第五章 原子核（重难点训练） 期末复习-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 高中物理原子核单元复习卷，覆盖13个核心知识点，结合“嫦娥七号核电池”“人造太阳核聚变”等科技前沿情境，适配单元基础巩固与科学思维培养。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----|----| |原子核的组成|6小题|α/β/γ射线性质|云室粒子径迹分析，体现物质观念| |α/β衰变|各6小题|衰变方程与本质|结合匀强磁场轨迹计算，培养科学推理| |半衰期|12小题|概念与计算|碳-14核电池情境，强化能量观念| |核反应方程|6小题|书写与判断|钍基熔盐堆反应，突出模型建构| |核裂变/聚变|13小题|比结合能与质能方程|EAST装置核聚变计算，关联社会责任|

第五章 原子核 题型1 原子核的组成（共6小题） 题型2 α衰变的特点、本质及其方程的写法（共6小题） 题型3 （共6小题） 题型4 （共5小题） 题型5 半衰期相关的计算（共7小题） 题型6 发现质子和中子的核反应（共5小题） 题型7 （共6小题） 题型8 计算发生α衰变和β衰变的次数（共5小题） 题型9 （共6小题） 题型10 （共7小题） 题型11 （共6小题） 题型12 （共7小题） 题型13 （共3小题） 题型1 原子核的组成（共6小题） 1．某实验室利用水平向右的匀强电场，研究放射性元素的衰变产物。α、β、γ三束射线均垂直射入电场，如图为射线在电场中运动的径迹示意图，下列说法正确的是（　　） A．径迹①对应α射线，其动量最大且电离能力最强 B．径迹②对应β射线，其速度为光速的0.99倍 C．径迹③对应γ射线，其穿透能力最强 D．若将电场换为同方向匀强磁场，三束射线在图示平面示意图中都在径迹②所在直线 2．云室是在一定空间里模拟的云雾条件下进行物理实验研究的设备，其与匀强磁场联用，可显示粒子运动的径迹，进而可判定粒子的电性和运动方向。图为两种粒子、在云室中运动的一段径迹，已知在云雾的作用下，粒子的速度逐渐减小，不计粒子所带电荷量的变化。下列说法正确的是（　　） A．a粒子带正电 B．b粒子带负电 C．a粒子的运动方向为由 D．b粒子的运动方向为由 3．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合事实的是（　　） A．玻尔的原子理论可以解释氢原子光谱的实验规律 B．托马斯·杨的双缝干涉实验说明光是横波 C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子具有核式结构 D．普朗克提出光子说，很好地解释了光电效应现象 4．（多选）对于原子、原子核，人们无法直接观察到其内部结构，只能通过对各种实验事实提供的信息进行分析、猜想、提出微观模型，并进一步接受实验事实的检验，进而再对模型进行修正。下列正确的是（　　） A．电子的发现说明原子本身是有结构的 B．汤姆孙的枣糕模型说明原子具有核式结构 C．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 D．天然放射现象说明电子是原子核的组成部分 5．（多选）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。对下列各示意图，解读正确的是（　　） A．英国物理学家汤姆孙利用图甲所示的气体放电管证实阴极射线是带电粒子流 B．英国物理学家卢瑟福利用图乙所示的α粒子散射实验发现了质子 C．法国物理学家贝克勒尔通过图丙所示的实验发现了天然放射现象 D．意大利物理学家伽利略根据气体压强随温度的变化制造出图丁所示的气体温度计 6．原子核的组成 (1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为______。质子带正电，中子不带电。 (2)基本关系 ①核电荷数=质子数（Z）=元素的原子序数=______。 ②质量数（A）=______=质子数+中子数， (3)X元素的原子核的符号为，其中A表示______，Z表示核电荷数。 题型2 α衰变的特点、本质及其方程的写法（共6小题） 7．2026年，中国“嫦娥七号”探测器将对月球南极进行详细勘察，其搭载的微型探测机器人拟采用钚238放射性同位素热电机（核电池）供电。钚）衰变时放出粒子，衰变方程为。已知钚238的半衰期约为88年。下列说法正确的是（　　） A．该衰变属于衰变 B．衰变后生成的原子核X的质量数为234，核电荷数为92 C．月球表面的低温环境会使钚238的半衰期变长 D．100个钚238原子核经过176年后剩余25个未衰变 8．在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料——（二氧化钚）作为发电能源为火星车供电。中的Pu元素是，发生的核反应方程：，则此核反应为（　　） A．衰变 B．衰变 C．核裂变 D．人工转变 9．在核燃料处理厂中，用中子照射核废料可以产生钴60（），钴60不稳定发生衰变，衰变方程为。关于此衰变方程说法正确的是（    ） A．衰变过程中质量守恒 B．衰变过程中电荷数守恒 C．衰变过程中释放的电子来自原子核外的电子 D．该核反应属于衰变 10．（多选）如图所示为某型号离子感烟探测器的电路简化图，其离子室内有放射性元素镅241，衰变产生的射线有很强的电离本领，使离子室的部分空气电离从而导电。当有一定浓度的烟雾粒子进入离子室时，烟雾粒子附着在电离的空气分子上使得离子室内的导电性减弱，感烟探测器发出警报。下列说法正确的是（　　） A．镅241发生的是衰变 B．镅241发生的是衰变 C．当电流表的示数增大到某一值时，感烟探测器发出警报 D．当电压表的示数增大到某一值时，感烟探测器发出警报 11．（多选）在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别r1、r2，则下列说法正确的是（　　） A．原子核可能发生α衰变，也可能发生β衰变 B．径迹1可能是衰变后新核的径迹 C．若衰变方程是U→Th＋He，则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为117∶2 D．若衰变方程是U→Th＋He，则r1∶r2＝1∶45 12．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44，求： (1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由) (2)这个原子核原来所含的质子数是多少？ 题型3 （共6小题） 13．放射性较低，成为第四代核能技术的钍基熔盐堆的核燃料。发生衰变的方程为，则下列说法正确的是（    ） A． B． C．粒子来自原子核 D．光子由释放 14．下列说法正确的是（　　） A．衰变能放出粒子，说明粒子是原子核的组成部分 B．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，因此黑体不辐射能量 C．由玻尔理论可知，不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，辐射（或吸收）的光子频率也不相同，因此不同元素的原子具有不同的特征谱线 D．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给了电子，因此光子散射后波长变短 15．李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，吴健雄用放射源进行实验验证。衰变方程是，是不带电的反中微子（质量可认为是零）。下列说法正确的是（     ） A．此核反应为衰变 B．比更稳定 C．衰变放出的粒子来自原子核内部 D．分别以单质和化合物形式存在时，其半衰期不同 16．（多选）有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，一个原来静止在A处的原子核发生或衰变放射出两个新核，两个新核的运动轨迹如图所示，已知两个相切圆的半径分别为、。且，下列说法正确的是（    ） A．该衰变为衰变，根据已知条件可以算出两个新核的质量之比为 B．该衰变为衰变，根据已知条件可以算出两个新核的质量之比为 C．根据已知条件可以算出两个新核的电荷量之比为 D．根据已知条件可得两个新核的动量大小之比为 17．（多选）宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会发生以下核反应：，产生的碳14原子核（）能自发进行β衰变。下列说法正确的是（　　） A．Y是 B．β衰变辐射出的电子来自于碳14的原子核 C．β射线穿透能力比射线强 D．发生β衰变产生的新核为 18．自2023年8月以来，日本政府无视国际社会的强烈反对，单方面强行启动福岛核事故污染水排海，经检测福岛附近某鲈鱼体内的铯137含量严重超标，铯137衰变方程为，X的质量数和电荷数分别为______、______，已知铯137的半衰期为30年，则从现在开始算起，60年后此鲈鱼体内已衰变与未衰变的铯137的质量比为______。 题型4 （共5小题） 19．2025年3月，国内首款碳-14核电池“烛龙一号”原型机问世，标志着我国在微型核电池领域取得重大突破。碳-14的半衰期长达5730年，衰变方程为，在衰变过程中释放的射线能量可被半导体材料高效转化为电能。关于碳-14的衰变及其在核电池中的应用，下列说法正确的是（　　） A．该衰变属于衰变 B．经过11460年后，碳-14的剩余质量变为原来的 C．碳-14衰变释放的电子来自于原子核外电子 D．在使用过程中核电池的输出功率不会因碳-14衰变而逐渐降低 20．2025年7月12日，鄂尔多斯的“国铀一号”成功生产下线“第一桶铀”。若中间产品重铀酸钠中的铀238半衰期为、最终产品八氧化三铀中的铀238半衰期为、单质铀238的半衰期为，则（　　） A． B． C． D． 21．锶89可用于治疗骨肿瘤，其衰变过程发出的粒子与周围物质相互作用，使原子和分子电离或激发（类比氢原子跃迁），引发化学和生物学损伤。锶89衰变产物为（钇89）和X，则（　　） A．锶89衰变方程为 B．X使分子电离，利用了其穿透能力 C．X的动能小于某原子电离能时也能使该原子电离 D．经历一个半衰期，人体中锶89原子数目一定减半 22．（多选）某微型核电池使用了镍63核同位素衰变技术，镍核衰变方程为：，半衰期为100年。下列说法正确的（　　） A．该反应释放能量 B．X来源于原子核外部 C．X是在核内中子转化为质子的过程中产生的 D．改变压强和温度，可以改变镍63的半衰期 23．（多选）说法正确的是（　　） A．图（a）中，能量为10.5eV的光子轰击处于基态的氢原子，可能使之发生跃迁 B．图（b）中，由放射性元素剩余质量m与原质量m0的比值随时间t的变化规律可知其半衰期为 C．图（c）检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出P为凸处、Q为凹处 D．图（d）为光照射到不透明圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样 题型5 半衰期相关的计算（共7小题） 24．2025年3月，国内首款C14核电池“烛龙一号”工程样机诞生。C14衰减到原来总量的约需3352年，衰减到原来总量的约需9082年，可知C14的半衰期约为（　　） A．3352年 B．5730年 C．9082年 D．12434年 25．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． 26．核电池又叫“放射性同位素电池”，其原理是将衰变过程中不断释放的核能转变为电能。