核能（解析版）-2023高考物理一輪復(fù)習(xí)知識點精講和高考題模擬題同步訓(xùn)練

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第二十章原子物理

專題122核能

第一部分知識點精講

天然效有現(xiàn)象：放射枚元*自發(fā)地發(fā)出I跑線的現(xiàn)象

一a射線：帶正電.關(guān)際上就是②象牌子植

喙f核的銅成|三升射統(tǒng)B射理：帝負(fù)電,無③電子流

■/射蛾：不帶電,是一種波長很短的④曳典

質(zhì)子核的組成：由質(zhì)子和中子組成

a褰變：；X?⑤上如!_+；H”

表義臭型B衰變:道二A,.，+*

衰變規(guī)律：電荷敦和⑦質(zhì)量敦部守恒

＜定義：原子植有?圭絲發(fā)生*■變所禽的時間

原子核的喪變?nèi)An期決之向*:由搐內(nèi)部自身囚*決定

原與反應(yīng)原于楨在其他虹子的量擊下產(chǎn)生@新1子核成才■發(fā)生狀態(tài)

變化的過程

子

放射性同位素及其應(yīng)用

核

植力核子間存在的相互作用，是⑩煌粗力

j-史義：把核子分開所需要的能量

核力與結(jié)合能結(jié)“的一比結(jié)合能：結(jié)合能與成植子觥之比

質(zhì)量虧損質(zhì)噓才權(quán)：心?一

加帕植的裂變：號U+；n+*Ba+!：Kr+3M

核裂變;反應(yīng)堆與發(fā)電站

核裂變與核聚變

械聚變——氟核鳥氤械的聚變：；H+:H-：Hr+M+l7.6M?A

發(fā)史新校干

“基本”的子

粒子的分類

1.核力

原子核內(nèi)部，核子間所特有的相互作用力。

【特別提醒】

（1）核力是四種相互作用中的強相互作用（強力）的一種表現(xiàn)。

（2）核力是短程力，約在IO-15m數(shù)量級時起作用，距離大于0.8xl0-i5m時為引力，距離

小于0.8XIO-15m時為斥力，距離為i.5xl（r】5m時核力幾乎消失。

（3）核力具有飽和性。核子只跟相鄰的核子產(chǎn)生較強的引力，而不是與核內(nèi)所有核子發(fā)生

作用。

（4）核力與核子是否帶電無關(guān)，質(zhì)子與質(zhì)子間、質(zhì)子與中子間、中子與中子間都可以有核

力作用。

【特別提醒】.四種基本相互作用的理解

(1)引力相互作用：引力主要在宏觀和宏觀尺度上“獨領(lǐng)風(fēng)騷是引力使行星繞著恒星轉(zhuǎn)，

并且聯(lián)系著星系團，決定著宇宙的現(xiàn)狀。萬有引力是長程力。

(2)電磁相互作用：電磁力在原子核外，電磁力使電子不脫離原子核而形成原子，使原子

結(jié)合成分子，使分子結(jié)合成液體和固體，是長程力。

(3)強相互作用：在原子核內(nèi)，將核子束縛在一起，是短程力。

(4)弱相互作用：弱相互作用是引起原子核夕衰變的原因，即引起中子一質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。

弱相互作用也是短程力，其力程比強相互作用更短，為10T8m,作用強度則比電磁力小。

2.核能

①原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們分開，也需要能量，這就是原子核的

結(jié)合能”這個能量也是核子結(jié)合成原子核而釋放的能量。

②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。

③原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個現(xiàn)象叫作質(zhì)量虧損②。質(zhì)量虧損表明，

的確存在著原子核的結(jié)合能。

【特別提醒】原子的核子數(shù)越多，結(jié)合能越大，但是比結(jié)合能不一定越大。

質(zhì)能方程E=mc1表明質(zhì)量和能量有著緊密聯(lián)系，但二者不能相互轉(zhuǎn)化。

④核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損其對應(yīng)的能量△。原子核分解成核

子時要吸收一定的能量，相應(yīng)的質(zhì)量增加△〃?，吸收的能量為AE=ARC2。

【溫馨提示】質(zhì)量虧損的理解

質(zhì)量虧損并不是質(zhì)量消失，減少的質(zhì)量在核子結(jié)合成核的過程中以能量的形式輻射出

去了。反過來，把原子核分裂成核子，總質(zhì)量要增加，總能量也要增加，增加的能量要由外

部供給。

質(zhì)量虧損只有在核反應(yīng)中才能明顯地表現(xiàn)出來。是核反應(yīng)前與核反應(yīng)后的質(zhì)量之差。

3.裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)

(1)重核裂變

①定義:質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成兒個質(zhì)量數(shù)較小的原子核的

過程。

②典型的裂變反應(yīng)方程：贊U+Jn-瑞Kr+第Ba+3版。

【特別提醒】一些重核裂變的產(chǎn)物一般不是唯一的，可能有多種組合。

③鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過程。

④臨界體積和臨界質(zhì)量：裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的量小體積及其相應(yīng)的質(zhì)量。

⑤裂變的應(yīng)用：原子彈、核電站。

⑥反應(yīng)堆構(gòu)造：核燃料、減速劑、雌、防護層。

（2）輕核聚變

①定義：兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量

較大的核的反應(yīng)過程。輕核聚變反應(yīng)必須在誕下進行，因此又叫熱核反應(yīng)。

②典型的聚變反應(yīng)方程：汩+iHf?He+An+17.6MeV。

4.核反應(yīng)的四種類型

類型可控核反應(yīng)方程典例產(chǎn)生條件意義應(yīng)用

性

衰a自發(fā)「U->品4Th+fHe所有原子序數(shù)大揭開了人類研利用放射性

變衰于83的元素及究原子核結(jié)構(gòu)元素的半衰

變個別小于或等于的序幕期進行文物

0年代鑒定等

P自發(fā)鎧Th-繆Pa4；e83的元素自發(fā)

衰進行

變

人工人工尹N+$HeT?O+；H需要人工用高速發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子、中得到人工放

轉(zhuǎn)變控制（盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子）粒子進行誘發(fā)子、正電子等基射性同位

jHe+:Be->22c+Jn本粒子和一些素、作示蹤

（查德威克發(fā)現(xiàn)中子）人工放射性同原子

弘Al+fHer猾P+仙約里奧一居里位素

猾P-器Si+?e夫婦發(fā)現(xiàn)放射

性同位素，同

時發(fā)現(xiàn)正電子

重核比較825U+on->翳Ba+生Kr+3jn需要中子的轟擊人類獲得新能核電站、核

裂變?nèi)菀缀鸵欢ǖ呐R界體源的一種重要潛艇、原子

進行積途彳仝彈等

人工

控制

重核很難汨+汨-拙+仙需要極高的溫人類獲得新能氫彈、熱核

裂變控制度，原子核才能源的一種重要反應(yīng)

獲得足夠的動能途徑

克服庫侖斥力

5.核反應(yīng)方程式的書寫

（1）熟記常見基本粒子的符號是正確書寫核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)。如質(zhì)子（：H）、中子（仙）、a

粒子?He）、0粒子（，e）、正電子建遇）、笊核（汨）、瓶核（汨）等。

（2）掌握核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律是正確書寫核反應(yīng)方程或判斷某個核反應(yīng)方程是否正確的

依據(jù)，由于核反應(yīng)不可逆，所以書寫核反應(yīng)方程式時只能用"t”表示反應(yīng)方向。

（3）核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。

6.計算核能的方法

（1）.根據(jù)質(zhì)能方程計算

根據(jù)核反應(yīng)方程，計算核反應(yīng)前和核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損/僅。

根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ZE=/me?計算核能。

其中的單位是千克，4E的單位是焦耳。

（2）.利用原子質(zhì)量單位u和電子伏特計算

明確原子質(zhì)量單位u和電子伏特之間的關(guān)系

lu=1.6605x10-27kg,leV=1.602178X10-19J

由E—me2

1.6605X10~27X(2.998X108)2

得5=1.602178X10-19,931.5MeV

根據(jù)1原子質(zhì)量單位（u）相當(dāng)于931.5MeV的能量，用核子結(jié)合成原子核時質(zhì)量虧損的原子質(zhì)

量單位數(shù)乘以931.5MeV,

即4E=21mx931.5MeVo

其中/Tn的單位是u,4E的單位是MeV。

（3）.根據(jù)能量守恒和動量守恒來計算核能

參與核反應(yīng)的粒子所組成的系統(tǒng)，在核反應(yīng)過程中的動量和能量是守恒的，因此，利用動量

守恒和能量守恒可以計算出核能的變化。

（4）.利用平均結(jié)合能來計算核能

原子核的結(jié)合能=核子的平均結(jié)合能X核子數(shù)。核反應(yīng)中反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結(jié)合

能與反應(yīng)后生成的所有新核的總結(jié)合能之差，就是該次核反應(yīng)所釋放（或吸收）的核能。

（5）.應(yīng)用阿伏加德羅常數(shù)計算核能

若要計算具有宏觀質(zhì)量的物質(zhì)中所有原子核都發(fā)生核反應(yīng)所放出的能量，應(yīng)用阿伏加德羅常

數(shù)計算核能較為簡便。根據(jù)物體的質(zhì)量m和摩爾質(zhì)量M由n=2求出物質(zhì)的量，并求出原子

核的個數(shù)：N=NA"=NA。由題設(shè)條件求出一個原子核與另一個原子核反應(yīng)放出或吸收

的能量E。（或直接從題目中找出。再根據(jù)E=NE。求出總能量.

第二部分最新高考題精選

1.（2022高考湖北物理）上世紀(jì)四十年代初，我國科學(xué)家王澄昌先生首先提出證明中微子

存在實驗方案：如果靜止原子核：Be俘獲核外K層電子e,可生成一個新原子核X,并放

出中微子ve,即：Be+_：e-X+?e。根據(jù)核反應(yīng)后原子核X的動能和動量，可以間接測

量中微子的能量和動量，進而確定中微子的存在。下列說法正確的是（）

A.原子核X是；LiB.核反應(yīng)前后的總質(zhì)子數(shù)不變

C.核反應(yīng)前后總質(zhì)量數(shù)不同D.中微子乙的電荷量與電子的相同

【參考答案】A

【命題意圖】本題考查核反應(yīng)及其相關(guān)知識點。

【解題思路】根據(jù)核反應(yīng)遵循的規(guī)律，核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，X原子核的電

荷數(shù)為3,質(zhì)量數(shù)為7,所以原子核X是；Li,選項A正確BCD錯誤。

2.（2022高考遼寧物理）2022年1月，中國錦屏深地實驗室發(fā)表了首個核天體物理研究

實驗成果。表明我國核天體物理研究已經(jīng)躋身國際先進行列。實驗中所用核反應(yīng)方程為

X+我Mg-Al,己知X、：：Mg、Al的質(zhì)量分別為犯、機2、〃?3，真空中的光速為c,

該反應(yīng)中釋放的能量為下列說法正確的是（）

A.X為笊核：H

B.X為僦核：H

C.￡1=（/4+“+?）/

D.E=（叫+tn,一"％）c?

