原子结构与原子核 专项训练 -2025-2026学年高二下学期物理期末复习（人教版）

**基本信息** 系统覆盖原子结构与原子核全模块，以考向为纲，通过典型例题强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |原子的结构|12题|以物理学史和实验现象分析为主，注重模型建构|从汤姆孙模型到卢瑟福核式结构，构建原子结构认知体系，衔接黑体辐射、氢原子光谱与玻尔模型，形成完整知识链| |原子核|10题|突出衰变规律和核反应方程应用，强化科学推理|从放射性现象切入，系统呈现衰变规律、核力特性及结合能计算，延伸至核裂变与聚变实际应用，体现能量观念|

04 原子结构与原子核 一．原子的结构 1 考向1：原子的结构 1 考向2：黑体辐射理论 2 考向3：氢原子光谱与玻尔的原子模型 2 考向4：光电效应 3 考向5：波粒二象性 4 二．原子核 5 考向1：放射性现象与原子核的组成 5 考向2：放射性元素的衰变 5 考向3：核力与结合能 6 考向4：核裂变与核聚变 7 一．原子的结构 考向1：原子的结构 1．物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现（　　） A．阴极射线在电场中偏向正极板一侧 B．阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同 C．不同材料所产生的阴极射线的比荷不同 D．汤姆孙发现了电子，并精确测量了电子的电荷量 2．（多选）JJ．汤姆孙于1898年提出一种原子模型，认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。如图所示，已知原子球体半径为R，球内一电子A到球心O的距离为r，静止的均匀带电球壳在其内部空腔中产生的电场强度处处为零。按照JJ．汤姆孙的原子模型（    ） A．可解释原子呈电中性 B．可解释粒子轰击金箔发现有少数粒子发生较大偏转 C．电子A受到球体内正电荷库仑力的方向沿着O指向A方向 D．电子A受到球体内正电荷库仑力的大小与OA的距离r成正比 3．在核物理研究的历史中，卢瑟福的α粒子散射实验具有奠基性意义，如图，关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．确定了中子半径的数量级为10-10 m B．证明了原子内带正电的物质占据原子非常小的空间 C．观察到绝大多数α粒子发生了大角度偏转，甚至被反弹回来 D．卢瑟福根据该实验提出了原子的核式结构模型，且认为原子核由质子和中子组成 考向2：黑体辐射理论 4．（多选）关于黑体辐射的实验规律，下列说法正确的有（　　） A．随着温度升高，黑体辐射的峰值波长向短波方向移动 B．温度越高，黑体辐射的总能量（总强度）越大 C．黑体辐射的强度与波长的关系曲线是单调递增的 D．黑体辐射的规律无法用经典电磁理论解释 5．非接触式温度计在公共场所被广泛应用，其测温原理是基于黑体辐射规律。下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图像中，符合黑体辐射实验规律的是（　　） A． B． C． D． 考向3：氢原子光谱与玻尔的原子模型 6．如图（a）所示的、、、是氢原子从高能级向能级跃迁时产生的谱线，属于巴尔末系，如图（b）所示为氢原子部分能级图。下列说法正确的是（　　） A．的光子动量大于的光子动量 B．是由能级向能级跃迁产生的 C．对应的光子可以使氢原子从基态跃迁到激发态 D．的光子照射处于状态的氢原子，可以使氢原子电离 7．北斗卫星导航系统用到了我国自主研发的氢原子钟，氢原子钟是利用氢原子跃迁频率稳定的特性来获取精准时间频率信号的设备。氢原子能级如图所示，下列说法正确的是（　　） A．处于基态的氢原子可以吸收任何能量的光子，从基态跃迁到激发态 B．对于大量处于能级的氢原子，向低能级跃迁时最多发出3种不同频率的光 C．氢原子由能级跃迁到能级时发出光子的频率等于由能级跃迁至能级时发出光子的频率 D．对于大量处于能级的氢原子，向低能级跃迁时发出的光子中能量最大的为1.51 eV 考向4：光电效应 8．图1为光电效应实验电路图，某小组用红、绿两种颜色的激光分别照射光电管的阴极K，图2为两次实验得到的曲线，则（　　） A．图2中a光表示绿光，b光表示红光 B．研究图2中的规律时，图1的开关需接在1接线柱上 C．a光和b光分别射入同一块玻璃中，a光的传播速度更小 D．a、b两束光分别射入同一双缝干涉装置，a光的条纹间距更大 9．江门中微子实验室使用我国自主研发的光电倍增管成功捕捉中微子信号。光电倍增管基于光电效应工作，用不同频率的入射光照射阴极金属材料进行光电效应实验，测得遏止电压与入射光频率的关系如图所示。已知普朗克常量为，真空中光速为，电子的电荷量大小为，下列说法正确的是（     ） A．与成正比 B．图线斜率表示普朗克常量 C．图像中 D．用频率为的入射光实验，入射光越强，逸出光电子的最大初动能越大 10．如图所示为研究光电效应的实验原理图，O为ab的中点，滑动变阻器的滑片P初始时也位于ab的中点，用绿光照射光电管时，电流表的示数为I0，电表均可视为理想电表，下列说法正确的是（　　） A．仅将滑动变阻器的滑片P向左滑动，电流表的示数不可能为0 B．仅将滑动变阻器的滑片P向右滑动，开始阶段电流表的示数会增大 C．将入射光换为蓝光，电路其他位置不变，电流表的示数可能为零 D．将入射光换为强度相同的红光，电路其他位置不变，电流表的示数一定大于I0 考向5：波粒二象性 11．我国“墨子号”量子通信卫星通过发射单光子脉冲研究量子密钥分发，其发射的激光频率为，波长为，功率为P，普朗克常量为h，真空中的光速为c。则（　　） A．该激光光子的能量为 B．该激光光子的动量为 C．卫星单位时间内发射的光子数为 D．增加激光的强度，单光子的能量随之增大 12．关于光现象，下列说法正确的是（　　） A．光的干涉和偏振实验表明光具有波粒二象性 B．通过狭缝看日光灯，看到彩色条纹，这是光的衍射现象 C．在同一种介质中，波长越短的光传播速度越大 D．用紫光照射某金属片有光电子射出，改用红光照射时也一定有光电子射出 二．原子核 考向1：放射性现象与原子核的组成 13．（多选）天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是（　　） A．一张厚的黑纸能挡住射线，但不能挡住射线和射线 B．射线电离作用强而穿透能力较弱 C．三种射线中对气体电离作用最强的是射线 D．粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子 14．（多选）1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使照相底版感光。如图所示，这种射线的粒子流进入磁场中分裂成①、②、③三束，则（　　） A．①一定带正电 B．②一定带正电 C．③一定带负电 D．②一定带负电 考向2：放射性元素的衰变 15．钚元素是高度放射性物质，可用于制作同位素电池，广泛应用于宇宙飞船、人造卫星的能源供给。已知的半衰期约为88年，发生衰变的方程为，下列说法正确的是（    ） A．环境温度升高，的半衰期可能会变为100年 B．20个原子核经过88年后还剩10个 C．X是α粒子 D．X具有较强的穿透能力，可以穿透几厘米厚的铅板 16．在考古研究中，通常利用的衰变来测算文物的大致年代，其半衰期为5730年，已知衰变方程为：，碳14发生衰变的过程中，除检测到X粒子的射线外，还检测到了γ射线，下列说法正确的是（　　） A．X是α粒子 B．γ射线电离能力比α射线强 C．X粒子来自于碳原子的核外 D．若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为5730年 17．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，的半衰期为。对于质量为的，经过时间后剩余的质量为，其图线如图所示。从图中可得为（　　） A． B． C． D． 18．如图，一个原子核X经图中所示的一系列、衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出粒子的总个数为（    ） A．6 B．8 C．10 D．14 考向3：核力与结合能 19．静止的钚核衰变为铀核和α粒子，并放出γ光子。已知、和α粒子的质量分别为mPu、mU和mα，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是（　　） A．