2025—2026学年高二下学期物理暑假作业-原子核

**基本信息** 聚焦原子核衰变、半衰期、结合能等核心知识，通过实际应用场景（如火星供电、医疗放疗）构建从概念辨析到定量计算的逻辑体系，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| |----|-----------|----------|----------| |衰变规律|1,3,4,5|方程分析、粒子判断|基于质量数与电荷数守恒推导衰变产物，建立α/β衰变模型| |半衰期应用|2,6,7|实际场景选择、计算|结合半衰期概念分析放射源寿命与辐射强度稳定性| |结合能|1,4,8|比结合能比较、曲线分析|从比结合能曲线理解核稳定性，关联衰变能量释放本质| |核能计算|9,10|质量亏损、动能分配|应用质能方程定量计算核能，结合动量守恒分析能量分配|

原子核 2025—2026学年高二物理暑假作业-原子核 1.在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家们用放射性材料——作为发电能源为火星车供电。已知衰变后变为和X粒子，衰变过程放出高能量的射线使电池内部温度升高，在热电元件中将内能转化为电能。下列说法正确的是( ) A.X粒子是由原子核内中子转变而成 B.比的比结合能大 C.为保证电池的长寿命应选用半衰期更短的放射性材料 D.衰变过程，生成物所有原子核的结合能之和比反应物原子核的结合能大 2.在医疗技术中有时需要利用放射线治疗肿瘤，所用的放射源必须具备以下两个条件：（1）放出的放射线有较强的穿透能力，可以辐射到体内肿瘤所在处；（2）能在较长的时间内提供比较稳定的辐射强度。上表给出了四种放射性同位素的辐射线及半衰期，在表中所列的四种同位素中，最适宜作为放疗使用的放射源是( ) 同位素 钋210 锶90 锝99 钴60 辐射线 半衰期 138天 28年 6小时 5年 A.钋210 B.锶90 C.锝99 D.钴60 3.2025年7月，中国科学院宣布首次观测到铝的新核素铝-20的衰变现象，衰变路径：，。其中y是( ) A.质子 B.中子 C.粒子 D.粒子 4.“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 5.放射性元素钍广泛分布在地壳中，通常以化合物的形式存在于矿物内，天然钍232经过中子轰击可得到轴233，因此钍232是一种前景十分可观的能源材料，天然钍232的衰变方程为.下列判断正确的是( ) A. B. C. D. 6.下列四幅图中：图甲是氢原子的能级示意图；图乙胶囊中装的是钴，其半衰期约为5.272年；图丙瓶中装的是碘；图丁是、、三种射线在垂直于纸面向里的磁场中的偏转情况。下列说法正确的是( ) A.图甲中，基态的氢原子吸收能量为13.25eV的光子可以跃迁到n = 6能级 B.图乙中，经过15.816年的时间，原子核中有87.5g已经发生了衰变 C.图丙中，发生衰变的方程为，发生的是衰变 D.图丁中，射线的速度最快、射线的电离作用最强、射线的穿透能力最强 7.（多选）如图所示，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关。已知某车间采用放射性同位素铢-192作为放射源，其化学符号是，原子序数是77，通过β衰变放出γ射线，产生新核X，半衰期为74天，适合透照钢板厚度，已知钢板厚度标准为30mm，下列说法正确的是( ) A.放射性同位素发生衰变时，不遵循质量数守恒 B.上述衰变方程为 C.若有2.0g铢-192，经过148天有1.0g衰变 D.若探测器得到的射线变强时，说明钢板厚度小于30mm，应当增大热轧机两轮之间的厚度间隙 8.（多选）原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有( ) A.核的结合能约为14MeV B.核比核更稳定 C.两个核结合成核时释放能量 D.核中核子的平均结合能比核中的小 9.发生β衰变的方程是。已知的质量为的质量为，电子的质量为，质子的质量为，中子的质量为，真空中的光速为c，求： （1）该衰变过程中释放的核能； （2）的结合能和比结合能。 10.一个静止的铀核（原子质量为232.0372 u）放出一个α粒子（原子质量为4.0026 u）后衰变成针核（原子质量为228.0287 u），已知1 u相当于931.5 MeV的能量（结果保留3位有效数字）。 （1）写出铀核的衰变反应方程； （2）计算出该衰变反应中释放出的核能； （3）若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？ 参考答案 1.答案：D 解析：由题意知，衰变方程为，则X粒子是，不是由原子核内中子转变而成，故A错误；衰变成更稳定的，核越稳定比结合能越大，所以比的比结合能小，故B错误；为保证电池的长寿命应选用半衰期更长的放射性材料，故C错误；反应过程释放核能，则生成的新核的能量更低，原子核更稳定，将原子核分解为单个的核子需要的能量更大，所以生成物所有原子核的结合能之和比反应物原子核的结合能大，故D正确。 2.答案：D 解析：AB.三种射线中射线的穿透能力最强，射线与射线的穿透性都相对于射线较弱，不适合用作医学的放射源，故AB错误； CD.三种射线中射线的穿透能力最强，而钴60的半衰期较长，能在较长时间内具有相对稳定的辐射强度，适合用作医学放射源，故C错误，D正确。 故选D。 3.答案：A 解析：核反应过程遵循质量数与核电荷数守恒，可知粒子的质量数为1，核电荷数为1，y粒子为质子，故选A。 4.答案：C 解析：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，故A错误； B.是α粒子，穿透能力比射线弱，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。 5.答案：B 解析：每一次α衰变，质量数减少4，电荷数减少2，每一次β衰变，质量数不变，电荷数增加1，根据，解得，B正确。 6.答案：B 解析：A.光子的能量需等于两能级间的能量差，才能被氢原子吸收，发生跃迁，故基态的氢原子不能吸收能量为的光子跃迁到能级，A项错误； B.根据半衰期的定义可知，经过15.816年的时间，剩下的原子核的质量为 故原子核中有87.5g已经发生了衰变，B项正确； C.根据质量数和电荷数守恒可得 因此Y为，发生的是衰变，C项错误； D.、、三种射线中，射线的速度最快、射线的电离作用最强、射线的穿透能力最强，故D项错误。 故选B。 7.答案：BD 解析：A.放射性同位素发生衰变时，遵循能量守恒和质量数守恒，由于出现质量亏损，反应后的质量小于反应前的质量，故A错误； B.上述衰变方程，根据电荷数守恒和质量数守恒可得 故B正确； C.经过148天恰好为两个半衰期，有发生了衰变，因此只剩没有衰变，1.5g发生衰变，故C错误； D.若探测器得到的射线变强时，说明钢板厚度小于，应当增大热轧机两轮之间的厚度间隙，故D正确。 故选BD。 8.答案：BCD 解析：A.核的结合能约为 故A错误； B.核的比结合能比核比结合能大，所以核比核更稳定，故B正确； C.两个核结合成核时，即由比结合能小的反应生成比结合能大的释放能量，故C正确； D.核中核子的平均结合能比核中的小，故D正确。 故选BCD。 9.答案：（1） （2）； 解析：（1）衰变过程的质量亏损 释放的核能 解得 （2）由56个质子和85个中子结合 根据可得的结合能为 故的比结合能为 10.答案：（1） （2）5.50 MeV （3）5.41 MeV 解析：（1）铀核的衰变反应方程是 （2）质量亏损 释放出的核能 （3）衰变前后系统动量守恒，针核和α粒子的动量大小相等、方向相反，即 由动能和动量的关系得 由能量关系得 所以α粒子获得的动能 学科网（北京）股份有限公司 $原子核 2025—2026学年高二物理暑假作业-原子核 1.在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家们用放射性材料——作为发电能源为火星车供电。已知衰变后变为和X粒子，衰变过程放出高能量的射线使电池内部温度升高，在热电元件中将内能转化为电能。下列说法正确的是( ) A.X粒子是由原子核内中子转变而成 B.比的比结合能大 C.为保证电池的长寿命应选用半衰期更短的放射性材料 D.衰变过程，生成物所有原子核的结合能之和比反应物原子核的结合能大 2.在医疗技术中有时需要利用放射线治疗肿瘤，所用的放射源必须具备以下两个条件：（1）放出的放射线有较强的穿透能力，可以辐射到体内肿瘤所在处；（2）能在较长的时间内提供比较稳定的辐射强度。上表给出了四种放射性同位素的辐射线及半衰期，在表中所列的四种同位素中，最适宜作为放疗使用的放射源是( ) 同位素 钋210 锶90 锝99 钴60 辐射线 半衰期 138天 28年 6小时 5年 A.钋210 B.锶90 C.锝99 D.钴60 3.2025年7月，中国科学院宣布首次观测到铝的新核素铝-20的衰变现象，衰变路径：，。其中y是( ) A.质子 B.中子 C.粒子 D.粒子 4.“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 5.放射性元素钍广泛分布在地壳中，通常以化合物的形式存在于矿物内，天然钍232经过中子轰击可得到轴233，因此钍232是一种前景十分可观的能源材料，天然钍232的衰变方程为.下列判断正确的是( ) A. B. C. D. 6.下列四幅图中：图甲是氢原子的能级示意图；图乙胶囊中装的是钴，其半衰期约为5.272年；图丙瓶中装的是碘；图丁是、、三种射线在垂直于纸面向里的磁场中的偏转情况。下列说法正确的是( ) A.图甲中，基态的氢原子吸收能量为13.25eV的光子可以跃迁到n = 6能级 B.图乙中，经过15.816年的时间，原子核中有87.5g已经发生了衰变 C.图丙中，发生衰变的方程为，发生的是衰变 D.图丁中，射线的速度最快、射线的电离作用最强、射线的穿透能力最强 7.（多选）如图所示，轧钢厂的热轧机上可以安装射线测厚仪，仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关。已知某车间采用放射性同位素铢-192作为放射源，其化学符号是，原子序数是77，通过β衰变放出γ射线，产生新核X，半衰期为74天，适合透照钢板厚度，已知钢板厚度标准为30mm，下列说法正确的是( ) A.放射性同位素发生衰变时，不遵循质量数守恒 B.上述衰变方程为 C.若有2.0g铢-192，经过148天有1.0g衰变 D.若探测器得到的射线变强时，说明钢板厚度小于30mm，应当增大热轧机两轮之间的厚度间隙 8.（多选）原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有( ) A.核的结合能约为14MeV B.核比核更稳定 C.两个核结合成核时释放能量 D.核中核子的平均结合能比核中的小 9.发生β衰变的方程是。已知的质量为的质量为，电子的质量为，质子的质量为，中子的质量为，真空中的光速为c，求： （1）该衰变过程中释放的核能； （2）的结合能和比结合能。 10.一个静止的铀核（原子质量为232.0372 u）放出一个α粒子（原子质量为4.0026 u）后衰变成针核（原子质量为228.0287 u），已知1 u相当于931.5 MeV的能量（结果保留3位有效数字）。 （1）写出铀核的衰变反应方程； （2）计算出该衰变反应中释放出的核能； （3）若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？ 学科网（北京）股份有限公司 $