第第頁第56講原子和原子核——劃重點之精細講義系列考點1α粒子散射實驗考點2原子核與原子核的衰變考點3衰變粒子在磁場中的運動軌跡考點4核力與核能計算考點5核裂變與核聚變一．原子結(jié)構1.湯姆孫原子模型1898年，J.J.湯姆孫提出了一種原子模型.他認為，原子是一個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體內(nèi)，電子鑲嵌其中.有人形象地把J.J.湯姆孫的這個模型稱為“西瓜模型”或“棗糕模型”.2．原子的核式結(jié)構(1)1909～1911年，英國物理學家盧瑟福進行了α粒子散射實驗，提出了原子的核式結(jié)構模型．(2)α粒子散射實驗①實驗裝置：如下圖所示；②實驗結(jié)果：α粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)沿原方向前進，少數(shù)發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角度大于90°，甚至被彈回．(3)核式結(jié)構模型：原子中心有一個很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)．（4）1932年，查德威克通過實驗驗證了盧瑟福的猜想，并證實了原子核中確實存在著不帶電、質(zhì)量幾乎與質(zhì)子相同的中子，用n表示.二．原子核1．原子核的組成(1)原子核由質(zhì)子和中子組成，兩者統(tǒng)稱為核子．(2)原子核常用eq\o\al(A,Z)X表示，X為元素符號，上角標A表示核的質(zhì)量數(shù)，下角標Z表示核的電荷數(shù)(原子序數(shù))．(3)同位素是具有相同的質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核，在元素周期表中處于同一位置．2．天然放射現(xiàn)象(1)天然放射現(xiàn)象：某些元素自發(fā)放射某些射線的現(xiàn)象稱為天然放射現(xiàn)象，這些元素稱為放射性元素．(2)三種射線的本質(zhì)：α射線是氦核，β射線是電子，γ射線是光子．3．原子核的衰變(1)衰變：原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化．可分為α衰變、β衰變，并伴隨著γ射線放出．(2)半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間．4．放射性同位素的應用(1)利用射線：放射性同位素放出的射線應用于工業(yè)、探傷、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等．(2)作示蹤原子．5．核反應、核力與核能(1)核反應規(guī)律：在核反應中，質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒．(2)核力①概念：組成原子核的核子之間存在的作用力．②核力特點a．核力是強相互作用(強力)的一種表現(xiàn)，在它的作用范圍內(nèi)，核力比庫侖力大得多．b．核力是短程力，作用范圍在1.5×10－15m之內(nèi)．c．每個核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核力的飽和性．(3)質(zhì)量虧損①愛因斯坦質(zhì)能方程：E＝mc2.②質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象．(4)結(jié)合能：克服核力束縛，使原子核分解為單個核子時需要的能量，或若干個核子在核力作用下結(jié)合成原子核時需要的能量．6．核裂變和核聚變(1)重核裂變①定義：使重核分裂成幾個質(zhì)量較小的原子核的核反應．②鈾核裂變：用中子轟擊鈾核時，鈾核發(fā)生裂變，一種典型的反應是生成鋇和氪，同時放出三個中子，核反應方程為：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.③鏈式反應：由重核裂變產(chǎn)生中子使裂變反應一代接一代繼續(xù)下去的過程叫做核裂變的鏈式反應．④鏈式反應的條件：a.要有足夠濃度的eq\o\al(235,92)U；b.鈾塊體積需大于臨界體積，或鈾塊質(zhì)量大于臨界質(zhì)量．(2)輕核聚變①定義：兩個輕核結(jié)合成較重的核，這樣的核反應叫聚變．②聚變發(fā)生的條件：使物體達到幾百萬度的高溫．考點1：α粒子散射實驗（1）α粒子散射實驗①實驗裝置：α粒子源R、金箔F、顯微鏡M和熒光屏S,如圖所示.②實驗過程a.α粒子源R是被鉛塊包圍的，它發(fā)射的α粒子經(jīng)過一條細通道，形成很細的一束射線，射到熒光屏上產(chǎn)生微弱的閃光，通過顯微鏡可以觀察到.b.放上金箔，觀察α粒子穿過金箔打到熒光屏上發(fā)出的閃光.c.轉(zhuǎn)動顯微鏡和熒光屏，在不同角度觀察，可以看到α粒子的散射現(xiàn)象.③實驗現(xiàn)象a.絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進.(原子內(nèi)部絕大部分是“空”的)b.少數(shù)α粒子（約占）發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn).(原子內(nèi)部有“核”存在)c.極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角大于90°,也就是說它們幾乎被反彈回來.(作用力很大，質(zhì)量很大，電荷量集中)④實驗的注意事項a.整個實驗過程在真空中進行.b.金箔需要做得很薄，α粒子才能穿過.c.使用金箔的原因是金的延展性好，可以做得很薄，另外一點就是金的原子序數(shù)大，α粒子與金原子核間的庫侖斥力大，偏轉(zhuǎn)明顯，而金原子核不會發(fā)生明顯運動.(2)對α粒子散射實驗的解釋①當α粒子穿過原子時，如果離正電體較遠，受到的正電體斥力很小，α粒子的運動方向幾乎不改變，所以絕大多數(shù)α粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。②當α粒子接近原子核時，電子對它的影響可忽略，極少數(shù)α粒子在穿過原子時距離正電體很近，因此受到很強的庫侖斥力，發(fā)生大角度散射，J.J.湯姆孫的模型無法解釋這一實驗結(jié)果.（3）J.J.湯姆孫原子模型與盧瑟福原子模型的比較項目J.J.湯姆孫原子模型盧瑟福原子模塑特點原子是充滿了正電荷的球體、電子均勻鑲嵌在原子球體內(nèi)原子內(nèi)部是非?？諘绲?、正電荷集中在一個很小的核里、電子繞核高速旋轉(zhuǎn)α粒子散射實驗受力α粒子在原子內(nèi)部時，受到的庫侖斥力相互抵消，幾乎為零少數(shù)靠近原子核的α粒子受到的庫侖力大，而大多數(shù)離核較遠的α粒子受到的庫侖力較小偏轉(zhuǎn)不會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，更不會被彈回絕大多數(shù)α粒子運動方向不變，少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角度超過90°,有的甚至被彈回分析不符合α粒子散射現(xiàn)象符合α粒子散射現(xiàn)象【考向1】1909年，英國物理學家盧瑟福和他的助手蓋革、馬斯登一起進行了著名的“α粒子散射實驗”。如圖所示，某同學描繪了幾個α粒子穿過金箔前后的可能軌跡，下列敘述正確的是（）A．盧瑟福早于貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了α射線B．通過盧瑟福的“α粒子散射實驗”可以估算出原子核半徑的數(shù)量級C．軌跡d的大角度偏轉(zhuǎn)不可能出現(xiàn)D．軌跡b、c的大角度偏轉(zhuǎn)可能出現(xiàn)【答案】B【詳解】A．貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，人們意識到原子核可以再分，后來盧瑟福發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)，放射出的射線并不單一，發(fā)現(xiàn)了α射線，A錯誤；B．盧瑟福通過“α粒子散射實驗”發(fā)現(xiàn)，大部分α粒子可以穿過金箔，約有18000的α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，原子核的截面積約為原子截面積18000，在知道了原子的大小的數(shù)量級的情況下，從而得出原子核很小，其半徑的數(shù)量級為C．軌跡d的大角度偏轉(zhuǎn)恰好是α粒子與原子核相碰，是可能出現(xiàn)的，C錯誤；D．α粒子與原子核帶同種電荷，不可能出現(xiàn)軌跡b、c的偏轉(zhuǎn)情況，D錯誤。故選B?！究枷?】如圖所示是盧瑟福α粒子散射實驗的實驗裝置圖，以下說法正確的是（

）A．α粒子是電子B．圖中僅在A點可以觀察到α粒子C．α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)主要是由于α粒子與金箔中電子的相互作用引起的D．絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來方向前進，說明原子內(nèi)部絕大部分是空的【答案】D【詳解】A．α粒子是氦核，A錯誤；B．絕大部分α粒子會通過金屬箔到達A點，但有少部分α粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故其它位置也可以觀察到α粒子，B錯誤；C．α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)主要是由于α粒子與金箔中的原子核相互作用引起的，C錯誤；D．由于原子內(nèi)部絕大部分是空的，則絕大多數(shù)α粒子與原子核的作用力很小，穿過金箔后基本上仍沿原來方向前進，D正確。故選D。【考向3】（多選）如圖為盧瑟福所做的α粒子散射實驗裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時，下述說法中正確的是（）A．相同時間內(nèi)在A時觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B．放在C、D位置時屏上觀察不閃光C．該實驗說明原子中正電荷是均勻分布的D．只有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度散射的原因是原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量集中在一個很小的核上【答案】AD【詳解】AB．該實驗的實驗現(xiàn)象是絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，即相同時間內(nèi)在A時觀察到屏上的閃光次數(shù)最多，但有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，即放在C位置時屏上觀察到少數(shù)閃光，放在D位置屏上觀察到極少數(shù)閃光，故A正確，B錯誤；CD．由上述實驗說明了：原子中正電荷并不是均勻分布的，占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的物質(zhì)集中在很小的空間范圍，故C錯誤，D正確。故選AD?？键c2：原子核與原子核的衰變1.三種射線的本質(zhì)及特點種類α射線β射線γ射線本質(zhì)高速氦核流(粒子流)高速電子流(粒子流)高頻電磁波(光子流)帶電情況2e-e不帶電真空中的傳播速度約0.1c約0.99cc對空氣的電離作用很強較弱很弱(幾乎不電離)穿透本領一張紙就可以擋住，最弱能穿透幾毫米厚的鋁板，較強能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土，最強在電場或磁場中的運動偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)且與α射線偏轉(zhuǎn)方向相反不偏轉(zhuǎn)能量很高很高波長很短的光子，能量很高來源原子核內(nèi)兩個質(zhì)子和兩個中子原子核內(nèi)中子變成質(zhì)子放出的電子伴隨著α衰變或β衰變(原子核受激發(fā))而產(chǎn)生2．衰變規(guī)律及實質(zhì)(1)兩種衰變的比較衰變類型α衰變β衰變衰變方程衰變實質(zhì)2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成一個整體射出中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子衰變規(guī)律質(zhì)量數(shù)守恒（不是質(zhì)量守恒）、電荷數(shù)守恒新核的變化核子數(shù)減少4核子數(shù)不變質(zhì)子減少2個，中子減少2個質(zhì)子增加1個，中子減少1個元素周期表中位置前移2位元素周期表中位置后移1位衰變次數(shù)的計算觀察α、β衰變，我們不難發(fā)現(xiàn)質(zhì)量數(shù)的減少是由于α衰變造成的，所以我們在計算時先計算α衰變的次數(shù)，后計算β衰變的次數(shù)以為例，算法如下：第一步計算α衰變的次數(shù)第二步計算β衰變的次數(shù)①β衰變放出的電子是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子而放出的，來源于原子核內(nèi)部，而不是核外的電子.②γ射線：γ射線經(jīng)常是伴隨著α衰變或β衰變同時產(chǎn)生的．其實質(zhì)是放射性原子核在發(fā)生α衰變或β衰變的過程中，產(chǎn)生的新核由于具有過多的能量(核處于激發(fā)態(tài))而輻射出光子．3．原子核的人工轉(zhuǎn)變（1）核反應：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核或者發(fā)生狀態(tài)變化的過程，稱為核反應.（2）核反應的條件：用α粒子、質(zhì)子、中子和γ光子等其他粒子轟擊原子核使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變.（3）遵循的原則：在核反應中，質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒.（4）核反應的實質(zhì)：用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打開，而是將粒子打人原子核內(nèi)部使核發(fā)生了轉(zhuǎn)變.（5）盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程為：盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核是人類第一次實現(xiàn)的原子核的人工轉(zhuǎn)變。（6）查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程為：中子不帶電，用它轟擊原子核，不受庫侖力的影響，人們用中子轟擊各種原子核，獲得許許多多人工放射性同位素，用它轟擊鈾核，實現(xiàn)了原子能的利用。(3)居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應方程為：這是人類第一次用人工方法獲得放射性同位素，是磷的放射性同位素，可以像天然放射性元素一樣發(fā)生衰變，.人工轉(zhuǎn)變核反應與衰變異同(1)不同點：原子核的人工轉(zhuǎn)變，是一種核反應，是其他粒子與原子核相碰撞的結(jié)果，需要一定的裝置和條件才能發(fā)生，而衰變是原子核的自發(fā)變化，它不受物理、化學條件的影響。(2)相同點：人工轉(zhuǎn)變與衰變過程一樣，在發(fā)生過程中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)都守恒，反應前后粒子總動量守恒.4．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(nèi)部自身因素決定的，跟原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓強)或化學狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關．（3）適用條件：半衰期描述的是統(tǒng)計規(guī)律，不適用于少量原子核的.【考向4】（2024·北京石景山·一模）工業(yè)部門可以使用放射性同位素發(fā)出的射線來測厚度。某軋鋼廠的熱軋機上安裝的射線測厚裝置如圖所示，讓γ射線穿過鋼板，探測器探測到的γ射線強度與鋼板的厚度有關，將射線強度的信號輸入計算機，可對鋼板的厚度進行自動控制。下列說法正確的是（）A．若鋼板變厚，則探測到γ射線變?nèi)魾．若鋼板內(nèi)部有裂縫，則探測到γ射線變?nèi)魿．該裝置主要利用γ射線的電離能力D．若僅把γ射線換為α射線，該裝置仍正常運行【答案】A【詳解】A．若鋼板變厚，則對γ射線的阻礙變強，探測到γ射線變?nèi)?，故A正確；B．若鋼板內(nèi)部有裂縫，則對γ射線的阻礙變?nèi)?，探測到γ射線變強，故B錯誤；C．該裝置主要利用γ射線的穿透能力，故C錯誤；D．該裝置主要利用γ射線的穿透能力，而α射線的穿透能力很弱，若僅把γ射線換為α射線，該裝置不能正常運行，故D錯誤。故選A?！究枷?】利用帶電粒子在電磁場中的運動，制作出的質(zhì)譜儀可測量粒子的比荷。在研究放射性元素射線性質(zhì)的實驗裝置如圖所示，左圖是三類射線在垂直紙面向外的磁場中的偏轉(zhuǎn)情況的示意圖。右圖是兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的兩極a、b連接，放射源發(fā)出的射線從其上方小孔向外射出。下列說法錯誤的是（）A．放射源可以打出三類射線，說明同時發(fā)生ɑ、β、γ衰變B．ɑ射線穿透能力最弱，速度也最慢，打到A板的是ɑ射線C．a(chǎn)為電源正極，到達A板的為β射線，不偏轉(zhuǎn)的是γ射線D．正負極判斷看射線在兩板間的軌跡，比荷大的偏向A板【答案】B【詳解】從右圖可以看出，到達兩極板的粒子做類平拋運動，到達A極板的粒子的豎直位移小于到達B板粒子的，粒子在豎直方向做勻速直線運動，則據(jù)平拋運動公式，知兩個粒子初速度v相差約10倍，但兩者比荷相差幾千倍，兩極板電壓U相同，比荷小的飛行距離短，所以電子的豎直位移小，故達到A極板距離小，是β射線，A極板帶正電，a為電源的正極。本題選錯誤的，故選B?！究枷?】（2024·北京海淀·三模）2024年4月19日起，日本開始排放第五批福島核污染水，預計排放19天。核污染水中含有一定量的放射性核素“氚”，該核素可在生物體內(nèi)富集，損害生物體的健康。已知氚的衰變方程為13A．氚核發(fā)生的是α衰變B．衰變產(chǎn)物X來自氚的核外電子C．該衰變產(chǎn)生的射線穿透能力比γ射線強D．若立即停止排放，12年后因排污導致的核輻射量會減少50【答案】D【詳解】A．根據(jù)核反應的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)為-1，則X為電子，則氚核發(fā)生的是β衰變，故A錯誤；B．衰變產(chǎn)物X來自氚核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時放出的電子，故B錯誤；C．β射線穿透能力比γ射線弱，故C錯誤；D．若立即停止排放，12年后即經(jīng)過一個半衰期，會有一半氚核發(fā)生衰變，即因排污導致的核輻射量會減少50%，故D正確。故選D。【考向7】（2024·安徽·三模）天然放射性元素90232ThA．衰變過程共有6次α衰變和5次β衰變B．有6個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子C．82208PbD．在高溫高壓下可縮短90232【答案】C【詳解】A．核衰變中遵循電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，每次α衰變質(zhì)量數(shù)少4，電荷數(shù)少2，每次β衰變質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)加1，則共有6次α衰變和4次β衰變，故A錯誤；B．一次β衰變有一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子，共4個，故B錯誤；C．衰變產(chǎn)物82208D．半衰期與物理狀態(tài)無關，故D錯誤。故選C?！究枷?】（2024·安徽·二模）2023年12月7日，錦屏大設施正式投入科學運行，是我國又一項“國之重器”，其主要功能是為前沿物理科學研究提供不受宇宙射線影響的實驗環(huán)境。當宇宙射線中的高能粒子撞擊地球大氣層中大氣原子核時會產(chǎn)生二次粒子簇射．一宇宙射線中的α粒子與大氣中氮原子核發(fā)生作用的核反應方程為24He+A．該核反應為α衰變 B．X粒子由湯姆孫發(fā)現(xiàn)C．該核反應中X為光子 D．該核反應電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)也守恒【答案】D【詳解】AC．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知反應方程式中的X為11B．質(zhì)子是由盧瑟福通過α粒子轟擊氮原子時發(fā)現(xiàn)的，而電子是由湯姆孫發(fā)現(xiàn)的，故B錯誤；D．核反應遵循電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，故D正確。故選D?！究枷?】下列關于原子物理的知識，說法正確的是（

）A．盧瑟福α粒子散射實驗說明原子的棗糕模型理論是正確的B．在核反應方程24C．β射線是高速運動的電子流，經(jīng)過β衰變后原子在周期表中的位置向后移一位D．氫的半衰期是3.8天，8個氫原子核經(jīng)過7.6天之后，還剩下2個未發(fā)生衰變【答案】C【詳解】A．盧瑟福α粒子散射實驗說明原子的棗糕模型理論是錯誤的，故A錯誤；B．在核反應方程24C．β射線是高速運動的電子流，經(jīng)過β衰變后，原子核中的質(zhì)子數(shù)增加1個，原子在周期表中的位置向后移一位，故C正確；D．半衰期只適用于大量原子核的衰變規(guī)律，氫的半衰期是3.8天，8個氫原子核經(jīng)過7.6天之后，不一定還剩下2個未發(fā)生衰變，故D錯誤。故選C?？键c3：衰變粒子在磁場中的運動軌跡在勻強磁場中，靜止的放射性元素的原子核沿垂直于磁場方向放射出一個粒子后，在洛倫茲力的作用下衰變放出的粒子和新核都做勻速圓周運動。解答此類問題步驟如下.(1)衰變過程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒.(2)衰變過程中動量守恒。(3)帶電粒子的運動方向垂直于磁場方向時，由洛倫茲力提供向心力做勻速圓周運動.(4)靜止的原子核發(fā)生α衰變或β衰變時遵循如下規(guī)律。①動量守恒：m?v?+m?v?=0.②軌跡半徑：(動量大小相等).③運動周期：.④運動軌跡：β衰變，內(nèi)切圓；α衰變，外切圓.它們在磁場中運動的軌跡特點如表所示：α衰變兩圓外切，α粒子的軌跡半徑大β衰變兩圓內(nèi)切，β粒子的軌跡半徑大【考向10】如圖所示，靜止的氡原子核（86222Rn）在垂直于紙面的勻強磁場中，由于衰變放出某種粒子而生成一個新的原子核，新核和粒子的運動徑跡是兩個在紙面內(nèi)的外切圓。已知大圓與小圓直徑之比是A．該核反應方程是86222Rn→C．該核反應方程是86222Rn【答案】B【詳解】A．設新核和粒子的質(zhì)量分別為m1、m2，速度大小分別為v1、v2，電荷量分別為q1、q2。新核做圓周運動過程中洛倫茲力提供向心力q則新核做圓周運動的半徑為r同理可得，粒子做圓周運動的半徑為r靜止的氡原子核由于衰變放出某種粒子而生成一個新的原子核的過程動量守恒，則有m聯(lián)立可得r由上述分析可知，軌跡半徑與電荷量成反比，故小圓軌跡是新核的，大圓軌跡是粒子的，新核與粒子受力方向相反，速度方向也相反，由左手定則可知，新核與粒子電性相同，故二者均帶正電，且電荷量之比為85:1，故AC錯誤，B正確；D．由上述分析可知，小圓軌跡是新核的，大圓軌跡是粒子的。因為新核與粒子均帶正電，由左手定則可知，磁場方向垂直紙面向里，D錯誤。故選B?！究枷?1】鈉的放射性同位素Na靜止在勻強磁場中，某時刻一個Na原子核發(fā)生核反應，僅產(chǎn)生的兩新粒子（分別標記為1、2)，沿垂直磁場方向運動，形成的軌跡如圖所示，兩粒子的速率為v1、v2，電荷量為q1、q2，軌跡半徑為r1、r2，兩軌跡半徑比為A．該核反應為裂變反應B．該核反應為α衰變C．兩粒子的電荷量之比qD．兩粒子的速率之比v【答案】C【詳解】A．該反應為原子核的衰變，A錯誤；BC．根據(jù)Bvq=m可得r=根據(jù)動量守恒定律0=可知兩個粒子動量大小相等，方向相反，可得q又因為Na原子的電荷量為11e，可知q1=?e所以粒子1為電子，該核反應為β衰變，B錯誤，C正確；D．由于兩粒子動量大小相等，所以有v由于電子質(zhì)量相比原子質(zhì)量很小很小，所以兩粒子的速率之比不為12:1，D錯誤。故選C?！究枷?2】（多選）靜止在勻強磁場中的92238A．該核反應方程為92238U→90234X＋B．α粒子和X粒子在磁場中做圓周運動時轉(zhuǎn)動方向相反C．軌跡1、2分別是α粒子、X粒子的運動軌跡D．α粒子、X粒子運動軌跡半徑之比為45∶1【答案】AD【詳解】A．根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知該核反應方程為92238U→90234X＋故A正確；CD．衰變過程動量守恒，且α粒子和X粒子初速度方向相反，所以α粒子和X粒子的動量大小相等。假設質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在磁感應強度大小為B的勻強磁場中做速率為v、半徑為R的勻速圓周運動，則根據(jù)牛頓第二定律有qvB=m解得R=由上式可知α粒子、X粒子運動軌跡半徑之比為R所以軌跡1、2分別是X粒子、α粒子的運動軌跡，故C錯誤，D正確；B．α粒子和X粒子均帶正電，在軌跡切點處，α粒子的速度向上，X粒子的速度向下，根據(jù)左手定則可知α粒子和X粒子在磁場中做圓周運動時轉(zhuǎn)動方向均為順時針方向，故B錯誤。故選AD?！究枷?3】（多選）在勻強磁場中靜止著一個原子核ZAX，某一時刻發(fā)生了一次衰變放出某種粒子，放出的粒子與生成的新核在與磁場方向垂直的平面內(nèi)做勻速圓周運動，得到粒子與新核的軌跡是外切圓，如圖所示，已知磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里，粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，粒子做圓周運動的半徑為A．放出的粒子是β粒子，對應的軌跡是大圓，粒子和新核繞行的方向均為順時針B．放出的粒子是α粒子，對應的軌跡是大圓，粒子和新核繞行的方向均為逆時針C．若新核與粒子的軌道半徑之比為1︰43，則X核中的質(zhì)子數(shù)Z＝86D．衰變后產(chǎn)生的新核做圓周運動的速率為v=【答案】BD【詳解】AB．原子核發(fā)生衰變后得到兩種粒子，因為粒子與新核的軌跡是外切圓，可知兩種粒子帶同種電荷，即發(fā)生的是α衰變，根據(jù)動量守恒定律可知，兩粒子動量等大反向，根據(jù)R=mv可知，帶電量較小的α粒子對應的圓軌道半徑較大，根據(jù)左手定則可知粒子和新核繞行的方向均為逆時針，選項A錯誤，B正確；C．若新核與粒子的軌道半徑之比為1︰43，則電量之比為43:1，因α粒子帶兩個單位正電荷，可知新核帶86個正電荷，則X核中的質(zhì)子數(shù)Z＝86+2=88，選項C錯誤；D．對粒子q因新核的質(zhì)量數(shù)為A-4，則質(zhì)量m電荷數(shù)為86，則電量為43q，則對新核43qvB=解得v=選項D正確。故選BD?？键c4：核力與核能計算1.核力及基本相互作用（1）核力與核子是否帶電無關.質(zhì)子與質(zhì)子之間、質(zhì)子與中子之間、中子與中子之間都可以有核力作用，與核子的電荷無關.（2）四種基本相互作用2.結(jié)合能(1)結(jié)合能并不是由于核子結(jié)合成原子核而具有的能量，而是把核子分開需要吸收的能量或者核子結(jié)合成原子核需要放出的能量.(2)結(jié)合能的大小與組成原子核的核子數(shù)有關，組成原子核的核子數(shù)越多，結(jié)合能越大.3.比結(jié)合能(1)比結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，叫作比結(jié)合能，也叫作平均結(jié)合能.它反映了一個原子核的穩(wěn)定程度，比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定.(2)比結(jié)合能曲線①不同原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)變化的圖線如圖所示.圖中可以看出，中等質(zhì)量的原子核的比結(jié)合能最大，輕核和重核的比結(jié)合能比中等大小的核要小.②對比結(jié)合能的理解a.比結(jié)合能的大小反映原子核的穩(wěn)定程度，比結(jié)合能越大，原子核就越難拆開，表示原子核越穩(wěn)定。b.核子數(shù)較小的輕核與核子數(shù)較大的重核，比結(jié)合能都比較小，中等核子數(shù)的原子核比結(jié)合能較大。c.比結(jié)合能較小的原子核轉(zhuǎn)化成比結(jié)合能較大的原子核時要釋放能量，反之要吸收能量。d.中等大小的原子核的比結(jié)合能較大，因而中等大小的原子核較穩(wěn)定。③核子平均質(zhì)量曲線對比比結(jié)合能曲線和核子平均質(zhì)最曲線可以發(fā)現(xiàn)比結(jié)合能越大，核子平均質(zhì)量越小，即質(zhì)量虧損越大.由前述兩個曲線可以看出，原子核的核子平均質(zhì)量最小，在所有原子核中是最穩(wěn)定的.并不是結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，而是比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定；原子核較大時，原子核的結(jié)合能盡管很大，但原于核卻會變得很不穩(wěn)定，很容易發(fā)生衰變.4.質(zhì)量虧損（1）愛因斯坦的質(zhì)能方程：E=mc2,指出了物體的能量與它的質(zhì)量的關系.(1)質(zhì)量或能量是物質(zhì)的屬性之一，絕不能把物質(zhì)和它們的某一屬性(質(zhì)量或能量)等同起來.(2)質(zhì)能方程揭示了質(zhì)量和能量的不可分割性，建立了這兩個屬性在數(shù)值上的關系，這兩個量分別遵守質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律，質(zhì)量和能量在數(shù)值上的聯(lián)系絕不等于這兩個量可以相互轉(zhuǎn)化.(3)質(zhì)量虧損不是否定了質(zhì)量守恒定律.根據(jù)愛因斯坦的相對論，輻射出的γ光子靜質(zhì)量雖然為零，但它具有動質(zhì)量，而且這個動質(zhì)量剛好等于虧損的質(zhì)量，所以質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律仍成立.(4)核反應中的質(zhì)量虧損，并不是指這部分質(zhì)量消失或質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量.物體的質(zhì)量應包括靜質(zhì)量和動質(zhì)量，質(zhì)量虧損是靜質(zhì)量的減少，減少的靜質(zhì)量轉(zhuǎn)化為與輻射能量相聯(lián)系的動質(zhì)量，另外，質(zhì)量虧損也不是核子個數(shù)的減少，核反應中核子個數(shù)是不變的.(5)質(zhì)能方程說明，一定的質(zhì)量總是跟一定的能量相聯(lián)系的.具體來說，一定質(zhì)量的物體所具有的總能量是一定的，等于光速的平方與其質(zhì)量之積，這里所說的總能量，不是單指物體的動能、核能戴其他哪一種能量，而是物體所具有的各種能量的總和。4．計算核能的幾種方法(1)根據(jù)ΔE＝Δmc2計算，計算時Δm的單位是“kg”，c的單位是“m/s”，ΔE的單位是“J”．(2)根據(jù)ΔE＝Δm×931.5MeV計算．因1原子質(zhì)量單位(u)相當于931.5MeV的能量，所以計算時Δm的單位是“u”，ΔE的單位是“MeV”．(3)根據(jù)平均結(jié)合能來計算核能原子核的結(jié)合能＝平均結(jié)合能×核子數(shù)．核反應后生成的所有新核的總結(jié)合能與核反應前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合能之差，就是該次核反應所釋放的核能.(4)有時可結(jié)合動量守恒和能量守恒進行分析計算，此時應注意動量、動能關系式p2＝2mEk的應用．【考向14】（2024·黑龍江佳木斯·三模）鈷是一種具有戰(zhàn)略性意義的金屬元素，在手機電池中有重要應用。Co衰變的核反應方程為2760Co→2860Ni+?10e，經(jīng)過2A．經(jīng)過t的時間，16個2760B．γ射線的穿透本領比β粒子弱C．該核反應中釋放的能量為mD．β粒子是2760【答案】C【詳解】A．半衰期具有統(tǒng)計意義，對少數(shù)的原子核沒有意義，少量放射性元素的衰變是一個隨機事件，對于8個放射性元素，無法準確預測其衰變的個數(shù)，故A錯誤；B．根據(jù)三種射線的特點可知，γ射線的穿透本領比β射線強，故B錯誤；C．根據(jù)質(zhì)能方程可知核反應中釋放的能量為Δ故C正確；D．根據(jù)β衰變的實質(zhì)可知，β粒子是原子核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時產(chǎn)生的，故D錯誤。故選C?！究枷?5】（2024·湖北武漢·二模）研究表明，某些元素的原子核有可能從靠它很近的核外電子中“俘獲”一個電子而形成一個新原子，人們把這種現(xiàn)象叫做“K俘獲”。例如：一個鈹原子核（47Be）會從K層電子軌道上俘獲一個電子后生成一個處于激發(fā)態(tài)的鋰核，和一個具有能量且不帶電的質(zhì)量數(shù)為零的中微子v。處于激發(fā)態(tài)的鋰核（A．該反應屬于β衰變B．該反應前后沒有質(zhì)量虧損C．鈹原子核內(nèi)有4個中子，3個質(zhì)子D．該反應的本質(zhì)是一個質(zhì)子俘獲一個電子后生成一個中子【答案】D【詳解】AD．該反應的本質(zhì)是一個質(zhì)子俘獲一個電子后生成一個中子；不是放出一個電子，所以不屬于β衰變，故A錯誤，D正確；B．該反應釋放能量，反應前后有質(zhì)量虧損，故B錯誤；C．鈹原子核（47故選D?！究枷?6】（2023·山東濱州·二模）不同原子核的比結(jié)合能不同，如圖是按照實際測量結(jié)果畫的圖像，根據(jù)圖像和所學知識，下列說法中正確的是（

）．A．結(jié)合能是由于核子結(jié)合成原子核而具有的能量B．隨著原子質(zhì)量數(shù)的增加，原子核的比結(jié)合能增大C．鈾核92235U比鋇核D．兩個氘核12H結(jié)合成氦核【答案】C【詳解】A．結(jié)合能不是由于核子結(jié)合成原子核而具有的能量，而是為了把核子分開而需要的能量，故A錯誤；B．由圖像可知隨著原子質(zhì)量數(shù)的增加，原子核的比結(jié)合能先增大后減小，故B錯誤；C．由圖像可知鈾核92235U的比結(jié)合能與核子數(shù)的乘積大于鋇核54144Ba的比結(jié)合能與核子數(shù)的乘積，即鈾核D．兩個氘核12H結(jié)合成氦核故選C?！究枷?7】已知鍶90的半衰期為28年，其衰變方程為3890Sr→3990A．衰變方程中的X為質(zhì)子 B．3890Sr的比結(jié)合能小于C．此反應的實質(zhì)是Sr原子發(fā)生電離 D．經(jīng)過84年，會有23【答案】B【詳解】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可知X為電子，A項錯誤；B．衰變反應是放能反應，衰變產(chǎn)物3990Y是一種更穩(wěn)定的元素，可知其比結(jié)合能大于C．β衰變的實質(zhì)是原子核內(nèi)部的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子，同時釋放出一個電子，C項錯誤；D．根據(jù)半衰期公式，經(jīng)過84年即3個半衰期還剩下(12)故選B。【考向18】2023年8月24日，日本啟動核污染水排海，排放的核污染水里含64種放射性元素，將對全人類和海洋生命產(chǎn)生長久的重大威脅。核污染水中84210Po發(fā)生衰變時的核反應方程為84210Po→A．利用海水稀釋可以使84210B．該核反應中84210Po發(fā)生了C．衰變后82206Pb與X粒子的結(jié)合能之和小于衰變前D．該核反應過程中的質(zhì)量虧損為Q【答案】D【詳解】A．半衰期是放射性元素本身的屬性，利用海水稀釋后，84210B．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，X的質(zhì)量數(shù)為210-206=4根據(jù)電荷數(shù)守恒，X的電荷數(shù)為84-82=2所以X為24HeC．核反應過程中放出的核能為反應后生成的所有新核的總結(jié)合能與反應前所有原子核的總結(jié)合能之差，所以衰變后82206Pb與X粒子的結(jié)合能之和大于衰變前D．該核反應過程中的質(zhì)量虧損為Δ故D正確。故選D?！究枷?9】（2024·安徽·三模）2024年2月，日本福島第一核電站核污染水凈化裝置中，含有放射性物質(zhì)的大量核污染水發(fā)生泄漏。核污水中包含多種放射性元素，如氚、鍶、钚、碘等，其中碘的衰變方程為53131I→54131Xe+A．衰變產(chǎn)生的β射線來自于53131B．放射性元素經(jīng)過兩個完整的半衰期后，將完全衰變殆盡C．原子核衰變時質(zhì)量虧損，質(zhì)量數(shù)減少D．該核反應要釋放能量【答案】D【詳解】A．53131B．半衰期是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，經(jīng)過兩個完整的半衰期后，還剩四分之一的原子核沒有衰變，故B錯誤；C．原子核衰變時滿足電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒，故C錯誤；D．該反應質(zhì)量虧損為Δ由此可知，該核反應釋放能量，故D正確。故選D?？键c5：核裂變與核聚變1.鏈式反應(1)鏈式反應的定義及條件①定義：當一個中子引發(fā)一個鈾核裂變后，如果反應釋放出的中子又轟擊其他鈾核發(fā)生反應，再引起新的核裂變，就能使核裂變反應不斷地進行下去.這樣的反應一代接一代繼續(xù)下去的過程，叫作核裂變的鏈式反應.②條件：鈾的純度足夠高；鈾塊的體積大于或等于臨界體積，或者鈾塊的質(zhì)量大于或等于臨界質(zhì)量。2.核裂變和核聚變的區(qū)別重核裂變輕核聚變（熱核反應）反應式放能原理重核分裂成兩個或多個中等質(zhì)量的原子核放出能量兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核放出能量放能多少平均每個核子放出的能量約為0.85MeV平均每個核子放出的能量約為3.5MeV核廢料處理難度聚變反應的核廢料處理起來要比裂變反應的簡單得多原料的蘊藏量鈾在地球上儲量有限,尤其是鈾235在鈾礦中只占0.7%主要原料氘在地球上儲量非常豐富，1L水中大約有0.03g氘,如果用來進行熱核反應，放出的能最與300L汽油相當可控性反應速度比較容易受人工控制,核電站就是利用重核裂變發(fā)電很難控制(1)重核裂變需要在人工控制的核反應中進行，自然界不會自發(fā)產(chǎn)生，這也是裂變與衰變的區(qū)別之一.(2)重核裂變是中子轟擊質(zhì)量數(shù)較大的原子核，使之分裂成中等質(zhì)量的原子核，同時釋放大量的能量，放出更多的中子的過程。裂變過程不是中子把重核撞碎，而是中子打入到原子核內(nèi)部，形成不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)核，而后分裂成新核.(3)熱中子：速度與熱運動速度相當?shù)闹凶幼钸m于引發(fā)核裂變，這樣的中子就是“熱中子”,或稱慢中子.(4)慢化劑的原理：核裂變產(chǎn)生的是速度很大的快中子，但是中子的速度如果太快，鈾核將不能“捉”住它，即不能發(fā)生核裂變.因此要在鈾棒周圍要放“慢化劑”,快中子跟慢化劑中的原子核碰撞后，中子能量減少，變?yōu)槁凶?(5)核聚變一旦發(fā)生，就不再需要外界給它提供能量，靠自身產(chǎn)生的熱就可以使反應進行下去.(6)從核子的比結(jié)合能來看，所有原子核均具有比結(jié)合能，很輕的核的比結(jié)合能較小，很重的核的比結(jié)合能也較小，而次輕核和中等質(zhì)量的核的比結(jié)合能較大，反應向比結(jié)合能較大的方向進行，故輕核聚變和重核裂變均能釋放能量.3.核反應方程的書寫方法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(zhì)子(eq\o\al(1,1)H)、中子(eq\o\al(1,0)n)、α粒子(eq\o\al(4,2)He)、β粒子(eq\o\al(0,－1)e)、正電子(eq\o\al(0,1)e)、氘核(eq\o\al(2,1)H)、氚核(eq\o\al(3,1)H)等．②掌握核反應方程遵守的規(guī)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(jù)，所以要理解并應用好質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律．【考向20】（2024·浙江·三模）以下關于原子核相關內(nèi)容，說法正確的是（

）A．查德威克用α粒子轟擊鈹核得到中子，這是人類第一次實現(xiàn)的原子核的人工轉(zhuǎn)變B．β射線的產(chǎn)生說明原子核中存在電子C．γ射線的電離能力很弱，穿透能力很強D．核電站的裂變反應堆中，慢化劑的作用是將“熱中子”轉(zhuǎn)化為“慢中子”【答案】C【詳解】A．盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，產(chǎn)生了氧的一種同位素--氧17和一個質(zhì)子，這是人類第一次實現(xiàn)的原子核的人工轉(zhuǎn)變，A錯誤；B．β射線是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子時，放出一個電子，B錯誤；C．γ射線的電離能力很弱，穿透能力很強，C正確；D．核電站的裂變反應堆中，慢化劑的作用是將“中子”轉(zhuǎn)化為“慢（熱）中子”，更容易引起裂變，D錯誤。故選C?！究枷?1】（2024·北京海淀·二模）下列核反應方程中，屬于核裂變的是（）A．614C→C．12H??+??【答案】B【詳解】A．A的衰變生成物里有電子，屬于β衰變，故A錯誤；B．B反應是用中子轟擊重核使重核轉(zhuǎn)變成輕核，屬于核裂變反應，故B正確；C．C反應是輕核聚變，是氫彈的基本反應方程，故C錯誤；D．D是用α粒子轟擊原子核發(fā)生核反應，是原子核的人工轉(zhuǎn)變，是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的方程，故D錯誤。故選B?！究枷?2】（2024·廣東·二模）科幻片《流浪地球2》再次帶領大家回到“氦閃”的世界?！昂らW”的本質(zhì)是恒星內(nèi)部的氦核聚變，其核聚變反應方程為24He+24He+24He→A．該核反應方程中的X是氮核B．24C．該聚變反應釋放的核能為mD．X核的比結(jié)合能為6【答案】D【詳解】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的電荷數(shù)為6，質(zhì)量數(shù)為12，X是碳核，故A錯誤；B．聚變反應釋放能量，表明X核比24He核更加穩(wěn)定，則C．根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，該聚變反應釋放的核能△E=故C錯誤；D．根據(jù)比結(jié)合能的定義可知，X核的比結(jié)合能為6故D正確。故選D?！究枷?3】（2024·遼寧丹東·二模）核電作為清潔低碳、安全高效、穩(wěn)定且可大規(guī)模發(fā)展的綠色低碳能源，在推動綠色發(fā)展和助力“雙碳”目標實現(xiàn)方面發(fā)揮著重要的作用。據(jù)統(tǒng)計，一座百萬千瓦電功率的核電廠和燃煤電廠相比，每年可以減少二氧化碳排放600多萬噸，可見核能是減排效應較大的能源之一。下列關于核反應的說法正確的是（

）A．重核裂變過程中能釋放能量而輕核聚變過程中只吸收能量B．核反應堆中發(fā)生的核裂變方程為92C．核裂變產(chǎn)生的一個56144D．92235U的半衰期為7億年，100個【答案】C【詳解】A．核聚變時釋放能量，質(zhì)量會虧損，故A錯誤；B．核反應堆中發(fā)生的核裂變方程為92故B錯誤；C．核裂變產(chǎn)生的一個56144D．半衰期是對大量粒子的統(tǒng)計規(guī)律，100個92235故選C?！究枷?4】（2024·山東煙臺·三模）近日，中國科學家在人造太陽領域取得了重大突破，新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”成功完成了一系列實驗，并取得了重大科研進展，標志著我國掌握了可控核聚變高約束先進控制技術。若兩個氘核對心碰撞發(fā)生核聚變，核反應方程為12H+12H→A．X為質(zhì)子B．該核反應前后核子的總質(zhì)量相等C．該核反應釋放的核能為3D．氦核的比結(jié)合能E2小于氘核的比結(jié)合能E1【答案】C【詳解】A．根據(jù)核反應方程滿足電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，可知X為01B．兩個氘核對心碰撞發(fā)生核聚變，質(zhì)量虧損釋放核能，則反應前的總質(zhì)量大于反應后的總質(zhì)量，故B錯誤；C．核反應釋放核能等于生成物結(jié)合釋放的能量與反應物拆開吸收能量之差，故有Δ故C正確；D．因氦核的結(jié)合釋放的能量大于氘核拆開吸收的能量，則氦核的比結(jié)合能E2大于氘核的比結(jié)合能E1，故D錯誤。故選C?！菊骖}1】（2024·全國·高考真題）氘核可通過一系列聚變反應釋放能量，總的反應效果可用612H→2A．x=1，y=2 B．x=1，y=3 C．x=2，y=2 D．x=3，y=1【答案】C【詳解】根據(jù)反應前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得6×2=2×4+x+y6=2×2+y解得x=2，y=2故選C?！菊骖}2】（2024·廣東·高考真題）我國正在建設的大科學裝置——“強流重離子加速器”。其科學目標之一是探尋神秘的“119號”元素，科學家嘗試使用核反應Y+A．Y為2658Fe,C．Y為2454Cr,【答案】C【詳解】根據(jù)核反應方程Y根據(jù)質(zhì)子數(shù)守恒設Y的質(zhì)子數(shù)為y，則有y+95=119+0可得y=24即Y為245454+243=可得A故選C。【真題3】（2024·江蘇·高考真題）用粒子轟擊氮核從原子核中打出了質(zhì)子，該實驗的核反應方程式是X+A．正電子10e C．氘核21H 【答案】D【詳解】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可知X的質(zhì)量數(shù)為m=17+1?14=4根據(jù)電荷守恒可知X的電荷數(shù)為n=8+1?7=2可知X為中子24故選D?！菊骖}4】（2024·山東·高考真題）2024年是中國航天大年，神舟十八號、嫦娥六號等已陸續(xù)飛天，部分航天器裝載了具有抗干擾性強的核電池。已知3890Sr衰變?yōu)?990Y的半衰期約為29年；94238PA．3890SrB．94238PuC．50年后，剩余的3890SrD．87年后，剩余的3890Sr【答案】D【詳解】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知3890SrB．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知94238Pu衰變?yōu)?2CD．根據(jù)題意可知94238Pu的半衰期大于3890Sr的半衰期，現(xiàn)用相同數(shù)目的3890Sr故選D?！菊骖}5】（2024·甘肅·高考真題）2024年2月，我國科學家在蘭州重離子加速器國家大科學裝置上成功合成了新核素76169Os，核反應方程如下：A．質(zhì)子 B．中子 C．電子 D．α粒子【答案】B【詳解】根據(jù)反應前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得X是01故選B?！菊骖}6】（2024·廣西·高考真題）近期，我國科研人員首次合成了新核素鋨-160（76160Os）和鎢-156（74156W）。若鋨-160經(jīng)過1次α衰變，鎢A．電荷數(shù) B．中子數(shù) C．質(zhì)量數(shù) D．質(zhì)子數(shù)【答案】C【詳解】鋨-160經(jīng)過1次α衰變后產(chǎn)生的新核素質(zhì)量數(shù)為156，質(zhì)子數(shù)為74，鎢-156經(jīng)過1次β+故選C?！菊骖}7】（2024·河北·高考真題）鋰是新能源汽車、儲能和信息通信等新興產(chǎn)業(yè)的關鍵材料．研究表明，鋰元素主要來自宇宙線高能粒子與星際物質(zhì)的原子核產(chǎn)生的散裂反應，其中一種核反應方程為612C+A．01n B．?10e C．【答案】D【詳解】根據(jù)核反應前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得A=12+1?7?2×1=4，Z=6+1?3?2×1=2故式中的X為24【真題8】（2024·湖北·高考真題）硼中子俘獲療法是目前治療癌癥最先進的手段之一、510A．a(chǎn)=7，b=1 B．a(chǎn)=7，b=2 C．a(chǎn)=6，b=1 D．a(chǎn)=6，b=2【答案】B【詳解】由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得10+1=a+4，5+0=3+b解得a=7,b=2故選B?！菊骖}9】（2024·福建·高考真題）2863A．24He B．?10e C．【答案】B【詳解】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)?1，則X為?10故選B?！菊骖}10】（2024·北京·高考真題）已知釷234的半衰期是24天。1g釷234經(jīng)過48天后，剩余釷234的質(zhì)量為（

）A．0g B．0.25g C．0.5g D．0.75g【答案】B【詳解】半衰期1g釷234經(jīng)過48天后，剩余質(zhì)量m=故選B?！菊骖}11】（2024·浙江·高考真題）已知氘核質(zhì)量為2.0141u，氚核質(zhì)量為3.0161u，氦核質(zhì)量為4.0026u，中子質(zhì)量為1.0087u，阿伏加德羅常數(shù)NA取6.0×1023A．核反應方程式為1B．氘核的比結(jié)合能比氦核的大C．氘核與氚核的間距達到10?10D．4g氘完全參與聚變釋放出能量的數(shù)量級為【答案】D【詳解】A．核反應方程式為1故A錯誤；B．氘核的比結(jié)合能比氦核的小，故B錯誤；C．氘核與氚核發(fā)生核聚變，要使它們間的距離達到10?15D．一個氘核與一個氚核聚變反應質(zhì)量虧損Δ聚變反應釋放的能量是ΔE=Δm?931.5E=數(shù)量級為1025故選D。一、單選題1．（2024·江西南昌·三模）在太陽內(nèi)部發(fā)生的核反應方程有11A．光子 B．中子 C．質(zhì)子 D．正電子【答案】D【詳解】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，X是質(zhì)量數(shù)為0，根據(jù)電荷數(shù)守恒，X電荷數(shù)為1，所以X為正電子。故選D。2．（2024·江蘇·二模）在火星上太陽能電池板發(fā)電能力有限，因此科學家用放射性材料PuO2作為發(fā)電能源為火星車供電。PuO2中的Pu元素是94238PuA．43.85年 B．87.7年 C．175.4年 D．263.1年【答案】C【詳解】要使75%的942382×87.7故選C。3．（2024·遼寧葫蘆島·二模）在核能利用的研究發(fā)展史中，釷元素作為核燃料應用有很多獨特優(yōu)點，用它來發(fā)電既安全又綠色，是鈾和钚最理想的替代品，衰變方程為90234A．90234Th發(fā)生的是α衰變 B．90234C．nmX射線的穿透能力比γ射線強 D．溫度升高【答案】B【詳解】AB．根據(jù)核電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知90=91+n，234=234+m解得n=?1，m=0所以衰變方程為90則90234Th發(fā)生的是C．β射線的穿透能力比γ射線弱，故C錯誤；D．放射性元素的半衰期由原子核決定，與外界的溫度、壓強無關，所以溫度升高90234故選B。4．（2024·江蘇南通·二模）把一塊鈾礦石放在一只玻璃管內(nèi)，過幾天在管內(nèi)發(fā)現(xiàn)了氦氣，已知礦石中存在鈾核92238A．涉及到反應方程式為92B．放入礦石后至少需等待一個半衰期才有氦氣產(chǎn)生C．礦石中的鈾核發(fā)生α衰變生成氦原子D．礦石必須達到一臨界質(zhì)量才有氦氣產(chǎn)生【答案】A【詳解】A．鈾核自發(fā)進行α衰變和β衰變，會涉及到α衰變方程，即92故A正確；B．半衰期是原子核半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間，是一種針對大量原子核的統(tǒng)計規(guī)律。因此無需等待一個半衰期才產(chǎn)生氦氣。故B錯誤；C．鈾核自發(fā)進行α衰變和β衰變，放出電子和氦核，兩種微粒組合會形成氦原子，大量的氦原子就形成了氦氣，故C錯誤；D．只要存在鈾核便會發(fā)生α衰變和β衰變，無需達到一定質(zhì)量。故D錯誤。故選A。5．（2024·遼寧遼陽·二模）放射性同位素熱電機是各種深空探測器中最理想的能量源，它不受溫度及宇宙射線的影響，使用壽命可達十幾年。我國的火星探測車用放射性材料器94238Pu作為燃料，其原理為94238Pu發(fā)生α衰變時將釋放的能量轉(zhuǎn)化為電能，衰變方程為94238Pu→A．Z=90，N=142 B．Z=92，N=144C．Z=92，N=142 D．Z=90，N=144【答案】C【詳解】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷守恒定律，可知X的電荷數(shù)為92，質(zhì)量數(shù)為234，電荷數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)加中子數(shù)，所以中子數(shù)為142，即Z=92，N=142故選C。6．放射性元素A經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變后生成一新元素B，已知m>n，則元素B在元素周期表中的位置較元素A的位置（

）A．向前移動了2m?n位 B．向后移動了2m?n位C．向前移動了2m+n位 D．向后移動了2m+n位【答案】A【詳解】α粒子是24He，β粒子是?10e?2m+n=?所以新元素B在元素周期表中的位置較元素A的位置向前移動了2m?n位。故選A。7．（2024·山東青島·三模）“玉兔二號”月球車于2022年7月5日后開始休眠。月球夜晚溫度低至零下180℃，為避免低溫損壞儀器，月球車攜帶的放射性元素钚94238Pu會不斷衰變，釋放能量為儀器保溫。94238Pu通過以下反應得到：A．k=1，X為電子B．92238C．94238Pu的比結(jié)合能比D．93238Np衰變前的質(zhì)量等于衰變后X和【答案】C【詳解】A．衰變方程為93由質(zhì)量數(shù)守恒，核電荷數(shù)可得X為電子在核反應方程92由質(zhì)量數(shù)守恒可得238+2=238+k解得k=2A錯誤；B．核反應方程92不是聚變反應，是人工核反應，B錯誤；C．衰變方程為93該反應釋放核能，總核子數(shù)不變，所以94238Pu的比結(jié)合能比D．衰變方程為93該反應釋放核能，有質(zhì)量虧損，所以93238Np衰變前的質(zhì)量大于衰變后X和故選C。8．當太陽內(nèi)部的氫元素消耗殆盡后，內(nèi)部高溫高壓使三個氨核發(fā)生短暫的熱核反應，被稱為氦閃，核反應方程為324He→X，已知2A．該核反應是α衰變 B．X的中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)多C．E2=3E【答案】D【詳解】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒，可知核反應方程為3屬于輕原子核結(jié)合成較重原子核反應，所以該反應屬于核聚變，不屬于衰變，A錯誤；B．中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，因此X核中有6個中子，有6個質(zhì)子，B錯誤；CD．該反應存在質(zhì)量虧損，會釋放大量熱量，由能量守恒定律知，釋放的熱量為Q=即E2故選D。9．（2024·天津和平·二模）2023年8月25日，新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”首次實現(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高約束模式運行，再次刷新中國磁約束聚變裝置運行紀錄。核聚變是一種核反應的形式，下列關于核聚變的說法中正確的是（）A．相同質(zhì)量的核燃料，聚變產(chǎn)生的能量比裂變多B．核聚變反應可以自發(fā)進行，不需要任何條件C．太陽在核聚變的過程中質(zhì)量保持不變D．核聚變由于原料具有放射性因此不適合用來發(fā)電【答案】A【詳解】A．相同質(zhì)量的核燃料，聚變產(chǎn)生的能量比裂變多，故A正確；B．輕核聚變需要很高的溫度，使發(fā)生反應的兩個核有較大的相對動能，故B錯誤；C．太陽在核聚變的過程中放出大量能量，根據(jù)質(zhì)能方程可知，太陽的質(zhì)量有虧損，故C錯誤；D．核聚變由于不可控因此不適合用來發(fā)電，故D錯誤。故選A。10．（2024·四川雅安·三模）關于下列四幅圖的說法正確的是（）A．圖甲是α粒子散射實驗，湯姆孫據(jù)此提出了原子的核式結(jié)構模型B．圖乙是光電效應實驗，張開的驗電器指針和鋅板都帶負電C．圖丙是放射源放出三種射線在磁場中的運動軌跡，1為α射線D．圖丁是核反應堆示意圖，它是利用鈾核裂變反應釋放能量【答案】D【詳解】A．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗，提出了原子的核式結(jié)構模型，A錯誤；B．驗電器指針和鋅板連接，因失去電子而帶正電，B錯誤；C．根據(jù)左手定則，1為β粒子的運動軌跡，C錯誤；D．石墨和鎘棒起到減緩中子和吸收中子的速率，可有效控鈾核裂變反應的速率，故圖丁是利用鈾核裂變釋放能量的核反應堆，D正確。故選D。11．（2024·四川遂寧·二模）《流浪地球2》提出了太陽氦閃的概念，正是為了躲避氦閃，人類才不得不建造了大量的行星發(fā)動機讓地球離開太陽系，開啟流浪旅程?！昂らW”的本質(zhì)是恒星內(nèi)部的3個氦核發(fā)生聚變?yōu)橐粋€X核，已知一個氦核的質(zhì)量為m1，一個X核的質(zhì)量為m2，一個質(zhì)子的質(zhì)量為mp，一個中子的質(zhì)量為mn，空中的光速為c，則下列說法正確的是（）A．該聚變后X為氮核，反應方程為2B．24C．X核的比結(jié)合能為6D．該聚變反應釋放的核能為m【答案】C【詳解】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的電荷數(shù)為6，質(zhì)量數(shù)為12，X是碳核，反應方程為2故A錯誤；B．聚變反應釋放能量，表明X核比24He核更加穩(wěn)定，則C．根據(jù)比結(jié)合能的定義可知，X核的比結(jié)合能為6故C正確；D．根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，該聚變反應釋放的核能為Δ故D錯誤。故選C。12．（2024·河南商丘·三模）中國的新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”已經(jīng)實現(xiàn)100萬安培等離子體電流下的高約束模式運行，為可控核聚變的最終實現(xiàn)又向前邁出了重要一步。發(fā)生核聚變的一種核反應方程為12A．X為電子B．該核反應可以在常溫下進行C．該核反應過程中沒有質(zhì)量虧損D．24He【答案】D【詳解】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，因此X為中子，故A錯誤；B．該核反應為熱核反應，必須在高溫下進行，故B錯誤；C．該核反應釋放能量，因此有質(zhì)量虧損，故C錯誤；D．該核反應的生成物的原子核更穩(wěn)定，因此24He故選D。13．（2024·河北·三模）ITER是指國際熱核聚變實驗堆，也被譽為“人造太陽”。其運行原理是在裝置的真空室內(nèi)加入少量氫的同位素氘12H和氚13A．所有的同位素都可以用于核聚變反應B．聚變反應放出的能量主要來源于質(zhì)量虧損C．12H與D．聚變反應中帶正電的氘12H和氚【答案】B【詳解】A．并非所有同位素都能用于核聚變反應，故A錯誤；B．根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，聚變反應放出的能量主要來自質(zhì)量虧損，故B正確；C．12H與1核反應過程中會產(chǎn)生中子，故C錯誤；D．聚變反應中帶正電的12H與故選B。14．（2024·四川內(nèi)江·三模）在考古研究中，通常利用614C的衰變來測定文物的大致年代。614C衰變方程為A．614C的比結(jié)合能小于B．方程中的X是電子，它是碳原子電離時產(chǎn)生的，是原子的組成部分C．衰變是由于原子核逐漸吸收外界能量導致自身不穩(wěn)定而發(fā)生的D．半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，會隨原子核所處的環(huán)境不同而改變【答案】A【詳解】A．核反應方程式中，生成物比反應物穩(wěn)定，可知614C的