新高考新教材一轮复习人教版第十五章第3讲原子核学案

第3讲原子核

必备知识新学法基础落实至垣蕉蕉垣

［主干知识填一填］

一、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素

1.原子核的组成

原子核是由质壬和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数.

2.天然放射现象

元素自发地放出射线的现象,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.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、作示踪原子等.

(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害.

4.原子核的衰变

(1)衰变：原子核放出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)分类

α衰变：⅛X→∏Y+^He如：锣Uf钳Th+,He.

B衰变：⅛X→z^ιY+iιe如：稀Th-钾Pa+,e.

(3)半衰期：放射性元素的原子核有生效发生衰变所需的时间.半衰期由原子核内部的因

素决定，跟原子所处的物理、化里状态无关.

二、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.核能

(1)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm,其对应的能量ΔE=Znd.

(2)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加A，”，吸收的能量为AE=A

mc2.

三、裂变反应和聚变反应、裂变反应堆、核反应方程

1.重核裂变

(D定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的

过程.

(2)典型的裂变反应方程：

镑U+JnTZKr+患Ba+3dn.

(3)链式反应：重核裂变产生的虹使裂变反应一代接一代继续下去的过程.

(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量.

(5)裂变的应用：原子弹、核反应堆.

(6)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层.

2.轻核聚变

(1)定义：两个轻核结合成质量较大的核的反应过程.轻核聚变反应必须在高温下进行，

因此又叫热核反应.

(2)典型的聚变反应方程：

汨+iHTHe+Jn+17.6MeV.

［规律结论•记一记］

1.半衰期是针对大量原子核而言的，少量原子核不能用半衰期公式求余量.

2.磁场中的衰变：外切圆是α衰变，内切圆是β衰变，半径与电荷量成反比.

3.核子数越多，结合能越大，比结合能不一定越大.

［必刷小题•测一测］

一、易混易错判断

1.发生β衰变时，新核的核电荷数不变.(X)

2.核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒.(J)

3.爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化∙(X)

4.如果某放射性元素的原子核有IOO个，经过一个半衰期后一定还剩50个原子核没有

衰变.(×)

二、经典小题速练

L(粤教版选择性必修第三册Pu2T3)用于治疗肿瘤的放射源必须满足以下两个条件：①

放射线具有较强的穿透力，以辐射到体内的肿瘤处；②要在较长时间内具有相对稳定的辐射

强度.根据以上条件，表中给出的四种放射性元素，适合用于治疗肿瘤的是()

同位辐射线半衰期

⅜210a138天

W99Y6小时

钻60Y5年

锢90~τ~28年

A.针210B.胃99

C.钻60D.90

解析：C四种放射性元素中，具有较强穿透力，具在较长时间内具有相对稳定的辐射

强度的只有钻60,故选项C正确.

2.（人教版选择性必修第三册P131A组T2改编）（多选）下列四种核反应类型正确的是（）

A君Naf翼Mg+∖e（裂变）

B.锣U+H一野Xe+相Sr+2<∣>n（人工转变）

C.'<FF+⅛He→⅞Ne+∣H（人工转变）

D.汩+iHTHe+辰（聚变）

解析：CD选项A中的核反应为衰变，选项B中的核反应为裂变，选项C中的核反应

为人工转变，选项D中的核反应为轻核聚变，故选项CD正确.

3.（鲁科版选择性必修第三册Pω9T∣）（多选）关于原子核的结合能，下列说法正确的是

（）

A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量

B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核

的结合能

C.平均结合能越大，原子核越不稳定

D.自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能

解析：AB根据结合能的定义可知选项A正确；一重原子核衰变成a粒子和另一原子

核，要释放能量，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，B正确；平均结

合能越大，原子核越稳定，自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核

的结合能，故选项C、D均错误.

至松至三季,关键能力新探究思维拓展至连盘

命题点一原子核的衰变及半衰期（师生互动）

［核心整合］

1.衰变规律及实质

（l）a衰变、P衰变的比较

衰变类型a衰变B衰变

衰变方程2xT-Y+,HeIXf夕+1Y+Je

2个质子和2个中子结合成一个整体射1个中子转化为1个质子和1个

衰变实质Hl电子

2∣H+2jnTHe⅛n→∣H+-θe

Q8

匀强磁场

中轨迹形状

S

电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒

规律

（2）γ射线：Y射线经常是伴随着a衰变或β衰变同时产生的.其实质是放射性原子核在

发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量（原子核处于激发态）而辐射

出光子.

2.三种射线的成分和性质

名称构成符号电荷量质量电离作用穿透能力

。射线氢核犯e-+2e-ΓuHH

射线电子较强较强

β-Ye-e1836u

Y射线光子Y00最弱最强

3.衰变次数的计算方法

若9X-2Y+应He

则A=A'+4",Z=Z'+2n~m

解以上两式即可求出相和〃.

4.对半衰期的理解

（1）半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少量原子核，无半衰期可言.

（2）根据半衰期的概念，可总结出公式N余=N原（犷，机余=机圈三式中N氐表示

衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、小余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原

子数和质量，f表示衰变时间，T表示半衰期.

EE（2021.山东滨州市高三二模）如图所示，P为匀强磁场中一XXXX

A

点，某放射性元素的原子核静止在尸点，该原子核发生衰变后，放出一"ʌ

×ʌ××

个氮核GHe）和一个新核，它们速度方向与磁场垂直，其轨迹均为圆弧，*χ∖XX

半径之比为45：1,重力、阻力和氢核与新核间的库仑力均不计.下列×XPlB×

说法正确的是（）

A.放射性元素原子核的电荷数是90

B.可能的衰变方程为赞Uf钳Th+,He

C.氨核和新核动量比是1:45

D.衰变前核的质量等于衰变后氢核和新核的总质量

解析：B由于放出的氨核GHe）和新核过程，系统的动量守恒，则有s。a=，"笠。新，

所以氮核和新核动量比是1：1,则C错误；由于放出的氨核GHe）和新核在磁场中做匀速圆

7）"nw

周运动，根据洛伦兹力提供向心力有Be=〃我，解得R=拓，则它们的轨道半径与它们所带

的电荷数成反比，所以q解q.=1：45,则新核所带的电荷数为90,由于核反应过程电荷

数，质量数守恒，则放射性元素原子核的电荷数是92,所以可能的衰变方程为金U-铜Th+

-He,所以A错误；B正确；因为衰变过程有能量释放，所以衰变前核的质量大于衰变后氮

核和新核的总质量，则D错误.

I题后反思I

（1）可根据核衰变时新核和释放的粒子轨迹判断衰变类型，外切圆轨迹为α衰变，内切圆

轨迹为P衰变.

（2）因系统衰变时动量守恒，新核与释放的粒子的动量一定等大反向，故二者半径与电荷

数成反比.

［题组突破］

1.（三种射线的性质及特点）卢瑟福设计的一个实验如图

所示：他在铅块上钻了一个小孔，孔内放入一点镭，使射线只

能从这个小孔里发出，随后他将射线引入磁场中，发现射线立

即分成三股，他把三束射线分别命名为α射线、B射线、Y射磁铁

线.基于对这三种射线的深入分析，卢瑟福获得了1907年的

诺贝尔奖.以下对这三束射线描述准确的是（）镭样品在dC网C铅块

洞的底部ʃ

A.α射线的穿透能力最弱，容易被物体吸收

B.β射线在真空中的运动速度是光速

C.Y射线本质上是波长极短的电磁波，电离能力极强

D.P射线带负电，是来自镭原子的核外电子

解析：Aα射线穿透能力最弱，电离作用强，容易被物体吸收，故A正确；β射线的

速度约是光速的99%,故B错误；Y射线是一种波长很短的电磁波，电离能力极弱，故C错

误；B射线（高速电子束）带负电，是由一个中子转变成一个质子后释放的，故D错误.

2.（半衰期概念的理解）（2021・湖南卷）核废料具有很强的放射性，需要妥善处理.下列说

法正确的是（）

A.放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽

B.原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒

C.改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期

D.过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害

解析：D根据半衰期的定义可知，放射性元素经过两个完整的半衰期后，还剩余原来

的;未衰变，故A错误；原子核衰变时满足电荷数守恒、质量数守恒，故B错误；放射性元

素的半衰期是由原子核的自身结构决定的，而与物理环境如压力、温度或浓度无关，与化学

状态无关，故C错误；过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则

没有伤害，故D正确.

3.（半衰期的计算）（2021•全国乙卷）医学治疗中常用放射性核素色

TTTlo

ll3In产生Y射线，而l31In是由半衰期相对较长的ll3Sn衰变产生Lok

2/3L-K

的.对于质量为，"0的"3Sn,经过时间r后剩余的ι阳n质量为相，

1/3…厂-

其言7图线如图所示.从图中可以得到SSn的半衰期为（）o⅛~^⅛~~M

A.67.3dB.101.0d

C.115.1dD.124.9d

2I2

解析：C纵坐标由我为方，说明这如的Rn中正好有一半的Rn发生了衰变，经过

的时间为一个半衰期，因此半衰期T=f2-fι=115.1d,C正确.

4.（原子核衰变次数的确定）下列说法正确的是（）

A.天然放射现象揭示了原子具有核式结构

B.赞U衰变成镖Pb要经过6次“衰变和8次α衰变

C.a、B和Y三种射线中，a射线的穿透能力最强

D.氢原子向低能级跃迁后，核外电子的动能减小

解析：B天然放射现象揭示了原子核具有复杂结构，a粒子散射实验说明原子具有核

式结构，选项A错误；根据a衰变规律和β衰变规律，铀238（锣U）衰变成铅206（第Pb）要经

过（238—206）÷4=8次a衰变，经过8次a衰变后电荷数应减少16,而实际衰变中电荷数只

减少了10,所以还经过了6次B衰变，选项B正确；a、β和Y三种射线中，a射线的穿透

能力最弱，Y射线的穿透能力最强，选项C错误；根据玻尔理论，氢原子向低能级跃迁后，

轨道半径减小，电子环绕原子核运动的速度增大，核外电子的动能增大，选项D错误.

命题点二核反应类型与核反应方程（师生互动）

I核心整合］

I.核反应方程的理解

（1）核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头“一”连接并表示反

应方向，不能用等号连接.

（2）核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来

写核反应方程.

（3）核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生

变化.

（4）核反应遵循电荷数守恒.

（5）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（IH）、中子（曲）、ɑ

粒子GHe）、β粒子凹e）、正电子（呵、笊核（汨）、笳核（泡）等.

2.核过程的四种类型

类型可控性核反应方程典例

衰变a衰变自发锣Uf钳Th+,He

β衰变自发甜Thf钾Pa+3e

IN+夕HefLo+IH

（卢瑟福发现质子）

-He+?Bef?C+Jn

（查德威克发现中子）

人工转变人工控制

召Al+⅛ie（约里奥・居里夫妇发

f即+H现放射性同位素及正

电子）

四P79Si+9e

比较容易进行人赞U+Jn-嘴Ba+然Kr+3&n

重核裂变

工控制W+An→'⅛+^Sr+IOAn

除氢弹外无法控

轻核聚变⅛+lH→⅛e+An

制

3.有关核反应方程的主要题型

（1）判断核反应的生成物.

（2）判断核反应类型.

（3）判断核反应是否成立.

ELU（2020∙全国卷l∏）（多选）1934年，约里奥一居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产

生了人工放射性同位素X,反应方程为：lHe+∏Al→X+⅛Y,衰变方程为X→Y+Ve,贝∣J（）

A.X的质量数与Y的质量数相等

B.X的电荷数比Y的电荷数少1

C.X的电荷数比日Al的电荷数多2

D.X的质量数与召Al的质量数相等

【思维导引】（1）核反应前后遵从质量数守恒和核电荷数守恒.

（2）正电子是电子的反粒子，其质量数为零，带一个单位的正电荷.

解析：AC发生核反应前后满足质量数守恒、电荷数守恒，则可判断X的质量数与Y

的质量数相等；X的电荷数比Y的电荷数多1;X的电荷数比召Al的电荷数多2；X的质量

数比召Al的质量数多3.

［题组突破］

1.(核反应方程)(2020•全国卷【)(多选)下列核反应方程中，Xi、X2,X3、X4代表α粒子

的有()

A.τH+τH-⅛n+X1

B⅛+⅛→⅛n+X2

C.赞U+d∏f图Ba+然Kr+3X3

D⅛+ξLi→⅛+X4

解析：BDA错：τH+τH→⅛n+⅛e.

B对：?H+iH-An+,He.

C错：¾2U+An-15VBa+^Kr÷ɜɑn.

D对：A∏+ξLi-*⅛+lHe.

2.(核反应类型)(2021∙浙江卷)(多选)对四个核反应方程：⑴赞Uf酬Th+aHe;⑵钳Th

一钾Pa+°∣e;(3)早N+,He-Pθ+∣H;(4)τH+⅛-4He+⅛n+17.6MeV.下列说法正确的是

()

A.(1)(2)式核反应没有释放能量

B.(1)(2)(3)式均是原子核衰变方程

C.(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程

D.利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一

解析：CD(1)式是α衰变，(2)式是P衰变，均有能量放出，故A错误；(3)式是人工核

转变，故B错误；(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程，故C正确；利用激光引发可控

的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一，故D正确.

命题点三核能及其计算(师生互动)

［核心整合］

1.质能方程的理解

(1)一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E=mc2.

方程的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大,

质量也增大；物体的能量减少，质量也减少.

(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损△加，其能量也要相应减少，即AE=△〃/.

(3)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Am吸收的能量为AE=A

rnc2.

2.核能释放的两种途径的理解

中等大小的原子核的比结合能最大，这些核最稳定.由比结合能较小的核反应生成比结

合能较大的核会释放能量，核能释放一般有两种途径：

(1)使较重的核分裂成中等大小的核；

(2)使较小的核结合成中等大小的核.

3.计算核能的两种常用方法

（1）根据爱因斯坦质能方程，用核反应过程中亏损的质量乘以真空中光速的平方，即AE

=Awc2,质量的单位为千克.

（2）根据1原子质量单位（U）相当于931.5MeV的能量，得AE=△mX931.5MeV∕u,质量

的单位是原子质量单位.

版13］现有两动能均为fo=0.35MeV的汨在一条直线上相向运动，两个汨发生对撞

后能发生核反应，得到SHe和新粒子，且在核反应过程中释放的能量完全转化为WHe和新粒子

的动能.已知汨的质量为2.0141u,BHe的质量为3.0160u,新粒子的质量为LOO87u,核

反应时质量亏损IU释放的核能约为931MeV（如果涉及计算，结果保留整数）.则下列说法正

确的是（）

A.核反应方程为彳H+fH-⅛le+∣H

B.核反应前后不满足能量守恒定律

C.新粒子的动能约为3MeV

D⅛e的动能约为4MeV

解析：C由核反应过程中的质量数和电荷数守恒可知彳H+汨-dHe+Jn,则新粒子为中

子加，所以A错误；核反应过程中质量亏损，释放能量，仍然满足能量守恒定律，B错误；

由题意可知AE=（2.0141u×2-3.0160u-1.0087u）×931MeVg3.3MeV,根据核反应中系

统的能量守恒有EkHe+Ekn=2Eo+AE,根据核反应中系统的动量守恒有PHe-Pn=O,由Ek

s

=⅛,可知铲=罂，解得EkHC=8—（2E0+Δ1MeV,Ekn=Te（2Eo+τg）-3

Zlnhkɪɪ/MHe十％He'，小十ff⅛e'

MeV,所以C正确，D错误.

［题组突破］

1.（对聚变和裂变的理解）（2019•天津卷）（多选）我国核聚变反应研究一W

大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度I

首次达到I亿摄氏度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基1

础.下列关于聚变的说法正确的是（）

A.核聚变比核裂变更为安全、清洁

B.任何两个原子核都可以发生聚变

C.两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加

D.两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加

解析：AD核聚变没有放射性污染，安全、清洁，A正确；只有原子序数小的“轻”核

才能发生聚变，B错误；轻核聚变成质量较大的原子核、比结合能增加，总质量减小，C错

误，D正确.

2.（核能的计算）（2020∙全国卷II）笊核汩可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用

反应式6汨-2妇e+2]H+2（⅛+43.15MeV表示.海水中富含笊，已知IIkgXl022个.若全都

发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知IkgXlO,j,

1MeVXlO13J,则M约为（）

A.40kgB.IOOkg

C.400kgD.1000kg

解析：C根据核反应方程式，6个笊核聚变反应可释放出43.15MeV的能量，Ikg海水

中的笊核反应释放的能量为E=错误！X43.15MeVQXl。22MeV-Xl0∣°J,则相当于标准煤

的质量为M=错误！kg≈400kg.

3.（比结合能的理解）（多选）原子核的比结合能曲线如图所示.根据该曲线，下列判断正

确的有（）

AgHe核的结合能约为14MeV

B.aHe核比§Li核更稳定

C.两个汩核结合成NHe核时释放能量

D.熨U核中核子的平均结合能比黑Kr核中的大

解析：BC本题考查原子核的相关知识.由图像可知，NHe的比结合能约为7MeV,其

结合能应为28MeV,故A错误；比结合能较大的核较稳定，故B正确；比结合能较小的核

结合成比结合能较大的核时释放能量，故C正确；比结合能就是平均结合能，故由图可知D

错误.

奉室核心素养新导向学科培优奉蕉

素养培优36磁场中原子核衰变与动量守恒的综合问题

静止原子核在匀强磁场中自发衰变，如果产生的新核和放出的粒子的速度方向与磁场方

向垂直，则它们的运动轨迹为两相切圆，α衰变时两圆外切，β哀变时两圆内切，根据动量

守恒如S=他。2和r=翳知，半径小的为新核，半径大的为a粒子或β粒子，其特点对比如

下表：

a

4X→nY+4He匀强磁场中轨迹两圆外切，a粒子半径大

衰

子核，衰变后产生的新核Y和α粒子在磁场中运动径迹如图所示，假

定原子核9X衰变时释放的核能全部转化为Y核和α粒子的动能，已

知Y核的动能为Eo,光速为c,下列说法正确的是()

A.衰变方程为2X-,He+T夕Y,其中a粒子由X核中两个中子

和两个质子结合而成

B.Y核和a粒子在磁场中运动方向都为逆时针方向

C.该反应中质量亏损为罩

D.Y核和ɑ粒子运动的半径之比为(Z-2)：2

解析：ABC根据质量数守恒和电荷数守恒，衰变方程为2X-对e+篓2Y,其中a粒子

由X核中两个中子和两个质子结合而成，故A正确；根据左手定则，Y核和a粒子在磁场中

运动方向都为逆时针方向，故B正确；根据Ek=品。2,p—nw,可得p=∖∣2mEk,衰变后产

生的新核Y和a粒子动量守恒，有Pl=P2,解得a粒子的动能£=而瓦=一厂瓦，衰变后产

生的新核Y和ɑ粒子总动能为E=E+E°,根据质能方程有亨EO=A,"c∙2,解得质量亏损为翼,

C正确；粒子在磁场中做圆周运动的半径r=e，因为新核Y和a粒子动量大小相等，所以

qB

其运动半径和带电荷量成反比，有八：废=伙：41=2：(Z—2),故D错误.

I反思领悟I

2

计算粒子与新核的动能时，可由Ek=舒先算出两者的动能之比，再由放出的能量等于两

者动能的和联立方程组求解.求两者动能比时，粒子与新核的质量用质量数即可，但求放出

的能量时，所有粒子的质量必须用实际质量.

限时规范训练

［基础巩固I

1.（2021・广东卷）科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26,铝26的半衰期为

72万年，其衰变方程为背Alf/Mg+Y,下列说法正确的是（）

A.Y是氯核

B.Y是质子

C.再经过72万年，现有的铝26衰变一半

D.再经过144万年，现有的铝26全部衰变

解析：C根据电荷数守恒与质量数守恒可知Y为正电子Pe,A、B错误；经过一个半衰

期，铝26衰变一半，经过两个半衰期，铝26还剩下四分之一，C正确，D错误.

2.关于原子、原子核的相关知识，下列说法正确的是（）

A.核反应刃Al+犯e-jgP+X方程中的X是中子

B.轻核聚变的过程质量增加，重核裂变的过程质量亏损

C.当发生光电效应时，光电子的最大初动能随着入射光强度的增大而增大

D.天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转

解析：A根据质量数和电荷数守恒，X是中子，A正确；轻核聚变和重核裂变的过程

质量都亏损，B错误；当发生光电效应时，光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增

大，C错误；天然放射现象中产生的Y射线不带电，故其不能在电场或磁场中发生偏转，D

错误.

3.（2021.河西区天津实验中学高三一模）2020年11月27日0时4分，华龙一号核电5

号机组首次并网成功，标志着我国正式进入核电技术先进国家行列.华龙一号发电机利用的

是铀核裂变释放的核能，则下列叙述正确的是（）

A.太阳辐射能量的主要来源也是重核裂变

B.典型的裂变方程为赞Uf患Ba+然Kr+2An

C.裂变过程中释放核能是因为产物中新核的比结合能大

D.锯90是铀235的裂变产物，其半衰期为28年，那么经过56年铜90便衰变没了

解析：C太阳内部发生聚变，A错误；典型的裂变方程为赞U+E-1患Ba+然Kr+3jn,

B错误；裂变释放核能是因为新核的比结合能大于原来重核的比结合能，C正确；经过56年

锯90剩下原来的四分之一，D错误.

4.（2021河北卷）银河系中存在大量的铝同位素26AL26Al核父衰变的衰变方程为的Aif转

Mg+Ye,测得26A1核的半衰期为72万年.下列说法正确的是（）

A.26A1核的质量等于26Mg核的质量

B.26A1核的中子数大于26Mg核的中子数

C.将铝同位素26A1放置在低温低压的环境中，其半衰期不变

D.银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg

解析：C26A1核发生-衰变的过程中释放正电子的同时还有核能释放，发生质量亏损，

所以26Al核的质量大于26Mg核的质量，故A错误；26Al核的中子数“1=26—13=13,而26Mg

核的中子数〃2=26—12=14,所以26用核的中子数小于26Mg核的中子数，故B错误；半衰

期是原子核固有的属性，与物理环境和化学状态无关，故C正确；铝同位素26A1的半衰期为

72万年，所以经过144万年也就是两个半衰期后还剩下:没有衰变，故D错误.

5.（多选）2021年4月13日日本政府宣布将向太平洋倾倒逾125万吨福岛核电站内储存

的核废水，消息一出举世哗然.福岛核电站的裂变材料是铀235,核废水含有大量的僦以及

钏141、氟92、锢90、钻60、碘129、钉106等放射性核素.由于含瓶的水和普通的水具有

相同的化学性质，物理性质也相近，因而现有的废水处理技术很难去除，铀235的半衰期大

约为12.5年.针对这一事件，下列同学的观点正确的是（）

A.为了保护海洋环境，

B.比较铀235、钢141、氨92、锯90的原子核，铀235的平均核子质量最大

C.比较铀235、根141、氟92、锢90的原子核，铀235的比结合能最大

D.核反应方程：道U+J∏f%Ba+然Kr+3X中的X是中子

解析：BD为了保护海洋环境，，因为经过一个半衰期只是有半数发生衰变，还有大多

数的没有衰变，所以废水还是具有放射性的，所以不能排放，则A错误；比较铀235、领141、

氯92、镭90的原子核，铀235的平均核子质量最大，所以B正确；比较铀235、领141、氮

92、锯90的原子核，铀235的比结合能最小，因为比结合能越大原子越稳定，所以C错误；

根据核反应过程中，遵循电荷数，质量数守恒定律，所以核反应方程赞U+Anf%∣Ba+组Kr

+3X,方程中的X是中子8n,则D正确.

6.原子核裂变-•般生成两个中等质量的原子核，我国科学家钱三强和何泽慧夫妇研究铀

核裂变时，发现了铀核也可能分裂成三部分或四部分.关于原子核的裂变下面表述正确的是

（）

A.裂变过程质量亏损，但不一定释放能量

B.赞U裂变成两个中等质量的原子核劈Xe和黜Sr,镑U与赞U是同位素

C.镑U容易俘获快中子而发生裂变释放核能

D.赞U的纯度越高，其裂变的链式反应越难进行

解析：B裂变过程质量亏损，根据质能方程，一定释放能量，A错误；赞U裂变成两

个中等质量的原子核野Xe和黜Sr,赞U与赞U质子数相同而中子数不同，是同位素，B正确；

翎U容易俘获慢中子而发生裂变释放核能，C错误；镑U的纯度越高，其裂变的链式反应越

容易进行，D错误.

7.（多选）下列关于课本中四幅插图的相关描述，符合实际情况的是（）

水泥防护层

图丙反应堆示意图

A.图甲为卢瑟福通过α粒子散射实验得出原子的核式结构模型

B.图乙为工业上利用放射性同位素射线的穿透能力来控制金属板或塑料板的厚度

C.图丙中镉棒的作用是使快中子变成慢中子，从而影响链式反应速度

D.由图丁可知，质量数大于60的原子核，质量数越大结合能越小

解析：AB图甲为卢瑟福通过α粒子散射实验得出原子的核式结构模型，所以A正确；

图乙为工业上利用放射性同位素射线的穿透能力来控制金属板或塑料板的厚度，所以B正确；

图丙中镉棒的作用是吸收中子使中子数减小，从而影响链式反应速度，所以C错误；由图丁

可知，质量数大于60的原子核，质量数越大比结合能越小，所以D错误.

8.笈核和氟核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为*H+iH∙→拓e+X,式

中X是某种粒子.已知：汨、怛、⅛ie和粒子X的质量分别为2.0141u、3.0161u,4.0026u

和1.0087u;1u=931.5MeV∕c2,C是真空中的光速.由上述反应方程和数据可知（）

A.粒子X是IH

B.该反应中的质量亏损为0.0289u

C.该反应释放出的能量约为17.6MeV

D.该反应中释放的全部能量转化为粒子X的动能

解析：C根据核反应前、后质量数守恒和电荷数守恒，可判断X为中子，选项A错误；

该反应中的质量亏损为Δw=2.0141u+3.0161u-4.0026u-1.0087u=0.0189u,故B错误;

由爱因斯坦质能方程可知释放出的能量为AEX931.5MeV^17.6MeV,选项C正确；该反应

中释放的能量一部分转化为粒子X的动能，一部分转化为aHe的动能，故D错误.

［能力提升］

9.（2021.山东卷）在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短

的锣Pb,其衰变方程为锣Pb-猾Bi+X.以下说法正确的是（）

A.衰变方程中的X是电子

B.升高温度可以加快锣Pb的衰变

C.迎Pb与轴Bi的质量差等于衰变的质量亏损

D.方程中的X来自于锣Pb内质子向中子的转化

解析：A根据核反应方程的质量数守恒和核电荷数守恒，可知X的质量数为210—210

=0,核电荷数为82—83=-1,故X为电子，A正确；原子核的衰变与外界因素无关，B错

误；衰变的质量亏损应等于核反应前后所有核的质量之差，C错误；方程中的X来自于铅IPb

内中子向质子转化，故D错误.

10.（2021•全国甲卷）如图所示，一个原子核X经图中所示的一系列α、。衰变后，生成

稳定的原子核Y,在此过程中放射出电子的总个数为（）

解析：A本题考查原子核的衰变规律.根据题图可得X原子核质子数为92,中子数为

146,则质量数为238；Y原子核质子数为82,中子数为124,则质量数为206,根据原子核

经过一次a衰变电荷数减小2,质量数减小4,一次β衰变后电荷数增加1,质量数不变，写

出衰变方程为锣X-锣Y+8,He+6~e,故此过程中放射出6个电子，故A正确.

11.一个不稳定的原子核质量为处于静止状态，放出一个质量为根的粒子后反冲.已

知放出的粒子的动能为瓦，则原子核反冲的动能为（）

A.E0B.令EO

mMni

M—m0.（.M-m）2°

解析：C放出质量为,”的粒子后，剩余质量为M-该过程动量守恒，有mg=（M

一附。，放出的粒子的动能为Eo=⅛,原子核反冲的动能Ek=⅛（M-巾）。2,联立得反=*-

LZM—m

&）,故A、B、D错误，C正确.

12.2019年1月3日，“玉兔二号”月球车与“嫦娥四号”着陆器分离，实现月球背面

着陆.“玉兔二号”搭载了一块核电池，利用错PU衰变为锣U释放能量，可在月夜期间提供

一定的电能.已知错PU的质量为,"Pu,锣U的质量为〃如，真空中的光速为c,下列说法正确

的是（）

A.锣PU发生β衰变后产生的新核为锲U

B.错PU衰变为第1U,中子数减少2

C.温度升高时，赞PU的衰变会加快

D.错PU衰变为锣U释放的能量为（ZnPU-∕∏u）c2

解析：B领iPu衰变为赞U,根据质量数守恒与电荷数守恒可知衰变方程为错PUf锣U

+⅛Ie,则发生的是α衰变，其质量数减少4,核电荷数减少2,则中子数减少2,故A错误；

B正确；半衰期与外界因素无关，即温度升高时，贲PU的衰变快慢不变，故C错误；核反应

过程中的质量亏损为Awi=MJPU—mu