α射线的穿透能力比γ射线的穿透能力强 B．钚核的比结合能大于铀核的比结合能 C．衰变产生的核和α粒子的动能之比为mU∶mα D．该衰变释放的总能量为（mPu-mU-mα）c2 20．2025年底我国的可控核聚变取得了重大突破，主要的反应物是、，在高温条件下生成同时释放一个X粒子。已知、、以及X粒子的质量分别为、、、，、、的比结合能分别为、、，真空中光速为c。下列说法正确的是（　　） A．X粒子是电子 B． C．该反应释放的核能为 D．该反应释放的核能为 考向4：核裂变与核聚变 21．2026年，“中国聚变工程实验堆（CFETR）”取得重大突破，首次实现稳态运行。在某核反应中，反应方程为，已知的比结合能为,的比结合能为 ，He的比结合能为，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．核反应方程中X为 B．核反应中的质量亏损可表示为 C．核聚变需要极高的温度，是为了克服原子核间的万有引力 D．半衰期为12.46年，现有10个氚原子核，经过12.46年后剩下5个氚原子核 22．自然界中几乎没有天然的钚，人们利用核反应堆中产生的中子轰击铀，生成物衰变后成为钚，核反应方程为。已知钚的半衰期为2.41万年，则（　　） A．X是 B．该反应为核聚变反应 C．温度升高时钚的半衰期将小于2.41万年 D．1g钚经过4.82万年有发生了衰变 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 04 原子结构与原子核 一．原子的结构 1 考向1：原子的结构 1 考向2：黑体辐射理论 3 考向3：氢原子光谱与玻尔的原子模型 4 考向4：光电效应 5 考向5：波粒二象性 7 二．原子核 8 考向1：放射性现象与原子核的组成 8 考向2：放射性元素的衰变 9 考向3：核力与结合能 11 考向4：核裂变与核聚变 12 一．原子的结构 考向1：原子的结构 1．物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现（　　） A．阴极射线在电场中偏向正极板一侧 B．阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同 C．不同材料所产生的阴极射线的比荷不同 D．汤姆孙发现了电子，并精确测量了电子的电荷量 【答案】A 【解析】A．阴极射线在电场中偏向正极板一侧，说明其带负电，汤姆孙的实验证实了这一点，故A正确； B．阴极射线带负电，在磁场中受力方向与正电荷相反（需用左手定则判断），故B错误； C．汤姆孙发现不同材料产生的阴极射线比荷相同，说明其为同一种粒子（电子），故C错误； D．汤姆孙发现了电子并测定了比荷，但精确测量电子电荷量的是密立根，故D错误。 故选A。 2．（多选）JJ．汤姆孙于1898年提出一种原子模型，认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。如图所示，已知原子球体半径为R，球内一电子A到球心O的距离为r，静止的均匀带电球壳在其内部空腔中产生的电场强度处处为零。按照JJ．汤姆孙的原子模型（    ） A．可解释原子呈电中性 B．可解释粒子轰击金箔发现有少数粒子发生较大偏转 C．电子A受到球体内正电荷库仑力的方向沿着O指向A方向 D．电子A受到球体内正电荷库仑力的大小与OA的距离r成正比 【答案】AD 【解析】A．按照JJ．汤姆孙的原子模型，原子内部正负电荷一样多，原子呈电中性，故A正确； B．按照JJ．汤姆孙的原子模型，则粒子轰击金箔将会有大多数粒子发生较大的偏转，故B错误； C．按照JJ．汤姆孙的原子模型，电子A受到球体内正电荷库仑力的合力沿着A指向O的方向，故C错误； D．由于静止的均匀带电球壳在其内部空腔中产生的电场强度处处为零，且按照JJ．汤姆孙的原子模型，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，则原子为均匀的带电球体，则 其中 电子A受到球体内正电荷库仑力的大小为 联立，可得 即电子A受到球体内正电荷库仑力的大小与OA的距离r成正比，故D正确。 故选AD。 3．在核物理研究的历史中，卢瑟福的α粒子散射实验具有奠基性意义，如图，关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．确定了中子半径的数量级为10-10 m B．证明了原子内带正电的物质占据原子非常小的空间 C．观察到绝大多数α粒子发生了大角度偏转，甚至被反弹回来 D．卢瑟福根据该实验提出了原子的核式结构模型，且认为原子核由质子和中子组成 【答案】B 【解析】A．α粒子散射实验并未涉及中子（中子直到1932年才由查德威克发现），更无法确定其半径数量级，故A错误； BC．α粒子散射实验现象绝大多数α粒子穿过金箔后基本仍沿原方向前进，少数α粒子发生了大角度偏转，极少数偏转角超过甚至被反弹回来，证明了原子内带正电的物质占据原子非常小的空间，故B正确，C错误； D．卢瑟福根据该实验提出了原子的核式结构模型，但未提出原子核由质子和中子组成，故D错误。 故选B。 考向2：黑体辐射理论 4．（多选）关于黑体辐射的实验规律，下列说法正确的有（　　） A．随着温度升高，黑体辐射的峰值波长向短波方向移动 B．温度越高，黑体辐射的总能量（总强度）越大 C．黑体辐射的强度与波长的关系曲线是单调递增的 D．黑体辐射的规律无法用经典电磁理论解释 【答案】ABD 【解析】A．根据黑体辐射规律可知，随着温度升高，黑体辐射的峰值波长向短波方向移动，故A正确； B．黑体辐射的总能量（总强度）与温度密切相关，温度越高，黑体辐射的总能量（总强度）越大。这是因为温度升高时，黑体内部的微观粒子热运动更剧烈，辐射出的能量更多，故B正确； C．黑体辐射的强度与波长的关系曲线并非单调递增，而是先增大后减小。也就是说，在波长较短和较长的区域，辐射强度都比较小，在中间某一波长附近，辐射强度达到最大值，故C错误； D．经典电磁理论认为能量是连续的，但黑体辐射的实验规律（如紫外灾难等现象）表明，经典电磁理论无法解释黑体辐射的规律，后来普朗克提出量子理论才成功解释，故D正确。 故选ABD。 5．非接触式温度计在公共场所被广泛应用，其测温原理是基于黑体辐射规律。下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图像中，符合黑体辐射实验规律的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】黑体辐射的特点：一方面，各种波长的辐射强度随温度升高都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。故选A。 考向3：氢原子光谱与玻尔的原子模型 6．如图（a）所示的、、、是氢原子从高能级向能级跃迁时产生的谱线，属于巴尔末系，如图（b）所示为氢原子部分能级图。下列说法正确的是（　　） A．的光子动量大于的光子动量 B．是由能级向能级跃迁产生的 C．对应的光子可以使氢原子从基态跃迁到激发态 D．的光子照射处于状态的氢原子，可以使氢原子电离 【答案】D 【解析】A．由光子动量可知，的光子动量小于的光子动量，故A错误； B．的波长长，频率小，根据光子能量公式可知，的能量最小，是由能级向能级跃迁产生的，故B错误； C．氢原子从基态跃迁到激发态至少需要能量 对应的光子能量 由于小于，不能使氢原子从基态跃迁到激发态，故C错误； D．光子是氢原子由能级向能级跃迁时产生的，其能量，可以使氢原子电离，故D正确。 故选D。 7．北斗卫星导航系统用到了我国自主研发的氢原子钟，氢原子钟是利用氢原子跃迁频率稳定的特性来获取精准时间频率信号的设备。氢原子能级如图所示，下列说法正确的是（　　） A．处于基态的氢原子可以吸收任何能量的光子，从基态跃迁到激发态 B．对于大量处于能级的氢原子，向低能级跃迁时最多发出3种不同频率的光 C．氢原子由能级跃迁到能级时发出光子的频率等于由能级跃迁至能级时发出光子的频率 D．对于大量处于能级的氢原子，向低能级跃迁时发出的光子中能量最大的为1.51 eV 【答案】B 【解析】A．根据玻尔理论，氢原子吸收光子发生跃迁时，光子的能量必须等于两能级间的能量差，即，不能吸收任何能量的光子，故A错误； B．对于大量处于能级的氢原子，向低能级跃迁时，可能发生的跃迁有、、，最多发出3种不同频率的光，故B正确； C．氢原子由能级跃迁到能级时发出光子的能量为 由能级跃迁至能级时发出光子的能量为 根据可知，两光子能量不同，频率不相等，故C错误； D．对于大量处于能级的氢原子，向低能级跃迁时，能级差最大的是从 跃迁到，发出的光子能量最大，最大能量为，故D错误。 故选B。 考向4：光电效应 8．图1为光电效应实验电路图，某小组用红、绿两种颜色的激光分别照射光电管的阴极K，图2为两次实验得到的曲线，则（　　） A．图2中a光表示绿光，b光表示红光 B．研究图2中的规律时，图1的开关需接在1接线柱上 C．a光和b光分别射入同一块玻璃中，a光的传播速度更小 D．a、b两束光分别射入同一双缝干涉装置，a光的条纹间距更大 【答案】D 【解析】A．根据可知，图2中a光遏止电压较小，则频率较小，则a光表示红光，b光表示绿光，故A错误； B．研究图2中U>0的规律时，光电管加正向电压，则图1的开关需接在2接线柱上，故B错误； C．频率越大的光在同一介质中的折射率越大，即 由可知，即a光和b光分别射入同一块玻璃中，a光的传播速度更大，故C错误； D．a光的频率小，则波长较大，根据可知，a、b两束光分别射入同一双缝干涉装置，a光的条纹间距更大，故D正确。 故选D。 9．江门中微子实验室使用我国自主研发的光电倍增管成功捕捉中微子信号。光电倍增管基于光电效应工作，用不同频率的入射光照射阴极金属材料进行光电效应实验，测得遏止电压与入射光频率的关系如图所示。已知普朗克常量为，真空中光速为，电子的电荷量大小为，下列说法正确的是（     ） A．与成正比 B．图线斜率表示普朗克常量 C．图像中 D．用频率为的入射光实验，入射光越强，逸出光电子的最大初动能越大 【答案】C 【解析】A．与是线性关系（一次函数），不是正比关系（正比要求过原点，本图截距不为零），A错误； B．根据光电方程，结合 可得，—图线斜率为，不是普朗克常量h，B错误； C．将、、代入公式中 解得，C正确； D．光电子的最大初动能只由入射光的频率决定，与入射光强度无关，D错误。 故选C。 10．如图所示为研究光电效应的实验原理图，O为ab的中点，滑动变阻器的滑片P初始时也位于ab的中点，用绿光照射光电管时，电流表的示数为I0，电表均可视为理想电表，下列说法正确的是（　　） A．仅将滑动变阻器的滑片P向左滑动，电流表的示数不可能为0 B．仅将滑动变阻器的滑片P向右滑动，开始阶段电流表的示数会增大 C．将入射光换为蓝光，电路其他位置不变，电流表的示数可能为零 D．将入射光换为强度相同的红光，电路其他位置不变，电流表的示数一定大于I0 【答案】B 【解析】A．仅将滑片向左滑动，电势低于，光电管加反向电压，当反向电压大小大于绿光的遏止电压时，所有光电子都无法到达极，电流会变为，因此电流表的示数可能为，A错误； B．仅将滑片向右滑动，电势高于，光电管加正向电压；初始电压为时，只有部分初动能较大的光电子能到达极，电流小于饱和电流；增大正向电压后，更多光电子被收集，因此电流一定会增大（达到饱和后不变，初始阶段一定增大），B正确； C． 蓝光频率高于绿光，绿光可以发生光电效应，蓝光一定可以发生光电效应，电路其他位置不变，仍在中点，光电管电压为，一定有光电子到达极，电流不为零，C错误。 D．红光频率低于绿光，强度相同时（单位时间入射总能量相同），红光光子能量更小，单位时间光子数更多 但如果红光频率低于金属的截止频率，不会发生光电效应，电流为，小于，因此不是“一定大于”，D错误。 故选 B。 考向5：波粒二象性 11．我国“墨子号”量子通信卫星通过发射单光子脉冲研究量子密钥分发，其发射的激光频率为，波长为，功率为P，普朗克常量为h，真空中的光速为c。则（　　） A．该激光光子的能量为 B．该激光光子的动量为 C．卫星单位时间内发射的光子数为 D．增加激光的强度，单光子的能量随之增大 【答案】C 【解析】A．光子能量公式为，结合光速关系也可推导为，而非，故A错误； B．光子动量满足德布罗意关系，而非，故B错误； C．功率是单位时间发射的总能量，单个光子能量为，因此单位时间发射的光子数，故C正确； D．单光子能量仅由激光频率决定，即，激光强度是单位时间发射总光子数的体现，与单个光子能量无关，故D错误。 故选C。 12．关于光现象，下列说法正确的是（　　） A．光的干涉和偏振实验表明光具有波粒二象性 B．通过狭缝看日光灯，看到彩色条纹，这是光的衍射现象 C．在同一种介质中，波长越短的光传播速度越大 D．用紫光照射某金属片有光电子射出，改用红光照射时也一定有光电子射出 【答案】B 【解析】A．光的干涉和偏振现象仅体现光的波动性，未涉及粒子性，故A错误； B．通过狭缝观察日光灯出现彩色条纹，是光绕过障碍物的衍射现象，故B正确； C．在同种介质中，波长越短的光频率越大，折射率n越大，根据 可知传播速度越小，故C错误； D．红光频率低于紫光，若紫光恰能发生光电效应，红光频率小于极限频率，则无法产生光电子，故D错误。 故选B。 二．原子核 考向1：放射性现象与原子核的组成 13．（多选）天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是（　　） A．一张厚的黑纸能挡住射线，但不能挡住射线和射线 B．射线电离作用强而穿透能力较弱 C．三种射线中对气体电离作用最强的是射线 D．粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子 【答案】ACD 【解析】A．由三种射线的本质和特点可知，射线穿透本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住射线和射线，故A正确； B．射线是一种波长很短的光子，α、三种射线中，射线电离作用最弱，但其穿透能力最强，故B错误； C．三种射线中射线电离作用最强，故C正确； D．粒子是电子，来源于原子核，故D正确。 故选ACD。 14．（多选）1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使照相底版感光。如图所示，这种射线的粒子流进入磁场中分裂成①、②、③三束，则（　　） A．①一定带正电 B．②一定带正电 C．③一定带负电 D．②一定带负电 【答案】AC 【解析】A．根据带电粒子在磁场中的偏转情况，结合左手定则，可知：①受力方向向左，故其带正电，A正确； BD．②在磁场中没有偏转，因此不带电，BD错误； C．③向右偏转，受到磁场力向右，根据左手定则可知其带负电,C正确； 故选AC。 考向2：放射性元素的衰变 15．钚元素是高度放射性物质，可用于制作同位素电池，广泛应用于宇宙飞船、人造卫星的能源供给。已知的半衰期约为88年，发生衰变的方程为，下列说法正确的是（    ） A．环境温度升高，的半衰期可能会变为100年 B．20个原子核经过88年后还剩10个 C．X是α粒子 D．X具有较强的穿透能力，可以穿透几厘米厚的铅板 【答案】C 【解析】A．半衰期由原子核内部结构决定，与外界温度等环境因素无关，的半衰期始终约为88年，故A错误； B．半衰期是统计规律，仅适用于大量原子核的衰变过程，对少量原子核无意义，20个原子核经过88年剩余数量不确定，故B错误； C．根据核反应电荷数守恒、质量数守恒，X的质量数为，电荷数为，即X为α粒子（），故C正确； D．α粒子穿透能力极弱，一张纸即可将其挡住，γ射线才有较强穿透能力，可穿透几厘米厚的铅板，故D错误。 故选C。 16．在考古研究中，通常利用的衰变来测算文物的大致年代，其半衰期为5730年，已知衰变方程为：，碳14发生衰变的过程中，除检测到X粒子的射线外，还检测到了γ射线，下列说法正确的是（　　） A．X是α粒子 B．γ射线电离能力比α射线强 C．X粒子来自于碳原子的核外 D．若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为5730年 【答案】D 【解析】A．根据核反应电荷数、质量数守恒，反应前后电荷数满足 得 质量数满足 得 故X为电子，不是粒子，故A错误； B．三种射线中，射线电离能力最强，射线电离能力最弱，故B错误； C．衰变放出的电子是原子核内中子衰变为质子时产生的，来自原子核内部，不是核外电子，故C错误； D．根据半衰期公式 当时，年 即古木距今约5730年，故D正确。 故选D。 17．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，的半衰期为。对于质量为的，经过时间后剩余的质量为，其图线如图所示。从图中可得为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】时为原来质量的，时为原来质量的，衰变了一半，经历的时间应为一个半衰期，可得 可得 故选B。 18．如图，一个原子核X经图中所示的一系列、衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出粒子的总个数为（    ） A．