第56讲 原子和原子核 -备战2025年高考物理一轮精细复习（解析版）

第第页第56讲原子和原子核——划重点之精细讲义系列考点1α粒子散射实验考点2原子核与原子核的衰变考点3衰变粒子在磁场中的运动轨迹考点4核力与核能计算考点5核裂变与核聚变一．原子结构1.汤姆孙原子模型1898年，J.J.汤姆孙提出了一种原子模型.他认为，原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中.有人形象地把J.J.汤姆孙的这个模型称为“西瓜模型”或“枣糕模型”.2．原子的核式结构(1)1909～1911年，英国物理学家卢瑟福进行了α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型．(2)α粒子散射实验①实验装置：如下图所示；②实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数沿原方向前进，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角度大于90°，甚至被弹回．(3)核式结构模型：原子中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．（4）1932年，查德威克通过实验验证了卢瑟福的猜想，并证实了原子核中确实存在着不带电、质量几乎与质子相同的中子，用n表示.二．原子核1．原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，两者统称为核子．(2)原子核常用eq\o\al(A,Z)X表示，X为元素符号，上角标A表示核的质量数，下角标Z表示核的电荷数(原子序数)．(3)同位素是具有相同的质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置．2．天然放射现象(1)天然放射现象：某些元素自发放射某些射线的现象称为天然放射现象，这些元素称为放射性元素．(2)三种射线的本质：α射线是氦核，β射线是电子，γ射线是光子．3．原子核的衰变(1)衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变成新核的变化．可分为α衰变、β衰变，并伴随着γ射线放出．(2)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间．4．放射性同位素的应用(1)利用射线：放射性同位素放出的射线应用于工业、探伤、农业、医疗等．(2)作示踪原子．5．核反应、核力与核能(1)核反应规律：在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．(2)核力①概念：组成原子核的核子之间存在的作用力．②核力特点a．核力是强相互作用(强力)的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多．b．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内．c．每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性．(3)质量亏损①爱因斯坦质能方程：E＝mc2.②质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象．(4)结合能：克服核力束缚，使原子核分解为单个核子时需要的能量，或若干个核子在核力作用下结合成原子核时需要的能量．6．核裂变和核聚变(1)重核裂变①定义：使重核分裂成几个质量较小的原子核的核反应．②铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，一种典型的反应是生成钡和氪，同时放出三个中子，核反应方程为：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n.③链式反应：由重核裂变产生中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程叫做核裂变的链式反应．④链式反应的条件：a.要有足够浓度的eq\o\al(235,92)U；b.铀块体积需大于临界体积，或铀块质量大于临界质量．(2)轻核聚变①定义：两个轻核结合成较重的核，这样的核反应叫聚变．②聚变发生的条件：使物体达到几百万度的高温．考点1：α粒子散射实验（1）α粒子散射实验①实验装置：α粒子源R、金箔F、显微镜M和荧光屏S,如图所示.②实验过程a.α粒子源R是被铅块包围的，它发射的α粒子经过一条细通道，形成很细的一束射线，射到荧光屏上产生微弱的闪光，通过显微镜可以观察到.b.放上金箔，观察α粒子穿过金箔打到荧光屏上发出的闪光.c.转动显微镜和荧光屏，在不同角度观察，可以看到α粒子的散射现象.③实验现象a.绝大多数的α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进.(原子内部绝大部分是“空”的)b.少数α粒子（约占）发生了大角度的偏转.(原子内部有“核”存在)c.极少数α粒子的偏转角大于90°,也就是说它们几乎被反弹回来.(作用力很大，质量很大，电荷量集中)④实验的注意事项a.整个实验过程在真空中进行.b.金箔需要做得很薄，α粒子才能穿过.c.使用金箔的原因是金的延展性好，可以做得很薄，另外一点就是金的原子序数大，α粒子与金原子核间的库仑斥力大，偏转明显，而金原子核不会发生明显运动.(2)对α粒子散射实验的解释①当α粒子穿过原子时，如果离正电体较远，受到的正电体斥力很小，α粒子的运动方向几乎不改变，所以绝大多数α粒子不发生偏转。②当α粒子接近原子核时，电子对它的影响可忽略，极少数α粒子在穿过原子时距离正电体很近，因此受到很强的库仑斥力，发生大角度散射，J.J.汤姆孙的模型无法解释这一实验结果.（3）J.J.汤姆孙原子模型与卢瑟福原子模型的比较项目J.J.汤姆孙原子模型卢瑟福原子模塑特点原子是充满了正电荷的球体、电子均匀镶嵌在原子球体内原子内部是非常空旷的、正电荷集中在一个很小的核里、电子绕核高速旋转α粒子散射实验受力α粒子在原子内部时，受到的库仑斥力相互抵消，几乎为零少数靠近原子核的α粒子受到的库仑力大，而大多数离核较远的α粒子受到的库仑力较小偏转不会发生大角度偏转，更不会被弹回绝大多数α粒子运动方向不变，少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子偏转角度超过90°,有的甚至被弹回分析不符合α粒子散射现象符合α粒子散射现象【考向1】1909年，英国物理学家卢瑟福和他的助手盖革、马斯登一起进行了著名的“α粒子散射实验”。如图所示，某同学描绘了几个α粒子穿过金箔前后的可能轨迹，下列叙述正确的是（）A．卢瑟福早于贝克勒尔发现了α射线B．通过卢瑟福的“α粒子散射实验”可以估算出原子核半径的数量级C．轨迹d的大角度偏转不可能出现D．轨迹b、c的大角度偏转可能出现【答案】B【详解】A．贝克勒尔发现了天然放射现象，人们意识到原子核可以再分，后来卢瑟福发现放射性物质，放射出的射线并不单一，发现了α射线，A错误；B．卢瑟福通过“α粒子散射实验”发现，大部分α粒子可以穿过金箔，约有18000的α粒子发生了大角度偏转，原子核的截面积约为原子截面积18000，在知道了原子的大小的数量级的情况下，从而得出原子核很小，其半径的数量级为C．轨迹d的大角度偏转恰好是α粒子与原子核相碰，是可能出现的，C错误；D．α粒子与原子核带同种电荷，不可能出现轨迹b、c的偏转情况，D错误。故选B。【考向2】如图所示是卢瑟福α粒子散射实验的实验装置图，以下说法正确的是（

）A．α粒子是电子B．图中仅在A点可以观察到α粒子C．α粒子发生大角度偏转主要是由于α粒子与金箔中电子的相互作用引起的D．绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，说明原子内部绝大部分是空的【答案】D【详解】A．α粒子是氦核，A错误；B．绝大部分α粒子会通过金属箔到达A点，但有少部分α粒子发生偏转，故其它位置也可以观察到α粒子，B错误；C．α粒子发生大角度偏转主要是由于α粒子与金箔中的原子核相互作用引起的，C错误；D．由于原子内部绝大部分是空的，则绝大多数α粒子与原子核的作用力很小，穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，D正确。故选D。【考向3】（多选）如图为卢瑟福所做的α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下述说法中正确的是（）A．相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最多B．放在C、D位置时屏上观察不闪光C．该实验说明原子中正电荷是均匀分布的D．只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上【答案】AD【详解】AB．该实验的实验现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，即相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最多，但有少数α粒子发生大角度偏转，极少数偏转的角度甚至大于90°，即放在C位置时屏上观察到少数闪光，放在D位置屏上观察到极少数闪光，故A正确，B错误；CD．由上述实验说明了：原子中正电荷并不是均匀分布的，占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围，故C错误，D正确。故选AD。考点2：原子核与原子核的衰变1.三种射线的本质及特点种类α射线β射线γ射线本质高速氦核流(粒子流)高速电子流(粒子流)高频电磁波(光子流)带电情况2e-e不带电真空中的传播速度约0.1c约0.99cc对空气的电离作用很强较弱很弱(几乎不电离)穿透本领一张纸就可以挡住，最弱能穿透几毫米厚的铝板，较强能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土，最强在电场或磁场中的运动偏转偏转且与α射线偏转方向相反不偏转能量很高很高波长很短的光子，能量很高来源原子核内两个质子和两个中子原子核内中子变成质子放出的电子伴随着α衰变或β衰变(原子核受激发)而产生2．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质量数守恒（不是质量守恒）、电荷数守恒新核的变化核子数减少4核子数不变质子减少2个，中子减少2个质子增加1个，中子减少1个元素周期表中位置前移2位元素周期表中位置后移1位衰变次数的计算观察α、β衰变，我们不难发现质量数的减少是由于α衰变造成的，所以我们在计算时先计算α衰变的次数，后计算β衰变的次数以为例，算法如下：第一步计算α衰变的次数第二步计算β衰变的次数①β衰变放出的电子是原子核内中子转化成质子而放出的，来源于原子核内部，而不是核外的电子.②γ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．3．原子核的人工转变（1）核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或者发生状态变化的过程，称为核反应.（2）核反应的条件：用α粒子、质子、中子和γ光子等其他粒子轰击原子核使原子核发生转变.（3）遵循的原则：在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒.（4）核反应的实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是将粒子打人原子核内部使核发生了转变.（5）卢瑟福发现质子的核反应方程为：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核是人类第一次实现的原子核的人工转变。（6）查德威克发现中子的核反应方程为：中子不带电，用它轰击原子核，不受库仑力的影响，人们用中子轰击各种原子核，获得许许多多人工放射性同位素，用它轰击铀核，实现了原子能的利用。(3)居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：这是人类第一次用人工方法获得放射性同位素，是磷的放射性同位素，可以像天然放射性元素一样发生衰变，.人工转变核反应与衰变异同(1)不同点：原子核的人工转变，是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理、化学条件的影响。(2)相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒.4．半衰期（1）公式：N余＝N原，m余＝m原（2）影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，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．（3）适用条件：半衰期描述的是统计规律，不适用于少量原子核的.【考向4】（2024·北京石景山·一模）工业部门可以使用放射性同位素发出的射线来测厚度。某轧钢厂的热轧机上安装的射线测厚装置如图所示，让γ射线穿过钢板，探测器探测到的γ射线强度与钢板的厚度有关，将射线强度的信号输入计算机，可对钢板的厚度进行自动控制。下列说法正确的是（）A．若钢板变厚，则探测到γ射线变弱B．若钢板内部有裂缝，则探测到γ射线变弱C．该装置主要利用γ射线的电离能力D．若仅把γ射线换为α射线，该装置仍正常运行【答案】A【详解】A．若钢板变厚，则对γ射线的阻碍变强，探测到γ射线变弱，故A正确；B．若钢板内部有裂缝，则对γ射线的阻碍变弱，探测到γ射线变强，故B错误；C．该装置主要利用γ射线的穿透能力，故C错误；D．该装置主要利用γ射线的穿透能力，而α射线的穿透能力很弱，若仅把γ射线换为α射线，该装置不能正常运行，故D错误。故选A。【考向5】利用带电粒子在电磁场中的运动，制作出的质谱仪可测量粒子的比荷。在研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示，左图是三类射线在垂直纸面向外的磁场中的偏转情况的示意图。右图是两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。下列说法错误的是（）A．放射源可以打出三类射线，说明同时发生ɑ、β、γ衰变B．ɑ射线穿透能力最弱，速度也最慢，打到A板的是ɑ射线C．a为电源正极，到达A板的为β射线，不偏转的是γ射线D．正负极判断看射线在两板间的轨迹，比荷大的偏向A板【答案】B【详解】从右图可以看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到达A极板的粒子的竖直位移小于到达B板粒子的，粒子在竖直方向做匀速直线运动，则据平抛运动公式，知两个粒子初速度v相差约10倍，但两者比荷相差几千倍，两极板电压U相同，比荷小的飞行距离短，所以电子的竖直位移小，故达到A极板距离小，是β射线，A极板带正电，a为电源的正极。本题选错误的，故选B。【考向6】（2024·北京海淀·三模）2024年4月19日起，日本开始排放第五批福岛核污染水，预计排放19天。核污染水中含有一定量的放射性核素“氚”，该核素可在生物体内富集，损害生物体的健康。已知氚的衰变方程为13A．氚核发生的是α衰变B．衰变产物X来自氚的核外电子C．该衰变产生的射线穿透能力比γ射线强D．若立即停止排放，12年后因排污导致的核辐射量会减少50【答案】D【详解】A．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0，电荷数为-1，则X为电子，则氚核发生的是β衰变，故A错误；B．衰变产物X来自氚核内的中子转化为质子时放出的电子，故B错误；C．β射线穿透能力比γ射线弱，故C错误；D．若立即停止排放，12年后即经过一个半衰期，会有一半氚核发生衰变，即因排污导致的核辐射量会减少50%，故D正确。故选D。【考向7】（2024·安徽·三模）天然放射性元素90232ThA．衰变过程共有6次α衰变和5次β衰变B．有6个中子转变为质子C．82208PbD．在高温高压下可缩短90232【答案】C【详解】A．核衰变中遵循电荷数守恒、质量数守恒，每次α衰变质量数少4，电荷数少2，每次β衰变质量数不变，电荷数加1，则共有6次α衰变和4次β衰变，故A错误；B．一次β衰变有一个中子转变为一个质子，共4个，故B错误；C．衰变产物82208D．半衰期与物理状态无关，故D错误。故选C。【考向8】（2024·安徽·二模）2023年12月7日，锦屏大设施正式投入科学运行，是我国又一项“国之重器”，其主要功能是为前沿物理科学研究提供不受宇宙射线影响的实验环境。当宇宙射线中的高能粒子撞击地球大气层中大气原子核时会产生二次粒子簇射．一宇宙射线中的α粒子与大气中氮原子核发生作用的核反应方程为24He+A．该核反应为α衰变 B．X粒子由汤姆孙发现C．该核反应中X为光子 D．该核反应电荷数守恒，质量数也守恒【答案】D【详解】AC．根据质量数守恒和电荷数守恒可知反应方程式中的X为11B．质子是由卢瑟福通过α粒子轰击氮原子时发现的，而电子是由汤姆孙发现的，故B错误；D．核反应遵循电荷数守恒和质量数守恒，故D正确。故选D。【考向9】下列关于原子物理的知识，说法正确的是（

）A．卢瑟福α粒子散射实验说明原子的枣糕模型理论是正确的B．在核反应方程24C．β射线是高速运动的电子流，经过β衰变后原子在周期表中的位置向后移一位D．氢的半衰期是3.8天，8个氢原子核经过7.6天之后，还剩下2个未发生衰变【答案】C【详解】A．卢瑟福α粒子散射实验说明原子的枣糕模型理论是错误的，故A错误；B．在核反应方程24C．β射线是高速运动的电子流，经过β衰变后，原子核中的质子数增加1个，原子在周期表中的位置向后移一位，故C正确；D．半衰期只适用于大量原子核的衰变规律，氢的半衰期是3.8天，8个氢原子核经过7.6天之后，不一定还剩下2个未发生衰变，故D错误。故选C。考点3：衰变粒子在磁场中的运动轨迹在匀强磁场中，静止的放射性元素的原子核沿垂直于磁场方向放射出一个粒子后，在洛伦兹力的作用下衰变放出的粒子和新核都做匀速圆周运动。解答此类问题步骤如下.(1)衰变过程中质量数守恒，电荷数守恒.(2)衰变过程中动量守恒。(3)带电粒子的运动方向垂直于磁场方向时，由洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动.(4)静止的原子核发生α衰变或β衰变时遵循如下规律。①动量守恒：m₁v₁+m₂v₂=0.②轨迹半径：(动量大小相等).③运动周期：.④运动轨迹：β衰变，内切圆；α衰变，外切圆.它们在磁场中运动的轨迹特点如表所示：α衰变两圆外切，α粒子的轨迹半径大β衰变两圆内切，β粒子的轨迹半径大【考向10】如图所示，静止的氡原子核（86222Rn）在垂直于纸面的匀强磁场中，由于衰变放出某种粒子而生成一个新的原子核，新核和粒子的运动径迹是两个在纸面内的外切圆。已知大圆与小圆直径之比是A．该核反应方程是86222Rn→C．该核反应方程是86222Rn【答案】B【详解】A．设新核和粒子的质量分别为m1、m2，速度大小分别为v1、v2，电荷量分别为q1、q2。新核做圆周运动过程中洛伦兹力提供向心力q则新核做圆周运动的半径为r同理可得，粒子做圆周运动的半径为r静止的氡原子核由于衰变放出某种粒子而生成一个新的原子核的过程动量守恒，则有m联立可得r由上述分析可知，轨迹半径与电荷量成反比，故小圆轨迹是新核的，大圆轨迹是粒子的，新核与粒子受力方向相反，速度方向也相反，由左手定则可知，新核与粒子电性相同，故二者均带正电，且电荷量之比为85:1，故AC错误，B正确；D．由上述分析可知，小圆轨迹是新核的，大圆轨迹是粒子的。因为新核与粒子均带正电，由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，D错误。故选B。【考向11】钠的放射性同位素Na静止在匀强磁场中，某时刻一个Na原子核发生核反应，仅产生的两新粒子（分别标记为1、2)，沿垂直磁场方向运动，形成的轨迹如图所示，两粒子的速率为v1、v2，电荷量为q1、q2，轨迹半径为r1、r2，两轨迹半径比为A．该核反应为裂变反应B．该核反应为α衰变C．两粒子的电荷量之比qD．两粒子的速率之比v【答案】C【详解】A．该反应为原子核的衰变，A错误；BC．根据Bvq=m可得r=根据动量守恒定律0=可知两个粒子动量大小相等，方向相反，可得q又因为Na原子的电荷量为11e，可知q1=−e所以粒子1为电子，该核反应为β衰变，B错误，C正确；D．由于两粒子动量大小相等，所以有v由于电子质量相比原子质量很小很小，所以两粒子的速率之比不为12:1，D错误。故选C。【考向12】（多选）静止在匀强磁场中的92238A．该核反应方程为92238U→90234X＋B．α粒子和X粒子在磁场中做圆周运动时转动方向相反C．轨迹1、2分别是α粒子、X粒子的运动轨迹D．α粒子、X粒子运动轨迹半径之比为45∶1【答案】AD【详解】A．根据电荷数守恒和质量数守恒可知该核反应方程为92238U→90234X＋故A正确；CD．衰变过程动量守恒，且α粒子和X粒子初速度方向相反，所以α粒子和X粒子的动量大小相等。假设质量为m、电荷量为q的粒子在磁感应强度大小为B的匀强磁场中做速率为v、半径为R的匀速圆周运动，则根据牛顿第二定律有qvB=m解得R=由上式可知α粒子、X粒子运动轨迹半径之比为R所以轨迹1、2分别是X粒子、α粒子的运动轨迹，故C错误，D正确；B．α粒子和X粒子均带正电，在轨迹切点处，α粒子的速度向上，X粒子的速度向下，根据左手定则可知α粒子和X粒子在磁场中做圆周运动时转动方向均为顺时针方向，故B错误。故选AD。【考向13】（多选）在匀强磁场中静止着一个原子核ZAX，某一时刻发生了一次衰变放出某种粒子，放出的粒子与生成的新核在与磁场方向垂直的平面内做匀速圆周运动，得到粒子与新核的轨迹是外切圆，如图所示，已知磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，粒子的质量为m，电荷量为q，粒子做圆周运动的半径为A．放出的粒子是β粒子，对应的轨迹是大圆，粒子和新核绕行的方向均为顺时针B．放出的粒子是α粒子，对应的轨迹是大圆，粒子和新核绕行的方向均为逆时针C．若新核与粒子的轨道半径之比为1︰43，则X核中的质子数Z＝86D．衰变后产生的新核做圆周运动的速率为v=【答案】BD【详解】AB．原子核发生衰变后得到两种粒子，因为粒子与新核的轨迹是外切圆，可知两种粒子带同种电荷，即发生的是α衰变，根据动量守恒定律可知，两粒子动量等大反向，根据R=mv可知，带电量较小的α粒子对应的圆轨道半径较大，根据左手定则可知粒子和新核绕行的方向均为逆时针，选项A错误，B正确；C．若新核与粒子的轨道半径之比为1︰43，则电量之比为43:1，因α粒子带两个单位正电荷，可知新核带86个正电荷，则X核中的质子数Z＝86+2=88，选项C错误；D．对粒子q因新核的质量数为A-4，则质量m电荷数为86，则电量为43q，则对新核43qvB=解得v=选项D正确。故选BD。考点4：核力与核能计算1.核力及基本相互作用（1）核力与核子是否带电无关.质子与质子之间、质子与中子之间、中子与中子之间都可以有核力作用，与核子的电荷无关.（2）四种基本相互作用2.结合能(1)结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是把核子分开需要吸收的能量或者核子结合成原子核需要放出的能量.(2)结合能的大小与组成原子核的核子数有关，组成原子核的核子数越多，结合能越大.3.比结合能(1)比结合能：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.它反映了一个原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核越稳定.(2)比结合能曲线①不同原子核的比结合能随质量数变化的图线如图所示.图中可以看出，中等质量的原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能比中等大小的核要小.②对比结合能的理解a.比结合能的大小反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示原子核越稳定。b.核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，中等核子数的原子核比结合能较大。c.比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时要释放能量，反之要吸收能量。d.中等大小的原子核的比结合能较大，因而中等大小的原子核较稳定。③核子平均质量曲线对比比结合能曲线和核子平均质最曲线可以发现比结合能越大，核子平均质量越小，即质量亏损越大.由前述两个曲线可以看出，原子核的核子平均质量最小，在所有原子核中是最稳定的.并不是结合能越大的原子核越稳定，而是比结合能越大，原子核越稳定；原子核较大时，原子核的结合能尽管很大，但原于核却会变得很不稳定，很容易发生衰变.4.质量亏损（1）爱因斯坦的质能方程：E=mc2,指出了物体的能量与它的质量的关系.(1)质量或能量是物质的属性之一，绝不能把物质和它们的某一属性(质量或能量)等同起来.(2)质能方程揭示了质量和能量的不可分割性，建立了这两个属性在数值上的关系，这两个量分别遵守质量守恒定律和能量守恒定律，质量和能量在数值上的联系绝不等于这两个量可以相互转化.(3)质量亏损不是否定了质量守恒定律.根据爱因斯坦的相对论，辐射出的γ光子静质量虽然为零，但它具有动质量，而且这个动质量刚好等于亏损的质量，所以质量守恒定律、能量守恒定律仍成立.(4)核反应中的质量亏损，并不是指这部分质量消失或质量转化为能量.物体的质量应包括静质量和动质量，质量亏损是静质量的减少，减少的静质量转化为与辐射能量相联系的动质量，另外，质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核子个数是不变的.(5)质能方程说明，一定的质量总是跟一定的能量相联系的.具体来说，一定质量的物体所具有的总能量是一定的，等于光速的平方与其质量之积，这里所说的总能量，不是单指物体的动能、核能戴其他哪一种能量，而是物体所具有的各种能量的总和。4．计算核能的几种方法(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×931.5MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．(3)根据平均结合能来计算核能原子核的结合能＝平均结合能×核子数．核反应后生成的所有新核的总结合能与核反应前系统内所有原子核的总结合能之差，就是该次核反应所释放的核能.(4)有时可结合动量守恒和能量守恒进行分析计算，此时应注意动量、动能关系式p2＝2mEk的应用．【考向14】（2024·黑龙江佳木斯·三模）钴是一种具有战略性意义的金属元素，在手机电池中有重要应用。Co衰变的核反应方程为2760Co→2860Ni+−10e，经过2A．经过t的时间，16个2760B．γ射线的穿透本领比β粒子弱C．该核反应中释放的能量为mD．β粒子是2760【答案】C【详解】A．半衰期具有统计意义，对少数的原子核没有意义，少量放射性元素的衰变是一个随机事件，对于8个放射性元素，无法准确预测其衰变的个数，故A错误；B．根据三种射线的特点可知，γ射线的穿透本领比β射线强，故B错误；C．根据质能方程可知核反应中释放的能量为Δ故C正确；D．根据β衰变的实质可知，β粒子是原子核内的一个中子转变为质子时产生的，故D错误。故选C。【考向15】（2024·湖北武汉·二模）研究表明，某些元素的原子核有可能从靠它很近的核外电子中“俘获”一个电子而形成一个新原子，人们把这种现象叫做“K俘获”。例如：一个铍原子核（47Be）会从K层电子轨道上俘获一个电子后生成一个处于激发态的锂核，和一个具有能量且不带电的质量数为零的中微子v。处于激发态的锂核（A．该反应属于β衰变B．该反应前后没有质量亏损C．铍原子核内有4个中子，3个质子D．该反应的本质是一个质子俘获一个电子后生成一个中子【答案】D【详解】AD．该反应的本质是一个质子俘获一个电子后生成一个中子；不是放出一个电子，所以不属于β衰变，故A错误，D正确；B．该反应释放能量，反应前后有质量亏损，故B错误；C．铍原子核（47故选D。【考向16】（2023·山东滨州·二模）不同原子核的比结合能不同，如图是按照实际测量结果画的图像，根据图像和所学知识，下列说法中正确的是（

）．A．结合能是由于核子结合成原子核而具有的能量B．随着原子质量数的增加，原子核的比结合能增大C．铀核92235U比钡核D．两个氘核12H结合成氦核【答案】C【详解】A．结合能不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为了把核子分开而需要的能量，故A错误；B．由图像可知随着原子质量数的增加，原子核的比结合能先增大后减小，故B错误；C．由图像可知铀核92235U的比结合能与核子数的乘积大于钡核54144Ba的比结合能与核子数的乘积，即铀核D．两个氘核12H结合成氦核故选C。【考向17】已知锶90的半衰期为28年，其衰变方程为3890Sr→3990A．衰变方程中的X为质子 B．3890Sr的比结合能小于C．此反应的实质是Sr原子发生电离 D．经过84年，会有23【答案】B【详解】A．根据质量数和电荷数守恒，可知X为电子，A项错误；B．衰变反应是放能反应，衰变产物3990Y是一种更稳定的元素，可知其比结合能大于C．β衰变的实质是原子核内部的一个中子转变为质子，同时释放出一个电子，C项错误；D．根据半衰期公式，经过84年即3个半衰期还剩下(12)故选B。【考向18】2023年8月24日，日本启动核污染水排海，排放的核污染水里含64种放射性元素，将对全人类和海洋生命产生长久的重大威胁。核污染水中84210Po发生衰变时的核反应方程为84210Po→A．利用海水稀释可以使84210B．该核反应中84210Po发生了C．衰变后82206Pb与X粒子的结合能之和小于衰变前D．该核反应过程中的质量亏损为Q【答案】D【详解】A．半衰期是放射性元素本身的属性，利用海水稀释后，84210B．根据质量数守恒，X的质量数为210-206=4根据电荷数守恒，X的电荷数为84-82=2所以X为24HeC．核反应过程中放出的核能为反应后生成的所有新核的总结合能与反应前所有原子核的总结合能之差，所以衰变后82206Pb与X粒子的结合能之和大于衰变前D．该核反应过程中的质量亏损为Δ故D正确。故选D。【考向19】（2024·安徽·三模）2024年2月，日本福岛第一核电站核污染水净化装置中，含有放射性物质的大量核污染水发生泄漏。核污水中包含多种放射性元素，如氚、锶、钚、碘等，其中碘的衰变方程为53131I→54131Xe+A．衰变产生的β射线来自于53131B．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽C．原子核衰变时质量亏损，质量数减少D．该核反应要释放能量【答案】D【详解】A．53131B．半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，经过两个完整的半衰期后，还剩四分之一的原子核没有衰变，故B错误；C．原子核衰变时满足电荷数守恒，质量数守恒，故C错误；D．该反应质量亏损为Δ由此可知，该核反应释放能量，故D正确。故选D。考点5：核裂变与核聚变1.链式反应(1)链式反应的定义及条件①定义：当一个中子引发一个铀核裂变后，如果反应释放出的中子又轰击其他铀核发生反应，再引起新的核裂变，就能使核裂变反应不断地进行下去.这样的反应一代接一代继续下去的过程，叫作核裂变的链式反应.②条件：铀的纯度足够高；铀块的体积大于或等于临界体积，或者铀块的质量大于或等于临界质量。2.核裂变和核聚变的区别重核裂变轻核聚变（热核反应）反应式放能原理重核分裂成两个或多个中等质量的原子核放出能量两个轻核结合成质量较大的原子核放出能量放能多少平均每个核子放出的能量约为0.85MeV平均每个核子放出的能量约为3.5MeV核废料处理难度聚变反应的核废料处理起来要比裂变反应的简单得多原料的蕴藏量铀在地球上储量有限,尤其是铀235在铀矿中只占0.7%主要原料氘在地球上储量非常丰富，1L水中大约有0.03g氘,如果用来进行热核反应，放出的能最与300L汽油相当可控性反应速度比较容易受人工控制,核电站就是利用重核裂变发电很难控制(1)重核裂变需要在人工控制的核反应中进行，自然界不会自发产生，这也是裂变与衰变的区别之一.(2)重核裂变是中子轰击质量数较大的原子核，使之分裂成中等质量的原子核，同时释放大量的能量，放出更多的中子的过程。裂变过程不是中子把重核撞碎，而是中子打入到原子核内部，形成不稳定的激发态核，而后分裂成新核.(3)热中子：速度与热运动速度相当的中子最适于引发核裂变，这样的中子就是“热中子”,或称慢中子.(4)慢化剂的原理：核裂变产生的是速度很大的快中子，但是中子的速度如果太快，铀核将不能“捉”住它，即不能发生核裂变.因此要在铀棒周围要放“慢化剂”,快中子跟慢化剂中的原子核碰撞后，中子能量减少，变为慢中子.(5)核聚变一旦发生，就不再需要外界给它提供能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去.(6)从核子的比结合能来看，所有原子核均具有比结合能，很轻的核的比结合能较小，很重的核的比结合能也较小，而次轻核和中等质量的核的比结合能较大，反应向比结合能较大的方向进行，故轻核聚变和重核裂变均能释放能量.3.核反应方程的书写方法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(eq\o\al(1,1)H)、中子(eq\o\al(1,0)n)、α粒子(eq\o\al(4,2)He)、β粒子(eq\o\al(0,－1)e)、正电子(eq\o\al(0,1)e)、氘核(eq\o\al(2,1)H)、氚核(eq\o\al(3,1)H)等．②掌握核反应方程遵守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，所以要理解并应用好质量数守恒和电荷数守恒的规律．【考向20】（2024·浙江·三模）以下关于原子核相关内容，说法正确的是（

）A．查德威克用α粒子轰击铍核得到中子，这是人类第一次实现的原子核的人工转变B．β射线的产生说明原子核中存在电子C．γ射线的电离能力很弱，穿透能力很强D．核电站的裂变反应堆中，慢化剂的作用是将“热中子”转化为“慢中子”【答案】C【详解】A．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素--氧17和一个质子，这是人类第一次实现的原子核的人工转变，A错误；B．β射线是原子核中的一个中子转化为一个质子时，放出一个电子，B错误；C．γ射线的电离能力很弱，穿透能力很强，C正确；D．核电站的裂变反应堆中，慢化剂的作用是将“中子”转化为“慢（热）中子”，更容易引起裂变，D错误。故选C。【考向21】（2024·北京海淀·二模）下列核反应方程中，属于核裂变的是（）A．614C→C．12H  +  【答案】B【详解】A．A的衰变生成物里有电子，属于β衰变，故A错误；B．B反应是用中子轰击重核使重核转变成轻核，属于核裂变反应，故B正确；C．C反应是轻核聚变，是氢弹的基本反应方程，故C错误；D．D是用α粒子轰击原子核发生核反应，是原子核的人工转变，是发现质子的方程，故D错误。故选B。【考向22】（2024·广东·二模）科幻片《流浪地球2》再次带领大家回到“氦闪”的世界。“氦闪”的本质是恒星内部的氦核聚变，其核聚变反应方程为24He+24He+24He→A．该核反应方程中的X是氮核B．24C．该聚变反应释放的核能为mD．X核的比结合能为6【答案】D【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的电荷数为6，质量数为12，X是碳核，故A错误；B．聚变反应释放能量，表明X核比24He核更加稳定，则C．根据爱因斯坦质能方程，该聚变反应释放的核能△E=故C错误；D．根据比结合能的定义可知，X核的比结合能为6故D正确。故选D。【考向23】（2024·辽宁丹东·二模）核电作为清洁低碳、安全高效、稳定且可大规模发展的绿色低碳能源，在推动绿色发展和助力“双碳”目标实现方面发挥着重要的作用。据统计，一座百万千瓦电功率的核电厂和燃煤电厂相比，每年可以减少二氧化碳排放600多万吨，可见核能是减排效应较大的能源之一。下列关于核反应的说法正确的是（

）A．重核裂变过程中能释放能量而轻核聚变过程中只吸收能量B．核反应堆中发生的核裂变方程为92C．核裂变产生的一个56144D．92235U的半衰期为7亿年，100个【答案】C【详解】A．核聚变时释放能量，质量会亏损，故A错误；B．核反应堆中发生的核裂变方程为92故B错误；C．核裂变产生的一个56144D．半衰期是对大量粒子的统计规律，100个92235故选C。【考向24】（2024·山东烟台·三模）近日，中国科学家在人造太阳领域取得了重大突破，新一代人造太阳“中国环流三号”成功完成了一系列实验，并取得了重大科研进展，标志着我国掌握了可控核聚变高约束先进控制技术。若两个氘核对心碰撞发生核聚变，核反应方程为12H+12H→A．X为质子B．该核反应前后核子的总质量相等C．该核反应释放的核能为3D．氦核的比结合能E2小于氘核的比结合能E1【答案】C【详解】A．根据核反应方程满足电荷数守恒和质量数守恒，可知X为01B．两个氘核对心碰撞发生核聚变，质量亏损释放核能，则反应前的总质量大于反应后的总质量，故B错误；C．核反应释放核能等于生成物结合释放的能量与反应物拆开吸收能量之差，故有Δ故C正确；D．因氦核的结合释放的能量大于氘核拆开吸收的能量，则氦核的比结合能E2大于氘核的比结合能E1，故D错误。故选C。【真题1】（2024·全国·高考真题）氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用612H→2A．x=1，y=2 B．x=1，y=3 C．x=2，y=2 D．x=3，y=1【答案】C【详解】根据反应前后质量数和电荷数守恒可得6×2=2×4+x+y6=2×2+y解得x=2，y=2故选C。【真题2】（2024·广东·高考真题）我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”。其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素，科学家尝试使用核反应Y+A．Y为2658Fe,C．Y为2454Cr,【答案】C【详解】根据核反应方程Y根据质子数守恒设Y的质子数为y，则有y+95=119+0可得y=24即Y为245454+243=可得A故选C。