【高考押题卷】2025年高考物理高频易错考前冲刺 原子核与核技术（含解析）

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高考物理高频易错押题预测 原子核与核技术
一．选择题（共8小题）
1．（2025 长沙一模）已知钋210的半衰期时间为138天，若将0.16g钋210随中国空间站在太空中运行276天后，剩余钋210的质量约为（　　）
A．0.02g B．0.04g C．0.08g D．0.16g
2．（2024秋 江岸区期末）钍是一种潜在的核燃料，自然界中存在着大量具有天然放射性的钍。已知同位素钍232经过多次α、β衰变，其衰变方程为→xα+yβ，则下列说法正确的是（　　）
A．的比结合能比大
B．对加热，它衰变生成新核的速度会变快
C．1kg的经过两个半衰期，则的衰变量为0.25kg
D．x＝3，y＝2，α粒子是氦原子核，它具有很强的电离能力
3．（2025 宁波校级模拟）二十世纪初，爱因斯坦、卢瑟福、波尔等物理学家相继取得了一系列重要的成果，他们的发现对人类文明进程产生了深远的影响。下列关于该段时间内的物理学成就描述正确的是（　　）
A．→是重核的裂变，它是目前核电站反应堆工作原理之一
B．→是轻核的聚变，该反应会释放能量，原因是的比结合能比和的比结合能都小
C．若质子、电子具有相同的动能，则它们的物质波波长相等
D．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
4．（2025 盐城一模）日本排入海洋的核污水中含具有放射性的氚（H），其衰变方程为H→He+X，半衰期为12.43年。下列说法正确的是（　　）
A．X为e
B．该核反应过程中没有质量亏损
C．H的比结合能小于He的比结合能
D．经过24.86年，核污水中所含有的氚还有一半未发生衰变
5．（2024 南通一模）碳14能够自发地进行衰变：。碳14的半衰期为5730年。在考古和经济建设中可用碳14测定年代。以下说法正确的是（　　）
A．衰变放出的X是一种穿透能力极强的高频电磁波
B．碳14的衰变方程为
C．温度升高，碳14的半衰期会变长
D．衰变后X与氮核的质量之和等于衰变前碳核的质量
6．（2025 宁波校级一模）静止在O点的C原子核发生衰变的同时，空间中出现如图所示的匀强电场。之后衰变产物A、B两粒子的运动轨迹OA、OB如图虚线所示，不计重力和两粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　）
A．A粒子为Be粒子
B．C原子核发生的是β衰变
C．两粒子始终处在同一等势面上
D．经过相等时间A、B粒子位移比为2：5
7．（2025 四川模拟）“18氟一氟代脱氧葡萄糖正电子发射计算机断层扫描术是种非创伤性的分子影像显像技术。该技术中的核由质子p轰击O核生成，相应核反应方程式为（　　）
A．→
B．→
C．→
D．→
8．（2025 河南模拟）核电池是利用放射性同位素衰变释放能量发电的装置，并应用在“嫦娥四号”的着陆器和月球车上。某种核电池原料为钚的氧化物，核反应方程为。则X为（　　）
A． B． C． D．
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2024 天津）中国钍基熔盐堆即将建成小型实验堆，为我国能源安全和可持续发展提供有力支持。反应堆中涉及的核反应方程有：①②，下列说法正确的是（　　）
A．方程①中X是中子
B．方程②中发生了β衰变
C．受反应堆高温影响，的半衰期会变短
D．方程②释放电子，说明电子是原子核的组成部分
（多选）10．（2024秋 迎泽区校级月考）1898年，居里夫妇发现了一种能够发出很强射线的新元素——钋（），为此居里夫人获得了诺贝尔化学奖。现把原子核静止放在匀强磁场中的a点，某一时刻发生β衰变，产生了新核At，形成了如图所示的A和B两个圆轨迹。下列说法正确的是（　　）
A．的衰变方程为→
B．把放在磁场中，其半衰期会增大
C．A、B两个圆的半径之比为85：1
D．释放出的粒子和反冲核圆周运动的旋转方向均为顺时针方向
（多选）11．（2024春 滨州期末）2023年6月10日，四川省文物考古研究院对外公布：三星堆遗址祭祀区再现两件跨坑拼对成功的大型青铜器。利用衰变的测年技术可进行考古研究，其衰变方程为。已知的半衰期为5730年，若的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　）
A．衰变中产生的电子是核内中子转化来的
B．全球变暖会导致14C半衰期变短
C．1000个经过11460年剩下250个没有发生衰变
D．的比结合能比的比结合能小
（多选）12．（2024秋 杭州月考）关于下面四幅图涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　）
A．图甲当水从盛水容器的弯管中喷出时，容器会旋转起来，这是利用反冲的原理
B．图乙当光经过大头针尖时发现影子中出现明暗相间的条纹，这是光的干涉现象
C．图丙是卢瑟福的α粒子散射实验，可用于估算原子核的大小
D．图丁是核反应堆示意图，镉棒的作用是与中子碰撞，使“快中子”变为“慢中子”
三．填空题（共4小题）
13．（2024 泉州二模）“嫦娥三号”中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能的同时还能提供一定能量用于舱内温度控制。“核电池”利用了Pu的衰变，Pu在放出一个α粒子后衰变为一个新的原子核，新核的中子数比Pu的中子数少 　 　个；Pu在月球上的衰变速度与在地球上的衰变速度相比 　 　（选填“快了”、“慢了”、“一样快”），新原子核的平均结合能 　 　（选填“大于”“等于”或“小于”）Pu的平均结合能。
14．（2024 泉州模拟）2023年8月25日，“中国环流三号”托卡马克装置首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，是我国核能开发进程中的重要里程碑。其中的核反应方程之一为HeH→He+X，则该核反应属于 　 　（选填“聚变”或“裂变”）反应，X是 　 　（选填“质子”或“中子”）。已知He核的质量为m1，H核的质量为m2，He核的质量为m3，X的质量为m4，真空中光速为c，则该核反应释放的核能大小为 　 　。
15．（2024 福州二模）“玉兔二号”装有核电池，能将衰变释放的核能一部分转换成电能。的衰变方程为→，其中X等于 　 　，的平均结合能 　 　（选填“大于”、“等于”或“小于”）的平均结合能，从地球到月球，的半衰期 　 　（选填“变大”、“不变”或“变小”）。
16．（2024 鲤城区校级二模）如图所示关于原子核结构探究的一个重要实验示意图，图中放射性元素钋射出的①是 　 　粒子（选填“α”或“β”），科学家查德威克研究证实从金属铍射出的射线②是由 　 　组成的（选填“中子”或“γ射线”）。铍核发生的核反应方程为 　 　。
四．解答题（共4小题）
17．（2024秋 南充月考）一个静止的放射性原子核X发生了一次α衰变变成新核Y，放射出的α粒子的质量为m，速度的大小为v，真空中的光速为c。
（1）写出该α衰变方程；
（2）若该原子核发生衰变后的新核质量为M，求衰变后新核的速度大小；
（3）设该衰变过程释放的核能全部转化为α粒子和新核的动能，求衰变过程的质量亏损Δm。
18．（2024秋 徐汇区校级期中）正电子发射断层扫描（PET）是一种核成像技术。检查前，将含有放射性元素的示踪剂注入患者体内，原子核衰变放出正电子。正电子与患者体内的电子湮灭过程中放出一对γ光子。探测器记录各处放出γ光子的情况，γ光子越多，该处组织越活跃。
（1）正电子符号写为 　 　，的平均结合能为3MeV，其结合能为 　 　MeV。
（2）示踪剂中的可用高速质子轰击得到，核反应生成的另一个粒子是 　 　。
A.氦原子核
B.中子
C.电子
D.正电子
（3）若γ光子动量为p，真空速度c，该光子能量Eγ＝ 　 　。
（4）（计算）如图某组织放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个静止的原子序数为Z的放射性原子核在图中AB连线的P处发生了一次α衰变释放新核Y。放射出的α粒子在与磁场垂直的平面内做半径为Rα的圆周运动。求：
①写出该衰变方程式；
②新核Y在磁场中做圆周运动的半径RY。
19．（2024秋 海口期末）嫦娥六号除了太阳能板之外，还带了一块“核电池“。某核电池中一个静止的原子核发生了一次α衰变，放射出的核质量为m，速度的大小为v，生成的新核Pb质量为M。
（1）写出该衰变的核反应方程；
（2）若该核反应过程中释放的核能全部转化为动能，求衰变过程释放的核能。
20．（2024秋 南京期中）碳﹣14（）是碳﹣12（）的一种同位素，具有放射性。如图甲是一个粒子检测装置的示意图，图乙为其俯视图，粒子源释放出经电离后的碳﹣14与碳﹣12原子核（初速度忽略不计），经直线加速器加速后由通道入口的中缝MN进入通道，该通道的上下表面是内半径为R、外半径为3R的半圆环，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于半圆环，正对着通道出口处放置一张照相底片，能记录粒子从出口射出时的位置。当直线加速器的加速电压为U0时，碳﹣12原子核恰好能击中照相底片的正中间位置，则：
（1）碳﹣14具有放射性，会发生β衰变，请写出它的衰变方程，并计算碳﹣12原子核的比荷；
（2）照相底片上碳﹣14与碳﹣12原子核所击中位置间的距离（结果用根号表示）；
（3）若加速电压在之间变化，求碳﹣12原子核在磁场中运动的最短时间。
高考物理高频易错押题预测 原子核与核技术
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题）
1．（2025 长沙一模）已知钋210的半衰期时间为138天，若将0.16g钋210随中国空间站在太空中运行276天后，剩余钋210的质量约为（　　）
A．0.02g B．0.04g C．0.08g D．0.16g
【考点】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】B
【分析】经过1个半衰期，有半数发生衰变，求出半衰期的次数，从而得出还剩的质量。
【解答】解：钋210的半衰期是138天，经过276天后，即经过2个半衰期，剩余质量，故B正确，ACD错误。
故选：B。
【点评】解决本题的关键知道半衰期的定义，知道剩余质量与半衰期次数的关系，，n为半衰期的次数。
2．（2024秋 江岸区期末）钍是一种潜在的核燃料，自然界中存在着大量具有天然放射性的钍。已知同位素钍232经过多次α、β衰变，其衰变方程为→xα+yβ，则下列说法正确的是（　　）
A．的比结合能比大
B．对加热，它衰变生成新核的速度会变快
C．1kg的经过两个半衰期，则的衰变量为0.25kg
D．x＝3，y＝2，α粒子是氦原子核，它具有很强的电离能力
【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；β衰变的特点、本质及方程；原子核的半衰期及影响因素．
【专题】定量思想；方程法；衰变和半衰期专题；理解能力．
【答案】D
【分析】根据α、β衰变的实质，以及衰变过程中质量数和电荷数守恒进行解题。
【解答】解：A.衰变后的原子核更稳定，比结合能更大，故A错误；
B.半衰期与外界因素无关，故B错误；
C.1kg的230Th经过两个半衰期，剩余0.25kg，则230Th的衰变量为0.75kg，故C错误；
D.根据质量数守恒和电荷数守恒可得：232＝220+4x，90＝86+2x﹣y，则x＝3，y＝2，α粒子是氦原子核，它具有很强的电离能力，故D正确。
故选：D。
【点评】本题主要考查了质量数和电荷数守恒在衰变过程中的应用，是考查基础知识和规律的好题，并要求掌握原子核比结合能及半衰期。
3．（2025 宁波校级模拟）二十世纪初，爱因斯坦、卢瑟福、波尔等物理学家相继取得了一系列重要的成果，他们的发现对人类文明进程产生了深远的影响。下列关于该段时间内的物理学成就描述正确的是（　　）
A．→是重核的裂变，它是目前核电站反应堆工作原理之一
B．→是轻核的聚变，该反应会释放能量，原因是的比结合能比和的比结合能都小
C．若质子、电子具有相同的动能，则它们的物质波波长相等
D．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；半衰期的相关计算．
【专题】定性思想；推理法；衰变和半衰期专题；重核的裂变和轻核的聚变专题；理解能力．
【答案】A
【分析】根据核反应类型、比结合能、物质波以及半衰期的概念判断选项。
【解答】解：A、→是重核裂变，它是目前核电站反应堆工作原理之一，重核裂变是核电站产生能量的主要方式，通过中子轰击重核（如铀﹣235）引发裂变，释放出大量的能量，故A正确；
B、轻核聚变释放能量是因为生成的的比结合能比反应前的氘和氚的比结合能大，这意味着生成物的核子结合得更紧密，从而释放出能量，故B错误；
C、根据德布罗意关系，物质波的波长与动量成反比，而动量与动能和质量有关。即使质子和电子具有相同的动能，由于它们的质量不同，它们的动量也不同，因此它们的物质波波长不会相等，故C错误；
D、放射性元素的半衰期是一个统计学概念，它描述的是放射性元素衰变的速率，与温度无关。半衰期是放射性元素的固有属性，不会因温度变化而改变，故D错误；
故选：A。
【点评】本题的关键在于理解核反应的基本类型（裂变和聚变）、比结合能的概念、物质波的德布罗意关系以及半衰期的定义。正确理解这些概念是解答此类问题的基础。
4．（2025 盐城一模）日本排入海洋的核污水中含具有放射性的氚（H），其衰变方程为H→He+X，半衰期为12.43年。下列说法正确的是（　　）
A．X为e
B．该核反应过程中没有质量亏损
C．H的比结合能小于He的比结合能
D．经过24.86年，核污水中所含有的氚还有一半未发生衰变
【考点】爱因斯坦质能方程的应用；β衰变的特点、本质及方程；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；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】根据核反应方程遵循质量数和电荷数守恒判定X；衰变过程中要释放能量，伴随质量亏损反应后能量更低，原子更稳定，根据半衰期相关公式计算D。
【解答】解：A.原子核反应中满足质量数守恒和电荷数守恒，可得X为e，故A错误；
BC.衰变过程中要释放能量，伴随质量亏损，且反应后能量更低，原子更稳定，比结合能更大，故B错误，C正确；
D.若放射性元素半衰期为T，经历时间t后剩余放射性元素的含量占比为
k
解得k
可知核污水中所含有的氚还有未发生衰变，故D错误。
故选：C。
【点评】本题主要考查了衰变的判定，以及半衰期的计算，解题关键是掌握衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒。
5．（2024 南通一模）碳14能够自发地进行衰变：。碳14的半衰期为5730年。在考古和经济建设中可用碳14测定年代。以下说法正确的是（　　）
A．衰变放出的X是一种穿透能力极强的高频电磁波
B．碳14的衰变方程为
C．温度升高，碳14的半衰期会变长
D．衰变后X与氮核的质量之和等于衰变前碳核的质量
【考点】原子核的半衰期及影响因素；α、β、γ射线的本质及特点；β衰变的特点、本质及方程．
【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】B
【分析】AB.根据核反应方程的书写规则判断产生的粒子以及粒子属性；
C.根据半衰期与外界条件无关进行判断；
D.根据质能方程分析存在质量亏损。
【解答】解：AB．根据反应过程电荷数守恒和质量数守恒可知其核反应方程为，可知X为电子，即衰变放出的是β射线，γ射线才是一种穿透能力极强的高频电磁波，故A错误，B正确；
C．放射性元素的半衰期是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故C错误；
D．碳14自发地进行衰变，衰变中释放了能量，根据质能方程可知存在质量亏损，所以衰变后X与氮核的质量之和小于衰变前碳核的质量，故D错误。
故选：B。
【点评】考查放射性元素的衰变和半衰期的问题，会根据题意进行准确分析解答。
6．（2025 宁波校级一模）静止在O点的C原子核发生衰变的同时，空间中出现如图所示的匀强电场。之后衰变产物A、B两粒子的运动轨迹OA、OB如图虚线所示，不计重力和两粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　）
A．A粒子为Be粒子
B．C原子核发生的是β衰变
C．两粒子始终处在同一等势面上
D．经过相等时间A、B粒子位移比为2：5
【考点】β衰变的特点、本质及方程；从能量转化与守恒的角度解决电场中的问题．
【专题】定性思想；定量思想；推理法；衰变和半衰期专题；分析综合能力．
【答案】A
【分析】同种电性粒子在电场中受力方向相同，可由此判断衰变类型；核反应前后质量数与核外电子数守恒；带电粒子在电场中做类平抛运动，可结合平抛运动规律求解。
【解答】解：AB．根据A、B两粒子的运动轨迹，可知其所受电场力均与电场方向相同，即两粒子均带正电，可知原子核发生的是α衰变，由衰变反应前后质量数与核电荷数守恒可得，衰变后放出α粒子和质量数为10，核电荷数为4的粒子，即为。
又有衰变过程动量守恒，则mAvA﹣mBvB＝0
可知，质量越大，速度越小，即的初速度小于α粒子的初速度，粒子在电场中做类平抛运动，则有x＝vt，
解得
根据图像可知，当竖直分位移大小相等时，的初速度小，电荷量多，则水平分位移小一些，可知A粒子为Be粒子，故A正确，B错误；
C．根据上述有
可知，若时间相等，的比荷小于α粒子的比荷，即经历相等时间，的竖直分位移小于α粒子的竖直分位移，匀强电场等势面与电场线垂直，即两粒子飞出后不在同一等势面上，故C错误；