玉兔二号月球车核电池的放射源是，其衰变方程为，半衰期为88年。下列说法正确的是（　　） A．的衰变为β衰变 B．衰变产生的X是两个中子和两个质子结合起来形成的 C．温度升高，的半衰期缩短 D．经过176年后，核电池内核的质量减少 27．（多选）钍具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤，同时伴随有射线产生，其方程，钍的半衰期为24天。则下列说法中正确的是（　　） A．X为质子 B．射线是镤原子核放出的 C．1g钍Th经过120天后还剩0.3125g D．X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的 28．（多选）14C衰变为14N，半衰期约为5730年。已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变，生命活动结束后，14C的比例会持续减少。现测量某古木样品中14C的比例，发现正好是现代植物样品中14C比例的四分之一。则（  ） A．该古木生命活动结束的年代距今约11460年 B．再过约5730年，该样品中的14C将全部衰变殆尽 C．14C衰变为14N的本质是原子核内 D．改变样品测量环境的温度和压强，可以改变14C的衰变快慢 29．80g某放射性元素发生衰变，经过9天还剩下，则该元素的半衰期为____天；该衰变产生的射线照射带正电验电器，电荷很快消失，是利用了射线的____（选填：A．穿透本领  B．电离本领）。 30．氡是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤，它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一，它发生衰变之后生成，已知氡的半衰期约为3.8天，16g氡经过多少天变成1g？ 题型6 发现质子和中子的核反应（共5小题） 31．关于物理学史，下列说法正确的是（　　） A．牛顿第二定律确定了物体的加速度与质量及其所受的力的关系，是牛顿动力学的核心 B．美国物理学家库仑通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，获得诺贝尔物理学奖 C．普朗克提出能量子假说并提出光子说，成功地解释了光电效应规律 D．卢瑟福用粒子轰击铍核发现了质子的存在，并建立了原子核式结构模型 32．在物理学的发展过程中，许多物理学家都做出了重大贡献，他们也创造出了许多物理学研究方法，下列关于物理学史和物理学方法的叙述中正确的是（　　） A．伽利略揭示了力与运动的关系，并用实验验证了在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去 B．1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子 C．库仑首先提出了电场的概念，并引入了电场线来形象地描述电场 D．牛顿发现了万有引力定律并通过实验测量得出了引力常量G 33．原子和原子核物理在近一百年取得了很大的成就。关于这一领域，下列说法正确的是（　　） A．粒子散射现象说明原子核具有复杂的结构 B．由可知，在密闭容器中混合存放一定比例的氦气和，几天后将有生成 C．碘的半衰期为天，则个碘原子核经天后一定剩下一个原子核 D．光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性 34．（多选）下列说法正确的是（　　） A．发现中子的核反应方程是 B．汤姆孙发现了电子，说明原子核有复杂的结构 C．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型 D．要使金属发生光电效应，照射光的频率必须超过某一数值 35．如图所示，实验装置可实现原子核的人工转变，历史上科学家______根据此装置发现了质子，当装置的容器内通入B气体时，荧光屏上观察到闪光。该实验的核反应方程式为______。    题型7 （共6小题） 36．2026年3月，中国科学院近代物理研究所超重核研究团队，利用重离子加速器装置，首次成功合成了新核素锫-235（）及其衰变后产生的核镅-231（）和X。则X为（     ） A．氦核 B．质子 C．中子 D．电子 37．1956年2月22日，两位年轻的物理学家李政道和杨振宁提出了震惊世界的理论—宇称不守恒定律。吴健雄用放射源进行了实验验证，的衰变方程是，其中是中微子，中微子不带电，静止质量可忽略。则对的衰变方程中描述正确的是（　　） A．X产生的本质是由原子核内的中子释放的 B．X表示 C．产生X的过程由强相互作用引发 D．X是由于原子的外层电子电离而产生 38．宇宙射线进入地球大气层时会产生大量的中子，中子撞击大气中的会引发核反应产生，而具有放射性，可自发衰变为。下列说法正确的是（　　） A．中子撞击的核反应为裂变反应 B．发生的是衰变 C．不同时间段产生的的半衰期不同 D．衰变产物除了之外，另一粒子来源于碳原子的核外电子 39．（多选）2025年11月，全球首座钍基熔盐堆发电站在我国正式启动建设。钍基熔盐堆核能系统具有常压工作、无水冷却、核废料少、防扩散性能强和经济性更优等特点，在其燃料增殖阶段，通过下列核反应①；②；③，将不容易裂变的钍232变成易裂变的铀233。关于上述核反应，下列说法正确的是（　　） A．X的核电荷数为90 B．Y是中子 C．②是核聚变 D．③是β衰变 40．（多选）正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素注入人体，在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理产生清晰图像，则根据PET原理，判断下列表述正确的是（　　） A．在人体内衰变的方程是 B．正、负电子湮灭的方程是 C．在PET中，主要用途是作为示踪原子 D．在PET中，主要用途是参与人体的新陈代谢 41．医学影像诊断设备PET／CT是诊断病毒的一种有效手段，其原理是借助于示踪剂可以聚集到病变部位的特点来发现疾病。示踪剂常利用同位素作示踪原子标记，其半衰期仅有20min。已知由小型回旋加速器输出的高速质子轰击获得，同时会放出另一原子核。则： (1)写出质子轰击生成的核反应方程式； (2)1克的经过1小时后，还剩下的的质量是多少克？ (3)若高速质子的速度是，与静止的发生正碰，碰后的速度大小为，方向与质子速度方向一致。求放出的另一原子核的速度的大小和方向。（该小题中原子核的质量比可以使用质量数比代替。） 题型8 计算发生α衰变和β衰变的次数（共5小题） 42．2025年10月，我国重大科技基础设施——强流重离子加速器装置（HIAF）调试成功，这为我国科学家进行后续的超重（）元素合成实验提供了新工具。如果某次实验中，科学家发现生成的超重元素的同位素（超重核素）经过7次α衰变后的产物是。由此，可判定生成的超重核素的原子序数和质量数分别是（　　） A．119，284 B．119，298 C．133，284 D．133，298 43．铀238（），是铀元素的一种核素，可用于宇宙年龄的测定。通过观察C31082-001恒星的光谱，推算出宇宙的年龄大约为125亿年。经过m次衰变、n次衰变后可形成，则（    ） A．， B．， C．， D．， 44．自然界中有很多自发的现象，衰变是其中之一。下列说法正确的是（　　） A．衰变成要经过6次衰变和4次衰变 B．氡的半衰期为3.8天，20个氡原子核经过7.6天后只剩下5个氡原子核 C．射线与射线都是电磁波，射线的穿透本领比射线的强 D．放射性元素发生衰变时所释放的电子来自原子核内中子的转化 45．（多选）关于天然放射现象，下列叙述正确的是（　　） A．若使放射性物质所在处的压强升高，其半衰期将减小 B．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变 C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强 D．铀核（U）衰变为铅核（Pb）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变 46．（多选）天然放射性元素Th（钍）经过一系列α衰变和β衰变之后，变成Pb（铅）。下列判断中正确的是（　　） A．衰变过程共有6次α衰变和4次β衰变 B．铅核比钍核少8个质子 C．β衰变所放出的电子来自原子核内质子与中子间的转化 D．钍核比铅核多24个中子 47．自然界中一些放射性重元素往往会发生一系列连续的衰变，形成放射系。如图是从开始的锕系图。纵坐标N表示_______，横坐标Z表示核电荷数，从U→Po，有_______次α衰变，_______次β衰变。 题型9 （共6小题） 48．某型号的烟雾报警器利用放射性同位素镅衰变释放的α粒子产生的电离电流变化判断烟雾浓度。镅241密封在薄金属箔内，再用高强度环氧树脂固定在报警器内部，其衰变方程为，下列说法正确的是（     ） A．报警器内镅241衰变产生的粒子会影响人体健康 B．的比结合能大于的比结合能 C．比少4个中子 D．镅241的半衰期会受到烟雾浓度的影响 49．钍基熔盐堆（TMSR）是我国下一代核电技术的攻关项目，钍可以做制备核燃料的反应物，其衰变为β衰变，核反应方程为，经过时间，钍原子核剩余质量是之前质量的一半，、、的质量分别为、、，下列说法正确的是（     ） A．经过时间，100个钍原子核中有75个发生了衰变 B．粒子是核外的电子电离形成的 C．核反应释放的能量为 D．的比结合能大于的比结合能 50．图示为原子核的比结合能曲线。下列说法正确的是（　　） A．的结合能约为 B．比稳定 C．图中标出的原子核中的结合能最大 D．核聚变反应释放的核能约为 51．（多选）钚（）衰变为铀（），半衰期约为88年，能产生持久稳定的热能，是目前用于核武器与快堆燃料最主流、最硬核的高科技应用。的衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．衰变方程中的为粒子 B．的比结合能比的比结合能小 C．一定质量的经过176年约有发生了衰变 D．发生衰变时质量亏损，所以质量数不守恒 52．（多选）我国惠州强流重离子加速器（HIAF）为核物理研究提供重要平台。在加速器中，加速“弹”核轰击“靶”核，合成新核素，发生衰变生成。已知新核素的半衰期约为9.7 ms，则下列说法中正确的有（    ） A．新核素发生的β衰变 B．新核素发生的α衰变 C．高温可以改变新核素的半衰期 D．新核素的比结合能小于 53．我国科学家利用重离子加速器，通过熔合蒸发反应首次合成新核素镤-210（）。实验中，用加速的钙-40核（）轰击静止的镥-175核（），生成镤-210核与若干中子。已知反应前总质量为M1，反应后总质量为M2，真空中光速为c。 (1)写出该核反应的方程式； (2)该核反应释放的核能，并判断反应前后结合能的大小关系。 题型10 （共7小题） 54．碘（）是一种放射性同位素，可用于甲状腺功能亢进症的治疗，其半衰期是8天，衰变方程为。下列说法正确的是（     ） A．衰变过程中产生的电子来自碘原子核外电子 B．该衰变会释放能量 C．环境温度变化会影响的半衰期 D．和的质子数相同 55．2026年，武威钍基熔盐核电项目取得新的进展。已知核发生衰变的核反应方程为衰变过程伴随有γ射线射出。则（　　） A．该衰变是α衰变，α射线的实质是高速电子流 B．Th核的核子个数比Pa核的核子个数少1 C．该反应释放的能量可以使温度升高，进而使Th核的半衰期变短 D．衰变过程中，若γ光子的波长为λ，则Th核衰变时的质量亏损至少为 56．2026年1月2日，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所科研团队宣布，我国重大科学工程有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实验证实托卡马克密度自由区的存在，找到突破密度极限的方法，为磁约束核聚变装置高密度运行提供重要的物理依据。其中我国“人造太阳”主要是将氢的同位素氘或氚的核聚变反应释放的能量用来发电，有一种核聚变反应的方程为。已知氘核的质量为，比结合能为E，中子的质量为，反应中释放的核能为，光速为c，下列说法正确的是（　　） A．反应产物X为 B．X核的质量为 C．X的比结合能为 D．核聚变需要极高的温度，是为克服核子间的万有引力 57．（多选）2025年6月，我国物理学家首次用钙束流轰击镥靶，合成了新核素镤，并测量了镤的α衰变能量和半衰期，其中镤经α衰变生成锕。上述核反应方程分别为，。以下说法正确的是（　　） A．和数值分别为5和89 B．锕中有89个中子 C．镤衰变过程质量不守恒 D．在高温和高压状态下可以改变镤的α衰变半衰期 58．（多选）静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为、和，假设核反应过程中释放的能量全部转化为α粒子和Y核的动能，α粒子在磁场中运动的半径为R。则（　　） A．衰变方程可表示为 B．核反应中释放的核能 C．Y核在磁场中运动的半径为 D．Y核的动能为 59．一个氡核（质量为）经过一次衰变成钋核（质量为）并放出一个粒子（质量为），衰变过程释放的能量为_______（结果保留1位小数）；氡核的半衰期为3.8天，则氡经过7.6天衰变掉氡的质量为______g（1u相当于约的能量）。 60．2021年12月30日，我国科学家利用东方超环实现了7000万摄氏度下长脉冲高参数等离子体持续运行1056秒，这是人类首次实现人造太阳持续脉冲过千秒，对世界的可控核聚变发展来说都具有里程碑的意义。已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子，氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，核的质量为3.0150u（质量亏损为1u时，释放的能量为931.5MeV）。（计算结果单位为MeV，保留两位有效数字） (1)写出该反应的核反应方程； (2)求该反应释放的核能。 题型11 （共6小题） 61．核反应方程中，则是（　　） A． B． C． D． 62．钇是医学领域常用的一种放射性同位素。已知钇90发生的一种核反应方程为：，其中X为某种粒子。下列说法正确的是（　　） A．粒子X为 B．该核反应属于聚变反应 C．原子核的中子数为51 D．α粒子的穿透能力比粒子X强 63．下列说法正确的是（　　） A．处于基态的氢原子既可吸收特定频率的光子，也可发射特定频率的光子 B．核反应中，与的质量之和等于与的质量之和 C．核电站发电的核反应方程可能为 D．升高温度可使放射性元素的半衰期缩短 64．（多选）下列说法正确的是（　　） A．黑体是不向外辐射任何电磁波的理想化模型 B．核电站反应堆中需要用“慢化剂”控制链式反应的速度 C．任何物质都不会在红外线照射下发出可见光 D．光电效应、康普顿效应都可证明光具有粒子性 65．（多选）如图所示是原子核的平均结合能（也称比结合能）与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的平均结合能，如的核子平均结合能约为，的核子平均结合能约为，根据该图像判断下列说法正确的是（　　） A．是铀235核裂变的核反应方程式 B．由图可知两个核结合成核会释放出能量 C．把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供约能量 D．把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供约能量 66．全球首座球床模块式高温气冷堆核电站——山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程送电成功，标志着我国成为世界少数几个掌握第四代核能技术的国家之一。目前核电站获取核能的基本核反应方程：，这个核反应方程中的表示_____。这个核反应释放出大量核能；的比结合能_____（选填“大于”“等于”或“小于”）的比结合能。已知、、、的质量分别为、、、，真空中的光速为，这个核反应中释放的核能ΔE=_____。 题型12 （共7小题） 67．“嫦娥六号”从月球背面带回含氦-3元素的月壤，月球氦-3主要源于太阳风，在太阳内部生成氦-3的核反应方程是，该反应释放的能量为。则（    ） A．的结合能为 B．的比结合能为 C．的比结合能比的小 D．的质量比与的质量之和小 68．当高能宇宙射线中的质子撞到地球大气中的碳核时，其核反应方程之一为：，原子核的比结合能曲线如图所示，已知的比结合能小于，下列判断正确的是（　　） A．x是9 B．比更稳定 C．该反应是核聚变 D．该反应释放能量 69．2025年1月20日，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）在安徽合肥创造新的世界纪录，首次完成1亿摄氏度1000秒“高质量燃烧”，标志着我国聚变能源研究实现从基础科学向工程实践的重大跨越。该核聚变反应方程为。以下关于该核聚变的说法正确的是（     ） A．因为核聚变释放能量，根据可知核聚变后的总质量数减少 B．该核反应的产物有中子，中子又可以与其他的核发生反应，从而发生链式反应 C．该聚变反应中平均每个核子放出的能量大约为3.5 MeV D．核聚变生成核的比结合能小于核的比结合能 70．（多选）2025年1月20日，中国“人造太阳”装置EAST利用核反应释放能量，首次创下“亿度千秒”的世界新纪录。下列关于该反应的说法，正确的是（　　） A．该反应为核聚变 B．该反应质量守恒，释放能量 C．X为中子 D．生成物的平均比结合能小于反应物的比结合能 71．（多选）据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试。设可控热核实验反应前氘核（H）的质量为m1，氚核（H）的质量为m2，反应后氦核（He）的质量为m3，中子（n）的质量为m4，光速为c，正确说法正确的是 （　　） A．“人造太阳”的核反应方程是H+H→He+n B．由核反应过程质量守恒可知m1+m2=m3+m4 C．由E=mc2知，核燃烧的质量相同时，聚变反应过程的质量亏损比裂变反应过程的质量亏损大得多 D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用装置的核反应原理相同 72．中国自主研发的全超导托卡马克装置EAST（东方超环）在2025年1月20日创造了新的世界纪录，成功实现1亿摄氏度下等离子体稳态运行1066秒。该装置内部发生的核反应方程为，已知的平均结合能分别为1.09MeV，2.78MeV，7.03MeV，则X为______（选填“质子”“中子”或“电子”），该核反应释放的能量为______MeV。 73．2025年1月，中国全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实现1亿摄氏度1066秒的高约束模等离子体稳态运行，向着核聚变商业应用迈出坚实一步。一个氘核（）和一个氚核（）聚变成氦核（）和另一粒子，已知氘核质量为，氚核质量为，氦核质量为，另一粒子质量为。真空中光速为c。则： (1)写出聚变时核反应方程； (2)求发生聚变时释放的核能。 题型13 （共3小题） 74．现在科学家正在设法寻找“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”组成的，则反α粒子的符号是（　　） A．He B．He C． D．He 75．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．反粒子与其对应的粒子的质量相同、电荷量相同，而电性相反 B．光子传递电磁相互作用，属于规范玻色子 C．轻子是质量很轻的粒子 D．强子是参与强相互作用的粒子 76．目前，科学家们正在设法探寻“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的．“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反。设α粒子质量为m，所带电荷量为q，若有反α粒子，它的质量应为________，电荷量应为________。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五章 原子核 题型1 原子核的组成（共6小题） 题型2 α衰变的特点、本质及其方程的写法（共6小题） 题型3 （共6小题） 题型4 （共5小题） 题型5 半衰期相关的计算（共7小题） 题型6 发现质子和中子的核反应（共5小题） 题型7 （共6小题） 题型8 计算发生α衰变和β衰变的次数（共5小题） 题型9 （共6小题） 题型10 （共7小题） 题型11 （共6小题） 题型12 （共7小题） 题型13 （共3小题） 题型1 原子核的组成（共6小题） 1．某实验室利用水平向右的匀强电场，研究放射性元素的衰变产物。α、β、γ三束射线均垂直射入电场，如图为射线在电场中运动的径迹示意图，下列说法正确的是（　　） A．径迹①对应α射线，其动量最大且电离能力最强 B．径迹②对应β射线，其速度为光速的0.99倍 C．径迹③对应γ射线，其穿透能力最强 D．若将电场换为同方向匀强磁场，三束射线在图示平面示意图中都在径迹②所在直线 【答案】D 【详解】ABC．根据图中轨迹可知，径迹①对应射线带负电，所以径迹①对应β射线；径迹②对应不带电，所以径迹②对应γ射线，其速度为光速；径迹③对应射线带正电，所以径迹③对应α射线；其中α射线电离能力最强，γ射线穿透能力最强，故ABC错误； D．若将电场换为同方向匀强磁场，根据左手定则可知带正电α射线垂直纸面向里偏转，带负电β射线垂直纸面向外偏转，不带电γ射线不偏转，所以三束射线在图示平面示意图中都在径迹②所在直线，故D正确。 故选D。 2．云室是在一定空间里模拟的云雾条件下进行物理实验研究的设备，其与匀强磁场联用，可显示粒子运动的径迹，进而可判定粒子的电性和运动方向。图为两种粒子、在云室中运动的一段径迹，已知在云雾的作用下，粒子的速度逐渐减小，不计粒子所带电荷量的变化。下列说法正确的是（　　） A．a粒子带正电 B．b粒子带负电 C．a粒子的运动方向为由 D．b粒子的运动方向为由 【答案】D 【详解】AC．a粒子的运动方向不变，故a粒子不带电，其运动方向无法判断，故AC错误； BD．由洛伦兹力提供向心力可知 整理得粒子的轨迹半径 由此可知，b粒子的轨迹半径将逐渐减小，其运动方向为由 由左手定则可判断b粒子带正电，故B错误，D正确。 故选D。 3．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合事实的是（　　） A．玻尔的原子理论可以解释氢原子光谱的实验规律 B．托马斯·杨的双缝干涉实验说明光是横波 C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子具有核式结构 D．普朗克提出光子说，很好地解释了光电效应现象 【答案】A 【详解】A．玻尔的原子理论可以解释氢原子光谱的实验规律，故A正确； B．托马斯·杨的双缝干涉实验说明光具有波动性，不能说明光是横波，故B错误； C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核具有复杂结构；卢瑟福通过粒子散射实验现象提出了原子具有核式结构，故C错误； D．爱因斯坦提出光子说，很好地解释了光电效应现象，故D错误。 故选A。 4．（多选）对于原子、原子核，人们无法直接观察到其内部结构，只能通过对各种实验事实提供的信息进行分析、猜想、提出微观模型，并进一步接受实验事实的检验，进而再对模型进行修正。