专题122 核能
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，约在数量级时起作用，距离大于时为引力，距离小于时为斥力，距离为时核力几乎消失。
（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衰变的原因，即引起中子—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，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①。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＝mc2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Δm，其对应的能量ΔE＝Δmc2。原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2。
【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几个质量数较小的原子核的过程。
②典型的裂变反应方程：U＋n→Kr＋Ba＋3n。
【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最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、镉棒、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高温下进行，因此又叫热核反应。
②典型的聚变反应方程：H＋H→He＋n＋17.6 MeV。
4 .核反应的四种类型
类型 可控性 核反应方程典例 产生条件 意义 应用
衰变 α衰变 自发 所有原子序数大于８３的元素及个别小于或等于８３的元素自发进行 揭开了人类研究原子核结构的序幕 利用放射性元素的半衰期进行文物年代鉴定等
β衰变 自发
人工转变 人工控制 （卢瑟福发现质子） 需要人工用高速粒子进行诱发 发现了质子、中子、正电子等基本粒子和一些人工放射性同位素 得到人工放射性同位素、作示踪原子
（查德威克发现中子）
约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子
重核裂变 比较容易进行人工控制 需要中子的轰击和一定的临界体积 人类获得新能源的一种重要途径 核电站、核潜艇、原子弹等
重核裂变 很难控制 需要极高的温度，原子核才能获得足够的动能克服库仑斥力 人类获得新能源的一种重要途径 氢弹、热核反应
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、中子、α粒子、β粒子、正电子、氘核、氚核等。
（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“ ”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。
根据爱因斯坦质能方程计算核能。
其中的单位是千克，的单位是焦耳。
（2）.利用原子质量单位和电子伏特计算
明确原子质量单位和电子伏特之间的关系
，
由
得
根据1原子质量单位相当于的能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以，
即。
其中的单位是，的单位是。
（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×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。根据物体的质量和摩尔质量由求出物质的量，并求出原子核的个数：。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（或直接从题目中找出）。再根据求出总能量。
最新高考题精选
1. （2022高考湖北物理）上世纪四十年代初，我国科学家王淦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νe，即 。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 B. 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，己知、、的质量分别为，真空中的光速为c，该反应中释放的能量为E。下列说法正确的是（ ）
A. X为氘核
B. X为氚核
C.
D.
【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，为氚核，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Ek1），反应后的生成物也有动能Ek2，根据质能方程可知，由于质量亏损反应放出的能量为,则反应释放的能量为,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（ ）
A、X B、X C、X D、X
【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。
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 B。中子 C、电子 D。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，β衰变的实质是
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
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1.
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6.9×1011kW·h，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；原子核亏损的质量全部转化为电能时，约为，核电站实际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铍原子核，随后又蜕变为两个原子核，核反应方程为．已知、、X的质量分别为、、，光在真空中的传播速度为c，则在该核反应中（ ）
A．质量亏损 B．释放的核能
C．铍原子核内的中子数是5 D．X表示的是氚原子核
【参考答案】B
【名师解析】该核反应中质量亏损△m=1.00728u+7.01601u-2×4.00151u=0.02027u，选项A错误；根据爱因斯坦质能方程，可知选项B正确；铍原子核质量数（核子数）为8，电荷数（质子数）为4，铍原子核内的中子数为8-4=4，选项C错误；X表示氦原子核，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α粒子和锂（Li）离子。这个核反应的方程是
A． B．
C． D．
【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α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）；（2）；（3）；（4）。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α衰变核反应和β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1×108℃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
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，中子轰击样品中的产生和另一种粒子X，则X是（ ）
A、质子 B、粒子 C、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N，产生C，其核反应方程是N+n→C +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，X1，X2，X3，X4代表α粒子的有
A． B．
C． D．
【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X2质量数是4，电荷数是2，代表α粒子，B项正确；选项D中的X4质量数是4，电荷数是2，代表α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X1质量数是3，电荷数是2，A项错误；选项C中的X3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II）氘核可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式
表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核约为1.0×1022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1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J，1 MeV= 1.6×10–13 J，则M约为
A．40 kg B．100 kg C．400 kg D．1 000 kg
【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1.0×1022÷6×43.15×1.6×10-13=2.9×107×M，解得M=400kg，选项C正确。
13．(2020高考全国理综III卷)1934年，约里奥—居里夫妇用α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：。X会衰变成原子核Y，衰变方程为，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2 D．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；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，其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应中，一个质量为（c为真空中的光速）的氘核（）和一个质量为的氚核（）结合为一个质量为的氦核（），并放出一个X粒子，同时释放大约的能量。下列说法正确的是（ ）
A．X粒子是质子
B．X粒子的质量为
C．太阳每秒因为辐射损失的质量约为
D．太阳每秒因为辐射损失的质量约为
【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的能量对应的质量为/c2，设x粒子的质量为m，由核反应遵循质量守恒定律可知，+=+m+/c2，解得：m=，选项B正确；设太阳每秒因为辐射损失的质量为M，由P=Mc2，解得太阳每秒因为辐射损失的质量约为M=，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，后来科学家用粒子轰击铍核证实了这一猜想，该核反应方程为：，则（ ）
A. ，，X是中子
B. ，，X是电子
C. ，，X是中子
D. ，，X是电子
【参考答案】A
【名师解析】根据电荷数守恒，可知，根据质量数守恒可知，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，已知和的质量分别为和，1u=931MeV/c2，c为光速。在4个转变成1个的过程中，释放的能量约为（ ）
A．8 MeV B．16 MeV
C．26 MeV D．52 MeV
【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=4×1.0078u-4.0026u=0.0286u，根据爱因斯坦质能方程，释放的能量△E=0.0286u ×931MeV=26 MeV，选项C正确。
17．（2019·浙江选考）一个铍原子核（）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νe，人们把这种衰变称为“K俘获”。静止的铍核发生零“K俘获”，其核反应方程为已知铍原子的质量为MBe=7.016929u，锂原子的质量为MLi=7.016004u，1u相当于9.31×102MeV。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（）获得的动能约为0.86MeV
C．中微子与锂核（）的动量之和等于反应前电子的动量
D．中微子与锂核（）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，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，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（）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α粒子轰击氮核打出了质子．后来，人们用α粒子轰击核也打出了质子：；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：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。
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，后来科学家用粒子轰击铍核证实了这一猜想，该核反应方程为：，则（ ）
A. ，，X是中子
B. ，，X是电子
C. ，，X是中子
D. ，，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，
解得m=1，n=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. 的结合能是17.6MeV D. 与的质量之和小于与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，不是的结合能，C错误；反应过程中释放能量，因此有能量亏损，故与的质量之和大于与X的质量之和，D错误。
3. (2022辽宁沈阳二模)氚核是最简单的放射性原子核，夜光手表就是利用氚核衰变产生的射线激发荧光物质发光而制成的。若氚核发生衰变的半衰期为12.43年，则下列说法正确的是（ ）
A. 氚核衰变产生的新核是氘核
B. 氚核衰变放出的射线是高速电子流，来源于核外电子
C. 氚核衰变过程中，核子数保持不变
D. 20个氚核经过12.43年，一定有10个发生了衰变
【参考答案】C
【名师解析】衰变放射出电子，根据质量数与核电荷数守恒，则氚发生衰变的衰变方程为，可得，氚核衰变产生的新核是氦核，A错误；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束照射预先注射了含硼药物的肿瘤组织部位，与硼发生核反应生成锂， 并放出射线，利用射线杀灭癌细胞。超热中子束的来源之一是加速后的质子轰击铍产生的。下列正确的是（ ）
A. 射线是高速运动的电子流
B. 超热中子与硼发生的核反应属于衰变
C. 产生超热中子束的核反应方程是
D. 质子与铍发生的核反应属于轻核聚变
【参考答案】C
【名师解析】
射线是高速运动的氦核，故A项错误；根据题意可知，其核反应方程为
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，超热中子束的来源之一是加速后的质子轰击铍产生的，则属于人工转变，故C项正确，D项错误。
5. （2022山东枣庄一模）在一次核反应中变成和，同时释放出若干X粒子。的平均结合能约为7.6MeV，的平均结合能约为8.4MeV，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. 一个核分解为核子时要释放的能量约为1786MeV
C. 核子结合成一个核吸收的能量约为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；
一个分解成核子时，要吸收的能量为，B错误；使相应的核子结合成要放出的能量为，C错误；这个核反应放出的能量为，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：，下列说法正确的是（ ）
A. 元素有56个质子，144个中子
B. 的比结合能（平均结合能）大于的比结合能
C. 根据E=mc ，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p=56，质量数q=144，则含有144-56=88个中子，选项A错误；
该反应放出核能，则生成物的比结合能（平均结合能）大于的比结合能，选项B错误；
根据E=mc ，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）两个氘核以相等的动能Ek对心碰撞发生核聚变，核反应方程为，其中氘核的质量为m1，氦核的质量为m2，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. 核反应后氦核与中子的动量相同 B. 该核反应释放的能量为E=(m1－m2－m3)c2
C. 核反应后中子的动能为 D. 核反应后氦核的动能为
【参考答案】D
【名师解析】
根据核反应前后系统的总动量守恒，知核反应前两氘核动量等大反向，系统的总动量为零，因而反应后氦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，故B错误；
由能量守恒可得核反应后的总能量为
由动能与动量的关系
且可知，核反应后氦核的动能为
故C错误，D正确。
(2022年上海徐汇二模)
【参考答案】Ｄ
8.（2022安徽马鞍山二模）下列说法中正确的是（ ）
A. 核反应方程中的X表示粒子
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n＝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4→3，3→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，下列判断正确的是（ ）
A. ，X是粒子 B. ，X是质子
C. ，X是中子 D. ，X是电子
【参考答案】C
【名师解析】由电荷数守恒得，则X是中子。
由质量数守恒得
解得：。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
AThPae
BUnBaKr+n
CNHeOH
DHeAlPn
【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，用中子轰击原子核的核反应方程为，、、、X的质量分别为、、、，其中是不稳定的，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
D．经过2T，一定质量的原子核衰变了的质量占开始时的
【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，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，故C错误；D．根据半衰期公式可知，经过2T，，所以一定质量的原子核衰变了的质量占开始时的，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“氦3”（）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“氦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“氦3”与氘核的核反应方程为，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。氦3大量存在于月壤中，是未来的清洁能源。两个氦3聚变的核反应方程是，已知氦3，氦4和X粒子的质量分别为m1、m2和m3，下列说法正确的是
A.核裂变比核聚变更为安全，清洁
BX粒子为中子
C.两个轻核结合成质量较大的核，比结合能较聚变前增大
D.由核反应过程质量守恒可知2m1=m2+2m3
【参考答案】C
【名师解析】由于核裂变产物具有放射性，而核聚变产物不具有放射性，所以核聚变比核裂变更为安全，清洁，选项A错误；根据核反应方程满足的电荷数守恒和质量数守恒，可知X粒子为质子，选项B错误；两个轻核结合成质量较大的核，释放能量，比结合能较聚变前增大，选项C正确；由于释放核能分核反应一定有质量亏损，即2m1＞m2+2m3，选项D错误。
14. （2021福建龙岩一模）2020年11月27日0时41分，华龙一号核电5号机组首次并网成功，标志着我国正式进入核电技术先进国家行列。华龙一号发电机利用的是铀核裂变释放的核能，其裂变方程为23592U+10n→X+9538Sr+210n，则下列叙述正确的是
A.裂变后粒子的总核子数减少
B.X原子核中含有85个中子
C.裂变过程中释放核能是因为新核的结合能小
D.裂变过程中释放核能是因为新核的比结合能小
【参考答案】.B
【命题意图】本题考查核反应及其相关知识点。
【解题思路】根据核反应质量守恒定律可知，裂变后粒子的总核子数不变，选项A错误；根据核反应质量守恒定律和电荷数守恒可知，X原子核质量数为129，电荷数为54，X原子核中含有中子数为129-54=85个，选项B正确；裂变过程中释放核能是因为新核的比结合能较大，选项CD错误。
15. (2021江西南昌一模)2020年12月4日，中国规模最大、参数最高的“人造太阳”，在成都正式建成并成功放电。这颗“人造太阳”其实就是中国新一代可控核聚变装置“中国环流器二号M”（），它的建成与开始放电，意味着中国“进一步加快人类探索未来能源的步伐”。在“中国环流器二号M”中，主要发生如下两种核反应：，，则X与Y分别是（ ）
A. 与 B. 与 C. 与 D. 与
【参考答案】A
【名师解析】
根据质量数和电荷数守恒得，X是，Y是。故选A。
16．（2021吉林名校四模）物理学中，将如同是这样质子数与中子数互换的原子核互称为“镜像核”。已知和的质量分别为和，中子和质子质量分别是和，则关于“镜像核”，及核反应，下列说法正确的是
A．N和O互为“镜像核”
B．N和互为“镜像核”
C．互为“镜像核”的两个原子核的结合能是一样的
D．核反应的生成物中有α粒子，该反应是α衰变
【参考答案】B
【名师解析】N的质子数为7，中子数为8，互换后质子数变为8，质量数仍为15，则N和O不是“镜像核”，故A错误；N的质子数为7，中子数为6，互换后质子数变为6，质量数仍为13，故B正确；质子和中子质量不同，镜像核结合能不同，故C错误；核反应是核聚变，生成物中虽然有α粒子，但该反应不是α衰变，故D错误。故选B。
15 2020年12月12日，大亚湾反应堆“中微子实验”正式退役了。在3 275天11小时43分0秒的运行期间，这里产出了一系列重要的中微子研究成果，包括发现第三种中微子振荡模式，使我国的中微子研究跨入国际先进行列。中微子是宇宙中最古老、数量最多的物质粒子，太阳、地球、超新星、宇宙线、核反应堆，甚至人体都在不停地产生中微子，每秒钟有亿万个中微子穿过人们的身体。大多数原子核发生核反应的过程中也都伴有中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β衰变等。下列关于核反应的说法，正确的是( )
A.是α衰变方程，是β衰变方程
B. 高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，其核反应方程为
C.衰变为，经过3次α衰变，2次β衰变
D.是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程
【参考答案】：
【名师解析】：是轻核聚变反应方程，是β衰变方程，项错误；高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为，项错误；每经过一次α衰变，电荷数少2，质量数少4，每经过一次β衰变，电荷数多1，质量数不变，衰变为，经过3次α衰变，2次β衰变，项正确；是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，项错误。
16. （2022福建泉州高三下适应性测试）科学家们在探索微观世界奥秘的过程中不断取得新的认知，下列对微观领域认知的理解正确的是（ ）
A. 射线与阴极射线本质一样，都是原子核外电子所形成的粒子流
B. 氢原子的核外电子由外轨道跃迁至内轨道上时，氢原子电势能的减少量大于电子动能增加量
C. 用激光照射某金属，金属中吸收两个光子的电子逸出时的最大初动能，是指吸收一光子的电子逸出时最大初动能的两倍
D. 在康普顿效应中，当入射光光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此，散射后光的波长变长了
【参考答案】BD
【名师解析】
射线与阴极射线本质一样，都是电子流，但阴极射线的形成来自核外电子，射线是由原子核中的中子转化而来的，A错误；氢原子的核外电子由外轨道跃迁至内轨道上时，会辐射一定频率的光子，根据能量守恒氢原子电势能的减少量大于电子动能增加量，B正确；用激光照射某金属，根据光电效应体现的粒子性，一个光电子只能吸收一个光子，故逸出的每一电子逸出时最大初动能相等，C错误；在康普顿效应中，当入射光光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，根据，可知散射后光的波长变长，D正确。
17. （2022河南名校联盟大联考）关于近代物理知识，下列说法中正确的是（ ）
A. 原子核的结合能越大，原子核越稳定
B. 汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了原子内部存在电子
C. 处于能级的一个氢原子回到基态时可能会辐射6种频率的光子