6 B．8 C．10 D．14 【答案】B 【解析】设一共经过了m次衰变和n次衰变，则由题图分析可知，核反应方程为 由电荷数与质量数守恒有， 解得， 故在此过程中放射出粒子的总个数为8个。 故选B。 考向3：核力与结合能 19．静止的钚核衰变为铀核和α粒子，并放出γ光子。已知、和α粒子的质量分别为mPu、mU和mα，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是（　　） A．α射线的穿透能力比γ射线的穿透能力强 B．钚核的比结合能大于铀核的比结合能 C．衰变产生的核和α粒子的动能之比为mU∶mα D．该衰变释放的总能量为（mPu-mU-mα）c2 【答案】D 【解析】A．α射线是高速氦核流，穿透能力极弱，一张纸即可挡住；γ射线是高频电磁波，穿透能力极强，可穿透几厘米厚的铅板，因此α射线穿透能力远弱于γ射线，故A错误； B．比结合能越大原子核越稳定，该衰变释放能量，说明生成物铀核比反应物钚核更稳定，因此钚核的比结合能小于铀核的比结合能，故B错误； C．衰变过程系统动量守恒，初始时钚核静止，总动量为0，衰变产物包含铀核、α粒子和γ光子，总动量为零，因此铀核和α粒子的动量大小不相等，其动能之比不等于质量的反比，也不等于质量比，故C错误； D．该衰变的质量亏损 根据质能方程，释放的总能量，故D正确。 故选D。 20．2025年底我国的可控核聚变取得了重大突破，主要的反应物是、，在高温条件下生成同时释放一个X粒子。已知、、以及X粒子的质量分别为、、、，、、的比结合能分别为、、，真空中光速为c。下列说法正确的是（　　） A．X粒子是电子 B． C．该反应释放的核能为 D．该反应释放的核能为 【答案】C 【解析】A．根据核反应电荷数、质量数守恒，X粒子的电荷数为，质量数为，因此X是中子，不是电子，故A错误； B．该聚变反应释放能量，存在质量亏损，因此反应前总质量大于反应后总质量，即，故B错误； C．根据爱因斯坦质能方程，释放的核能等于质量亏损乘以，即，故C正确； D．反应释放的核能等于反应后总的结合能减去反应前总的结合能，又知中子的结合能为0，因此，计算结果与D选项中的表达式符号相反，故D错误。 故选C。 考向4：核裂变与核聚变 21．2026年，“中国聚变工程实验堆（CFETR）”取得重大突破，首次实现稳态运行。在某核反应中，反应方程为，已知的比结合能为,的比结合能为 ，He的比结合能为，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．核反应方程中X为 B．核反应中的质量亏损可表示为 C．核聚变需要极高的温度，是为了克服原子核间的万有引力 D．半衰期为12.46年，现有10个氚原子核，经过12.46年后剩下5个氚原子核 【答案】B 【解析】A．根据质量数与电荷数守恒可知X为，故A错误； B．对该核反应，由能量守恒可得4E3−(2E1+3E2)=Δmc2，解得，故B正确； C．原子核带正电，核聚变需要高温是为了让原子核获得足够动能克服原子核间的库仑斥力，万有引力作用极弱，故C错误； D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核的衰变不适用，故D错误。 故选B。 22．自然界中几乎没有天然的钚，人们利用核反应堆中产生的中子轰击铀，生成物衰变后成为钚，核反应方程为。已知钚的半衰期为2.41万年，则（　　） A．X是 B．该反应为核聚变反应 C．温度升高时钚的半衰期将小于2.41万年 D．1g钚经过4.82万年有发生了衰变 【答案】D 【解析】A．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒，可知X的质量数为0，电荷数为，则X是，故A错误； B．核聚变是轻核结合成质量较大的核的反应，该反应是中子轰击重核的人工核转变，不属于核聚变，故B错误； C．半衰期由原子核内部自身性质决定，与温度、压强等外界条件无关，温度升高钚的半衰期仍为2.41万年，故C错误； D．4.82万年为2个半衰期，则1 g钚经过4.82万年剩余未衰变的质量为 可知有发生了衰变，故D正确。 故选D。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $