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高中物理高考 考点58 放射性、核反应、核能-备战2022年高考物理考点一遍过
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这是一份高中物理高考 考点58 放射性、核反应、核能-备战2022年高考物理考点一遍过，共18页。试卷主要包含了原子核的组成，核力，裂变反应和聚变反应，原子核的衰变和原子核的人工转变，质量亏损及核能的计算，应用质能方程解题的流程图等内容，欢迎下载使用。
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：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。
2．天然放射现象
（1）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。
（2）放射性和放射性元素
物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性。具有放射性的元素叫放射性元素。
（3）三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线。
（4）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。
3．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：
β衰变：
（3）半衰期：放射性元素的原子核有半数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、化学状态无关。
二、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释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能。
3．比结合能
（1）定义：
原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，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，原子核越稳定。
4．质能方程、质量亏损
爱因斯坦质能方程E=mc2，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=Δmc2。
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
（1）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：
。
（3）链式反应：由重核裂变产生的中子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：
四、原子核的衰变和原子核的人工转变
1．衰变规律及实质
（1）两种衰变的比较
衰变类型
α衰变
β衰变
衰变方程
衰变实质
2个质子和2个中子结合成一个整体射出
中子转化为质子和电子
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒
（2）γ射线：γ射线经常是伴随着α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（核处于激发态）而辐射出光子。
2．原子核的人工转变
用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程。
典型核反应：
（1）卢瑟福发现质子的核反应方程为：。
（2）查德威克发现中子的核反应方程为：
。
（3）居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：
。
。
3．确定衰变次数的方法
（1）设放射性元素经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素，则表示该核反应的方程为
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程
A=A′+4n，Z=Z′+2n–m
（2）确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。
4．半衰期
（1）公式：N余=N原()t/τ，m余=m原()t/τ
式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、m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，t表示衰变时间，τ表示半衰期。
（2）影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态（如温度、压强）或化学状态（如单质、化合物）无关。
5．书写核反应方程时应注意
（1）必须遵守电荷数守恒、质量数守恒规律。
（2）核反应方程中的箭头(→)表示核反应进行的方向，不能把箭头写成等号。
（3）核反应类型及核反应方程的书写
类型
可控性
核反应方程典例
衰变
α衰变
自发
β衰变
自发
人工转变
人工控制
（卢瑟福发现质子）
（查德威克发现中子）
约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子
重核裂变
比较容易
进行人工
控制
轻核聚变
很难控制
五、质量亏损及核能的计算
1．核能
（1）核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE=Δmc2。
（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Δm，吸收的能量为ΔE=Δmc2。
2．核能释放的两种途径的理解
（1）使较重的核分裂成中等大小的核。
（2）较小的核结合成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，都可以释放能量。
六、应用质能方程解题的流程图
（1）根据ΔE=Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”。
（2）根据ΔE=Δm×931.5 MeV计算。因1原子质量单位（u）相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”。
关于、、三种射线，下列说法正确的是
A．射线是一种波长很短的电磁波
B．射线是一种波长很短的电磁波
C．射线的电离能力最强
D．射线的电离能力最强
【参考答案】B
【详细解析】A、射线电离本领最大，贯穿本领最小，但不属于电磁波，故A错误；B、射线是原子核在发生衰变和衰变时产生的能量以光子的形式释放，是高频电磁波，波长很短，故B正确；C、射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即粒子，但电离能力没有射线强，故C错误；D、射线不带电，没有电离能力，故D错误。故选B。
1．（2019·江西省樟树中学高考模拟）下列说法中正确的是
A．天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的
B．玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说上引进了量子原理
C．γ射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很弱
D．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构
【答案】B
【解析】A．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，故A错误；B．玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说的基础上引人了量子理论，故B正确；C．γ射线是波长极短的电磁波，它的贯穿能力很强，故C错误；D．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核式结构的模型，故D错误。
2．（2019·天津高考模拟）现在的工业生产中，为保证产品质量，经常使用射线测重仪测量产品的规格，下列核反应方程中属于衰变的是
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】β衰变生成电子，根据核反应的产物判断是否生成电子即可。A．是轻核聚变的核反应方程，未生成电子，不符合题意；B．是天然放射的核反应方程，生成电子，属于β衰变，符合题意；C．是发现质子的核反应方程，未生成电子，不符合题意；D．是天然放射的核反应方程，未生成电子，不符合题意。
（2019·天津高考模拟）下列核反应方程及其表述中正确的是
A．是原子核的α衰变
B．是原子核的人工转变
C．是原子核的β衰变
D．是重核的裂变反应
【参考答案】BCD
【详细解析】A项：是轻核聚变，故A错误；B项：是原子核的人工转变，故B正确；C项：是β衰变，故C正确；D项：是重核的裂变反应，故D正确。
1．（2019·江苏高考模拟）质量为m1静止的衰变为质量为m2的，放出质量m3的α粒子，有γ光子辐射。
（1）求衰变过程释放的核能；
（2）若α粒子动量大小是p1，γ光子的波长大小为，γ光子运动方向与相同，普朗克常量为h，求的速度大小。
【答案】（1）（m1－m2－m3）c2 （2）
【解析】（1）根据质能方程可求
释放的核能：
（2）根据动量守恒：
解得：。
2．（2019·江苏高考模拟）用速度为v的中子轰击静止的锂核（），发生核反应后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7:8，已知中子的质量为m，质子的质量也可近似看作m，普朗克常量为h。
①写出核反应方程；
②该核反应中α粒子对应的物质波的波长为多少?