D. 衰变发出的射线是波长很短的光子，电离能力很强
【参考答案】B
【名师解析】
原子核的比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，A错误；汤姆孙通过对阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由电子组成，并测出电子的比荷，即原子内部存在电子，B正确；处于能级的一个氢原子回到基态时，最多可会辐射（n 1）种频率的光子，即3种频率的光子，C错误；由射线的特点可知，射线是波长很短的光子，穿透能力很强，电离能力很弱，D错误。
18. (2022天津河西区二模)根据你学过的对原子微观结构的认识，判断下列说法中正确的是（ ）
A. 原子间发生相互作用时所放出能量叫核能
B. 核力的作用范围极小
C. 粒子是氦原子失去核外电子后形成的
D. 粒子能引起其他重核的裂变而使裂变不断进行下去
【参考答案】B
【名师解析】
核能来自原子核结构发生变化时产生的，不是原子间发生相互作用产生的，原子间主要靠的是分之间作用力和各种键的作用，A错误；
核力的作用范围极小，在原子核内部相邻的核子之间才有，B正确；
α粒子是原子核中的2个质子、2个中子结合成氦核释放出来，C错误；
γ粒子不能引起其他重核的裂变而使裂变不断进行下去，应该是中子才能有如此效果，D错误。
19. (2022重庆涪陵高中冲刺)下列说法不正确的是 （ ）
A. 原子核的比结合能越大，原子核越稳定
B. 衰变成要经过6次衰变和4次衰变
C. 发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D. 氢原子的核外电子从低轨道跃迁到高轨道的过程，原子要吸收光子，电子的动能减少，原子的电势能增大
【参考答案】C
【名师解析】
原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，A正确；
衰变成发生衰变的次数次,衰变次数次,B正确；
由光电效应方程可知发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次线性关系，不成正比，C错误；氢原子的核外电子从低轨道跃迁到高轨道的过程，原子要吸收光子，电子的动能减少，原子的电势能增大，D正确。本题选择不正确的，故选C。
20. （2022河北衡水中学一模）下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ）
A. 图（a）中，分别用频率为和的光照射同一光电管，电流表均有示数，调节滑动变阻器的触头P，使微安表示数恰好为零，分别读出电压表对应的示数和，已知电子电量为e，可以推导出普朗克常量的计算式
B. 图（b）中，一个氢原子吸收能量从基态向的能级跃迁时，最多可以吸收3种不同频率的光
C. 图（c）中，铀238的半衰期是45亿年，经过45亿年，两个铀238必定有一个发生衰变
D. 图（d）中，氘核的核子平均质量小于氦核的核子平均质量
【参考答案】A
【名师解析】
根据光电效应方程得，，，
联立可得，A正确；一个氢原子从基态向的能级跃迁时，最多可以吸收2种不同频率的光，B错误；半衰期是大量原子核发生衰变行为的预测，对个别原子核，我们只知道它发生衰变的概率，而不知道它将何时衰变，C错误；轻核聚变会释放能量，有质量亏损，反应物的核子平均质量大于生成物的核子平均质量，D错误。
21. （2021辽宁模拟1）秦山核电站是我国第一座核电站，其三期工程采用重水反应堆技术，利用中子与静止氘核的多次碰撞，使中子减速．已知中子某次碰撞前的动能为E，碰撞可视为弹性正碰．经过该次碰撞后，中子损失的动能为（ ）
A. B. C. D.
【参考答案】B
【名师解析】
设中子的质量为m，氘核的质量为2m，弹性正碰的过程满足动量守恒和能量守恒．
由以上两式解得：
由已知可得：
中子损失的动能：
故选项B正确，ACD选项错误．
22.场发射显微镜的构造如图所示：一根尖端直径约为100 nm 的针，位于真空玻璃球泡的中心，球的内表面涂有荧光材料导电膜，在膜与针之间加上如图所示的高电压，使针尖附近的电场强度高达4×109 V/m，电子就从针尖表面被拉出并加速到达涂层，引起荧光材料发光。这样，在荧光屏上就看到了针尖的某种像(针尖表面的发射率图像)，如果分辨率足够高，还可以分辨出针尖端个别原子的位置。但由于电子波的衍射，会使像模糊影响分辨率。将电极方向互换，并在玻璃泡中充进氦气，则有氦离子产生并打到荧光屏上，可使分辨率提高。以下判断正确的是( )
A．氦原子变成氦离子是在导电膜附近发生的
B．电子从针尖到导电膜做匀加速运动
C．电子或氦离子的撞击使荧光材料的原子跃迁到了激发态
D．分辨率提高是因为氦离子的德布罗意波长比电子的长
【参考答案】C
【名师解析】
氦原子变成氦离子是在强电场力作用下发生的，由于针尖端附近存在强电场强度，因此会在其附近产生，不会在导电膜附近发生，故A错误；从针尖端到导电膜，电场强度越来越小，那么电场力也是越来越小，因此电子从针尖到导电膜做变加速运动，故B错误；荧光材料发光的原因是原子发生跃迁到激发态，因激发态不稳定，向基态跃迁，从而放出能量，发出荧光，C正确；提高分辨率就是要减小衍射，从明显衍射的条件可知分辨率提高是利用减小波长，故D错误。专题122 核能
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，约在数量级时起作用，距离大于时为引力，距离小于时为斥力，距离为时核力几乎消失。
（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衰变的原因，即引起中子—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，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①。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＝mc2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Δm，其对应的能量ΔE＝Δmc2。原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2。
【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几个质量数较小的原子核的过程。
②典型的裂变反应方程：U＋n→Kr＋Ba＋3n。
【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最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、镉棒、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高温下进行，因此又叫热核反应。
②典型的聚变反应方程：H＋H→He＋n＋17.6 MeV。
4 .核反应的四种类型
类型 可控性 核反应方程典例 产生条件 意义 应用
衰变 α衰变 自发 所有原子序数大于８３的元素及个别小于或等于８３的元素自发进行 揭开了人类研究原子核结构的序幕 利用放射性元素的半衰期进行文物年代鉴定等
β衰变 自发
人工转变 人工控制 （卢瑟福发现质子） 需要人工用高速粒子进行诱发 发现了质子、中子、正电子等基本粒子和一些人工放射性同位素 得到人工放射性同位素、作示踪原子
（查德威克发现中子）
约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子
重核裂变 比较容易进行人工控制 需要中子的轰击和一定的临界体积 人类获得新能源的一种重要途径 核电站、核潜艇、原子弹等
重核裂变 很难控制 需要极高的温度，原子核才能获得足够的动能克服库仑斥力 人类获得新能源的一种重要途径 氢弹、热核反应
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、中子、α粒子、β粒子、正电子、氘核、氚核等。
（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“ ”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。
根据爱因斯坦质能方程计算核能。
其中的单位是千克，的单位是焦耳。
（2）.利用原子质量单位和电子伏特计算
明确原子质量单位和电子伏特之间的关系
，
由
得
根据1原子质量单位相当于的能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以，
即。
其中的单位是，的单位是。
（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×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。根据物体的质量和摩尔质量由求出物质的量，并求出原子核的个数：。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（或直接从题目中找出）。再根据求出总能量。
最新高考题精选
1. （2022高考湖北物理）上世纪四十年代初，我国科学家王淦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νe，即 。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 B. 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. 中微子的电荷量与电子的相同
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，己知、、的质量分别为，真空中的光速为c，该反应中释放的能量为E。下列说法正确的是（ ）
A. X为氘核
B. X为氚核
C.
D.
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（ ）
A、X B、X C、X D、X
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 B。中子 C、电子 D。核子
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6.9×1011kW·h，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. 反应堆中存在的核反应
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
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铍原子核，随后又蜕变为两个原子核，核反应方程为．已知、、X的质量分别为、、，光在真空中的传播速度为c，则在该核反应中（ ）
A．质量亏损 B．释放的核能
C．铍原子核内的中子数是5 D．X表示的是氚原子核
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α粒子和锂（Li）离子。这个核反应的方程是
A． B．
C． D．
8. （2021年6月浙江选考物理） 对四个核反应方程（1）；（2）；（3）；（4）。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
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1×108℃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
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
10．（2021高考江苏物理卷）用“中子活化”技术分析某样品的成分，中子轰击样品中的产生和另一种粒子X，则X是（ ）
A、质子 B、粒子 C、粒子 D、正电子
11．（2020高考全国理综I）下列核反应方程中，X1，X2，X3，X4代表α粒子的有
A． B．
C． D．
12．（2020高考全国理综II）氘核可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式
表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核约为1.0×1022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1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J，1 MeV= 1.6×10–13 J，则M约为
A．40 kg B．100 kg C．400 kg D．1 000 kg
13．(2020高考全国理综III卷)1934年，约里奥—居里夫妇用α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：。X会衰变成原子核Y，衰变方程为，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2 D．X的质量数与的质量数相等
14．（2020年7月浙江选考）太阳辐射的总功率约为，其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应中，一个质量为（c为真空中的光速）的氘核（）和一个质量为的氚核（）结合为一个质量为的氦核（），并放出一个X粒子，同时释放大约的能量。下列说法正确的是（ ）
A．X粒子是质子
B．X粒子的质量为
C．太阳每秒因为辐射损失的质量约为
D．太阳每秒因为辐射损失的质量约为
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，后来科学家用粒子轰击铍核证实了这一猜想，该核反应方程为：，则（ ）
A. ，，X是中子
B. ，，X是电子
C. ，，X是中子
D. ，，X是电子
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，已知和的质量分别为和，1u=931MeV/c2，c为光速。在4个转变成1个的过程中，释放的能量约为（ ）
A．8 MeV B．16 MeV
C．26 MeV D．52 MeV
17．（2019·浙江选考）一个铍原子核（）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νe，人们把这种衰变称为“K俘获”。静止的铍核发生零“K俘获”，其核反应方程为已知铍原子的质量为MBe=7.016929u，锂原子的质量为MLi=7.016004u，1u相当于9.31×102MeV。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（）获得的动能约为0.86MeV
C．中微子与锂核（）的动量之和等于反应前电子的动量
D．中微子与锂核（）的能量之和等于反应前电子的能量
18.（2019·江苏卷）100年前，卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子．后来，人们用α粒子轰击核也打出了质子：；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”）。
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
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，后来科学家用粒子轰击铍核证实了这一猜想，该核反应方程为：，则（ ）
A. ，，X是中子
B. ，，X是电子
C. ，，X是中子
D. ，，X电子
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. 的结合能是17.6MeV D. 与的质量之和小于与X的质量之和
3. (2022辽宁沈阳二模)氚核是最简单的放射性原子核，夜光手表就是利用氚核衰变产生的射线激发荧光物质发光而制成的。若氚核发生衰变的半衰期为12.43年，则下列说法正确的是（ ）
A. 氚核衰变产生的新核是氘核
B. 氚核衰变放出的射线是高速电子流，来源于核外电子
C. 氚核衰变过程中，核子数保持不变
D. 20个氚核经过12.43年，一定有10个发生了衰变
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束照射预先注射了含硼药物的肿瘤组织部位，与硼发生核反应生成锂， 并放出射线，利用射线杀灭癌细胞。超热中子束的来源之一是加速后的质子轰击铍产生的。下列正确的是（ ）
A. 射线是高速运动的电子流
B. 超热中子与硼发生的核反应属于衰变
C. 产生超热中子束的核反应方程是
D. 质子与铍发生的核反应属于轻核聚变
5. （2022山东枣庄一模）在一次核反应中变成和，同时释放出若干X粒子。的平均结合能约为7.6MeV，的平均结合能约为8.4MeV，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. 一个核分解为核子时要释放的能量约为1786MeV
C. 核子结合成一个核吸收的能量约为783MeV
D. 一个该核反应能释放出的能量约为139.4MeV
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：，下列说法正确的是（ ）
A. 元素有56个质子，144个中子
B. 的比结合能（平均结合能）大于的比结合能
C. 根据E=mc ，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
7. （2022南京金陵中学4月模拟）两个氘核以相等的动能Ek对心碰撞发生核聚变，核反应方程为，其中氘核的质量为m1，氦核的质量为m2，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. 核反应后氦核与中子的动量相同 B. 该核反应释放的能量为E=(m1－m2－m3)c2
C. 核反应后中子的动能为 D. 核反应后氦核的动能为
(2022年上海徐汇二模)
【参考答案】Ｄ
8.（2022安徽马鞍山二模）下列说法中正确的是（ ）
A. 核反应方程中的X表示粒子
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n＝4的激发态跃迁时，最多能辐射6种不同频率的光子
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，下列判断正确的是（ ）
A. ，X是粒子 B. ，X是质子
C. ，X是中子 D. ，X是电子
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
AThPae
BUnBaKr+n
CNHeOH
DHeAlPn
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，用中子轰击原子核的核反应方程为，、、、X的质量分别为、、、，其中是不稳定的，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
D．经过2T，一定质量的原子核衰变了的质量占开始时的
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“氦3”（）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“氦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“氦3”与氘核的核反应方程为，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
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。氦3大量存在于月壤中，是未来的清洁能源。两个氦3聚变的核反应方程是，已知氦3，氦4和X粒子的质量分别为m1、m2和m3，下列说法正确的是
A.核裂变比核聚变更为安全，清洁
BX粒子为中子
C.两个轻核结合成质量较大的核，比结合能较聚变前增大
D.由核反应过程质量守恒可知2m1=m2+2m3
14. （2021福建龙岩一模）2020年11月27日0时41分，华龙一号核电5号机组首次并网成功，标志着我国正式进入核电技术先进国家行列。华龙一号发电机利用的是铀核裂变释放的核能，其裂变方程为23592U+10n→X+9538Sr+210n，则下列叙述正确的是
A.裂变后粒子的总核子数减少
B.X原子核中含有85个中子
C.裂变过程中释放核能是因为新核的结合能小
D.裂变过程中释放核能是因为新核的比结合能小
15. (2021江西南昌一模)2020年12月4日，中国规模最大、参数最高的“人造太阳”，在成都正式建成并成功放电。这颗“人造太阳”其实就是中国新一代可控核聚变装置“中国环流器二号M”（），它的建成与开始放电，意味着中国“进一步加快人类探索未来能源的步伐”。在“中国环流器二号M”中，主要发生如下两种核反应：，，则X与Y分别是（ ）
A. 与 B. 与 C. 与 D. 与
16．（2021吉林名校四模）物理学中，将如同是这样质子数与中子数互换的原子核互称为“镜像核”。已知和的质量分别为和，中子和质子质量分别是和，则关于“镜像核”，及核反应，下列说法正确的是
A．N和O互为“镜像核”
B．N和互为“镜像核”
C．互为“镜像核”的两个原子核的结合能是一样的
D．核反应的生成物中有α粒子，该反应是α衰变
15 2020年12月12日，大亚湾反应堆“中微子实验”正式退役了。在3 275天11小时43分0秒的运行期间，这里产出了一系列重要的中微子研究成果，包括发现第三种中微子振荡模式，使我国的中微子研究跨入国际先进行列。中微子是宇宙中最古老、数量最多的物质粒子，太阳、地球、超新星、宇宙线、核反应堆，甚至人体都在不停地产生中微子，每秒钟有亿万个中微子穿过人们的身体。大多数原子核发生核反应的过程中也都伴有中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β衰变等。下列关于核反应的说法，正确的是( )
A.是α衰变方程，是β衰变方程
B. 高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，其核反应方程为
C.衰变为，经过3次α衰变，2次β衰变
D.是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程
16. （2022福建泉州高三下适应性测试）科学家们在探索微观世界奥秘的过程中不断取得新的认知，下列对微观领域认知的理解正确的是（ ）
A. 射线与阴极射线本质一样，都是原子核外电子所形成的粒子流
B. 氢原子的核外电子由外轨道跃迁至内轨道上时，氢原子电势能的减少量大于电子动能增加量
C. 用激光照射某金属，金属中吸收两个光子的电子逸出时的最大初动能，是指吸收一光子的电子逸出时最大初动能的两倍
D. 在康普顿效应中，当入射光光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此，散射后光的波长变长了
17. （2022河南名校联盟大联考）关于近代物理知识，下列说法中正确的是（ ）
A. 原子核的结合能越大，原子核越稳定
B. 汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了原子内部存在电子
C. 处于能级的一个氢原子回到基态时可能会辐射6种频率的光子
D. 衰变发出的射线是波长很短的光子，电离能力很强
18. (2022天津河西区二模)根据你学过的对原子微观结构的认识，判断下列说法中正确的是（ ）
A. 原子间发生相互作用时所放出能量叫核能
B. 核力的作用范围极小
C. 粒子是氦原子失去核外电子后形成的
D. 粒子能引起其他重核的裂变而使裂变不断进行下去
19. (2022重庆涪陵高中冲刺)下列说法不正确的是 （ ）
A. 原子核的比结合能越大，原子核越稳定
B. 衰变成要经过6次衰变和4次衰变
C. 发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D. 氢原子的核外电子从低轨道跃迁到高轨道的过程，原子要吸收光子，电子的动能减少，原子的电势能增大
20. （2022河北衡水中学一模）下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ）
A. 图（a）中，分别用频率为和的光照射同一光电管，电流表均有示数，调节滑动变阻器的触头P，使微安表示数恰好为零，分别读出电压表对应的示数和，已知电子电量为e，可以推导出普朗克常量的计算式
B. 图（b）中，一个氢原子吸收能量从基态向的能级跃迁时，最多可以吸收3种不同频率的光
C. 图（c）中，铀238的半衰期是45亿年，经过45亿年，两个铀238必定有一个发生衰变
D. 图（d）中，氘核的核子平均质量小于氦核的核子平均质量
21. （2021辽宁模拟1）秦山核电站是我国第一座核电站，其三期工程采用重水反应堆技术，利用中子与静止氘核的多次碰撞，使中子减速．已知中子某次碰撞前的动能为E，碰撞可视为弹性正碰．经过该次碰撞后，中子损失的动能为（ ）
A. B. C. D.
22.场发射显微镜的构造如图所示：一根尖端直径约为100 nm 的针，位于真空玻璃球泡的中心，球的内表面涂有荧光材料导电膜，在膜与针之间加上如图所示的高电压，使针尖附近的电场强度高达4×109 V/m，电子就从针尖表面被拉出并加速到达涂层，引起荧光材料发光。这样，在荧光屏上就看到了针尖的某种像(针尖表面的发射率图像)，如果分辨率足够高，还可以分辨出针尖端个别原子的位置。但由于电子波的衍射，会使像模糊影响分辨率。将电极方向互换，并在玻璃泡中充进氦气，则有氦离子产生并打到荧光屏上，可使分辨率提高。以下判断正确的是( )
A．氦原子变成氦离子是在导电膜附近发生的
B．电子从针尖到导电膜做匀加速运动
C．电子或氦离子的撞击使荧光材料的原子跃迁到了激发态
D．分辨率提高是因为氦离子的德布罗意波长比电子的长
