第五章 原子核部分常考典型易错练习题 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

原子核部分常考典型易错练习题 一、知识点填空题 1.原子核的组成 （1）质子p： ①1919年，________用α粒子轰击氮原子核发现了________。   ②质子带________电，电荷量与一个电子电荷量相同，mp＝1.67×10－27 kg。 （2）中子n： ①________猜想，原子核内可能还存在着一种质量几乎与质子相同，但不带电的粒子，称为中子，__________通过实验证实了中子的存在。 ②mn＝1.67×10－27 kg。 ③原子核的组成：原子核由________和________组成，质子和中子统称为________。 （4）原子核的表示 ①核电荷数Z：原子核所带的核电荷数等于它的________数。 ②原子核的质量数A：原子核中的______和__________的和用A表示，即A＝Z＋N，A叫原子核的质量数。 ③原子核通常用符号X表示，其中X表示该核所属的__________符号，在元素符号的左下角和左上角分别标出________和质量数，如下： （5）原子核的质量常用原子质量单位u来表示，1 u＝1.660 559×10－27 kg。 原子核的衰变及半衰期 2．原子核的组成：原子核是由______和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的____________。 3．天然放射现象 放射性元素________地发出射线的现象，首先由________________发现。天然放射现象的发现，说明________具有复杂的结构。 4．三种射线的比较 名称 构成 符号 电荷量 质量 电离能力 贯穿本领 α射线 __核 = ＋2e 4u 最____ 最__ β射线 ____ －e u 较强 较强 γ射线 光子 γ 0 0 最____ 最__ 5．原子核的衰变 （1）衰变：原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种________________的变化称为原子核的衰变。 （2）α衰变、β衰变 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 衰变实质 2个质子和2个中子结合成一个整体射出 中子转化为质子和电子 衰变规律 ________守恒、质量数守恒 （3）γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的。 6．半衰期 （1）公式：N余＝N原，m余＝m原。 （2）影响因素：放射性元素衰变的快慢是由________________________________决定的，跟原子所处的外部条件（如温度、压强）和化学状态（如单质、化合物）________（选填“有关”或“无关”）。 7．放射性同位素的应用与防护 （1）放射性同位素：有________放射性同位素和________放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。 （2）应用：放射治疗、育种、保鲜、做________等。 （3）防护：防止放射性对人体组织的伤害。 核裂变的发现 8．核裂变：重核在被中子轰击后分裂成两个质量差不多的______，并放出巨大的______的过程。 9．铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核裂变的产物是多样的，一种典型的核反应__________。 10．由重核裂变产生的中子使核裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫作核裂变的________。 11．临界体积和临界质量：核裂变物质能够发生______反应的______体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。 核聚变 12．定义：两个轻核结合成质量______的核的核反应。轻核聚变反应必须在______下进行，因此又叫热核反应。 13．核反应举例：H＋H→______＋n＋17.6 MeV。 14．核武器：______。首先由化学炸药引爆______，再由______爆炸产生的高温高压引发热核爆炸。 15．核聚变与核裂变相比有很多优点 （1）轻核聚变产能______。 （2）地球上核聚变燃料的储量______。 （3）轻核聚变更为______。 16．实现可控核聚变的方案：______和______。 原子核结合能、比结合能曲线 17．结合能 （1）分散的核子结合成原子核的过程中所________出的能量称为原子核的结合能。这个能量也是把原子核分成核子时________的能量。 （2）原子核的结合能是非常巨大的。 18．比结合能 （1）把原子核的结合能ΔE除以________，即，称为原子核的比结合能，也叫______结合能。 （2）比结合能越大，核就越________，比结合能是原子核稳定程度的量度。 二、单选题 题型一：原子核构成及衰变的本质的理解 19．（22-23高二下·北京海淀·期末）下列关于原子和原子核的叙述中正确的是（　　） A．原子核发生核反应时，反应前后质量守恒 B．β衰变中放出的β射线是核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 C．天然放射现象中的α、β、γ射线都能在电场中发生偏转 D．在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固 20．（25-26高三下·北京海淀·开学考试）关于天然放射现象，下列说法正确的是(　　) A．α射线是由氦原子核衰变产生 B．β射线是由原子核外电子电离产生 C．γ 射线是由原子核外的内层电子跃迁产生 D．通过化学反应不能改变物质的放射性 21．（24-25高三上·甘肃武威·期末）贝克勒尔是最早发现衰变的科学家，在衰变过程中往往能放出、、三种射线，下列关于三种射线的说法正确的是（   ） A．射线的穿透性最弱 B．射线的电离能力最强 C．射线带负电 D．三种射线均来自核外电子的跃迁 题型二：半衰期的理解和计算 22．（2021·全国乙卷·高考真题）医学治疗中常用放射性核素产生射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为（　　） A． B． C． D． 23．（2025·河南·高考真题）由于宇宙射线的作用，在地球大气层产生有铍的两种放射性同位素和。测定不同高度大气中单位体积内二者的原子个数比，可以研究大气环境的变化。已知和的半衰期分别约为53天和139万年。在大气层某高度采集的样品中，研究人员发现和的总原子个数经过106天后变为原来的，则采集时该高度的大气中和的原子个数比约为（　　） A． B． C． D． 题型三：核反应方程的判断及综合应用 24．（2025·云南·高考真题）2025年3月，我国科学家研制的碳14核电池原型机“烛龙一号”发布，标志着我国在核能技术领域与微型核电池领域取得突破。碳14的衰变方程为，则（   ） A．X为电子，是在核内中子转化为质子的过程中产生的 B．X为电子，是在核内质子转化为中子的过程中产生的 C．X为质子，是由核内中子转化而来的 D．X为中子，是由核内质子转化而来的 25．（2023·浙江·高考真题）“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将衰变释放的核能一部分转换成电能。的衰变方程为，则（　　） A．衰变方程中的X等于233 B．的穿透能力比γ射线强 C．比的比结合能小 D．月夜的寒冷导致的半衰期变大 题型四：核裂变与核聚变 26．（24-25高二下·广东广州·期末）2025年3月9日，国内首款碳微型核电池“烛龙一号”正式发布。具有放射性，半衰期长达5730年，理论上可为脑机接口、心脏起搏器等植入式设备提供永久能源。衰变方程为，则（　　） A．X来自碳原子的核外电子 B．衰变过程属于重核裂变 C．的比结合能小于的比结合能 D．如果温度升高，的半衰期会变短 27．（2023·天津·高考真题）关于太阳上进行的核聚变，下列说法正确的是（　　） A．核聚变需要在高温下进行 B．核聚变中电荷不守恒 C．太阳质量不变 D．太阳核反应方程式： 28．（2023·湖南·高考真题）2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置创下新纪录，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 29．（25-26高三上·广东揭阳·期末）核潜艇是一种以核能为动力来源的潜艇，其核反应方程式为，下列说法正确的是（　　） A．核反应方程中 B．核反应方程中 C．的平均结合能大于的平均结合能 D．的核子平均质量小于的核子平均质量 三、多选题 30．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）某理论研究认为，原子核可能发生双衰变，衰变方程为。处于第二激发态的原子核先后辐射能量分别为和的、两光子后回到基态。下列说法正确的是（   ） A． B． C．的频率比的大 D．的波长比的大 31．（25-26高三上·内蒙古包头·期末）铀（U）238本身不容易发生衰变，它通常需要先吸收中子然后经过衰变转化为钚，而钚是一种可衰变的元素。铀238转化为钚的过程：,，，下列说法正确的是（　　） A． B． C．衰变过程中释放的电子，是由原子核内质子转化为中子和电子而来的 D．衰变过程中释放的电子，是由原子核外电子跃迁而来的 32．（2025·福建·高考真题）2025年，我国“人造太阳”实现了等离子体原子核温度超1亿度的突破。在1亿度的高温条件下“人造太阳”内可发生如下核反应：→+17.5MeV，若动量大小相等，方向相反的氘核与氚核正碰后发生核反应，反应产生的与的总动能近似等于核反应释放的全部能量，则（　　） A．该反应有质量亏损 B．该反应为核裂变反应 C．获得的动能约为14MeV D．获得的动能约为14MeV 四、解答题 题型五：结合能和比结合能 33．（2015·江苏·高考真题）取质子的质量mp=1.6726×10-27 kg，中子的质量mn=1.6749×10-27 kg，α粒子的质量mα=6.6467×10-27 kg，光速c=3.0×108 m/s。请计算α粒子的结合能。（计算结果保留两位有效数字） 34．（24-25高二下·内蒙古锡林郭勒·期末）宇宙射线进入地球大气时，同大气作用产生中子，中子撞击大气中的引发核反应产生。已知中子质量为，质子质量为，质量为，质量为，真空中光速为。 (1)写出该核反应方程，并求出一次反应释放的能量E； (2)求的比结合能。 题号 难度系数 详细知识点 一、知识点填空题 1 较易 原子核的组成；发现质子和中子的核反应；α粒子散射实验；原子核式结构模型 2-7 容易 原子核的组成；α和β、γ三种射线的性质；放射性元素与放射性现象 8-11 适中 核裂变 12-16 容易 核聚变 17-18 较易 结合能与比结合能 二、单选题 19 适中 α和β、γ三种射线的性质；β衰变的特点、本质及其方程的写法；结合能与比结合能；质能方程 20 适中 α衰变的特点、本质及其方程的写法；β衰变的特点、本质及其方程的写法 21 较易 α和β、γ三种射线的性质 22 较易 半衰期相关的计算 23 较易 半衰期相关的计算 24 较易 β衰变的特点、本质及其方程的写法 25 较易 α和β、γ三种射线的性质；结合能与比结合能；α衰变的特点、本质及其方程的写法；半衰期的概念 26 较易 β衰变的特点、本质及其方程的写法；结合能与比结合能；半衰期的概念 27 较易 核聚变 28 较易 核聚变 29 较易 核裂变；结合能与比结合能；核反应方程的书写 三、多选题 30 较易 原子核的组成；定态和原子的能级结构 31 适中 β衰变的特点、本质及其方程的写法；核反应方程的书写 32 适中 核聚变 四、解答题 33 较易 结合能与比结合能；质能方程 34 适中 结合能与比结合能；核反应方程的书写 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《原子核部分常考典型易错练习题》参考答案 题号 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 答案 D D A C B A C C A A 题号 29 30 31 32 答案 B ABC AB AC 1． 卢瑟福 质子 正 卢瑟福 查德威克 质子 中子 核子 质子 质子数 中子数 元素 核电荷数 【详解】[1][2][3]卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，质子就是氢原子核，带正电。 [4][5]卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着一种质量与质子几乎相同，但不带电的粒子，称为中子，他的学生查德威克后来通过实验证实了中子的存在。 [6][7][8]原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。 [9][10][11][12][13]因为原子核由质子和中子组成，而中子不带电，所以核电荷数等于质子数，用Z表示，标注在元素符号的左下角；质子数和中子数的和称为质量数，用A表示，标注在元素符号的左上角；原子核的表示符号中X代表元素符号。 2． 质子 质子数 3． 自发 贝克勒尔 原子核 4． 氦 强 弱 电子流 弱 强 5． 新原子核 电荷数 6． 原子核内部因素 无关 7． 天然 人工 示踪原子 【解析】2．[1][2]原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。 3．[1][2][3]放射性元素自发地发出射线的现象，首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构。 4．[1][2][3]α射线为氦核，电离能力最强；贯穿本领最弱； [4]β射线为电子流； [5][6]γ射线，电离能力最弱；贯穿本领最强； 5．（1）[1]衰变：原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种新原子核的变化称为原子核的衰变。 （2）[2]α衰变、β衰变衰变规律：电荷数守恒，质量数守恒； 6．（2）[1][2]影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的外部条件（如温度、压强）和化学状态（如单质、化合物）无关。 7．（1）[1][2]放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。 （2）[3]应用：放射治疗、培优、保鲜、做示踪原子等。 （3）防护：防止放射性对人体组织的伤害。 8． 中等核 能量 9． 10．链式反应 11． 链式 最小 【解析】8．[1][2]核裂变：重核在被中子轰击后分裂成两个质量差不多的中等核，并放出能量的过程。 9．铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核裂变的产物是多样的，一种典型的核反应 10．由重核裂变产生的中子使核裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫作核裂变的链式反应。 11．[1][2]临界体积和临界质量：核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。 12． 较大 高温 13． 14． 氢弹 原子弹 原子弹 15． 效率高 丰富 安全、清洁 16． 磁约束 惯性约束 【解析】12．[1][2]两个轻核结合成质量较大的核的核反应。轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应。 13．根据质量数守恒和核电荷数守恒可知核反应方程为。 14．[1][2][3]核武器：氢弹。首先由化学炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸。 15．