2025年高考物理三轮复习之原子核与核技术

第49页（共49页）2025年高考物理三轮复习之原子核与核技术一．选择题（共10小题）1．（2025•安阳一模）中国环流器二号M是我国新一代研究核聚变的磁约束实验装置，采用更先进的结构与控制方式，使等离子体的体积提高了2倍，等离子体电流能力提高到2.5兆安培以上，等离子体温度达到1.5亿度，是聚变核能开发跨越式发展的重要依托装置，其核聚变方程为1A．X为正电子 B．该核反应电荷数守恒，但质量数不守恒 C．12H的结合能大于D．12H2．（2025•宝鸡模拟）据新闻报道，我国科学家在江门地下700m的实验室捕捉到中微子ν。中微子ν是最基本的粒子之一，它几乎没有质量且不带电，民间戏称为“幽灵粒子”。中微子ν与水中的11H发生核反应的方程式为νA．11H B．-10e 3．（2025•福建模拟）2024年由能量奇点设计、研发和建造的洪荒70装置成功实现等离子体放电。这是全球首台由商业公司研发建设的超导托卡马克装置。若该装置热核反应方程为411H→24He+A．核反应方程中的X为中子 B．核反应方程中的Y为电子 C．核反应过程中满足质量守恒 D．24He4．（2025•湖北模拟）量子论的奠基人普朗克认为，科学的历史不仅是一连串的事实、规则和随之而来的数学描述，它也是一部概念的历史。下列描述正确的是（）A．对氢原子光谱的研究，导致原子的核式结构模型的建立 B．半衰期与物质的多少和时间都有关，可以用于测定地质年代、生物年代等 C．天然放射现象中产生的射线，都能在电场或磁场中发生偏转 D．轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力，而不是克服核力5．（2025•湖北模拟）2024年11月28日，“华龙一号”核电基地——福建漳州核电1号机组首次并网成功。“华龙一号”是我国自主研发设计的三代压水堆，也是我国核电走向世界的“国家名片”。下列核反应方程中，与“华龙一号”释放核能时的核反应类型相同的是（）A．12H+13H→B．92238U→90234C．714N+24He→D．92235U+01n→6．（2025•广西模拟）旅行者一号探测器1977年9月5日发射升空，目前已经离开太阳系，进入星际空间。探测器进行变轨和姿态调整的能量由钚﹣238做燃料的同位素热电机提供，已知发射时钚﹣238燃料的质量为m＝4.5kg，其中钚﹣238半衰期长达88年。则旅行者一号探测器运行到2065年9月初时，剩余钚﹣238的质量约为（）A．m88 B．m2 C．m127．（2025•南通模拟）碳（14）具有放射性，能够自发地进行β衰变，核反应方程为614C→714N+A．614C的质量比7B．614C的结合能为C．614C的结合能与7D．614C的比结合能与8．（2025•湖北一模）2024年位于上海的聚变能源商业公司能量奇点宣布，由能量奇点设计、研发和建造的洪荒70装置成功实现等离子体放电。这是全球首台由商业公司研发建设的超导托卡马克装置。若该装置热核反应方程为411HA．核反应方程中的X为中子 B．核反应方程中的Y为电子 C．核反应过程中满足质量守恒 D．24He9．（2025•河南模拟）两个负μ子附着在同一个氦3原子核（23He）的两个质子上，使内部的电荷中和，从而使核力占据主导地位，这就可以使两个这样的氦3原子核发生聚变反应，反应方程为23He+23He→ZA．A＝2，Z＝1 B．A＝1，Z＝2 C．A＝4，Z＝2 D．A＝2，Z＝410．（2025•黑龙江二模）2024年10月3日，PhysicalReviewC期刊上发表了中国科学院近代物理研究所的研究成果：研究团队合成新核素钚﹣227（94227Pu），并测量了该新核素的半衰期。已知钚﹣227的衰变方程为94A．Y的电离能力较强，但穿透能力较弱 B．该反应遵循电荷数守恒和质量守恒定律 C．94227Pu原子核的结合能小于D．100个钚﹣227原子核经过两个半衰期后还剩余25个二．多选题（共5小题）（多选）11．（2025•浙江模拟）核90233Th发生衰变的核反应式为90233Th→A234Pa+-1BA．该衰变过程中Pa核内一个质子转化为中子，这与弱相互作用力有关 B．中微子和电子均属于轻子 C．光电子的物质波波长为hmvD．核反应中产生的γ光子频率为1（多选）12．（2025•鸡西模拟）核能电池可将94238Pu衰变释放的核能一部分转换成电能，以保障太空特种设备的长时间稳定运行。94238PuA．此衰变为α衰变 B．94238C．94238Pu比D．反应前后原子核质量数不变，因而没有质量亏损（多选）13．（2025•日照一模）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94238Pu，半衰期是A．94238Pu发生α衰变生成的新核中，中子数为B．10000个94238Pu经过175.4年后，还剩下2500C．94238Pu无论存在于化合物PuO2D．衰变过程发生了质量亏损，会吸收能量（多选）14．（2025•石家庄模拟）某放射性物质原子核发生衰变时释放出α粒子和β粒子，同时伴随γ射线产生。该原子核在吸收特定能量的光子后，能在不同能级间跃迁，已知其从能级n＝3跃迁到n＝1时辐射的光子能量为E。下列说法正确的是（）A．若一个处于n＝3能级的该原子核向低能级跃迁，最多能辐射出2种不同频率的光子 B．用能量为E的光子照射处于n＝2能级的该原子核，原子核有可能吸收该光子跃迁到n＝3能级 C．该原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，新核的质子数与原来核的质子数相同 D．若该放射性物质的半衰期为T，20个原子核经过T后，一定有10个发生衰变（多选）15．（2025•海南模拟）随着人类对太空的不断探索，在外太空中发现大量具有放射性的2966Cu，2964A．X为01n，YB．2864Ni比C．3064Zn的比结合能大于D．2864Ni三．解答题（共5小题）16．（2025•上海二模）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，其原理如图。（1）①“人造太阳”获得核能的方式是（填“核裂变”或“核聚变”）。②“人造太阳”中的核能转化为势能，但是内能无法再转化为核能，说明能量的转化具有。（2）核污水中常含有氚(13H)等放射性核素，处置不当将严重威胁人类安全。氚的核子数为；氚衰变的半衰期长达12.5年，若将含有质量为m的氚的核污水排入大海，经过75年，排入海中的氚还剩（3）若两个氘核对心碰撞，核反应方程为；12H+12H→23He+A．X为质子B．该核反应释放的核能为3E2﹣4E1C．该核反应前后核子的总质量相等D．氦核的平均结合能E2小于氘核的平均结合能E117．（2024•镇江三模）1919年，卢瑟福用镭放射出的α粒子24He轰击氮原子核714N，产生了氧的一种同位素817O（1）粒子X是什么？写出8（2）取质子的质量为mp，中子的质量为mn，α粒子的质量为m，光速为c，求α粒子的比结合能。18．（2024春•金凤区校级期末）两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变，核聚变反应会释放出核能。例如，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出一个中子，就要向外释放出能量，已知氘核的质量为2.0141u，氚核的质量为3.0161u，中子的质量为1.0087u，氦核的质量为4.0026u。根据爱因斯坦的质能方程E＝mc2可以证明1u相当于931.5MeV的能量。（1）写出该核聚变反应的方程。（2）试根据上述条件计算出该反应能释放出多少兆电子伏特的核能。（结果保留三位有效数字）（3）燃烧值是指完全燃烧1kg的某种燃料所能释放出的能量，单位是J/kg。若已知某种型号汽油的燃烧值为4.4×107J/kg，试计算按照上述核反应每结合成1kg氦核释放的核能大约相当于燃烧多少汽油释放出的化学能？（结果保留三位有效数字，取阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol﹣1，氦的摩尔质量Mmol＝4g/mol）19．（2024•徐州三模）一个氡核86222Rn衰变成钋核84218Po，并放出一个α粒子，其半衰期（1）写出该核反应方程；（2）32g氡经过多少天衰变还剩余1g氡。20．（2024•宜兴市校级三模）2021年12月30日，我国科学家利用东方超环实现了7000万摄氏度下长脉冲高参数等离子体持续运行1056秒，这是人类首次实现人造太阳持续脉冲过千秒，对世界的可控核聚变发展来说都具有里程碑的意义。已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子，氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，23He核的质量为3.0150u（质量亏损为1u时，释放的能量为931.5MeV）。除了计算质量亏损外，23（1）写出该反应的核反应方程。（2）若两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成23He并放出一个中子，释放的核能也全部转化为23He

2025年高考物理三轮复习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）题号12345678910答案DCDDDBADCA二．多选题（共5小题）题号1112131415答案BCACACACBC一．选择题（共10小题）1．（2025•安阳一模）中国环流器二号M是我国新一代研究核聚变的磁约束实验装置，采用更先进的结构与控制方式，使等离子体的体积提高了2倍，等离子体电流能力提高到2.5兆安培以上，等离子体温度达到1.5亿度，是聚变核能开发跨越式发展的重要依托装置，其核聚变方程为1A．X为正电子 B．该核反应电荷数守恒，但质量数不守恒 C．12H的结合能大于D．12H【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；核聚变的反应方程．【专题】定性思想；推理法；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理论证能力．【答案】D【分析】根据核反应过程中电荷数与质量数守恒分析X粒子；利用结合能和比结合能知识进行分析解答。【解答】解：A、根据电荷数和质量数守恒，X为中子(01B、该核反应电荷数和质量数均守恒，故B错误；CD、氢核聚变释放大量的核能，生成物更稳定，结合能增大，比结合能也增大，故C错误，D正确；故选：D。【点评】本题以核反应方程为命题背景，考查了质量数与电荷数守恒、结合能与比结合能的知识。会根据题意进行准确分析解答。2．（2025•宝鸡模拟）据新闻报道，我国科学家在江门地下700m的实验室捕捉到中微子ν。中微子ν是最基本的粒子之一，它几乎没有质量且不带电，民间戏称为“幽灵粒子”。中微子ν与水中的11H发生核反应的方程式为νA．11H B．-10e 【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】定性思想；推理法；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理论证能力．【答案】C【分析】根据电荷数守恒、质量数守恒列式，联立即可求出x的电荷数和质量数，即可确定x为哪种粒子。【解答】解：根据质量数守恒和电荷数守恒可知x粒子的电荷数为0，质量数为1，即x粒子为01n。故C故选：C。【点评】本题的关键是知道在核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，属于基本知识的考查。3．（2025•福建模拟）2024年由能量奇点设计、研发和建造的洪荒70装置成功实现等离子体放电。这是全球首台由商业公司研发建设的超导托卡马克装置。若该装置热核反应方程为411H→24He+A．核反应方程中的X为中子 B．核反应方程中的Y为电子 C．核反应过程中满足质量守恒 D．24He【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；核反应前后质量数、质子数、中子数、核子数等参数的关系．【专题】定性思想；推理法；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理论证能力．【答案】D【分析】根据质量数和电荷数守恒；比结合能知识，结合质量亏损情况进行分析解答。【解答】解：A、根据质量数与电荷数守恒可知X为正电子10eB、根据质量数与电荷数守恒可知Y为质子11HC、核反应过程中质量数守恒，但是质量有亏损，故C错误；D、核反应后的产物更加稳定，比结合能更大，故24He的比结合能大于故选：D。【点评】考查质量数和电荷数守恒、比结合能以及质量亏损等，会根据题意进行准确分析解答。4．（2025•湖北模拟）量子论的奠基人普朗克认为，科学的历史不仅是一连串的事实、规则和随之而来的数学描述，它也是一部概念的历史。下列描述正确的是（）A．对氢原子光谱的研究，导致原子的核式结构模型的建立 B．半衰期与物质的多少和时间都有关，可以用于测定地质年代、生物年代等 C．天然放射现象中产生的射线，都能在电场或磁场中发生偏转 D．轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力，而不是克服核力【考点】轻核的聚变及反应条件；原子的核式结构模型；天然放射现象的发现及意义；原子核的半衰期及影响因素．【专题】定性思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力．【答案】D【分析】根据α粒子散射实验，半衰期和γ射线的特点，核聚变反应的条件进行分析解答。【解答】解：A.α粒子轰击金箔实验，导致原子的核式结构模型的建立，故A错误；B.半衰期由原子核内部因素所决定，与物质的多少、时间均无关，故B错误；C.天然放射现象中产生的γ射线，是电磁波，不带电，不能在电场或磁场中发生偏转，故C错误；D.轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力，而不是克服核力，故D正确。故选：D。【点评】考查α粒子散射实验，半衰期和γ射线的特点，核聚变反应的条件，会根据题意进行准确分析解答。5．（2025•湖北模拟）2024年11月28日，“华龙一号”核电基地——福建漳州核电1号机组首次并网成功。“华龙一号”是我国自主研发设计的三代压水堆，也是我国核电走向世界的“国家名片”。下列核反应方程中，与“华龙一号”释放核能时的核反应类型相同的是（）A．12H+13H→B．92238U→90234C．714N+24He→D．92235U+01n→【考点】核聚变的反应方程．【专题】定性思想；归谬反证法；重核的裂变和轻核的聚变专题；理解能力．【答案】D【分析】核电站利用的是重核裂变反应，根据各种核反应类型的特点分析即可。【解答】解：核电站释放核能时原子核变化类型为重核裂变反应，故ABC错误，D正确。故选：D。【点评】本题主要考查核能的应用，知道核电站应用的是重核裂变是求解的关键。6．（2025•广西模拟）旅行者一号探测器1977年9月5日发射升空，目前已经离开太阳系，进入星际空间。探测器进行变轨和姿态调整的能量由钚﹣238做燃料的同位素热电机提供，已知发射时钚﹣238燃料的质量为m＝4.5kg，其中钚﹣238半衰期长达88年。则旅行者一号探测器运行到2065年9月初时，剩余钚﹣238的质量约为（）A．m88 B．m2 C．m12【考点】半衰期的相关计算；α衰变的特点、本质及方程．【专题】定量思想；方程法；衰变和半衰期专题；推理论证能力．【答案】B【分析】半衰期表示有一半原子核发生衰变的时间，衰变后的质量可由公式：m=m0(12)tT【解答】解：旅行者一号探测器从1977年9月5日发射到2065年9月初时，已历时88年，即t＝88年，等于一个半衰期，根据公式：m可得m剩=m2，故故选：B。【点评】明确半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，并能用半衰期公式进行简单计算即可。7．（2025•南通模拟）碳（14）具有放射性，能够自发地进行β衰变，核反应方程为614C→714N+A．614C的质量比7B．614C的结合能为C．614C的结合能与7D．614C的比结合能与【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；α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；推理论证能力．【答案】A【分析】根据比结合能和结合能的知识，结合质量亏损情况进行分析解答。【解答】解：A.根据核反应释放能量可知614C的质量比714B.614C发生β衰变时释放的能量E并不直接等于它的结合能，故C.714N和614C的核子数相同，结合能等于比结合能乘以核子数，所以D.714N比614C更稳定，可知614C故选：A。【点评】考查比结合能和结合能的知识，质量亏损等，会根据题意进行准确分析解答。8．（2025•湖北一模）2024年位于上海的聚变能源商业公司能量奇点宣布，由能量奇点设计、研发和建造的洪荒70装置成功实现等离子体放电。这是全球首台由商业公司研发建设的超导托卡马克装置。若该装置热核反应方程为411HA．核反应方程中的X为中子 B．核反应方程中的Y为电子 C．核反应过程中满足质量守恒 D．24He【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；核反应前后质量数、质子数、中子数、核子数等参数的关系．【专题】定性思想；推理法；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理论证能力．【答案】D【分析】核反应要满足质量数守恒和电荷数守恒，反应过程中会释放大量的能量，反应过程出现质量亏损，比结合能越大越稳定。【解答】解：AB．核反应要满足质量数守恒和电荷数守恒，可知X为正电子10e，Y为质子C．核反应过程中质量数守恒，但是质量有亏损，故C错误；D．比结合能越大越稳定，核反应后的产物更加稳定，比结合能更大，故24He的比结合能大于故选：D。【点评】本题考查了原子核的结合能、比结合能等知识点，这种题型知识点广，多以基础为主，注意理解比结合能。9．（2025•河南模拟）两个负μ子附着在同一个氦3原子核（23He）的两个质子上，使内部的电荷中和，从而使核力占据主导地位，这就可以使两个这样的氦3原子核发生聚变反应，反应方程为23He+23He→ZA．A＝2，Z＝1 B．A＝1，Z＝2 C．A＝4，Z＝2 D．A＝2，Z＝4【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；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理论证能力．【答案】C【分析】根据核反应方程的书写规则进行分析解答。【解答】解：根据核电荷数和质量数守恒有A＝3+3﹣2×1＝4，Z＝2+2﹣2×1＝2，故C正确，ABD错误。故选：C。【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。10．（2025•黑龙江二模）2024年10月3日，PhysicalReviewC期刊上发表了中国科学院近代物理研究所的研究成果：研究团队合成新核素钚﹣227（94227Pu），并测量了该新核素的半衰期。已知钚﹣227的衰变方程为94A．Y的电离能力较强，但穿透能力较弱 B．该反应遵循电荷数守恒和质量守恒定律 C．94227Pu原子核的结合能小于D．100个钚﹣227原子核经过两个半衰期后还剩余25个【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；α、β、γ射线的本质及特点；核反应前后质量数、质子数、中子数、核子数等参数的关系；半衰期的相关计算．【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力．【答案】A【分析】根据核反应方程的书写规则，质量亏损和结合能的知识，半衰期的规律进行分析解答。【解答】解：A.根据质量数和电荷数守恒可知，Y为24HeB.该反应遵循电荷数守恒和质量数守恒定律，但质量不守恒，故B错误；C.该反应94227Pu衰变为92223U和α粒子后，释放核能，结合能等于比结合能与核子数乘积，所以D.半衰期是大量粒子的统计规律，100个钚﹣227原子核经过两个半衰期后不一定剩余25个，故D错误。故选：A。【点评】该题考查核反应方程、质量亏损和结合能，半衰期等问题，会根据题意进行准确分析解答。二．多选题（共5小题）（多选）11．（2025•浙江模拟）核90233Th发生衰变的核反应式为90233Th→A234Pa+-1A．该衰变过程中Pa核内一个质子转化为中子，这与弱相互作用力有关 B．中微子和电子均属于轻子 C．光电子的物质波波长为hmvD．核反应中产生的γ光子频率为1【考点】β衰变的特点、本质及方程；爱因斯坦光电效应方程；光子的动量．【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；推理论证能力．【答案】BC【分析】根据β射线的本质和来历分析，根据物质波公式求解光电子的物质波波长，光电效应方程列式求解光子频率。【解答】解：A．该衰变过程中Pa核内一个质子转化为中子，属于原子核内部核子间的相互作用，即与强相互作用力有关，故A错误；B．电子和中微子均属于轻子，故B正确；C．根据物质波波长求解公式可得光电子的物质波波长为λ=故C正确；D．根据爱因斯坦光电效应方程有Ekm所以ν=由于不确定光电子的最大初速度，所以不能确定γ光子频率，故D错误。故选：BC。【点评】考查β衰变和β射线的特点，光电效应方程和质量亏损问题，会根据题意进行准确分析解答。（多选）12．（2025•鸡西模拟）核能电池可将94238Pu衰变释放的核能一部分转换成电能，以保障太空特种设备的长时间稳定运行。94238PuA．此衰变为α衰变 B．94238C．94238Pu比D．反应前后原子核质量数不变，因而没有质量亏损【考点】结合能（比结合）与核能的相关判断和计算；α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；推理论证能力．【答案】AC【分析】根据核反应方程的书写规则，质量亏损和比结合能的知识进行分析解答。【解答】解：AB.由核反应方程满足质量数和电荷数守恒，可知X为α粒子，故此衰变为α衰变，属于天然放射现象，该核反应可自发进行，故A正确，B错误；CD.由于α衰变释放能量，故存在质量亏损，且反应原料94238Pu比反应生成物92234故选：AC。【点评】该题考查核反应方程、质量亏损和比结合能问题，会根据题意进行准确分析解答。（多选）13．（2025•日照一模）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94238Pu，半衰期是A．94238Pu发生α衰变生成的新核中，中子数为B．10000个94238Pu经过175.4年后，还剩下2500C．94238Pu无论存在于化合物PuO2D．衰变过程发生了质量亏损，会吸收能量【考点】半衰期的相关计算．【专题】定性思想；定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；理解能力．【答案】AC【分析】根据质量数守恒与电荷数守恒判断；半衰期是大量放射性原子衰变的统计规律；根据半衰期的特点判断；α衰变的过程中释放能量。【解答】解：A、94238Pu原子核经过一次α衰变质量数减少4，核电荷数减少2，则新核的质量数为A＝238﹣4＝234，核电荷数：z＝94﹣2＝92，新核的中子数：n＝A﹣z＝234﹣92＝142个，故B、半衰期是大量放射性原子衰变的统计规律，对个别的放射性94238Pu原子核没有意义，故C、半衰期是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，故C正确；D、衰变过程发生了质量亏损，会释放能量，故D错误。故选：AC。【点评】本题考查了核反应方程式的书写、原子核衰变等知识点，根据质量数守恒及核电荷数守恒写出核反应方程式是解决本题的关键，掌握α与β衰变的区别，注意半衰期的适用条件与特征。（多选）14．（2025•石家庄模拟）某放射性物质原子核发生衰变时释放出α粒子和β粒子，同时伴随γ射线产生。该原子核在吸收特定能量的光子后，能在不同能级间跃迁，已知其从能级n＝3跃迁到n＝1时辐射的光子能量为E。下列说法正确的是（）A．若一个处于n＝3能级的该原子核向低能级跃迁，最多能辐射出2种不同频率的光子 B．用能量为E的光子照射处于n＝2能级的该原子核，原子核有可能吸收该光子跃迁到n＝3能级 C．该原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，新核的质子数与原来核的质子数相同 D．若该放射性物质的半衰期为T，20个原子核经过T后，一定有10个发生衰变【考点】原子核的半衰期及影响因素；分析能级跃迁过程中的能量变化（吸收或释放能量）；分析能级跃迁过程中释放的光子种类；计算α和β衰变的次数．【专题】定性思想；推理法；衰变和半衰期专题；理解能力．【答案】AC【分析】根据玻尔理论判断；根据质量数守恒与电荷数守恒判断；半衰期是大量原子核的统计规律。【解答】解：A．若一个处于n＝3能级的该原子核向低能级跃迁，辐射出不同频率的光子最多的情况是n＝3→n＝2→n＝1，即能辐射出2种不同频率的光子，故A正确；B．根据玻尔理论，由于跃迁时吸收的能量需要满足能级差，所以用能量为E的光子照射处于n＝2能级的该原子核，原子核不可能吸收该光子跃迁到n＝3能级，故B错误；C．由于衰变过程中电荷数、质量数守恒，所以该原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，新核的质子数与原来核的质子数相同，故C正确；D．半衰期是大量原子核的统计规律，对少数原子核不适用，所以20个原子核经过T后，不一定有10个发生衰变，故D错误。故选：AC。【点评】解决本题的关键知道辐射的光子能量与能级差的关系Em﹣En＝hν，以及知道半衰期的意义。（多选）15．（2025•海南模拟）随着人类对太空的不断探索，在外太空中发现大量具有放射性的2966Cu，2964A．X为01n，YB．2864Ni比C．3064Zn的比结合能大于D．2864Ni【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；核反应前后质量数、质子数、中子数、核子数等参数的关系．【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理论证能力．【答案】BC【分析】根据核反应满足质量数守恒和电荷数守恒判断；衰变的过程中释放能量，比结合能增大。【解答】解：A．根据质量数和核电荷数守恒可知，X为-10e，Y为B．2864Ni的质量数为64，质子数为28，则中子数为36，3064Zn的质量数为64，质子数为30，则中子数为34，故CD．衰变的过程中释放能量，结合能增大但原子核的核子数不变，所以比结合能也增大，故C正确，D错误。故选：BC。【点评】考查核反应满足质量数守恒和电荷数守恒以及比结合能，会根据题意进行准确分析解答。三．解答题（共5小题）16．（2025•上海二模）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，其原理如图。（1）①“人造太阳”获得核能的方式是核聚变（填“核裂变”或“核聚变”）。②“人造太阳”中的核能转化为势能，但是内能无法再转化为核能，说明能量的转化具有方向性。（2）核污水中常含有氚(13H)等放射性核素，处置不当将严重威胁人类安全。氚的核子数为3；氚衰变的半衰期长达12.5年，若将含有质量为m的氚的核污水排入大海，经过75年，排入海中的氚还剩（3）若两个氘核对心碰撞，核反应方程为；12H+12H→23He+A．X为质子B．该核反应释放的核能为3E2﹣4E1C．该核反应前后核子的总质量相等D．氦核的平均结合能E2小于氘核的平均结合能E1【考点】结合能（比结合）与核能的相关判断和计算；核反应前后存在质量亏损及其计算；核聚变的反应方程；半衰期的相关计算；结合能与比结合能的概念及物理意义．【专题】定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；爱因斯坦的质能方程应用专题；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理论证能力．【答案】（1）核聚变；方向性；（2）3；164；（3）【分析】（1）①“人造太阳”获得核能的方式是核聚变。②能量的转化具有方向性。（2）核子数等于质量数；根据半衰期的物理意义解答。（3）根据核反应遵循质量数守恒与核电荷数守恒确定X为何种粒子；根据结合能与平均结合能的物理意义，分析该核反应释放的核能；该核反应存在质量亏损，生成物的稳定性大于反应物的稳定性，故生成物的平均结合能大于反应物的平均结合能。【解答】解：（1）①“人造太阳”获得核能的方式是核聚变。②“人造太阳”中的核能转化为势能，但是内能无法再转化为核能，说明能量的转化具有方向性。（2）氚(13氚衰变的半衰期为12.5年，时间75年为6个半衰期，可知排入海中的氚还剩(12（3）A．根据核反应遵循质量数守恒与核电荷数守恒，可知X的质量数为1，核电荷数为1，故X为质子，故A正确；B．根据结合能与平均结合能的物理意义，可得该核反应释放的核能为：ΔE＝3E2﹣2×2E1＝3E2﹣4E1，故B正确；C．该核反应释放核能，存在质量亏损，可知该核反应前后核子的总质量不相等，故C错误；D．该核反应释放核能，生成物的稳定性大于反应物的稳定性，故氦核的平均结合能E2大于氘核的平均结合能E1，故D错误。故选：AB。故答案为：（1）核聚变；方向性；（2）3；164；（3）【点评】本题考查了核变问题，掌握衰变的半衰期的物理意义，以及结合能与比结合能的物理意义，掌握核反应质量亏损与释放的核能的关系。17．（2024•镇江三模）1919年，卢瑟福用镭放射出的α粒子24He轰击氮原子核714N，产生了氧的一种同位素817O（1）粒子X是什么？写出8（2）取质子的质量为mp，中子的质量为mn，α粒子的质量为m，光速为c，求α粒子的比结合能。【考点】α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；推理论证能力．【答案】（1）粒子X是质子，817O的衰变方程为（2）α粒子的比结合能为(2m【分析】（1）根据质量数和电荷数守恒推导X的类型，并写出相应的衰变方程；（2）根据质能亏损方程结合比结合能的公式列式解答。【解答】解：（1）根据质量数和电荷数守恒可知，粒子X的质量数为1，电荷数也为1，故X是质子11H，817（2）2个质子与2个中子结合成α粒子过程中的质量亏损为Δm＝2mp+2mn﹣m，则α粒子的比结合能为Δmc答：（1）粒子X是质子，817O的衰变方程为（2）α粒子的比结合能为(2m【点评】本题考查核反应方程、质能方程和比结合能。解决问题的关键是清楚核反应过程质量数和电荷数守恒，根据质能方程、比结合能的概念分析计算。18．（2024春•金凤区校级期末）两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫作核聚变，核聚变反应会释放出核能。例如，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出一个中子，就要向外释放出能量，已知氘核的质量为2.0141u，氚核的质量为3.0161u，中子的质量为1.0087u，氦核的质量为4.0026u。根据爱因斯坦的质能方程E＝mc2可以证明1u相当于931.5MeV的能量。（1）写出该核聚变反应的方程。（2）试根据上述条件计算出该反应能释放出多少兆电子伏特的核能。（结果保留三位有效数字）（3）燃烧值是指完全燃烧1kg的某种燃料所能释放出的能量，单位是J/kg。若已知某种型号汽油的燃烧值为4.4×107J/kg，试计算按照上述核反应每结合成1kg氦核释放的核能大约相当于燃烧多少汽油释放出的化学能？（结果保留三位有效数字，取阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol﹣1，氦的摩尔质量Mmol＝4g/mol）【考点】爱因斯坦质能方程的应用；核聚变的反应方程；核反应前后存在质量亏损及其计算．【专题】定量思想；推理法；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理论证能力．【答案】（1）该核聚变反应的方程为12H+13H→（2）该反应能释放出17.6兆电子伏特的核能。（3）核反应每结合成1kg氦核释放的核能大约相当于燃烧9.63×106kg汽油释放出的化学能。【分析】（1）根据质量数与电荷数守恒写出反应方程式；（2）先求解出质量亏损，再根据爱因斯坦质能方程求解出方程的核能；（3）根据质量为1kg的氦核的个数，进而计算其释放的核能，再计算需要的汽油质量即可。【解答】解：（1）根据质量数与电荷数守恒可知反应方程为12H+13H（2）该核反应的质量亏损为Δm＝2.0141u+3.0161u﹣4.0026u﹣1.0087u＝0.0189u由爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2得ΔE＝0.0189×931.5MeV＝17.6MeV（3）1kg氦核含有的氦原子核个数为N=mMmolNA=10004×6.02×1023则结合成1kg氦核释放的核能E＝NΔE＝1.505×1026×17.6×106×1.6×10﹣19J＝4.23808×1014J相当于燃烧的汽油m'=解得m'＝9.63×106kg答：（1）该核聚变反应的方程为12H+13H→（2）该反应能释放出17.6兆电子伏特的核能。（3）核反应每结合成1kg氦核释放的核能大约相当于燃烧9.63×106kg汽油释放出的化学能。【点评】本题是热核反应原理问题，要掌握书写核反应方程的方法，熟练运用爱因斯坦质能方程求解方程的核能。19．（2024•徐州三模）一个氡核86222Rn衰变成钋核84218Po，并放出一个α粒子，其半衰期（1）写出该核反应方程；（2）32g氡经过多少天衰变还剩余1g氡。【考点】半衰期的相关计算．【专题】简答题；定性思想；推理法；衰变和半衰期专题．【答案】见试题解答内容【分析】根据衰变过程中质量数和电荷数守恒列出衰变方程，得出是什么粒子，然后写出核反应方程。运用半衰期的定义进行定量计算。【解答】解：（1）根据衰变过程中质量数和电荷数守恒可知：该核反应的方程是86222Rn→84218（2）根据m=m0(12)n得，132=(12)n，解得n＝5答：（1）该核反应方程为86222Rn→84218（2）32g氡经过19天衰变还剩余1g氡。【点评】知道放射性元素的半衰期是有一半该元素的原子核发生衰变所用的时间。求解时注意m为剩余的质量。20．（2024•宜兴市校级三模）2021年12月30日，我国科学家利用东方超环实现了7000万摄氏度下长脉冲高参数等离子体持续运行1056秒，这是人类首次实现人造太阳持续脉冲过千秒，对世界的可控核聚变发展来说都具有里程碑的意义。已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子，氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，23He核的质量为3.0150u（质量亏损为1u时，释放的能量为931.5MeV）。除了计算质量亏损外，23He（1）写出该反应的核反应方程。（2）若两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成23He并放出一个中子，释放的核能也全部转化为23He【考点】轻核聚变的应用；动量守恒与能量守恒共同解决实际问题；爱因斯坦质能方程的应用．【专题】计算题；定量思想；寻找守恒量法；重核的裂变和轻核的聚变专题；分析综合能力．【答案】（1）该反应的核反应方程为12H（2）反应后氦3和中子的动能分别为1.0MeV、3.0MeV。【分析】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒书写核反应方程；（2）对于两个速率相等的氘核对心碰撞过程，根据动量守恒定律列方程。根据质能方程计算出聚变释放的能量。再根据能量守恒定律求解反应后氦3和中子的动能。【解答】解：（1）两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子，则该反应的核反应方程为12H（2）设反应后氦3和中子的速度大小分别为v1和v2。两个氘核碰撞和核反应过程动量守恒，则碰撞前，两个氘核总动量为0，则碰撞后氦3和中子总动量为0，取碰撞后氦3的速度方向为正方向，由动量守恒定律有3mv1﹣mv2＝0核反应释放的能量为ΔE＝Δmc2＝（2×2.0136﹣1.0087﹣3.0150）×931.5MeV＝3.26MeV根据能量守恒有12×3mv1其中Ek0＝0.37MeV反应后氦3动能Ek1=12解得：Ek1＝1.0MeV中子的动能Ek2＝ΔE+2Ek0﹣Ek1＝（3.26+2×0.37﹣1.0）MeV＝3.0MeV答：（1）该反应的核反应方程为12H（2）反应后氦3和中子的动能分别为1.0MeV、3.0MeV。【点评】解答本题的关键要掌握轻核聚变遵守动量守恒定律和能量守恒定律，能根据质量亏损计算释放的能量。运用能量守恒定律时，反应前两个氘核的动能不能遗忘。

考点卡片1．动量守恒与能量守恒共同解决实际问题【知识点的认识】动量守恒定律与能量守恒定律的综合应用有很多，我们将板块模型、子弹打木块以及弹簧类模型单独分了出来仍远远不够，其他的综合应用暂时归类于此。例如多种因素共存的动量和能量的综合应用、有电场存在的综合应用等等。【命题方向】如图所示为某种弹射装置的示意图，光滑的水平导轨MN右端N处与水平传送带理想连接，传送带长度L＝4.0m，皮带轮沿顺时针方向转动，带动皮带以恒定速率v＝3.0m/s匀速传动。三个质量均为m＝1.0kg的滑块A、B、C置于水平导轨上，开始时滑块B、C之间用细绳相连，其间有一压缩的轻弹簧，处于静止状态。滑块A以初速度v0＝2.0m/s沿B、C连线方向向B运动，A与B碰撞后粘合在一起，碰撞时间极短。连接B、C的细绳受扰动而突然断开，弹簧伸展，从而使C与A、B分离。滑块C脱离弹簧后以速度vC＝2.0m/s滑上传送带，并从右端滑出落至地面上的P点。已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.20，重力加速度g取10m/s2．求：（1）滑块C从传送带右端滑出时的速度大小；（2）滑块B、C用细绳相连时弹簧的弹性势能Ep；（3）若每次实验开始时弹簧的压缩情况相同，要使滑块C总能落至P点，则滑块A与滑块B碰撞前速度的最大值vm是多少？分析：本题主要考查以下知识点：碰撞中的动量守恒，碰撞中的能量守恒以及物体在传送带上的减速运动，涉及平抛的基本知识。（1）碰撞前后系统的动量保持不变，这是动量守恒定律（2）弹性碰撞中在满足动量守恒的同时还满足机械能守恒及碰撞中的能量保持不变；本题中AB碰撞后在弹簧伸开的过程中同时满足动量守恒和机械能守恒。（3）物体滑上传送带后，如果物体的速度大于传送带的速度则物体将在摩擦力的作用下做减速运动，减速运动持续到物体到达传送带的另一端或速度降为和传送带同速时止，解题时要注意判断；如果物体的速度小于传送带的速度则物体将在摩擦力的作用下做匀加速运动，加速运动持续到物体到达传送带的另一端或速度加到与传送带同速时止，解题时同样要注意判断。（4）物体做平抛的射程与抛体的高度和初速度共同决定，要使C物体总能落到P点，在高度一定的情况下，即物体做平抛的初速度相等也就是物体到达C端时的速度相等（此为隐含条件）。解答：（1）滑块C滑上传送带后做匀加速运动，设滑块C从滑上传送带到速度达到传送带的速度v所用的时间为t，加速度大小为a，在时间t内滑块C的位移为x。根据牛顿第二定律和运动学公式μmg＝mav＝vC+atx=代入数据可得x＝1.25m∵x＝1.25m＜L∴滑块C在传送带上先加速，达到传送带的速度v后随传送带匀速运动，并从右端滑出，则滑块C从传送带右端滑出时的速度为v＝3.0m/s（2）设A、B碰撞后的速度为v1，A、B与C分离时的速度为v2，由动量守恒定律mAv0＝（mA+mB）v1（mA+mB）v1＝（mA+mB）v2+mCvCAB碰撞后，弹簧伸开的过程系统能量守恒∴E代入数据可解得：EP＝1.0J（3）在题设条件下，若滑块A在碰撞前速度有最大值，则碰撞后滑块C的速度有最大值，它减速运动到传送带右端时，速度应当恰好等于传递带的速度v。设A与B碰撞后的速度为v1′，分离后A与B的速度为v2′，滑块C的速度为vc′，根据动量守恒定律可得：AB碰撞时：mAvm＝（mA+mB）v1′（1）弹簧伸开时：（mA+mB）v1′＝mcvC′+（mA+mB）v2′（2）在弹簧伸开的过程中，系统能量守恒：则EP+12∵C在传送带上做匀减速运动的末速度为v＝3m/s，加速度大小为2m/s2∴由运动学公式v2_vc′2＝2（﹣a）L得vC′＝5m/s（4）代入数据联列方程（1）（2）（3）（4）可得vm＝7.1m/s点评：本题着重考查碰撞中的动量守恒和能量守恒问题，同时借助传送带考查到物体在恒定摩擦力作用下的匀减速运动，还需用到平抛的基本知识，这是力学中的一道知识点比较多的综合题，学生在所涉及的知识点中若存在相关知识缺陷，则拿全分的几率将大大减小。【解题思路点拨】1．应用动量守恒定律的解题步骤：（1）明确研究对象（系统包括哪几个物体及研究的过程）；（2）进行受力分析，判断系统动量是否守恒（或某一方向上是否守恒）；（3）规定正方向，确定初末状态动量；（4）由动量守恒定律列式求解；（5）必要时进行讨论．2．解决动量守恒中的临界问题应把握以下两点：（1）寻找临界状态：题设情境中看是否有相互作用的两物体相距最近，避免相碰和物体开始反向运动等临界状态．（2）挖掘临界条件：在与动量相关的临界问题中，临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系，即速度相等或位移相等．正确把握以上两点是求解这类问题的关键．3．综合应用动量观点和能量观点4．动量观点和能量观点：这两个观点研究的是物体或系统运动变化所经历的过程中状态的改变，不对过程变化的细节作深入的研究，而只关心运动状态变化的结果及引起变化的原因，简单地说，只要求知道过程的始末状态动量、动能和力在过程中所做的功，即可对问题求解．5．利用动量观点和能量观点解题应注意下列问题：（1）动量守恒定律是矢量表达式，还可写出分量表达式；而动能定理和能量守恒定律是标量表达式，无分量表达式．