核能（解析版）-2023高考物理一轮复习知识点精讲和高考题模拟题同步训练

2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练

第二十章原子物理

专题122核能

第一部分知识点精讲

天然效有现象：放射枚元*自发地发出I跑线的现象

一a射线：带正电.关际上就是②象牌子植

喙f核的铜成|三升射统B射理：帝负电,无③电子流

■/射蛾：不带电,是一种波长很短的④曳典

质子核的组成：由质子和中子组成

a褰变：；X♦⑤上如!_+；H”

表义臭型B衰变:道二A,.，+*

衰变规律：电荷敦和⑦质量敦部守恒

＜定义：原子植有®圭丝发生*■变所禽的时间

原子核的丧变华n期决之向*:由搐内部自身囚*决定

原与反应原于桢在其他虹子的量击下产生@新1子核成才■发生状态

变化的过程

子

放射性同位素及其应用

核

植力核子间存在的相互作用，是⑩煌粗力

j-史义：把核子分开所需要的能量

核力与结合能结“的一比结合能：结合能与成植子觥之比

质量亏损质嘘才权：心⑫一

加帕植的裂变：号U+；n+*Ba+!：Kr+3M

核裂变;反应堆与发电站

核裂变与核聚变

械聚变——氟核鸟氤械的聚变：；H+:H-：Hr+M+l7.6M«A

发史新校干

“基本”的子

粒子的分类

1.核力

原子核内部，核子间所特有的相互作用力。

【特别提醒】

（1）核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。

（2）核力是短程力，约在IO-15m数量级时起作用，距离大于0.8xl0-i5m时为引力，距离

小于0.8XIO-15m时为斥力，距离为i.5xl（r】5m时核力几乎消失。

（3）核力具有饱和性。核子只跟相邻的核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生

作用。

（4）核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间都可以有核

力作用。

【特别提醒】.四种基本相互作用的理解

(1)引力相互作用：引力主要在宏观和宏观尺度上“独领风骚是引力使行星绕着恒星转，

并且联系着星系团，决定着宇宙的现状。万有引力是长程力。

(2)电磁相互作用：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原子

结合成分子，使分子结合成液体和固体，是长程力。

(3)强相互作用：在原子核内，将核子束缚在一起，是短程力。

(4)弱相互作用：弱相互作用是引起原子核夕衰变的原因，即引起中子一质子转变的原因。

弱相互作用也是短程力，其力程比强相互作用更短，为10T8m,作用强度则比电磁力小。

2.核能

①原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的

结合能”这个能量也是核子结合成原子核而释放的能量。

②原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫作平均结合能。

③原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫作质量亏损②。质量亏损表明，

的确存在着原子核的结合能。

【特别提醒】原子的核子数越多，结合能越大，但是比结合能不一定越大。

质能方程E=mc1表明质量和能量有着紧密联系，但二者不能相互转化。

④核子在结合成原子核时出现质量亏损其对应的能量△。原子核分解成核

子时要吸收一定的能量，相应的质量增加△〃?，吸收的能量为AE=ARC2。

【温馨提示】质量亏损的理解

质量亏损并不是质量消失，减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出

去了。反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外

部供给。

质量亏损只有在核反应中才能明显地表现出来。是核反应前与核反应后的质量之差。

3.裂变反应和聚变反应

(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儿个质量数较小的原子核的

过程。

②典型的裂变反应方程：赞U+Jn-瑞Kr+第Ba+3版。

【特别提醒】一些重核裂变的产物一般不是唯一的，可能有多种组合。

③链式反应：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量小体积及其相应的质量。

⑤裂变的应用：原子弹、核电站。

⑥反应堆构造：核燃料、减速剂、雌、防护层。

（2）轻核聚变

①定义：两个轻核结合成质量

较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在诞下进行，因此又叫热核反应。

②典型的聚变反应方程：汩+iHf?He+An+17.6MeV。

4.核反应的四种类型

类型可控核反应方程典例产生条件意义应用

性

衰a自发「U->品4Th+fHe所有原子序数大揭开了人类研利用放射性