D．根据上述有x＝vt，规定vA的方向为正方向，由动量守恒得mAvA﹣mBvB＝0
解得，经过相等时间A、B粒子水平分位移比vAt：vBt
可知，经历相等时间A、B粒子水平分位移比为2：5，位移之比并不等于2：5，故D错误。
故选：A。
【点评】本题把衰变与静电场类平抛运动进行结合，属于综合类考题，考生需通过运动规律与衰变规律进行分析判断，同时在做题时注意衰变反应也是符合动量守恒条件的。
7．（2025 四川模拟）“18氟一氟代脱氧葡萄糖正电子发射计算机断层扫描术是种非创伤性的分子影像显像技术。该技术中的核由质子p轰击O核生成，相应核反应方程式为（　　）
A．→
B．→
C．→
D．→
【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；寻找守恒量法；原子的核式结构及其组成；理解能力．
【答案】B
【分析】根据质量数守恒和电荷数守恒，分析得出相应核反应方程式。
【解答】解：根据质量数守恒和电荷数守恒可得相应核反应方程式为，故ACD错误，B正确。
故选：B。
【点评】解答本题的关键要掌握核反应方程遵守的规律：质量数守恒和电荷数守恒，来检验核反应方程是否配平。
8．（2025 河南模拟）核电池是利用放射性同位素衰变释放能量发电的装置，并应用在“嫦娥四号”的着陆器和月球车上。某种核电池原料为钚的氧化物，核反应方程为。则X为（　　）
A． B． C． D．
【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】D
【分析】根据核反应方程的书写原则，电荷数和质量数守恒进行分析解答。
【解答】解：根据质量数守恒和核电荷数守恒，X的质量数为238﹣234＝4，电荷数为94﹣92＝2，故X为。故D正确，ABC错误。
故选：D。
【点评】考查核反应方程的书写原则，会根据题意进行准确分析解答。
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2024 天津）中国钍基熔盐堆即将建成小型实验堆，为我国能源安全和可持续发展提供有力支持。反应堆中涉及的核反应方程有：①②，下列说法正确的是（　　）
A．方程①中X是中子
B．方程②中发生了β衰变
C．受反应堆高温影响，的半衰期会变短
D．方程②释放电子，说明电子是原子核的组成部分
【考点】原子核的半衰期及影响因素；核反应前后质量数、质子数、中子数、核子数等参数的关系；β衰变的特点、本质及方程．
【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】AB
【分析】AB.根据电荷数守恒和质量数守恒规律进行分析判断，结合反应产物分析衰变类型；
C.根据放射性元素的半衰期的决定因素进行分析解答；
D.根据β衰变的原理进行分析解释。
【解答】解：A．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，方程①中X是中子，故A正确；
B．方程②中放出的粒子是电子，则发生了β衰变，故B正确；
C．半衰期只由原子核自身决定，与外界因素无关，也不会受反应堆高温影响，故的半衰期不变，故C错误；
D．方程②释放电子，但该电子是由于原子核的中子转化为质子释放出来的，并不能说明电子是原子核的组成部分，故D错误。
故选：AB。
【点评】考查核反应方程的书写规则以及放射性元素半衰期等知识，会根据题意进行准确分析解答。
（多选）10．（2024秋 迎泽区校级月考）1898年，居里夫妇发现了一种能够发出很强射线的新元素——钋（），为此居里夫人获得了诺贝尔化学奖。现把原子核静止放在匀强磁场中的a点，某一时刻发生β衰变，产生了新核At，形成了如图所示的A和B两个圆轨迹。下列说法正确的是（　　）
A．的衰变方程为→
B．把放在磁场中，其半衰期会增大
C．A、B两个圆的半径之比为85：1
D．释放出的粒子和反冲核圆周运动的旋转方向均为顺时针方向
【考点】β衰变的特点、本质及方程；带电粒子在匀强磁场中的圆周运动．
【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】A.根据质量数和电荷数守恒进行分析判断；
B.根据半衰期的决定因素进行分析判断；
C.根据动量守恒定律结合洛伦兹力提供向心力导出半径的表达式并进行判断；
D.根据左手定则进行分析判断。
【解答】解：A.衰变过程满足质量数和电荷数守恒，则的衰变方程为→，故A正确；
B.放射性元素的半衰期是由原子核自身的因素决定的，跟原子所处的物理环境和化学状态没有关系，故B错误；
C.原子核发生衰变时，由动量守恒可知粒子和新核的动量大小相等、方向相反，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，则有，可得圆周运动半径为，可知半径R与电荷量q成反比，则A、B两个圆的半径之比为
RA：RB＝85：1，故C正确；
D.新核带正电，由左手定则知，新核的速度方向向右，为逆时针方向，β粒子的速度方向向左，为顺时针方向，故D错误。
故选：AC。
【点评】考查核反应方程的书写原则以及半衰期，左手定则问题，会根据题意进行准确分析解答。
（多选）11．（2024春 滨州期末）2023年6月10日，四川省文物考古研究院对外公布：三星堆遗址祭祀区再现两件跨坑拼对成功的大型青铜器。利用衰变的测年技术可进行考古研究，其衰变方程为。已知的半衰期为5730年，若的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　）
A．衰变中产生的电子是核内中子转化来的
B．全球变暖会导致14C半衰期变短
C．1000个经过11460年剩下250个没有发生衰变
D．的比结合能比的比结合能小
【考点】核反应前后存在质量亏损及其计算；β衰变的特点、本质及方程；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；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理论证能力．
【答案】AD
【分析】根据β衰变的实质分析A；放射性元素的衰变快慢跟物理、化学状态无关，具有统计意义；根据质能方程分析D。
【解答】解：A．根据β衰变的实质可知，衰变中产生的电子是核内中子转化来的，故A正确；
B．半衰期由原子核本身的性质决定，与原子核的物理状态和化学状态无关，全球变暖不会导致半衰期变短，故B错误；
C．半衰期是大量原子核的一个统计规律，少数原子核不成立，故C错误；
D．衰变过程中，释放的能量为，因为衰变过程中释放的能量等于结合能的增加，而结合能等于质量数与比结合能的乘积，所以的比结合能比的比结合能小，故D正确。
故选：AD。
【点评】解题关键是知道放射性元素的衰变快慢与物理、化学状态无关；正确运用爱因斯坦质能方程。
（多选）12．（2024秋 杭州月考）关于下面四幅图涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　）
A．图甲当水从盛水容器的弯管中喷出时，容器会旋转起来，这是利用反冲的原理
B．图乙当光经过大头针尖时发现影子中出现明暗相间的条纹，这是光的干涉现象
C．图丙是卢瑟福的α粒子散射实验，可用于估算原子核的大小
D．图丁是核反应堆示意图，镉棒的作用是与中子碰撞，使“快中子”变为“慢中子”
【考点】重核的裂变及反应条件；反冲现象中的动量守恒；光的干涉现象；卢瑟福α粒子散射实验．
【专题】定性思想；推理法；原子的核式结构及其组成；分析综合能力．
【答案】AC
【分析】根据反冲原理分析；根据光的衍射分析；根据α粒子散射实验的成就分析；根据镉棒的作用进行分析。
【解答】解：A、图甲当水从下方弯曲喷口流出时水对喷口有反冲作用，使容器旋转起来，这是利用反冲的原理，故A正确；
B、光经过大头针尖时，大头针尖边缘轮廓会模糊不清，这是光的衍射现象，故B错误；
C、卢瑟福用α粒子轰击原子而产生散射的实验，在分析实验结果的基础上。他提出了原子核式结构模型，并可以估算原子核的大小，故C正确；
D、核电站中镉棒的作用是用来吸收中子，从而起到控制核反应速度的作用，故D错误，
故选：AC。
【点评】该题考查反冲、光的衍射、α粒子散射实验以及核反应的知识，知识点多，但都是一些记忆性的知识点，在平时的学习中多加积累即可。
三．填空题（共4小题）
13．（2024 泉州二模）“嫦娥三号”中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能的同时还能提供一定能量用于舱内温度控制。“核电池”利用了Pu的衰变，Pu在放出一个α粒子后衰变为一个新的原子核，新核的中子数比Pu的中子数少 　2　个；Pu在月球上的衰变速度与在地球上的衰变速度相比 　一样块　（选填“快了”、“慢了”、“一样快”），新原子核的平均结合能 　小于　（选填“大于”“等于”或“小于”）Pu的平均结合能。
【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；原子的核式结构及其组成；衰变和半衰期专题；推理论证能力．
