第2讲 原子核资料

第十六章近代物理

第2讲原子核

----#■■■■・----

课标要求核心考点五年考情核心素养对接

2023：广东TI,海南1.物理观念：了解原

T1,子核的结构和特

1.了解原子核的组成

浙江1月T9；点，能说明原子咳

和核力的性质，知道

2022：浙江6月T14；的衰变、裂变、聚

四种基本相互作用.原子核的衰变

2021：山东T1,广东变和放射现象；掌

能根据质量数守恒和及半衰期

T1,河北T1,湖南T1,握核衰变、核反应

电荷守恒写出核反应

全国甲TI7,等规律；更好地形

方程.

全国乙T17,重庆T2,成物质观念、运动

2.了解放射性和原子

上海T13与相互作用观念及

核衰变.知道半衰期

2023：北京T3,湖南能量观念.

及其统计意义.了解

TI,天津T3,上海2.科学思维：运月守

放射性同位素的应

T16,浙江6月T5,恒思想分析原子物

用，知道射线的危害

全国乙T16,全国甲理问题；通过推

与防护.

核反应方程与TI5；2022：湖北T1,辽理、类比思维认浜

3.认识原子核的结合

核能的计算宁T2,上海T14,浙江1核力和结合能.

能，了解核裂变反应

月T14；2021：湖北3,科学态度与责任：

和核聚变反应.关注

TI,北京T1,海南T5,知道科学技术的应

核技术应用对人类生

浙江6月T14；2020：全用对人类生活和社

活和社会发展的影

国匚T19会发展的积极影

响.

响，但同时也会带

4.了解人类对物质结核反应与动量

来一系列问题，人

构的探索历程.守恒的综合问2019：浙江4月T15

类必须尊重自然，

题

遵循自然规律.

高考主要考查天然放射现象、核反应和核能等.主要为选择题形式，可

能单独考查，也可能结合磁场等综合考查，涉及动量问题时有可能会以

命题分析预测

计算题形式出现.试题往往灵活多变，且常与最新时事相结合，考查对

相关知设的理解和应用.

二工：7点旺

用质子相中广燃或

检电凭数等于帙内瞰，敢.血等r检外电f故

成a收等于粮内质子敢与中才触之和

「。食堂：叙原r核

｛类樱）B衰变；电子

・Y口殳14镖也磁波

I鼎子松

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叵画卜十决定因索,由峻AQ注定,。外界无关

公贡:用=、/；r.e=2；r（汴：》»力甲R期的次故।

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4核俺H

-----'L*深：重核央食.X核聚曹

;教材稻户选教材融合

知识整合教材漠厚

1.原子核的组成

原子核是由“1质子和中子组成的,原子核的电荷数等于核内的121质子数.原子核的

符号为派,其中Z为原子核的电荷数，反映了原子核的带电荷量即g=々：A为原子核

的质量数，即质子数与中子数之和，反映了原子核的质量大小，小=Au（u为原子质量单

位），中子数N=A-Z.

2.天然放射现象

放射性元素131自发地发出射线的现象,首先由141贝克勒尔发现.天然放射现象的发

现，说明（51原子核具有复杂的结构.

3.三种射线的比较

a射线。射线y射线

光子流

组成高速氮核流高速电子流

（高频电磁波）

带电荷量2e—e0

m-

质量4叫静止质量为零

1836

0

符号⑹皿e

-1Y

速度可达0.1c可达0.99cC

垂直进入电场

或磁场的偏转偏转偏转17］不偏转

情况

穿透能力最弱较强最强

对空气的电离

很强较弱最弱

作用

4.原子核的衰变

a衰变：7XT：_：Y+°He本质：2；H+2jn->^He

NZ一2N

.A0,一1.0

P裳变v：zX-z二AY+_e本质：。门一出+一/

原子核衰变规律：质量数和电荷数都守恒.

:;当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生a衰变，有的发生0衰变，同时放

出⑻y射线.

5.半衰期

公式Ntk=N».（1）T,机金=机取（1）丁，/表示衰变时间，T表示半衰期.

影响由核内部自身的因素决定，与原子所处外部条件和化学状态无关，不同元素的半

因素衰期不同.

适用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，对少数原子核没

条件有意义.

6.放射性同位素的应用与防护

（1）放射性同位素：有⑼天然放射性同位素和“01人工放射性同位素两类,同种

元素的放射性同位素的化学性质相同.

（2）应用：消除静电、工业探伤、作为示踪原子等.

（3）防护：防止放射性对人体组织的伤害.

知识活用取材读活

二居家装修中经常用到的花岗岩都不同程度地含有放射性元素（含铀、牡等），会释放出

a、（3、y射线，这些射线如果过量会导致细胞发生癌变及呼吸道方面的疾病.根据有关放射

性知识判断下列说法的正误.

（I）a射线是发生a衰变时产生的，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4.

（X）

（2）p射线是发生p衰变时产生的，新核与原来的原子核相比，质量数减少了1.

（X）

（3）y射线是发生y衰变时产生的，新核与原来的原子核相比，中子数减少了1.

（X）

（4）在a、y三种射线中，y射线的穿透能力最强、电离能力最弱.（7）

（5）p衰变中的电子来源于原子核外电子.（X）

（6）发生p衰变时，新核的电荷数不变.（X）

（7）如果现在有100个某放射性元素的原子核，那么经过一个半衰期后还剩5（）个.

X)

命题拓展

命题情境不变，设问拓展

12024武汉部分校调研］2023年8月24日，日本政府启动了福岛核污染水排海计划.核污染

水中含有60余种放射性物质，这将对全球海洋环境和人类健康造成难以估量的影响.关于

放射性元素的半衰期，下列说法正确的是（C）

A.放射性元素的原子核经过两个半衰期后，将完全衰变殆尽

B.放射性元素的原子核经过一个半衰期后，数目一定减为原来的一半

C.同种放射性元素在不同化学状态下其半衰期不变

D.将核污染水升温加压后,可以缩短放射性元素的半衰期

解析半衰期指的是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，其描述的是一种统

计规律，对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，由于B选项中没有明确放射性元

素的原子核是否是大量的，所以其经过一个半衰期后，数目不一定减为原来的一半，B错

误；大量的放射性元素的原子核发生衰变时，其经过两个半衰期后数目应减为原来的二【点

4

拨：大量的原子核经过n个半衰期后数目应减为原来的士】，不会完全衰变殆尽，A错

误；由于半衰期只与原子核的内部因素有关，与其所处的物理环境和化学状态无关，故同

种放射性元素在不同化学状态下其半袤期不变，将核污染水升温加压后，放射性元素的半

衰期也不变，C正确，D猎误.

考点2核反应方程与核能的计算

—但材电配做材融合货遢-

知识莫合侬I

1.核反应的四种类型

类型可控性核反应方程举例

4

a衰变自发84

iU->|gTh4-2He

衰变

P衰变自发等Th-浆Pa+_；e

尹N+；HeT7O+：H（卢瑟福发现质子）

；Be+：HeTzc+：n（杳德威克发现中子）

人工转变人工控制

41

召Al+zHe-猾P+°n

普P-器Si+；e（约里奥一居里夫妇发现放射性同位素）

笋U+：n一毅Ba+

反应时可

重核裂变里Kr+33n应用：核电站、原子弹

以通过核

的5u+：n-瑞Sr+

反应堆控捽xe+iojn

制

目前实验

中通过激>3

?H+H->

轻核聚变光或者超i应用：人造太阳、氢弹

强磁场进z4He+on

行控制

2.核反应方程式的书写

（I）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

（Jn）、a粒子（fHe）、0粒子（-i°e）>正电子（褪）、笊核（汨）、氟核（汨）等.

（2）掌握核反应方程遵循的规律：质量数守恒，”1］电荷数守恒.

（3）由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“一”表示反应方向.

3.核力和核能

（I）核力：核力是“21短程力，作用范围只有约l（r”m；每个核子只跟它邻近的核子

间有核力作用.

（2）结合能：核子结合为原子核时”3］释放的能量或原子核分解为核子时“41吸收

的能量，原子核的结合能与原子核大小有关，原子核越大，结合能“5］越大.

（3）比结合能：原子核的结合能与口子核子数之比.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II71牢固，原子核越1181稳定.自然

界中最稳定的原子核是［19］铁原子核.

（4）核反应中如果放出能量，生成物的原子核的总的结合能会［20］大于反应物的原子

核的总的结合能，结合能的增量等于放出的能量.

（5）爱因斯坦质能方程：E=md,.核反应中如果放出能量，则反应前后质量有

亏损，放出的能量与质量亏损成正比.

知返活用

区在火星上太阳能电池板发电作用有限，因此科学家用放射性材料PU02作为发电能源为火

星车供电.PuO?中的Pu元素是£8pu.

（I）写出解8pu发生a衰变的核反应方程；

（2）贫8pu的半衰期是87.7年，大约要经过多少年才会有87.5%的原子核发生衰变？

答案（1）况8pu-痣4u+4He（2）263.1年

解析（1）由于纪8pu发生的是a衰变，故其衰变方程为

4

阖8PUT|34U+^He

（2）由题意可知经过时间，后，尚未衰变的原子核是原来的12.5%,根据半衰期的定义，

有机=/如（夕”=0.125〃丸），解得〃=3,即要经过三个半衰期，故其时间为/=3义87.7年=

263.1年.

间太阳内部核反应的主要模式之一是质子一质子循环，循环的结果可表示为4：H-^He+

2?e+2y.已知；H和,He的质量分别为人=1.0078u和w=4.0026u,lu=931.5MeV4,c

为光速.在4个出转变成1个，He的过程中，糅放的能量约为多少？（结果保留一位小

数）

答案26.6MeV

解析因电子质量远小于质子质量，计算中可忽略不计，核反应质量亏损A〃?=4/〃p—"70=

4X1.0078u-4.0026u=0.0286u,释放的能量△£=△/?/?=0.0286X931.5MeV=26.6

MeV.

4.核能的计算方法

△E=A/nc2单位是kg,c单位是m/s,AE单位是J

AE=A/«X931.5MeV△机单位是u,AE单位是MeV

根据核子比结合能计算原子核的结合能=核子比结合能X核子数

比结合能是原子核的结合能与核子数之比，也叫平均结合能.

提醒

结合能大，比结合能不一定大，比结合能越大，原子核越稳定

高考帮;邮8・看明・方向

命题点1核反应方程的类型判断

3J2O23重庆］原子核3尹U可以经过多次a和0衰变成为稳定的原子核&，Pb,在该过程

中，可能发生的0衰变是（A）

A箭Fi品3Ra+%B.浮BiT；3Po+

5

C.88Ra->笋Ac+亭D.律POT瞪At+'e

,fa衰变一新核质量数少4,电,荷数少2

解析一次

衰变一新核质量数不变，电荷数多1

则新核质量数相比能Su减少是因为发生a衰变，故新核质量数相比的5U的减少数应为4

的整数倍

新核质量数相比的5U的减少数选项正误

部r12（是4的整数倍）A对

浮Bi22（不是4的整数倍）B错

||5Ra10（不是4的整数倍）C错

律P。17（不是4的整数倍）D错

命题点2质量亏损及核能计算

4.[2021海南]1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验，验证了质能

关系的正确性.在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的被原子核，随后又蜕变为

两个原子核，核反应方程为£i+-2X.已知；H、；Li、X的质量分别为孙=

L00728U、小2=7.01601〃、，〃3=4.00151U,光在真空中的传播速度为C,则在该核反应中

(B)

A.质显亏损A/zz=4.02l78u

B.释放的核能△£=I〃1?一2，〃3)c2

C.被原了•核内的中子数是5

D.X表示的是今原子核

解析核反应过程的质量亏损2/〃3=0.02027u,A错误；核反应过程释放的

核能为△E=Amc2=Q〃i+"?2—2〃?3)^,B正确；由质量敷守恒和电荷数守恒可知钺原子核

的质量数为8,核电荷数为4,中子数为4,故钺原子核蜕变为质量数为4,核电荷数为2

的两个粒子，故X为a粒子，C、D项错误.

5.[2023浙江6月]“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜.核电池将贪8pu衰变释

放的核能一部分转换成电能器8pu的衰变方程为138Pu^xu+4He,则(c)

A.衰变方程中的X等于233

B.tHe的穿透能力比y射线强

C看8pu比的比结合能小

D.月夜的寒冷导致就8pu的半衰期变大

解析由于核反应遵循质量数守恒、电荷数守恒，则X应为234,A错：a射线的穿透能

力比丫射线的穿透能力弱.B错；比结合能越大，原子核越稳定，则23&u的比结合能比

232Pu的比结合能大，C对；放射性元素的半衰期与物理状态以及化学状态均无关，所以

月夜寒冷的天气中232Pu的半衰期不会发生变化，D错.

考点3核反应与动量守恒的综合问题

----------------------------f教材帮)一一收材融会费遢----------------

|＞止他.♦票♦守望二枕透力守H

1桁切包

忤样小的为新隔疝卜------

,1令大*为9・0*子附闻一

两圆外切，a粒子做匀速圆周

a衰变灯-二；Y+超

,00运动的轨迹半径大.

两圆内切，0粒子做匀速圆周

P衰变？XT骁]Y+'e

运动的轨迹半径大.

。识活用

□已知某种核电池的电能由纪8pu衰变释放的能量提供，该衰变方程形式上可表示为

4

聚PUTCX+’Hc.某次由静止郅Pu衰变释放的能量为£,射出的a粒子的动能是心，假

定g^Pu衰变释放的能量全部转化为新核和a粒子的动能.则Z=92，E

(---------------------------------)高考着；♦建--明・方向--------------------------------

6.某静止的原子核发生核反应且放出能量Q,其核反应方程为夕XT：Y+识,假设释放

的能量全都转化为新核Y和Z的动能，测得其中Z的速度大小为「下列说法正确的是

(A)

A.Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能

B-Y原子核的动能是Z原子核的动能的2倍

C.Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大号(c为光速)

D.Y原子核的速度大小为%

解析因该核反应放出能量，则Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能，A正确；根据

动量守恒定律有。/"01'=尸〃?0%则Y原子核的速度大小为丫丫=，Y原子核的动能与Z原

子核的动能之比笄=海驾=[B、D错误：核反应放出能量，有质量亏损，则Y原子核

和Z原子核的质量之和比X原子核的质量小△/"=*，为光速)，C错误.

7.在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次a衰变.放射出的

a粒子(]He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R.以

〃?、q分别表示a粒子的度量和电荷量.

(1)放射性原子核用gX表示，新核的元素符号用Y表示，写出该a衰变的核反应方程.

(2)a粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小.

(3〉设该哀变过程释放的核能都粒化为a粒了和新核的动能，新核的质量为真空中的

光速为c,求衰变过程的质量亏损△必

答案⑴£XT二;Y+：He(2)—也⑶必㈣等12

L2qB2nm2mMc2

4

解析⑴^X^JY+2He.

(2)设a粒子的速度大小为也由夕由=〃(，/=雪，得a粒子在磁场中运动周期T=

2nm

~qB~

环形电流大小/=@=且£.

T2ixm

(3)由qvB=n(,得^?=~~

设衰变后新核Y的速度大小为"，系统动量守恒，有

，、？，qBR

Mvr—fm>=0,3解m得w

v=—M=-M—

由加/=川/2+)“

得A/〃一(M+mXqBR)

'2mMe2

v熬点精:关注依点迂移启用---------

热点12核技术在社会生活中的应用

了解核技术应用对人类生活和社会发展的影响.如秦山核电站、医学治疗、利用半衰期测定

年份较近的湖泊沉积物的形成年份等.这些素材是未来高考命题的热点素材之一.

“2023湖南]2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创

下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可控核聚变的最终实现乂向

前迈出了重要的一步，下列关于核反应的说法正确的是(A)

A.相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多

B.笊疑核聚变的核反应方程为短+：H-汨e+

C.核聚变的核反应燃料主要是铀235

D.核聚变反应过程中没有质量亏损

解析相同质量的核燃料,径核策变要比重核裂变质量亏损更多，根据爱因斯坦质能方程

可知，轻核聚变释放的核能更多，A对，D错；根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守

恒可知，人氤核聚变的产物之一为中子，而不是电子，B错；铀235为核裂变的主要燃

料，C错.

2.[2023浙江1月卜宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14

会产生以下核反应：/N+Jn->$C+：H,产生的十C能自发进行0衰变，其半衰期为

5730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代.下列说法正确的是(D)

A-4c发生p衰变的产物是身N

B.p衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子

C.近年来由于地球的温室效应，引起公C的半衰期发生微小变化

D.若测得一古木样品的肥C含量为活体植物的5则该古木距今约为11460年

解析由题意可知铲C能自发进行p衰变，则其核反应方程为铲C-'e+:N,所以产物

为尹N,A错误；0衰变辐射出的包子是核内的中子转变成质子的同时向外释放的，B错

误；jc的半衰期不受外界因素的影响，与环境的压强、温度等无关，因此温室效应不会

引起肥c的半衰期发生变化，C错误：若测得一古木样品的吉4c含量为活体植物的%由

m=mO-（1）n可知n=2,则经过了两个半衰期，即11460年，D正确.

Z2021北京]硼（B）中子俘获治疗是巨前最先进的癌症治疗手段之一.治

疗时先给病人注射一种含硼的药物，随后用中子照射，珊俘获中子后，产生高杀伤力的a

粒子和锂（Li）离子.这个核反应的方程是（A）

A.1°B+HLi+jHeB*B+[He-尹N+Jn

C.尹N+fHe一或0+：HD./N+Jn->14C+

解析由3n表示中子、$He表示a粒子，以及核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可

知，A正确.

4.[「咬巾4022浙江1月/多选]2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发甩30周

年，核电站累计发电约6.9X10"W-h,相当于减排二氧化碳六亿多吨.为了提高能源利用

率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热.下列说法正确的是（CD）

A.秦山核电站利用的是核聚变释放的能量

B.秦山核电站发电使原子咳亏损的质量约为27.6kg

C.核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度

D.反应堆中存在袤5u+Jn->U4Ba+矍Kr+33n的核反应

解析秦山核电站利用的是重核裂变释放的能量，故A错误；如果不考虑核能与电能的转

化效率，则根据爱因斯坦质能方程E=mc2可以推算出，原子核亏损的质量约为m=§=

c-

69xi；：：：h°6kg=27.6kg,但核能转化为电能的效率不可能达到100%,所以质量亏损应

该超过27.6kg,故B错误；镉吸收中子的能力强，因此在核电站反应堆中需要用镉棒调节

中子的数目，从而控制链式反应的速度，故C正确；反应堆利用铀235的裂变，生成多个

核和中子，且产物有随机的两分裂、三分裂，即存在无5〃*，一>靖Ba+瑞Kr+3；n的核

反应，故D正确.

5.[2024鄂东南省级示范高中联考]现代核电站主要是通过可控链式裂变反应来实现核能的

和平利用的，铠5u是核裂变的主要燃料之..铀核裂变的产物是多样的，•种典型的铀核

裂变是生成钢和氨，同时放出3个中子，核反应方程是第SU+X-四，Ba+羽Kr+3m关于

该核反应，下列说法正确的是（D）

A.X是质子，质子是卢瑟福通过实验最先发现的

235uLI144B

92P56a鸵Kr相比，痣5u核子数最多，结合能最大，最稳定

C.第Su有放射性，经过一个半衰期，1000个比$U只剩下500个未衰变

D.该核反应中，X的速度不能太快，否则铀核不能“捉”住它，不能发生核裂变

解析X为Jn,是中子，中子是查德威克发现的，A错误：与墓,Ba、羽Kr相比，:7u

的核子数最多，结合能最大，而比结合能越大，原子核越稳定，在原子核的衰变反应中生

成物比反应物稳定，所以翁5u最不稳定，B错误；半衰期描述的是统计规律，不适用于

少量原子核，C错误.

（敦一…H

1.［亥反应方君72023北京］下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是（A）

A.赞U+Ba+案Kr+()

B.^^u一箭4Th+()

C./N+gHe一¥O+()

D.}CTN+()

235U+

解析A为重核裂变的典型核反应方程,92Jn—*el4Ba+瑞Kr+(3jn),A对;B

为典型的a衰变，卷8UT铭4Th+，He）,B错；C为卢瑟福用a粒子轰击N核发现质

子的方程，/N+匆e.早。+（｝H）,C错：D为p衰变，记c一/N+（\e）,D

错.

2.［——核反—'/2023天津］关于太阳上进行的核聚变,下列说法正确的是

（A）

A.核聚变需要在高温下进行

B.核聚变中电荷不守恒

C.太阳质量不变

nT144+89

D.太阳上进行的核反应为期5u+56Ba36Kr+3jn

解析因为高温时原子核的热运动剧烈，使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服库

仑斥力，碰撞时十分接近，发生核聚变，故核聚变也叫热核反应，需要在高温下进行，A

正确；由于核反应过程遵循质量数守恒以及电荷数守恒，因此核聚变中电荷数是守恒的，

即电荷也是守恒的，B错头；轻核聚变释放出巨大的能量，由爱因斯坦质能方程可知核聚

变存在质量亏损，所以太阳进行核聚变时，其质量减小，C错误：太阳上进行的是核聚

变，而第5U+：n-＞第"Ba+毙Kr+3/是重核的裂变反应，故D错误.

34V2O21广东］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，其衰变方程为各AI-铃Mg+Y.下列说法正确的是（C）

A.Y是氮核

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

解析由质量数守恒与也荷数守恒可知，核反应方程笠A1一笠Mg+Y中的Y是?e,即

正电子，A、B均错误；由铝26的半衰期为72万年可知，再经过72万年，现有的铝26

原子核有一半发生衰变，然后再经过72万年（即经过144万年），现有的铝26原子核还

有四分之一未发生衰变，而不是全部发生衰变，C正确，D错误.

4.—力4022湖北］上世纪四十年代初，我国科学家王渝昌先生首先提出证明中微子

存在的实验方案：如果静止原子核/Be俘获核外K层电子e,可生成一个新原子核X,并

放出中微子虫，即：Be+i°e->X+卜。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测

量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在.下列说法正确的是（A）

A.原子核X是；Li

B.核反应前后的总质子数不变

C.核反应前后总质量数不同

D.中微子Ve的电荷量与电子的相同

解析根据电荷数守恒和质量数守恒可知，原子核X是孑口，A正确；反应前总质子数为

4,反应后总质子数为3,核反应前后的总质子数变化，B错误；核反应前后总质量数为为

7,所以C错误；中微子ve的电荷量为零，与电子的不同，D错误.

5.［r核近变；Y「nF颁江高考/多选］静止在匀强磁场中的原子核X发生a衰变后

变成新原子核Y.已知核X的质量数为4,电荷数为Z,咳X、核Y和a粒子的质量分别为

〃次、和〃?a，a粒子在磁场中运动的半径为R.则（AC）

A.衰变方程可表示为胃He

B.核Y的结合能为（小一加丫一〃%）c2

C.核Y在磁场中运动的半径为尹；

Z—2

D.核Y的动能为反丫=叫」四~^^

4

解析衰变过程中质量数和电荷数均守恒，故该衰变方程为夕X一丈,Y+,Hc,故A正

确；结合能是把核子分开而需要的能量，而（〃以一，〃丫一/几）C3是衰变过程中释放的能量，故

B错误；衰变过程中满足动量守恒定律，即有0=〃?YVY一％,又粒子在磁场中做圆庵运

动的半径「=彳，故核Y与a粒子在磁场中做圆周运动的半径之比上=%=2，故~=

qBra<?yZ-2

鸟，C正确；衰变过程中根据能量守恒定律，若释放的核能全部转化为动能，则以Y+£L

Z—2

=（“次一，〃丫一用〃）/,而.="=%，联合上述二式可得,反丫=吆空匚等皿口，若释放的

Fka%mymY+mrt

核能不完全转化为动能，则无法计算，故D错误.

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SttitiRfll

l.［2024福建宇德一中模拟］核能是一种重要的能最来源，我国目前正式投入运营的核电站

利用的核反应是（A）

A.重核裂变，核燃料为铀

B.重核聚变，核燃烧为铀

C.轻核裂变，核燃烧为笊

D.轻核聚变，核燃料为笊

解析我国目前运营的核电站是利用重核裂变获得能量的，核燃料为铀，故A正确，B、

C、D错误.

2.［2023广东］理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应铲C+Y-蓝。的影

响，下列说法正确的是（D）

A.Y是P粒子，p射线穿透能力比y射线强

B.Y是B粒子，。射线电离能力比丫射线强

C.Y是a粒子，a射线穿透能力比丫射线强

D.Y是a粒子，a射线电离能力比丫射线强

解析

质fit数守恒।12+A=16­A=<

I_I_I

'IC+JY-'JO

1-------f1

电荷数守恒：6+z=8-z=2TY为jHe,即a粒子，A、B缙

a射线与丫射线的比较如表所示

射线种类穿透能力电离能力

a射线弱（能被纸张挡住）强

丫射线强（能穿透几厘米厚的铅板）几乎为零

一D对，C错

3.下列核反应方程，表述正确的是（D）

A.汨+:H-fHe+A是a衰变

B.23；oTh-23；］Pa+学是核裂变

1417

C.7N+^He->8O+出是核聚变

D.23：U+/一/BQ+鸵Kr+3仙是核裂变

解析2]H+3]H-4?!^+力]为轻核的聚变，故A错误；23；0Th-23*pa+。一匕为

41

p衰变，故B错误；14N+He-"0+H为原子核的人工转变，故c错误；

7281

18S

23加+i43BQ+q<Kr+310n为重核的裂变，故D正确•

4.在下列两个核反应方程中

X+於N-Y+170

Y+Xi->2X

X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则（D）

A.Z=1,A=lB.Z=I,A=2

C.Z=2,4=3D.Z=2,A=4

解析

.,14.,17

(A+14=AA+17

ex+7NTY+8O(Z+7=Zi+8

*Y+；LI2财会+7=2/1

+3=2Zi-A对

光速解法通过第二个核反应方程可知，2力>7,所以力>3.5,排除A、B、C项，快速选

出D项.

5.[2024湖北“宜荆荆恩”起点考试]宇宙射线撞击空气中的氮原子能产生碳14原子.碳14

具有放射性，衰变方式为。衰变，半衰期为5730年.关于一个碳14原子的衰变，以下说法

正确的是（D）

A.碳14衰变时放出的p射线是电磁波

B.只有在温度很高时这个碳14原子才会衰变

C.碳14以化合物形式存在时，半衰期会发生改变

D.经过5730年，这个碳14原子不一定会衰变

解析根据题意可知，该衰变方程为铲C一/N+'e,B射线为电子，A错误；p衰变对

温度没有要求，B错误；半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关，仅由核内部自身

因素决定，C错误；半衰期是统计学规律，适用于大量原子核的衰变，对少数原子核不成

立，D正确.

6.1二：/2024福建泉州质检]“玉兔二号”是我国研制的月面巡视探测器,在月球

上已经工作了4年多.若其上装核电池，将大大延长工作时间.核电池将觥'Pci衰变释放的核

能的一部分转化成电能，髓8Pli的衰变方程为£8pu—龙/J+X,已知£8PU的质量为

如，品“U的质量为m2,X的质量为机3，光速为c，则（D）

A.衰变方程中的X为iHe

B.衰变方程中的X为中子

C.该衰变过程释放的核能为（〃?|十"22十〃，3）C2

D.该衰变过程释放的核能为（〃?|一叱一，〃3）c2

解析

质fit数守恒i238=234+A=>A=4

t

%Pu~*/U+1X，

I

电荷数守恒：94=92+Z=>Z=2

X为^He,A、B错

△£1=△/〃/=△£1=（〃八一"”一，〃3）c2,C错，D对

7.［2O23全国乙］2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的

“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献.由观测结果推

断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为104工假设释放的能量来自于物质质量的减

少，则每秒钟平均减少的质量量级为（光速为3义10^M）（C）

A.10,9kgB.］024kg

C.1029kgD.IO^kg

解析根据爱因斯坦质能方程△£：=△"，/,结合题意知，每秒钟平均减少的质量为△加=

有濡=kg=J^kg'1.85X1029kg,则每秒钟平均减少的质量量级为1029kg,C正

人JLU）入OUXU

确.

8.［多选］原子核的比结合能曲线如图所示.根据该曲线，卜.列判断正确的有（BC）

A.2He核的结合能约为14MeV

B.fHe核比§Li核更稳定

C.两个fH核结合成［He核时释放能量

D.23592U核的平均结合能比里Kr核的大

解析由题图可知，$He核的比结合能为7MeV,因此它的结合能为7MeVx4=28MeV,

A错误；比结合能越大，表明原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，结合题图可知

B正确；两个比结合能小的：H核结合成比结合能大的*He时，会释放能量，C正确；由

题图可知，卷5u核的比结合能（即平均结合能）比瑞Kr核的小，D错误.

ElftM夔海通关

9.放射性元素钛2Th经过多次a衰变和0衰变，最终变成稳定的第8pb,则关于此衰变过

程，下列说法正确的是（C）

A.a衰变的次数为4次

BQ衰变的次数为6次

C.衰变过程中产生的a粒子比0粒子在空气中传播得近

D.某次衰变中，会同时放1H一个a粒了•和。粒子

解析设此衰变过程经过，〃次a衰变和〃次p衰变，则衰变方程为232Th-2o*pb+

vUoZ

mjHe+/?根据质量数守恒和电荷数守恒可得232=208+4m、90=82+2m+m（-

i）,解得小=6、〃=4,可知该袤变过程经过6次a衰变和4次。袤变，AB错误.a粒子

的实质是高速运动的氯原子核，p粒子的实质是高速运动的电子，二者相比较，0粒子的速

度更大，贯穿本领更强，所以衰变产生的a粒子比0粒子在空气中传播得近，C正确.一次

衰变只能释放一个a粒子或一个0粒子，D错误.

104多选］雷蒙德・戴维斯因研究中微子（vc）获诺贝尔物理学奖，中微子穿过贮满615t四氯

乙烯（CzCL）的巨桶时，可以将氯核转变成鼠核，其核反应方程式为Ve+当Cl-啬Ar+

0产已知音。核的质量为36.95658U,啬Ar核的质量为36.95691u,0正的质量为

O.OOO55u,lu相当于931.5MeV.根据以上信息，下列判断正确的是（BCD）

A.中微子就是中子

B.中微子的质量数和电荷数均为零

C.反应前后质量数守恒

D.参与上述反应的中微子的最小能量约为0.82MeV

解析由核反应过程中，反应前、后的质量数守恒、电荷数守恒可知，中微子的质量数为

零、电荷数为零，而中子3n的质量数为1,A错误，B、C正确.反应前、后能量守恒，当

此反应恰不释放能量时，对应参与反应的中微子能量最小，根据E=mc2得，参与反应的

中微子的最小能量为£=（36.95691u+0.0（）055u-36.95658u）x931.5McV^0.82McV,D正

确.

ll.［2024浙江名校联考］在测定年代较近的湖泊沉积物形成的年份时，常利用沉积物中半衰

期较短的ii°Pb,其衰变方程为金。P