【答案】① ②
【解析】①由题意可得，核反应方程为
②由动量守恒定律得
又
解得，
Α粒子对应的物质波的波长为
（2019·吉林省实验高考模拟）大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是，已知的质量为，的质量为，的质量为，。氘核聚变反应中释放的核能约为
A． B．
C． D．
【参考答案】B
【详细解析】氘核聚变反应的质量亏损，则该反应释放的核能为。故B符合题意。
1．（2019·宁夏高考模拟）核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。核泄漏中的钚（Pu）是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险。已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为Pu→X＋He＋γ，下列说法中正确的是
A．X原子核中含有92个中子
B．100个Pu经过24 100年后一定还剩余50个
C．由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加
D．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
【答案】D
【解析】根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为92，质量数为235，则中子数为143．故A错误。半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用。故B错误。由于衰变时释放巨大能量，根据E=mc2，衰变过程总质量减小。故C错误。衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力。故D正确。
2．（2019·江苏省睢宁高级中学北校高考模拟）中子、质子、氘核的质量分别为、、。现用光子能量为的射线照射静止氘核使之分解，反应方程为。若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】氘核分解成中子、质子时，质量增加，所以，中子动能为。故选项C符合题意。
1．（2019·湖北黄石二中高三月考）下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是A．天然放射性射线中的β 射线实际就是电子流，它来自原子的核外
B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大
C．比结合能越大的原子核越容易发生衰变
D．氡222经过衰变为钋218的半衰期为3.8天，一个氡222原子核四天后一定衰变为钋218
2．（2019·陕西高三）一个质子和一个中子结合成一个氘核，同时辐射出一个γ光子，已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是
A．核反应方程是：
B．该核反应属于原子核的人工转变
C．辐射出的y光子的能量E＝（m3﹣m1﹣m2）c2
D．y光子的波长
3．（2019·天津塘沽区一中高考模拟）在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法正确的是
A．卢瑟福用a粒子轰击铍原子核，发现了质子
B．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了针（Po）和镭（Ra）两种新元素
C．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，阴极射线是原子核中的中子变为质子时产生的高速电子流
D．麦克斯韦建立了电磁场理论，并首次用实验证实了电磁波的存在
4．（2019·天津市新华中学高考模拟）下列关于核反应及衰变的表述正确的有
A．β衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
B．中，X表示
C．是轻核聚变
D．一群氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时只能辐射出两种不同频率的光子
5．（2019·天津市宝坻区第一中学高考模拟）下列说法中正确的是
A．光电效应说明光具有粒子性的，它是爱因斯坦首先发现并加以理论解释的
B．235U的半衰期约为7亿年，随着地球环境的变化，半衰期可能变短
C．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核的结构
D．据波尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的动能增大
6．（2019·天津市新华中学高考模拟）下列说法正确的是
A．衰变成要经过4次衰变和2次衰变
B．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为可以判断为质子
C．玻尔理论的假设是原子能量的量子化和轨道量子化
D．康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明实物粒子只具有粒子性
7．（2019·新疆高三）关于近代物理发展的成果，下列说法正确的是
A．只要增加入射光的强度，光电效应就可以发生
B．若某种材料的逸出功是W，则其极限频率
C．若使放射性物质的温度升高，则其半衰期将减小
D．、和三种射线中，射线的穿透能力最强
8．（2019·河南高考模拟）1956年吴健雄用半衰期为5.27年的放射源对李政道和杨振宁提出的在弱相互作用中宇称不守恒进行实验验证。的衰变方程式为→＋X＋（其中是反中微子，它的电荷为零，质量可认为等于零）。下列说法正确的是
A．X是电子
B．增大压强，可使的半衰期变为6年
C．衰变能释放出X，说明了原子核中有X
D．若该衰变过程中的质量亏损为△m，真空中的光速为c，则该反应释放的能量为△mc2
9．（2019·天津高考模拟）铀核裂变的核反应方程是：，这个核反应方程中的表示_________。这个核反应释放出大量核能，已知、、、的质量分别为、、、，真空中的光速为，这个核反应中释放的核能_________。
10．（2019·江苏高考模拟）假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是m1，中子的质量是m2，氦核同位素的质量是m3，光在真空中速度为c。
①写出核聚变反应的方程式；
②求核聚变反应中释放出的能量ΔE。
11．（2019·新课标全国Ⅰ卷）氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光。要使处于基态（n=1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为
