隙間時(shí)均被加速（假設(shè)粒子通過縫隙的時(shí)間和粒子間相互作用可忽略）。；H核完成3次加

速時(shí)的動(dòng)能與此時(shí):H核的動(dòng)能之比為。

A.1:3B.1:9C.1:1D.9:1E.3:1

9.如圖，靜電選擇器由兩塊相互絕緣、半徑很大的同心圓弧形電極組成。電極間所加電壓為U。由于兩

電極間距d很小，可近似認(rèn)為兩電極半徑均為，d）,且電極間的電場強(qiáng)度大小處處相等，方向沿徑向

垂直于電極。

o

（1）電極間電場強(qiáng)度大小為;

（2）由:H核、：H核和；H核組成的粒子流從狹縫進(jìn)入選擇器，若不計(jì)粒子間相互作用，部分粒子在電場

力作用下能沿圓弧路徑從選擇器出射。

①出射的粒子具有相同的；

A.速度B.動(dòng)能C.動(dòng)量D.比荷

②對(duì)上述①中的選擇做出解釋。（論證）—

（2025上海高考真題）量子力學(xué)（QuantumMechanics）,為物理學(xué)理論，是研究物質(zhì)世界微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)

律的物理學(xué)分支，主要研究原子、分子、凝聚態(tài)物質(zhì)，以及原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的基礎(chǔ)理論。

它與相對(duì)論一起構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)。量子力學(xué)不僅是現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)理論之一，而且在化學(xué)等

學(xué)科和許多近代技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。19世紀(jì)末，人們發(fā)現(xiàn)舊有的經(jīng)典理論無法解釋微觀系統(tǒng)，于是經(jīng)由

物理學(xué)家的努力，在20世紀(jì)初創(chuàng)立量子力學(xué)，解釋了這些現(xiàn)象。量子力學(xué)從根本上改變?nèi)祟悓?duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)

及其相互作用的理解。除了廣義相對(duì)論描寫的引力以外，迄今所有基本相互作用均可以在量子力學(xué)的框架

內(nèi)描述（量子場論）。

10.太陽內(nèi)部發(fā)生的反應(yīng)是核聚變，即氫原子核在高溫高壓條件下聚合成氨原子核并釋放能量的過程；其

核反應(yīng)方程為4：HfX+2：e,則*是（）

A.H核B.He核C.Li核D.Be核

11.（多選）若復(fù)色光的頻率V=5.50X10MHZ~6.50X10MHZ,用復(fù)色光照射下面金屬，可發(fā)生光電效應(yīng)的

可能是（）

金屬的極限頻率

金屬鋅鈣鈉鉀鋤

頻率/10"Hz8.077.735.535.445.15

選項(xiàng)ABCDE

12.氫原子核外電子以半徑r繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若電子質(zhì)量為機(jī)，元電荷為e,靜電力常數(shù)為左，則電

子動(dòng)量大小是?

13.一群氫原子處于量子數(shù)w=4的激發(fā)態(tài)，這些氫原子能夠自發(fā)地躍遷到〃=2的較低能量狀態(tài)，尺為里

伯德常量，c是真空中的光速；則在此過程中（）

A.吸收光子,B.放出光子，v=7?c^---J

D.放出光子，v=7?^-^

C.吸收光子,C

參考答案

1.A

【詳解】A.相同質(zhì)量的核燃料，輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多，A正確；

B.根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒可知，笊瓶核聚變的核反應(yīng)方程為

:H+：H->2He+oti

B錯(cuò)誤；

C.核聚變的核反應(yīng)燃料主要是笊核和能核，C錯(cuò)誤；

D.核聚變反應(yīng)過程中放出大量能量，有質(zhì)量虧損，D錯(cuò)誤。

故選Ao

2.A

【詳解】A.因?yàn)楦邷貢r(shí)才能使得粒子的熱運(yùn)動(dòng)劇烈，才有可能克服他們自身相互間的排斥力，使得它們

間的距離縮短，才能發(fā)生聚變，故A正確；

B.核聚變中電荷是守恒的，故B錯(cuò)誤；

C.因?yàn)樘栆恢痹诎l(fā)生核聚變，需要放出大量能量，根據(jù)質(zhì)能方程可知是要消耗一定的質(zhì)量的，故C錯(cuò)

誤；

D.核聚變的方程為

:H+：HHe+J,n

題中為核裂變方程，故D錯(cuò)誤。

故選A?