下列正确的是（　　） A．电子的发现说明原子本身是有结构的 B．汤姆孙的枣糕模型说明原子具有核式结构 C．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 D．天然放射现象说明电子是原子核的组成部分 【答案】AC 【详解】A．电子的发现打破了“原子不可再分”的传统观念，直接证明原子本身具有复杂的内部结构，故A正确； B．汤姆孙的“枣糕模型”认为正电荷均匀分布在原子内，电子镶嵌其中；而原子的核式结构是卢瑟福通过粒子散射实验提出的，故B错误； C．玻尔的原子理论引入了量子化能级的概念，成功解释了氢原子光谱的分立特征与实验规律，故C正确； D．天然放射现象说明原子核具有内部结构，原子核的组成是质子和中子（核子），电子并非原子核的组成部分。故D错误。 故选AC。 5．（多选）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。对下列各示意图，解读正确的是（　　） A．英国物理学家汤姆孙利用图甲所示的气体放电管证实阴极射线是带电粒子流 B．英国物理学家卢瑟福利用图乙所示的α粒子散射实验发现了质子 C．法国物理学家贝克勒尔通过图丙所示的实验发现了天然放射现象 D．意大利物理学家伽利略根据气体压强随温度的变化制造出图丁所示的气体温度计 【答案】AD 【详解】A．英国物理学家汤姆孙利用图甲所示的气体放电管证实阴极射线是带电粒子流，故A正确； B．英国物理学家卢瑟福利用图乙所示的α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故B错误； C．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，从而发现了天然放射现象，人们用图丙装置确定了射线的本质，故C错误； D．意大利物理学家伽利略根据气体压强随温度的变化制造出图丁所示的气体温度计，故D正确。 故选AD。 6．原子核的组成 (1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为______。质子带正电，中子不带电。 (2)基本关系 ①核电荷数=质子数（Z）=元素的原子序数=______。 ②质量数（A）=______=质子数+中子数， (3)X元素的原子核的符号为，其中A表示______，Z表示核电荷数。 【答案】(1)核子 (2) 核外电子数 核子数 (3)质量数 【详解】（1）原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子，质子带正电，中子不带电。 （2）①[1]核电荷数=质子数（Z）=元素的原子序数=核外电子数。 ②[2]质量数（A）=核子数=质子数+中子数。 （3）X元素的原子核的符号为，其中A表示质量数，Z表示核电荷数。 题型2 α衰变的特点、本质及其方程的写法（共6小题） 7．2026年，中国“嫦娥七号”探测器将对月球南极进行详细勘察，其搭载的微型探测机器人拟采用钚238放射性同位素热电机（核电池）供电。钚）衰变时放出粒子，衰变方程为。已知钚238的半衰期约为88年。下列说法正确的是（　　） A．该衰变属于衰变 B．衰变后生成的原子核X的质量数为234，核电荷数为92 C．月球表面的低温环境会使钚238的半衰期变长 D．100个钚238原子核经过176年后剩余25个未衰变 【答案】B 【详解】A．该衰变放出粒子，属于衰变，衰变的产物是电子，故A错误； B．原子核衰变满足质量数守恒、电荷数守恒，因此X的质量数为 ，核电荷数为，故B正确； C．半衰期由原子核内部自身的性质决定，与外界温度、压强等环境因素无关，低温不会改变钚238的半衰期，故C错误； D．半衰期是对大量原子核衰变的统计规律，只适用于大量原子核的衰变过程，对少量（如100个）原子核不适用，无法准确预测剩余未衰变的数量，故D错误。 故选B。 8．在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料——（二氧化钚）作为发电能源为火星车供电。中的Pu元素是，发生的核反应方程：，则此核反应为（　　） A．衰变 B．衰变 C．核裂变 D．人工转变 【答案】A 【详解】设的质量数为，核电荷数为，则根据核电荷数守恒和质量数守恒有， 解得， 所以是氦核（），即粒子，因此该核反应为衰变。 故选A。 9．在核燃料处理厂中，用中子照射核废料可以产生钴60（），钴60不稳定发生衰变，衰变方程为。关于此衰变方程说法正确的是（    ） A．衰变过程中质量守恒 B．衰变过程中电荷数守恒 C．衰变过程中释放的电子来自原子核外的电子 D．该核反应属于衰变 【答案】B 【详解】AB．核反应过程满足电荷数守恒、质量数守恒，衰变释放能量存在质量亏损，总质量不守恒，A错误，B正确； C．该衰变为衰变，释放的电子是原子核内中子转化为质子时产生的，并非来自核外电子，C错误； D．α衰变的产物是氦核，该衰变放出电子，属于β衰变，D错误。 故选B。 10．（多选）如图所示为某型号离子感烟探测器的电路简化图，其离子室内有放射性元素镅241，衰变产生的射线有很强的电离本领，使离子室的部分空气电离从而导电。当有一定浓度的烟雾粒子进入离子室时，烟雾粒子附着在电离的空气分子上使得离子室内的导电性减弱，感烟探测器发出警报。下列说法正确的是（　　） A．镅241发生的是衰变 B．镅241发生的是衰变 C．当电流表的示数增大到某一值时，感烟探测器发出警报 D．当电压表的示数增大到某一值时，感烟探测器发出警报 【答案】AD 【详解】AB．镅241衰变产生的射线有很强的电离本领，是衰变，故A正确，B错误； CD．当有一定浓度的烟雾粒子进入离子室时，烟雾粒子附着在电离的空气分子上使得离子室内的导电性减弱，所以电路中电流表的示数减小，电压表的示数增大，故C错误，D正确。 故选AD。 11．（多选）在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别r1、r2，则下列说法正确的是（　　） A．原子核可能发生α衰变，也可能发生β衰变 B．径迹1可能是衰变后新核的径迹 C．若衰变方程是U→Th＋He，则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为117∶2 D．若衰变方程是U→Th＋He，则r1∶r2＝1∶45 【答案】BD 【详解】A．原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律有 可知衰变生成的两粒子动量等大反向，两粒子速度方向相反，若圆1的速度方向向上顺时针做圆周运动，则圆2的速度v2方向向下顺时针做圆周运动，由左手定则知，两粒子都带正电，发生的是α衰变；若圆1的速度方向向下逆时针做圆周运动，则圆2的速度v2方向向上逆时针做圆周运动，由左手定则知，两粒子都带负电，不符合实际，即不可能发生的是β衰变，故A错误； B．由粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有 解得 因为两者动量大小相等，则电荷量大的半径小，由于新核的电荷量大于放出粒子的电荷量，则圆1应为衰变后的新核，故B正确； C．若衰变方程是U→Th＋He，粒子的动能，则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为，故C错误； D．设半径为r1的圆为放出新核的运动轨迹，半径为r2的圆为粒子的运动轨迹，则 ，故D正确。 故选BD。 12．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44，求： (1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由) (2)这个原子核原来所含的质子数是多少？ 【详解】（1）衰变过程动量守恒，由于α粒子的动量与新核的动量大小相等、方向相反，由轨道半径公式，可知轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新核的径迹。 （2）设衰变后新核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度大小分别是v1和v2，则原来原子核的电荷量q＝q1＋q2 衰变过程中遵循动量守恒定律，则,， 则 解得q＝90e 即这个原子核原来所含的质子数为90。 题型3 （共6小题） 13．放射性较低，成为第四代核能技术的钍基熔盐堆的核燃料。发生衰变的方程为，则下列说法正确的是（    ） A． B． C．粒子来自原子核 D．光子由释放 【答案】C 【详解】A．β衰变本质是原子核内中子发生衰变：，衰变过程满足质量数守恒、电荷数守恒。粒子质量数为0，根据质量数守恒得，故A错误； B．粒子电荷数为-1，根据电荷数守恒得 即，故B错误； C．粒子是原子核内中子衰变为质子时释放的电子，来自原子核，故C正确； D．光子是衰变后生成的激发态新核向低能级跃迁时释放的，故D错误。 故选C。 14．下列说法正确的是（　　） A．衰变能放出粒子，说明粒子是原子核的组成部分 B．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，因此黑体不辐射能量 C．由玻尔理论可知，不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，辐射（或吸收）的光子频率也不相同，因此不同元素的原子具有不同的特征谱线 D．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给了电子，因此光子散射后波长变短 【答案】C 【详解】A．β衰变释放的β粒子（电子）是原子核内的中子衰变为质子时产生的，原子核的组成只有质子和中子，不含电子，因此β粒子不是原子核的组成部分，故A错误； B．黑体的定义是可完全吸收入射的各波长电磁波、不发生反射，但黑体同时会向外辐射电磁波，且其辐射强度随波长的分布仅与黑体温度有关，故B错误； C．由玻尔理论可知，不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，辐射（或吸收）的光子频率也不相同，因此不同元素的原子具有不同的特征谱线，故C正确； D．康普顿效应中，光子与电子碰撞后将部分能量转移给电子，光子自身能量减小，由可知，波长变长，故D错误。 故选C。 15．李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，吴健雄用放射源进行实验验证。衰变方程是，是不带电的反中微子（质量可认为是零）。下列说法正确的是（     ） A．此核反应为衰变 B．比更稳定 C．衰变放出的粒子来自原子核内部 D．分别以单质和化合物形式存在时，其半衰期不同 【答案】C 【详解】设X的电荷数为、质量数为，根据电荷数守恒 质量数守恒 解得，，，因此X是电子（β粒子） A．α衰变放出氦核，该反应放出电子，属于β衰变，故A错误； B．衰变是原子核由不稳定向稳定转变的过程，产物比反应物更稳定，故B错误； C．衰变放出的电子是原子核内的中子转化为质子时释放的，确实来自原子核内部，故C正确； D．半衰期由原子核内部结构决定，与元素的物理状态、化学存在形式无关，单质和化合物形式的半衰期相同，故D错误。 故选C。 16．（多选）有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，一个原来静止在A处的原子核发生或衰变放射出两个新核，两个新核的运动轨迹如图所示，已知两个相切圆的半径分别为、。且，下列说法正确的是（    ） A．该衰变为衰变，根据已知条件可以算出两个新核的质量之比为 B．该衰变为衰变，根据已知条件可以算出两个新核的质量之比为 C．根据已知条件可以算出两个新核的电荷量之比为 D．根据已知条件可得两个新核的动量大小之比为 【答案】CD 【详解】D．原子核发生或衰变，满足动量守恒条件，有 可得两个新核的动量大小之比为 故D正确； ABC．若原子核发生衰变，根据动量守恒及左手定则判断知两个新核轨迹为外切圆；发生衰变，轨迹为内切圆，所以由题图知该衰变为衰变，根据 可得 显然由已知条件不能判断两新核的质量关系；已知，则可得两个新核的电荷量之比为 故AB错误，C正确。 故选CD 。 17．（多选）宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会发生以下核反应：，产生的碳14原子核（）能自发进行β衰变。下列说法正确的是（　　） A．Y是 B．β衰变辐射出的电子来自于碳14的原子核 C．β射线穿透能力比射线强 D．发生β衰变产生的新核为 【答案】BD 【详解】A．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1，则Y是，故A错误； BD．β衰变的实质是原子核中的中子转化为质子和电子，则β衰变辐射出的电子来自于碳14的原子核，方程为 即发生β衰变产生的新核为，故BD正确； C．β射线穿透能力比射线弱，β射线电离能力比射线强，故C错误。 故选BD。 18．自2023年8月以来，日本政府无视国际社会的强烈反对，单方面强行启动福岛核事故污染水排海，经检测福岛附近某鲈鱼体内的铯137含量严重超标，铯137衰变方程为，X的质量数和电荷数分别为______、______，已知铯137的半衰期为30年，则从现在开始算起，60年后此鲈鱼体内已衰变与未衰变的铯137的质量比为______。 【答案】 0 -1 【详解】[1][2]根据质量数和电荷数守恒可知X为，故质量数为0，电荷数为-1； [3]设对于质量为的铯137，60年后未衰变的铯137的质量为 故60年后此鲈鱼体内已衰变与未衰变的铯137的质量比为 题型4 （共5小题） 19．2025年3月，国内首款碳-14核电池“烛龙一号”原型机问世，标志着我国在微型核电池领域取得重大突破。碳-14的半衰期长达5730年，衰变方程为，在衰变过程中释放的射线能量可被半导体材料高效转化为电能。关于碳-14的衰变及其在核电池中的应用，下列说法正确的是（　　） A．该衰变属于衰变 B．经过11460年后，碳-14的剩余质量变为原来的 C．碳-14衰变释放的电子来自于原子核外电子 D．在使用过程中核电池的输出功率不会因碳-14衰变而逐渐降低 【答案】B 【详解】A．衰变的特征是释放粒子，即氦原子核；该衰变释放的是电子，属于衰变，故A错误； B．碳-14的半衰期为年，11460年为两个半衰期，碳-14的剩余质量为初始的，故B正确； C．衰变释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，并非来自原子核外电子，故C错误； D．使用过程中碳-14的含量随衰变不断减少，单位时间内衰变释放的总能量降低，核电池的输出功率会逐渐降低，故D错误。 故选B。 20．2025年7月12日，鄂尔多斯的“国铀一号”成功生产下线“第一桶铀”。若中间产品重铀酸钠中的铀238半衰期为、最终产品八氧化三铀中的铀238半衰期为、单质铀238的半衰期为，则（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】放射性元素的半衰期由原子核内部自身的性质决定，与元素所处的化学状态（单质、化合物）、外部物理条件均无关，本题中三种物质中的衰变核素均为铀238，因此三者半衰期相等，有。 故选A。 21．锶89可用于治疗骨肿瘤，其衰变过程发出的粒子与周围物质相互作用，使原子和分子电离或激发（类比氢原子跃迁），引发化学和生物学损伤。锶89衰变产物为（钇89）和X，则（　　） A．锶89衰变方程为 B．X使分子电离，利用了其穿透能力 C．X的动能小于某原子电离能时也能使该原子电离 D．经历一个半衰期，人体中锶89原子数目一定减半 【答案】A 【详解】A．锶89的电荷数为，质量数为89，锶89衰变产物为钇89和X，钇89电荷数多了，质量数不变，根据质量数和电荷数守恒，可得X为电子，可得衰变方程为，故A正确； B．X为电子，能使分子电离，利用了其电离能力，故B错误。 C．要使原子电离，入射粒子的能量必须不小于该原子的电离能。当X的动能小于某原子的电离能时，不能使该原子电离，故C错误； D．半衰期是统计概念，人体中实际衰变数目可能存在统计起伏，不一定精确减半，故D错误。 故选A。 22．（多选）某微型核电池使用了镍63核同位素衰变技术，镍核衰变方程为：，半衰期为100年。下列说法正确的（　　） A．该反应释放能量 B．X来源于原子核外部 C．X是在核内中子转化为质子的过程中产生的 D．改变压强和温度，可以改变镍63的半衰期 【答案】AC 【详解】A．衰变反应释放能量，选项A正确； BC．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X质量数为零，电荷数为-1，为电子，由核内中子转化为质子的过程中产生，选项B错误，选项C正确； D．改变压强和温度等外部因素，不能改变半衰期，选项D错误。 故选AC。 23．（多选）说法正确的是（　　） A．图（a）中，能量为10.5eV的光子轰击处于基态的氢原子，可能使之发生跃迁 B．图（b）中，由放射性元素剩余质量m与原质量m0的比值随时间t的变化规律可知其半衰期为 C．图（c）检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出P为凸处、Q为凹处 D．图（d）为光照射到不透明圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样 【答案】BD 【详解】A．图（a）中，能量为10.5eV的光子轰击处于基态的氢原子，如果发生跃迁，能级会变为，没有这个氢原子能级，故不能发生跃迁，A错误； B．图（b）中，根据半衰期的定义，可知质量衰减为原来的一半的时间为115.1d，故B正确； C．图（c）检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹的弯曲方向，可知P为凹陷，Q为凸出，故C错误； D．图（d）所示为圆盘衍射的图样，中间亮点为泊松亮斑，故D正确。 故选BD。 题型5 半衰期相关的计算（共7小题） 24．2025年3月，国内首款C14核电池“烛龙一号”工程样机诞生。C14衰减到原来总量的约需3352年，衰减到原来总量的约需9082年，可知C14的半衰期约为（　　） A．3352年 B．5730年 C．9082年 D．12434年 【答案】B 【详解】放射性元素的半衰期是指原子核半数发生衰变所需的时间，衰变规律满足 其中为半衰期，为时刻剩余的原子核质量，为初始质量。 年时剩余质量 年时剩余质量 说明从到的时间间隔就是半衰期，即 年。 故选B。 25．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 【详解】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。 26．核电池又叫“放射性同位素电池”，其原理是将衰变过程中不断释放的核能转变为电能。玉兔二号月球车核电池的放射源是，其衰变方程为，半衰期为88年。下列说法正确的是（　　） A．的衰变为β衰变 B．衰变产生的X是两个中子和两个质子结合起来形成的 C．温度升高，的半衰期缩短 D．经过176年后，核电池内核的质量减少 【答案】B 【详解】A．衰变方程中，钚238的原子序数减少2，质量数减少4，说明释放的是α粒子，而非β粒子，故A错误； B．由衰变方程可知X为粒子，它由2个质子和2个中子构成，故B正确； C．半衰期是核自身的性质，与温度无关，故C错误； D．经过176年（2个半衰期），剩余钚核质量为初始的，减少的质量为，故D错误。 故选B。 27．（多选）钍具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤，同时伴随有射线产生，其方程，钍的半衰期为24天。则下列说法中正确的是（　　） A．X为质子 B．射线是镤原子核放出的 C．1g钍Th经过120天后还剩0.3125g D．X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的 【答案】BD 【详解】A．根据电荷数和质量数守恒知，X的质量数为0，电荷数为-1，即X为电子，故A错误； B．射线是镤原子核跃迁放出的，故B正确； C．1g钍Th经过120天后还剩 故C错误； D．X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的，故D正确。 故选BD。 28．（多选）14C衰变为14N，半衰期约为5730年。已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变，生命活动结束后，14C的比例会持续减少。现测量某古木样品中14C的比例，发现正好是现代植物样品中14C比例的四分之一。则（  ） A．该古木生命活动结束的年代距今约11460年 B．再过约5730年，该样品中的14C将全部衰变殆尽 C．14C衰变为14N的本质是原子核内 D．改变样品测量环境的温度和压强，可以改变14C的衰变快慢 【答案】AC 【详解】A．现测量某古木样品中14C的比例，发现正好是现代植物样品中14C比例的四分之一，即，根据 可得 t=11460年 即该古木生命活动结束的年代距今约两个半衰期11460年，A正确； B．再过约一个半衰期5730年，该样品中的14C的比例为 ，B错误； C．14C衰变为14N的本质是原子核内，C正确； D．改变样品测量环境的温度和压强，不可以改变14C的衰变快慢，D错误。 故选AC。 29．80g某放射性元素发生衰变，经过9天还剩下，则该元素的半衰期为____天；该衰变产生的射线照射带正电验电器，电荷很快消失，是利用了射线的____（选填：A．穿透本领  B．电离本领）。 【答案】 3 B 【详解】[1]由 解得元素的半衰期为 天 [2]衰变产生的射线照射带正电验电器，电荷很快消失，是利用了射线的电子与验电器中的正电荷中和，其带电荷将消失，是利用了射线的电离本领，故选B。 30．氡是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤，它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一，它发生衰变之后生成，已知氡的半衰期约为3.8天，16g氡经过多少天变成1g？ 【详解】根据 得 n=4 则 t=4T=4×3.8天=15.2天 题型6 发现质子和中子的核反应（共5小题） 31．关于物理学史，下列说法正确的是（　　） A．牛顿第二定律确定了物体的加速度与质量及其所受的力的关系，是牛顿动力学的核心 B．美国物理学家库仑通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，获得诺贝尔物理学奖 C．普朗克提出能量子假说并提出光子说，成功地解释了光电效应规律 D．卢瑟福用粒子轰击铍核发现了质子的存在，并建立了原子核式结构模型 【答案】A 【详解】A．牛顿第二定律表达式为，确定了物体加速度与所受合外力、质量的定量关系，是牛顿动力学的核心规律，故A正确； B．美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷的电荷量，库仑的贡献是总结得出库仑定律，故B错误； C．普朗克提出了能量子假说，光子说是爱因斯坦提出的，且爱因斯坦利用光子说成功解释了光电效应规律，故C错误； D．卢瑟福通过粒子散射实验建立了原子核式结构模型，用粒子轰击氮核发现了质子；用粒子轰击铍核发现中子的是物理学家查德威克，故D错误。 故选A。 32．在物理学的发展过程中，许多物理学家都做出了重大贡献，他们也创造出了许多物理学研究方法，下列关于物理学史和物理学方法的叙述中正确的是（　　） A．伽利略揭示了力与运动的关系，并用实验验证了在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去 B．1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子 C．库仑首先提出了电场的概念，并引入了电场线来形象地描述电场 D．牛顿发现了万有引力定律并通过实验测量得出了引力常量G 【答案】B 【详解】A．伽利略通过构思的理想实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；从而得出结论是：力不是维持物体运动的原因，而是使物体运动状态改变的原因，并没有用实验验证，选项A错误； B．1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子，故B正确； C．法拉第首先提出电场概念并引入电场线，故C错误； D．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什通过实验测量得出了引力常量G，故D错误。 故选B。 33．原子和原子核物理在近一百年取得了很大的成就。关于这一领域，下列说法正确的是（　　） A．粒子散射现象说明原子核具有复杂的结构 B．由可知，在密闭容器中混合存放一定比例的氦气和，几天后将有生成 C．碘的半衰期为天，则个碘原子核经天后一定剩下一个原子核 D．光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性 【答案】D 【详解】A．α粒子散射现象说明原子的核式结构模型，不能得出原子核内部具有复杂结构，故A错误； B．方程是人工核反应方程，不能自然发生，故B错误； C．半衰期是统计规律，对极少数的原子核不起作用，故C错误； D．光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，故D正确。 故选D。 34．（多选）下列说法正确的是（　　） A．发现中子的核反应方程是 B．汤姆孙发现了电子，说明原子核有复杂的结构 C．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型 D．要使金属发生光电效应，照射光的频率必须超过某一数值 【答案】ACD 【详解】A．发现中子的核反应方程是 故A正确； B．汤姆孙发现了电子，说明原子有复杂的结构，故B错误； C．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，故C正确； D．要使金属发生光电效应，照射光的频率必须超过某一数值，即超过这种金属的极限频率，故D正确。 故选ACD。 35．如图所示，实验装置可实现原子核的人工转变，历史上科学家______根据此装置发现了质子，当装置的容器内通入B气体时，荧光屏上观察到闪光。该实验的核反应方程式为______。    【答案】 卢瑟福 【详解】[1][2]该装置是卢瑟福第一次完成了原子核的人工转变并发现了质子的实验装置；核反应方程为 题型7 （共6小题） 36．2026年3月，中国科学院近代物理研究所超重核研究团队，利用重离子加速器装置，首次成功合成了新核素锫-235（）及其衰变后产生的核镅-231（）和X。则X为（     ） A．氦核 B．质子 C．中子 D．电子 【答案】A 【详解】核反应过程遵循电荷数守恒和质量数守恒，则该衰变的核反应方程为，其中为X的质量数，为X的电荷数。 由质量数守恒： 解得 由电荷数守恒： 解得 因此X为，即氦核，故A正确。 故选A。 37．1956年2月22日，两位年轻的物理学家李政道和杨振宁提出了震惊世界的理论—宇称不守恒定律。吴健雄用放射源进行了实验验证，的衰变方程是，其中是中微子，中微子不带电，静止质量可忽略。则对的衰变方程中描述正确的是（　　） A．X产生的本质是由原子核内的中子释放的 B．X表示 C．产生X的过程由强相互作用引发 D．X是由于原子的外层电子电离而产生 【答案】A 【详解】B．根据质量数守恒和电荷数守恒，衰变方程为，即发生β衰变，故B错误； AD．β衰变的本质是由原子核内的中子转化为质子，同时释放一个电子，故A正确，D错误； C．β衰变过程由弱相互作用引发，故C错误； 故选A。 38．宇宙射线进入地球大气层时会产生大量的中子，中子撞击大气中的会引发核反应产生，而具有放射性，可自发衰变为。下列说法正确的是（　　） A．中子撞击的核反应为裂变反应 B．发生的是衰变 C．不同时间段产生的的半衰期不同 D．衰变产物除了之外，另一粒子来源于碳原子的核外电子 【答案】B 【详解】A．裂变反应指重核分裂为几个中等质量原子核的反应，中子撞击生成属于人工核转变，不属于裂变，故A错误； B．衰变生成的过程中，质量数不变，电荷数增加1，放出的是电子，符合β衰变的反应规律，故B正确； C．半衰期是放射性元素原子核的固有属性，由原子核内部结构决定，与产生时间无关，不同时间段产生的半衰期完全相同，故C错误； D．β衰变放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，并非来自碳原子的核外电子，故D错误。 故选B。 39．（多选）2025年11月，全球首座钍基熔盐堆发电站在我国正式启动建设。钍基熔盐堆核能系统具有常压工作、无水冷却、核废料少、防扩散性能强和经济性更优等特点，在其燃料增殖阶段，通过下列核反应①；②；③，将不容易裂变的钍232变成易裂变的铀233。关于上述核反应，下列说法正确的是（　　） A．X的核电荷数为90 B．Y是中子 C．②是核聚变 D．③是β衰变 【答案】AD 【详解】A．根据核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒，可知X的核电荷数、质量数分别为、，故A正确； B．根据核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒，可知Y的核电荷数、质量数分别为、，可知Y为电子，故B错误； CD．②③反应均有放出电子，均属于β衰变，故C错误，D正确。 故选AD。 40．（多选）正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素注入人体，在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理产生清晰图像，则根据PET原理，判断下列表述正确的是（　　） A．在人体内衰变的方程是 B．正、负电子湮灭的方程是 C．在PET中，主要用途是作为示踪原子 D．在PET中，主要用途是参与人体的新陈代谢 【答案】AC 【详解】A．发生β⁺衰变时，质子数减少1，质量数不变，生成和正电子。衰变方程为： ，故A正确； B．正、负电子湮灭时需满足动量守恒，会生成两个γ光子，方程为，故B错误； C．具有放射性，其作用是通过衰变释放正电子进行定位，因此主要作为示踪原子，故C正确； D．的半衰期短，不会参与长期代谢，其作用为示踪而非代谢，故D错误。 故选AC。 41．医学影像诊断设备PET／CT是诊断病毒的一种有效手段，其原理是借助于示踪剂可以聚集到病变部位的特点来发现疾病。示踪剂常利用同位素作示踪原子标记，其半衰期仅有20min。已知由小型回旋加速器输出的高速质子轰击获得，同时会放出另一原子核。则： (1)写出质子轰击生成的核反应方程式； (2)1克的经过1小时后，还剩下的的质量是多少克？ (3)若高速质子的速度是，与静止的发生正碰，碰后的速度大小为，方向与质子速度方向一致。求放出的另一原子核的速度的大小和方向。（该小题中原子核的质量比可以使用质量数比代替。） 【详解】（1）质子轰击生成的核反应方程式为 （2）1克的经过1小时后，还剩下的的质量是 （3）设质子的运动方向为正方向，碰撞过程由动量守恒定律可得 解得氦核的速度为 所以氦核的速度大小为，方向与质子初速度方向相反。 题型8 计算发生α衰变和β衰变的次数（共5小题） 42．2025年10月，我国重大科技基础设施——强流重离子加速器装置（HIAF）调试成功，这为我国科学家进行后续的超重（）元素合成实验提供了新工具。如果某次实验中，科学家发现生成的超重元素的同位素（超重核素）经过7次α衰变后的产物是。由此，可判定生成的超重核素的原子序数和质量数分别是（　　） A．119，284 B．119，298 C．133，284 D．133，298 【答案】B 【详解】根据α衰变规律，每次α衰变原子序数减少2，质量数减少4。经过7次α衰变，原子序数共减少14，质量数共减少28。衰变产物为 ，原子序数为105，质量数为270。因此，原始超重核素的原子序数，质量数 故选B。 43．铀238（），是铀元素的一种核素，可用于宇宙年龄的测定。通过观察C31082-001恒星的光谱，推算出宇宙的年龄大约为125亿年。经过m次衰变、n次衰变后可形成，则（    ） A．， B．， C．， D．， 【答案】A 【详解】铀238（）衰变为铅210（），质量数减少，原子序数减少 。 α衰变每次质量数减4，原子序数减2。 β衰变每次质量数不变，原子序数增1。 质量数减少仅由α衰变引起： 原子序数净变化由α衰变和β衰变共同决定 代入 故选A。 44．自然界中有很多自发的现象，衰变是其中之一。下列说法正确的是（　　） A．衰变成要经过6次衰变和4次衰变 B．氡的半衰期为3.8天，20个氡原子核经过7.6天后只剩下5个氡原子核 C．射线与射线都是电磁波，射线的穿透本领比射线的强 D．放射性元素发生衰变时所释放的电子来自原子核内中子的转化 【答案】D 【详解】A．设衰变成要经过x次衰变和y次衰变，则衰变方程为 根据电荷数守恒和质量数守恒有， 解得，，故A错误； B．半衰期是统计规律，适用于大量原子核，对少数原子核不一定符合半衰期规律，20个氡原子核经过7.6天（即两个半衰期）后剩下几个氡原子核是无法预测的，故B错误； C．α射线是氦核流，射线是电磁波，α射线穿透本领比射线弱，故C错误； D．放射性元素发生衰变时所释放的电子来自原子核内中子的转化，其方程为，故D正确。 故选D。 45．（多选）关于天然放射现象，下列叙述正确的是（　　） A．若使放射性物质所在处的压强升高，其半衰期将减小 B．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变 C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强 D．铀核（U）衰变为铅核（Pb）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变 【答案】CD 【详解】A．半衰期是由核内部因素决定的，不受外部因素影响，故A错误； B．β衰变产生的电子不是核外电子跑出来的，而是核内的中子转化成质子和电子产生的，故B错误； C．α、β、γ这三种射线，穿透能力依次增强，电离能力依次减弱，故C正确； D．铀核（U）衰变为铅核（Pb）的过程中，设经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数和电荷数守恒可得 联立解得 ， 故D正确。 故选CD。 46．（多选）天然放射性元素Th（钍）经过一系列α衰变和β衰变之后，变成Pb（铅）。下列判断中正确的是（　　） A．衰变过程共有6次α衰变和4次β衰变 B．铅核比钍核少8个质子 C．β衰变所放出的电子来自原子核内质子与中子间的转化 D．钍核比铅核多24个中子 【答案】ABC 【详解】A．根据质量数和电荷数守恒，设衰变过程α衰变次数为 β衰变次数为 故A正确； B．铅核与钍核质子数差为 故B正确； C．β衰变所放出的电子来自原子核内质子与中子间的转化，故C正确； D．钍核的中子数为 铅核的中子数为 故钍核与铅核中子数差为 故D错误。 故选ABC。 47．自然界中一些放射性重元素往往会发生一系列连续的衰变，形成放射系。如图是从开始的锕系图。纵坐标N表示_______，横坐标Z表示核电荷数，从U→Po，有_______次α衰变，_______次β衰变。 【答案】 中子数 5 2 【详解】[1]由题图可看出横坐标的数值与纵坐标的数值之和等于其原子的质量数，横坐标Z表示原子的核电荷数，则纵坐标N表示的是中子数； [2][3]由题图知从U→Po，质子数减少8，中子数减少12，设经过n次α衰变，m次β衰变，有4n＝20，2n－m＝8，解得n＝5，m＝2。 题型9 （共6小题） 48．某型号的烟雾报警器利用放射性同位素镅衰变释放的α粒子产生的电离电流变化判断烟雾浓度。镅241密封在薄金属箔内，再用高强度环氧树脂固定在报警器内部，其衰变方程为，下列说法正确的是（     ） A．报警器内镅241衰变产生的粒子会影响人体健康 B．的比结合能大于的比结合能 C．比少4个中子 D．镅241的半衰期会受到烟雾浓度的影响 【答案】B 【详解】A．α粒子的穿透能力极弱，无法穿过报警器的外壳，故A错误； B．衰变过程中释放能量，所以的比结合能大于的比结合能，故B正确； C．比少（241-95）-（237-93）=2个中子，故C错误； D．半衰期不受外界环境影响，所以烟雾的浓度不会改变镅241的半衰期，故D错误。 故选B。 49．钍基熔盐堆（TMSR）是我国下一代核电技术的攻关项目，钍可以做制备核燃料的反应物，其衰变为β衰变，核反应方程为，经过时间，钍原子核剩余质量是之前质量的一半，、、的质量分别为、、，下列说法正确的是（     ） A．经过时间，100个钍原子核中有75个发生了衰变 B．粒子是核外的电子电离形成的 C．核反应释放的能量为 D．的比结合能大于的比结合能 【答案】C 【详解】A．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，仅对数量足够多的原子核成立，对100个这种少量原子核无法预测具体衰变个数，故A错误； B．衰变产生的电子是原子核内部的中子转化为质子时释放的，不是核外电子电离形成，故B错误； C．核反应的质量亏损为 根据质能方程，释放的能量为，故C正确； D．该衰变反应释放能量，说明生成物比反应物更稳定，而原子核越稳定比结合能越大，因此的比结合能小于的比结合能，故D错误。 故选C。 50．图示为原子核的比结合能曲线。下列说法正确的是（　　） A．的结合能约为 B．比稳定 C．图中标出的原子核中的结合能最大 D．核聚变反应释放的核能约为 【答案】B 【详解】A．的比结合能约为8MeV，核子数为16，则结合能约为，A错误； B．比的比结合能更大，则更稳定，B正确； C．图中标出的原子核中的比结合能最大，但结合能不一定最大，C错误； D．根据比结合能的物理意义，聚变反应前与的总结合能 反应后生成的的结合能 因无结合能，故该核聚变反应释放的核能，故D错误。 故选B。 51．（多选）钚（）衰变为铀（），半衰期约为88年，能产生持久稳定的热能，是目前用于核武器与快堆燃料最主流、最硬核的高科技应用。的衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．衰变方程中的为粒子 B．的比结合能比的比结合能小 C．一定质量的经过176年约有发生了衰变 D．发生衰变时质量亏损，所以质量数不守恒 【答案】ABC 【详解】A．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为粒子（），故A正确； B．该衰变释放能量，说明生成物原子核更稳定，而比结合能越大原子核越稳定；且重核区质量数越小比结合能越大，因此的比结合能比小，故B正确； C．176年为2个半衰期，剩余未衰变的钚质量为，因此约有的钚发生衰变，故C正确； D．核反应前后质量数（核子总数）一定守恒，质量亏损是指原子核静止质量减少，不影响质量数守恒，故D错误。 故选ABC。 52．（多选）我国惠州强流重离子加速器（HIAF）为核物理研究提供重要平台。在加速器中，加速“弹”核轰击“靶”核，合成新核素，发生衰变生成。已知新核素的半衰期约为9.7 ms，则下列说法中正确的有（    ） A．新核素发生的β衰变 B．新核素发生的α衰变 C．高温可以改变新核素的半衰期 D．新核素的比结合能小于 【答案】BD 【详解】A B．根据质量数和电荷数守恒写出核反应方程 故新核素发生的衰变，故A错误，B正确； C．半衰期是原子核本身的性质决定，与物理条件和化学状态无关，故C错误； D．发生α衰变生成，说明更稳定，而比结合能越大原子核越稳定 故新核素的比结合能小于，故D正确。 故选BD。 53．我国科学家利用重离子加速器，通过熔合蒸发反应首次合成新核素镤-210（）。实验中，用加速的钙-40核（）轰击静止的镥-175核（），生成镤-210核与若干中子。已知反应前总质量为M1，反应后总质量为M2，真空中光速为c。 (1)写出该核反应的方程式； (2)该核反应释放的核能，并判断反应前后结合能的大小关系。 【详解】（1）核反应前后电荷数守恒、质量数守恒，因此该核反应的方程式： （2）根据爱因斯坦质能方程，可知核反应释放的核能 该核反应为放能反应，反应后生成的新原子核比反应前的核更稳定，因此反应后的结合能大于反应前的结合能。 题型10 （共7小题） 54．碘（）是一种放射性同位素，可用于甲状腺功能亢进症的治疗，其半衰期是8天，衰变方程为。下列说法正确的是（     ） A．衰变过程中产生的电子来自碘原子核外电子 B．该衰变会释放能量 C．环境温度变化会影响的半衰期 D．和的质子数相同 【答案】B 【详解】A．β衰变产生的电子是原子核内的中子转化为质子时释放的，并非碘原子核外电子，故A错误； B．衰变过程存在质量亏损，根据质能方程可知，衰变会释放能量，故B正确； C．半衰期由原子核内部自身的性质决定，与外界温度、压强、化学状态等外部因素无关，环境温度变化不会影响碘131的半衰期，故C错误； D．的质子数为53，的质子数为54，二者质子数不同，故D错误。 故选B。 55．2026年，武威钍基熔盐核电项目取得新的进展。已知核发生衰变的核反应方程为衰变过程伴随有γ射线射出。则（　　） A．该衰变是α衰变，α射线的实质是高速电子流 B．Th核的核子个数比Pa核的核子个数少1 C．该反应释放的能量可以使温度升高，进而使Th核的半衰期变短 D．衰变过程中，若γ光子的波长为λ，则Th核衰变时的质量亏损至少为 【答案】D 【详解】A．根据核反应电荷数、质量数守恒，可推出X的质量数为，电荷数为，即X为电子，该衰变为衰变，且射线的实质是高速氦核流，射线才是高速电子流，故A错误； B．核子个数等于原子核的质量数，和质量数均为233，核子个数相等，故B错误； C．半衰期由原子核内部结构决定，与温度、压强等外界环境无关，温度升高核的半衰期不变，故C错误； D．光子的能量为，由于衰变过程中释放的总能量必须不小于发射的光子的 能量，即，根据质能方程，可知该 过程的质量亏损，故D正确。 56．2026年1月2日，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所科研团队宣布，我国重大科学工程有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实验证实托卡马克密度自由区的存在，找到突破密度极限的方法，为磁约束核聚变装置高密度运行提供重要的物理依据。其中我国“人造太阳”主要是将氢的同位素氘或氚的核聚变反应释放的能量用来发电，有一种核聚变反应的方程为。已知氘核的质量为，比结合能为E，中子的质量为，反应中释放的核能为，光速为c，下列说法正确的是（　　） A．反应产物X为 B．X核的质量为 C．X的比结合能为 D．核聚变需要极高的温度，是为克服核子间的万有引力 【答案】C 【详解】A．核反应满足电荷数、质量数守恒，左侧总电荷数为，总质量数为；右侧中子电荷数为0、质量数为1，因此X的电荷数为2，质量数为，即X为，故A错误； B．根据质能方程 质量亏损 联立解得，故B错误； C．原子核总结合能等于比结合能乘以核子数，反应前两个氘核总结合能为 设X的比结合能为，反应后X的总结合能为，聚变释放的核能等于反应后总结合能与反应前总结合能的差值，即 解得，故C正确； D．核聚变需要原子核接近到核力作用范围，需克服的是原子核间的库仑斥力，核子间万有引力极小可忽略，故D错误。 故选C。 57．（多选）2025年6月，我国物理学家首次用钙束流轰击镥靶，合成了新核素镤，并测量了镤的α衰变能量和半衰期，其中镤经α衰变生成锕。上述核反应方程分别为，。以下说法正确的是（　　） A．和数值分别为5和89 B．锕中有89个中子 C．镤衰变过程质量不守恒 D．在高温和高压状态下可以改变镤的α衰变半衰期 【答案】AC 【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒，第一个反应中，总质量数为40+175=215=210+x，解得x=5；电荷数为20+71=91，与Pa的电荷数一致； 第二个反应中，质量数为210=206+4；电荷数为91=y+2，解得y=89，故A正确； B．锕206的中子数=质量数-质子数=206-89=117，而非89，故B错误； C．α衰变过程中存在质量亏损，因此质量不守恒，故C正确； D．半衰期由原子核内部结构决定，与外界条件无关，故D错误。 故选AC。 58．（多选）静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为、和，假设核反应过程中释放的能量全部转化为α粒子和Y核的动能，α粒子在磁场中运动的半径为R。则（　　） A．衰变方程可表示为 B．核反应中释放的核能 C．Y核在磁场中运动的半径为 D．Y核的动能为 【答案】CD 【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，衰变方程为，故错误； B．此反应中释放的核能，故错误； C．核反应前后系统动量守恒，即 新核Y和粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力有 联立两式可知核和粒子在磁场中运动的半径之比为 已知粒子在磁场中运动的半径为，所以核在磁场中运动的半径，故正确； D．核发生衰变前后，根据能量守恒定律有 又由于 联立两式整理得核的动能，故正确。 故选CD。 59．一个氡核（质量为）经过一次衰变成钋核（质量为）并放出一个粒子（质量为），衰变过程释放的能量为_______（结果保留1位小数）；氡核的半衰期为3.8天，则氡经过7.6天衰变掉氡的质量为______g（1u相当于约的能量）。 【答案】 5.6 0.75 【详解】[1]衰变方程为，衰变过程释放的能量 [2]根据半衰期公式，可知1g氡经过7.6天衰变掉氡的质量为 60．2021年12月30日，我国科学家利用东方超环实现了7000万摄氏度下长脉冲高参数等离子体持续运行1056秒，这是人类首次实现人造太阳持续脉冲过千秒，对世界的可控核聚变发展来说都具有里程碑的意义。已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子，氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，核的质量为3.0150u（质量亏损为1u时，释放的能量为931.5MeV）。（计算结果单位为MeV，保留两位有效数字） (1)写出该反应的核反应方程； (2)求该反应释放的核能。 【详解】（1）两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子，根据质量数守恒有2+2=4 根据电荷数守恒有1+1=2 则该反应的核反应方程 （2）根据爱因斯坦质能方程有 解得 题型11 （共6小题） 61．核反应方程中，则是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据质量数守恒和核电荷数守恒可知X的质量数为 电荷数为 可知是。 故选C。 62．钇是医学领域常用的一种放射性同位素。已知钇90发生的一种核反应方程为：，其中X为某种粒子。下列说法正确的是（　　） A．粒子X为 B．该核反应属于聚变反应 C．原子核的中子数为51 D．α粒子的穿透能力比粒子X强 【答案】C 【详解】A．根据核反应的电荷数守恒和质量数守恒，X的质量数为，电荷数为，可知X为，故A错误； B．聚变是轻核结合成质量较大的核的反应，该反应为β衰变，不属于聚变反应，故B错误； C．原子核的中子数等于质量数减去质子数，原子核的中子数为，故C正确； D．α粒子的穿透能力弱于β粒子（即X），故D错误。 63．下列说法正确的是（　　） A．处于基态的氢原子既可吸收特定频率的光子，也可发射特定频率的光子 B．核反应中，与的质量之和等于与的质量之和 C．核电站发电的核反应方程可能为 D．升高温度可使放射性元素的半衰期缩短 【答案】C 【详解】A．基态是氢原子的最低能量状态，只能吸收特定频率的光子跃迁到高能级，不存在更低能级可供跃迁释放光子，因此不能发射特定频率的光子，故A错误； B．核反应伴随能量变化，根据爱因斯坦质能方程，反应存在质量亏损，因此反应物总质量与生成物总质量不相等，故B错误； C．核电站利用重核裂变发电，该方程满足电荷数守恒和质量数守恒，是典型的铀核裂变反应，符合核电站的核反应原理，故C正确； D．放射性元素的半衰期由原子核自身内部结构决定，与温度、压强等外界条件无关，升高温度不会改变半衰期，故D错误。 故选C。 64．（多选）下列说法正确的是（　　） A．黑体是不向外辐射任何电磁波的理想化模型 B．核电站反应堆中需要用“慢化剂”控制链式反应的速度 C．任何物质都不会在红外线照射下发出可见光 D．光电效应、康普顿效应都可证明光具有粒子性 【答案】CD 【详解】A．黑体是能完全吸收外来电磁辐射而不发生反射和透射的理想化模型，会向外辐射电磁波，故A错误； B．核电站反应堆中需要用“慢化剂”使中子减速，控制链式反应速度的是镉棒，故B错误； C．红外线频率比可见光低，对应光子能量小。物质吸收光子能量后，再跃迁释放出的光子能量不会超过吸收的能量。所以吸收红外线光子后，即便释放光子，其能量也低于可见光光子能量，对应光不可见，故C正确； D．光电效应、康普顿效应都可证明光具有粒子性，故D正确。 故选CD。 65．（多选）如图所示是原子核的平均结合能（也称比结合能）与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的平均结合能，如的核子平均结合能约为，的核子平均结合能约为，根据该图像判断下列说法正确的是（　　） A．是铀235核裂变的核反应方程式 B．由图可知两个核结合成核会释放出能量 C．把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供约能量 D．把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供约能量 【答案】BD 【详解】A．铀235核裂变的核反应方程式应为，故A错误； B．由图可知核的平均结合能大于核的平均结合能，所以两个核结合成核会释放出能量，故B正确； CD．把分成8个质子和8个中子需要的能量为 把分成4个需要的能量为 所以，把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供的能量约为 故C错误，D正确。 故选BD。 66．全球首座球床模块式高温气冷堆核电站——山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程送电成功，标志着我国成为世界少数几个掌握第四代核能技术的国家之一。目前核电站获取核能的基本核反应方程：，这个核反应方程中的表示_____。这个核反应释放出大量核能；的比结合能_____（选填“大于”“等于”或“小于”）的比结合能。已知、、、的质量分别为、、、，真空中的光速为，这个核反应中释放的核能ΔE=_____。 【答案】 （中子） 大于 【详解】[1]根据核反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，的质量数为1，电荷数为0，则表示（中子）。 [2]核反应后生成物比反应物更稳定，所以的比结合能大于的比结合能。 [3]根据质能方程可得 题型12 （共7小题） 67．“嫦娥六号”从月球背面带回含氦-3元素的月壤，月球氦-3主要源于太阳风，在太阳内部生成氦-3的核反应方程是，该反应释放的能量为。则（    ） A．的结合能为 B．的比结合能为 C．的比结合能比的小 D．的质量比与的质量之和小 【答案】D 【详解】A．该反应释放的能量是的结合能与的结合能的差值（单个为自由质子，结合能为），并非的结合能。故A错误； B．比结合能为原子核结合能与核子数的比值，的核子数为3，且其结合能不等于，故比结合能不是。故B错误； C．放热核反应的生成物比反应物更稳定，而比结合能越大原子核越稳定，因此的比结合能大于的比结合能。故C错误； D．根据质能方程，核反应释放能量对应存在质量亏损，即反应后生成物总质量小于反应物总质量，因此的质量小于与的质量之和。故D正确。 故选D。 68．当高能宇宙射线中的质子撞到地球大气中的碳核时，其核反应方程之一为：，原子核的比结合能曲线如图所示，已知的比结合能小于，下列判断正确的是（　　） A．x是9 B．比更稳定 C．该反应是核聚变 D．该反应释放能量 【答案】A 【详解】A．根据核反应前后质量数守恒，可知，故A正确； B．由图可知的比结合能小于的比结合能，因此比更稳定，故B错误； C．核聚变是指轻核聚合成质量较大的核，该反应前后的核并非聚合成一个重核，而是分裂成了多个轻核，不属于核聚变，故C错误； D．根据该核反应方程式并结合题图可知，该核反应是向着比结合能减小的方向进行的，因此该反应吸收能量，故D错误。 故选A。 69．2025年1月20日，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）在安徽合肥创造新的世界纪录，首次完成1亿摄氏度1000秒“高质量燃烧”，标志着我国聚变能源研究实现从基础科学向工程实践的重大跨越。该核聚变反应方程为。以下关于该核聚变的说法正确的是（     ） A．因为核聚变释放能量，根据可知核聚变后的总质量数减少 B．该核反应的产物有中子，中子又可以与其他的核发生反应，从而发生链式反应 C．该聚变反应中平均每个核子放出的能量大约为3.5 MeV D．核聚变生成核的比结合能小于核的比结合能 【答案】C 【详解】A．核反应过程中质量数守恒，核聚变释放能量是因为存在静质量亏损，总质量数始终不变，故A错误； B．链式反应是重核裂变的特征，核聚变需要高温高压条件使轻核克服库仑斥力发生聚变，无法依靠中子引发持续链式反应，故B错误； C．该反应共参与个核子，总释放能量为17.6 MeV，平均每个核子释放能量，故C正确； D．核聚变释放能量，说明生成的原子核更稳定，比结合能更大，因此的比结合能大于的比结合能，故D错误。 故选C。 70．（多选）2025年1月20日，中国“人造太阳”装置EAST利用核反应释放能量，首次创下“亿度千秒”的世界新纪录。下列关于该反应的说法，正确的是（　　） A．该反应为核聚变 B．该反应质量守恒，释放能量 C．X为中子 D．生成物的平均比结合能小于反应物的比结合能 【答案】AC 【详解】A．该反应为核聚变，选项A正确； B．该反应释放能量，质量亏损，选项 B错误； C．核反应过程中，质量数和电荷数守恒，可得X为，即中子，选项C正确； D．由反应方程可知生成物的平均比结合能大于反应物的比结合能，选项D错误。 故选AC。 71．（多选）据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试。设可控热核实验反应前氘核（H）的质量为m1，氚核（H）的质量为m2，反应后氦核（He）的质量为m3，中子（n）的质量为m4，光速为c，正确说法正确的是 （　　） A．“人造太阳”的核反应方程是H+H→He+n B．由核反应过程质量守恒可知m1+m2=m3+m4 C．由E=mc2知，核燃烧的质量相同时，聚变反应过程的质量亏损比裂变反应过程的质量亏损大得多 D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用装置的核反应原理相同 【答案】AC 【解析】略 72．中国自主研发的全超导托卡马克装置EAST（东方超环）在2025年1月20日创造了新的世界纪录，成功实现1亿摄氏度下等离子体稳态运行1066秒。该装置内部发生的核反应方程为，已知的平均结合能分别为1.09MeV，2.78MeV，7.03MeV，则X为______（选填“质子”“中子”或“电子”），该核反应释放的能量为______MeV。 【答案】 中子 17.60/17.6 【详解】[1]根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，为中子； [2]核反应释放的能量为 73．2025年1月，中国全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实现1亿摄氏度1066秒的高约束模等离子体稳态运行，向着核聚变商业应用迈出坚实一步。一个氘核（）和一个氚核（）聚变成氦核（）和另一粒子，已知氘核质量为，氚核质量为，氦核质量为，另一粒子质量为。真空中光速为c。则： (1)写出聚变时核反应方程； (2)求发生聚变时释放的核能。 【详解】（1）根据电荷数守恒和质量数守恒可知，“另一粒子”的电荷数为0，质量数为1，是中子（），故聚变时核反应方程为 （2）发生聚变时的质量亏损为 根据爱因斯坦质能方程可知，释放的核能 求得 题型13 （共3小题） 74．现在科学家正在设法寻找“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”组成的，则反α粒子的符号是（　　） A．He B．He C． D．He 【答案】C 【详解】粒子是， “反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反，可知反α粒子的符号是。 故选C。 75．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．反粒子与其对应的粒子的质量相同、电荷量相同，而电性相反 B．光子传递电磁相互作用，属于规范玻色子 C．轻子是质量很轻的粒子 D．强子是参与强相互作用的粒子 【答案】ABD 【详解】A．反粒子与其对应的粒子质量相同，电荷量相等但电性相反，即电荷相反，故A正确； B．光子是传递电磁相互作用的媒介粒子，属于规范玻色子，故B正确； C．轻子的定义是不参与强相互作用的粒子，而非仅质量轻（如τ轻子质量较大但仍属轻子），故C错误； D．强子是参与强相互作用的粒子（如质子、中子），故D正确。 故选ABD。 76．目前，科学家们正在设法探寻“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的．“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反。设α粒子质量为m，所带电荷量为q，若有反α粒子，它的质量应为________，电荷量应为________。 【答案】 m -q 【详解】[1][2]α粒子质量为m，所带电荷量为q，由题意：“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反，所以反α粒子，它的质量应为m，电荷量应为-q。 / 学科网（北京）股份有限公司 $