变衰于83的元素及究原子核结构元素的半衰

变个别小于或等于的序幕期进行文物

0年代鉴定等

P自发铠Th-缪Pa4；e83的元素自发

衰进行

变

人工人工尹N+$HeT?O+；H需要人工用高速发现了质子、中得到人工放

转变控制（卢瑟福发现质子）粒子进行诱发子、正电子等基射性同位

jHe+:Be->22c+Jn本粒子和一些素、作示踪

（查德威克发现中子）人工放射性同原子

弘Al+fHer猾P+仙约里奥一居里位素

猾P-器Si+?e夫妇发现放射

性同位素，同

时发现正电子

重核比较825U+on->翳Ba+生Kr+3jn需要中子的轰击人类获得新能核电站、核

裂变容易和一定的临界体源的一种重要潜艇、原子

进行积途彳仝弹等

人工

控制

重核很难汨+汨-拙+仙需要极高的温人类获得新能氢弹、热核

裂变控制度，原子核才能源的一种重要反应

获得足够的动能途径

克服库仑斥力

5.核反应方程式的书写

（1）熟记常见基本粒子的符号是正确书写核反应方程的基础。如质子（：H）、中子（仙）、a

粒子©He）、0粒子（，e）、正电子建遇）、笊核（汨）、瓶核（汨）等。

（2）掌握核反应方程遵循的规律是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的

依据，由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用"t”表示反应方向。

（3）核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒。

6.计算核能的方法

（1）.根据质能方程计算

根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损/仅。

根据爱因斯坦质能方程ZE=/me?计算核能。

其中的单位是千克，4E的单位是焦耳。

（2）.利用原子质量单位u和电子伏特计算

明确原子质量单位u和电子伏特之间的关系

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

由E—me2

1.6605X10~27X(2.998X108)2

得5=1.602178X10-19,931.5MeV

根据1原子质量单位（u）相当于931.5MeV的能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质

量单位数乘以931.5MeV,

即4E=21mx931.5MeVo

其中/Tn的单位是u,4E的单位是MeV。

（3）.根据能量守恒和动量守恒来计算核能

参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量和能量是守恒的，因此，利用动量

守恒和能量守恒可以计算出核能的变化。

（4）.利用平均结合能来计算核能

原子核的结合能=核子的平均结合能X核子数。核反应中反应前系统内所有原子核的总结合

能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放（或吸收）的核能。

（5）.应用阿伏加德罗常数计算核能

若要计算具有宏观质量的物质中所有原子核都发生核反应所放出的能量，应用阿伏加德罗常

数计算核能较为简便。根据物体的质量m和摩尔质量M由n=2求出物质的量，并求出原子

核的个数：N=NA"=NA。由题设条件求出一个原子核与另一个原子核反应放出或吸收

的能量E。（或直接从题目中找出。再根据E=NE。求出总能量.

第二部分最新高考题精选

1.（2022高考湖北物理）上世纪四十年代初，我国科学家王澄昌先生首先提出证明中微子

存在实验方案：如果静止原子核：Be俘获核外K层电子e,可生成一个新原子核X,并放

出中微子ve,即：Be+_：e-X+»e。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测

量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。下列说法正确的是（）

A.原子核X是；LiB.核反应前后的总质子数不变

C.核反应前后总质量数不同D.中微子乙的电荷量与电子的相同

【参考答案】A

【命题意图】本题考查核反应及其相关知识点。

【解题思路】根据核反应遵循的规律，核反应前后质量数守恒，电荷数守恒，X原子核的电

荷数为3,质量数为7,所以原子核X是；Li,选项A正确BCD错误。

2.（2022高考辽宁物理）2022年1月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究

实验成果。表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列。实验中所用核反应方程为

X+我Mg-Al,己知X、：：Mg、Al的质量分别为犯、机2、〃?3，真空中的光速为c,

该反应中释放的能量为下列说法正确的是（）

A.X为笊核：H

B.X为僦核：H

C.£1=（/4+“+?）/

D.E=（叫+tn,一"％）c?

【参考答案】B

【命题意图】本题考查核反应/核能及其相关知识点.

