重难点专训60 原子核模型（福建专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

重难点专训60 原子核模型（福建专用） 目 录 研判·模型总结 1 模拟·基础演练 2 重难·创新演练 9 研判·模型总结 类型1　原子核的衰变及半衰期 1．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． 2．天然放射现象 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． 3．三种射线的比较 名称 构成 符号 电荷量 质量 电离能力 贯穿本领 α射线 氦核 He ＋2e 4 u 最强 最弱 β射线 电子 e －e u 较强 较强 γ射线 光子 γ 0 0 最弱 最强 4.原子核的衰变 (1)衰变：原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核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 X→Y＋He X→Y＋e 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 2H＋2n→He n→H＋e 衰变规律 电荷数守恒、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． 5．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核内部自身的因素决定的，跟原子所处的外部条件(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关(选填“有关”或“无关”)． 6．放射性同位素的应用与防护 (1)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)应用：消除静电、工业探伤、做示踪原子等． (3)防护：防止放射性对人体组织的伤害． 类型2　核反应及核反应类型 1．核反应的四种类型 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 U→Th＋He β衰变 自发 Th→Pa＋e 人工转变 人工控制 N＋He→O＋H (卢瑟福发现质子) He＋Be→C＋n (查德威克发现中子) Al＋He→P＋n P→Si＋e 约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 重核裂变 容易控制 U＋n→Ba＋Kr＋3n U＋n→Xe＋Sr＋10n 轻核聚变 现阶段很难控制 H＋H→He＋n 2.核反应方程式的书写 (1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础．如质子(H)、中子(n)、α粒子(He)、β粒子(e)、正电子(e)、氘核(H)、氚核(H)等． 类型3　质量亏损及核能的计算 1.核力和核能 (1)核力：原子核内部，核子间所特有的相互作用力． (2)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开需要的能量，叫作原子的结合能，也叫核能． (3)比结合能：原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫平均结合能．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定． (4)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝Δmc2.原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2. 2.核能的计算方法 (1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”． (2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”． (3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数． 模拟·基础演练 1．半衰期为1600年的镭放出的射线可用来治疗癌症，其衰变方程为。下列说法正确的是（     ） A．X为中子 B．该反应需要吸收能量 C．10 kg的经过800年有50%发生了衰变 D．10 kg的经过1600年有50%发生了衰变 【答案】D 【详解】A．根据核反应的质量数守恒、电荷数守恒。 可得X的电荷数为2、质量数为4，可知X为α粒子，故A错误； B．该反应是天然放射性元素的α衰变，衰变过程会向外释放核能，属于放出能量反应，不需要吸收能量，故B错误； CD．经过1600年一个半衰期，才会有一半的镭核发生衰变，故C错误，D正确。 故选D。 2．稀土元素铽的同位素铽具有放射性，是癌症靶向治疗领域很有前景的新型核素，常用于内放疗技术，即将含有该核素的药物置于患者体内。已知的半衰期为6.89天，核反应方程式为，下列说法正确的是（　　） A．X为质子 B．该反应为α衰变 C．在人体内铽-161的半衰期等于6.89天 D．在人体内铽-161的半衰期小于6.89天 【答案】C 【详解】核反应遵循质量数守恒、电荷数守恒，先确定粒子X的属性：X的质量数，电荷数，因此X是电子，该反应为衰变。 A．质子质量数为1、电荷数为，与X的参数不符，故A错误； B．衰变放出的粒子为，反应后新核质量数减少4、电荷数减少2，与该反应规律不符，故B错误； CD．半衰期由原子核内部结构决定，与原子所处的物理、化学环境无关，因此在人体内铽-161的半衰期仍为6.89天，故C正确，D错误。 故选C。 3．2025年10月，我国紧凑型聚变能实验装置（BEST）主机首个关键部件-杜瓦底座研制成功并顺利完成交付。该装置发生的核反应方程为，其中、、X和的质量分别为、、、，真空中的光速为，下列说法正确的是（     ） A．X的比结合能比的比结合能小 B．X的比结合能比的比结合能大 C．该核反应过程中释放的能量为 D．由于质量亏损，因此该核反应过程中质量数不守恒 【答案】B 【详解】AB．由核反应中质量数和电荷数守恒可知，生成的为。比结合能越大，原子核越稳定；氦核的比结合能大于氚核，氦核更稳定，故A错误，B正确； C．该反应有质量亏损，设质量亏损为，则 根据质能方程，反应释放的能量为，故C错误； D．核反应中质量数（核子总数）守恒，该反应前后的总质量数均为5。质量亏损是反应前后总静止质量之差，不表示核子数减少，故D错误。 故选B。 4．2025年7月，我国科研人员在原子核的奇特衰变研究领域取得新进展，首次在实验上观测到新核素的自发衰变，衰变的核心方程为：。下列说法正确的是（     ） A．该衰变是α衰变 B．降低温度可以使的衰变速度变慢 C．的比结合能小于的比结合能 D．若与的质量差等于，则该反应释放的能量等于 【答案】C 【详解】A．由核反应中质量数和电荷数守恒，衰变前后质量数减少3，电荷数也减少3，放出的三个相同粒子各具有质量数1和电荷数1，因此为质子。衰变放出的是氦核，故A错误； B．原子核的衰变由核内部因素决定，半衰期与温度等外界条件无关，降低温度不能改变其衰变快慢，故B错误； C．设铝核和氖核的结合能分别为和，释放的核能为。衰变前后质子和中子的总数不变，三个自由质子的核结合能为零，由结合能的定义和能量守恒，释放的核能等于总结合能的增加。该自发衰变释放核能，因此有 比结合能是结合能与核子数的比值，两核的结合能均为正，因此有，故C正确； D．设质子的质量为，为真空中的光速。核反应的质量亏损应取反应前后所有粒子总静质量之差，题给仅是铝核与氖核的质量差，还应扣除三个质子的质量。由质能方程，实际释放的核能为，故D错误。 故选C。 5．我国科研人员与合作团队利用氩-40束流轰击金-197靶，通过熔合蒸发反应合成锫-235。该核反应可表示为，式中Z的值为（     ） A．95 B．96 C．97 D．99 【答案】C 【详解】核反应过程中质量数守恒，有 核反应过程中电荷数守恒，有 解得 故选C。 6．真空中，静止的发生衰变，衰变方程为，其中的动量大小为，则的动量大小为（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】衰变前静止的总动量为0，衰变过程属于内力远大于外力的瞬间过程，系统动量守恒。衰变后产生的和的总动量也为0，因此两个新核的动量大小相等、方向相反，即的动量大小等于的动量大小为。 故选B。 7．查德威克用粒子轰击铍核，其核反应方程为，方程中是（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】核反应过程遵循电荷数守恒和质量数守恒，据此计算的电荷数和质量数：X的质量数为，的电荷数为，所以为电荷数为0、质量数为1的中子。故选A。 8．（多选）许多放射性元素要经过多次衰变才能达到稳定，衰变过程中既有衰变也有衰变。下列说法正确的是（　　） A．元素发生衰变后质量数减少 B．衰变过程中存在质量亏损 C．低温会增大放射性元素的半衰期 D．衰变说明原子核内存在电子 【答案】AB 【详解】A．α衰变会释放出氦核，母核质量数减少4，故A正确； B．衰变释放能量，根据质能方程，总质量减少（质量亏损），故B正确； C．半衰期由核内部结构决定，与温度无关，故C错误； D．β衰变的电子是中子转化为质子时产生的，并非核内原有电子，故D错误。 故选AB。 9．（多选）是碳的一种放射性同位素，其半衰期为5730年，衰变后产生新核。通过测量样本中剩余的含量推算其死亡年代。下列判断正确的是（    ） A．的衰变过程中电荷数守恒，质量也守恒 B．衰变的核反应类型为衰变 C．100个原子核经过5730年，还剩下50个未发生衰变 D．高温高压的环境，不会影响的衰变速度 【答案】BD 【详解】A．核衰变过程中电荷数、质量数守恒，但反应存在质量亏损，会以能量形式释放，因此质量不守恒，A错误； B．该衰变反应方程式，质量数不变，电荷数增加1，释放出电子，属于β衰变，B正确； C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，仅对宏观大量样本有意义，对少量原子核的衰变行为无法准确预测，C错误； D．半衰期由原子核内部结构决定，与外界温度、压强、化学状态等外部因素无关，因此高温高压不影响衰变速度，D正确。 故选BD。 10．（多选）PET（正电子发射型计算机断层显像）的基本原理是：将放射性同位素注入人体，参与人体的代谢过程。在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像。根据PET原理，下列说法正确的是（　　） A．衰变的方程式为 B．正负电子湮灭的方程式： C．PET中所选的放射性同位素的半衰期应较长 D．将放射性同位素注入人体，的主要用途是作为示踪原子 【答案】AD 【详解】A．由质量数守恒和电荷数守恒，可知的衰变的方程式是，故A正确； B．正负电子湮灭的方程式，故B错误； C．氧在人体内的代谢时间不长，因此PET中所选的放射性同位素的半衰期应较短，故C错误； D．将注入人体后，它会参与代谢过程，通过其放射性信号被探测器捕捉，从而追踪生理活动，因此主要用途是示踪原子，故D正确。 故选AD。 11．（多选）某极地考察站选用同位素衰变电池作为极夜应急电源，核电池将核反应过程中产生的核能转化为电能输出使用，其核心优点包括长效稳定、环境适应性强、能量密度高等，其衰变方程为：。关于该核反应，下列说法正确的是（　　） A．该核反应也称裂变反应 B．X是由两个质子和两个中子结合成的粒子 C．反应物的结合能总和小于生成物的结合能总和 D．极地的低温会导致的半衰期变短 【答案】BC 【详解】A．该核反应属于衰变，不是裂变（裂变是重核分裂成中等质量核，通常有中子释放），故A错误； B．根据反应前后电荷数和质量数守恒，可知X的质量数、电荷数分别为、，可知X为，它由两个质子和两个中子结合而成，故B正确； C．衰变会释放能量，生成物总结合能比反应物结合能大（因为衰变后更稳定），所以生成物结合能总和大于反应物结合能总和，故C正确； D．半衰期与温度、压强等外部条件无关，只由原子核内部结构决定，所以极地低温不会影响半衰期，故D错误。 故选BC。 12．2025年我国科研团队通过碎裂反应首次合成铝同位素，并观测到基态三质子衰变。铝基态三质子衰变核反应方程为，则__________；已知的半衰期为，质量为的经过时，还剩__________。 【答案】 17 （或0.125） 【详解】[1]核反应遵循质量数守恒，反应前总质量数为20，3个质子的总质量数为，因此有 ，解得，电荷数验证，符合守恒规律。 [2]已知半衰期，经过时间，可得经过的半衰期个数。根据半衰期剩余质量公式，代入得。 13．“中国环流三号”是中国自主设计研制的可控核聚变大科学装置，由于可控核聚变能源产生能量的原理与太阳发光发热的原理一样，它也被称为新一代“人造太阳”，能量来源于氢核聚变。核反应的方程式为，其中为_____（选填“”“”或“”）。已知核反应过程质量亏损为∆m，真空中光速为c，该反应释放的核能为_____。 【答案】 【详解】[1]根据电荷数和质量数守恒可知，核反应方程为 所以，X为； [2]根据质能方程可知，该反应释放的核能为 14．完成下列核反应方程： (1)_____； (2)_____； (3)_____。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据核反应方程所遵循的质量数守恒、核电荷数守恒规律可得 故填； （2）根据核反应方程所遵循的质量数守恒、核电荷数守恒规律可得 故填； （3）根据核反应方程所遵循的质量数守恒、核电荷数守恒规律可得 故填。 15．2021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。 【答案】(1) (2)3.3MeV 【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 重难·创新演练 16．我国科研人员成功利用镅243的衰变研发出了微型核电池。该核反应方程为，下列说法正确的是（     ） A．该反应为核裂变 B．粒子的核子数为2 C．核的比结合能比核的比结合能小 D．经过一个半衰期后电池内部物质的总质量变为原来的一半 【答案】C 【详解】A．核裂变是重核分裂为多个中等质量原子核的核反应，该反应为α衰变，不属于裂变，故A错误； B．核反应遵循电荷数守恒和质量数守恒，X的质量数为，核子数等于质量数，即X的核子数为4，故B错误； C．衰变过程释放能量，说明生成物的原子核比反应物更稳定；比结合能越大原子核越稳定，因此的比结合能小于的比结合能，故C正确； D．半衰期指放射性元素的半数原子核发生衰变的时间，衰变后生成的新核、释放的粒子都存在质量，电池内部总静止质量仅发生少量亏损，不会变为原来的一半，故D错误。 故选C。 17．2026年6月27日，中国科学院合肥研究所“人造太阳”项目取得新进展，两套聚变堆关键超导磁体先后完成研制验收与满参数测试，预计在2030年前后，演示用核聚变将发出第一度电。该核聚变的核反应方程可表示为。下列关于核聚变的有关说法正确的是（     ） A．核聚变过程中电荷数守恒，质量也守恒 B．该聚变反应中平均每个核子放出的能量大约为 C．核聚变后生成核的结合能小于核的结合能 D．核聚变后生成核的比结合能小于核的比结合能 【答案】B 【详解】A．核聚变过程中电荷数、质量数守恒，反应存在质量亏损，静质量不守恒，故A错误； B．该反应参与反应的核子总个数为个，总释放能量为，平均每个核子释放能量为，故B正确； C．原子核的结合能随核子数增多而增大，核子数为4，核子数为2，且反应放热说明生成物总结合能大于反应物总结合能，因此的结合能大于的结合能，故C错误； D．比结合能越大原子核越稳定，核聚变生成的比更稳定，因此的比结合能更大，故D错误。 故选B。 18．一种新型的核电池可用来制造，这种电池有超长的使用寿命。它的一种核反应方程式为，另一种核反应方程式为，下列说法正确的是（     ） A．第一种核反应是衰变，第二种核反应为衰变 B．的比结合能小于的比结合能 C．比更稳定 D．第一种核反应后，原子核的原子序数增加了，反应体系的总质量却减小了 【答案】D 【详解】A．根据核反应中质量数和电荷数守恒，可知为氚核。第一种核反应放出电子，是衰变；第二种核反应为，是轻核聚变，A错误； B．自由中子的结合能为0，而氘核具有正的结合能，因此氘核的比结合能大于自由中子的比结合能，B错误； C．氚核具有放射性，而是稳定的原子核，且比结合能更大，因此更稳定，C错误； D．第一种核反应是衰变，原子核中的一个中子转化为一个质子，同时放出一个电子，原子序数增加1。该反应释放核能，由质能方程可知，反应前后粒子的静止质量总和减小，D正确。 故选D。 19．2025年我国合成了新核镤210（），衰变方程为，若、、的比结合能分别是、、，下列说法正确的是（     ） A．该核反应类型为β衰变 B．高温高压的环境中，的衰变速度会加快 C． D．该反应放出的能量为 【答案】D 【详解】A．该核反应生成了粒子，为衰变，故A错误； B．原子核的半衰期只与原子核本身有关，不受所处环境的温度、压强变化的影响，故B错误； C．衰变反应是由不稳定的原子核向较稳定的原子核变化，即变为比结合能较大的原子核，则，故C错误； D．根据能量守恒，该反应释放的能量为，故D正确。 故选D。 20．地下车库中可能存在由土壤渗出的微量放射性氡气。氡气为无色无味的惰性气体，在通风不良处易积聚，其衰变产物吸入后易沉积于肺部，增加患肺癌风险。静止的氡核发生衰变生成钋核并放出某种粒子。下列说法正确的是（　　） A．衰变方程为，是β衰变 B．衰变过程中电荷守恒，质量守恒 C．衰变过程中释放核能，新核的比结合能大于的比结合能 D．修补裂缝，改善通风，降低氡气浓度，可以显著缩短氡核的半衰期 【答案】C 【详解】A．由于核反应放出氦核，属于 α 衰变，不是 β 衰变，故A错误； B．衰变过程中电荷数守恒，质量数守恒，但存在质量亏损，亏损质量转化为释放的核能，故B错误； C．氡核衰变释放能量，生成的新核更稳定，比结合能更大，故C正确； D．半衰期由原子核内部因素决定，与通风、浓度等外界条件无关，故D错误。 故选C。 21．2022年2月24日俄乌战争爆发，乌克兰境内的切尔诺贝利核电站及其附近地区很快就被俄军占领。切尔诺贝利核电站工作人员表示，占领该地区的俄罗斯士兵在没有任何辐射防护设备的情况下，驾驶装甲车辆穿过这被称为“红树林”的辐射污染区，扬起了放射性尘埃。这对俄军士兵来说无异于“自杀”，因为他们吸入的放射性粉尘可能会在其体内造成辐射。“红树林”是1986年4月26日切尔诺贝利核电站爆炸事故的核心区域，当时事故导致31人当场死亡，上万人由于放射性物质铀和钚的同位素、碘-131、铯-137和锶-90的影响而受到伤害或致命，泥土也被严重污染，整片树林变成了红色，按照相关指标，此处被定为无人区。已知碘131的半衰期为8天，铯137半衰期为30年，锶90的半衰期为29年。下列说法正确的是（     ） A．碘131发生衰变的方程是 B．100个铯-137经过60年后还有25个未衰变 C．核反应堆中在铀棒之间插进一些镉棒用来吸收中子，从而控制链式反应速度 D．核反应堆中可能发生的一种反应是 【答案】C 【详解】A．β衰变过程中质量数和电荷数必须同时守恒，该方程里反应前碘131的质量数是131，反应后生成的Xe质量数为130，质量数不守恒，故A错误； B．半衰期是大量放射性原子核衰变的统计规律，仅对大量粒子的群体行为成立，对100个这样的少量微观粒子，不满足统计规律，无法确定剩余未衰变的具体数量，故B错误； C．镉棒的中子吸收截面大，在核反应堆中插入镉棒可以吸收多余的慢中子，以此控制参与链式反应的中子数量，从而调节链式反应的速度，故C正确； D．该反应左侧质量数，右侧，质量数不守恒，故D错误。 故选C。 22．（多选）物理学中，将如同和这样质子数与中子数互换的原子核互称为“镜像核”。已知和的质量分别为和，中子和质子质量分别是和，则下列说法正确的有（     ） A．和互为“镜像核” B．具有天然放射性 C．的比结合能为 D．互为“镜像核”的两个原子核，结合能大的更稳定 【答案】ABD 【详解】A．根据题干定义，镜像核是质子数与中子数互换的原子核： 的质子数为7、中子数为6；的质子数为6、中子数为7，二者质子数和中子数恰好互换，互为镜像核，故A正确； B．是氚，属于氢的放射性同位素，具有天然β放射性，故B正确； C．比结合能的定义是原子核的结合能与核子数的比值，结合能是核子结合成原子核时的质量亏损对应的能量，即的结合能 因此的比结合能为，故C错误； D．比结合能越大的原子核越稳定。互为镜像核的两个原子核，由于核子数相同，结合能大的核比结合能也大，原子核越稳定，故D正确。 故选ABD。 23．（多选）2025 年 5 月 10 日，全球能源领域迎来历史性时刻——中国自主研发的新一代“人造太阳”装置“中国环流三号”在四川成都实现重大突破，首次实现原子核温度 1.17 亿度、电子温度 1.6 亿度的高参数等离子体运行，并同步完成电力输出。这一成就标志着人类首次在实验室环境下实现可控核聚变从科学原理到工程应用的跨越，为全球能源格局带来颠覆性变革。下列说法正确的是（     ） A． 为“核聚变”的核反应方程式 B．核反应 属于 衰变 C．目前世界上主流的核电站都利用了“核聚变”的原理 D．在核反应 中，钡核的比结合能比铀核的比结合能大 【答案】AD 【详解】A．氘氚聚变成氦并放出中子，是核聚变，A正确； B． 是用粒子轰击氮核的人工核转变（卢瑟福发现质子的实验），不是衰变，B错误； C．目前主流核电站利用的是核裂变，C错误； D．裂变产物的比结合能比铀核大（更稳定），D正确。 故选AD。 24．（多选）静止在匀强磁场中的原子核X发生衰变后变成新原子核Y且衰变中释放的核能全部转化给动能。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和粒子的质量分别为、和，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Y的结合能为 C．核Y在磁场中运动的半径为 D．核Y的动能为 【答案】AC 【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程可表示为，故A正确； B．此反应中放出的总能量为，可知核Y的结合能不等于，故B错误； C．根据半径公式，又，则得。在衰变过程遵守动量守恒，根据动量守恒定律得，则，半径之比为，则核Y在磁场中运动的半径为，故C正确； D．两核的动能之比。因为，解得，故D错误。 故选AC。 25．“嫦娥六号”从月球背面南极的艾特肯盆地带回的月壤里富含氦3元素。氦3可与氘发生核反应，生成无害的氦气且不产生中子，因此被认为是非常完美的核燃料。该过程的核反应方程为_______，该核反应为______反应（选填“聚变”“裂变”或“衰变”），该核反应释放的总能量为18.5MeV，平均每个核子释放的能量为______MeV。 【答案】 聚变 3.7 【详解】[1]根据核反应质量数和电荷数守恒，该过程的核反应方程为 [2]该核反应为聚变反应。 [3]平均每个核子释放的能量为 26．一静止衰变为钋核和α粒子，该衰变方程为___________。其中、、α粒子的质量分别为、、，其释放核能为___________，假设释放的核能全部转化为钋核和α粒子的动能，则钋核和α粒子的动能之比为___________。（用、或表示） 【答案】 【详解】[1]由质量数守恒和核电荷数守恒可得，衰变为钋核和α粒子的衰变方程为。 [2]由可得衰变释放的能量。 [3]衰变的过程中动量守恒 由可得。 27．我国首座钍基熔盐实验堆采用钍作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放。吸收中子后会发生的一系列核反应：，其中衰变为_____衰变（选填“”或“”），的比结合能_____（选填“大于”“小于”或“等于”）的比结合能。 【答案】 大于 【详解】[1]根据电荷数守恒和质量数守恒可知，其中一次核反应方程为 可知，衰变为衰变； [2]因反应放出能量，生成物更加稳定，可知的比结合能大于的比结合能。 28．一种典型的氢核聚变反应是两个氘核（）聚变成氦核（），同时释放中子，已知氘核质量为2.0136u，氦核质量为3.0150u，中子质量为1.0087u，1u的质量相当于931.5MeV的能量。 (1)写出上述核反应方程式并求出核反应中释放的核能； (2)原子核具有足够的动能去克服库仑斥力，碰撞时十分接近，才可以发生核聚变。若两个氘核以相等的动能进行对心碰撞，已知一个氘核动能大小为0.37MeV，并且核反应释放的核能全部转化为动能，求反应中产生的中子和氦核的动能。 【答案】(1)，3.26MeV (2)3MeV，1MeV 【详解】（1）由题意可写出氢核聚变反应方程式为      反应前总质量 反应后总质量 核反应中质量亏损为 释放的核能为 （2）两个氘核以相等的动能进行对心碰撞，故系统初动量为零，据动量守恒定律有 即产生的中子和氦核的动量大小相等，方向相反，动量与动能的关系为 故中子和氦核的动能之比 中子和氦核的总动能MeVMeVMeV 可解得， 29．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 30．2025年5月1日，中国紧凑型聚变能实验装置（BEST）综合研究设施园区正式启动，该装置将在第一代中国人造太阳（EAST）基础之上首次演示聚变能发电。同年1月20日，EAST首次实现1亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行。在真空室内加入氘（）和氚（）进行核聚变反应生成的同时放出一个中子（）。 (1)写出该核聚变反应的方程式； (2)若已知平均核子质量为、平均核子质量为、平均核子质量为、中子（）质量为，真空中光速为c，求一个氘（）和一个氚（）进行核聚变反应释放的核能E； (3)若已知氘（）的比结合能为，氚（）的比结合能为，一个氘（）和一个氚（）进行核聚变反应释放的核能E，求的比结合能（用字母和和E表示）。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）该聚变反应的方程式为 （2）该反应过程质量亏损 结合爱因斯坦质能方程 可得该反应释放的核能为 （3）该反应放出的核能等于生成物和反应物结合能之差，即 可得核的比结合能 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 重难点专训60 原子核模型（福建专用） 目 录 研判·模型总结 1 模拟·基础演练 2 重难·创新演练 5 研判·模型总结 类型1　原子核的衰变及半衰期 1．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． 2．天然放射现象 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． 3．三种射线的比较 名称 构成 符号 电荷量 质量 电离能力 贯穿本领 α射线 氦核 He ＋2e 4 u 最强 最弱 β射线 电子 e －e u 较强 较强 γ射线 光子 γ 0 0 最弱 最强 4.原子核的衰变 (1)衰变：原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核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 X→Y＋He X→Y＋e 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 2H＋2n→He n→H＋e 衰变规律 电荷数守恒、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． 5．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核内部自身的因素决定的，跟原子所处的外部条件(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关(选填“有关”或“无关”)． 6．放射性同位素的应用与防护 (1)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)应用：消除静电、工业探伤、做示踪原子等． (3)防护：防止放射性对人体组织的伤害． 类型2　核反应及核反应类型 1．核反应的四种类型 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 U→Th＋He β衰变 自发 Th→Pa＋e 人工转变 人工控制 N＋He→O＋H (卢瑟福发现质子) He＋Be→C＋n (查德威克发现中子) Al＋He→P＋n P→Si＋e 约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 重核裂变 容易控制 U＋n→Ba＋Kr＋3n U＋n→Xe＋Sr＋10n 轻核聚变 现阶段很难控制 H＋H→He＋n 2.核反应方程式的书写 (1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础．如质子(H)、中子(n)、α粒子(He)、β粒子(e)、正电子(e)、氘核(H)、氚核(H)等． 类型3　质量亏损及核能的计算 1.核力和核能 (1)核力：原子核内部，核子间所特有的相互作用力． (2)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开需要的能量，叫作原子的结合能，也叫核能． (3)比结合能：原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫平均结合能．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定． (4)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝Δmc2.原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2. 2.核能的计算方法 (1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”． (2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”． (3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数． 模拟·基础演练 1．半衰期为1600年的镭放出的射线可用来治疗癌症，其衰变方程为。下列说法正确的是（     ） A．X为中子 B．该反应需要吸收能量 C．10 kg的经过800年有50%发生了衰变 D．10 kg的经过1600年有50%发生了衰变 2．稀土元素铽的同位素铽具有放射性，是癌症靶向治疗领域很有前景的新型核素，常用于内放疗技术，即将含有该核素的药物置于患者体内。已知的半衰期为6.89天，核反应方程式为，下列说法正确的是（　　） A．X为质子 B．该反应为α衰变 C．在人体内铽-161的半衰期等于6.89天 D．在人体内铽-161的半衰期小于6.89天 3．2025年10月，我国紧凑型聚变能实验装置（BEST）主机首个关键部件-杜瓦底座研制成功并顺利完成交付。该装置发生的核反应方程为，其中、、X和的质量分别为、、、，真空中的光速为，下列说法正确的是（     ） A．X的比结合能比的比结合能小 B．X的比结合能比的比结合能大 C．该核反应过程中释放的能量为 D．由于质量亏损，因此该核反应过程中质量数不守恒 4．2025年7月，我国科研人员在原子核的奇特衰变研究领域取得新进展，首次在实验上观测到新核素的自发衰变，衰变的核心方程为：。下列说法正确的是（     ） A．该衰变是α衰变 B．降低温度可以使的衰变速度变慢 C．的比结合能小于的比结合能 D．若与的质量差等于，则该反应释放的能量等于 5．我国科研人员与合作团队利用氩-40束流轰击金-197靶，通过熔合蒸发反应合成锫-235。该核反应可表示为，式中Z的值为（     ） A．95 B．96 C．97 D．99 6．真空中，静止的发生衰变，衰变方程为，其中的动量大小为，则的动量大小为（     ） A． B． C． D． 7．查德威克用粒子轰击铍核，其核反应方程为，方程中是（     ） A． B． C． D． 8．（多选）许多放射性元素要经过多次衰变才能达到稳定，衰变过程中既有衰变也有衰变。下列说法正确的是（　　） A．元素发生衰变后质量数减少 B．衰变过程中存在质量亏损 C．低温会增大放射性元素的半衰期 D．衰变说明原子核内存在电子 9．（多选）是碳的一种放射性同位素，其半衰期为5730年，衰变后产生新核。通过测量样本中剩余的含量推算其死亡年代。下列判断正确的是（    ） A．的衰变过程中电荷数守恒，质量也守恒 B．衰变的核反应类型为衰变 C．100个原子核经过5730年，还剩下50个未发生衰变 D．高温高压的环境，不会影响的衰变速度 10．（多选）PET（正电子发射型计算机断层显像）的基本原理是：将放射性同位素注入人体，参与人体的代谢过程。在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像。根据PET原理，下列说法正确的是（　　） A．衰变的方程式为 B．正负电子湮灭的方程式： C．PET中所选的放射性同位素的半衰期应较长 D．将放射性同位素注入人体，的主要用途是作为示踪原子 11．（多选）某极地考察站选用同位素衰变电池作为极夜应急电源，核电池将核反应过程中产生的核能转化为电能输出使用，其核心优点包括长效稳定、环境适应性强、能量密度高等，其衰变方程为：。关于该核反应，下列说法正确的是（　　） A．该核反应也称裂变反应 B．X是由两个质子和两个中子结合成的粒子 C．反应物的结合能总和小于生成物的结合能总和 D．极地的低温会导致的半衰期变短 12．2025年我国科研团队通过碎裂反应首次合成铝同位素，并观测到基态三质子衰变。铝基态三质子衰变核反应方程为，则__________；已知的半衰期为，质量为的经过时，还剩__________。 13．“中国环流三号”是中国自主设计研制的可控核聚变大科学装置，由于可控核聚变能源产生能量的原理与太阳发光发热的原理一样，它也被称为新一代“人造太阳”，能量来源于氢核聚变。核反应的方程式为，其中为_____（选填“”“”或“”）。已知核反应过程质量亏损为∆m，真空中光速为c，该反应释放的核能为_____。 14．完成下列核反应方程： (1)_____； (2)_____； (3)_____。 15．2021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。 重难·创新演练 16．我国科研人员成功利用镅243的衰变研发出了微型核电池。该核反应方程为，下列说法正确的是（     ） A．该反应为核裂变 B．粒子的核子数为2 C．核的比结合能比核的比结合能小 D．经过一个半衰期后电池内部物质的总质量变为原来的一半 17．2026年6月27日，中国科学院合肥研究所“人造太阳”项目取得新进展，两套聚变堆关键超导磁体先后完成研制验收与满参数测试，预计在2030年前后，演示用核聚变将发出第一度电。该核聚变的核反应方程可表示为。下列关于核聚变的有关说法正确的是（     ） A．核聚变过程中电荷数守恒，质量也守恒 B．该聚变反应中平均每个核子放出的能量大约为 C．核聚变后生成核的结合能小于核的结合能 D．核聚变后生成核的比结合能小于核的比结合能 18．一种新型的核电池可用来制造，这种电池有超长的使用寿命。它的一种核反应方程式为，另一种核反应方程式为，下列说法正确的是（     ） A．第一种核反应是衰变，第二种核反应为衰变 B．的比结合能小于的比结合能 C．比更稳定 D．第一种核反应后，原子核的原子序数增加了，反应体系的总质量却减小了 19．2025年我国合成了新核镤210（），衰变方程为，若、、的比结合能分别是、、，下列说法正确的是（     ） A．该核反应类型为β衰变 B．高温高压的环境中，的衰变速度会加快 C． D．该反应放出的能量为 20．地下车库中可能存在由土壤渗出的微量放射性氡气。氡气为无色无味的惰性气体，在通风不良处易积聚，其衰变产物吸入后易沉积于肺部，增加患肺癌风险。静止的氡核发生衰变生成钋核并放出某种粒子。下列说法正确的是（　　） A．衰变方程为，是β衰变 B．衰变过程中电荷守恒，质量守恒 C．衰变过程中释放核能，新核的比结合能大于的比结合能 D．修补裂缝，改善通风，降低氡气浓度，可以显著缩短氡核的半衰期 21．2022年2月24日俄乌战争爆发，乌克兰境内的切尔诺贝利核电站及其附近地区很快就被俄军占领。切尔诺贝利核电站工作人员表示，占领该地区的俄罗斯士兵在没有任何辐射防护设备的情况下，驾驶装甲车辆穿过这被称为“红树林”的辐射污染区，扬起了放射性尘埃。这对俄军士兵来说无异于“自杀”，因为他们吸入的放射性粉尘可能会在其体内造成辐射。“红树林”是1986年4月26日切尔诺贝利核电站爆炸事故的核心区域，当时事故导致31人当场死亡，上万人由于放射性物质铀和钚的同位素、碘-131、铯-137和锶-90的影响而受到伤害或致命，泥土也被严重污染，整片树林变成了红色，按照相关指标，此处被定为无人区。已知碘131的半衰期为8天，铯137半衰期为30年，锶90的半衰期为29年。下列说法正确的是（     ） A．碘131发生衰变的方程是 B．100个铯-137经过60年后还有25个未衰变 C．核反应堆中在铀棒之间插进一些镉棒用来吸收中子，从而控制链式反应速度 D．核反应堆中可能发生的一种反应是 22．（多选）物理学中，将如同和这样质子数与中子数互换的原子核互称为“镜像核”。已知和的质量分别为和，中子和质子质量分别是和，则下列说法正确的有（     ） A．和互为“镜像核” B．具有天然放射性 C．的比结合能为 D．互为“镜像核”的两个原子核，结合能大的更稳定 23．（多选）2025 年 5 月 10 日，全球能源领域迎来历史性时刻——中国自主研发的新一代“人造太阳”装置“中国环流三号”在四川成都实现重大突破，首次实现原子核温度 1.17 亿度、电子温度 1.6 亿度的高参数等离子体运行，并同步完成电力输出。这一成就标志着人类首次在实验室环境下实现可控核聚变从科学原理到工程应用的跨越，为全球能源格局带来颠覆性变革。下列说法正确的是（     ） A． 为“核聚变”的核反应方程式 B．核反应 属于 衰变 C．目前世界上主流的核电站都利用了“核聚变”的原理 D．在核反应 中，钡核的比结合能比铀核的比结合能大 24．（多选）静止在匀强磁场中的原子核X发生衰变后变成新原子核Y且衰变中释放的核能全部转化给动能。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和粒子的质量分别为、和，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Y的结合能为 C．核Y在磁场中运动的半径为 D．核Y的动能为 25．“嫦娥六号”从月球背面南极的艾特肯盆地带回的月壤里富含氦3元素。氦3可与氘发生核反应，生成无害的氦气且不产生中子，因此被认为是非常完美的核燃料。该过程的核反应方程为_______，该核反应为______反应（选填“聚变”“裂变”或“衰变”），该核反应释放的总能量为18.5MeV，平均每个核子释放的能量为______MeV。 26．一静止衰变为钋核和α粒子，该衰变方程为___________。其中、、α粒子的质量分别为、、，其释放核能为___________，假设释放的核能全部转化为钋核和α粒子的动能，则钋核和α粒子的动能之比为___________。（用、或表示） 27．我国首座钍基熔盐实验堆采用钍作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放。吸收中子后会发生的一系列核反应：，其中衰变为_____衰变（选填“”或“”），的比结合能_____（选填“大于”“小于”或“等于”）的比结合能。 28．一种典型的氢核聚变反应是两个氘核（）聚变成氦核（），同时释放中子，已知氘核质量为2.0136u，氦核质量为3.0150u，中子质量为1.0087u，1u的质量相当于931.5MeV的能量。 (1)写出上述核反应方程式并求出核反应中释放的核能； (2)原子核具有足够的动能去克服库仑斥力，碰撞时十分接近，才可以发生核聚变。若两个氘核以相等的动能进行对心碰撞，已知一个氘核动能大小为0.37MeV，并且核反应释放的核能全部转化为动能，求反应中产生的中子和氦核的动能。 29．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。 30．2025年5月1日，中国紧凑型聚变能实验装置（BEST）综合研究设施园区正式启动，该装置将在第一代中国人造太阳（EAST）基础之上首次演示聚变能发电。同年1月20日，EAST首次实现1亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行。在真空室内加入氘（）和氚（）进行核聚变反应生成的同时放出一个中子（）。 (1)写出该核聚变反应的方程式； (2)若已知平均核子质量为、平均核子质量为、平均核子质量为、中子（）质量为，真空中光速为c，求一个氘（）和一个氚（）进行核聚变反应释放的核能E； (3)若已知氘（）的比结合能为，氚（）的比结合能为，一个氘（）和一个氚（）进行核聚变反应释放的核能E，求的比结合能（用字母和和E表示）。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 重难点专训60 原子核模型（福建专用） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C B C C B A AB BD AD 题号 11 16 17 18 19 20 21 22 23 24 答案 BC C B D D C C ABD AD AC 模拟·基础演练 1．D 【详解】A．根据核反应的质量数守恒、电荷数守恒。 可得X的电荷数为2、质量数为4，可知X为α粒子，故A错误； B．该反应是天然放射性元素的α衰变，衰变过程会向外释放核能，属于放出能量反应，不需要吸收能量，故B错误； CD．经过1600年一个半衰期，才会有一半的镭核发生衰变，故C错误，D正确。 故选D。 2．C 【详解】核反应遵循质量数守恒、电荷数守恒，先确定粒子X的属性：X的质量数，电荷数，因此X是电子，该反应为衰变。 A．质子质量数为1、电荷数为，与X的参数不符，故A错误； B．衰变放出的粒子为，反应后新核质量数减少4、电荷数减少2，与该反应规律不符，故B错误； CD．半衰期由原子核内部结构决定，与原子所处的物理、化学环境无关，因此在人体内铽-161的半衰期仍为6.89天，故C正确，D错误。 故选C。 3．B 【详解】AB．由核反应中质量数和电荷数守恒可知，生成的为。比结合能越大，原子核越稳定；氦核的比结合能大于氚核，氦核更稳定，故A错误，B正确； C．该反应有质量亏损，设质量亏损为，则 根据质能方程，反应释放的能量为，故C错误； D．核反应中质量数（核子总数）守恒，该反应前后的总质量数均为5。质量亏损是反应前后总静止质量之差，不表示核子数减少，故D错误。 故选B。 4．C 【详解】A．由核反应中质量数和电荷数守恒，衰变前后质量数减少3，电荷数也减少3，放出的三个相同粒子各具有质量数1和电荷数1，因此为质子。衰变放出的是氦核，故A错误； B．原子核的衰变由核内部因素决定，半衰期与温度等外界条件无关，降低温度不能改变其衰变快慢，故B错误； C．设铝核和氖核的结合能分别为和，释放的核能为。衰变前后质子和中子的总数不变，三个自由质子的核结合能为零，由结合能的定义和能量守恒，释放的核能等于总结合能的增加。该自发衰变释放核能，因此有 比结合能是结合能与核子数的比值，两核的结合能均为正，因此有，故C正确； D．设质子的质量为，为真空中的光速。核反应的质量亏损应取反应前后所有粒子总静质量之差，题给仅是铝核与氖核的质量差，还应扣除三个质子的质量。由质能方程，实际释放的核能为，故D错误。 故选C。 5．C 【详解】核反应过程中质量数守恒，有 核反应过程中电荷数守恒，有 解得 故选C。 6．B 【详解】衰变前静止的总动量为0，衰变过程属于内力远大于外力的瞬间过程，系统动量守恒。衰变后产生的和的总动量也为0，因此两个新核的动量大小相等、方向相反，即的动量大小等于的动量大小为。 故选B。 7．A 【详解】核反应过程遵循电荷数守恒和质量数守恒，据此计算的电荷数和质量数：X的质量数为，的电荷数为，所以为电荷数为0、质量数为1的中子。故选A。 8．AB 【详解】A．α衰变会释放出氦核，母核质量数减少4，故A正确； B．衰变释放能量，根据质能方程，总质量减少（质量亏损），故B正确； C．半衰期由核内部结构决定，与温度无关，故C错误； D．β衰变的电子是中子转化为质子时产生的，并非核内原有电子，故D错误。 故选AB。 9．BD 【详解】A．核衰变过程中电荷数、质量数守恒，但反应存在质量亏损，会以能量形式释放，因此质量不守恒，A错误； B．该衰变反应方程式，质量数不变，电荷数增加1，释放出电子，属于β衰变，B正确； C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，仅对宏观大量样本有意义，对少量原子核的衰变行为无法准确预测，C错误； D．半衰期由原子核内部结构决定，与外界温度、压强、化学状态等外部因素无关，因此高温高压不影响衰变速度，D正确。 故选BD。 10．AD 【详解】A．由质量数守恒和电荷数守恒，可知的衰变的方程式是，故A正确； B．正负电子湮灭的方程式，故B错误； C．氧在人体内的代谢时间不长，因此PET中所选的放射性同位素的半衰期应较短，故C错误； D．将注入人体后，它会参与代谢过程，通过其放射性信号被探测器捕捉，从而追踪生理活动，因此主要用途是示踪原子，故D正确。 故选AD。 11．BC 【详解】A．该核反应属于衰变，不是裂变（裂变是重核分裂成中等质量核，通常有中子释放），故A错误； B．根据反应前后电荷数和质量数守恒，可知X的质量数、电荷数分别为、，可知X为，它由两个质子和两个中子结合而成，故B正确； C．衰变会释放能量，生成物总结合能比反应物结合能大（因为衰变后更稳定），所以生成物结合能总和大于反应物结合能总和，故C正确； D．半衰期与温度、压强等外部条件无关，只由原子核内部结构决定，所以极地低温不会影响半衰期，故D错误。 故选BC。 12． 17 （或0.125） 【详解】[1]核反应遵循质量数守恒，反应前总质量数为20，3个质子的总质量数为，因此有 ，解得，电荷数验证，符合守恒规律。 [2]已知半衰期，经过时间，可得经过的半衰期个数。根据半衰期剩余质量公式，代入得。 13． 【详解】[1]根据电荷数和质量数守恒可知，核反应方程为 所以，X为； [2]根据质能方程可知，该反应释放的核能为 14．(1) (2) (3) 【详解】（1）根据核反应方程所遵循的质量数守恒、核电荷数守恒规律可得 故填； （2）根据核反应方程所遵循的质量数守恒、核电荷数守恒规律可得 故填； （3）根据核反应方程所遵循的质量数守恒、核电荷数守恒规律可得 故填。 15．(1) (2)3.3MeV 【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 重难·创新演练 16．C 【详解】A．核裂变是重核分裂为多个中等质量原子核的核反应，该反应为α衰变，不属于裂变，故A错误； B．核反应遵循电荷数守恒和质量数守恒，X的质量数为，核子数等于质量数，即X的核子数为4，故B错误； C．衰变过程释放能量，说明生成物的原子核比反应物更稳定；比结合能越大原子核越稳定，因此的比结合能小于的比结合能，故C正确； D．半衰期指放射性元素的半数原子核发生衰变的时间，衰变后生成的新核、释放的粒子都存在质量，电池内部总静止质量仅发生少量亏损，不会变为原来的一半，故D错误。 故选C。 17．B 【详解】A．核聚变过程中电荷数、质量数守恒，反应存在质量亏损，静质量不守恒，故A错误； B．该反应参与反应的核子总个数为个，总释放能量为，平均每个核子释放能量为，故B正确； C．原子核的结合能随核子数增多而增大，核子数为4，核子数为2，且反应放热说明生成物总结合能大于反应物总结合能，因此的结合能大于的结合能，故C错误； D．比结合能越大原子核越稳定，核聚变生成的比更稳定，因此的比结合能更大，故D错误。 故选B。 18．D 【详解】A．根据核反应中质量数和电荷数守恒，可知为氚核。第一种核反应放出电子，是衰变；第二种核反应为，是轻核聚变，A错误； B．自由中子的结合能为0，而氘核具有正的结合能，因此氘核的比结合能大于自由中子的比结合能，B错误； C．氚核具有放射性，而是稳定的原子核，且比结合能更大，因此更稳定，C错误； D．第一种核反应是衰变，原子核中的一个中子转化为一个质子，同时放出一个电子，原子序数增加1。该反应释放核能，由质能方程可知，反应前后粒子的静止质量总和减小，D正确。 故选D。 19．D 【详解】A．该核反应生成了粒子，为衰变，故A错误； B．原子核的半衰期只与原子核本身有关，不受所处环境的温度、压强变化的影响，故B错误； C．衰变反应是由不稳定的原子核向较稳定的原子核变化，即变为比结合能较大的原子核，则，故C错误； D．根据能量守恒，该反应释放的能量为，故D正确。 故选D。 20．C 【详解】A．由于核反应放出氦核，属于 α 衰变，不是 β 衰变，故A错误； B．衰变过程中电荷数守恒，质量数守恒，但存在质量亏损，亏损质量转化为释放的核能，故B错误； C．氡核衰变释放能量，生成的新核更稳定，比结合能更大，故C正确； D．半衰期由原子核内部因素决定，与通风、浓度等外界条件无关，故D错误。 故选C。 21．C 【详解】A．β衰变过程中质量数和电荷数必须同时守恒，该方程里反应前碘131的质量数是131，反应后生成的Xe质量数为130，质量数不守恒，故A错误； B．半衰期是大量放射性原子核衰变的统计规律，仅对大量粒子的群体行为成立，对100个这样的少量微观粒子，不满足统计规律，无法确定剩余未衰变的具体数量，故B错误； C．镉棒的中子吸收截面大，在核反应堆中插入镉棒可以吸收多余的慢中子，以此控制参与链式反应的中子数量，从而调节链式反应的速度，故C正确； D．该反应左侧质量数，右侧，质量数不守恒，故D错误。 故选C。 22．ABD 【详解】A．根据题干定义，镜像核是质子数与中子数互换的原子核： 的质子数为7、中子数为6；的质子数为6、中子数为7，二者质子数和中子数恰好互换，互为镜像核，故A正确； B．是氚，属于氢的放射性同位素，具有天然β放射性，故B正确； C．比结合能的定义是原子核的结合能与核子数的比值，结合能是核子结合成原子核时的质量亏损对应的能量，即的结合能 因此的比结合能为，故C错误； D．比结合能越大的原子核越稳定。互为镜像核的两个原子核，由于核子数相同，结合能大的核比结合能也大，原子核越稳定，故D正确。 故选ABD。 23．AD 【详解】A．氘氚聚变成氦并放出中子，是核聚变，A正确； B． 是用粒子轰击氮核的人工核转变（卢瑟福发现质子的实验），不是衰变，B错误； C．目前主流核电站利用的是核裂变，C错误； D．裂变产物的比结合能比铀核大（更稳定），D正确。 故选AD。 24．AC 【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程可表示为，故A正确； B．此反应中放出的总能量为，可知核Y的结合能不等于，故B错误； C．根据半径公式，又，则得。在衰变过程遵守动量守恒，根据动量守恒定律得，则，半径之比为，则核Y在磁场中运动的半径为，故C正确； D．两核的动能之比。因为，解得，故D错误。 故选AC。 25． 聚变 3.7 【详解】[1]根据核反应质量数和电荷数守恒，该过程的核反应方程为 [2]该核反应为聚变反应。 [3]平均每个核子释放的能量为 26． 【详解】[1]由质量数守恒和核电荷数守恒可得，衰变为钋核和α粒子的衰变方程为。 [2]由可得衰变释放的能量。 [3]衰变的过程中动量守恒 由可得。 27． 大于 【详解】[1]根据电荷数守恒和质量数守恒可知，其中一次核反应方程为 可知，衰变为衰变； [2]因反应放出能量，生成物更加稳定，可知的比结合能大于的比结合能。 28．(1)，3.26MeV (2)3MeV，1MeV 【详解】（1）由题意可写出氢核聚变反应方程式为      反应前总质量 反应后总质量 核反应中质量亏损为 释放的核能为 （2）两个氘核以相等的动能进行对心碰撞，故系统初动量为零，据动量守恒定律有 即产生的中子和氦核的动量大小相等，方向相反，动量与动能的关系为 故中子和氦核的动能之比 中子和氦核的总动能MeVMeVMeV 可解得， 29．(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 30．(1) (2) (3) 【详解】（1）该聚变反应的方程式为 （2）该反应过程质量亏损 结合爱因斯坦质能方程 可得该反应释放的核能为 （3）该反应放出的核能等于生成物和反应物结合能之差，即 可得核的比结合能 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $