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2025年高考物理解密之原子核与核技术
一．选择题（共10小题）
1．（2024•开福区校级模拟）下列关于原子和原子核的说法正确的是　　
A．粒子的穿透能力比粒子的穿透能力强
B．天然放射现象的发现说明了原子有复杂的结构
C．紫外线照射到锌板表面能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不变
D．按照玻尔理论，氢原子由较高能级跃迁到较低能级，核外电子的动能和电势能都减小
2．（2025•邯郸一模）核电站铀核裂变的产物是多样的。有一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，核反应方程是，已知铀核的质量为，钡核的质量为，氪核的质量为，中子的质量为，以下说法正确的是　　

A．核反应方程中的
B．该核反应释放的核能是
C．的比结合能大于（或的比结合能
D．目前部分高科技核电站已经实现可控核聚变发电
3．（2024•福建）2024年我国研发出一款安全性高、稳定发电时间长的新微型原子能电池。该电池将衰变释放的能量转化为电能，衰变方程为，式中，是质量可忽略不计的中性粒子，则表示的是　　
A． B． C． D．
4．（2024•深圳一模）科学家设想未来较为理想的可控核聚变反应方程为，下列说法正确的是　　
A．为
B．该方程为衰变方程
C．该反应质量数守恒
D．大亚湾核电站采用核聚变反应发电
5．（2024•梅州一模）如图所示，2023年11月2日，日本东京电力公司启动第三批福岛核污染水排海。核污染水虽然经过“多核素去除设备” 处理，但核污染水中的氚很难被分离清除，氚会通过食物链在人体内累积，对人的伤害将不可估量。其衰变方程为，半衰期为12.5年，下列说法正确的是　　

A．衰变过程核子总质量不变
B．衰变放出的是由原子核外电子受激发而产生
C．受核污染的海产品经过高温烹煮不能去除其放射性
D．在食物链传递过程中，其半衰期会逐渐缩短
6．（2024•甲卷）氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用表示，式中、的值分别为　　
A．， B．， C．， D．，
7．（2024•洛阳一模）图像可以直观地反映物理量之间的关系，如图所示，甲图是光电管中光电流与电压关系图像，乙图是、两种金属遏止电压与入射光频率之间的关系图像，丙图是放射性元素氡的质量和初始时质量比值与时间之间的关系图像，丁图是原子核的比结合能与质量数之间关系图像，下列判断正确的是　　

A．甲图中，光的波长大于光的波长
B．乙图中，金属的逸出功小于金属的逸出功
C．丙图中，每过3.8天要衰变掉质量相同的氡
D．丁图中，质量数越大原子核越稳定
8．（2024•长春一模）自然界中的碳主要是碳12，也有少量的碳14。碳14具有放射性，能够自发地进行衰变而变成氮，碳14的半衰期为5730年。在考古和经济建设中可用碳14测定年代。以下说法正确的是　　
A．射线是一种穿透能力极强的高频电磁波
B．碳14的衰变方程为
C．当环境温度变化时，碳14的半衰期会发生改变，从而影响年代测定的结果
D．100个碳14原子核经过11460年一定还剩下25个
9．（2024•嘉兴模拟）如图所示的射线测厚仪采用放射性元素作为放射源，其发生衰变的半衰期为。则该测厚仪　　

A．衰变产物为
B．衰变的原因是弱相互作用
C．用于监测与控制钢板厚度的最佳选择是射线
D．放射源经后剩余物质的质量为
10．（2024•衡阳模拟）地球上只有百万分之一的碳是以碳14形式存在于大气中。能自发进行衰变，关于发生衰变下列说法正确的是　　
A．衰变放出的粒子来自于的核外电子
B．衰变放出的粒子带负电，具有很强的电离能力
C．衰变产生的新核是
D．衰变产生的新核的比结合能比大
二．多选题（共5小题）
11．（2024•天津）中国钍基熔盐堆即将建成小型实验堆，为我国能源安全和可持续发展提供有力支持。反应堆中涉及的核反应方程有：①②，下列说法正确的是　　
A．方程①中是中子
B．方程②中发生了衰变
C．受反应堆高温影响，的半衰期会变短
D．方程②释放电子，说明电子是原子核的组成部分
12．（2024•浙江模拟）已知原子核中核子平均质量随原子序数变化如右图所示。下列说法正确的是　　