【名师解析】

根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒可知,X的质量数为3,电荷数为1,为瓶核；H,

选项A错误，B正确：因该反应为人工转变，反应前两种粒子都有动能（总动能设为Eu）,

反应后的生成物也有动能反2,根据质能方程可知，由于质量亏损反应放出的能量为

△E=Amc2=（/«）+加2一加3）c?,则反应释放的能量为

E=£^|+AE—线2=-纭2+（町+相2一郎）c~,选项CD错误°

3.（2022高考上海）某元素可以表示为：X,则下列可能为该元素同位素的是（）

AzYpZ+1V「Z+】v2+1V

A、4+i入U、A+|AC、人人口、A-\%

【参考答案】c【命题意图】考查对原子核同位素的理解。

【名师解析】根据原子核同位素的意义可知，同位素是位于元素周期表中同一位置的元素,

原子序数相同，电荷数相同，质子数相同，中子数不同，即左下角的数字必须相同，而左上

角的数字不同，所以选项C正确。

【教材再现】原子核符号。

元索符号

r

质量数一^4、2

电荷数（原子序数）zyv

5.（2022高考上海）某原子核发生核反应放出一个正电子，则新原子核中多了一个（）

A。质子Bo中子C、电子Do核子

【参考答案】B

【命题意图】本题考查原子核反应+守恒思想

【名师解析】根据原子核反应过程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知质量数等于中子数+

质子数，核反应时放出一个正电子，电荷数减1,质量数不变，则新原子核中多了一个中子，

选项B正确。

【教材再现】由于原子核内没有电子，B衰变的实质是

笈〃核内的中子转化

中子in，.成了一个质子和一个电子（图5.2-3）,其转化方程是

in*i:H+_；e

工电子人

。这种转化产生的电子发射到核外,就是0粒子；与此同时,

国-2中不的铲〃新核少了一个中子，却增加了一个质子。所以，新核质量

囹5.2-3中于时拔化

数不变，而电荷数增加1

同样，核反应放出的正电子，是原子核内的质子转化为一个中子和一个正电子，其转化方程

为

!H*,in+4?e

这种转化产生的正电子发射到核外。与此同时，新核少了一个质子，却增加了一个中子。所

以新核的质量数不变，电荷数减少I.

中子An

质子:H

正电子＜?e

质子的粘化

4.（2022年1月浙江选考）2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站

累计发电约6.9xl0"kWh相当于减排二氧化碳六亿多吨。为了提高能源利用率，核电站还

将利用冷却水给周围居民供热。下列说法正确的是（）

A.秦山核电站利用的是核聚变释放的能量

B.秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6kg

C.核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度

D.反应堆中存在+,；nfBa+Kr+3：n的核反应

【参考答案】CD

【名师解析】.秦山核电站利用的是重核裂变变释放的能量，故A错误：原子核亏损的质

AE6.9x10"x1000x3600

量全部转化为电能时，约为=Fkga27.6kg,核电站实际

c(3xl08)2

发电还要考虑到核能的转化率和利用率，则原子核亏损的质量大于27.6kg,故B错误；核

电站反应堆中需要用镉棒能吸收中子的特性，通过中子的数量控制链式反应的速度，故C

正确；反应堆利用铀235的裂变，生成多个中核和中子，且产物有随机的两分裂、三分裂，

即存在^U+：nTBa+Kr+3：n的核反应，故D正确。

5、（2021高考新课程湖北卷）20世纪60年代，我国以国防为主的尖端科技取得了突破性

的发展。1964年，我国第一颗原子弹试爆成功；1967年，我国第一颗氢弹试爆成功。关于

原子弹和氢弹，下列说法正确的是（）

A.原子弹和氢弹都是根据核裂变原理研制的

B.原子弹和氢弹都是根据核聚变原理研制的

C.原子弹是根据核裂变原理研制的，氢弹是根据核聚变原理研制的

D.原子弹是根据核聚变原理研制的，氢弹是根据核裂变原理研制的

【参考答案】C

【解题思路】原子弹是根据核裂变原理研制的，氢弹是根据核聚变原理研制的，选项ABD

错误C正确。

6.（2021高考新课程II卷海南卷）1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核

蜕变实验，验证了质能关系的正确性.在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的被

原子核，随后又蜕变为两个原子核，核反应方程为；Li+；Bef2X.已知;H、；Li、

X的质量分别为叫=1.00728u、叫=7.01601u、吗=4.0015lu,光在真空中的传播速

度为c,则在该核反应中（）

A.质量亏损Am=4.02178uB.释放的核能△£=（町+/—2/）。？

C.被原子核内的中子数是5D.X表示的是晁原子核

【参考答案】B

[名师解析】该核反应中质量亏损△]!!=1.00728u+7.01601u-2X4.00151u=0.02027u,选项

A错误；根据爱因斯坦质能方程，可知选项B正确；钺原子核质量数（核子数）为8,

电荷数（质子数）为4,镀原子核内的中子数为8-4=4,选项C错误；X表示氯原子核，

选项D错误。

7.（2021新高考北京卷）硼（B）中子俘获治疗是目前最先进的癌症治疗手段之一。治疗

时先给病人注射一种含硼的药物，随后用中子照射，硼俘获中子后，产生高杀伤力的a

粒子和锂（Li）离子。这个核反应的方程是

A.々B+；nf；Li+；HeB.'；B+；He.'；N+7

C.'；N+；Hef[O+；HD.1N+f'：C+；H

【参考答案】A

【解题思路】根据题述，硼俘获中子后，产生高杀伤力的a粒子和锂（Li）离子，可知

这个核反应的方程是A。

8.（2021年6月浙江选考物理）对四个核反应方程（1）翼Ur”Th+；He；（2）

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

下列说法正确的是（）

A.（1）（2）式核反应没有释放能量

B.（1）（2）（3）式均是原子核衰变方程

C.（3）式是人类第一次实现原子核转变的方程

D.利用激光引发可控的（4）式核聚变是正在尝试的技术之一

【参考答案】CD

【名师解析】（1）（2）分别是a衰变核反应和。衰变核反应，都释放能量，（3）是原子

核的人工转变核反应，是第一次实现的原子核转变的方程，选项AB错误C正确；（4）是

轻核聚变的核反应，利用激光引发可控的轻核聚变是正在尝试的技术之一，选项D正确。

【名师点评】本题考查对核反应的理解及其相关知识点。

9.（2021年1月浙江选考）如图所示是我国全超导托卡马克核聚变实验装置。

2018年11月，该装置实现了1x108g等离子体运行等多项重大突破，为未来和

平利用聚变能量迈出了重要一步。关于核聚变，下列说法正确的是

第II题图

A.聚变又叫热核反应

B.太阳就是一个巨大的热核反应堆

C.高温能使原子核克服核力而聚变

D.对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多

【参考答案】ABD

【名师解析】聚变又叫热核反应，太阳就是一个巨大的热核反应堆，选项AB正

确；高温能使原子核克服库伦斥力而发生聚变，选项C错误；对相同质量的核

燃料，轻核聚变比重核裂变产能多，选项D正确。

10.（2021高考江苏物理卷）用“中子活化”技术分析某样品的成分，中子轰击样品中的;“N

产生;4c和另一种粒子X,则*是（）

A、质子B、a粒子C、夕粒子D、正电子

【参考答案】A

【命题意图】本题考查核反应及其相关知识点。

【解题思路】中子轰击匚N,产生［C,其核反应方程是i：N+n-1C+X,根据核反应满足

质量数守恒和电荷数守恒，可知X是质子，选项A正确。

11.（2020高考全国理综I）下列核反应方程中，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,

【参考答案】BD

【命题意图】本题考查核反应方程及其相关知识点，考查的核心素养是科学思维。

【解题思路】【正确项分析】根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知选项B

中的先质量数是4,电荷数是2,代表a粒子，B项正确；选项D中的X,质量数是4,电荷

数是2,代表a粒子，D项正确。

【错误项分析】根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知选项A中的X,质量数

是3,电荷数是2,A项错误；选项C中的治质量数是1,电荷数是0,代表中子，C项错

误。

12.（2020高考全国理综H）笊核；H可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应

式

6：H->2；He+2；H+2：n+43.15MeV

表示。海水中富含笊，已知1kg海水中含有的笊核约为1.0x1022个，若全都发生聚变反

应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1kg标准煤燃烧

释放的热量约为2.9x107J,1MeV=1.6x1013J,则M约为

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

【参考答案】C

【命题意图】本题考查核反应方程、核能计算及其相关知识点。

【解题思路】由1.0X10224-6X43.15X1.6X1013=2.9X107XM,解得M=400kg,选项

C正确。

13.（2020高考全国理综ni卷）1934年，约里奥一居里夫妇用a粒子轰击铝箔，首次产生了

人工放射性同位素X,反应方程为：：1^+；；川一*+》。乂会衰变成原子核匕衰变方

程为X-Y+；e,则

A.X的质量数与Y的质量数相等B.X的电荷数比Y的电荷数少1

C.X的电荷数比的电荷数多2D.X的质量数与的质量数相等

【参考答案】AC

【名师解析】根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知X的质量数为30,

电荷数为15,Y的质量数为30,电荷数为14,所以X的质量数与Y的质量数相等，X

的电荷数比Y的电荷数多1,选项A正确B错误；北A1的电荷数为13,质量数为27,

X的电荷数比的电荷数多2,X的质量数与;;A1的质量数多3,选项C正确D错误。

14.（2020年7月浙江选考）太阳辐射的总功率约为4xl（）26w,其辐射的能量来自于聚

变反应。在聚变反应中，一个质量为1876.1MeV/c2（c为真空中的光速）的笊核（；H）

和一个质量为2809.5MeV/的第;核（：H）结合为一个质量为3728.4MeV/c?的

氨核（：He）,并放出一个X粒子，同时释放大约17.6MeV的能量。下列说法正确

的是（）

A.X粒子是质子

B.X粒子的质量为939.6MeV/，2

C.太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4xl09kg

D.太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6MeV/c2

【参考答案】BC

【名师解析】根据核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知X粒子是中子，选项A错误；

由质能方程可知释放大约17.6MeV的能量对应的质量为17.6MeV设x粒子的质

量为m,由核反应遵循质量守恒定律可知,1876.1MeV/c2+2809.5MeV/c2=

3728.4MeV/c2+m+17.6MeV/c2,解得：m=939.6MeV/c2,选项B正确；设太阳

每秒因为辐射损失的质量为M,由P=Mc2,解得太阳每秒因为福射损失的质量约为M=

4.4xl09kg,选项C正确D错误。

15.（2020海南高考）100年前，卢瑟福猜想在原子核内除质子外还存在着另一种粒子X,

后来科学家用a粒子轰击被核证实了这一猜想，该核反应方程为：：He+：Be-fc+二X,

则（）

A.?n=l,n-0,X是中子

B.〃=（）,X是电子

C.加=（）,〃=1,X是中子

D.m=0,〃=1,X是电子

【参考答案】A

【名师解析】根据电荷数守恒，可知机=1,根据质量数守恒可知〃=0,所以X是中子，

选项A正确。

16（2019全国理综II卷14）太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循坏，循环的结果可

表示为4；Hf；He+2：e+2V,已知；H和；He的质量分别为%=I.0078u和m„=4.0026u,

lu=931MeV//,c为光速。在4个;H转变成1个;He的过程中，释放的能量约为（）

A.8MeVB.16MeV

C.26MeVD.52MeV

【参考答案】.C

【命题意图】本题考查质能方程、核反应释放核能的计算及其相关知识点，考查的核心

素养是能量守恒定律。

【解题思路】核反应质量亏损△m=4Xl.0078u-4.0026u=0.0286u,根据爱因斯坦质能方程，

释放的能量△£=（）.0286uX931MeV=26MeV,选项C正确。

17.（2019•浙江选考）一个被原子核（：Be）俘获一个核外电子（通常是最靠近原子核的

K壳层的电子）后发生衰变，生成一个锂核），并放出一个不带电的质量接近零

的中微子内,人们把这种衰变称为“K俘获”。静止的钺核发生零“K俘获”，其核反应方

程为：+匕已知镀原子的质量为MBe=7.016929u,锂原子的质量为Mu=7.

0l6004u,lu相当于9.31xl02MeV。下列说法正确的是

A.中微子的质量数和电荷数均为零

B.锂核（；勿）获得的动能约为0.86MeV

C.中微子与锂核（；U）的动量之和等于反应前电子的动量

D.中微子与锂核（｝Li）的能量之和等于反应前电子的能量

【参考答案】AC

【名师解析】反应方程为:Be+：ef；Li+Ve,根据质量数和电荷数守恒可知中微

子的质量数和电荷数均为零，A正确；根据质能方程，质量减少

2

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

不是锂核获得的动能，B错误；衰变过程中内力远大于外力，故反应前后动量守

恒，故中微子与锂核（；〃）的动量之和等于反应前电子的动量，C正确；由于

反应过程中存在质量亏损，所以中微子与锂核（；比）的能量之和小于反应前电

子的能量，D错误。

18.（2019・江苏卷）100年前，卢瑟福用a粒子轰击氮核打出了质子.后来，人们用a粒子轰击

器Ni核也打出了质子：如e+ggNif缸u+]H+X；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”）。

【参考答案】中子核裂变

【名师解析】由质量数和电荷数守恒得：X应为：；n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；

19.（2019高考理综天津卷）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

【参考答案】AD

【名师解析】由于核聚变的产物不具有放射性，所以核聚变比核裂变更为安全、清洁，选项

A正确；只有一些原子核在特定的条件下才能发生聚变，选项B错误；两个轻核结合成质

量较大的核，总质量较聚变前减小，选项C错误；.两个轻核结合成质量较大的核，释放能

量。核子的比结合能增加，选项D正确。

第三部分最新模拟题精选

1.（2022天津河北区二模）100年前,卢瑟福猜想在原子核内除质子外还存在着另一种粒子X,

后来科学家用a粒子轰击被核证实了这一猜想，该核反应方程为：；He+：Be川C+：X,

贝（）

A.m=l,〃=0,X是中子

B.m=l,〃=0,X是电子

C.m=0,n-\,X是中子

D.m=0,〃=1,X电子

【参考答案】A

【名师解析】

根据电荷数和质量数守恒，则有4+9=12+加，2+4=6+〃

解得山=1,〃=0,故X是中子，故选A。

2.（2022福建泉州质检五）随着社会的不断进步，人类对能源的需求越来越大。核反应

:H+：H-；He+X+17.6MeV释放的能量巨大，可能成为未来的能量来源。下列说法正

确的是（）

A.X粒子带正电B.该核反应是聚变反应

C.iHe的结合能是17.6MeVD.:H与；H的质量之和小于；He与

X的质量之和

【参考答案】B

【名师解析】

根据质量数和电荷数守恒可知，X为中子，不带电，A错误；此反应为核聚变反应，B正确：

17.6MeV是核反应过程释放的能量，不是；He的结合能，C错误；反应过程中释放能量，

因此有能量亏损，故；H与：H的质量之和大于：He与X的质量之和，D错误。

3.（2022辽宁沈阳二模）僦核是最简单的放射性原子核，夜光手表就是利用僦核衰变产生的B

射线激发荧光物质发光而制成的。若瓶核发生£衰变的半衰期为12.43年，则下列说法正确

的是（）

A.笳核衰变产生的新核是笊核

B.散核衰变放出的《射线是高速电子流，来源于核外电子

C.笳核衰变过程中，核子数保持不变

D.20个瓶核经过12.43年，一定有10个发生了衰变

【参考答案】C

【名师解析】夕衰变放射出电子，根据质量数与核电荷数守恒，则第发生夕衰变的衰变方

程为：Hf；He+_：e,可得，瓶核衰变产生的新核是氢核，A错误；尸衰变中生成的电子

是一个中子转化为一个质子同时生成一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是夕粒

子，B错误；一次。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，中

子数减少一个，而质子数增加一个，核子数保持不变，C正确；半衰期是大量放射性原子核

衰变的统计规律，对少数原子核不适用，D错误。

