2026版《金版教程》高考一轮复习物理第6节 原子结构 原子核

高考总复习首选用卷物理第6节原子结构原子核考点一原子的核式结构1．(2025·浙江省温州市高三上12月月考)如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是()A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B．该实验证实了J.J.汤姆孙原子模型的正确性C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转答案：A解析：卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，否定了J.J.汤姆孙的原子模型，A正确，B错误；电子质量太小，对α粒子的影响不大，C错误；绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原方向前进，D错误。2．(2023·上海高考)关于α粒子散射实验正确的是()A．实验要在真空中进行B．荧光屏是为了阻挡α粒子C．实验中显微镜必须正对放射源D．证明了原子核中有质子存在答案：A解析：为了避免气体分子对α粒子运动的影响，实验要在真空中进行，A正确；向各个方向散射的α粒子打在荧光屏上会有微弱的闪光产生，通过显微镜观察闪光就可以记录在某一时间内向某一方向散射的α粒子数，故B、C错误；α粒子散射实验证明了原子的核式结构模型，故D错误。考点二氢原子能级及原子能级跃迁3．(2023·湖北高考)2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为121.6nm的氢原子谱线(对应的光子能量为10.2eV)。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子()A．n＝2和n＝1能级之间的跃迁B．n＝3和n＝1能级之间的跃迁C．n＝3和n＝2能级之间的跃迁D．n＝4和n＝2能级之间的跃迁答案：A解析：由图可知，氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级发射光子的能量为ΔE＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV，与题中氢原子谱线所对应的光子能量相等，故可知此谱线来源于太阳中氢原子n＝2和n＝1能级之间的跃迁。故选A。4.(2023·河北高考)2022年8月30日，国家航天局正式发布了“羲和号”太阳探测卫星国际上首次在轨获取的太阳Hα谱线精细结构。Hα是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线，其对应的能级跃迁过程为()A．从∞跃迁到n＝2 B．从n＝5跃迁到n＝2C．从n＝4跃迁到n＝2 D．从n＝3跃迁到n＝2答案：D解析：Hα是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线，根据ν＝eq\f(c,λ)，可知Hα是氢原子巴耳末系中频率最低的谱线，根据题图，结合玻尔理论中的频率条件hν＝En－Em(m<n)，可知Hα对应的能级跃迁过程为从n＝3跃迁到n＝2，故选D。5．(2024·江西高考)近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管(LED)，开创了国际上第三条LED技术路线。某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示，若能级差为2.20eV(约3.52×10－19J)，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则发光频率约为()A．6.38×1014Hz B．5.67×1014HzC．5.31×1014Hz D．4.67×1014Hz答案：C解析：根据辐射条件可知，辐射出的光子能量ε＝3.52×10－19J，由ε＝hν可知，发光频率ν＝eq\f(ε,h)，代入数据解得ν＝5.31×1014Hz，C正确。6.(2024·江苏高考)在某原子发生的跃迁中，辐射出如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，是()A．λ1 B．λ2C．λ3 D．λ4答案：C解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，若只有一种光子可以使某金属发生光电效应，则该光子的能量最大，又由题图可知，辐射的λ3光子的能量最大，所以只有λ3光子可以使该金属发生光电效应，C正确。7.(2023·山东高考)“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为ν1的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为()A．ν0＋ν1＋ν3 B．ν0＋ν1－ν3C．ν0－ν1＋ν3 D．ν0－ν1－ν3答案：D解析：原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ时有EⅡ－EⅠ＝hν0，从激发态能级Ⅱ向下跃迁到基态能级Ⅰ的过程有EⅡ－EⅠ＝hν1＋hν2＋hν3，联立解得ν2＝ν0－ν1－ν3，故选D。8.如图所示为氢原子的能级图，下列说法正确的是()A．处于基态的氢原子可以通过与能量为12.5eV的电子碰撞的方式跃迁B．氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能增大，原子的电势能减小C．大量处于n＝3激发态的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出2种不同频率的光D．用氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射金属铂(逸出功为6.34eV)时不能发生光电效应答案：A解析：用能量为12.5eV的电子轰击处于基态的氢原子，氢原子可以吸收其中的10.2eV或12.09eV的能量跃迁到n＝2或n＝3的能级，故A正确；氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子轨道半径变大，根据keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)可知，核外电子的动能减小，而原子的总能量变大，则电势能增大，B错误；大量处于n＝3激发态的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出Ceq\o\al(2,3)＝3种不同频率的光，C错误；氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为E21＝－3.40eV－(－13.60eV)＝10.2eV>6.34eV，则用其照射金属铂(逸出功为6.34eV)时能发生光电效应，D错误。考点三原子核的衰变9.(2025·黑龙江省哈尔滨市高三上期末)如图所示，为α、β、γ三种射线的示意图。下列说法中正确的是()A．γ射线是电磁波，它的电离作用最强B．γ射线一般伴随着α射线或β射线产生，它的穿透能力最强C．α射线是原子核自发射出的氦核流，它的电离作用最弱D．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力答案：B解析：γ射线一般伴随着α射线或β射线产生，γ射线是电磁波，它的穿透能力最强，电离作用最弱，故A错误，B正确；α射线是原子核自发放射出的氦核流，它的穿透能力最弱，电离作用最强，故C错误；β射线是原子核内的中子转变为质子时产生的，它具有中等的穿透能力，故D错误。10．(2024·北京高考)已知钍234的半衰期是24天。1g钍234经过48天后，剩余钍234的质量为()A．0g B．0.25gC．0.5g D．0.75g答案：B解析：钍234的半衰期是24天，1g钍234经过48天后，剩余钍234的质量m＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(48天,24天))×1g＝0.25g，故选B。11．(2024·山东高考)2024年是中国航天大年，神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天，部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知eq\o\al(90,38)Sr衰变为eq\o\al(90,39)Y的半衰期约为29年，eq\o\al(238,94)Pu衰变为eq\o\al(234,92)U的半衰期约87年。现用相同数目的eq\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(238,94)Pu各做一块核电池，下列说法正确的是()A.eq\o\al(90,38)Sr衰变为eq\o\al(90,39)Y时产生α粒子B.eq\o\al(238,94)Pu衰变为eq\o\al(234,92)U时产生β粒子C．50年后，剩余的eq\o\al(90,38)Sr数目大于eq\o\al(238,94)Pu的数目D．87年后，剩余的eq\o\al(90,38)Sr数目小于eq\o\al(238,94)Pu的数目答案：D解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知，eq\o\al(90,38)Sr衰变为eq\o\al(90,39)Y的衰变方程为eq\o\al(90,38)Sr→eq\o\al(90,39)Y＋eq\o\al(0,－1)e，可知衰变时产生电子，即β粒子，故A错误；根据质量数守恒和电荷数守恒可知，eq\o\al(238,94)Pu衰变为eq\o\al(234,92)U的衰变方程为eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(234,92)U＋eq\o\al(4,2)He，可知衰变时产生eq\o\al(4,2)He，即α粒子，故B错误；根据题意可知，eq\o\al(90,38)Sr的半衰期小于eq\o\al(238,94)Pu的半衰期，现用相同数目的eq\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(238,94)Pu各做一块核电池，经过相同的时间，eq\o\al(90,38)Sr经过的半衰期的个数多，所以剩余的eq\o\al(90,38)Sr数目小于eq\o\al(238,94)Pu的数目，故D正确，C错误。12．(2024·广西高考)近期，我国科研人员首次合成了新核素锇­160(eq\o\al(160,76)Os)和钨­156(eq\o\al(156,74)W)。若锇­160经过1次α衰变，钨­156经过1次β＋衰变(放出一个正电子)，则上述两新核素衰变后的新核有相同的()A．电荷数 B．中子数C．质量数 D．质子数答案：C解析：根据原子核衰变时质量数守恒和电荷数守恒可知，锇­160经过1次α衰变放出一个α粒子eq\o\al(4,2)He后，新核的质量数为160－4＝156，电荷数即质子数为76－2＝74，中子数为156－74＝82；钨­156经过1次β＋衰变放出一个正电子eq\o\al(0,1)e后，新核的质量数为156－0＝156，电荷数即质子数为74－1＝73，中子数为156－73＝83。可知两新核素衰变后的新核有相同的质量数，不同的电荷数、质子数、中子数，故C正确，A、B、D错误。考点四核反应13．(2024·海南高考)人工核反应eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(1,1)H→X＋eq\o\al(30,15)P中的X是()A．中子 B．质子C．电子 D．α粒子答案：A解析：设X的质量数为a，电荷数为b，在核反应中，根据质量数守恒可得30＋1＝a＋30，根据电荷数守恒可得14＋1＝b＋15，解得a＝1，b＝0，所以X是eq\o\al(1,0)n，即中子，故选A。14．(2024·广东高考)我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”，其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素。科学家尝试使用核反应Y＋eq\o\al(243,95)Am→eq\o\al(A,119)X＋2eq\o\al(1,0)n产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是()A．Y为eq\o\al(58,26)Fe，A＝299B．Y为eq\o\al(58,26)Fe，A＝301C．Y为eq\o\al(54,24)Cr，A＝295D．Y为eq\o\al(54,24)Cr，A＝297答案：C解析：设Y的电荷数为y，根据核反应过程电荷数守恒，有y＋95＝119＋2×0，可得y＝24，结合选项可知Y为eq\o\al(54,24)Cr；根据核反应过程质量数守恒，有54＋243＝A＋2×1，可得A＝295，故C正确，A、B、D错误。15．(2024·湖北高考)硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一。eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(a,3)X＋eq\o\al(4,b)Y是该疗法中一种核反应的方程，其中X、Y代表两种不同的原子核，则()A．a＝7，b＝1 B．a＝7，b＝2C．a＝6，b＝1 D．a＝6，b＝2答案：B解析：由核反应中质量数守恒，可得10＋1＝a＋4，由核反应中电荷数守恒，可得5＋0＝3＋b，解得a＝7，b＝2，故选B。16．下列说法正确的是()A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋X中X为中子，该方程属于β衰变B.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋Y中Y为中子，该方程属于人工核转变C.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋K中K为10个中子，该方程属于重核裂变D.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋Z中Z为氢核，该方程属于轻核聚变答案：C解析：根据衰变过程及核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知，A中的X质量数为4，电荷数为2，X为α粒子，则该方程属于α衰变，A错误；同理可知，B中的Y质量数为1，电荷数为0，Y为中子，则该方程属于轻核聚变，B错误；C中的K质量数为10，电荷数为0，K为10个中子，则该方程属于重核裂变，C正确；D中的Z质量数为1，电荷数为1，Z为质子，则该方程属于人工核转变，D错误。17．(2023·全国甲卷)在下列两个核反应方程中X＋eq\o\al(14,7)N→Y＋eq\o\al(17,8)OY＋eq\o\al(7,3)Li→2XX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()A．Z＝1，A＝1 B．Z＝1，A＝2C．Z＝2，A＝3 D．Z＝2，A＝4答案：D解析：设Y的电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应中电荷数守恒和质量数守恒，可知第一个核反应方程的电荷数和质量数满足Z＋7＝m＋8，A＋14＝n＋17，第二个核反应方程的电荷数和质量数满足m＋3＝2Z，n＋7＝2A，联立解得Z＝2，A＝4，故D正确。考点五核能18．如图是核反应堆的示意图，对于核反应堆的认识，下列说法正确的是()A．铀棒是核燃料，核心物质是铀238B．石墨起到吸收中子的作用C．镉棒起到使中子减速的作用D．水泥防护层的作用是为了阻隔γ射线，避免放射性危害答案：D解析：核反应堆采用的核燃料为铀棒，核心物质是铀235，A错误；石墨的作用是使快中子减速，B错误；镉棒的作用是吸收中子，C错误；水泥防护层的作用是为了阻隔γ射线，避免放射性危害，D正确。19．(2023·天津高考)关于太阳上进行的核聚变，下列说法正确的是()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D．太阳核反应方程式：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n答案：A解析：高温时剧烈的热运动使得原子核具有足够的动能，可以克服它们自身相互间巨大的库仑斥力，碰撞时十分接近，从而发生核聚变，故A正确；核聚变中电荷是守恒的，故B错误；太阳在不停地发生核聚变，放出大量能量，根据质能方程可知太阳质量在不断减小，故C错误；太阳核反应应是核聚变反应，而不是核裂变反应，故D错误。20．(2023·湖南高考)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又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．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．氘氚核聚变的核反应方程为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(0,-1)eC．核聚变的核反应燃料主要是铀235D．核聚变反应过程中没有质量亏损答案：A解析：轻核聚变的产能效率更高，即相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多，A正确；根据质量数守恒和电荷数守恒可知，氘氚核聚变的核反应方程为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，B错误；核聚变的核反应燃料主要是氘核和氚核，C错误；核聚变反应过程中放出大量能量，有质量亏损，D错误。21．(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()A.eq\o\al(4,2)He核的结合能约为14MeVB.eq\o\al(4,2)He核比eq\o\al(6,3)Li核更稳定C．两个eq\o\al(2,1)H核结合成eq\o\al(4,2)He核时释放能量D.eq\o\al(235,92)U核的平均结合能比eq\o\al(89,36)Kr核的大答案：BC解析：eq\o\al(4,2)He核有4个核子，由比结合能图线可知，eq\o\al(4,2)He核的结合能约为28MeV，A错误；比结合能越大，原子核越稳定，B正确；两个eq\o\al(2,1)H核结合成eq\o\al(4,2)He核时，比结合能变大，结合时要放出能量，C正确；由比结合能图线知，eq\o\al(235,92)U核的平均结合能比eq\o\al(89,36)Kr核的小，D错误。22．(2023·全国乙卷)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1048J。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3×108m/s)()A．1019kg B．1024kgC．1029kg D．1034kg答案：C解析：根据物质能量与质量的关系，可知该伽马射线暴在1分钟内释放的能量对应的物质质量的减少量为ΔM＝eq\f(ΔE,c2)，则每秒钟平均减少的质量为Δm＝eq\f(ΔM,60)，由题知ΔE的量级为1048J，设ΔE＝1×1048J，代入数据解得Δm＝1.9×1029kg，量级为1029kg，故C正确。23．(2022·辽宁高考)2022年1月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验成果，表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列。实验中所用核反应方程为X＋eq\o\al(25,12)Mg→eq\o\al(26,13)Al，已知X、eq\o\al(25,12)Mg、eq\o\al(26,13)Al的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c，该反应中释放的能量为E。下列说法正确的是()A．X为氘核eq\o\al(2,1)HB．X为氚核eq\o\al(3,1)HC．E＝(m1＋m2＋m3)c2D．E＝(m1＋m2－m3)c2答案：D解析：根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为1，则X为氢核eq\o\al(1,1)H，A、B错误；该反应中质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3，则释放的能量为E＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2，C错误，D正确。24．(2022·广东高考)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为En＝eq\f(E1,n2)，其中E1＝－13.6eV。如图是按能量排列的电磁波谱，要使n＝20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是()A．红外线波段的光子 B．可见光波段的光子C．紫外线波段的光子 D．X射线波段的光子答案：A解析：要使n＝20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需要吸收光子的能量为E＝0－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(－13.6,202)eV))＝0.034eV，对照题图可知，被吸收的光子是红外线波段的光子。故选A。25．图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子的光谱，Hα、Hβ、Hγ、Hδ是可见光区的四条谱线，其中Hβ谱线是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级辐射产生的，下列说法正确的是()A．这四条谱线中，Hα谱线光子频率最大B．氢原子的发射光谱属于连续光谱C．用能量为3.5eV的光子照射处于n＝2激发态的氢原子，氢原子不发生电离D．若Hα、Hβ、Hγ、Hδ中只有一种光能使某金属产生光电效应，那一定是Hδ答案：D解析：由图乙可知，Hα谱线对应的波长最大，由ν＝eq\f(c,λ)可知，Hα谱线光子频率最小，A错误；氢原子的发射光谱属于线状谱，B错误；由图乙知，处于n＝2能级的氢原子电离至少需要吸收3.4eV的能量，即用能量为3.5eV的光子照射，可能使其发生电离，C错误；由爱因斯坦光电效应方程知，频率越大的光子越容易使金属产生光电效应，图中Hδ谱线波长最小，频率最大，则若Hα、Hβ、Hγ、Hδ中只有一种光能使某金属产生光电效应，那一定是Hδ，D正确。26.氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4eV，氦离子能级的示意图如图所示。以下关于该基态的氦离子说法正确的是()A．该基态氦离子吸收光子跃迁后，核外电子的动能增大，电势能减小B．用能量为18.6eV的电子轰击该基态氦离子能使其发生跃迁C．一个该基态氦离子吸收能量为51.0eV的光子后，最多能辐射3种频率的光子D．该基态氦离子吸收能量为50eV的光子后能发生电离答案：C解析：该基态氦离子吸收光子跃迁后，核外电子轨道半径变大，原子核的库仑力对其做负功，核外电子的动能减小，电势能增大，故A错误；由题图知，该基态氦离子跃迁到n＝2能级所需吸收能量最小，为ΔE＝－13.6eV－(－54.4eV)＝40.8eV>18.6eV，即用能量为18.6eV的电子轰击该基态氦离子不能使其发生跃迁，故B错误；一个该基态氦离子吸收能量为51.0eV的光子后，能量变为E＝－54.4eV＋51.0eV＝－3.4eV，即跃迁到第4能级，则最多能辐射3种频率的光子，故C正确；该基态氦离子需要吸收至少54.4eV的能量才能发生电离，则吸收能量为50eV的光子后不能发生电离，故D错误。27．(2023·浙江6月选考)“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜，核电池将eq\o\al(238,94)Pu衰变释放的核能一部分转换成电能。eq\o\al(238,94)Pu的衰变方程为eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(X,92)U＋eq\o\al(4,2)He，则()A．衰变方程中的X等于233B.eq\o\al(4,2)He的穿透能力比γ射线强C．eq\o\al(238,94)Pu比eq\o\al(X,92)U的比结合能小D．月夜的寒冷导致eq\o\al(238,94)Pu的半衰期变大答案：C解析：根据衰变过程中质量数守恒可知，238＝X＋4，可得衰变方程中的X＝234，故A错误；eq\o\al(4,2)He是α粒子，穿透能力比γ射线弱，故B错误；比结合能越大越稳定，衰变过程释放核能，则生成物比反应物稳定，即eq\o\al(234,92)U比eq\o\al(238,94)Pu稳定，可知eq\o\al(238,94)Pu比eq\o\al(234,92)U的比结合能小，故C正确；半衰期是由放射性原子核内部自身的因素决定的，与温度等外部因素无关，故D错误。28．(2025·河北省张家口市高三上12月月考)目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法中正确的是()A．由eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(4,2)He＋γ知，衰变中γ光子的能量就是eq\o\al(239,94)Pu的结合能B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核C.eq\o\al(238,92)U衰变成eq\o\al(206,82)Pb要经过6次β衰变和8次α衰变D．衰变时释放能量，原子核的比结合能减小答案：C解析：放射性元素原子核衰变过程中因质量亏损释放的核能，表现为新核的动能和γ光子的能量，而结合能等于把原子核拆分为核子需要的能量，两者是不同的，衰变中γ光子的能量远小于eq\o\al(239,94)Pu的结合能，故A错误；半衰期是统计规律，只对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故B错误；因为β衰变不会导致原子核质量数变化，所以eq\o\al(238,92)U衰变成eq\o\al(206,82)Pb经过的α衰变的次数n＝eq\f(238－206,4)＝8，在α衰变的过程中电荷数总共减少16，则β衰变的次数m＝eq\f(16－（92－82）,1)＝6，故C正确；放射性元素原子核的衰变是自发进行的，是结构不稳定的原子核向结构稳定的原子核的转变，比结合能越大原子核越稳定，所以衰变时原子核的比结合能增大，释放能量，D错误。29．(2021·重庆高考)放射性元素123I会衰变为稳定的123Te，半衰期约为13h，可用于检测人体的甲状腺对碘的吸收。若某时刻123I与123Te的原子数量之比为4∶1，则经过26h后123I与123Te的质量之比为()A．1∶2 B．1∶4C．1∶8 D．1∶16答案：B解析：根据题述，最初123I与123Te的原子数量之比为4∶1，经过26h(两个半衰期)后，四分之三的123I发生衰变，生成等数量的123Te，则剩余的123I与123Te的原子数量之比为1∶4，又123I与123Te的原子质量相同，所以123I与123Te的质量之比为1∶4，B正确。30．(2022·全国甲卷)两种放射性元素的半衰期分别为t0和2t0，在t＝0时刻这两种元素的原子核总数为N，在t＝2t0时刻，尚未衰变的原子核总数为eq\f(N,3)，则在t＝4t0时刻，尚未衰变的原子核总数为()A.eq\f(N,12) B.eq\f(N,9)C.eq\f(N,8) D.eq\f(N,6)答案：C解析：设在t＝0时刻，半衰期为t0的元素原子核数为x，另一种元素原子核数为y，依题意有x＋y＝N，在t＝2t0时刻，两种元素分别经历了2个半衰期和1个半衰期，有eq\f(1,22)x＋eq\f(1,2)y＝eq\f(N,3)，联立可得x＝eq\f(2,3)N，y＝eq\f(1,3)N，在t＝4t0时刻，两种元素分别经历了4个半衰期和2个半衰期，尚未衰变的原子核总数为N′＝eq\f(1,24)x＋eq\f(1,22)y＝eq\f(N,8)，故选C。31.(2022·浙江1月选考)(多选)2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约6.9×1011kW·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()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核亏损的质量约为27.6kgC．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eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n的核反应答案：CD解析：秦山核电站利用的是重核裂变释放的能量，故A错误；如果不考虑核能转化为电能时的能量损耗，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＝eq\f(E,c2)＝eq\f(6.9×1011×3.6×106,9×1016)kg＝27.6kg，但核能转化为电能的效率不可能达到100%，所以原子核质量亏损应该超过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吸收一个中子后发生裂变，生成多个核和中子，从而使核裂变反应不断进行下去，由核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知，存在eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n的核反应，故D正确。32．(2024·浙江1月选考)已知氘核质量为2.0141u，氚核质量为3.0161u，氦核质量为4.0026u，中子质量为1.0087u，阿伏加德罗常数NA取6.0×1023mol－1，氘核摩尔质量为2g·mol－1，1u相当于931.5MeV。关于氘与氚聚变成氦，下列说法正确的是()A．核反应方程式为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)nB．氘核的比结合能比氦核的大C．氘核与氚核的间距达到10－10m就能发生核聚变D．4g氘完全参与聚变释放出能量的数量级为1025MeV答案：D解析：由核反应中电荷数守恒和质量数守恒，可得氘与氚聚变成氦的核反应方程式为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，故A错误；核聚变过程释放能量，原子核变得更稳定，比结合能越大的原子核越稳定，则氘核的比结合能比氦核的小，故B错误；核力的作用范围只有约10－15m，则要使氘核与氚核发生核聚变，必须使它们的间距达到10－15m以内，故C错误；一个氘核与一个氚核发生核聚变的质量亏损Δm＝(2.0141＋3.0161－4.0026－1.0087)u＝0.0189u，则释放的能量ΔE＝Δ