（2）动量守恒定律和能量守恒定律，是自然界中最普遍的规律，它们研究的是物体系，在力学中解题时必须注意动量守恒条件及机械能守恒条件．在应用这两个规律时，当确定了研究对象及运动状态的变化过程后，根据问题的已知条件和求解的未知量，选择研究的两个状态列方程求解．（3）中学阶段凡可用力和运动解决的问题，若用动量观点或能量观点求解，一般比用力和运动的观点简便．2．爱因斯坦光电效应方程【知识点的认识】为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了光电效应理论。1.光电效应方程：Ek＝hν﹣W0，其中hν为入射光子的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功．2.爱因斯坦对光电效应的理解：①只有当hv＞W0时，光电子才可以从金属中逸出，vc=W②光电子的最大初动能Ek与入射光的频率v有关，而与光的强弱无关。这就解释了截止电压和光强无关。③电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时产生的。④对于同种频率的光，光较强时，单位时间内照射到金属表面的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大。【命题方向】如图，当电键S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．（1）求此时光电子的最大初动能的大小．（2）求该阴极材料的逸出功．分析：光电子射出后，有一定的动能，若能够到达另一极板则电流表有示数，当恰好不能达到时，说明电子射出的初动能恰好克服电场力做功，然后根据爱因斯坦光电效应方程即可正确解答．解答：设用光子能量为2.5eV的光照射时，光电子的最大初动能为Ekm，阴极材料逸出功为W0，当反向电压达到U＝0.60V以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极，因此eU＝Ekm由光电效应方程：Ekm＝hν﹣W0由以上二式：Ekm＝0.6eV，W0＝1.9eV．所以此时最大初动能为0.6eV，该材料的逸出功为1.9eV．答：（1）求此时光电子的最大初动能的大小是0.6eV．（2）求该阴极材料的逸出功是1.9eV．点评：正确理解该实验的原理和光电效应方程中各个物理量的含义是解答本题的关键．【解题方法点拨】光电效应方程Ek＝hv﹣W0的四点理解（1）式中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属表面时剩余动能大小可以是0～Ek范围内的任何数值。（2）光电效应方程实质上是能量守恒方程。①能量为ɛ＝hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引而做功，另一部分就是电子离开金属表面时的动能。②如果克服吸引力做功最少，为W0，则电子离开金属表面时动能最大，为Ek，根据能量守恒定律可知Ek＝hν﹣W0。（3）光电效应方程包含了产生光电效应的条件。若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek＝hv一W0＞0，亦即hν＞W0，ν＞W0h=νc3．光子的动量【知识点的认识】康普顿用光子模型成功的解释了康普顿效应。他的基本思想是：光子不进具有能量，而且具有动量，光子的动量p与光子的波长λ和普朗克常量h有关。这三个量之间的关系为：p=h【命题方向】频率为ν的光子动量为p=hλ，能量为A、EλhB、pEC、EpD分析：光是一种波，光子的速度可根据波速公式v＝λγ，光子能量与频率的关系是E＝hγ，联立可解．解答：由光子的能量公式E＝hν得，光子的频率为γ=由p=hλ，得光子的波长为由波速和频率的关系式v＝λγ，得光子的速度：v＝λEh=h故选：AC。点评：解决本题的关键要掌握波速公式v＝λγ和光子能量公式E＝hγ，明确公式中各个量的关系．【解题思路点拨】1.光子的动量为p=2.由E＝hν和p=h4．原子的核式结构模型【知识点的认识】1.原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．2.核式结构的提出：1911年，卢瑟福提出了自己的原子结构模型。他设想：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。3.核式结构如下图：4.核式结构和西瓜模型的对比核式结构西瓜模型原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里原子是充满了正电荷的球体电子绕核高速旋转电子均匀嵌在原子球体内【命题方向】下列有关卢瑟福核式结构学说的说法中错误的是（）A、原子的中心有一个很小的原子核B、原子的全部正电荷集中在原子核内C、原子的质量几乎全部集中在原子核内D、原子是由质子和中子组成的分析：正确理解卢瑟福的原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，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里绕着核旋转．解答：当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小。只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，因此为了解释α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，原子是由原子核和核外电子组成。故ABC正确，D错误。本题选错误的，故选：D。点评：本题比较简单考查了卢瑟福的原子核式结构模型，要了解该模型提出的历史背景，知道该模型的具体内容．【解题思路点拨】1.卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了原子的核式模型。2.核式模型指出：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。5．分析能级跃迁过程中的能量变化（吸收或释放能量）【知识点的认识】在发生跃迁时，如果核外电子由低能级向高能级跃迁，需要吸收能量，如果由高能级向低能级跃迁，需要释放能量（以光子的形式）。【命题方向】氢原子从能级A跃迁到能级B，吸收频率ν1的光子，从能级A跃迁到能级C释放频率ν2的光子，若ν2＞ν1则当它从能级C跃迁到能级B将放出还是吸收光子？对应光子的频率为多少？分析：能级间跃迁吸收和辐射光子的能量等于两能级间的能级差．解答：氢原子从能级A跃迁到能级B吸收光子，则B能级的能量大于A能级的能量，从能级A跃迁到能级C，释放光子，则A能级的能量大于C能级的能量，可知B与C能级间的能量为hv1+hv2．则由C能级跃迁B能级吸收光子，有hv＝hv1+hv2，频率为ν＝v1+v2．答：从能级C跃迁到能级B将吸收频率为v2+v1的光子．点评：解决本题的关键知道能级间跃迁辐射或吸收光子能量与能级差的关系，即Em﹣En＝hv．【解题方法点拨】对原子跃迁条件的理解（1）原子从低能级向高能级跃迁，吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hν＝E末﹣E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hν大于或小于E末﹣E初时都不能被原子吸收．（2）原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．（3）原子跃迁条件hν＝Em﹣En只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况．对于光子和处于基态的氢原子作用而使氢原子电离时，只要入射光子的能量E≥13.6eV，氢原子就能吸收．对于实物粒子与原子作用使原子激发时，粒子能量大于能级差即可．6．分析能级跃迁过程中释放的光子种类【知识点的认识】处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态。所以一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N=n【命题方向】按照玻尔理论，大量氢原子从n＝3的激发态向低能级跃迁时，最多能向外辐射（）A、2种不同频率的光子B、3种不同频率的光子C、4种不同频率的光子D、5种不同频率的光子分析：根据数学组合公式Cn2求出大量氢原子从n＝解答：根据C32=3知，最多向外辐射3种不同频率的光子。故B正确，A、C故选：B。点评：解决本题的关键知道原子的能量是量子化的，能级差是量子化的，不同的能级间跃迁辐射的光子频率不同．【解题思路点拨】计算辐射光子的种类时注意是一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，只能出现所有可能情况中的一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现。7．天然放射现象的发现及意义【知识点的认识】1.天然放射现象的定义与发现：放射性元素自发地发出射线的现象，叫做天然放射现象，1896年由法国物理学家贝克勒尔发现．2．天然放射现象的物理意义：天然放射现象说明原子核内部是有复杂的结构的。【命题方向】天然放射现象的发现揭示了（）A、原子具有复杂的结构B、原子的核式结构C、原子核具有复杂的结构D、原子核由质子和中子组成分析：原子是化学变化中的最小微粒，但还能再分，天然放射现象的发现就说明原子核能够再分，以此来解答。解答：天然放射现象中，原子核发生衰变，生成新核，同时有电子或α粒子产生，因此说明了原子核可以再分，故选：C。点评：熟悉基本概念以及原子结构等知识即可解答。【解题思路点拨】知识点的延伸天然放射现象的发现是由法国物理学家亨利•贝克勒尔在1896年首次发现的。他在实验中发现，铀的化合物能够自发地放射出一种看不见的、穿透力很强的射线，这种射线能够使附近包在黑纸里的照相底片感光。这一发现揭示了原子核具有复杂的结构，为人类认识原子核和放射性现象奠定了基础。随后，科学家们对这一现象进行了深入研究，发现了放射性元素能够放出三种主要的射线：α射线、β射线和γ射线，这些射线的发现和性质的研究，逐渐揭示了放射性现象的本质。天然放射现象的意义在于，它使人类认识到原子核具有复杂的结构，并且能够自发地进行衰变，释放出能量。这一发现不仅开辟了原子核物理学的新领域，而且为后来的核科学发展奠定了基础。此外，天然放射现象的发现还促进了人们对物质微观结构的认识，推动了原子核物理、原子物理和粒子物理等学科的发展。这些学科的研究不仅加深了人们对物质本质的理解，而且在实际应用中有着广泛的应用，如医疗诊断、能源开发等方面。天然放射现象的发现和研究，不仅在科学领域产生了深远的影响，而且对人类认识自然世界和探索未知提供了重要的线索和工具。它揭示了自然界中存在的不稳定核素能够自发衰变，并释放出具有穿透力的射线，这一发现为后来的核科学发展开辟了道路，使人们对物质的微观结构有了更新的认识。8．α、β、γ射线的本质及特点【知识点的认识】1.α，β、γ射线的本质分别是高速氦核流、高速电子流和高速光子流。2.α，β、γ射线的区别如下表种类α射线β射线γ射线组成高速氦核流高速电子流光子流（高频电磁波）带电荷量2e﹣e0质量4mp静止质量为零符号2-γ速度0.1c0.99cc贯穿本领最弱较强最强贯穿实例用纸能挡住穿透几毫米的铝板穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱【解题思路点拨】一、射线本身的性质天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知（）A、②来自于原子核外的电子B、①的电离作用最强，是一种电磁波C、③的电离作用较强，是一种电磁波D、③的电离作用最弱，是一种电磁波分析：α射线贯穿能力很弱，电离作用很强，一张纸就能把它挡住，α射线是高速氦核流；β射线能贯穿几毫米厚的铝板，电离作用较强，是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时释放出β射线；γ射线穿透本领最强，甚至能穿透几厘米厚的铅板，是原子核发生衰变时释放的能量以γ光子的形式辐射出来的。解答：A、天然放射性元素放出的三种射线都是原子核发生衰变造成的，β射线能贯穿几毫米厚的铝板，电离作用较强，故②是β射线。β射线是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时释放出一个高速电子，该电子即β射线，故β射线来自原子核，故A错误。B、α射线贯穿能力很弱，电离作用很强，一张纸就能把它挡住，故①是α射线。α射线是高速氦核流，是实物粒子，不是电磁波。故B错误。CD、γ射线穿透本领最强，甚至能穿透几厘米厚的铅板，故③是γ射线，但γ射线电离本领很弱，它是一种光子，是一种电磁波。故C错误，D正确。故选：D。点评：本题考查天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力比较，熟悉课本基本知识就能顺利解决此类问题，故要加强基础知识的积累。多记。二、结合磁场考查射线的性质如图所示，放射性元素镭放出α、β、γ三种射线，它们分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是（）A、①表示γ射线的运动径迹，③表示α射线的运动径迹B、②表示β射线的运动径迹，③表示α射线的运动径迹C、④表示α射线的运动径迹，⑤表示γ射线的运动径迹D、⑤表示β射线的运动径迹，⑥表示α射线的运动径迹分析：根据α、β、γ三种射线的带电性质和本质以及带电粒子在电场中受力特点可正确判断。本题应抓住：①三种射线的成分主要是指所带电性：α射线是高速氦核流带正电，β射线是高速电子流，带负电，γ射线是γ光子，是中性的。②洛伦兹力方向的判定，左手定则：张开左手，拇指与四指垂直，让磁感线穿入手心，四指的方向是正电荷运动的方向，拇指的指向就是洛伦兹力的方向。解答：AB、α射线实质为氦核，带正电，β射线为电子流，带负电，γ射线为高频电磁波，根据电荷所受电场力特点可知：①为β射线，②为γ射线，③为α射线，故AB错误；CD、α射线是高速氦核流，一个α粒子带两个正电荷。根据左手定则，α射线受到的洛伦兹力向左，故④是α射线；β射线是高速电子流，带负电荷。根据左手定则，β射线受到的洛伦兹力向右，故⑥是β射线；γ射线是γ光子，是中性的，故在磁场中不受磁场的作用力，轨迹不会发生偏转。故⑤是γ射线。故C正确，D错误。故选：C。点评：熟练掌握α、β两种衰变实质以及衰变方程的书写，同时明确α、β、γ三种射线性质及应用，本题综合性较强，主要考查两个方面的问题：①三种射线的成分主要是所带电性。②洛伦兹力的方向的判定。只有基础扎实，此类题目才能顺利解决，故要重视基础知识的学习。【解题思路点拨】1.α，β射线的本质都是实物粒子，γ射线的本质是光子。2.α射线是α衰变时产生的，β射线是β衰变时产生的，产生α射线和β射线时会伴生γ射线。9．核反应前后质量数、质子数、中子数、核子数等参数的关系【知识点的认识】1.核反应前后质量数守恒，电荷数（核电荷数）守恒。2.各参数之间的关系如下：质量数＝质子数+中子数＝核子数核电荷数＝质子数＝原子序数＝核外电子数【命题方向】某原子核的衰变过程是A→βB→αC，符号→β表示放出一个A、核C比核B的中子数少2B、核C比核A的质量数少5C、原子核为A的中性原子的电子数比原子核为B的中性原子的电子数多1D、核C比核A的质子数少1分析：发生一次α衰变，电荷数少2，质量数少4，发生一次β衰变，电荷数多1，质量数不变．解答：A、B到C，电荷数少2，质量数少4，因为电荷数等于质子数，质量数等于质子数加上中子数，所以核C比核B中子数少2．故A正确。B、A到B，质量数不变，B到C质量数少4，则核C比核A质量数少4．故B错误。C、中性原子的电子数等于质子数，核B比核A电荷数多1，则核A的中性原子的电子数比核B中性原子的电子数少1．故C错误。D、A到B电荷数多1，B到C电荷数少2，则A到C电荷数少1，则核C比核A质子数少1．故D正确。故选：AD。点评：解决本题的关键知道α衰变和β衰变的实质，以及知道质量数等于质子数加中子数，质子数等于电荷数．【解题思路点拨】核反应前的质量数之和等于核反应后的质量数之和；核反应前的电荷数之和等于核反应后的电荷数之和。10．α衰变的特点、本质及方程【知识点的认识】1.衰变的定义：原子核自发地放α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。2.α衰变的定义：原子核释放出一个α粒子变成一个新的原子核的过程。3.α衰变的本质：原子核内部两个质子和两个中子结合在一起从从内射出。4.α衰变的特点：发生α衰变后，原子核的质量数减4，电荷数减2。5.α衰变的方程（举例）：6.α衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和，衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和，所以α衰变时电荷数和质量数都守恒。【命题方向】下列衰变中，属于α衰变的是（）A、B、C、D、分析：α衰变生成氦原子核，β衰变生成电子，据此判断即可找出属于α衰变．解答；AB是β衰变，生成粒子为负电子；C是α衰变，生成粒子为氦原子核；D是核反应生成正电子。故C正确。故选：C。点评：本题比较简单，只要记住衰变生成的是何种粒子即可解决此类问题．【解题思路点拨】1.α衰变的本质是原子核释放出一个α粒子变成新核的过程，衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒。2.α衰变前后，质量数减4，核电荷数减2。3.α衰变释放的高速粒子流就是α射线。4.放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，并放出γ光子。因此，γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。当放射性物质连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ射线辐射。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β、γ三种射线。11．β衰变的特点、本质及方程【知识点的认识】1.衰变的定义：原子核自发地放α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。2.β衰变的定义：原子核释放出一个β粒子变成一个新的原子核的过程。3.β衰变的本质：原子核内部的一个中子转化成一个质子和一个β粒子（电子），并将β粒子射出。4.β衰变的特点：发生β衰变后，原子核的质量数不变，电荷数加1。5.β衰变的方程（举例）：6.β衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和，衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和，所以β衰变时电荷数和质量数都守恒。【命题方向】一个放射性原子核，发生一次β衰变，则它的（）A、质子数减少一个，中子数不变B、质子数增加一个，中子数不变C、质子数减少一个，中子数减少一个D、质子数增加一个，中子数增加一个分析：根据β衰变的特点以及衰变过程中质量数和电荷数守恒即可正确解答本题．解答：β衰变实质上是原子核内的一个中子变为一个质子，同时释放出一个电子的过程，因此发生一次β衰变，质子数增加一个，中子数减少一个，故ABD错误，C正确。故选：C。点评：本题属于基础简单题目，考查了β衰变的特点，对于基础知识，平时不能放松，要加强基础知识的理解和应用．【解题思路点拨】1.β衰变的本质是原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，并将电子射出的过程，衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒。2.β衰变前后，质量数不变，核电荷数加1。3.β衰变释放的高速粒子流就是β射线。4.放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，并放出γ光子。因此，γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。当放射性物质连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ射线辐射。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β、γ三种射线。12．计算α和β衰变的次数【知识点的认识】1.每发生一次α衰变，质量数减4，电荷数减2；每发生一次β衰变，质量数不变，电荷数加2.如果只发生α衰变，则根据质量数之差除以4或电荷数之差除以2即可求出衰变次数。如果只发生β衰变，则根据电荷数之差即可求出衰变次数。3.如果同时存在α衰变和β衰变，先根据质量数之差求出α衰变的次数，再根据α衰变和β衰变引起的电荷数变化求出β衰变的次数。【命题方向】某放射性元素的原子核发生两次α衰变和六次β衰变，关于它的原子核的变化，下列说法中正确的是（）A、中子数减小10B、质子数减小2C、质子数增加2D、核子数减小10分析：明确α衰变和β衰变的实质，根据衰变过程中质量数和电荷数守恒可正确解答。解答：设该原子核的质量数（核子数）为m，电荷数（质子数）为n，衰变后的质量数为x，电荷数为y，则有：m＝x+8；n＝﹣6+4+y由此可知衰变后核子数减小8，质子数增加2，中子数减小10，故BD错误，AC正确。故选：AC。点评：本题考查了衰变过程中的质量数和电荷数守恒的应用，同时要明确质量数、电荷数、中子数之间关系。【解题思路点拨】1．原子核衰变规律衰变类型α衰变β衰变衰变方程ZAX→ZZAX→Z衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出一个中子转化为一个质子和一个电子211H+2001n→1衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒2.确定衰变次数的方法（1）设放射性元素ZAX经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Z′A′Y，则表示该核反应的方程为ZAX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β衰变规律确定β衰变的次数．13．原子核的半衰期及影响因素【知识点的认识】1.半衰期的定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫作这种元素的半衰期。2.氡的半衰期：氡222经过α衰变成为钋218。如图，横坐标表示时间，纵坐标表示任意时刻氡的质量m与t＝0时的质量m0的比值。如果隔一段时间测量一次剩余氡的数量就会发现，每过3.8d就有一半的氡发生了衰变。也就是说，经过第一个3.8d，剩有一半的氡；经过第二个3.8d，剩有的氡；再经过3.8d，剩有的氡……因此，我们可以用“半衰期”来表示放射性元素衰变的快慢。放射性元素的原子核有半数发生衰变3.半衰期的影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。例如，一种放射性元素，不管它是以单质的形式存在，还是与其他元素形成化合物，或者对它施加压力、提高温度，都不能改变它的半衰期。这是因为压力、温度或与其他元素的化合等，都不会影响原子核的结构。4.半衰期的统计性意义：①不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别非常大例如，氡222衰变为钋218的半衰期是3.8d，镭226衰变为氡222的半衰期是1620年，铀238衰变为钍234的半衰期竞长达4.5x109年。②以氡核为例，对于一个特定的氡原子，我们只知道它发生衰变的概率，而不知道它将何时发生衰变。一个特定的氡核可能在下1s就衰变，也可能在10min之内衰变，也可能在200万年之后再衰变。然而，量子理论可以对大量原子核的行为作出统计预测。例如，对于大量氡核，可以准确地预言在1s后、10min后，或200万年后，各会剩下百分之几没有衰变。放射性元素的半衰期，描述的就是这样的统计规律。【命题方向】放射性同位素热电发生器（简称RTG）是利用钚238（94238Pu）发生α衰变产生的热能转化为电能的装置，“好奇号”就是人类建造的首辆利用RTG的火星车，已知钚238的半衰期为A、一定量的钚238经过176年后，钚238的衰变将停止B、在恶劣的火星环境下，钚238的半衰期将变短C、钚238衰变后产生的新原子核的比结合能比反应核大D、钚238衰变后产生的新原子核内有234个中子分析：放射性元素的半衰期由原子核内部本身因数决定，与所处环境无关。钚238衰变存在质量亏损，会释放能量，则新核的比结合能比反应核大。钚238发生α衰变后，质量数减少4，核电荷数减少2。解答：A、一定量的钚238经过176＝2×88年后，还有(12)2=14B、放射性元素的半衰期由原子核内部本身因数决定，与所处环境无关，即在恶劣的火星环境下，钚238的半衰期不变，故B错误；C、钚238衰变存在质量亏损，会释放能量，则新核的比结合能比反应核大，故C正确；D、钚238发生α衰变后，质量数减少4，核电荷数减少2，则新原子核的质量数为238﹣4＝234，核电荷数即质子数为94﹣2＝92，新核的中子数为234﹣92＝142，