4.（2022湖北武汉武昌区5月模拟）硼中子俘获治疗（简称BNCT）是一种生物靶向放射

治疗模式，其原理是利用超热中子；n束照射预先注射了含硼药物的肿瘤组织部位，与硼々B

发生核反应生成锂，；Li并放出a射线，利用a射线杀灭癌细胞。超热中子束的来源之一是

加速后的质子;H轰击钺：Be产生的。下列正确的是（）

A.a射线是高速运动的电子流

B.超热中子［n与硼弋B发生的核反应属于a衰变

C.产生超热中子束的核反应方程是;H+：Bef；B+；n

D.质子;H与镀：Be发生的核反应属于轻核聚变

【参考答案】C

【名师解析】

a射线是高速运动的氮核，故A项错误；根据题意可知，其核反应方程为

:n+?B3；Li+；He

由上述情况可知该反应属于人工转变，故B项错误；依题意可知，产生超热中子束的核反

应方程是;H+：Bef；B+：n,超热中子束的来源之一是加速后的质子轰击被产生的，则属

于人工转变，故C项正确，D项错误。

5.（2022山东枣庄一模）在一次核反应中方‘U变成普Xe和;;Sr,同时释放出若干X粒子。

翼U的平均结合能约为7.6MeV,普xe的平均结合能约为8.4MeV,；；Sr的平均结合能约

为8.7MeV,下列说法正确的是（）

A.X粒子为电子

B.一个露U核分解为核子时要释放的能量约为1786MeV

C.核子结合成一个;;Sr核吸收的能量约为783MeV

D.一个该核反应能释放出的能量约为139.4MeV

【参考答案】D

【名师解析】

根据核反应过程电荷数守恒和质量数守恒知，X粒子的电量数为0,所以只能为中子，A错

误；

一个空U分解成核子时，要吸收的能量为&=235x7.6MeV=1786MeV,B错误；使相

应的核子结合成器Sr要放出的能量为£：3=90x8.7MeV=783MeV,C错误；这个核反应

放出的能量为石=£2+£3—耳=139.4乂6丫＞0,D正确。

6.（2022广州培正中学三模）2020年1月10日，黄旭华获2019年国家最高科学技术奖。他

是中国第一代核潜艇总设计师，成功研制了我国第一代核潜艇，为我国海基核力量实现从无

到有的历史性跨越做出了卓越的贡献。核潜艇是以核反应堆（如图所示）为动力来源的潜艇，

反应堆的核反应方程式为：^U+^n^X+^Kr+Sj.n,下列说法正确的是（）

A.；X元素有56个质子，144个中子

B.音u的比结合能（平均结合能）大于的比结合能

C.根据E=md,裂变后释放核能，裂变过程质量发生亏损

D.要能发生链式反应，铀块的体积应小于临界体积

【参考答案】C

【名师解析】

根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X元素的电荷数（质子数）为〃=56,质量数4=144,

则含有144-56=88个中子，选项A错误；

该反应放出核能，则生成物黑Kr的比结合能（平均结合能）大于£'U的比结合能，选项B

错误；

根据E=〃?d,裂变后释放核能，裂变过程质量发生亏损，选项C正确；

要能发生链式反应，铀块的体积应大于临界体积，选项D错误。

7.（2022南京金陵中学4月模拟）两个笊核以相等的动能Ek对心碰撞发生核聚变，核反应

方程为；H+；HHe+[n,其中笊核的质量为如，氨核的质量为加2,中子的质量为m3。

假设核反应释放的核能E全部转化为动能，下列说法正确的是（）

A.核反应后氮核与中子的动量相同B.该核反应释放的能量为E=（如一如

—/K3）C2

C.核反应后中子的动能为:（E+Ek）D.核反应后氢核的动能为

；（七+2线）

【参考答案】D

【名师解析】

根据核反应前后系统的总动量守恒，知核反应前两气核动量等大反向，系统的总动量为零,

因而反应后氮核与中子的动量等大反向，动量不同，故A错误：

该核反应前后释放的能量（2叫-丐-加3）c?，故B错误；

由能量守恒可得核反应后的总能量为E+2Ek

2

由动能与动量的关系线=与

且人”3%可知，核反应后氢核的动能为受产

故C错误，D正确。

（2022年上海徐汇二模）

2.a粒子穿过充满氮气的云室时会产生氧，如图照片中有一条径迹发生了

分叉，分叉后粗而短、细而长的两段分别为

（A）电子和氧核的径迹（B）氧核和电子的径迹

（C）质子和氧核的径迹（D）氧核和质子的径迹

【参考答案】D

8.（2022安徽马鞍山二模）下列说法中正确的是（)