【參考答案】B

【命題意圖】本題考查核反應(yīng)/核能及其相關(guān)知識點.

【名師解析】

根據(jù)核反應(yīng)遵循的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知,X的質(zhì)量數(shù)為3,電荷數(shù)為1,為瓶核；H,

選項A錯誤，B正確：因該反應(yīng)為人工轉(zhuǎn)變，反應(yīng)前兩種粒子都有動能（總動能設(shè)為Eu）,

反應(yīng)后的生成物也有動能反2,根據(jù)質(zhì)能方程可知，由于質(zhì)量虧損反應(yīng)放出的能量為

△E=Amc2=（/?）+加2一加3）c?,則反應(yīng)釋放的能量為

E=￡^|+AE—線2=-紜2+（町+相2一郎）c~,選項CD錯誤°

3.（2022高考上海）某元素可以表示為：X,則下列可能為該元素同位素的是（）

AzYpZ+1V「Z+】v2+1V

A、4+i入U、A+|AC、人人口、A-\%

【參考答案】c【命題意圖】考查對原子核同位素的理解。

【名師解析】根據(jù)原子核同位素的意義可知，同位素是位于元素周期表中同一位置的元素,

原子序數(shù)相同，電荷數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，即左下角的數(shù)字必須相同，而左上

角的數(shù)字不同，所以選項C正確。

【教材再現(xiàn)】原子核符號。

元索符號

r

質(zhì)量數(shù)一^4、2

電荷數(shù)（原子序數(shù)）zyv

5.（2022高考上海）某原子核發(fā)生核反應(yīng)放出一個正電子，則新原子核中多了一個（）

A。質(zhì)子Bo中子C、電子Do核子

【參考答案】B

【命題意圖】本題考查原子核反應(yīng)+守恒思想

【名師解析】根據(jù)原子核反應(yīng)過程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知質(zhì)量數(shù)等于中子數(shù)+

質(zhì)子數(shù)，核反應(yīng)時放出一個正電子，電荷數(shù)減1,質(zhì)量數(shù)不變，則新原子核中多了一個中子，

選項B正確。

【教材再現(xiàn)】由于原子核內(nèi)沒有電子，B衰變的實質(zhì)是

笈〃核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化

中子in，.成了一個質(zhì)子和一個電子（圖5.2-3）,其轉(zhuǎn)化方程是

in*i:H+_；e

工電子人

。這種轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的電子發(fā)射到核外,就是0粒子；與此同時,

國-2中不的鏟〃新核少了一個中子，卻增加了一個質(zhì)子。所以，新核質(zhì)量

囹5.2-3中于時拔化

數(shù)不變，而電荷數(shù)增加1

同樣，核反應(yīng)放出的正電子，是原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)化為一個中子和一個正電子，其轉(zhuǎn)化方程

為

!H*,in+4?e

這種轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的正電子發(fā)射到核外。與此同時，新核少了一個質(zhì)子，卻增加了一個中子。所

以新核的質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)減少I.

中子An

質(zhì)子:H

正電子＜?e

質(zhì)子的粘化

4.（2022年1月浙江選考）2021年12月15日秦山核電站迎來了安全發(fā)電30周年，核電站

累計發(fā)電約6.9xl0"kWh相當(dāng)于減排二氧化碳六億多噸。為了提高能源利用率，核電站還

將利用冷卻水給周圍居民供熱。下列說法正確的是（）

A.秦山核電站利用的是核聚變釋放的能量

B.秦山核電站發(fā)電使原子核虧損的質(zhì)量約為27.6kg

C.核電站反應(yīng)堆中需要用鎘棒控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度

D.反應(yīng)堆中存在+,；nfBa+Kr+3：n的核反應(yīng)

【參考答案】CD

【名師解析】.秦山核電站利用的是重核裂變變釋放的能量，故A錯誤：原子核虧損的質(zhì)

AE6.9x10"x1000x3600

量全部轉(zhuǎn)化為電能時，約為=Fkga27.6kg,核電站實際

c(3xl08)2

發(fā)電還要考慮到核能的轉(zhuǎn)化率和利用率，則原子核虧損的質(zhì)量大于27.6kg,故B錯誤；核

電站反應(yīng)堆中需要用鎘棒能吸收中子的特性，通過中子的數(shù)量控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，故C

正確；反應(yīng)堆利用鈾235的裂變，生成多個中核和中子，且產(chǎn)物有隨機的兩分裂、三分裂，

即存在^U+：nTBa+Kr+3：n的核反應(yīng)，故D正確。

5、（2021高考新課程湖北卷）20世紀(jì)60年代，我國以國防為主的尖端科技取得了突破性

的發(fā)展。1964年，我國第一顆原子彈試爆成功；1967年，我國第一顆氫彈試爆成功。關(guān)于

原子彈和氫彈，下列說法正確的是（）

A.原子彈和氫彈都是根據(jù)核裂變原理研制的

B.原子彈和氫彈都是根據(jù)核聚變原理研制的

C.原子彈是根據(jù)核裂變原理研制的，氫彈是根據(jù)核聚變原理研制的

D.原子彈是根據(jù)核聚變原理研制的，氫彈是根據(jù)核裂變原理研制的

【參考答案】C

【解題思路】原子彈是根據(jù)核裂變原理研制的，氫彈是根據(jù)核聚變原理研制的，選項ABD

錯誤C正確。

6.（2021高考新課程II卷海南卷）1932年，考克饒夫和瓦爾頓用質(zhì)子加速器進行人工核

蛻變實驗，驗證了質(zhì)能關(guān)系的正確性.在實驗中，鋰原子核俘獲一個質(zhì)子后成為不穩(wěn)定的被

原子核，隨后又蛻變?yōu)閮蓚€原子核，核反應(yīng)方程為；Li+；Bef2X.已知;H、；Li、

X的質(zhì)量分別為叫=1.00728u、叫=7.01601u、嗎=4.0015lu,光在真空中的傳播速

度為c,則在該核反應(yīng)中（）

A.質(zhì)量虧損Am=4.02178uB.釋放的核能△￡=（町+/—2/）。？

C.被原子核內(nèi)的中子數(shù)是5D.X表示的是晁原子核

【參考答案】B

[名師解析】該核反應(yīng)中質(zhì)量虧損△]!!=1.00728u+7.01601u-2X4.00151u=0.02027u,選項

A錯誤；根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，可知選項B正確；鉞原子核質(zhì)量數(shù)（核子數(shù)）為8,

電荷數(shù)（質(zhì)子數(shù)）為4,鍍原子核內(nèi)的中子數(shù)為8-4=4,選項C錯誤；X表示氯原子核，

選項D錯誤。

7.（2021新高考北京卷）硼（B）中子俘獲治療是目前最先進的癌癥治療手段之一。治療

時先給病人注射一種含硼的藥物，隨后用中子照射，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力的a

粒子和鋰（Li）離子。這個核反應(yīng)的方程是

A.々B+；nf；Li+；HeB.'；B+；He.'；N+7

C.'；N+；Hef[O+；HD.1N+f'：C+；H

【參考答案】A

【解題思路】根據(jù)題述，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力的a粒子和鋰（Li）離子，可知

這個核反應(yīng)的方程是A。

8.（2021年6月浙江選考物理）對四個核反應(yīng)方程（1）翼Ur”Th+；He；（2）

咨Th7記Pa+：e；（3）；N+；He.1O+；H；（4）:H+：H-；He+[n+17.6MeV。

下列說法正確的是（）

A.（1）（2）式核反應(yīng)沒有釋放能量

B.（1）（2）（3）式均是原子核衰變方程

C.（3）式是人類第一次實現(xiàn)原子核轉(zhuǎn)變的方程

D.利用激光引發(fā)可控的（4）式核聚變是正在嘗試的技術(shù)之一

【參考答案】CD

【名師解析】（1）（2）分別是a衰變核反應(yīng)和。衰變核反應(yīng)，都釋放能量，（3）是原子

核的人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)，是第一次實現(xiàn)的原子核轉(zhuǎn)變的方程，選項AB錯誤C正確；（4）是

輕核聚變的核反應(yīng)，利用激光引發(fā)可控的輕核聚變是正在嘗試的技術(shù)之一，選項D正確。

【名師點評】本題考查對核反應(yīng)的理解及其相關(guān)知識點。

9.（2021年1月浙江選考）如圖所示是我國全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置。

2018年11月，該裝置實現(xiàn)了1x108g等離子體運行等多項重大突破，為未來和

平利用聚變能量邁出了重要一步。關(guān)于核聚變，下列說法正確的是

第II題圖

A.聚變又叫熱核反應(yīng)

B.太陽就是一個巨大的熱核反應(yīng)堆

C.高溫能使原子核克服核力而聚變

D.對相同質(zhì)量的核燃料，輕核聚變比重核裂變產(chǎn)能多

【參考答案】ABD

【名師解析】聚變又叫熱核反應(yīng)，太陽就是一個巨大的熱核反應(yīng)堆，選項AB正

確；高溫能使原子核克服庫倫斥力而發(fā)生聚變，選項C錯誤；對相同質(zhì)量的核

燃料，輕核聚變比重核裂變產(chǎn)能多，選項D正確。

10.（2021高考江蘇物理卷）用“中子活化”技術(shù)分析某樣品的成分，中子轟擊樣品中的;“N

產(chǎn)生;4c和另一種粒子X,則*是（）

A、質(zhì)子B、a粒子C、夕粒子D、正電子

【參考答案】A

【命題意圖】本題考查核反應(yīng)及其相關(guān)知識點。

【解題思路】中子轟擊匚N,產(chǎn)生［C,其核反應(yīng)方程是i：N+n-1C+X,根據(jù)核反應(yīng)滿足

質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知X是質(zhì)子，選項A正確。

11.（2020高考全國理綜I）下列核反應(yīng)方程中，Xi,X2,X3,X4代表a粒子的有

A.汨+：Hf；n+X|B.；H+：H：；n+X2

C.2段u+；nf々Ba+■Kr+3XsD.:n+：Li-：H+X,

【參考答案】BD

【命題意圖】本題考查核反應(yīng)方程及其相關(guān)知識點，考查的核心素養(yǎng)是科學(xué)思維。

【解題思路】【正確項分析】根據(jù)核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知選項B

中的先質(zhì)量數(shù)是4,電荷數(shù)是2,代表a粒子，B項正確；選項D中的X,質(zhì)量數(shù)是4,電荷

數(shù)是2,代表a粒子，D項正確。

【錯誤項分析】根據(jù)核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知選項A中的X,質(zhì)量數(shù)

是3,電荷數(shù)是2,A項錯誤；選項C中的治質(zhì)量數(shù)是1,電荷數(shù)是0,代表中子，C項錯

誤。

12.（2020高考全國理綜H）笊核；H可通過一系列聚變反應(yīng)釋放能量，其總效果可用反應(yīng)

式

6：H->2；He+2；H+2：n+43.15MeV

表示。海水中富含笊，已知1kg海水中含有的笊核約為1.0x1022個，若全都發(fā)生聚變反

應(yīng)，其釋放的能量與質(zhì)量為M的標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時釋放的熱量相等；已知1kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒

釋放的熱量約為2.9x107J,1MeV=1.6x1013J,則M約為

A.40kgB.100kgC.400kgD.1000kg

【參考答案】C

【命題意圖】本題考查核反應(yīng)方程、核能計算及其相關(guān)知識點。

【解題思路】由1.0X10224-6X43.15X1.6X1013=2.9X107XM,解得M=400kg,選項

C正確。

13.（2020高考全國理綜ni卷）1934年，約里奧一居里夫婦用a粒子轟擊鋁箔，首次產(chǎn)生了

人工放射性同位素X,反應(yīng)方程為：：1^+；；川一*+》。乂會衰變成原子核匕衰變方

程為X-Y+；e,則

A.X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等B.X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)少1

C.X的電荷數(shù)比的電荷數(shù)多2D.X的質(zhì)量數(shù)與的質(zhì)量數(shù)相等

【參考答案】AC

【名師解析】根據(jù)核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知X的質(zhì)量數(shù)為30,

電荷數(shù)為15,Y的質(zhì)量數(shù)為30,電荷數(shù)為14,所以X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等，X

的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)多1,選項A正確B錯誤；北A1的電荷數(shù)為13,質(zhì)量數(shù)為27,

X的電荷數(shù)比的電荷數(shù)多2,X的質(zhì)量數(shù)與;;A1的質(zhì)量數(shù)多3,選項C正確D錯誤。

14.（2020年7月浙江選考）太陽輻射的總功率約為4xl（）26w,其輻射的能量來自于聚

變反應(yīng)。在聚變反應(yīng)中，一個質(zhì)量為1876.1MeV/c2（c為真空中的光速）的笊核（；H）

和一個質(zhì)量為2809.5MeV/的第;核（：H）結(jié)合為一個質(zhì)量為3728.4MeV/c?的

氨核（：He）,并放出一個X粒子，同時釋放大約17.6MeV的能量。下列說法正確

的是（）

A.X粒子是質(zhì)子

B.X粒子的質(zhì)量為939.6MeV/，2

C.太陽每秒因為輻射損失的質(zhì)量約為4.4xl09kg

D.太陽每秒因為輻射損失的質(zhì)量約為17.6MeV/c2

【參考答案】BC

【名師解析】根據(jù)核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知X粒子是中子，選項A錯誤；

由質(zhì)能方程可知釋放大約17.6MeV的能量對應(yīng)的質(zhì)量為17.6MeV設(shè)x粒子的質(zhì)

量為m,由核反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒定律可知,1876.1MeV/c2+2809.5MeV/c2=

3728.4MeV/c2+m+17.6MeV/c2,解得：m=939.6MeV/c2,選項B正確；設(shè)太陽

每秒因為輻射損失的質(zhì)量為M,由P=Mc2,解得太陽每秒因為福射損失的質(zhì)量約為M=

4.4xl09kg,選項C正確D錯誤。

15.（2020海南高考）100年前，盧瑟福猜想在原子核內(nèi)除質(zhì)子外還存在著另一種粒子X,

后來科學(xué)家用a粒子轟擊被核證實了這一猜想，該核反應(yīng)方程為：：He+：Be-fc+二X,

則（）

A.?n=l,n-0,X是中子

B.〃=（）,X是電子

C.加=（）,〃=1,X是中子

D.m=0,〃=1,X是電子

【參考答案】A

【名師解析】根據(jù)電荷數(shù)守恒，可知機=1,根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可知〃=0,所以X是中子，

選項A正確。

16（2019全國理綜II卷14）太陽內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子-質(zhì)子循壞，循環(huán)的結(jié)果可

表示為4；Hf；He+2：e+2V,已知；H和；He的質(zhì)量分別為%=I.0078u和m?=4.0026u,

lu=931MeV//,c為光速。在4個;H轉(zhuǎn)變成1個;He的過程中，釋放的能量約為（）

A.8MeVB.16MeV

C.26MeVD.52MeV

【參考答案】.C

【命題意圖】本題考查質(zhì)能方程、核反應(yīng)釋放核能的計算及其相關(guān)知識點，考查的核心

素養(yǎng)是能量守恒定律。

【解題思路】核反應(yīng)質(zhì)量虧損△m=4Xl.0078u-4.0026u=0.0286u,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，

釋放的能量△￡=（）.0286uX931MeV=26MeV,選項C正確。

17.（2019?浙江選考）一個被原子核（：Be）俘獲一個核外電子（通常是最靠近原子核的

K殼層的電子）后發(fā)生衰變，生成一個鋰核），并放出一個不帶電的質(zhì)量接近零

的中微子內(nèi),人們把這種衰變稱為“K俘獲”。靜止的鉞核發(fā)生零“K俘獲”，其核反應(yīng)方

程為：+匕已知鍍原子的質(zhì)量為MBe=7.016929u,鋰原子的質(zhì)量為Mu=7.

0l6004u,lu相當(dāng)于9.31xl02MeV。下列說法正確的是

A.中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為零

B.鋰核（；勿）獲得的動能約為0.86MeV

C.中微子與鋰核（；U）的動量之和等于反應(yīng)前電子的動量

D.中微子與鋰核（｝Li）的能量之和等于反應(yīng)前電子的能量

【參考答案】AC

【名師解析】反應(yīng)方程為:Be+：ef；Li+Ve,根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知中微

子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均為零，A正確；根據(jù)質(zhì)能方程，質(zhì)量減少

2

Am=（7.016929M+me-7.016004）x9.31x10MeV>0.86MeV,為釋放的核能，

不是鋰核獲得的動能，B錯誤；衰變過程中內(nèi)力遠大于外力，故反應(yīng)前后動量守

恒，故中微子與鋰核（；〃）的動量之和等于反應(yīng)前電子的動量，C正確；由于

反應(yīng)過程中存在質(zhì)量虧損，所以中微子與鋰核（；比）的能量之和小于反應(yīng)前電

子的能量，D錯誤。

18.（2019?江蘇卷）100年前，盧瑟福用a粒子轟擊氮核打出了質(zhì)子.后來，人們用a粒子轟擊

器Ni核也打出了質(zhì)子：如e+ggNif缸u+]H+X；該反應(yīng)中的X是（選填“電子”“正

電子,，或“中子，，）.此后，對原子核反應(yīng)的持續(xù)研究為核能利用提供了可能.目前人類獲

得核能的主要方式是（選填“核衰變”“核裂變”或“核聚變”）。

【參考答案】中子核裂變

【名師解析】由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得：X應(yīng)為：；n即為中子，由于衰變是自發(fā)的，且

周期與外界因素?zé)o關(guān),核聚變目前還無法控制，所以目前獲得核能的主要方式是核裂變；

19.（2019高考理綜天津卷）我國核聚變反應(yīng)研究大科學(xué)裝置“人造太陽”2018年獲得重

大突破，等離子體中心電子溫度首次達到1億度，為人類開發(fā)利用核聚變能源奠定了重要的

技術(shù)基礎(chǔ)。下列關(guān)于聚變的說法正確的是（）

A.核聚變比核裂變更為安全、清潔

B.任何兩個原子核都可以發(fā)生聚變

C.兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，總質(zhì)量較聚變前增加

D.兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，核子的比結(jié)合能增加

【參考答案】AD

【名師解析】由于核聚變的產(chǎn)物不具有放射性，所以核聚變比核裂變更為安全、清潔，選項

A正確；只有一些原子核在特定的條件下才能發(fā)生聚變，選項B錯誤；兩個輕核結(jié)合成質(zhì)

量較大的核，總質(zhì)量較聚變前減小，選項C錯誤；.兩個輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放能

量。核子的比結(jié)合能增加，選項D正確。

第三部分最新模擬題精選

1.（2022天津河北區(qū)二模）100年前,盧瑟福猜想在原子核內(nèi)除質(zhì)子外還存在著另一種粒子X,

后來科學(xué)家用a粒子轟擊被核證實了這一猜想，該核反應(yīng)方程為：；He+：Be川C+：X,

貝（）

A.m=l,〃=0,X是中子

B.m=l,〃=0,X是電子

C.m=0,n-\,X是中子

D.m=0,〃=1,X電子

【參考答案】A

【名師解析】

根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，則有4+9=12+加，2+4=6+〃

解得山=1,〃=0,故X是中子，故選A。

2.（2022福建泉州質(zhì)檢五）隨著社會的不斷進步，人類對能源的需求越來越大。核反應(yīng)

:H+：H-；He+X+17.6MeV釋放的能量巨大，可能成為未來的能量來源。下列說法正

確的是（）

A.X粒子帶正電B.該核反應(yīng)是聚變反應(yīng)

C.iHe的結(jié)合能是17.6MeVD.:H與；H的質(zhì)量之和小于；He與

X的質(zhì)量之和

【參考答案】B

【名師解析】

根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X為中子，不帶電，A錯誤；此反應(yīng)為核聚變反應(yīng)，B正確：

17.6MeV是核反應(yīng)過程釋放的能量，不是；He的結(jié)合能，C錯誤；反應(yīng)過程中釋放能量，

因此有能量虧損，故；H與：H的質(zhì)量之和大于：He與X的質(zhì)量之和，D錯誤。

3.（2022遼寧沈陽二模）僦核是最簡單的放射性原子核，夜光手表就是利用僦核衰變產(chǎn)生的B

射線激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光而制成的。若瓶核發(fā)生￡衰變的半衰期為12.43年，則下列說法正確

的是（）

A.笳核衰變產(chǎn)生的新核是笊核

B.散核衰變放出的《射線是高速電子流，來源于核外電子

C.笳核衰變過程中，核子數(shù)保持不變

D.20個瓶核經(jīng)過12.43年，一定有10個發(fā)生了衰變

【參考答案】C

【名師解析】夕衰變放射出電子，根據(jù)質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒，則第發(fā)生夕衰變的衰變方

程為：Hf；He+_：e,可得，瓶核衰變產(chǎn)生的新核是氫核，A錯誤；尸衰變中生成的電子

是一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子同時生成一個電子，這種轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的電子發(fā)射到核外，就是夕粒

子，B錯誤；一次。衰變中生成的電子是一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子同時生成一個電子，中

子數(shù)減少一個，而質(zhì)子數(shù)增加一個，核子數(shù)保持不變，C正確；半衰期是大量放射性原子核

衰變的統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)原子核不適用，D錯誤。

4.（2022湖北武漢武昌區(qū)5月模擬）硼中子俘獲治療（簡稱BNCT）是一種生物靶向放射

治療模式，其原理是利用超熱中子；n束照射預(yù)先注射了含硼藥物的腫瘤組織部位，與硼々B

發(fā)生核反應(yīng)生成鋰，；Li并放出a射線，利用a射線殺滅癌細胞。超熱中子束的來源之一是

加速后的質(zhì)子;H轟擊鉞：Be產(chǎn)生的。下列正確的是（）

A.a射線是高速運動的電子流

B.超熱中子［n與硼弋B發(fā)生的核反應(yīng)屬于a衰變

C.產(chǎn)生超熱中子束的核反應(yīng)方程是;H+：Bef；B+；n

D.質(zhì)子;H與鍍：Be發(fā)生的核反應(yīng)屬于輕核聚變

【參考答案】C

【名師解析】

a射線是高速運動的氮核，故A項錯誤；根據(jù)題意可知，其核反應(yīng)方程為

:n+?B3；Li+；He

由上述情況可知該反應(yīng)屬于人工轉(zhuǎn)變，故B項錯誤；依題意可知，產(chǎn)生超熱中子束的核反

應(yīng)方程是;H+：Bef；B+：n,超熱中子束的來源之一是加速后的質(zhì)子轟擊被產(chǎn)生的，則屬

于人工轉(zhuǎn)變，故C項正確，D項錯誤。

5.（2022山東棗莊一模）在一次核反應(yīng)中方‘U變成普Xe和;;Sr,同時釋放出若干X粒子。

翼U的平均結(jié)合能約為7.6MeV,普xe的平均結(jié)合能約為8.4MeV,；；Sr的平均結(jié)合能約

為8.7MeV,下列說法正確的是（）

A.X粒子為電子

B.一個露U核分解為核子時要釋放的能量約為1786MeV

C.核子結(jié)合成一個;;Sr核吸收的能量約為783MeV

D.一個該核反應(yīng)能釋放出的能量約為139.4MeV

【參考答案】D

【名師解析】

根據(jù)核反應(yīng)過程電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒知，X粒子的電量數(shù)為0,所以只能為中子，A錯

誤；

一個空U分解成核子時，要吸收的能量為&=235x7.6MeV=1786MeV,B錯誤；使相

應(yīng)的核子結(jié)合成器Sr要放出的能量為￡：3=90x8.7MeV=783MeV,C錯誤；這個核反應(yīng)

放出的能量為石=￡2+￡3—耳=139.4乂6丫＞0,D正確。

6.（2022廣州培正中學(xué)三模）2020年1月10日，黃旭華獲2019年國家最高科學(xué)技術(shù)獎。他

是中國第一代核潛艇總設(shè)計師，成功研制了我國第一代核潛艇，為我國?；肆α繉崿F(xiàn)從無

到有的歷史性跨越做出了卓越的貢獻。核潛艇是以核反應(yīng)堆（如圖所示）為動力來源的潛艇，

反應(yīng)堆的核反應(yīng)方程式為：^U+^n^X+^Kr+Sj.n,下列說法正確的是（）

A.；X元素有56個質(zhì)子，144個中子

B.音u的比結(jié)合能（平均結(jié)合能）大于的比結(jié)合能

C.根據(jù)E=md,裂變后釋放核能，裂變過程質(zhì)量發(fā)生虧損

D.要能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，鈾塊的體積應(yīng)小于臨界體積

【參考答案】C

【名師解析】

根據(jù)核反應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X元素的電荷數(shù)（質(zhì)子數(shù)）為〃=56,質(zhì)量數(shù)4=144,

則含有144-56=88個中子，選項A錯誤；

該反應(yīng)放出核能，則生成物黑Kr的比結(jié)合能（平均結(jié)合能）大于￡'U的比結(jié)合能，選項B

錯誤；

根據(jù)E=〃?d,裂變后釋放核能，裂變過程質(zhì)量發(fā)生虧損，選項C正確；

要能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，鈾塊的體積應(yīng)大于臨界體積，選項D錯誤。

7.（2022南京金陵中學(xué)4月模擬）兩個笊核以相等的動能Ek對心碰撞發(fā)生核聚變，核反應(yīng)

方程為；H+；HHe+[n,其中笊核的質(zhì)量為如，氨核的質(zhì)量為加2,中子的質(zhì)量為m3。

假設(shè)核反應(yīng)釋放的核能E全部轉(zhuǎn)化為動能，下列說法正確的是（）

A.核反應(yīng)后氮核與中子的動量相同B.該核反應(yīng)釋放的能量為E=（如一如

—/K3）C2

C.核反應(yīng)后中子的動能為:（E+Ek）D.核反應(yīng)后氫核的動能為

；（七+2線）

【參考答案】D

【名師解析】

根據(jù)核反應(yīng)前后系統(tǒng)的總動量守恒，知核反應(yīng)前兩氣核動量等大反向，系統(tǒng)的總動量為零,

因而反應(yīng)后氮核與中子的動量等大反向，動量不同，故A錯誤：

該核反應(yīng)前后釋放的能量（2叫-丐-加3）c?，故B錯誤；

由能量守恒可得核反應(yīng)后的總能量為E+2Ek

2

由動能與動量的關(guān)系線=與

且人”3%可知，核反應(yīng)后氫核的動能為受產(chǎn)

故C錯誤，D正確。

（2022年上海徐匯二模）

2.a粒子穿過充滿氮氣的云室時會產(chǎn)生氧，如圖照片中有一條徑跡發(fā)生了

分叉，分叉后粗而短、細而長的兩段分別為

（A）電子和氧核的徑跡（B）氧核和電子的徑跡

（C）質(zhì)子和氧核的徑跡（D）氧核和質(zhì)子的徑跡

【參考答案】D

8.（2022安徽馬鞍山二模）下列說法中正確的是（)

A.核反應(yīng)方程記ThfrPa+X中的X表示a粒子

B.按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動

能減小，但原子的能量增大

C.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因為這束光的光強太小

D.一個氫原子從〃=4的激發(fā)態(tài)躍遷時，最多能輻射6種不同頻率的光子

【參考答案】B

【名師解析】根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可以判斷出X表示電子，即B粒子，A

錯誤；

按照玻爾理論，氫原子的核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，吸收能量,

電子的動能減小，勢能增大，氫原子的能量增大，B正確；一束光照射到某種金屬上不能發(fā)

生光電效應(yīng)，可能是因為這束光的頻率太小，發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬

的極限頻率，C錯誤：1個氫原子，最多產(chǎn)生3種不同頻率的光子，即4T3,3-2,2-1,

D錯誤。

9.（2022河南洛陽一模）秦山核電站是我國自行設(shè)計、建造和運營管理的第一座核電站。

一種典型的鈾核裂變反應(yīng)為/U+：nf*Ba+^Kr+aX,下列判斷正確的是（）

A.a=l,X是a粒子B.a=2,X是質(zhì)子

C.a=3,X是中子D.a=4,X是電子

【參考答案】c

【名師解析】由電荷數(shù)守恒得92+0-56-36=0,則X是中子。

由質(zhì)量數(shù)守恒得235+l—144-89—axl=0

解得：。=3。故ABD錯誤，C正確。

10.（2022江蘇第二次百校大聯(lián)考）貝克勒爾在120年前首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象,如今原

子核的放射性在眾多領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用。下列屬于放射性衰變的是

A.篇4Th一符4P吐羥

B.蒙U+M-續(xù)Ba+斃Kr+3G

C.尹N+fHe-？0+出

D.gHe+弘Al-猾P+標(biāo)

【參考答案】.A【解析】B是重核的裂變方程,C、D是人工核反應(yīng)方程，只有A是天然放

射現(xiàn)象方程,所以選A。

11.（2022河北普通高中第一次聯(lián)考）山東海陽核電站建成并實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，有效緩解了

山東電力不足的情況，為建設(shè)生態(tài)山東做出了貢獻。核電站核反應(yīng)堆中，用中子轟擊場U原

子核的核反應(yīng)方程為U+；nT啜Ba+X+3；nU、；n、啜Ba、X的質(zhì)量分別

為叫、加2、加3、加4,其中啜Ba是不穩(wěn)定的，其衰變的周期為T,真空中的光速為c,

以下說法正確的是

A.X原子核中含有的中子數(shù)為50

B.該反應(yīng)屬于人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)

C.該反應(yīng)中釋放的能量為g（犯一2機2-m3

D.經(jīng)過27,一定質(zhì)量的2Ba原子核衰變了的質(zhì)量占開始時的三

【參考答案】D

【名師解析】：根據(jù)核反應(yīng)方程中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可寫出該核反應(yīng)方程為

2j；U+；nf2Ba+累X+3；n,可知X原子核中含有的中子數(shù)為53,故A錯誤；B.該

核反應(yīng)為重核裂變反應(yīng)，故B錯誤；C.該核反應(yīng)中釋放的能量為

T

AE=Amt2=（町一2叫—"—叫）。？，故C錯誤；D.根據(jù)半衰期公式加余=機可

3

知，經(jīng)過2T,生所以一定質(zhì)量的啜Ba原子核衰變J，的質(zhì)量占開始時的L

一火里口'JS6ua，取j1/次乂jU'J」貝里「IU'J一

44

故D正確。故選D。

【命題意圖】本題以核電站為背景，考查核反應(yīng)特點、種類、元素半衰期和質(zhì)能方程等知識，

主要考查理解能力、推理能力，體現(xiàn)科學(xué)思維，突出對基礎(chǔ)性、應(yīng)用性的考查要求。

12.（2021北京順義區(qū)二模）2020年12月17日凌晨1時59分，嫦娥五號返回艙攜帶月

壤樣品成功著陸，標(biāo)志著我國首次地外天體采樣返回任務(wù)圓滿完成。月球土壤里大量存

在著一種叫做“氮3”（；He）的化學(xué)元素，是核反應(yīng)的重要原料之一.科學(xué)家初步估計

月球上至少有100萬噸“氨3”，如果相關(guān)技術(shù)研發(fā)成功，將可為地球帶來取之不盡的能

源。關(guān)于“氮3”與氣核的核反應(yīng)方程為；He+；H-；He+；H,下列說法正確的是

A.該核反應(yīng)生成物的質(zhì)量大于反應(yīng)物的質(zhì)量

B.該核反應(yīng)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，吸收能量

C.該核反應(yīng)為核聚變反應(yīng)，放出能量

D.該核反應(yīng)為核裂變反應(yīng)，吸收能量

【參考答案】B

【名師解析】該核反應(yīng)為核聚變釋放能量，一定有質(zhì)量虧損，生成物的質(zhì)量小于反應(yīng)物

的質(zhì)量，選項ABD錯誤C正確。

13.（2021天津南開區(qū)3月模擬）2020年11月24日4時30分，我國用長征五號遙五運載火

箭成功發(fā)射嫦娥五號探測器。該探測器順利到達月球表面并取回1.73kg月壤。氮3大量存

在于月壤中，是未來的清潔能源。兩個氮3聚變的核反應(yīng)方程是

；He+；He->；He+2X+12.86MeV,已知氮3,氮4和X粒子的質(zhì)量分別為mi、m2和m3,

下列說法正確的是

F二尸身