第3讲　原子核 2026年高考物理第一轮总复习

第十五章近代物理初步第3讲原子核知识点一

放射现象、三种射线1.

天然放射现象（1）定义：物质能自发地发出射线的现象叫作

现象.（2）原子序数

的元素，都能自发地发出射线，原

子序数

的元素，有的也能放出射线.（3）射线种类：放射性物质发出的射线有三种，

、

⁠

、

，有放射性的元素称为

⁠.天然放射大于或等于83

小于83

α射线β射

线γ射线放射性元素2.

三种射线的本质（1）α射线：α射线是高速α粒子流，实际就是

，电荷数

是

，质量数是

，可记为

⁠.（2）β射线：β射线是高速运动的

⁠.（3）γ射线：γ射线是波长很短的

⁠.氦原子核2

4

电子流电磁波3.

三种射线的特点（1）α射线：α粒子容易使空气

，使胶片

，但贯穿

本领很

⁠.（2）β射线：β粒子贯穿本领

，但电离能力

⁠.（3）γ射线：γ粒子电离本领

，但贯穿本领

⁠.电离感光弱较强较弱很弱很强

新核

2.

半衰期（1）定义：放射性元素的原子核有

发生衰变所需的时间.（2）影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核

⁠自身的因素

决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系.半数内部知识点三

核力、结合能、质量亏损1.

核力（1）定义：原子核内部，核子间所特有的相互作用力.（2）特点①核力是强相互作用的一种表现；②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15

m之内；③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用.2.

结合能核子结合为原子核时

的能量或原子核分解为核子时

⁠

的能量，叫作原子核的结合能，亦称核能.3.

比结合能（1）定义：原子核的结合能与

之比，称作比结合能，也

叫平均结合能.（2）特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，

表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越

⁠.释放吸收核子数稳定4.

质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝

，原子核的质量必然比组成它的核子

的质量和要小Δm，这就是质量亏损.由质量亏损可求出释放的核能ΔE

＝

⁠.mc2

Δmc2

中子（4）临界体积和临界质量：裂变物质能够发生

⁠的最小

体积及其相应的质量.（5）裂变的应用：

、核反应堆.（6）反应堆构造：核燃料、减速剂、

、防护层.链式反应原子弹镉棒

质量较大热核反应

（1）若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小.

（

✕

）（2）β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的.

（

✕

）（3）氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩下一个

原子核了.

（

✕

）（4）核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，同时遵循电荷数守恒.

（

√

）（5）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.

（

✕

）✕✕✕√✕（6）核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量

称为结合能.

（

✕

）✕

考点1

天然放射现象

原子核的衰变考向1

对三种射线性质的理解[典例1]如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，计数器对α粒

子、β粒子、γ光子均能计数.若在放射源和计数器之间加上L后，计数

器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁

场，计数器的计数率不变，则x可能是（

C

）CA.

α、β和γ的混合放射源B.

纯α放射源C.

α和γ的放射源D.

纯γ放射源解析：在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减

小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子；在铝片和计数器之

间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的

粒子中无带电粒子，故只有γ射线.因此放射源可能是α和γ的放射源，

故选C.

答案：（1）8

6

238＝206＋4x

①92＝82＋2x－y

②联立①②解得x＝8，y＝6，即一共经过8次α衰变和6次β衰变.答案：（2）10

22

（3）综合写出这一衰变过程的方程.

（2）根据每发生一次α衰变原子核的质子数和中子数均少2，每发生

一次β衰变原子核的中子数少1、质子数多1来推算.（3）根据（1）的解答结果写方程.[解题指导]

（1）可根据衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒求解.

CA.67.3

dB.101.0

dC.115.1

dD.124.9

d

考向4

α衰变和β衰变在磁场中的轨迹分析[典例4]

（双选）静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它

放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核

轨道半径之比为44∶1，如图所示.则（

BC

）BCA.

α粒子与反冲粒子的动量相等B.

原来放射性元素的原子核电荷数为90C.

反冲核的核电荷数为88D.

α粒子和反冲粒子的速度之比为1∶88

1.

半衰期是大量原子核衰变的统计规律，只对大量原子核有意

义，对少数原子核是没有意义的.对于一个特定的原子核，无法确定

其何时发生衰变，但可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时刻衰

变的可能性，因此，半衰期只适用于大量的原子核.2.

静止的原子核在匀强磁场中发生衰变，当运动方向与磁场方

向垂直时，轨迹为外切圆的为α衰变，轨迹为内切圆的为β衰变.α衰变

两圆外切，α粒子半径大β衰变

两圆内切，β粒子半径大考点2

核反应方程及核反应类型

C

AB

E

F

A.

Z＝1，A＝1B.

Z＝1，A＝2C.

Z＝2，A＝3D.

Z＝2，A＝4D

解答有关核反应方程问题的技巧

（2）熟悉核反应的四种基本类型——衰变、人工转变、裂变和

聚变.（3）掌握核反应方程遵守的规律——是正确书写核反应方程或

判断某个核反应方程是否正确的依据，所以要理解并应用好质量数守

恒和电荷数守恒的规律.（4）明白核反应过程是不可逆的——核反应方程只能用箭头连

接并表示反应方向，不能用等号连接.考点3

核力、核能、质量亏损、质能方程考向1

对核力的理解[典例7]

（双选）关于核力，下列说法正确的是（

BC

）A.

核力是弱相互作用，作用力很小B.

核力是强相互作用，是强力C.

核子之间的距离小于0.8×10－15

m时，核力表现为斥力，因此核

子不会融合在一起D.

人们对核力的了解很清楚，特别是在小于0.8×10－15

m时，核力

的变化规律更清楚BC解析：核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在1.5×10－15

m

之内，核力比库仑力大得多.因此，选项B正确，A错误.核力在大于

0.8×10－15

m时，表现为吸引力，且随距离增大而减小，在距离小于

0.8×10－15

m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起，所以

选项C正确.人们对核力的了解还不是很清楚，这是科学家们奋力攻

克的堡垒，故D不正确.考向2

对结合能、比结合能的理解[典例8]关于原子核的结合能，下列说法错误的是（

D

）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D.

比结合能越大，原子核越不稳定D[变式1]

（双选）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（

BC

）BC

考向3

对质量亏损、质能方程的理解[典例9]为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为

“国际物理年”.对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中

不正确的是（

D

）A.

E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B.

根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的核能C.

一个中子和一个质子结合成氘核时释放出核能，表明此过程中出

现了质量亏损D.

E＝mc2中的E是发生核反应时释放的核能D解析：E＝mc2中的E表示物体具有的总能量，m表示物体的质量，A

项正确.ΔE＝Δmc2表示的意义：当物体的能量增加或减小ΔE时，它

的质量也会相应地增加或减少Δm，B项正确.只有出现质量亏损，才

能释放核能，C项正确.公式E＝mc2中的E为质量为m的物体所对应的

能量，而非核反应中释放的能量，D项错误.[变式2]为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E＝

mc2，科学家用中子轰击硫原子，分别测出原子捕获中子前后质量的

变化以及核反应过程中放出的能量，然后进行比较，精确验证了质能

方程的正确性.设捕获中子前的原子质量为m1，捕获中子后的原子质

量为m2，被捕获的中子质量为m3，核反应过程放出的能量为ΔE，则

这一实验需验证的关系式是（

B

）A.

ΔE＝（m1－m2－m3）c2B.

ΔE＝（m1＋m3－m2）c2C.

ΔE＝（m2－m1－m3）c2D.

ΔE＝（m2－m1＋m3）c2B

爱因斯坦质能方程反映的是质量亏损和释放出核能这两种现象之

间的联系，并不表示质量和能量之间的转变关系.以下几点要明确：（1）物体的质量包括静止质量和运动质量，质量亏损指的是静

止质量的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量.（2）质量亏损并不是这部分质量消失或转变为能量，只是静止

质量的减少.（3）在核反应中仍然遵守质量守恒和能量守恒定律.（4）质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度.考点4

核能的计算、重核裂变、轻核聚变

C

AA.

核反应方程中的x＝56，y＝89D.

一个铀核裂变放