【真题3】（2024·江苏·高考真题）用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，该实验的核反应方程式是X+A．正电子10e C．氘核21H 【答案】D【详解】根据质量数守恒可知X的质量数为m=17+1−14=4根据电荷守恒可知X的电荷数为n=8+1−7=2可知X为中子24故选D。【真题4】（2024·山东·高考真题）2024年是中国航天大年，神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天，部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知3890Sr衰变为3990Y的半衰期约为29年；94238PA．3890SrB．94238PuC．50年后，剩余的3890SrD．87年后，剩余的3890Sr【答案】D【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知3890SrB．根据质量数守恒和电荷数守恒可知94238Pu衰变为92CD．根据题意可知94238Pu的半衰期大于3890Sr的半衰期，现用相同数目的3890Sr故选D。【真题5】（2024·甘肃·高考真题）2024年2月，我国科学家在兰州重离子加速器国家大科学装置上成功合成了新核素76169Os，核反应方程如下：A．质子 B．中子 C．电子 D．α粒子【答案】B【详解】根据反应前后质量数和电荷数守恒得X是01故选B。【真题6】（2024·广西·高考真题）近期，我国科研人员首次合成了新核素锇-160（76160Os）和钨-156（74156W）。若锇-160经过1次α衰变，钨A．电荷数 B．中子数 C．质量数 D．质子数【答案】C【详解】锇-160经过1次α衰变后产生的新核素质量数为156，质子数为74，钨-156经过1次β+故选C。【真题7】（2024·河北·高考真题）锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料．研究表明，锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应，其中一种核反应方程为612C+A．01n B．−10e C．【答案】D【详解】根据核反应前后质量数和电荷数守恒得A=12+1−7−2×1=4，Z=6+1−3−2×1=2故式中的X为24【真题8】（2024·湖北·高考真题）硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一、510A．a=7，b=1 B．a=7，b=2 C．a=6，b=1 D．a=6，b=2【答案】B【详解】由质量数和电荷数守恒可得10+1=a+4，5+0=3+b解得a=7,b=2故选B。【真题9】（2024·福建·高考真题）2863A．24He B．−10e C．【答案】B【详解】根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0，电荷数−1，则X为−10故选B。【真题10】（2024·北京·高考真题）已知钍234的半衰期是24天。1g钍234经过48天后，剩余钍234的质量为（

）A．0g B．0.25g C．0.5g D．0.75g【答案】B【详解】半衰期1g钍234经过48天后，剩余质量m=故选B。【真题11】（2024·浙江·高考真题）已知氘核质量为2.0141u，氚核质量为3.0161u，氦核质量为4.0026u，中子质量为1.0087u，阿伏加德罗常数NA取6.0×1023A．核反应方程式为1B．氘核的比结合能比氦核的大C．氘核与氚核的间距达到10−10D．4g氘完全参与聚变释放出能量的数量级为【答案】D【详解】A．核反应方程式为1故A错误；B．氘核的比结合能比氦核的小，故B错误；C．氘核与氚核发生核聚变，要使它们间的距离达到10−15D．一个氘核与一个氚核聚变反应质量亏损Δ聚变反应释放的能量是ΔE=Δm⋅931.5E=数量级为1025故选D。一、单选题1．（2024·江西南昌·三模）在太阳内部发生的核反应方程有11A．光子 B．中子 C．质子 D．正电子【答案】D【详解】根据质量数守恒，X是质量数为0，根据电荷数守恒，X电荷数为1，所以X为正电子。故选D。2．（2024·江苏·二模）在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中的Pu元素是94238PuA．43.85年 B．87.7年 C．175.4年 D．263.1年【答案】C【详解】要使75%的942382×87.7故选C。3．（2024·辽宁葫芦岛·二模）在核能利用的研究发展史中，钍元素作为核燃料应用有很多独特优点，用它来发电既安全又绿色，是铀和钚最理想的替代品，衰变方程为90234A．90234Th发生的是α衰变 B．90234C．nmX射线的穿透能力比γ射线强 D．温度升高【答案】B【详解】AB．根据核电荷数守恒和质量数守恒可知90=91+n，234=234+m解得n=−1，m=0所以衰变方程为90则90234Th发生的是C．β射线的穿透能力比γ射线弱，故C错误；D．放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度、压强无关，所以温度升高90234故选B。4．（2024·江苏南通·二模）把一块铀矿石放在一只玻璃管内，过几天在管内发现了氦气，已知矿石中存在铀核92238A．涉及到反应方程式为92B．放入矿石后至少需等待一个半衰期才有氦气产生C．矿石中的铀核发生α衰变生成氦原子D．矿石必须达到一临界质量才有氦气产生【答案】A【详解】A．铀核自发进行α衰变和β衰变，会涉及到α衰变方程，即92故A正确；B．半衰期是原子核半数发生衰变所需要的时间，是一种针对大量原子核的统计规律。因此无需等待一个半衰期才产生氦气。故B错误；C．铀核自发进行α衰变和β衰变，放出电子和氦核，两种微粒组合会形成氦原子，大量的氦原子就形成了氦气，故C错误；D．只要存在铀核便会发生α衰变和β衰变，无需达到一定质量。故D错误。故选A。5．（2024·辽宁辽阳·二模）放射性同位素热电机是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受温度及宇宙射线的影响，使用寿命可达十几年。我国的火星探测车用放射性材料器94238Pu作为燃料，其原理为94238Pu发生α衰变时将释放的能量转化为电能，衰变方程为94238Pu→A．Z=90，N=142 B．Z=92，N=144C．Z=92，N=142 D．Z=90，N=144【答案】C【详解】根据质量数守恒和电荷守恒定律，可知X的电荷数为92，质量数为234，电荷数等于质子数，质量数等于质子数加中子数，所以中子数为142，即Z=92，N=142故选C。6．放射性元素A经过m次α衰变和n次β衰变后生成一新元素B，已知m>n，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置（

）A．向前移动了2m−n位 B．向后移动了2m−n位C．向前移动了2m+n位 D．向后移动了2m+n位【答案】A【详解】α粒子是24He，β粒子是−10e−2m+n=−所以新元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了2m−n位。故选A。7．（2024·山东青岛·三模）“玉兔二号”月球车于2022年7月5日后开始休眠。月球夜晚温度低至零下180℃，为避免低温损坏仪器，月球车携带的放射性元素钚94238Pu会不断衰变，释放能量为仪器保温。94238Pu通过以下反应得到：A．k=1，X为电子B．92238C．94238Pu的比结合能比D．93238Np衰变前的质量等于衰变后X和【答案】C【详解】A．衰变方程为93由质量数守恒，核电荷数可得X为电子在核反应方程92由质量数守恒可得238+2=238+k解得k=2A错误；B．核反应方程92不是聚变反应，是人工核反应，B错误；C．衰变方程为93该反应释放核能，总核子数不变，所以94238Pu的比结合能比D．衰变方程为93该反应释放核能，有质量亏损，所以93238Np衰变前的质量大于衰变后X和故选C。8．当太阳内部的氢元素消耗殆尽后，内部高温高压使三个氨核发生短暂的热核反应，被称为氦闪，核反应方程为324He→X，已知2A．该核反应是α衰变 B．X的中子数比质子数多C．E2=3E【答案】D【详解】A．根据质量数和核电荷数守恒，可知核反应方程为3属于轻原子核结合成较重原子核反应，所以该反应属于核聚变，不属于衰变，A错误；B．中子数等于质量数减去质子数，因此X核中有6个中子，有6个质子，B错误；CD．该反应存在质量亏损，会释放大量热量，由能量守恒定律知，释放的热量为Q=即E2故选D。9．（2024·天津和平·二模）2023年8月25日，新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新中国磁约束聚变装置运行纪录。核聚变是一种核反应的形式，下列关于核聚变的说法中正确的是（）A．相同质量的核燃料，聚变产生的能量比裂变多B．核聚变反应可以自发进行，不需要任何条件C．太阳在核聚变的过程中质量保持不变D．核聚变由于原料具有放射性因此不适合用来发电【答案】A【详解】A．相同质量的核燃料，聚变产生的能量比裂变多，故A正确；B．轻核聚变需要很高的温度，使发生反应的两个核有较大的相对动能，故B错误；C．太阳在核聚变的过程中放出大量能量，根据质能方程可知，太阳的质量有亏损，故C错误；D．核聚变由于不可控因此不适合用来发电，故D错误。故选A。10．（2024·四川雅安·三模）关于下列四幅图的说法正确的是（）A．图甲是α粒子散射实验，汤姆孙据此提出了原子的核式结构模型B．图乙是光电效应实验，张开的验电器指针和锌板都带负电C．图丙是放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹，1为α射线D．图丁是核反应堆示意图，它是利用铀核裂变反应释放能量【答案】D【详解】A．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，A错误；B．验电器指针和锌板连接，因失去电子而带正电，B错误；C．根据左手定则，1为β粒子的运动轨迹，C错误；D．石墨和镉棒起到减缓中子和吸收中子的速率，可有效控铀核裂变反应的速率，故图丁是利用铀核裂变释放能量的核反应堆，D正确。故选D。11．（2024·四川遂宁·二模）《流浪地球2》提出了太阳氦闪的概念，正是为了躲避氦闪，人类才不得不建造了大量的行星发动机让地球离开太阳系，开启流浪旅程。“氦闪”的本质是恒星内部的3个氦核发生聚变为一个X核，已知一个氦核的质量为m1，一个X核的质量为m2，一个质子的质量为mp，一个中子的质量为mn，空中的光速为c，则下列说法正确的是（）A．该聚变后X为氮核，反应方程为2B．24C．X核的比结合能为6D．该聚变反应释放的核能为m【答案】C【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的电荷数为6，质量数为12，X是碳核，反应方程为2故A错误；B．聚变反应释放能量，表明X核比24He核更加稳定，则C．根据比结合能的定义可知，X核的比结合能为6故C正确；D．根据爱因斯坦质能方程，该聚变反应释放的核能为Δ故D错误。故选C。12．（2024·河南商丘·三模）中国的新一代人造太阳“中国环流三号”已经实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要一步。发生核聚变的一种核反应方程为12A．X为电子B．该核反应可以在常温下进行C．该核反应过程中没有质量亏损D．24He【答案】D【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，因此X为中子，故A错误；B．该核反应为热核反应，必须在高温下进行，故B错误；C．该核反应释放能量，因此有质量亏损，故C错误；D．该核反应的生成物的原子核更稳定，因此24He故选D。13．（2024·河北·三模）ITER是指国际热核聚变实验堆，也被誉为“人造太阳”。其运行原理是在装置的真空室内加入少量氢的同位素氘12H和氚13A．所有的同位素都可以用于核聚变反应B．聚变反应放出的能量主要来源于质量亏损C．12H与D．聚变反应中带正电的氘12H和氚【答案】B【详解】A．并非所有同位素都能用于核聚变反应，故A错误；B．根据爱因斯坦质能方程可知，聚变反应放出的能量主要来自质量亏损，故B正确；C．12H与1核反应过程中会产生中子，故C错误；D．聚变反应中带正电的12H与故选B。14．（2024·四川内江·三模）在考古研究中，通常利用614C的衰变来测定文物的大致年代。614C衰变方程为A．614C的比结合能小于B．方程中的X是电子，它是碳原子电离时产生的，是原子的组成部分C．衰变是由于原子核逐渐吸收外界能量导致自身不稳定而发生的D．半衰期是一个统计规律，会随原子核所处的环境不同而改变【答案】A【详解】A．核反应方程式中，生成物比反应物稳定，可知614C的