A.核反应方程记ThfrPa+X中的X表示a粒子

B.按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动

能减小，但原子的能量增大

C.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为这束光的光强太小

D.一个氢原子从〃=4的激发态跃迁时，最多能辐射6种不同频率的光子

【参考答案】B

【名师解析】根据核反应过程中质量数和电荷数守恒可以判断出X表示电子，即B粒子，A

错误；

按照玻尔理论，氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，吸收能量,

电子的动能减小，势能增大，氢原子的能量增大，B正确；一束光照射到某种金属上不能发

生光电效应，可能是因为这束光的频率太小，发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属

的极限频率，C错误：1个氢原子，最多产生3种不同频率的光子，即4T3,3-2,2-1,

D错误。

9.（2022河南洛阳一模）秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的第一座核电站。

一种典型的铀核裂变反应为/U+：nf*Ba+^Kr+aX,下列判断正确的是（）

A.a=l,X是a粒子B.a=2,X是质子

C.a=3,X是中子D.a=4,X是电子

【参考答案】c

【名师解析】由电荷数守恒得92+0-56-36=0,则X是中子。

由质量数守恒得235+l—144-89—axl=0

解得：。=3。故ABD错误，C正确。

10.（2022江苏第二次百校大联考）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.篇4Th一符4P吐羟

B.蒙U+M-续Ba+毙Kr+3G

C.尹N+fHe-？0+出

D.gHe+弘Al-猾P+标

【参考答案】.A【解析】B是重核的裂变方程,C、D是人工核反应方程，只有A是天然放

射现象方程,所以选A。

11.（2022河北普通高中第一次联考）山东海阳核电站建成并实现并网发电，有效缓解了

山东电力不足的情况，为建设生态山东做出了贡献。核电站核反应堆中，用中子轰击场U原

子核的核反应方程为U+；nT啜Ba+X+3；nU、；n、啜Ba、X的质量分别

为叫、加2、加3、加4,其中啜Ba是不稳定的，其衰变的周期为T,真空中的光速为c,

以下说法正确的是

A.X原子核中含有的中子数为50

B.该反应属于人工转变核反应

C.该反应中释放的能量为g（犯一2机2-m3

D.经过27,一定质量的2Ba原子核衰变了的质量占开始时的三

【参考答案】D

【名师解析】：根据核反应方程中质量数、电荷数守恒可写出该核反应方程为

2j；U+；nf2Ba+累X+3；n,可知X原子核中含有的中子数为53,故A错误；B.该

核反应为重核裂变反应，故B错误；C.该核反应中释放的能量为

T

AE=Amt2=（町一2叫—"—叫）。？，故C错误；D.根据半衰期公式加余=机可

3

知，经过2T,生所以一定质量的啜Ba原子核衰变J，的质量占开始时的L

一火里口'JS6ua，取j1/次乂jU'J」贝里「IU'J一

44

故D正确。故选D。

【命题意图】本题以核电站为背景，考查核反应特点、种类、元素半衰期和质能方程等知识，

主要考查理解能力、推理能力，体现科学思维，突出对基础性、应用性的考查要求。

12.（2021北京顺义区二模）2020年12月17日凌晨1时59分，嫦娥五号返回舱携带月

壤样品成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。月球土壤里大量存

在着一种叫做“氮3”（；He）的化学元素，是核反应的重要原料之一.科学家初步估计

月球上至少有100万吨“氨3”，如果相关技术研发成功，将可为地球带来取之不尽的能

源。关于“氮3”与气核的核反应方程为；He+；H-；He+；H,下列说法正确的是

A.该核反应生成物的质量大于反应物的质量

B.该核反应出现质量亏损，吸收能量

C.该核反应为核聚变反应，放出能量

D.该核反应为核裂变反应，吸收能量

【参考答案】B

【名师解析】该核反应为核聚变释放能量，一定有质量亏损，生成物的质量小于反应物

的质量，选项ABD错误C正确。

13.（2021天津南开区3月模拟）2020年11月24日4时30分，我国用长征五号遥五运载火

箭成功发射嫦娥五号探测器。该探测器顺利到达月球表面并取回1.73kg月壤。氮3大量存

在于月壤中，是未来的清洁能源。两个氮3聚变的核反应方程是

；He+；He->；He+2X+12.86MeV,已知氮3,氮4和X粒子的质量分别为mi、m2和m3,

下列说法正确的是

F二尸身