[1][2][3]核聚变与核裂变相比有很多优点 （1）轻核聚变产能效率高； （2）地球上核聚变燃料氘和氚的储量丰富； （3）轻核聚变更为安全、清洁。 16．[1][2]实现可控核聚变的方案：磁约束和惯性约束。 17． 释放 吸收 18． 核子数A 平均 稳定 19．D 【详解】A．核反应中存在质量亏损，A错误； B．β射线是核内中子转化为质子时释放的电子，B错误； C．γ射线为中性光子，在电场中不偏转，C错误； D．比结合能越大，核子结合越牢固，原子核越稳定，D正确。 故选D。 20．D 【详解】α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来，故A错误．β射线是由原子核内的中子转化为质子时产生的电子，选项B错误；γ射线是原子核在发生α衰变和β衰变时产生的能量以γ光子的形式释放．故C错误．放射性元素的放射性是原子核自身决定的，而化学反应不能改变原子的原子核，故化学反应并不能改变物质的放射性．故D正确．故选D． 21．A 【详解】AB．射线的穿透性最弱，射线的穿透性最强；射线的电离能力最强，射线的电离能力最弱，故A正确，B错误； CD．、射线来自于原子核的衰变，射线来自于衰变后的新核从高能态向低能态跃迁，射线是一种电磁波，不带电，故CD错误。 故选A。 22．C 【详解】由图可知从到恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知半衰期为 故选C。 23．B 【详解】设采集时大气中有x个原子和y个原子，由于的半衰期为139万年，故经过106天后原子的衰变个数可以忽略不计，的半衰期为53天，故经过106天后剩余数量为，故可得 解得 故选B。 24．A 【详解】根据质量数和电荷数守恒有 可知X为电子，电子是在核内中子转化为质子的过程中产生的。 故选A。 25．C 【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为 即衰变方程中的X=234，故A错误； B．是α粒子，穿透能力比γ射线弱，故B错误； C．比结合能越大越稳定，由于衰变成为了，故比稳定，即比的比结合能小，故C正确； D．半衰期由原子核本身决定的，与温度等外部因素无关，故D错误。 故选C。 26．C 【详解】AB．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，X为电子，所以衰变过程属于衰变；X是由原子核内中子转化为质子和电子释放出来的电子，故AB错误； C．衰变后的比衰变前的更稳定，所以的比结合能小于的比结合能，故C正确； D．半衰期只由原子核自身决定，如果温度升高，的半衰期不变，故D错误。 故选C。 27．A 【详解】A．因为高温时才能使得粒子的热运动剧烈，才有可能克服他们自身相互间的排斥力，使得它们间的距离缩短，才能发生聚变，故A正确； B．核聚变中电荷是守恒的，故B错误； C．因为太阳一直在发生核聚变，需要放出大量能量，根据质能方程可知是要消耗一定的质量的，故C错误； D．核聚变的方程为 题中为核裂变方程，故D错误。 故选A。 28．A 【详解】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，A正确； B．根据质量数守恒和核电荷数守恒可知，氘氚核聚变的核反应方程为 B错误； C．核聚变的核反应燃料主要是氘核和氚核，C错误； D．核聚变反应过程中放出大量能量，有质量亏损，D错误。 故选A。 29．B 【详解】A．根据质量数守恒，反应前质量数总和为 反应后质量数总和为 联立解得，故A错误； B．根据电荷数守恒，反应前电荷数总和为 反应后电荷数为 联立解得，故B正确； C．在核裂变反应中，重核分裂成中等质量的核，会释放能量，说明生成物的平均结合能更高，所以的平均结合能小于的平均结合能，故C错误； D．核裂变会释放能量，根据质能方程，反应后总质量会减少。因此的核子平均质量大于的核子平均质量，故D错误。 故选B。 30．ABC 【详解】AB．由核反应方程质量数和电荷数守恒可得 解得，AB正确； CD．由题可得光子的能量大于光子的能量，光子的能量公式，波长 可得的频率大于的频率，的波长小于的波长，C正确，D错误； 故选ABC。 31．AB 【详解】AB．对于第三个衰变反应，根据质量数守恒 可知 由电荷数守恒 可得，故AB正确； C．衰变过程中释放的电子（β衰变）是由原子核内中子转化为质子时释放的，并非由质子转化为中子和电子而来，故C错误； D．衰变电子来自原子核内部，与核外电子跃迁无关，故D错误。 故选AB。 32．AC 【详解】A．核反应过程中质量数守恒，有质量亏损，A正确； B．该反应是核聚变反应，B错误； CD．在真空中，该反应动量守恒，由于相撞前氘核与氚核动量大小相等，方向相反，系统总动量为零。故反应后氦核与中子的动量也大小相等，方向相反。 由 得反应粒子获得的动能之比为 而两个粒子获得的总动能为，故获得的动能， 获得的动能。故C正确，D错误。 故选AC。 33． 【详解】结合能等于单个自由分散的核子结合成原子核时由于存在质量亏损而释放的能量，则根据爱因斯坦质能方程有 α粒子是由两个质子与两个中子结合而成，结合上述数据可知，α粒子的结合能为 解得 34．(1)， (2) 【详解】（1）根据质量数和电荷数守恒，写出该核反应方程为 根据质能方程，求出一次反应释放的能量为 （2）结合能 的比结合能 整理得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $