資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
專題16.2　原子核
課程標準內容及要求 核心素養及關鍵能力
核心素養 關鍵能力
1.了解原子核的組成和核力的性質。知道四種基本相互作用。能根據質量數守恒和電荷守恒寫出核反應方程。 物理規律 理解能力
2.了解放射性和原子核衰變。知道半衰期及其統計意義。了解放射性同位素的應用，知道射線的危害與防護。 物理規律 理解能力
3.認識原子核的結合能，了解核裂變反應和核聚變反應。關注核技術應用對人類生活和社會發展的影響。 科學推理 分析計算能力
【知識點一】原子核的衰變及半衰期
1.衰變規律及實質
(1)α衰變和β衰變的比較
衰變類型 α衰變 β衰變
衰變過程 X→Y＋He X→Y＋e
衰變實質 2個質子和2個中子結合成一個整體射出 1個中子轉化為1個質子和1個電子
2H＋2n→He n→H＋e
勻強磁場中軌跡形狀
衰變規律 電荷數守恒、質量數守恒、動量守恒
(2)γ射線：γ射線經常伴隨著α衰變或β衰變同時產生。其實質是放射性原子核在發生α衰變或β衰變的過程中，產生的新核由于具有過多的能量(原子核處于激發態)而輻射出光子。
2.確定衰變次數的方法
因為β衰變對質量數無影響，所以先由質量數的改變確定α衰變的次數，然后再根據衰變規律確定β衰變的次數。
3.半衰期
(1)公式：N余＝N原()，m余＝m原()。
(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內部自身因素決定的，跟原子所處的物理狀態(如溫度、壓強)或化學狀態(如單質、化合物)無關。
4.衰變中的動量問題：滿足動量守恒定律。
（2023 西城區校級三模）以下關于原子和原子核的認識，正確的是（　　）
A．湯姆遜研究陰極射線時發現電子，說明原子具有復雜結構
B．盧瑟福的α粒子散射實驗發現了質子
C．原子核每發生一次β衰變，原子核內就失去一個電子
D．原子核的比結合能越大，平均核子質量就越大
（2023 香坊區校級模擬）日本福島核電站爆炸導致了嚴重的核污染，污染的主要來源之一是核反應生成的放射性同位素。據檢測，福島附近某淡水湖發現“銫137”的含量超標527（≈29）倍。已知該種Cs的同位素可以發生衰變生成，如圖是反映衰變特性的曲線，則下列說法正確的是（　　）
A．的衰變是α衰變
B．衰變釋放的β粒子來源于原子的核外電子
C．據圖像，若有8個原子核，經過60年，將還剩下2個
D．據圖像，上述淡水湖中素的含量需約270年才能回落到正常標準
（2023 和平區二模）下列說法正確的是（　　）
A．入射光的波長大于金屬的極限波長才能發生光電效應
B．一個氫原子從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級，該氫原子吸收光子，能量增加
C．鈾（）經多次α、β衰變形成穩定的鉛（）的過程中，有6個中子轉變成質子
D．機場、車站進行安檢時，能輕而易舉地窺見箱內物品，利用了γ射線較強的穿透能
（2023 桃城區校級三模）（镅）是一種具有強放射性的元素，發生α衰變的同時會釋放出γ射線，常作為測厚儀的放射源。發生α衰變后生成Np（镎），Np很不穩定，其半衰期為2.3天，Np發生β衰變后會生成原子能工業的一種重要原料Pu（钚）。下列說法正確的是（　　）
A．可以利用α射線測量鋼板的厚度
B．該Np元素的原子核有239個核子
C．該Pu元素的原子核比少1個質子，多3個中子
D．的結合能小于該Pu元素原子核的結合能
（2023 濰坊模擬）核電池壽命長，在嚴酷的環境中仍能正常工作，經常應用在航天領域，利用半衰期為88年的發生衰變釋放的能量可制造核電池。一個靜止的钚核（質量為m1）放出一個X粒子（質量為m2）后，衰變成鈾核（質量為m3）。假設衰變過程中產生的核能全部轉化為粒子的動能，已知光速為c。下列說法正確的是（　　）
A．Pu的同位素的半衰期一定也為88年
B．在核反應過程中，原子核平均核子質量和比結合能都增加
C．衰變反應中釋放出X粒子動能
D．若一個靜止的原子核在勻強磁場中發生衰變，衰變后兩個粒子的運動軌跡為內切圓
【知識點二】核反應及核反應類型
1.核反應的四種類型
類　型 可控性 核反應方程典例
衰變 α衰變 自發 U―→Th＋He
β衰變 自發 Th―→Pa＋e
人工轉變 人工控制 N＋He―→O＋H(盧瑟福發現質子)
He＋Be―→C＋n(查德威克發現中子)
Al＋He―→P＋n 約里奧·居里夫婦發現放射性同位素，同時發現正電子
P―→Si＋e
重核裂變 比較容易進行人工控制 U＋n―→Ba＋Kr＋3n
U＋n―→Xe＋Sr＋10n
輕核聚變 很難控制 H＋H―→He＋n
2.核反應方程式的書寫
(1)熟記常見基本粒子的符號，是正確書寫核反應方程的基礎。如質子(H)、中子(n)、α粒子(He)、β粒子(e)、正電子(　0＋1e)、氘核(H)、氚核(H)等。
(2)掌握核反應方程遵守的規律，是正確書寫核反應方程或判斷某個核反應方程是否正確的依據，由于核反應不可逆，所以書寫核反應方程式時只能用“→”表示反應方向。
(3)核反應過程中質量數守恒，電荷數守恒。
（2023 棗強縣校級模擬）關于下列四幅圖，說法正確的是（　　）
A．圖甲中，核子分開時吸收的能量稱為比結合能
B．圖乙中，鎘棒插入深一些，核反應速度會變慢
C．圖丙中，電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣說明電子具有粒子性
D．圖丁中，入射光子與靜止電子碰撞后，光子波長變短
（2023 棗強縣校級模擬）在核裂變和核聚變反應中，下列說法正確的是（　　）
A．核裂變和核聚變過程中，質量不發生變化
B．控制鈾﹣235核裂變反應速度的方法是控制中子的數量
C．太陽輻射能量的主要來源是太陽中發生的重核裂變和輕核聚變
D．U在中子轟擊下生成Sr和Xe的過程中，會吸收核能
（2023 濟南三模）2023年4月12日，中國有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）創造新的世界紀錄，成功實現穩態高約束模式等離子體運行403秒。“人造太陽”主要利用了核聚變反應所釋放的能量，其中一種聚變反應為兩個核轉變為一個核并放出一個X粒子，則X粒子是（　　）
A． B． C． D．
（2023 青島二模）2023年4月12日，中國的“人造太陽”成功實現穩態高約束模式等離子體運行時間403s，創造了世界紀錄。“人造太陽”在工作時進行兩種熱核聚變反應：和，其內部結構如圖，下列說法正確的是（　　）
A．目前主流核電站都在利用熱核聚變進行發電
B．反應中釋放出的X粒子會受到線圈磁場的磁約束力
C．反應中釋放出的Y粒子為中子
D．核子平均質量大于核子平均質量
（2023 廈門模擬）2023年4月12日，中國“人造太陽”——全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）成功實現穩態高約束模式等離子體運行403秒，創造了新的世界紀錄，其內部發生的核反應方程為，則（　　）
A．X為正電子
B．該反應為α衰變
C．反應前后質量守恒
D．的平均結合能比的平均結合能大
【知識點三】質量虧損及核能的計算
1.利用質能方程計算核能
(1)根據核反應方程，計算出核反應前與核反應后的質量虧損Δm。
(2)根據愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2計算核能。
①ΔE＝Δmc2中，若Δm的單位用“kg”，c的單位用“m/s”，則ΔE的單位為“J”。
②ΔE＝Δmc2中，若Δm的單位用“u”，則可直接利用ΔE＝Δm×931.5 MeV/u計算，此時ΔE的單位為“MeV”，即1 u＝1.660 6×10－27 kg，相當于931.5 MeV，這個結論可在計算中直接應用。
2.利用比結合能計算核能
原子核的結合能＝核子的比結合能×核子數。
核反應中反應前系統內所有原子核的總結合能與反應后生成的所有新核的總結合能之差，就是該核反應所釋放(或吸收)的核能。
（2023 開福區校級模擬）1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核（）發現了質子，首次實現了原子核的人工轉變。已知核反應釋放的能量全部轉化成了和質子的動能，，，α粒子，質子的質量分別為m1、m2，m3，m4，真空中的光速為c，則（　　）
A．發現質子的核反應方程是
B．釋放的核能等于和質子的總動能
C．釋放的核能等于
D．釋放核能的原因是的結合能大于和α粒子總的結合能
（2023 南充模擬）核潛艇以核反應堆作動力源，其中一種核反應方程是U+01n→XSr+10n，生成物X、Sr的比結合能分別為8.4MeV、8.7MeV，下列說法正確的是（　　）
A．Sr的核子平均質量比X的核子平均質量小
B．X的質子數比中子數多
C．U的結合能比X的結合能小
D．該反應是核聚變反應
（2023 蜀山區校級模擬）2023年4月12日，位于合肥科學島的世界首個全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）“人造太陽”獲得重大成果，成功實現403秒穩態運行，創造了新的世界紀錄。太陽之所以能輻射出巨大的能量，就是內部氫核聚變的結果。假定地球單位面積接受太陽直射能量的功率為P，地球到太陽中心的距離為r，太陽可用于氫核聚變的質量為m，光在真空中傳播的速度為c，太陽的壽命大約是（　　）
A． B． C． D．
（2023 西城區校級模擬）下列說法正確的是（　　）
A．氡的半衰期為3.8天，若有8個氡核，則經過7.6天后剩下2個氡核
B．發生β衰變時，生成的核與原來的核相比，質子數少1
C．比結合能越大，原子核中核子結合得越緊密，原子核越穩定
D．太陽內部的氫核的聚變反應釋放能量，聚變反應后產生的新核的核子平均質量大
（2023 長沙二模）太陽目前處于主序星階段，氫燃燒殆盡后將發生氦閃，進入紅巨星階段，電影《流浪地球》就是在此背景下展開，“氦閃”是氦（）的聚變變成碳的過程，，極不穩定，短時間再結合一個氦變成碳的過程，已知原子核的比結合能﹣質量數的圖像如圖，的縱坐標為7.08，的縱坐標為7.69，下列說法中正確的是（　　）
A．原子核的結合能越大，原子核就越穩定
B．一次氦閃放出的核能為7.32MeV
C．氦4的核子平均質量小于碳12的核子平均質量
D．氦4的結合能為7.08Mev
（2023 北京）下列核反應方程中括號內的粒子為中子的是（　　）
A．Un→BaKr+（ ）
B．U→Th+（ ）
C．NHe→O+（ ）
D．C→N+（ ）
（2023 海南）釷元素衰變時會放出β粒子，其中β粒子是（　　）
A．中子 B．質子 C．電子 D．光子
（2023 浙江）“玉兔二號”裝有核電池，不懼漫長寒冷的月夜，核電池將Pu衰變釋放的核能一部分轉換成電能。Pu的衰變方程為Pu→UHe，則（　　）
A．衰變方程中的X等于233
B．He的穿透能力比γ射線強
C．Pu比U的比結合能小
D．月夜的寒冷導致Pu的半衰期變大
（2023 湖南）2023年4月13日，中國“人造太陽”反應堆中科院環流器裝置（EAST）創下新紀錄，實現403秒穩態長脈沖高約束模等離子體運行，為可控核聚變的最終實現又向前邁出了重要的一步，下列關于核反應的說法正確的是（　　）
A．相同質量的核燃料，輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多
B．氘氚核聚變的核反應方程為HH→Hee
C．核聚變的核反應燃料主要是鈾235
D．核聚變反應過程中沒有質量虧損
（2023 乙卷）2022年10月，全球眾多天文設施觀測到迄今最亮伽馬射線暴，其中我國的“慧眼”衛星、“極目”空間望遠鏡等裝置在該事件觀測中作出重要貢獻。由觀測結果推斷，該伽馬射線暴在1分鐘內釋放的能量量級為1048J。假設釋放的能量來自于物質質量的減少，則每秒鐘平均減少的質量量級為（光速為3×108m/s ）（　　）
A．1019kg B．1024kg C．1029kg D．1034kg
（2023 浙江）宇宙射線進入地球大氣層與大氣作用會產生中子，中子與大氣中的氮14會產生以下核反應：Nn→CH，產生的C能自發進行β衰變，其半接期為5730年，利用碳14的衰變規律可推斷古木的年代．下列說法正確的是（　　）
A．C發生β衰變的產物是N
B．β衰變輻射出的電子來自于碳原子的核外電子
C．近年來由于地球的溫室效應，引起C的半衰期發生微小變化
D．若測得一古木樣品的C含量為活體植物的，則該古木距今約為11460年
（2022 天津）從夸父逐日到羲和探日，中華民族對太陽的求知探索從未停歇。2021年10月，我國第一顆太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”順利升空。太陽的能量由核反應提供，其中一種反應序列包含核反應：HeHe→He+2X，下列說法正確的是（　　）
A．X是中子
B．該反應有質量虧損
C．He比He的質子數多
D．該反應是裂變反應
（2022 福建）2011年3月，日本發生的大地震造成了福島核電站核泄漏，在泄露的污染物中含有大量放射性元素I，其衰變方程為I→Xee，半衰期為8天，已知m1＝131.03721u，mXe＝131.03186u，me＝0.000549u，則下列說法正確的是（　　）
A．衰變產生的β射線來自于I原子的核外電子
B．該反應前后質量虧損0.00535u
C．放射性元素I發生的衰變為α衰變
D．經過16天，75%的I原子核發生了衰變
（2022 遼寧）2022年1月，中國錦屏深地實驗室發表了首個核天體物理研究實驗成果。表明我國核天體物理研究已經躋身國際先進行列。實驗中所用核反應方程為XMg→Al，已知X、Mg、Al的質量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c，該反應中釋放的能量為E。下列說法正確的是（　　）
A．X為氘核H B．X為氚核H
C．E＝（m1+m2+m3）c2 D．E＝（m1+m2﹣m3）c2
（2022 湖北）上世紀四十年代初，我國科學家王淦昌先生首先提出證明中微子存在的實驗方案：如果靜止原子核Be俘獲核外K層電子e，可生成一個新原子核X，并放出中微子νe，即Bee→Xνe。根據核反應后原子核X的動能和動量，可以間接測量中微子的能量和動量，進而確定中微子的存在。下列說法正確的是（　　）
A．原子核X是Li
B．核反應前后的總質子數不變
C．核反應前后總質量數不同
D．中微子νe的電荷量與電子的相同
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專題16.2　原子核
課程標準內容及要求 核心素養及關鍵能力
核心素養 關鍵能力
1.了解原子核的組成和核力的性質。知道四種基本相互作用。能根據質量數守恒和電荷守恒寫出核反應方程。 物理規律 理解能力
2.了解放射性和原子核衰變。知道半衰期及其統計意義。了解放射性同位素的應用，知道射線的危害與防護。 物理規律 理解能力
3.認識原子核的結合能，了解核裂變反應和核聚變反應。關注核技術應用對人類生活和社會發展的影響。 科學推理 分析計算能力
【知識點一】原子核的衰變及半衰期
1.衰變規律及實質
(1)α衰變和β衰變的比較
衰變類型 α衰變 β衰變
衰變過程 X→Y＋He X→Y＋e
衰變實質 2個質子和2個中子結合成一個整體射出 1個中子轉化為1個質子和1個電子
2H＋2n→He n→H＋e
勻強磁場中軌跡形狀
衰變規律 電荷數守恒、質量數守恒、動量守恒
(2)γ射線：γ射線經常伴隨著α衰變或β衰變同時產生。其實質是放射性原子核在發生α衰變或β衰變的過程中，產生的新核由于具有過多的能量(原子核處于激發態)而輻射出光子。
2.確定衰變次數的方法
因為β衰變對質量數無影響，所以先由質量數的改變確定α衰變的次數，然后再根據衰變規律確定β衰變的次數。
3.半衰期
(1)公式：N余＝N原()，m余＝m原()。
(2)影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內部自身因素決定的，跟原子所處的物理狀態(如溫度、壓強)或化學狀態(如單質、化合物)無關。
4.衰變中的動量問題：滿足動量守恒定律。
（2023 西城區校級三模）以下關于原子和原子核的認識，正確的是（　　）
A．湯姆遜研究陰極射線時發現電子，說明原子具有復雜結構
B．盧瑟福的α粒子散射實驗發現了質子
C．原子核每發生一次β衰變，原子核內就失去一個電子
D．原子核的比結合能越大，平均核子質量就越大
【解答】解：A、湯姆遜發現電子，揭示了原子內部具有復雜結構，故A正確；
B、盧瑟福用人工核反應的方法分別發現了質子，故B錯誤；
C、β衰變是原子核中的一個中子轉變為一個質子和一個電子，電子釋放出來，故C錯誤；
D、根據比結合能的概念可知，原子核的比結合能越大，則在核子結合為原子核的過程中平均每個核子虧損的質量越多，所以平均每個核子的質量越小，故D錯誤；
故選：A。
（2023 香坊區校級模擬）日本福島核電站爆炸導致了嚴重的核污染，污染的主要來源之一是核反應生成的放射性同位素。據檢測，福島附近某淡水湖發現“銫137”的含量超標527（≈29）倍。已知該種Cs的同位素可以發生衰變生成，如圖是反映衰變特性的曲線，則下列說法正確的是（　　）
A．的衰變是α衰變
B．衰變釋放的β粒子來源于原子的核外電子
C．據圖像，若有8個原子核，經過60年，將還剩下2個
D．據圖像，上述淡水湖中素的含量需約270年才能回落到正常標準
【解答】解：A、轉變為發生的是β衰變，其衰變方程為→，故A錯誤；
B、β衰變的實質是原子核內的一個中子轉變為一個質子和一個電子，電子釋放出來，故B錯誤；
D、由圖可知的半衰期為T＝30年，根據半衰期公式，其中，n，解得：t＝9T＝9×30年＝270年，即上述淡水湖中的含量需約270年才能回落到正常標準，故D正確；
C、半衰期是一種統計規律，對大量的原子核適用，對少數原子核不適用，故C錯誤。
故選：D。
（2023 和平區二模）下列說法正確的是（　　）
A．入射光的波長大于金屬的極限波長才能發生光電效應
B．一個氫原子從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級，該氫原子吸收光子，能量增加
C．鈾（）經多次α、β衰變形成穩定的鉛（）的過程中，有6個中子轉變成質子
D．機場、車站進行安檢時，能輕而易舉地窺見箱內物品，利用了γ射線較強的穿透能
【解答】解：A．對于不同的金屬都有不同的逸出功，即存在一個極限頻率，必須滿足入射光的頻率必須大于極限頻率，才能產生光電效應；
由于波長和頻率的關系是，則滿足入射光的波長小于金屬的極限波長，才能產生光電效應，
所以入射光的波長必須小于金屬的極限波長才能產生光電效應，故A錯誤；
B．一個氫原子從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級，該氫原子需要釋放光子，能量減小，故B錯誤；
C．根據質量數守恒可知，（238﹣206）÷4＝8，即發生8次α衰變；根據電荷數守恒可知，（2×8+82﹣92）÷1＝6，發生6次β衰變，β衰變的實質為中子轉化為質子，同時釋放電子，故C正確；
D．機場、車站進行安檢時，利用X射線具有較強的穿透能力，故能輕而易舉地窺見箱內物品，故D錯誤。
故選：C。
（2023 桃城區校級三模）（镅）是一種具有強放射性的元素，發生α衰變的同時會釋放出γ射線，常作為測厚儀的放射源。發生α衰變后生成Np（镎），Np很不穩定，其半衰期為2.3天，Np發生β衰變后會生成原子能工業的一種重要原料Pu（钚）。下列說法正確的是（　　）
A．可以利用α射線測量鋼板的厚度
B．該Np元素的原子核有239個核子
C．該Pu元素的原子核比少1個質子，多3個中子
D．的結合能小于該Pu元素原子核的結合能
【解答】解：A．α粒子的穿透能力最弱，所以不能用α射線測量鋼板的厚度，故A錯誤；
B．根據質量數和電荷數守恒可知，衰變方程為，則Np元素有239個核子，故B正確；
C．衰變方程為，則Pu的原子核比少1個質子，少3個中子，故C錯誤；
D．的結合能大于該Pu元素原子核的結合能，故D錯誤。
故選：B。
（2023 濰坊模擬）核電池壽命長，在嚴酷的環境中仍能正常工作，經常應用在航天領域，利用半衰期為88年的發生衰變釋放的能量可制造核電池。一個靜止的钚核（質量為m1）放出一個X粒子（質量為m2）后，衰變成鈾核（質量為m3）。假設衰變過程中產生的核能全部轉化為粒子的動能，已知光速為c。下列說法正確的是（　　）
A．Pu的同位素的半衰期一定也為88年
B．在核反應過程中，原子核平均核子質量和比結合能都增加
C．衰變反應中釋放出X粒子動能
D．若一個靜止的原子核在勻強磁場中發生衰變，衰變后兩個粒子的運動軌跡為內切圓
【解答】解：A．半衰期由原子核的結構所決定，Pu的同位素原子核內核子數不同，原子核的結構不同，故半衰期不同，故A錯誤；
B．發生衰變釋放能量說明有質量虧損，而總的核子數不變，故原子核平均核子質量減小；衰變后原子核的比結合能增大，故B錯誤；
C．根據核反應遵循質量數守恒和電荷數守恒，所以可判斷出X粒子的質量數為A＝238﹣234＝4，電荷數為z＝94﹣92＝2，可知X是α粒子，根據愛因斯坦質能方程，釋放的能量為，
系統動量守恒，鈾核和α粒子的動量大小相等，根據動量守恒定律得pU＝pα
根據動能與動量的關系
設α粒子的動能為Ekl，則鈾核的動能為，則有
解得：，故C正確；
D．靜止的原子核在勻強磁場中發生α衰變，因為衰變過程滿足動量守恒，因此兩個粒子速度相反，同時又因為α粒子帶正電，原子核帶正電，電性相同，根據左手定則受洛倫茲力方向相反，所以衰變后兩個粒子的運動軌跡為外切圓，故D錯誤。
故選：C。
【知識點二】核反應及核反應類型
1.核反應的四種類型
類　型 可控性 核反應方程典例
衰變 α衰變 自發 U―→Th＋He
β衰變 自發 Th―→Pa＋e
人工轉變 人工控制 N＋He―→O＋H(盧瑟福發現質子)
He＋Be―→C＋n(查德威克發現中子)
Al＋He―→P＋n 約里奧·居里夫婦發現放射性同位素，同時發現正電子
P―→Si＋e
重核裂變 比較容易進行人工控制 U＋n―→Ba＋Kr＋3n
U＋n―→Xe＋Sr＋10n
輕核聚變 很難控制 H＋H―→He＋n
2.核反應方程式的書寫
(1)熟記常見基本粒子的符號，是正確書寫核反應方程的基礎。如質子(H)、中子(n)、α粒子(He)、β粒子(e)、正電子(　0＋1e)、氘核(H)、氚核(H)等。
(2)掌握核反應方程遵守的規律，是正確書寫核反應方程或判斷某個核反應方程是否正確的依據，由于核反應不可逆，所以書寫核反應方程式時只能用“→”表示反應方向。
(3)核反應過程中質量數守恒，電荷數守恒。
（2023 棗強縣校級模擬）關于下列四幅圖，說法正確的是（　　）
A．圖甲中，核子分開時吸收的能量稱為比結合能
B．圖乙中，鎘棒插入深一些，核反應速度會變慢
C．圖丙中，電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣說明電子具有粒子性
D．圖丁中，入射光子與靜止電子碰撞后，光子波長變短
【解答】解：A．核子分開時吸收的能量稱為結合能，結合能除以核子數為比結合能，故A錯誤；
B．鎘棒能夠吸收中子，鎘棒插入深一些，會導致參與核反應的中子數減少，核反應速度變慢，故B正確；
C．衍射現象是波動性的體現，電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣說明電子具有波動性，故C錯誤；
D．根據動量守恒定律，光子與靜止電子碰撞后，入射光子的動量減小；根據光子動量公式，得光子波長可知，光子波長變長，故D錯誤。
故選：B。
（2023 棗強縣校級模擬）在核裂變和核聚變反應中，下列說法正確的是（　　）
A．核裂變和核聚變過程中，質量不發生變化
B．控制鈾﹣235核裂變反應速度的方法是控制中子的數量
C．太陽輻射能量的主要來源是太陽中發生的重核裂變和輕核聚變
D．U在中子轟擊下生成Sr和Xe的過程中，會吸收核能
【解答】解：A、核裂變和核聚變過程中，釋放出能量，愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2可知，質量會減小，故A錯誤；
B、控制鈾﹣235核裂變反應速度的方法是控制中子的數量，故B正確；
C、太陽輻射能量的主要來源是太陽中發生的輕核聚變，故C錯誤；
D、U在中子轟擊下生成Sr和Xe的過程中，存在質量虧損，會釋放核能，故D錯誤。
故選：B。
（2023 濟南三模）2023年4月12日，中國有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）創造新的世界紀錄，成功實現穩態高約束模式等離子體運行403秒。“人造太陽”主要利用了核聚變反應所釋放的能量，其中一種聚變反應為兩個核轉變為一個核并放出一個X粒子，則X粒子是（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：設X粒子為，
根據質量數守恒和質子數守恒可知，
2+2＝3+Z
1+1＝2+A
所以Z＝1，A＝0
核反應方程為
即X粒子是。故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
（2023 青島二模）2023年4月12日，中國的“人造太陽”成功實現穩態高約束模式等離子體運行時間403s，創造了世界紀錄。“人造太陽”在工作時進行兩種熱核聚變反應：和，其內部結構如圖，下列說法正確的是（　　）
A．目前主流核電站都在利用熱核聚變進行發電
B．反應中釋放出的X粒子會受到線圈磁場的磁約束力
C．反應中釋放出的Y粒子為中子
D．核子平均質量大于核子平均質量
【解答】解：A、目前主流核電站都在利用核裂變進行發電，故A錯誤；
BC、由質量數和和電荷數守恒可知，X為中子，Y為質子，中子不帶電，所有不會受到線圈磁場的磁約束力，故BC錯誤；
D、該反應釋放核能，根據比結合能越大原子核越穩定，可知的比結合能大于的比結合能，比結合能越大則核子平均質量越小，可知核子平均質量大于核子平均質量，故D正確。
故選：D。
（2023 廈門模擬）2023年4月12日，中國“人造太陽”——全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）成功實現穩態高約束模式等離子體運行403秒，創造了新的世界紀錄，其內部發生的核反應方程為，則（　　）
A．X為正電子
B．該反應為α衰變
C．反應前后質量守恒
D．的平均結合能比的平均結合能大
【解答】解：A．根據電荷數和質量數守恒，可知X質量數：A＝2+3﹣4＝1，電荷數：z＝1+1﹣2＝0，X為中子，故A錯誤；
B．根據核反應的特點可知該反應為聚變反應，故B錯誤；
C．核聚變反應存在質量虧損，反應前后質量不守恒，故C錯誤；
D．核聚變過程中釋放能量，故的平均結合能比的平均結合能大，故D正確。
故選：D。
【知識點三】質量虧損及核能的計算
1.利用質能方程計算核能
(1)根據核反應方程，計算出核反應前與核反應后的質量虧損Δm。
(2)根據愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2計算核能。
①ΔE＝Δmc2中，若Δm的單位用“kg”，c的單位用“m/s”，則ΔE的單位為“J”。
②ΔE＝Δmc2中，若Δm的單位用“u”，則可直接利用ΔE＝Δm×931.5 MeV/u計算，此時ΔE的單位為“MeV”，即1 u＝1.660 6×10－27 kg，相當于931.5 MeV，這個結論可在計算中直接應用。
2.利用比結合能計算核能
原子核的結合能＝核子的比結合能×核子數。
核反應中反應前系統內所有原子核的總結合能與反應后生成的所有新核的總結合能之差，就是該核反應所釋放(或吸收)的核能。
（2023 開福區校級模擬）1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核（）發現了質子，首次實現了原子核的人工轉變。已知核反應釋放的能量全部轉化成了和質子的動能，，，α粒子，質子的質量分別為m1、m2，m3，m4，真空中的光速為c，則（　　）
A．發現質子的核反應方程是
B．釋放的核能等于和質子的總動能
C．釋放的核能等于
D．釋放核能的原因是的結合能大于和α粒子總的結合能
【解答】解：A．根據核反應過程中質量數和電荷數守恒，可以得出該和反應方程是錯誤的；發現質子的核反應方程是，故A錯誤；
B.根據能量守恒，釋放的核能反應后和質子總動能與反應前和α粒子總動能之差，故B錯誤；
C.根據愛因斯坦質能方程，釋放的核能ΔE＝Δmc2，故C錯誤；
D．核反應釋放核能的原因是的結合能大于和α粒子總的結合能，故D正確。
故選：D。
（2023 南充模擬）核潛艇以核反應堆作動力源，其中一種核反應方程是U+01n→XSr+10n，生成物X、Sr的比結合能分別為8.4MeV、8.7MeV，下列說法正確的是（　　）
A．Sr的核子平均質量比X的核子平均質量小
B．X的質子數比中子數多
C．U的結合能比X的結合能小
D．該反應是核聚變反應
【解答】解：A．由于的比結合能為8.7MeV，X的比結合能為8.4MeV，比結合能越大越穩定，則核子的平均質量比X的核子平均質量小，故A正確；
B．根據核電荷數守恒，X的核電荷數（質子數）為92+0﹣38﹣10×0＝54，質量數（核子數）為235+1﹣94﹣10×1＝132，則中子數為132﹣54＝78，所以X的質子數比中子數少，故B錯誤；
C．根據愛因斯坦質能方程可知，發生裂變，核反應前后發生了質量虧損，釋放核能，因此X的結合能比的結合能小，故C錯誤；
D．根據質量數和電荷數守恒，可知該核反應方程為，該反應屬于重核裂變，故D錯誤。
故選：A。
（2023 蜀山區校級模擬）2023年4月12日，位于合肥科學島的世界首個全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）“人造太陽”獲得重大成果，成功實現403秒穩態運行，創造了新的世界紀錄。太陽之所以能輻射出巨大的能量，就是內部氫核聚變的結果。假定地球單位面積接受太陽直射能量的功率為P，地球到太陽中心的距離為r，太陽可用于氫核聚變的質量為m，光在真空中傳播的速度為c，太陽的壽命大約是（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：由題可知，太陽每秒輻射的能量為：E＝P×4πr2
根據愛因斯坦質能方程可得：
故可得太陽每秒減少的質量為：
太陽的壽命為：
解得：，故C正確，ABD錯誤。
故選：C。
（2023 西城區校級模擬）下列說法正確的是（　　）
A．氡的半衰期為3.8天，若有8個氡核，則經過7.6天后剩下2個氡核
B．發生β衰變時，生成的核與原來的核相比，質子數少1
C．比結合能越大，原子核中核子結合得越緊密，原子核越穩定
D．太陽內部的氫核的聚變反應釋放能量，聚變反應后產生的新核的核子平均質量大
【解答】解：A．半衰期具有統計規律，對大量的原子核適用，對少數的原子核不適用，故A錯誤；
B．發生β衰變時，原子核中的一個中子轉化為質子和電子，所以生成的核與原來的核相比，質子數多1，故B錯誤；
C．比結合能越大，原子核中核子結合得越緊密，原子核越穩定，故C正確；
D．反應過程中存在質量虧損，導致反應后核子的平均質量小于反應前核子的平均質量，故D錯誤；
故選：C。
（2023 長沙二模）太陽目前處于主序星階段，氫燃燒殆盡后將發生氦閃，進入紅巨星階段，電影《流浪地球》就是在此背景下展開，“氦閃”是氦（）的聚變變成碳的過程，，極不穩定，短時間再結合一個氦變成碳的過程，已知原子核的比結合能﹣質量數的圖像如圖，的縱坐標為7.08，的縱坐標為7.69，下列說法中正確的是（　　）
A．原子核的結合能越大，原子核就越穩定
B．一次氦閃放出的核能為7.32MeV
C．氦4的核子平均質量小于碳12的核子平均質量
D．氦4的結合能為7.08Mev
【解答】解：A．原子核的比結合能越大，原子核就越穩定，故A錯誤；
B．一次氦閃放出的核能為12×7.69MeV﹣3×4×7.08MeV＝7.32MeV，故B正確；
C．根據題意可知，反應過程中釋放能量，核子有質量虧損，故氦4的核子平均質量大于碳12的核子平均質量，故C錯誤；
D．根據圖像可知，氦4的比結合能為7.08MeV，結合能為4×7.08MeV＝28.32MeV，故D錯誤；
故選：B。
（2023 北京）下列核反應方程中括號內的粒子為中子的是（　　）
A．Un→BaKr+（ ）
B．U→Th+（ ）
C．NHe→O+（ ）
D．C→N+（ ）
【解答】解：A、核反應方程中括號內的粒子，電荷數為：Z＝92+0﹣56﹣36＝0；質量數A＝235+1﹣144﹣89＝3；中子的電荷數等于0，質量數等于1，故粒子為3n，故A正確；
B、核反應方程中括號內的粒子，電荷數為：Z＝92﹣90＝2；質量數A＝238﹣234＝4；中子的電荷數等于0，質量數等于1，故粒子不是中子，故B錯誤；
C、核反應方程中括號內的粒子，電荷數為：Z＝7+2﹣8＝1；質量數A＝14+4﹣17＝1；中子的電荷數等于0，質量數等于1，故粒子不是中子，故C錯誤；
D、核反應方程中括號內的粒子，電荷數為：Z＝6﹣7＝﹣1；質量數A＝14﹣14＝0；中子的電荷數等于0，質量數等于1，故粒子不是中子，故D錯誤。
故選：A。
（2023 海南）釷元素衰變時會放出β粒子，其中β粒子是（　　）
A．中子 B．質子 C．電子 D．光子
【解答】解：放射性元素衰變時放出的三種射線α、β、γ，其中β粒子是電子。故C正確，ABD錯誤。
故選：C。
（2023 浙江）“玉兔二號”裝有核電池，不懼漫長寒冷的月夜，核電池將Pu衰變釋放的核能一部分轉換成電能。Pu的衰變方程為Pu→UHe，則（　　）
A．衰變方程中的X等于233
B．He的穿透能力比γ射線強
C．Pu比U的比結合能小
D．月夜的寒冷導致Pu的半衰期變大
【解答】解：A、由質量數守恒得：X＝238﹣4＝234
故A錯誤；
B、He的穿透能力比γ射線弱，故B錯誤；
C、Pu衰變過程釋放能量，比結合能增大，即Pu比U的比結合能小，故C正確。
D、半衰期的大小反映衰變的快慢，與所處的物理環境無關，故D錯誤。
故選：C。
（2023 湖南）2023年4月13日，中國“人造太陽”反應堆中科院環流器裝置（EAST）創下新紀錄，實現403秒穩態長脈沖高約束模等離子體運行，為可控核聚變的最終實現又向前邁出了重要的一步，下列關于核反應的說法正確的是（　　）
A．相同質量的核燃料，輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多
B．氘氚核聚變的核反應方程為HH→Hee
C．核聚變的核反應燃料主要是鈾235
D．核聚變反應過程中沒有質量虧損
【解答】解：A、相同質量的核燃料，輕核聚變的質量虧損比重核裂變的質量虧損大，釋放的核能更多，故A正確；
B、氘氚核聚變過程，質量數守恒，電荷數守恒，則氘氚核聚變的核反應方程為：HH→Hen，故B錯誤；
C、鈾235是重核，核裂變的核反應燃料主要是鈾235，故C錯誤；
D、核聚變反應過程中發生質量虧損，故D錯誤。
故選：A。
（2023 乙卷）2022年10月，全球眾多天文設施觀測到迄今最亮伽馬射線暴，其中我國的“慧眼”衛星、“極目”空間望遠鏡等裝置在該事件觀測中作出重要貢獻。由觀測結果推斷，該伽馬射線暴在1分鐘內釋放的能量量級為1048J。假設釋放的能量來自于物質質量的減少，則每秒鐘平均減少的質量量級為（光速為3×108m/s ）（　　）
A．1019kg B．1024kg C．1029kg D．1034kg
【解答】解：根據ΔE＝Δmc2，可得每分鐘平均減少的質量量級為Δmkg≈1031kg
1min＝60s
則每秒鐘平均減少的質量量級為Δm′kg≈1029kg
故ABD錯誤，C正確。
故選：C。
（2023 浙江）宇宙射線進入地球大氣層與大氣作用會產生中子，中子與大氣中的氮14會產生以下核反應：Nn→CH，產生的C能自發進行β衰變，其半接期為5730年，利用碳14的衰變規律可推斷古木的年代．下列說法正確的是（　　）
A．C發生β衰變的產物是N
B．β衰變輻射出的電子來自于碳原子的核外電子
C．近年來由于地球的溫室效應，引起C的半衰期發生微小變化
D．若測得一古木樣品的C含量為活體植物的，則該古木距今約為11460年
【解答】解：A、C能自發進行β衰變，根據質量數守恒與電荷數守恒可知，其衰變方程為：→，故A錯誤；
B、β衰變產生的電子是β衰變過程中中子轉化為一個質子同時放出一個電子形成的，故B錯誤；
C、半衰期是放射性物質固有屬性，由原子核自身的因素決定，與原子所處的化學狀態和外部條件無關，溫度變化不能改變碳14的半衰期，故C錯誤；
D、測得一古木樣品的C含量為活體植物的，根據，可知經過了兩個半衰期，所以該古木距今約為：N＝2T＝2×5700年＝11460年，故D正確。
故選：D。
（2022 天津）從夸父逐日到羲和探日，中華民族對太陽的求知探索從未停歇。2021年10月，我國第一顆太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”順利升空。太陽的能量由核反應提供，其中一種反應序列包含核反應：HeHe→He+2X，下列說法正確的是（　　）
A．X是中子
B．該反應有質量虧損
C．He比He的質子數多
D．該反應是裂變反應
【解答】解：A、根據質量數守恒和電荷數守恒可得X為質子，故A錯誤；
BD、該反應為聚變反應，釋放能量，故該反應有質量虧損，故B正確、D錯誤；
C、He和He的質子數均為2，一樣多，故C錯誤。
故選：B。
（2022 福建）2011年3月，日本發生的大地震造成了福島核電站核泄漏，在泄露的污染物中含有大量放射性元素I，其衰變方程為I→Xee，半衰期為8天，已知m1＝131.03721u，mXe＝131.03186u，me＝0.000549u，則下列說法正確的是（　　）
A．衰變產生的β射線來自于I原子的核外電子
B．該反應前后質量虧損0.00535u
C．放射性元素I發生的衰變為α衰變
D．經過16天，75%的I原子核發生了衰變
【解答】解：A.I衰變時，原子核內中子轉化為質子和電子，大量電子從原子核釋放出來形成β射線，故A錯誤；
B.該反應前后質量虧損為Δm＝131.03721u﹣131.03186u﹣0.000549u＝0.004801u，故B錯誤；
C.放射性元素I發生的衰變為β衰變，故C錯誤；
D.由于半衰期為8天，可知經過16天，即經過兩個半衰期，設I原子核原來的質量為m，則剩余m0＝（）2mm；
則有75%的I原子核發生了衰變，故D正確。
故選：D。
（2022 遼寧）2022年1月，中國錦屏深地實驗室發表了首個核天體物理研究實驗成果。表明我國核天體物理研究已經躋身國際先進行列。實驗中所用核反應方程為XMg→Al，已知X、Mg、Al的質量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c，該反應中釋放的能量為E。下列說法正確的是（　　）
A．X為氘核H B．X為氚核H
C．E＝（m1+m2+m3）c2 D．E＝（m1+m2﹣m3）c2
【解答】解：AB、根據電荷量守恒可知，X的電荷量為1，根據質量數守恒可知，X的質量數為1，則X表示質子H，故AB錯誤；
CD、這個核反應中釋放的核能為：E＝（m1+m2﹣m3）c2，故C錯誤，D正確；
故選：D。
（2022 湖北）上世紀四十年代初，我國科學家王淦昌先生首先提出證明中微子存在的實驗方案：如果靜止原子核Be俘獲核外K層電子e，可生成一個新原子核X，并放出中微子νe，即Bee→Xνe。根據核反應后原子核X的動能和動量，可以間接測量中微子的能量和動量，進而確定中微子的存在。下列說法正確的是（　　）
A．原子核X是Li
B．核反應前后的總質子數不變
C．核反應前后總質量數不同
D．中微子νe的電荷量與電子的相同
【解答】解：ABC、根據核反應方程，結合質量數與電荷數守恒，可知X的質量數為：A＝7+0＝7，質子數為：Z＝4﹣1＝3，所以新核為，反應前總質子數為4，反應后為3，故A正確，BC錯誤；
D、中微子不帶電，故中微子的電荷量與電子的不同，故D錯誤。
故選：A。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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