第58讲 原子结构 原子核（专项训练）（江苏专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 第58讲原子结构原子核（专项训练) 模拟•基础演练 题型01 原子结构与玻尔理论 题号 1 3 答案 B B 题型02 原子核的衰变 题号 5 > 8 答案 B A 不 题型 03 核能 题号 9 10 11 答案 不 A D 12. 【答案】 2)E=12(E2-E1) 【详解】(1)由质能方程E=△mc2 得该核反应的质量亏损为Am=号】 (2)每个氦核的结合能为4E1,反应前3个氨核的总结合能为12E1:碳核的结合能为12E2,核反应释放 的能量等于生成物的总结合能与反应物的总结合能之差，故E=12E2~12E1=12(E2-E) 重难·创新演练 题号 2 3 答案 A B A 112 西学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 4. 【答案】1)(2m1+2m2-m3)c2 (2)2.44MeV 【详解】(1)基本粒子（质子、中子）结合形成原子核时释放的能量即为原子核的结合能，根据质能方 程可知，释放的能量为E=(2m1+2m2-m3)c2 所以结合能也为2m1+2m2m3)c2 (2)根据结合能与比结合能的关系，可求出该反应释放的能量为E=7E:-3EH-4EHe=2.44MeV 小真题实战演练 题号 3 4 答案 A B D 212 第58讲 原子结构 原子核（专项训练） 目录 模拟·基础演练 1 01 原子结构与玻尔理论 1 02 原子核的衰变 2 03 核能 3 重难·创新演练 4 真题·实战演练 6 模拟·基础演练 考查重点：原子结构与玻尔理论，原子核的衰变，核能…… 01 原子结构与玻尔理论 1．（26-27高三上·江苏淮安·学情调研）中国科研团队成功研制出新型原子钟，是利用原子在两能级间跃迁时辐射的电磁波频率极其稳定的原理计时。在氢原子从能级跃迁至能级的过程中（　　） A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量减少 C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少 2．（26-27高三上·江苏镇江·期初监测）氢原子从能级A跃迁到能级B时，吸收波长为的光子，从能级B跃迁到能级C时，辐射波长为的光子。已知，则氢原子从能级C跃迁到能级A时（     ） A．辐射波长为的光子 B．辐射波长为的光子 C．吸收波长为的光子 D．吸收波长为的光子 3．（25-26高二下·江苏南通海安实验中学·期中） 如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光，其对应光子的波长分别为、、，则（     ） A． B． C． D． 4. （2026高三下·江苏东海高级中学·模拟）根据玻尔理论，氢原子能级图正确的是（     ） A． B． C． D． 02 原子核的衰变 5．（2027·江苏苏州·阳光调研）我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”。其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素，科学家尝试使用核反应产生该元素。其质量数A为（     ） A．294 B．295 C．296 D．297 6．（2026·江苏·最后一卷）核反应方程为，则X为（　　） A． B． C． D． 7．（2026·江苏·高考）2023年8月24日，日本政府正式向海洋排放福岛第一核电站的核废水。核废水中的发生衰变时的核反应方程为，该反应过程中释放的核能为Q。设的结合能为，的结合能为，X的结合能为，则下列说法正确的是（     ） A．衰变过程中放出的光子是由从高能级向低能级跃迁产生的 B．的平均核子质量小于的平均核子质量 C．该核反应过程中的质量亏损可以表示为 D．该核反应过程中释放的核能 8．（2026·江苏·高考）2026年我国新一代可控核聚变装置“中国环流三号”再次刷新高参数运行纪录，为“人造太阳”实用化迈出关键一步。该装置内部发生的氘氚核聚变反应是当前国际聚变研究的主流路线，其核反应方程为+17.6MeV。下列说法正确的是（     ） A．X是电子 B．该反应是链式反应 C．该反应可在常温下进行 D．、的质量之和大于、X的质量之和 03 核能 9．（2025·江苏泰州·调研测试）氘是可控核聚变所需的反应原料的一种，在地球上非常丰富。关于聚变反应X+→，下列说法中正确的是（　　） A．X是正电子 B．聚变反应放出能量 C．到目前为止，轻核聚变是人类获得核能的主要方式 D．中子和X的距离达到10－10m就能发生核聚变 10．（2026·江苏江浦高中·学情自测）我国研究可控核聚变实验取得重大突破。其运行原理是在实验装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚，通过某种方法产生等离子体，等离子体满足一定条件就会发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量。关于氢的同位素氘或氚的核聚变，其核反应方程为，已知的比结合能为，的比结合能为，的比结合能为，光在真空中的传播速度为。则下列说法正确的是（　　 ） A．核反应中的质量亏损可表示为 B．X粒子是电子 C．的比结合能大于的比结合能 D．提升等离子体的密度，在常温常压下也能发生聚变反应 11．（2026·淮安清江中学·模拟）2026年1月2日，中国“人造太阳”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。目前的实验涉及氘一氘反应，其核反应方程有和。下列说法正确的是（     ） A．上述两个反应均为裂变反应 B．上述两个反应中能量均不守恒 C．和互称同位素 D．的结合能大于的结合能 12．（2026·江苏泰州·模拟）几十亿年后太阳内部氢元素消耗殆尽，内部的高温高压使三个氦核发生短暂的热核反应，被称为氦闪，核反应方程为，该反应放出的能量为E，真空中光速为c。 (1)试求该核反应方程的质量亏损Δm； (2)如果的比结合能为E1，的比结合能为E2，试求E与E1、E2的关系。 重难·创新演练 设题创新:原子结构的新情境考法(T1)；原子衰变与核能的新视角考法（T2，T4） 1．（2026·北京通州·模拟）如图所示，为粒子散射实验装置的示意图。则单位时间内进入计数器的粒子个数随散射角变化的关系图可能符合事实的是（　　） A． B． C． D． 2．（2026·江苏·高考） 我国第四代反应堆——钍基熔盐堆能源系统（TMSR）研究已获重要突破。在相关中企发布熔盐反应堆驱动的巨型集装箱船的设计方案之后，钍基熔盐核反应堆被认为是中国下一代核动力航母的理想动力。钍基熔盐核反应堆的核反应方程式主要包括两个核反应，其中一个是：。下列说法正确的是（　　） A．核反应中的物质X为质子 B．y=89 C．该反应为α衰变 D．该反应为β衰变 3．（25-26高三下·山西大学附中·模块诊断） 以下哪一项实验研究结果或科学事实，揭示了电子是构成各种物质的共有成分（　　） A．汤姆孙对阴极射线进行的研究 B．卢瑟福对粒子散射实验的研究 C．爱因斯坦对光电效应的研究 D．玻尔对氢原子谱线系的研究 4．（2026·淮安清江中学·模拟）已知中子的质量为，质子的质量为，氦核的质量为，光速为。 (1)求氦核的结合能； (2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程式为，已知氚核的比结合能、氦核的比结合能、锂核的比结合能，求此核反应过程中释放的核能。 真题·实战演练 高频考点：核能；原子核的衰变 1．（2026·全国·高考）自由中子可以衰变，其衰变方程为，其中为反中微子（质量近似为零）。由中子的衰变方程可知（     ） A．质子的质量小于中子的质量 B．中子的质量小于质子和电子的质量之和 C．反中微子的电荷量与质子的电荷量相等 D．反中微子的电荷量与电子的电荷量相等 2．（2026·陕晋青宁·高考真题）正电子 与电子湮灭产生的光子是探测中微子的重要信号。一个静止的正电子与一个静止的电子湮灭转化为两个光子，该过程动量和能量都守恒。已知正电子与电子的质量均为，光速为，普朗克常量为，则这两个光子（     ） A．总能量为 B．频率均为 C．总动量为 D．波长均为 3．（2026·福建·高考）我国科学家在钍基熔盐堆中成功实现了钍—铀核燃料循环，该成果入选“2025年度中国科学十大进展”。循环涉及的核反应方程包含：①②③。式中是质量可忽略不计的中性粒子，则（     ） A．X是 B．Y是 C．方程②属于衰变 D．方程③属于衰变 4．（2026·江西·高考）东华加速器中子源科学装置通过射线与钨核反应产生中子，其方程为，其中光子的静质量为零。关于方程中与的值，下列选项正确的是（     ） A．， B．， C．， D．， 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第58讲 原子结构 原子核（专项训练） 目录 模拟·基础演练 1 01 原子结构与玻尔理论 1 02 原子核的衰变 3 03 核能 5 重难·创新演练 7 真题·实战演练 10 模拟·基础演练 考查重点：原子结构与玻尔理论，原子核的衰变，核能…… 01 原子结构与玻尔理论 1．（26-27高三上·江苏淮安·学情调研）中国科研团队成功研制出新型原子钟，是利用原子在两能级间跃迁时辐射的电磁波频率极其稳定的原理计时。在氢原子从能级跃迁至能级的过程中（　　） A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量减少 C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少 【答案】B 【详解】氢原子的能级公式为，其中，所以 氢原子由能级跃迁到能级时，原子能量减小，减少的能量以光子的形式放出。 故选B。 2．（26-27高三上·江苏镇江·期初监测）氢原子从能级A跃迁到能级B时，吸收波长为的光子，从能级B跃迁到能级C时，辐射波长为的光子。已知，则氢原子从能级C跃迁到能级A时（     ） A．辐射波长为的光子 B．辐射波长为的光子 C．吸收波长为的光子 D．吸收波长为的光子 【答案】A 【详解】根据氢原子跃迁时光子能量与能级差的关系、光子能量公式可知，能级A与能级B的能级差为 能级B与能级C的能级差为 则能级A与能级C的能级差为 已知，则，即，氢原子从能级C跃迁到能级A为高能级到低能级，会辐射光子，设辐射光子波长为，则 联立得 解得，故选A。 3．（25-26高二下·江苏南通海安实验中学·期中） 如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光，其对应光子的波长分别为、、，则（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据玻尔理论，原子在两个能级之间跃迁时辐射的光子能量等于这两个能级的能量差，即 由于光子能量，可知能级差越大，对应光子的波长越短 由图中的能级关系可知，能量关系满足 将代入上式，可得 化简得 故选B。 4. （2026高三下·江苏东海高级中学·模拟）根据玻尔理论，氢原子能级图正确的是（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据玻尔理论，氢原子的能级公式为 ()，其中 为基态能量。随着量子数 的增大，能级 逐渐增大（绝对值减小），且相邻能级间的能量差 逐渐减小。这意味着在能级图中，低能级（ 较小）之间的间隔较大，高能级（ 较大）之间的间隔较小，即呈现“下疏上密”的分布特点。 故选A。 02 原子核的衰变 5．（2027·江苏苏州·阳光调研）我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”。其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素，科学家尝试使用核反应产生该元素。其质量数A为（     ） A．294 B．295 C．296 D．297 【答案】B 【详解】根据核反应过程中质量数守恒有 解得 故选B。 6．（2026·江苏·最后一卷）核反应方程为，则X为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒。设粒子的质量数为、电荷数为。由质量数守恒得 解得。由电荷数守恒得 解得，所以为（中子） 故选A。 7．（2026·江苏·高考）2023年8月24日，日本政府正式向海洋排放福岛第一核电站的核废水。核废水中的发生衰变时的核反应方程为，该反应过程中释放的核能为Q。设的结合能为，的结合能为，X的结合能为，则下列说法正确的是（     ） A．衰变过程中放出的光子是由从高能级向低能级跃迁产生的 B．的平均核子质量小于的平均核子质量 C．该核反应过程中的质量亏损可以表示为 D．该核反应过程中释放的核能 【答案】B 【详解】A．衰变过程中放出的光子是由反应生成的新核从高能级向低能级跃迁产生的，不是跃迁产生，故A错误； B．该核反应释放核能，说明生成物的比结合能大于反应物比结合能，比结合能越大平均核子质量越小，因此的平均核子质量小于的平均核子质量，故B正确； C．根据爱因斯坦质能方程，可得质量亏损，故C错误； D．核反应释放的核能等于生成物总结合能减去反应物总结合能，即，故D错误。 故选B。 8．（2026·江苏·高考）2026年我国新一代可控核聚变装置“中国环流三号”再次刷新高参数运行纪录，为“人造太阳”实用化迈出关键一步。该装置内部发生的氘氚核聚变反应是当前国际聚变研究的主流路线，其核反应方程为+17.6MeV。下列说法正确的是（     ） A．X是电子 B．该反应是链式反应 C．该反应可在常温下进行 D．、的质量之和大于、X的质量之和 【答案】D 【详解】A．设质量数为，电荷数为，核反应过程中质量数和电荷数守恒，根据质量数守恒有，根据电荷数守恒有 解得， 故为中子，不是电子，故A错误； B．链式反应是一个核反应产生的中子继续引发其他原子核发生核反应，该反应为氘核与氚核发生的核聚变反应，产生的中子不能使该聚变过程自行连续进行，故B错误； C．氘核和氚核均带正电，要发生核聚变必须具有足够大的动能以克服原子核之间的库仑斥力，因此需要极高温度，不能在常温下进行，故C错误； D．该核反应释放能量，根据质能方程有 解得 因此反应前氘核和氚核的质量之和大于反应后氦核与中子的质量之和，故D正确。 故选D。 03 核能 9．（2025·江苏泰州·调研测试）氘是可控核聚变所需的反应原料的一种，在地球上非常丰富。关于聚变反应X+→，下列说法中正确的是（　　） A．X是正电子 B．聚变反应放出能量 C．到目前为止，轻核聚变是人类获得核能的主要方式 D．中子和X的距离达到10－10m就能发生核聚变 【答案】B 【详解】A．根据核反应电荷数、质量数守恒规律，X的质量数为，电荷数为，可知X为质子（），不是正电子，故A错误； B．轻核聚变反应存在质量亏损，反应会释放大量能量，故B正确； C．目前人类获得核能的主要方式是重核裂变，可控轻核聚变技术仍处于研究阶段，未大规模应用，故C错误； D．核聚变需要核子间距达到核力作用范围（约），为原子半径量级，此时库仑斥力占主导，无法发生聚变，故D错误。 故选B。 10．（2026·江苏江浦高中·学情自测）我国研究可控核聚变实验取得重大突破。其运行原理是在实验装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚，通过某种方法产生等离子体，等离子体满足一定条件就会发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量。关于氢的同位素氘或氚的核聚变，其核反应方程为，已知的比结合能为，的比结合能为，的比结合能为，光在真空中的传播速度为。则下列说法正确的是（　　 ） A．核反应中的质量亏损可表示为 B．X粒子是电子 C．的比结合能大于的比结合能 D．提升等离子体的密度，在常温常压下也能发生聚变反应 【答案】A 【详解】A．氘核和氚核在反应前的总结合能为，反应后氦核的总结合能为，自由中子的结合能为零，由质能方程可得反应的质量亏损为，故A正确； B．核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒，故粒子的质量数为、电荷数为，粒子是中子而不是电子，故B错误； C．的比结合能大于的比结合能，故C错误； D．核聚变需要使原子核具有足够大的动能，以克服库仑斥力并接近到核力作用范围，因而还必须满足很高温度等条件，仅提高等离子体密度不能使其在常温常压下发生聚变反应，故D错误。 故选A。 11．（2026·淮安清江中学·模拟）2026年1月2日，中国“人造太阳”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。目前的实验涉及氘一氘反应，其核反应方程有和。下列说法正确的是（     ） A．上述两个反应均为裂变反应 B．上述两个反应中能量均不守恒 C．和互称同位素 D．的结合能大于的结合能 【答案】D 【详解】A．裂变反应是重核分裂为轻核的反应，而题中两个反应均为轻核（氘核）结合生成新核的过程，属于聚变反应，故A错误； B．核反应过程中能量守恒，亏损的质量以能量形式释放，故B错误； C．同位素是质子数相同、中子数不同的原子，质子数为1，质子数为2，质子数不同，不互为同位素，故C错误； D．结合能是将原子核拆分为自由核子所需的能量，结合能通常随核子数的增加而增加。核子数更多，因此其结合能大于的结合能，故D正确。 故选D。 12．（2026·江苏泰州·模拟）几十亿年后太阳内部氢元素消耗殆尽，内部的高温高压使三个氦核发生短暂的热核反应，被称为氦闪，核反应方程为，该反应放出的能量为E，真空中光速为c。 (1)试求该核反应方程的质量亏损Δm； (2)如果的比结合能为E1，的比结合能为E2，试求E与E1、E2的关系。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由质能方程 得该核反应的质量亏损为 （2）每个氦核的结合能为，反应前3个氦核的总结合能为；碳核的结合能为，核反应释放的能量等于生成物的总结合能与反应物的总结合能之差，故 重难·创新演练 设题创新:原子结构的新情境考法(T1)；原子衰变与核能的新视角考法（T2，T4） 1．（2026·北京通州·模拟）如图所示，为粒子散射实验装置的示意图。则单位时间内进入计数器的粒子个数随散射角变化的关系图可能符合事实的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据卢瑟福粒子散射实验的结果，绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，即散射角时，单位时间内进入计数器的粒子个数最多；少数粒子发生了较大的偏转，极少数粒子偏转角度超过，甚至被弹回，说明随着散射角的增大，粒子个数急剧减少。图A反映了时最大，且随增大迅速减小的特点。 故选A。 2．（2026·江苏·高考） 我国第四代反应堆——钍基熔盐堆能源系统（TMSR）研究已获重要突破。在相关中企发布熔盐反应堆驱动的巨型集装箱船的设计方案之后，钍基熔盐核反应堆被认为是中国下一代核动力航母的理想动力。钍基熔盐核反应堆的核反应方程式主要包括两个核反应，其中一个是：。下列说法正确的是（　　） A．核反应中的物质X为质子 B．y=89 C．该反应为α衰变 D．该反应为β衰变 【答案】B 【详解】A．设X的电荷数为，根据核反应过程中电荷数守恒有 解得 根据质量数守恒可知的质量数为，因此为中子，不是质子，故A错误； B．根据核反应过程中质量数守恒有 解得，故B正确； C．该反应是重核吸收一个中子后分裂成两个中等质量原子核的过程，属于重核裂变，不属于衰变，故C错误； D．该反应过程中没有发生中子与质子之间的转化，也没有放出电子或正电子，因此不属于衰变，故D错误。 故选B。 3．（25-26高三下·山西大学附中·模块诊断） 以下哪一项实验研究结果或科学事实，揭示了电子是构成各种物质的共有成分（　　） A．汤姆孙对阴极射线进行的研究 B．卢瑟福对粒子散射实验的研究 C．爱因斯坦对光电效应的研究 D．玻尔对氢原子谱线系的研究 【答案】A 【详解】A．汤姆孙对阴极射线的研究中，发现用不同材料做阴极，都能得到带负电的电子，由此证明了电子是构成各种物质的共有成分，A正确； B．卢瑟福粒子散射实验的结论是提出了原子的核式结构模型，不符合题意，B错误； C．爱因斯坦研究光电效应，提出光子说解释了光电效应规律，揭示了光的粒子性，不符合题意，C错误； D．玻尔对氢原子谱线的研究，提出了玻尔原子能级模型，解释了氢原子光谱的规律，不符合题意，D错误； 故选A。 4．（2026·淮安清江中学·模拟）已知中子的质量为，质子的质量为，氦核的质量为，光速为。 (1)求氦核的结合能； (2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程式为，已知氚核的比结合能、氦核的比结合能、锂核的比结合能，求此核反应过程中释放的核能。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）基本粒子（质子、中子）结合形成原子核时释放的能量即为原子核的结合能，根据质能方程可知，释放的能量为 所以结合能也为 （2）根据结合能与比结合能的关系，可求出该反应释放的能量为 真题·实战演练 高频考点：核能；原子核的衰变 1．（2026·全国·高考）自由中子可以衰变，其衰变方程为，其中为反中微子（质量近似为零）。由中子的衰变方程可知（     ） A．质子的质量小于中子的质量 B．中子的质量小于质子和电子的质量之和 C．反中微子的电荷量与质子的电荷量相等 D．反中微子的电荷量与电子的电荷量相等 【答案】A 【详解】AB．中子衰变过程释放能量，存在质量亏损，即衰变前中子的质量大于衰变后所有产物（质子、电子、反中微子，反中微子质量近似为0）的质量之和，因此中子的质量大于质子与电子的质量之和，质子的质量必然小于中子的质量，故A正确，B错误； CD．根据衰变方程的电荷数守恒，左侧总电荷数为0，右侧质子电荷数为、电子电荷数为，因此反中微子的电荷数为0，既不等于质子的电荷量也不等于电子的电荷量，故CD错误。 故选A。 2．（2026·陕晋青宁·高考真题）正电子 与电子湮灭产生的光子是探测中微子的重要信号。一个静止的正电子与一个静止的电子湮灭转化为两个光子，该过程动量和能量都守恒。已知正电子与电子的质量均为，光速为，普朗克常量为，则这两个光子（     ） A．总能量为 B．频率均为 C．总动量为 D．波长均为 【答案】B 【详解】静止的正电子和电子总静能为，总动量为0，湮灭过程满足能量守恒和动量守恒，因此两个光子总能量为，总动量为0，两光子反向运动，每个光子的能量、动量大小均相等，单个光子能量为，动量大小 A．两个光子总能量等于正负电子总静能，并非，故A错误； B．单个光子能量满足，解得频率，故B正确； C．初始系统总动量为0，由动量守恒可知两个光子总动量为0，并非，故C错误； D．光子动量满足 解得波长，并非，故D错误。 故选B。 3．（2026·福建·高考）我国科学家在钍基熔盐堆中成功实现了钍—铀核燃料循环，该成果入选“2025年度中国科学十大进展”。循环涉及的核反应方程包含：①②③。式中是质量可忽略不计的中性粒子，则（     ） A．X是 B．Y是 C．方程②属于衰变 D．方程③属于衰变 【答案】D 【详解】A．对反应①，设X的质量数为A、电荷数为Z，由， 解得 因此X是中子，故A错误； B．反应②中质量可忽略、电荷为0，设Y的质量数为、电荷数为N，由， 解得 因此Y是电子，故B错误； C．α衰变的本质是放出α粒子（），但反应②放出的是电子，不属于α衰变，故C错误； D．反应③中母核质量数不变、电荷数增加1，同时放出电子，符合β衰变的特征（中子转化为质子放出电子），属于β衰变，故D正确。 故选D。 4．（2026·江西·高考）东华加速器中子源科学装置通过射线与钨核反应产生中子，其方程为，其中光子的静质量为零。关于方程中与的值，下列选项正确的是（     ） A．， B．， C．， D．， 【答案】C 【详解】核反应过程遵循电荷数守恒和质量数守恒：根据电荷数守恒：反应前总电荷数为钨核的电荷数74，光子不带电，反应后中子电荷数为0，有 得 质量数守恒：反应前总质量数为钨核的质量数184，光子静质量为0，反应后中子质量数为1，因此 得 故选C。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $