高考物理考点一遍过 考点58 放射性、核反应、核能

高考物理一轮复习策略

首先，要学会听课：

1、有准备的去听，也就是说听课前要先预习，找出不懂的知识、发现问题，带着知识点和问题去听课会有解惑的快乐，也更听得进去，容易掌握;

2、参与交流和互动，不要只是把自己摆在“听”的旁观者，而是“听”的参与者。

3、听要结合写和思考。

4、如果你因为种种原因，出现了那些似懂非懂、不懂的知识，课上或者课后一定要花时间去弄懂。

其次，要学会记忆：

1、要学会整合知识点。把需要学习的信息、掌握的知识分类，做成思维导图或知识点卡片，会让你的大脑、思维条理清醒，方便记忆、温习、掌握。

2、合理用脑。

3、借助高效工具。学习思维导图，思维导图是一种将放射性思考具体化的方法，也是高效整理，促进理解和记忆的方法。最后，要学会总结：

一是要总结考试成绩，通过总结学会正确地看待分数。

1.摸透主干知识       2.能力驾驭高考      3.科技领跑生活

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。[来源:学。科。网Z。X。X。K]

（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：[来源:Z_xx_k.Com]

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

（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

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”。

发生放射性衰变为，半衰期约为5 700年。已知植物存活其间，其体内与的比例不变；生命活动结束后，的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是

A．该古木的年代距今约为5 700年

B．、、具有相同的中子数

C．衰变为的过程中放出β射线

D．增加样品测量环境的压强将加速的衰变

【参考答案】AC

【详细解析】因古木样品中的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5 700年，选项A正确；、、具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B错误；根据核反应方程可知，衰变为的过程中放出电子，即发出β射线，选项C正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D错误；故选AC。

1．（2018·黄陵中学期中）核电池又叫“放射性同位素电池”，一个硬币大小的核电池可以让手机不充电使用5 000年。若将某种放射性元素制成核电池，带到火星上去工作．已知火星上的温度、压强等环境因素与地球有很大差别，下列说法正确的有

A．该放射性元素到火星上之后，半衰期发生变化

B．该放射性元素到火星上之后，半衰期不变

C．若该放射性元素的半衰期为T年，经过2T年，该放射性元素还剩余75%

D．若该放射性元素的半衰期为T年，经过2T年，该放射性元素还剩余25%

【答案】BD

【解析】AB：放射性元素的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。该放射性元素到火星上之后，半衰期不变。故A项错误，B项正确。CD：若该放射性元素的半衰期为T年，经过2T年，该放射性元素还剩余半数的半数即25%，故C项错误，D项正确。

2．关于天然放射性，下列说法正确的是

A．所有元素都可能发生衰变

B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关 

C．放射性元素与别的元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性

D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强

【答案】BCD

【解析】并不是所有的元素都能衰变，只有原子序号超过83的元素才都能发生衰变，选项A错。放射性元素的半衰期由原子核内部的结构决定，与外界温度无关，选项B对。放射性元素其放射性来自于原子核内部的，与其他元素形成化合物并没有改变其内部原子核结构所以仍具有放射性，选项C对。α、β和γ三种射线中，γ射线能量最高，穿透能力最强，选项D对。

（2018·泰安期末）大科学工程“人造太阳”主要是将氚核聚变反应释放的能量用来发电，氚核聚变反应方程是，已知的质量为2.013 6 u，的质量为3.015 0 u，的质量为1.008 7 u，l u=931 MeV/c²。由上述反应方程和数据可知，该反应中的质量亏损为_______u，释放出的能量为_______MeV(结果保留2位有效数字)。

【参考答案】0.0035  3.3

【详细解析】“人造太阳”核聚变反应方程是，反应的质量亏损。该反应中释放的能量。

1．以下说法正确的是

A．当氢原子从n=3的状态跃迁到n=1的状态时，要吸收光子

B．蓝光照射到某金属板表面时能够产生光电效应，则换用强度较低的紫光照射也可发生

C．原子序数大于83的原子核都具有放射性

D．核反应：中X为中子，a=3

【答案】BCD

【解析】氢原子从n=3的状态跃迁到n=1的状态时，要辐射能量，A错；紫光的频率比蓝光大，因此蓝光照射到某金属板表面时能够产生光电效应，紫光也可以，B对；原子序数大于83的原子核都具有放射性，C对，根据核电荷数和质量数守恒可得D对，所以本题选择BCD。

2．一个静止的氡核放出一个α粒子后衰变为钋核，同时放出能量为E=0.09 MeV的光子。假设放出的核能完全转变为钋核与α粒子的动能，不计光子的动量。已知M氡=222.086 63 u、mα=4.002 6 u、M钋=218.076 6 u，1 u相当于931.5 MeV的能量。

（1）写出上述核反应方程；

（2）求出发生上述核反应放出的能量；

（3）确定钋核与α粒子的动能。

【答案】（1）Rn→Po+He+γ  （2）6.92 MeV  （3）0.12 MeV  6.54 MeV

【解析】（1）Rn→Po+He+γ

（2）质量亏损Δm=222.086 63 u–4.002 6 u–218.076 6 u=0.007 43 u

ΔE=Δmc2=0.007 43×931.5 MeV=6.92 MeV

（3）设α粒子、钋核的动能分别为Ekα、Ek钋，动量分别为pα、p钋，

由能量守恒定律得：ΔE=Ekα+Ek钋+E

不计光子的动量，由动量守恒定律得：0=pα+p钋

又，故Ekα:Ek钋=218:4

联立解得Ek钋=0.12 MeV，Ekα=6.54 MeV

用中子轰击锂核（），发生的核反应为：，式中n代表中子，X代表核反应产生的新核，同时释放出4.8 MeV的核能（l eV=1.6×l0 J）。则新核中的中子数为_______，核反应过程中的质量亏损为__________kg（计算结果保留两位有效数字）。

【参考答案】2 

【详细解析】因为中子，根据质量数及电荷数守恒可知，新核X中的中子数为2；根据质能方程可知，核反应过程中的质量亏损为。

1．（2018·湖北联考）下列说法正确的是

A．原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和

B．镭226衰变为氡222的半衰期为1620年，也就是说100个镭226核经过1620年的一定还剩下50个镭226没有发生衰变

C．在天然放射现象中放出的β射线就是电子流，该电子是原子的内层电子受激发后辐射出来的

D．原子从低能级向高能级跃迁，不吸收光子也能实现

【答案】D

【解析】A．原子核的结合能是组成原子核的核子结合成原子核时放出的能量，故A错误；B．半衰期是统计规律，对少量原子核来讲是没有意义的，故B错误；C．β衰变中生成的电子是一个中子转化为一个质子同时生成一个电子，故C错误；D、原子从低能级向高能级跃迁需要获得能量，可以通过吸收光子或碰撞等形式获得，故D正确。故选D。

2．当前，发电站温室气体排放问题引起了越来越多的关注，相比煤炭等传统能源，核电能够大幅降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘等物质的排放，已成为世界快速发展的电力工业。经广大科技工作者的不懈努力，我国的核电技术已进入世界的先进行列，世界各地现在正在兴建的核电反应堆达到57座，我国以20座名列第一。核电站的最核心部分是核反应堆，核反应堆中的燃料产生裂变，在短时间内释放出大量的核能可供人类利用。核反应堆中的镉棒起________作用，核反应方程应为。若其质量分别为mU=390.313 9×10–27 kg，mn=1.674 9×10–27 kg，mBa=234.001 6×10–27 kg，mKr=152.604 7×10–27 kg，核反应中释放的能量为ΔE=________J。

【答案】吸收中子控制核反应速度    3.22×10–11

【解析】控制中子数可以控制反应速度；Δm=mU+mn–mBa–mKr–3mn=0.357 8×10－27 kg，ΔE=Δmc2=3.22×10–11 J。

1．关于放射性同位素，下列说法正确的是

A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，衰变规律一样

B．放射性同位素衰变可以生成另一种新元素

C．放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法测得

D．以上说法都不对

2．（2018·攀枝花校级检测）在下列核反应的方程中，X是质子的是

A．

B．

C．

D．

3．下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的

A．γ射线探伤仪

B．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况

C．利用钴60治疗肿瘤等疾病

D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律

4．（2018·高考信息卷）下列说法正确的是

A．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4

B．太阳辐射的能量最主要来自太阳内部的核裂变反应

C．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小

D．用14 eV的光子照射处于基态的氢原子，可使其电离

5．关于放射性元素，下列说法中正确的是

A．半衰期是指放射性元素样品质量减少一半所需的时间

B．当放射性元素的温度升高时，其半衰期不变

C．放射性元素的原子核每放出一个β粒子，就减少一个质子，增加一个中子

D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力和电离能力均最强

6．对放射性的应用，下列说法中正确的是

A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用

B．对放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理

C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置

D．对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的

7．（2018·盐城期末）放射性的原子核A放出一个β粒子后变成原子核B，原子核B放出一个α粒子后变成原子核C，可以肯定的是原子核A比

A．原子核B多2个中子

B．原子核C多2个中子

C．原子核B少1个质子

D．原子核C少1个质子

8．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是

A．作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质

B．作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点

C．γ射线探伤利用了γ射线贯穿能力很强的性质

D．γ射线探伤利用了γ射线电离能力很强的性质

9．下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是

A．利用钻60治疗肿瘤等疾病

B．射线探伤

C．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况

D．把含有放射性同位素的肥料施给农作物用以检测其吸收养分的情况

10．（2018·青铜峡一中期中）热核反应方程：，其中X表示某种粒子，则下列表述正确的

A．X是电子

B．该反应需要吸收17.6 MeV的能量才能发生

C．平均每个核子能释放的能量大于3.84 MeV

D．(m＋m)＞(m＋mX)

11．关于放射性元素原子核的衰变，下列叙述中哪些是正确的

A．γ射线是伴随α射线或β射线而发射出来的

B．半衰期的大小不随化学状态、温度等变化而变。

C．某核放出一个β粒子或α粒子后，都变成一种新元素的原子核。

D．若原来有某种放射性元素的原子核10个，则经一个半衰期后，一定有5个原子核发生了衰变

12．如果某放射性元素经过X次α衰变和Y次β衰变，变成一种新原子核，则这个新原子核的质子数比放射性元素原子核的质子数减少

A．2x+y    B．x+y

C．x–y  D．2x–y

13．（2018·安阳校级期中）关于电子的说法，正确的是

A．组成阴极射线的带电粒子是电子

B．β衰变中的电子是原子核外电子

C．β衰变说明原子核里有电子

D．玻尔理论认为，氢原子中电子的轨道半径是连续的

14．下列关于放射性元素衰变的描述，哪些是错误的

A．原子核放出电子后，它的质量数不变而电荷数却减少1

B．核衰变时放出的射线都是由带电粒子所组成的

C．半衰期表示放射性元素衰变的快慢，它和外界的温度、压强无关

D．γ衰变不改变元素在周期表上的位置

15．A、B两种放射性元素，它们的半衰期分别为tA=10天，tB=30天，经60天后，测得两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比为

A．3:1  B．48:63

C．1:16  D．16:1

16．（2018·渭南校级质检）氘核（H）和氚核（H）的核反应方程如下：，设氘核的质量为m1，氚核的质量为m2，氦核的质量为m3，中子的质量为m4，则核反应过程中释放的能量为

A．(m1＋m2－m3)c2

B．(m1＋m2－m3－m4)c2

C．(m1＋m2－m4)c2

D．(m3＋m4－m1－m2)c2

17．下列关于可以减缓放射性元素衰变的说法中，正确的是

A．把该元素放置在低温处

B．把该元素密封在很厚的铅盒子里

C．把该元素同其他的稳定元素结合成化合物

D．上述各种方法无法减缓放射性元素的衰变

18．设某放射性物质A的半衰期为T，另一种放射性物质B的半衰期为2T，在初始时刻，A的原子核数目为B的原子核数目的4倍，则

A．经过时间2T，A与B的原子核数目相同

B．经过时间2T，A的原子核数目大于B的原子核数目

C．经过时间3T，A的原子核数目大于B的原子核数目

D．经过时间4T，A与B的原子核数目相同

19．（2018·内蒙古校级期中）放射性同位素发出的射线在科研、医疗、生产等诸多方面得到了广泛的应用，下列有关放射线应用的说法中正确的有

A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的

B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视

C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种

D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害

20．放射性同位素可做示踪原子，在医学上可以确定肿瘤位置等用途，今有四种不同的放射性同位素R、P、Q、S，它们的半衰期分别为半年、38天、15天和2天，则我们应选用的同位素应是

A．S  B．Q

C．P  D．R

21．关于半衰期，以下说法正确的是

A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长

B．升高温度可以使半衰期缩短

C．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个

D．氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克

22．（2018·景德镇校级期中）下列说法正确的是

A．结合能是由于核子结合成原子核而具有的能量

B．核子组成原子核过程中不存在质量亏损

C．中等大小的核的比结合能量大，相应原子核最稳定

D．氘核的比结合能为W，光速为c，则质子和中子结合成氘核过程中质量亏损为W/c2

23．下列核反应或核衰变方程中，符号“X”表示中子的是

A．

B．++X

C．

D．

24．2006年3月23日央视报道，中科院离子物理所经过八年的艰苦奋斗努力，终于率先建成了世界上第一个全超导的托克马克试验装置并调试成功；这种装置被称为“人造太阳”（如图所示），它能够承受上亿摄氏度高温且能够控制等离子态的核子发生聚变并稳定持续的输出能量，就像太阳一样为人类提供无限清洁的能源。在下列核反应方程中有可能是该装置内部所进行的核反应的是

A．

B．

C．

D．

25．（2018·鸡泽校级月考）下列说法正确的是

A．卢瑟福α粒子散射实验表明原子存在中子

B．外界温度越高，放射性元素的半衰期越短

C．核聚变反应方程H＋H→He＋A中，A表示质子

D．U原子核衰变为一个Pb原子核的过程中，发生6次β衰变

26．一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源的前面时，强度减为原来的，而当用1 cm厚的铝片放在放射源前时，射线的强度减小到几乎为零。由此可知，该放射源所射出的

A．仅是α射线

B．仅是β射线

C．是α射线和β射线

D．是α射线和γ射线

27．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生衰变，得到两条如图中所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向。不计放出光子的能量，则下述说法中正确的是

A．发生的是β衰变，b为β粒子的径迹

B．发生的是α衰变，b为α粒子的径迹

C．磁场方向垂直纸面向外

D．磁场方向垂直纸面向内

28．（2018·昌吉期末联考）关于核电站和核辐射，下列说法中正确的是

A．核反应堆发生的是轻核聚变反应

B．核反应堆发生的是重核裂变反应 

C．放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关

D．放射性同位素的半衰期长短与地震、风力等外部环境有关

29．三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个个氦（42He），则下面说法正确的是

A．X核比Z核多一个原子

B．X核比Z核少一个中子

C．X核的质量数比Z核质量数大3

D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍

30．关于核反应，下列说法中正确的是

A．在核反应中，反应前后总质量不变

B．在核反应中，反应前后电荷数不变

C．在核反应中，质量会有改变，但质量数不变

D．因为核反应总是放能的，所以反应中一定有质量亏损

31．（2018·汕头校级期中）下列说法正确的

A．是衰变方程

B．是核聚变反应方程

C．是核裂变反应方程

D．是原子核的人工转变方程

32．已知：、、、的质量分别为m1、m2、m3、m4，则关于核反应：+→+，下列说法正确的是

A．这是个核聚变的过程

B．这是个核裂变的过程

C．该过程中放出的能量为(m3+m4–m1–m2)c2

D．该过程中放出的能量为(m1+m2–m3–m4)c2

33．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为

H+C→N+Q1，H+N→C+X+Q2

方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：

以下推断正确的是

A．X是He，Q2>Q1

B．X是He，Q2>Q1

C．X是He，Q2<Q1

D．X是He，Q2<Q1

34．（2018·铜仁期末）核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，是常用的核燃料。受一个中子轰击后裂变成 和两部分，并产生______个中子。要使链式反应发生，裂变物质的体积要______（选填“大于”或者“小于”）它的临界体积。

35．（2018·安阳校级期中）恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108 K时，可以发生“氦燃烧”。

（1）完成“氦燃烧”的核反应方程：＋________；

（2）是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16 s。一定质量的，经7.8×10－16 s后所剩占开始时的________。

36．（2018·上海校级期中）如图所示，重核裂变时放出的中子引起其它重核的裂变，可以使裂变不断进行下去，这种反应就是链式反应，________（填“是”或“不是”）任何铀块只要有中子进入都能发生上述反应，原因是___________________________________________________。

37．太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。

（1）写出这个核反应方程。

（2）这一核反应能释放出多少能量？

（3）已知太阳每秒释放能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少kg?

（4）若太阳质量减小万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳还能存在多少年？（mp=1.007 3 u，mα=4.001 5 u，me=0.000 55 u，太阳的质量为2×1030 kg）

38．一个静止的质量为m1的铀核，放出一个质量为m2的α粒子后，衰变成质量为m3的钍核。（已知光速为c）

（1）写出核衰变反应方程

（2）算出该核衰变反应中释放出的核能

（3）假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能有多大（用字母m1、m2、m3、c表示结果）

39．（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

40．（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

41．（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

42．（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

43．（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

44．（2017·天津卷）我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是

A．

B．

C．

D．

45．（2017·新课标全国Ⅰ卷）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2.013 6 u，的质量为3.015 0 u，的质量为1.008 7 u，1 u=931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为

A．3.7 MeV  B．3.3 MeV

C．2.7 MeV  D．0.93 MeV

46．（2017·江苏卷）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

A．核的结合能约为14 MeV

B．核比核更稳定

C．两个核结合成核时释放能量

D．核中核子的平均结合能比核中的大

47．（2016·江苏卷）贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是

A．

B．

C．

D．

48．（2016·新课标全国Ⅲ卷）一静止的铝原子核俘获一速度为m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核，下列说法正确的是

A．核反应方程为

B．核反应方程过程中系统动量守恒

C．核反应过程中系统能量不守恒

D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和

E．硅原子核速度的数量级为m/s，方向与质子初速度方向一致

2．B【解析】根据质量数和电荷数守恒，则，X的质量数为0，质子数为-1，X是电子，故A错误；根据质量数和电荷数守恒，则，X的质量数为1，质子数为1，X是质子，故B正确；根据质量数和电荷数守恒，则，X的质量数为4，质子数为2，X是氦核，故C错误；根据质量数和电荷数守恒，则，X的质量数为1，质子数为0，X是中子，故D错误。所以B正确，ACD错误。学科#网

3．BD【解析】γ射线探伤是利用它的射线贯穿能力强的特点．利用钴60治疗肿瘤是利用它的射线能量高的特点，所以选BD。

【名师点睛】γ射线探伤是利用它的射线贯穿能力强的特点。利用钴60治疗肿瘤是利用它的射线能量高的特点，作为示踪原子是需要移动的，根据同位素的性质表明同位素的位置。

5．B【解析】原子核有半数发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期，是大量原子核衰变的统计结果，对少量的放射性元素的原子核，不一定发生衰变。半衰期由原子核本身决定，与外界任何因素都无关；放射性元素发生β衰变时所放出的电子是由原子核内的一个中子变为一个质子的同时放出的，故不是原子核外的电子；在α、β、X、γ四种射线中，α射线的电离能力最强，γ射线的穿透能力最强。

6．BCD【解析】放疗的同时对人的身体也是有害的，A选项错误，B、C、D三项关于放射线的防护的表述都是正确的。

【名师点睛】γ射线，又称γ粒子流，是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线，是波长短于0.2埃的电磁波。γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。

7．C【解析】AB．一个具有放射性的原子核A放射一个β粒子后变成原子核B，质量数不变，质子数增加1，中子数减1，原子核A比原子核B多1个中子，少1个质子，故A错误，C正确；CD．原子核B再放射一个α粒子后变成原子核C，质子数减2，质量数减4。原子核A比原子核C多1个质子，多3个中子，故B错误，D错误。故选C。

8．BC【解析】根据放射性的性质分析放射性的应用。作为示踪原子是利用放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点，利用它的射线探伤是利用了射线的贯穿能力强的性质，正确选项为BC。

【名师点睛】同位素的放射性原子于其同位素化学性质相同，可以代替其同位素在化合物中的位置，但其具有放射性，可以通过监测仪器检测到这种物质的变化，所以称为示踪原子。γ射线，又称γ粒子流，是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线，是波长短于0.2埃的电磁波。γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。

9．CD【解析】γ射线探伤是利用它的射线贯穿能力强的特点．利用钴60治疗肿瘤是利用它的射线能量高的特点，利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况以及把含有放射性同位素的肥料施给农作物用以检测其吸收养分的情况是利用放射性同位素的射线可以被仪器探测到的特点；所以CD正确。

10．D【解析】A、根据电荷数守恒、质量数守恒知X的电荷数为0，质量数为1，为中子，故A错误；B、该反应为聚变反应，要释放出能量，故B错误；C、核子数为质量数之和是5，所以平均每个核子能释放能量，故C错误；D、核反应前后有能量释放，根据质能方程知有质量亏损，故D正确；故选D。

【名师点睛】射性的原子核在发生α衰变和β衰变时，蕴含在核内的能量释放出来，是产生的新核处于高能级，这时它要想低能级跃迁，能量以γ光子的形式辐射出来，放射性元素衰变的快慢是原子核内部自身的因素决定的，不随化学状态、温度等变化而变。β粒子或α粒子都有一定的质量和电荷，原子核的衰变是大量原子核的统计规律，个别原子核的衰变不能说明。

12．D【解析】由题目可知其衰变方程为：，由此可以计算出这个新原子核的质子数比放射性元素原子核的质子数减少2x–y个，答案选D。

13．A【解析】组成阴极射线的带电粒子是电子，故A正确；β衰变中的电子来自于原子核内的中子衰变成质子，而放出的电子，故B错误；β衰变产生的电子由原子核内的一个中子转变成一个质子和一个电子，电子释放出来，原子核内没有电子，故C错误；玻尔理论认为氢原子的轨道是量子化的，且处于定态，电子绕核旋转，不向外辐射能量，故D错误。所以A正确，BCD错误。学科%网

14．AB【解析】核反应方程遵循质量数守恒以及核电荷数守恒，电子带负电，质量数为零，所以当原子核放出电子后，它的质量数不变而电荷数却增加1，即，A错误，γ射线属于高速光子流，不带电，静止时质量为零，所以γ衰变不改变元素在周期表上的位置，故B错误，D正确，半衰期表示放射性元素衰变的快慢，它和外界的温度、压强无关，C正确。

【名师点睛】核反应方程遵循质量数守恒以及核电荷数守恒，γ射线属于高速光子流，不带电，静止时质量为零，半衰期表示放射性元素衰变的快慢，它和外界的温度、压强无关。

15．D【解析】经过60天后A元素剩余的质量为，B元素剩余的质量为，故，所以，D正确。

16．B【解析】核反应过程中质量亏损：△m=m1+m2−m3−m4，由爱因斯坦的质能方程可知，核反应释放的能量：E=△mc2=(m1+m2−m3−m4)c2；故选B。

17．D【解析】放射性元素衰变的快慢由核内部自身的因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。

18．BD【解析】由半衰期的公式可以计算出本题正确答案BD。

20．A【解析】根据题中信息可得，放射性同位素的衰变周期越短越好，所以A正确。

21．D【解析】考虑到放射性元素衰变的快慢是跟原子所处的物理状态或化学状态无关，又考虑到半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配。因此，正确答案只有D。

22．C【解析】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，故A错误；自由核子与自由核子结合成原子核时核力作正功，将放出能量，所以有质量亏损，选项B错误；中等大小的核的比结合能量大，相应原子核最稳定，选项C正确；氘核的比结合能为W，氘核中有2个核子，则结合能为2W，光速为c，则质子和中子结合成氘核过程中质量亏损为2W/c2，选项D错误；故选C。

23．AC【解析】由质量数守恒和电荷数守恒可知，A、C两项为中子，B项为质子，D项为电子。

【名师点睛】核反应方程遵守核子数和核电荷数守恒的规律，属于简单题，应该熟练掌握。

24．B【解析】太阳内部主要的轻核的聚变，从而释放出巨大的能量，所以答案B正确。

25．D【解析】卢瑟福α粒子散射实验确定了原子核核式结构理论，选项A错误；放射性元素的半衰期与外界因素无关，选项B错误；核聚变反应方程中A的电荷数为0，质量数为2+3-4=1，故A表示中子，选项C错误；原子核衰变为一个原子核的过程中设经过m次α衰变，n次β衰变，则有：4m=32，2m-n=10，解得：m=8，n=6．选项D正确；故选D。

26．C【解析】三种射线中，γ射线贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板，本题中用1 cm厚的铝片即能挡住射线，说明射线中不含γ射线，用薄纸便可挡住部分射线，说明射线中含有贯穿本领较小的α射线，同时有大部分射线穿过薄纸，说明含有β射线。

【名师点睛】本题要求学生能熟记各种射线的性质：α、β和γ三种射线中，α带正电、β带负电、γ不带电，且α粒子的穿透力最弱，无法穿过铝箔。

27．AD【解析】从轨迹可以看出两粒子的运动方向不同，但受力方向相同，说明电流方向相同，即发生了β衰变，在磁场中受力向上，由左手定则可判断出磁场方向垂直纸面向内，A、D选项正确。如果发生α衰变时遵循动量守恒和能量守恒。

【名师点睛】衰变属于天然放射现象，生成的新核和释放的氦核之间强大的作用力，使它们遵循了动量守恒定律，本题解题关键是动量守恒的应用，以及左手定则判断洛伦兹力。

29．CD【解析】设原子核X的质量数为x，电荷数为y，依题意写出核反应方程，根据质量数守恒和电荷数守恒，可得原子核Y的质量数为x，电荷数为y–1，原子核Z的质量数为x–3，电荷数为y–2。由此可得X核的质子（y）比Z核的质子（y–2）多2个，A错；由此可得X核的中子（x–y）比Z核的中子（x–y–1）多1个，B错；X核的质量数（x）比Z核的质量数（x–3）多3个，C对；X核与Z核的总电荷（2y–2）是Y核电荷（y–1）的2倍，D对。

30．BC【解析】核反应不都是放能的。

31．BD【解析】A选项中在质子的轰击下发生的核反应，属于人工转变，A错；C选项是α衰变，不是裂变，C错。

32．AD【解析】由小原子核组成较大的原子核过程为核聚变，A对。该反应的质量亏损为(m1+m2)–(m3+m4)故D对。

33．B【解析】由核反应过程中必须遵守的质量数守恒和核电荷数守恒知X是He。放出热量分别为Q1和Q2的两个核反应中质量亏损分别为0.002 1 u和0.005 3 u，故Q2>Q1，选项B正确。学科…网

34．10  大于

【解析】受一个中子轰击后裂变成 和两部分，根据根据电荷数和质量数守恒有：92=54+38，235+1=136+90+x×1，解得x=10，所以中子个数为10。链式反应的条件：大于临界体积。

35．（1）  （2）

【解析】（1）根据电荷数守恒、质量数守恒，未知粒子的质量数为4，电荷数为2，为。

（2）半衰期为2.6×10-16 s，经7.8×10-16 s，即3个半衰期，根据，经7.8×10－16 s后所剩占开始时的。

36．不是  只有铀块的体积大于临界体积时，才发生链式反应

【解析】不是任何铀块只要有中子进入都能发生上述反应，原因是只有铀块的体积大于临界体积时，才发生链式反应。

37．（1）4H→He+2e  （2）24.78 MeV  （3）4.2×109 kg  （4）4.5×109年

（3）由ΔE=Δmc2得每秒太阳质量减少

Δm== kg≈4.2×109 kg

（4）太阳的质量为2×1030 kg，太阳还能存在的时间为

t== s≈1.4×1017 s

即为4.5×109年

38．（1）  （2）(m1– m2–m3)c2  （3）

【解析】（1）

（2）核衰变反应中的质量亏损Δm=m1– m2–m3

核衰变反应中释放出的核能ΔE=Δmc2=(m1– m2–m3)c2

（3）系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，则：

由题知：即

所以钍核获得的动能：

39．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。

40．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。

42．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。

43．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。学科&网

44．A【解析】是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，属于聚变反应，故A正确；是卢瑟福发现质子的核反应，他用α粒子轰击氮原子核，产生氧的同位素——氧17和一个质子，是人类第一次实现的原子核的人工转变，属于人工核反应，故B错误；是小居里夫妇用α粒子轰击铝片时发现了放射性磷（磷30），属于人工核反应，故C错误；是一种典型的铀核裂变，属于裂变反应，故D错误。

45．B【解析】根据质能方程，释放的核能，，则，故B正确，ACD错误。

47．A【解析】A为β衰变方程，B为重核裂变，C轻核聚变，D原子核的人工转换，所以A正确。

48．ABE【解析】根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程，A正确；过程中释放的核力远远大于外力，故系统动量守恒，B正确；核反应过程中系统能量守恒，C错误；由于反应过程中，要释放大量的能量，即伴随着质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质量之和，D错误；由动量守恒可知，，解得，故数量级约为105 m/s，故E正确。学科*网