A．12.09 eV B．10.20 eV C．1.89 eV D．1.5l eV
12．（2019·新课标全国Ⅱ卷）太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循环，循环的结果可表示为，已知和的质量分别为和，1u=931MeV/c2，c为光速。在4个转变成1个的过程中，释放的能量约为
A．8 MeV B．16 MeV C．26 MeV D．52 MeV
13．（2019·浙江卷）波长为λ1和λ2的两束可见光入射到双缝，在光屏上观察到干涉条纹，其中波长为λ1的光的条纹间距大于波长为λ2的条纹间距。则（下列表述中，脚标“1”和“2”分别代表波长为λ1和λ2的光所对应的物理量）
A．这两束光的光子的动量p1>p2
B．这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1>C2
C．这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压U1>U2
D．这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n＝2能级时产生，则相应激发态的电离能△E1>△E2
14．（2019·天津卷）我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。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
15．（2018·北京卷）在核反应方程中，X表示的是
A．质子 B．中子 C．电子 D．α粒子
16．（2018·新课标全国II卷）用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.2810–19 J。已知普朗克常量为6.6310–34 J·s，真空中的光速为3.00108 m·s–1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为
A．11014 Hz
B．81014 Hz
C．21015 Hz
D．81015 Hz
17．（2018·天津卷）氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定
A．对应的前后能级之差最小
B．同一介质对的折射率最大
C．同一介质中的传播速度最大
D．用照射某一金属能发生光电效应，则也一定能
18．（2018·天津卷）国家大科学过程——中国散裂中子源（CSNS）于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，下列核反应中放出的粒子为中子的是
A．俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子
B．俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子
C．俘获一个质子，产生并放出一个粒子
D．俘获一个质子，产生并放出一个粒子
19．（2018·新课标全国III卷）1934年，约里奥–居里夫妇用α粒子轰击铝核，产生了第一个人工放射性核素X：。X的原子序数和质量数分别为
A．15和28 B．15和30
C．16和30 D．17和31
20．（2019·江苏卷）100年前，卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子。后来，人们用α粒子轰击核也打出了质子：；该反应中的X是______（选填“电子”“正电子”或“中子”）。此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能。目前人类获得核能的主要方式是_______（选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”）。
1．B【解析】A．天然放射性射线中的β射线实际就是电子流，它来自原子核内的中子转化为质子时放出的，选项A错误；B．氢原子辐射光子后，原子的能级降低，电子绕核的轨道半径减小，根据可知，其绕核运动的电子动能增大，选项B正确；C．原子核的稳定性决定于比结合能，比结合能越大，原子核越稳定，故C错误；D．半衰期是大量原子发生衰变的速度的统计规律，对少数的放射性原子发生衰变的速度没有意义，故D错误。
2．D【解析】A．新核的质量数：m＝1+1＝2，核电荷数：z＝1+0＝1．该核反应方程是，故A错误；B．该核反应属于原子核的聚变反应，故B错误；C．聚变反应中的质量亏损△m＝（m1+m2）﹣m3，聚变反应中亏损的质量转化为能量以光子的形式放出，故光子能量为E＝＝（m1+m2﹣m3）c2，解得光子波长为，故C错误，D正确。
3．B【解析】A．卢瑟福用粒子轰击氮原子核发现了质子，故选项A错误；B．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（）和镭（）两种新元素，故选项B正确；C．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，射线是原子核中的中子变为质子时产生的高速电子流，故选项C错误；D．麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，并预言了电磁波的存在，赫兹第一次通过实验捕捉到了电磁波，验证了电磁波的存在，故选项D错误。
4．C【解析】A、衰变中产生的射线实际上是原子核中的中子转变成质子，而放出电子，故选项A错误；B、根据质量数和电荷数守恒得中的质量数为17+1−14=4，质子数8+1−7=2，所以表示，故选项B错误；C、轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核，是轻核聚变，故选项C正确；D、一群氢原子从的能级向低能级跃迁时，会辐射种不同频率的光，故选项D错误。
5．D【解析】A、光电效应说明光具有粒子性，不是波动性的，光电效应是由赫兹发现的，不是爱因斯坦首先发现，故选项A错误；B、半衰期不会随地球环境的变化而变化，故选项B错误；C、卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，揭示了原子的核式结构，故选项C错误；D、据波尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，原子能量减小，轨道半径减小，根据知，核外电子的动能增大，原子能量等于动能和电势能之和，则电势能减小，故选项D正确。
6．C【解析】A、因为衰变时质量数不变，所以衰变的次数，在衰变的过程中电荷数总共少6×2=12，则衰变的次数，故选项A错误；B、核反应方程式为，可以根据质量数和电荷数守恒判断为粒子，故选项B错误；C、玻尔理论的假设是提出了轨道量子化和能量量子化，故选项C正确；D、康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射说明实物粒子具有波动性，故选项D错误。
7．BD【解析】A．能否发生光电效应，与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关，故A错误；B．某种材料的逸出功与极限频率的关系为W=，故B正确；C．放射性物质的半衰期与外部因素（温度、压强等）无关，故C错误；D．α射线是氦核，β射线是高速电子流，γ射线是高速光子流，其中γ射线穿透能力最强，故D正确。
8．AD【解析】A．根据质量数和电荷数守恒可知，在的衰变方程中，X是电子，故A正确；B．半衰期是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关，故B错误；C．衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，衰变能释放出X（电子），但原子核中并没有X（电子），故C错误；D．根据爱因斯坦质能方程，若该衰变过程中的质量亏损为△m，则该反应释放的能量为△mc2，故D正确。
9．
【解析】核反应过程中，电荷数守恒和质量数守恒，故核反应方程为：，故表示，根据质能方程可得，释放的核能。
10．①核反应方程式为
②
【解析】①核反应方程式为
②核反应过程中的质量亏损：
氘核聚变时放出的能量：
11．A【解析】由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63eV~3.10eV的可见光。故。故本题选A。
12．C【解析】由知，
=，忽略电子质量，则：，故C选项符合题意。
13．BD【解析】A．根据双峰干涉的条纹间距的表达式可知λ1>λ2，由可知p1C2，选项B正确；C．光1的频率f1小于光2的频率f2，则这两束光都能使某种金属发生光电效应，则根据可知，遏止电压U1△E2，选项D正确。
14．AD【解析】核聚变的最终产物时氦气无污染，而核裂变会产生固体核废料，因此核聚变更加清洁和安全，A正确；发生核聚变需要在高温高压下进行，大核不能发生核聚变，故B错误；核聚变反应会放出大量的能量，根据质能关系可知反应会发生质量亏损，故C错误；因聚变反应放出能量，因此反应前的比结合能小于反应后的比结合能，故D正确。
15．A【解析】设X为：，根据核反应的质量数守恒：，则：，电荷数守恒：，则，即X为：为质子，故选项A正确，BCD错误。
16．B【解析】知道光电效应方程；知道逸出功并结合两个公式求解。由光电效应方程式得：，得：，刚好发生光电效应的临界频率为，则，代入数据可得：，故B正确。
17．A【解析】根据分析前后能级差的大小；根据折射率与频率的关系分析折射率的大小；根据判断传播速度的大小；根据发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于该光的极限频率判断是否会发生光电效应。波长越大，频率越小，故的频率最小，根据可知对应的能量最小，根据可知对应的前后能级之差最小，A正确；的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据可知的传播速度最大，BC错误；的波长小于的波长，故的频率大于的频率，若用照射某一金属能发生光电效应，则不一定能，D错误。
18．B【解析】根据质量数和电荷数守恒可知四个核反应方程分别为、、，，故只有B选项符合题意。
【名师点睛】核反应过程中，质量数与核电荷数守恒，应用质量数与核电荷数守恒即可写出核反应方程式。
19．B【解析】根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知，X的电荷数为2+13=15，质量数为4+27–1=30，根据原子核的电荷数等于原子序数，可知X的原子序数为15，质量数为30，选项B正确。
20．中子 核裂变
【解析】由质量数和电荷数守恒得：X应为：即为中子，由于衰变是自发的，且周期与外界因素无关，核聚变目前还无法控制，所以目前获得核能的主要方式是核裂变。
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：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。
2．天然放射现象
（1）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。
（2）放射性和放射性元素
物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性。具有放射性的元素叫放射性元素。
（3）三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线。
（4）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。
3．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：
β衰变：
（3）半衰期：放射性元素的原子核有半数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、化学状态无关。
二、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释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能。
3．比结合能
（1）定义：
原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，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，原子核越稳定。
4．质能方程、质量亏损
爱因斯坦质能方程E=mc2，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=Δmc2。
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
（1）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：
。
（3）链式反应：由重核裂变产生的中子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：
四、原子核的衰变和原子核的人工转变
1．衰变规律及实质
（1）两种衰变的比较
衰变类型
α衰变
β衰变
衰变方程
衰变实质
2个质子和2个中子结合成一个整体射出
中子转化为质子和电子
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒
（2）γ射线：γ射线经常是伴随着α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（核处于激发态）而辐射出光子。
2．原子核的人工转变
用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程。
典型核反应：
（1）卢瑟福发现质子的核反应方程为：。
（2）查德威克发现中子的核反应方程为：
。
（3）居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：
。
。
3．确定衰变次数的方法
（1）设放射性元素经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素，则表示该核反应的方程为
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程
A=A′+4n，Z=Z′+2n–m
（2）确定衰变次数，因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。
4．半衰期
（1）公式：N余=N原()t/τ，m余=m原()t/τ
式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、m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，t表示衰变时间，τ表示半衰期。
（2）影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态（如温度、压强）或化学状态（如单质、化合物）无关。
5．书写核反应方程时应注意
（1）必须遵守电荷数守恒、质量数守恒规律。
（2）核反应方程中的箭头(→)表示核反应进行的方向，不能把箭头写成等号。
（3）核反应类型及核反应方程的书写
类型
可控性
核反应方程典例
衰变
α衰变
自发
β衰变
自发
人工转变
人工控制
（卢瑟福发现质子）
（查德威克发现中子）
约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子
重核裂变
比较容易
进行人工
控制
轻核聚变
很难控制
五、质量亏损及核能的计算
1．核能
（1）核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE=Δmc2。
（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Δm，吸收的能量为ΔE=Δmc2。
2．核能释放的两种途径的理解
（1）使较重的核分裂成中等大小的核。
（2）较小的核结合成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，都可以释放能量。
六、应用质能方程解题的流程图
（1）根据ΔE=Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”。
（2）根据ΔE=Δm×931.5 MeV计算。因1原子质量单位（u）相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”。
关于、、三种射线，下列说法正确的是
A．射线是一种波长很短的电磁波
B．射线是一种波长很短的电磁波
C．射线的电离能力最强
D．射线的电离能力最强
【参考答案】B
【详细解析】A、射线电离本领最大，贯穿本领最小，但不属于电磁波，故A错误；B、射线是原子核在发生衰变和衰变时产生的能量以光子的形式释放，是高频电磁波，波长很短，故B正确；C、射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即粒子，但电离能力没有射线强，故C错误；D、射线不带电，没有电离能力，故D错误。故选B。
1．（2019·江西省樟树中学高考模拟）下列说法中正确的是
A．天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的
B．玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说上引进了量子原理
C．γ射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很弱
D．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构
【答案】B
【解析】A．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，故A错误；B．玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说的基础上引人了量子理论，故B正确；C．γ射线是波长极短的电磁波，它的贯穿能力很强，故C错误；D．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核式结构的模型，故D错误。
2．（2019·天津高考模拟）现在的工业生产中，为保证产品质量，经常使用射线测重仪测量产品的规格，下列核反应方程中属于衰变的是
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】β衰变生成电子，根据核反应的产物判断是否生成电子即可。A．是轻核聚变的核反应方程，未生成电子，不符合题意；B．是天然放射的核反应方程，生成电子，属于β衰变，符合题意；C．是发现质子的核反应方程，未生成电子，不符合题意；D．是天然放射的核反应方程，未生成电子，不符合题意。
（2019·天津高考模拟）下列核反应方程及其表述中正确的是
A．是原子核的α衰变
B．是原子核的人工转变
C．是原子核的β衰变
D．是重核的裂变反应
【参考答案】BCD
【详细解析】A项：是轻核聚变，故A错误；B项：是原子核的人工转变，故B正确；C项：是β衰变，故C正确；D项：是重核的裂变反应，故D正确。
1．（2019·江苏高考模拟）质量为m1静止的衰变为质量为m2的，放出质量m3的α粒子，有γ光子辐射。
（1）求衰变过程释放的核能；
（2）若α粒子动量大小是p1，γ光子的波长大小为，γ光子运动方向与相同，普朗克常量为h，求的速度大小。
【答案】（1）（m1－m2－m3）c2 （2）
【解析】（1）根据质能方程可求
释放的核能：
（2）根据动量守恒：
解得：。
2．（2019·江苏高考模拟）用速度为v的中子轰击静止的锂核（），发生核反应后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7:8，已知中子的质量为m，质子的质量也可近似看作m，普朗克常量为h。
①写出核反应方程；
②该核反应中α粒子对应的物质波的波长为多少?
【答案】① ②
【解析】①由题意可得，核反应方程为
②由动量守恒定律得
又
解得，
Α粒子对应的物质波的波长为
（2019·吉林省实验高考模拟）大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是，已知的质量为，的质量为，的质量为，。氘核聚变反应中释放的核能约为
A． B．
C． D．
【参考答案】B
【详细解析】氘核聚变反应的质量亏损，则该反应释放的核能为。故B符合题意。
1．（2019·宁夏高考模拟）核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。核泄漏中的钚（Pu）是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险。已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为Pu→X＋He＋γ，下列说法中正确的是
A．X原子核中含有92个中子
B．100个Pu经过24 100年后一定还剩余50个
C．由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加
D．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
【答案】D
【解析】根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为92，质量数为235，则中子数为143．故A错误。半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用。故B错误。由于衰变时释放巨大能量，根据E=mc2，衰变过程总质量减小。故C错误。衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力。故D正确。
2．（2019·江苏省睢宁高级中学北校高考模拟）中子、质子、氘核的质量分别为、、。现用光子能量为的射线照射静止氘核使之分解，反应方程为。若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】氘核分解成中子、质子时，质量增加，所以，中子动能为。故选项C符合题意。
1．（2019·湖北黄石二中高三月考）下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是A．天然放射性射线中的β 射线实际就是电子流，它来自原子的核外
B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大
C．比结合能越大的原子核越容易发生衰变
D．氡222经过衰变为钋218的半衰期为3.8天，一个氡222原子核四天后一定衰变为钋218
2．（2019·陕西高三）一个质子和一个中子结合成一个氘核，同时辐射出一个γ光子，已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是
A．核反应方程是：
B．该核反应属于原子核的人工转变
C．辐射出的y光子的能量E＝（m3﹣m1﹣m2）c2
D．y光子的波长
3．（2019·天津塘沽区一中高考模拟）在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法正确的是
A．卢瑟福用a粒子轰击铍原子核，发现了质子
B．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了针（Po）和镭（Ra）两种新元素
C．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，阴极射线是原子核中的中子变为质子时产生的高速电子流
D．麦克斯韦建立了电磁场理论，并首次用实验证实了电磁波的存在
4．（2019·天津市新华中学高考模拟）下列关于核反应及衰变的表述正确的有
A．β衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
B．中，X表示
C．是轻核聚变
D．一群氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时只能辐射出两种不同频率的光子
5．（2019·天津市宝坻区第一中学高考模拟）下列说法中正确的是
A．光电效应说明光具有粒子性的，它是爱因斯坦首先发现并加以理论解释的
B．235U的半衰期约为7亿年，随着地球环境的变化，半衰期可能变短
C．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核的结构
D．据波尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的动能增大
6．（2019·天津市新华中学高考模拟）下列说法正确的是
A．衰变成要经过4次衰变和2次衰变
B．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为可以判断为质子
C．玻尔理论的假设是原子能量的量子化和轨道量子化
D．康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明实物粒子只具有粒子性
7．（2019·新疆高三）关于近代物理发展的成果，下列说法正确的是
A．只要增加入射光的强度，光电效应就可以发生
B．若某种材料的逸出功是W，则其极限频率
C．若使放射性物质的温度升高，则其半衰期将减小
D．、和三种射线中，射线的穿透能力最强
8．（2019·河南高考模拟）1956年吴健雄用半衰期为5.27年的放射源对李政道和杨振宁提出的在弱相互作用中宇称不守恒进行实验验证。的衰变方程式为→＋X＋（其中是反中微子，它的电荷为零，质量可认为等于零）。下列说法正确的是
A．X是电子
B．增大压强，可使的半衰期变为6年
C．衰变能释放出X，说明了原子核中有X
D．若该衰变过程中的质量亏损为△m，真空中的光速为c，则该反应释放的能量为△mc2
9．（2019·天津高考模拟）铀核裂变的核反应方程是：，这个核反应方程中的表示_________。这个核反应释放出大量核能，已知、、、的质量分别为、、、，真空中的光速为，这个核反应中释放的核能_________。
10．（2019·江苏高考模拟）假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是m1，中子的质量是m2，氦核同位素的质量是m3，光在真空中速度为c。
①写出核聚变反应的方程式；
②求核聚变反应中释放出的能量ΔE。
11．（2019·新课标全国Ⅰ卷）氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光。要使处于基态（n=1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为
A．12.09 eV B．10.20 eV C．1.89 eV D．1.5l eV
12．（2019·新课标全国Ⅱ卷）太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循环，循环的结果可表示为，已知和的质量分别为和，1u=931MeV/c2，c为光速。在4个转变成1个的过程中，释放的能量约为
A．8 MeV B．16 MeV C．26 MeV D．52 MeV
13．（2019·浙江卷）波长为λ1和λ2的两束可见光入射到双缝，在光屏上观察到干涉条纹，其中波长为λ1的光的条纹间距大于波长为λ2的条纹间距。则（下列表述中，脚标“1”和“2”分别代表波长为λ1和λ2的光所对应的物理量）
A．这两束光的光子的动量p1>p2
B．这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1>C2
C．这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压U1>U2
D．这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n＝2能级时产生，则相应激发态的电离能△E1>△E2
14．（2019·天津卷）我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。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
15．（2018·北京卷）在核反应方程中，X表示的是
A．质子 B．中子 C．电子 D．α粒子
16．（2018·新课标全国II卷）用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.2810–19 J。已知普朗克常量为6.6310–34 J·s，真空中的光速为3.00108 m·s–1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为
A．11014 Hz
B．81014 Hz
C．21015 Hz
D．81015 Hz
17．（2018·天津卷）氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定
A．对应的前后能级之差最小
B．同一介质对的折射率最大
C．同一介质中的传播速度最大
D．用照射某一金属能发生光电效应，则也一定能
18．（2018·天津卷）国家大科学过程——中国散裂中子源（CSNS）于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，下列核反应中放出的粒子为中子的是
A．俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子
B．俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子
C．俘获一个质子，产生并放出一个粒子
D．俘获一个质子，产生并放出一个粒子
19．（2018·新课标全国III卷）1934年，约里奥–居里夫妇用α粒子轰击铝核，产生了第一个人工放射性核素X：。X的原子序数和质量数分别为
A．15和28 B．15和30
C．16和30 D．17和31
20．（2019·江苏卷）100年前，卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子。后来，人们用α粒子轰击核也打出了质子：；该反应中的X是______（选填“电子”“正电子”或“中子”）。此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能。目前人类获得核能的主要方式是_______（选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”）。
1．B【解析】A．天然放射性射线中的β射线实际就是电子流，它来自原子核内的中子转化为质子时放出的，选项A错误；B．氢原子辐射光子后，原子的能级降低，电子绕核的轨道半径减小，根据可知，其绕核运动的电子动能增大，选项B正确；C．原子核的稳定性决定于比结合能，比结合能越大，原子核越稳定，故C错误；D．半衰期是大量原子发生衰变的速度的统计规律，对少数的放射性原子发生衰变的速度没有意义，故D错误。
2．D【解析】A．新核的质量数：m＝1+1＝2，核电荷数：z＝1+0＝1．该核反应方程是，故A错误；B．该核反应属于原子核的聚变反应，故B错误；C．聚变反应中的质量亏损△m＝（m1+m2）﹣m3，聚变反应中亏损的质量转化为能量以光子的形式放出，故光子能量为E＝＝（m1+m2﹣m3）c2，解得光子波长为，故C错误，D正确。
3．B【解析】A．卢瑟福用粒子轰击氮原子核发现了质子，故选项A错误；B．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（）和镭（）两种新元素，故选项B正确；C．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，射线是原子核中的中子变为质子时产生的高速电子流，故选项C错误；D．麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，并预言了电磁波的存在，赫兹第一次通过实验捕捉到了电磁波，验证了电磁波的存在，故选项D错误。
4．C【解析】A、衰变中产生的射线实际上是原子核中的中子转变成质子，而放出电子，故选项A错误；B、根据质量数和电荷数守恒得中的质量数为17+1−14=4，质子数8+1−7=2，所以表示，故选项B错误；C、轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核，是轻核聚变，故选项C正确；D、一群氢原子从的能级向低能级跃迁时，会辐射种不同频率的光，故选项D错误。
5．D【解析】A、光电效应说明光具有粒子性，不是波动性的，光电效应是由赫兹发现的，不是爱因斯坦首先发现，故选项A错误；B、半衰期不会随地球环境的变化而变化，故选项B错误；C、卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，揭示了原子的核式结构，故选项C错误；D、据波尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，原子能量减小，轨道半径减小，根据知，核外电子的动能增大，原子能量等于动能和电势能之和，则电势能减小，故选项D正确。
6．C【解析】A、因为衰变时质量数不变，所以衰变的次数，在衰变的过程中电荷数总共少6×2=12，则衰变的次数，故选项A错误；B、核反应方程式为，可以根据质量数和电荷数守恒判断为粒子，故选项B错误；C、玻尔理论的假设是提出了轨道量子化和能量量子化，故选项C正确；D、康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射说明实物粒子具有波动性，故选项D错误。
7．BD【解析】A．能否发生光电效应，与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关，故A错误；B．某种材料的逸出功与极限频率的关系为W=，故B正确；C．放射性物质的半衰期与外部因素（温度、压强等）无关，故C错误；D．α射线是氦核，β射线是高速电子流，γ射线是高速光子流，其中γ射线穿透能力最强，故D正确。
8．AD【解析】A．根据质量数和电荷数守恒可知，在的衰变方程中，X是电子，故A正确；B．半衰期是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关，故B错误；C．衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，衰变能释放出X（电子），但原子核中并没有X（电子），故C错误；D．根据爱因斯坦质能方程，若该衰变过程中的质量亏损为△m，则该反应释放的能量为△mc2，故D正确。
9．
【解析】核反应过程中，电荷数守恒和质量数守恒，故核反应方程为：，故表示，根据质能方程可得，释放的核能。
10．①核反应方程式为
②
【解析】①核反应方程式为
②核反应过程中的质量亏损：
氘核聚变时放出的能量：
11．A【解析】由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63eV~3.10eV的可见光。故。故本题选A。
12．C【解析】由知，
=，忽略电子质量，则：，故C选项符合题意。
13．BD【解析】A．根据双峰干涉的条纹间距的表达式可知λ1>λ2，由可知p1
14．AD【解析】核聚变的最终产物时氦气无污染，而核裂变会产生固体核废料，因此核聚变更加清洁和安全，A正确；发生核聚变需要在高温高压下进行，大核不能发生核聚变，故B错误；核聚变反应会放出大量的能量，根据质能关系可知反应会发生质量亏损，故C错误；因聚变反应放出能量，因此反应前的比结合能小于反应后的比结合能，故D正确。
15．A【解析】设X为：，根据核反应的质量数守恒：，则：，电荷数守恒：，则，即X为：为质子，故选项A正确，BCD错误。
16．B【解析】知道光电效应方程；知道逸出功并结合两个公式求解。由光电效应方程式得：，得：，刚好发生光电效应的临界频率为，则，代入数据可得：，故B正确。
17．A【解析】根据分析前后能级差的大小；根据折射率与频率的关系分析折射率的大小；根据判断传播速度的大小；根据发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于该光的极限频率判断是否会发生光电效应。波长越大，频率越小，故的频率最小，根据可知对应的能量最小，根据可知对应的前后能级之差最小，A正确；的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据可知的传播速度最大，BC错误；的波长小于的波长，故的频率大于的频率，若用照射某一金属能发生光电效应，则不一定能，D错误。
18．B【解析】根据质量数和电荷数守恒可知四个核反应方程分别为、、，，故只有B选项符合题意。
【名师点睛】核反应过程中，质量数与核电荷数守恒，应用质量数与核电荷数守恒即可写出核反应方程式。
19．B【解析】根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知，X的电荷数为2+13=15，质量数为4+27–1=30，根据原子核的电荷数等于原子序数，可知X的原子序数为15，质量数为30，选项B正确。
20．中子 核裂变
【解析】由质量数和电荷数守恒得：X应为：即为中子，由于衰变是自发的，且周期与外界因素无关，核聚变目前还无法控制，所以目前获得核能的主要方式是核裂变。
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