3.C

【詳解】根據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得

6x2=2x4+x+y

6=2x2+y

解得

x=2,y=2

故選Co

4.D

【詳解】A.核反應(yīng)方程式為

He+]n

故A錯(cuò)誤；

B.笊核的比結(jié)合能比氨核的小，故B錯(cuò)誤；

C.笊核與笳核發(fā)生核聚變，要使它們間的距離達(dá)到以內(nèi)，故C錯(cuò)誤；

D.一個(gè)笊核與一個(gè)能核聚變反應(yīng)質(zhì)量虧損

Am=(2.0141+3.0161-4.0026-1.0087)u=0.0189u

聚變反應(yīng)釋放的能量是

AE=Am?931.5MeV?17.6MeV4g笊完全參與聚變釋放出能量

E=lx6xl023xA￡?2.11xl025MeV

2

數(shù)量級(jí)為lO與MeV,故D正確。

故選D。

5.A

【詳解】A.氫原子基態(tài)能量由電子與質(zhì)子決定。反氫原子由正電子和反質(zhì)子構(gòu)成，電荷結(jié)構(gòu)相同，能級(jí)

結(jié)構(gòu)不變，基態(tài)能量仍為-13.6eV,故A正確；

B.若中子衰變（（3+衰變）生成質(zhì)子、正電子版-；P+：e,不符合電荷數(shù)守恒，故B錯(cuò)誤；

C.正負(fù)電子對(duì)撞湮滅時(shí)，總動(dòng)量為零，需產(chǎn)生至少兩個(gè)光子以保證動(dòng)量守恒。單個(gè)光子無法滿足動(dòng)量守

恒，故C錯(cuò)誤；

D.核聚變通常釋放能量（如普通笊核聚變）。反笊核聚變遵循相同規(guī)律，應(yīng)釋放能量而非吸收，故D錯(cuò)

誤。

故選Ao

6.AC

【詳解】A.核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，有質(zhì)量虧損，A正確；

B.該反應(yīng)是核聚變反應(yīng)，B錯(cuò)誤；

CD.在真空中，該反應(yīng)動(dòng)量守恒，由于相撞前笊核與瓶核動(dòng)量大小相等，方向相反，系統(tǒng)總動(dòng)量為零。故

反應(yīng)后氫核與中子的動(dòng)量也大小相等，方向相反。

由

E

k2m

得反應(yīng)粒子獲得的動(dòng)能之比為

石噎：&=",：=1：4

而兩個(gè)粒子獲得的總動(dòng)能為17.6MeV,故版獲得的動(dòng)能&=gxl7.6MeV=14.08MeV,

；He獲得的動(dòng)能%,=?17.6MeV=3.52MeV。故C正確，D錯(cuò)誤。

故選ACo

7.C（見+g-外）/8.DE9.—B電場力作為向心力

2

qE^m—,q、E、r相同，貝U由上式可知加v?也相同，即動(dòng)能穌相同

r

【解析】7.[1]質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大原子核的反應(yīng)稱為核聚變，C正確。

故選C。

⑵根據(jù)質(zhì)能方程可知，此過程釋放的能量為

2

E=Amc=(mi+7%一〃4)c2

8.口]由于粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力不做功，即W=0,洛倫茲力的沖量/rO,D正確。

故選D。

⑵由題意可知，出核與汨核的電荷量之比為1:1,,；H核與;H核的質(zhì)量之比為1:3,根據(jù)帶電粒子在磁場

中運(yùn)動(dòng)的周期

1=------

qB

可知，：H核與:H核的周期之比為1：3,:H核完成3次加速后，實(shí)際在磁場中轉(zhuǎn)了2個(gè)半圈，時(shí)間為一個(gè)

完整周期，則此時(shí)汨核在磁場中轉(zhuǎn)了;圈，只加速了1次。根據(jù)動(dòng)能定理可知，對(duì):H核有

3qU=Eu-0

對(duì)汨核有

qU=Ek2-Q

解得動(dòng)能之比為3:1,E正確。

故選E。

9.口]由題意可知，電極間可視為勻強(qiáng)電場，因此電場強(qiáng)度大小為

E工

d

[2][3]由題意可知，電場力提供向心力，則

qE=-----