A．裂变成和一定吸收核能 B．裂变成和一定释放核能
C．和聚变成一定吸收核能 D．和聚变成一定释放核能
13．（2024•浙江二模）2023年8月24日，日本政府不顾周边国家的反对执意向海洋排放福岛第一核电站的核污水，核污水中的放射性物质会对海水产生长久的、风险不可控的污染。如核污水中的具有放射性，其发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为。设的结合能为，的结合能为，的结合能为，已知光在真空中的传播速度为，则下列说法正确的是　　
A．的比结合能大于的比结合能
B．该核反应过程中放出的能量
C．该核反应过程中的质量亏损可以表示为
D．衰变过程中放出的光子是由新原子核从高能级向低能级跃迁产生的
14．（2024•和平区一模）下列对于原子及原子核结构规律的研究，正确的是　　

A．图①中射线2的穿透能力最强
B．图②中镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度
C．图③中的实验现象可得出原子核具有复杂的结构
D．图④中的核反应属于原子核的人工转变
15．（2024•泉州模拟）我国自主研发成功的玲龙一号核反应堆正式亮相，是全球最小型的紧凑型核反应堆，可为航母提供强大的动力。关于核反应方程式，　　
A．式中是质子 B．式中是中子 C．式中 D．式中
三．填空题（共5小题）
16．（2024•仓山区校级模拟）2011年3月11日，日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年。
（1）请写出铯137发生衰变的核反应方程 　　已知53号元素是碘，56号元素是钡。
（2）若在该反应过程中释放的核能为，则该反应过程中质量亏损为 　　（真空中的光速为。
（3）泄漏出的铯137约要经历 　　年才会有的原子核发生衰变。
17．（2024•鲤城区校级模拟）全球首座球床模块式高温气冷堆核电站—山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程送电成功，标志着我国成为世界少数几个掌握第四代核能技术的国家之一。目前核电站获取核能的基本核反应方程：，这个核反应方程中的表示 　　。这个核反应释放出大量核能的比结合能 　　（选填“大于”“等于”或“小于” 的比结合能。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△　　。
18．（2024•鲤城区校级二模）如图所示关于原子核结构探究的一个重要实验示意图，图中放射性元素钋射出的①是 　　粒子（选填“”或“” ，科学家查德威克研究证实从金属铍射出的射线②是由 　　组成的（选填“中子”或“射线” 。铍核发生的核反应方程为 　　。

19．（2024•思明区校级模拟）太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看作是4个氢核结合成1个氦核，同时释放出正电子：已知氢核的质量为，氦核的质量为，正电子的质量为，真空中光速为则每次核反应中的质量 　　（选填“增加”、“减少”或“不变” ；氦核的比结合能为 　　。
20．（2024•福州模拟）福建福清核电站采用我国完全自主研发的“华龙一号”反应堆技术，建设了安全级别世界最高的机组。机组利用铀235裂变释放的能量发电，那么，铀核经过 　　次衰变和 　　次衰变变成铅核，关于该过程，铀核的比结合能比铅核的比结合能 　　（填“大”、“小”、“相等” 。
四．解答题（共5小题）
21．（2024•武进区校级模拟）掌握并采用核聚变产生能源是核物理中最具有前景的研究方向之一。太阳上的一种核反应为两个氘核聚变成一个核。已知氘核的质量为，中子质量为，核的质量为。对应。
（1写出该核反应方程；
（2）计算上述核反应中释放的核能△（保留三位有效数字）；
（3）若两个氘核以相等的动能做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化成动能，则反应中生成的核和中子的动能各是多少？
22．（2024•江宁区校级模拟）在磁感应强度为的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次衰变。放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动。以、分别表示粒子的质量和电荷量。
（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用表示，写出该衰变的核反应方程；
（2）粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求环形电流大小。
23．（2024•南关区校级模拟）如图所示，在坐标系的第一象限内，分布着垂直纸面向外的匀强磁场（含坐标轴），磁感应强度大小为。坐标为的点处有一静止的原子核发生了衰变，粒子的比荷为，放出的粒子以大小为的速度垂直磁场方向射入磁场中，方向与轴正方向成，刚好与轴相切而过，从轴射出。不计粒子重力及粒子与新原子核间相互作用，衰变后产生的新核为。
（1）写出衰变的核反应方程；
（2）求粒子离开磁场的速度。

24．（2024•海门区校级二模）我国是国际热核聚变研究领域的领先者之一。在某次核反应中，一个氘核和一个氚核结合生成一个氦核，并放出一个粒子。已知氘核的比结合能为，氚核的比结合能为，该核反应释放的核能为△，真空中光速为。
（1）写出核反应方程并求出质量亏损；

（2）求氦核的比结合能。
25．（2024•荆州区校级四模）我国是国际热核聚变研究领域的领先者之一。在某次核反应中，一个氘核和一个氚核结合生成一个氦核，并放出一个粒子。已知氘核的比结合能为，氚核的比结合能为，该核反应释放的核能为△，真空中光速为。
（1）写出核反应方程并求出质量亏损；
（2）求氦核的比结合能。

2025年高考物理解密之原子核与核技术
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题）
1．（2024•开福区校级模拟）下列关于原子和原子核的说法正确的是　　
A．粒子的穿透能力比粒子的穿透能力强
B．天然放射现象的发现说明了原子有复杂的结构
C．紫外线照射到锌板表面能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不变
D．按照玻尔理论，氢原子由较高能级跃迁到较低能级，核外电子的动能和电势能都减小
【答案】
【考点】光电效应的条件和判断能否发生光电效应；天然放射现象的发现及意义；分析能级跃迁过程中的能量变化（吸收或释放能量）；、、射线的本质及特点
【专题】衰变和半衰期专题；归纳法；原子的能级结构专题；定性思想；理解能力；光电效应专题
【分析】利用、、三种射线特点判断；原子核内部是有结构；根据光电效应方程，光电子的最大初动能和光照强度无关；根据玻尔理论的特点判断。
【解答】解：．粒子的穿透能力比粒子的穿透能力弱，故错误；
．天然放射现象的发现说明了原子核有复杂的结构，故错误；
．发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程，逸出的光电子的最大初动能只与入射光频率有关，与照射强度无关，故正确；
．按照玻尔理论，氢原子由较高能级跃迁到较低能级，核外电子的动能增大，电势能减小，故错误。
故选：。
【点评】本题考查了天然放射性的特点、光电效应、玻尔理论等知识点。注意光电子的最大初动能和入射光的频率、逸出功有关，和光强无关，光电效应是常考题型，学生的出错率也比较高。
2．（2025•邯郸一模）核电站铀核裂变的产物是多样的。有一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，核反应方程是，已知铀核的质量为，钡核的质量为，氪核的质量为，中子的质量为，以下说法正确的是　　

A．核反应方程中的
B．该核反应释放的核能是
C．的比结合能大于（或的比结合能
D．目前部分高科技核电站已经实现可控核聚变发电
【答案】
【考点】核反应前后质量数、质子数、中子数、核子数等参数的关系；结合能与比结合能的概念及物理意义；核反应前后存在质量亏损及其计算
【专题】推理法；推理论证能力；定量思想；爱因斯坦的质能方程应用专题
【分析】、根据核反应过程质量数守恒求解；
、根据爱因斯坦的质能方程求解；
、根据核反应过程释放能量，可知核反应前后原子核的稳定性，根据比结合能越大，原子核越稳定分析；
、根据核裂变反应较容易控制分析。
【解答】解：、根据核反应过程质量数守恒可得：，可得，故错误；
、该核反应过程的质量亏损为：△
根据爱因斯坦质能方程可得该核反应释放的核能为：，故正确；
、比结合能越大，原子核越稳定，此核反应过程释放能量，核反应后产物（或比反应前的更稳定，所以的比结合能小于（或的比结合能，故错误；
、核裂变反应较容易控制，所以现在的核电站仍采用核裂变反应发电，还没有实现可控核聚变发电，故错误。
故选：。
【点评】本题考查了比结合能、核反应过程释放的核能，解题的关键是知道核反应过程质量数和电荷数都守恒，知道比结合越大，原子核越稳定，熟练掌握爱因斯坦的质能方程。
3．（2024•福建）2024年我国研发出一款安全性高、稳定发电时间长的新微型原子能电池。该电池将衰变释放的能量转化为电能，衰变方程为，式中，是质量可忽略不计的中性粒子，则表示的是　　
A． B． C． D．
【答案】
【考点】核反应方程式的书写或判断核反应方程式中的粒子
【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力
【分析】根据核反应方程的书写规则导出粒子的性质。
【解答】解：根据核反应方程满足质量数和电荷数守恒的规则，核反应方程式为，故正确，错误。
故选：。
【点评】考查核反应方程的书写规则，会根据题意进行准确分析解答。
4．（2024•深圳一模）科学家设想未来较为理想的可控核聚变反应方程为，下列说法正确的是　　
A．为
B．该方程为衰变方程
C．该反应质量数守恒
D．大亚湾核电站采用核聚变反应发电
【答案】
【考点】轻核的聚变及反应条件；衰变的特点、本质及方程
【专题】重核的裂变和轻核的聚变专题；定量思想；推理法；理解能力
【分析】核反应方程遵循质量数和电荷数守恒，从而分析，核电站采用核裂变反应发电。
【解答】解：．核反应方程遵循质量数和电荷数守恒，则的质量数为；电荷数为
则是，故错误，正确；
．该反应是可控核聚变反应，不是衰变，故错误；
．大亚湾核电站采用核裂变反应发电，故错误。
故选：。
【点评】本题考查轻核聚变与核反应的问题，要求学生熟练掌握核反应中质量数和电荷数守恒的计算。
5．（2024•梅州一模）如图所示，2023年11月2日，日本东京电力公司启动第三批福岛核污染水排海。核污染水虽然经过“多核素去除设备” 处理，但核污染水中的氚很难被分离清除，氚会通过食物链在人体内累积，对人的伤害将不可估量。其衰变方程为，半衰期为12.5年，下列说法正确的是　　

A．衰变过程核子总质量不变
B．衰变放出的是由原子核外电子受激发而产生
C．受核污染的海产品经过高温烹煮不能去除其放射性
D．在食物链传递过程中，其半衰期会逐渐缩短
【答案】
【考点】衰变的特点、本质及方程
【专题】定性思想；推理法衰变和半衰期专题；推理能力
【分析】根据质能方程分析；根据衰变的实质分析；放射性为物理性质，高温亨煮无法除去，半衰期由原子核内部因素决定。
【解答】解：、衰变过程中会释放能量，根据质能方程可知，反应后的质量会减小，故错误；
、衰变释放出的电子是由于原子核内的变化产生的，与核外电子无关，故错误；
、放射性为物理性质，高温亨煮无法除去，故正确；
、半衰期为物理性质，不会随着食物链传递而缩短周期的，故错误
故选：。
【点评】本题考查了质能方程、半衰期等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点，注意衰变过程中质量数守恒，质量不守恒，有质量亏损。
6．（2024•甲卷）氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用表示，式中、的值分别为　　
A．， B．， C．， D．，
【答案】
【考点】轻核的聚变及反应条件
【专题】定量思想；控制变量法；重核的裂变和轻核的聚变专题；理解能力
【分析】根据质量数守恒和电荷数守恒判断和数值；
【解答】解：根据电荷数守恒和质量数守恒可知

解得

故正确，错误。
故选：。
【点评】本题考查核反应遵循的规律，知道核反应过程中的守恒关系是解题关键。
7．（2024•洛阳一模）图像可以直观地反映物理量之间的关系，如图所示，甲图是光电管中光电流与电压关系图像，乙图是、两种金属遏止电压与入射光频率之间的关系图像，丙图是放射性元素氡的质量和初始时质量比值与时间之间的关系图像，丁图是原子核的比结合能与质量数之间关系图像，下列判断正确的是　　

A．甲图中，光的波长大于光的波长
B．乙图中，金属的逸出功小于金属的逸出功
C．丙图中，每过3.8天要衰变掉质量相同的氡
D．丁图中，质量数越大原子核越稳定
【答案】
【考点】爱因斯坦光电效应方程；衰变的特点、本质及方程
【专题】推理法；推理能力；光电效应专题；定量思想
【分析】理解逸出功的概念，结合光电效应分析出光的波长大小关系；
理解半衰期的概念，结合题目选项完成分析；
原子核的比结合能与质量数没有必然联系。
【解答】解：．由图可知，光的截止电压大，根据逸出功表达式

因此光频率大，光波长短，故错误；
．根据光电效应方程可知

根据能量守恒定律可得：

有
当频率相等时，由于金属遏止电压大，所以的逸出功小，故正确；
．根据题意可知氡半衰期为3.8天，因为每次衰变后的氡质量均变成原来的一半，所以每过3.8天要衰变掉质量不相同的氡，故错误；
．质量数大，比结合能不一定大，故错误。
故选：。
【点评】本题主要考查了光电效应的相关应用，理解光电效应的发生条件，结合光电效应方程和半衰期的概念即可完成分析。
8．（2024•长春一模）自然界中的碳主要是碳12，也有少量的碳14。碳14具有放射性，能够自发地进行衰变而变成氮，碳14的半衰期为5730年。在考古和经济建设中可用碳14测定年代。以下说法正确的是　　
A．射线是一种穿透能力极强的高频电磁波
B．碳14的衰变方程为
C．当环境温度变化时，碳14的半衰期会发生改变，从而影响年代测定的结果
D．100个碳14原子核经过11460年一定还剩下25个
【答案】
【考点】、、射线的本质及特点；衰变的特点、本质及方程
【专题】推理法；定性思想；衰变和半衰期专题；理解能力
【分析】根据的本质判断；根据核反应方程书写规律：电荷数守恒和质量数守恒；半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关；半衰期是大量原子核的统计学规律。
【解答】解．射线是衰变中产生的电子，不是电磁波，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，故错误；
．碳14能够自发地进行衰变而变成氮，其核反应方程为，故正确；
．放射性元素的半衰期是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故错误；
．半衰期是大量原子核的统计学规律，对于少量原子核不成立，故错误。
故选：。
【点评】本题考查学生对半衰期的理解与应用能力，需要学生熟知核反应方程的书写规则和半衰期的概念，体现了物理观念这一核心素养，注意半衰期的适用条件，及影响因素。
9．（2024•嘉兴模拟）如图所示的射线测厚仪采用放射性元素作为放射源，其发生衰变的半衰期为。则该测厚仪　　

A．衰变产物为
B．衰变的原因是弱相互作用
C．用于监测与控制钢板厚度的最佳选择是射线
D．放射源经后剩余物质的质量为
【答案】
【考点】衰变的特点、本质及方程；、、射线的本质及特点
【专题】推理法；定性思想；衰变和半衰期专题；推理能力
【分析】根据质量数守恒和电荷数守恒推导产物并判断；
根据衰变的原因进行分析解答；
根据射线和射线的差别进行分析解答；
根据衰变规律判断剩余质量和总质量关系。
【解答】解：衰变放出的粒子是电子，根据质量数和电荷数守恒可知，衰变产物为，故错误；
发生衰变的原因是弱相互作用，故正确；
用于监测与控制钢板厚度的最佳选择是射线而不是射线，故错误；
根据衰变方程可知，放射源经后剩余的未发生衰变，但剩余物质的质量大于，故错误。
故选：。
【点评】考查放射性元素的衰变和半衰期等问题，以及射线的特征，会根据题意进行准确的分析和解答。
10．（2024•衡阳模拟）地球上只有百万分之一的碳是以碳14形式存在于大气中。能自发进行衰变，关于发生衰变下列说法正确的是　　
A．衰变放出的粒子来自于的核外电子
B．衰变放出的粒子带负电，具有很强的电离能力
C．衰变产生的新核是
D．衰变产生的新核的比结合能比大
【答案】
【考点】结合能与比结合能的概念及简单计算；衰变的特点、本质及方程
【专题】推理能力；定性思想；推理法；衰变和半衰期专题
【分析】根据衰变的本质判断；电子的电离能力较弱；根据核反应方程书写规律：电荷数守恒和质量数守恒；
【解答】解：．衰变产生的电子是衰变过程中中子转化为一个质子同时放出一个电子形成的，故错误；
．衰变放出的粒子带负电，具有较弱的电离能力，故错误；
．根据质量数守恒与电荷数守恒可得发生衰变的核反应方程为，故衰变产生的新核是，故错误；
．发生衰变的过程释放能量，存在质量亏损，因此产生新核的比结合能比大，故正确。
故选：。
【点评】本题考查学生对衰变的理解，需要学生熟知核反应方程的书写规则，体现了物理观念这一核心素养。
二．多选题（共5小题）
11．（2024•天津）中国钍基熔盐堆即将建成小型实验堆，为我国能源安全和可持续发展提供有力支持。反应堆中涉及的核反应方程有：①②，下列说法正确的是　　
A．方程①中是中子
B．方程②中发生了衰变
C．受反应堆高温影响，的半衰期会变短
D．方程②释放电子，说明电子是原子核的组成部分
【答案】
【考点】原子核的半衰期及影响因素；核反应前后质量数、质子数、中子数、核子数等参数的关系；衰变的特点、本质及方程
【专题】定量思想；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理法；推理论证能力
【分析】根据电荷数守恒和质量数守恒规律进行分析判断，结合反应产物分析衰变类型；
根据放射性元素的半衰期的决定因素进行分析解答；
根据衰变的原理进行分析解释。
【解答】解：．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，方程①中是中子，故正确；
．方程②中放出的粒子是电子，则发生了衰变，故正确；
．半衰期只由原子核自身决定，与外界因素无关，也不会受反应堆高温影响，故的半衰期不变，故错误；
．方程②释放电子，但该电子是由于原子核的中子转化为质子释放出来的，并不能说明电子是原子核的组成部分，故错误。
故选：。
【点评】考查核反应方程的书写规则以及放射性元素半衰期等知识，会根据题意进行准确分析解答。
12．（2024•浙江模拟）已知原子核中核子平均质量随原子序数变化如右图所示。下列说法正确的是　　

A．裂变成和一定吸收核能 B．裂变成和一定释放核能
C．和聚变成一定吸收核能 D．和聚变成一定释放核能
【答案】
【考点】元素核子平均质量曲线；爱因斯坦质能方程的应用
【专题】定性思想；推理法；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理能力
【分析】根据图象判断出各原子核质量关系，然后判断发生核反应时质量变化情况，最后根据质能方程分析答题。
【解答】解：、裂变成和，由于后者的核子平均质量小，故发生质量亏损，所以一定释放核能，故错误，正确；
、和聚变成，根据图象得出平均核子质量变小，故发生质量亏损，所以一定释放核能，故错误，正确。
故选：。
【点评】本题难度不大，知道质量亏损的概念、分析清楚图象、了解核反应的常识，明确核子平均质量越小，则比结合能越小，原子核越不稳定。
13．（2024•浙江二模）2023年8月24日，日本政府不顾周边国家的反对执意向海洋排放福岛第一核电站的核污水，核污水中的放射性物质会对海水产生长久的、风险不可控的污染。如核污水中的具有放射性，其发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为。设的结合能为，的结合能为，的结合能为，已知光在真空中的传播速度为，则下列说法正确的是　　
A．的比结合能大于的比结合能
B．该核反应过程中放出的能量
C．该核反应过程中的质量亏损可以表示为
D．衰变过程中放出的光子是由新原子核从高能级向低能级跃迁产生的
【答案】
【考点】计算能级跃迁过程吸收或释放的能量；结合能与比结合能的概念及简单计算；核反应前后的质量亏损
【专题】信息给予题；定量思想；推理法；爱因斯坦的质能方程应用专题；理解能力
【分析】原子的比结合能越大，原子核越稳定；
根据结合能的含义求解核反应释放的能量；
根据爱因斯坦质能方程求解作答；
根据衰变后新核的特点结合向低能级跃迁分析。
【解答】解：．比结合能越大，原子核越稳定，由于比更稳定，所以的比结合能大于的比结合能，故正确；
．该核反应过程中放出的能量为，故错误；
．根据爱因斯坦质能方程
可得，故错误；
．核衰变后，生成的新原子核位于高能级，能自发向低能级跃迁，从而放出光子，故正确。
故选：。
【点评】本题考查了爱因斯坦质能方程与比结合能相关知识，理解物理量的准确含义以及公式的物理表达是解决此类问题的关键。
14．（2024•和平区一模）下列对于原子及原子核结构规律的研究，正确的是　　

A．图①中射线2的穿透能力最强
B．图②中镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度
C．图③中的实验现象可得出原子核具有复杂的结构
D．图④中的核反应属于原子核的人工转变
【答案】
【考点】、、射线的本质及特点；核反应方程式的书写或判断核反应方程式中的粒子；卢瑟福粒子散射实验；原子的核式结构模型
【专题】理解能力；定性思想；衰变和半衰期专题归纳法
【分析】射线穿透能力强；根据镉棒的作用分析；卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子核式结构模型，核反应属于天然放射现象。
【解答】解：图1中射线2是射线，穿透能力强，故正确；
图2中镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度，故正确；
天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，图3中的实验现象可得出原子核式结构，故错误；
图4中的核反应属于天然放射现象，不是原子核的人工转变，故错误。
故选：。
【点评】本题是原子物理问题，要注意理解各自粒子的性质，并明确天然放射性现象。
15．（2024•泉州模拟）我国自主研发成功的玲龙一号核反应堆正式亮相，是全球最小型的紧凑型核反应堆，可为航母提供强大的动力。关于核反应方程式，　　
A．式中是质子 B．式中是中子 C．式中 D．式中
【答案】
【考点】重核的裂变及反应条件
【专题】定量思想；推理法；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理能力
【分析】本题根据反应前后电荷数守恒和质量数守恒分析求解。
【解答】解：根据电荷数守恒可得的电荷数为：，故为中子，故错误，正确；
根据质量数守恒可得为：，故错误，正确；
故选：。
【点评】本题考查了核反应方程，理解反应前后电荷数守恒和质量数守恒是解决此类问题的关键。
三．填空题（共5小题）
16．（2024•仓山区校级模拟）2011年3月11日，日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年。
（1）请写出铯137发生衰变的核反应方程 　　已知53号元素是碘，56号元素是钡。
（2）若在该反应过程中释放的核能为，则该反应过程中质量亏损为 　　（真空中的光速为。
（3）泄漏出的铯137约要经历 　　年才会有的原子核发生衰变。
【答案】（1）；（2）；（3）90。
【考点】衰变的特点、本质及方程；用爱因斯坦质能方程计算核反应的核能
【专题】定量思想；推理法；理解能力；光电效应专题；衰变和半衰期专题；信息给予题
【分析】（1）根据质量数和核电荷数守恒求解核反应方程；
（2）根据爱因斯坦质量方程求解质量亏损；
（3）根据半衰期求衰变时间。
【解答】解：（1）铯发生衰变时，由质量数和电荷数守恒，可得该核反应方程是

（2）根据爱因斯坦的质能方程，可得该反应过程中质量亏损是
（3）泄漏出的铯137有的原子核发生衰变，还剩，设衰变的时间约为，则有

半衰期约为30年，解得年。
故答案为：（1）；（2）；（3）90。
【点评】本题考查了核反应方程的书写、半衰期的求解以及爱因斯坦的质能方程，要求熟练掌握相关知识。
17．（2024•鲤城区校级模拟）全球首座球床模块式高温气冷堆核电站—山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程送电成功，标志着我国成为世界少数几个掌握第四代核能技术的国家之一。目前核电站获取核能的基本核反应方程这个核反应方程中的表示 　　。这个核反应释放出大量核能；的比结合能 　　（选填“大于”“等于”或“小于” 的比结合能。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△　　。
【答案】（中子），大于，。
【考点】用爱因斯坦质能方程计算核反应的核能；结合能与比结合能的概念及简单计算
【专题】定量思想；推理法；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理能力
【分析】根据核反应方程的书写规则推导的属性，根据比结合能越大越稳定进行分析判断，结合爱因斯坦的质能方程列式求解。
【解答】解：根据核反应书写规则，质量数守恒和电荷数守恒，的质量数为1，电荷数为0，所以表示中子，即；根据比结合能越大越稳定的规律可知，的比结合能大于的比结合能；根据爱因斯坦的质能方程，释放的核能为△△。
故答案为：（中子），大于，。
【点评】考查核反应方程的书写规则以及爱因斯坦的质能方程，会根据题意进行分析求解。
18．（2024•鲤城区校级二模）如图所示关于原子核结构探究的一个重要实验示意图，图中放射性元素钋射出的①是 　　粒子（选填“”或“” ，科学家查德威克研究证实从金属铍射出的射线②是由 　　组成的（选填“中子”或“射线” 。铍核发生的核反应方程为 　　。

【答案】，中子，。
【考点】人工核反应方程式
【专题】理解能力；定性思想；衰变和半衰期专题；归纳法
【分析】天然放射性元素钋放出的射线轰击铍时会产生高速中子流，轰击石蜡时会打出质放射性元素钋发生衰变放出粒子1是碳原子，由质量数守恒知生成的为，图中射线从石蜡中打出的粒子2是中子。
【解答】解：查德威克根据放射性元素钋射出的粒子轰击金属铍发现了中子，其核反应方程为。
故答案为：，中子，。
【点评】本题考查了天然放射现象，核反应产生的粒子，会利用质量数守恒和电荷数守恒判断核反应方程式的书写。
19．（2024•思明区校级模拟）太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看作是4个氢核结合成1个氦核，同时释放出正电子：已知氢核的质量为，氦核的质量为，正电子的质量为，真空中光速为。则每次核反应中的质量 　减少　（选填“增加”、“减少”或“不变” ；氦核的比结合能为 　　。
【答案】减少；
【考点】用爱因斯坦质能方程计算核反应的核能；结合能与比结合能的概念及简单计算
【专题】爱因斯坦的质能方程应用专题；定量思想；推理法；推理能力
【分析】反应过程中的质量亏损等于反应前的质量与反应后的质量的差，再由质能方程求得结合能；比结合能是核反应的过程中每一个核子的平均结合能。
【解答】解：核聚变是放能反映，所以反应前后质量减少。根据核反应质量数守恒，电荷数守恒，可知生成了2个正电子，所以质量亏损为 △
根据△
产生的能量为：
所以氦核的比结合能为
故答案为：减少；
【点评】质能方程是原子物理中的重点内容之一，该知识点中，关键的地方是要知道反应过程中的质量亏损等于反应前的质量与反应后的质量的差。属于基础题目。
20．（2024•福州模拟）福建福清核电站采用我国完全自主研发的“华龙一号”反应堆技术，建设了安全级别世界最高的机组。机组利用铀235裂变释放的能量发电，那么，铀核经过 　7　次衰变和 　　次衰变变成铅核，关于该过程，铀核的比结合能比铅核的比结合能 　　（填“大”、“小”、“相等” 。
【答案】7，4，小。
【考点】计算和衰变的次数；衰变的特点、本质及方程；结合能与比结合能的概念及简单计算
【专题】定量思想；推理法；分析综合能力；衰变和半衰期专题
【分析】本题利用核反应的质量数和电荷数守恒求得衰变次数；比结合能越大原子核越稳定。
【解答】解：设经过次衰变，次衰变，根据核反应的质量数和电荷数守恒可知：，，解得：，
在释放能量的核反应中，生成物比反应物更稳定，其比结合能也更大，所以铀核的比结合能比铅核的比结合能小。
故答案为：7，4，小。
【点评】本题考查了核反应方程等基础知识点，熟悉基础方程并学会电荷数守恒和质量数守恒相关计算，难度不大。
四．解答题（共5小题）
21．（2024•武进区校级模拟）掌握并采用核聚变产生能源是核物理中最具有前景的研究方向之一。太阳上的一种核反应为两个氘核聚变成一个核。已知氘核的质量为，中子质量为，核的质量为对应。
（1）写出该核反应方程；
（2）计算上述核反应中释放的核能△（保留三位有效数字）；
（3）若两个氘核以相等的动能做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化成动能，则反应中生成的核和中子的动能各是多少？
【答案】（1）该核反应方程为；
（2）计算上述核反应中释放的核能为；
（3）反应中生成的核和中子的动能分别是，。
【考点】动量守恒与能量守恒共同解决实际问题；用爱因斯坦质能方程计算核反应的核能
【专题】定量思想；推理法；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理能力
【分析】（1）根据质量数守恒和核电荷数守恒书写核反应方程．
（2）先求出核反应中质量亏损，再由爱因斯坦质能方程，求出核反应中释放的核能；
（3）两氘核对心碰撞过程，遵守动量守恒和能量守恒根据动量守恒和能量守恒列方程求解．
【解答】解：（1）由质量数守恒和核电荷数守恒，可知核反应方程为
（2）设核反应的质量亏损为△，则有△
根据质能方程有：△△
解得：△
（3）设核反应后核和中子的动量分别为、，动能分别为、，则根据动量守恒定律有
，
根据能量守恒定律有：△
解得，
答：（1）该核反应方程为；
（2）计算上述核反应中释放的核能为；
（3）反应中生成的核和中子的动能分别是，。
【点评】对于核反应书写核反应方程，要抓住微观粒子的碰撞，相当于弹性碰撞，遵守两大守恒：动量守恒和能量守恒．
22．（2024•江宁区校级模拟）在磁感应强度为的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次衰变。放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动。以、分别表示粒子的质量和电荷量。
（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用表示，写出该衰变的核反应方程；
（2）粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求环形电流大小。
【答案】（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用表示，该衰变的核反应方程为：；
（2）粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为。
【考点】电流大小的计算；带电粒子在匀强磁场中的圆周运动；衰变的特点、本质及方程
【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；恒定电流专题；推理能力
【分析】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可写出反应方程；
（2）先得到粒子的运动周期，然后根据电流的定义式计算即可。
【解答】解：（1）根据质量数与核电荷数守恒可知，反应方程为：。
（2）设粒子的速度大小为，根据牛顿第二定律：
可得：
即粒子在磁场中的运动周期为：
环形电流大小为：
答：（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用表示，该衰变的核反应方程为：；
（2）粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为。
【点评】掌握核反应中质量数守恒和电荷数守恒，以及电流的定义式是解题的基础。
23．（2024•南关区校级模拟）如图所示，在坐