【答案】2；一样快；大于。
【分析】根据核反应前后质量数和电荷数守恒的特点得出新核的质量数与电荷数，然后求出中子数；根据结合能的变化比较比结合能大小；元素的半衰期不受外界因素影响。
【解答】解：的质量数为238，电荷数为94，则中子数为n＝238﹣94＝144；根据质量数和电荷数守恒可知新核的质量数为A′＝238﹣4＝234，电荷数z′＝94﹣2＝92，可知新核的中子数n′＝234﹣92＝142，新核的中子数比Pu的中子数2个；
元素的半衰期只受核子本身的性质影响，不会受到环境的影响，所以两种情况下衰变的速度一样快；
发生的核反应是α衰变，由于α衰变是自然发生的，衰变的过程中释放核能，且α粒子的比结合能较小，所以新核的比结合能比的比结合能大。
故答案为：2；一样快；大于。
【点评】本题主要考查了原子核的衰变问题，理解衰变前后的质量数守恒和电荷数守恒，结合半衰期的影响因素即可完成分析。
14．（2024 泉州模拟）2023年8月25日，“中国环流三号”托卡马克装置首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，是我国核能开发进程中的重要里程碑。其中的核反应方程之一为HeH→He+X，则该核反应属于 　聚变　（选填“聚变”或“裂变”）反应，X是 　质子　（选填“质子”或“中子”）。已知He核的质量为m1，H核的质量为m2，He核的质量为m3，X的质量为m4，真空中光速为c，则该核反应释放的核能大小为 　　。
【考点】轻核的聚变及反应条件；爱因斯坦质能方程的应用．
【专题】信息给予题；定量思想；推理法；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】聚变；质子；。
【分析】根据核反应类型的理解分析作答；
根据质量数和电荷数守恒求解作答；
根据爱因斯坦质能方程求解核反应释放的核能。
【解答】解：核反应方程
属于核聚变反应；
设，根据质量数守恒3+2＝4+A
解得A＝1
根据电荷数守恒2+1＝2+Z
解得Z＝1
因此可知，反应式中的X为质子（）；
根据爱因斯坦的质能方程可知，该核反应释放的核能为。
故答案为：聚变；质子；。
【点评】本题主要考查了轻核聚变过程中质量数和电荷数守恒，要理解爱因斯坦质能方程，并能求解核反应释放的核能。
15．（2024 福州二模）“玉兔二号”装有核电池，能将衰变释放的核能一部分转换成电能。的衰变方程为→，其中X等于 　234　，的平均结合能 　小于　（选填“大于”、“等于”或“小于”）的平均结合能，从地球到月球，的半衰期 　不变　（选填“变大”、“不变”或“变小”）。
【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】234；小于；不变
【分析】根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒判断；衰变过程，释放大量能量，平均结合能增大，半衰期与外界因素无关。
【解答】解：衰变过程中电荷数和质量数守恒，则X＝238﹣4＝234；衰变过程，释放大量能量，平均结合能增大，则的平均结合能小于的平均结合能；半衰期与外界因素无关，所以从地球到月球，的半衰期不变；
故答案为：234；小于；不变
【点评】本题考查了核反应方程及比结合能，要求学生明确核反应过程中，质量数守恒和电荷数守恒。
16．（2024 鲤城区校级二模）如图所示关于原子核结构探究的一个重要实验示意图，图中放射性元素钋射出的①是 　α　粒子（选填“α”或“β”），科学家查德威克研究证实从金属铍射出的射线②是由 　中子　组成的（选填“中子”或“γ射线”）。铍核发生的核反应方程为 　→　。
【考点】人工核反应．
【专题】定性思想；归纳法；衰变和半衰期专题；理解能力．
【答案】α，中子，→。
【分析】天然放射性元素钋（Po）放出的α射线轰击铍时会产生高速中子流，轰击石蜡时会打出质放射性元素钋发生衰变放出粒子1是碳原子，由质量数守恒知生成的为C12，图中射线从石蜡中打出的粒子2是中子。
【解答】解：查德威克根据放射性元素钋射出的α粒子轰击金属铍发现了中子，其核反应方程为→。
故答案为：α，中子，→。
【点评】本题考查了天然放射现象，核反应产生的粒子，会利用质量数守恒和电荷数守恒判断核反应方程式的书写。
四．解答题（共4小题）
17．（2024秋 南充月考）一个静止的放射性原子核X发生了一次α衰变变成新核Y，放射出的α粒子的质量为m，速度的大小为v，真空中的光速为c。
（1）写出该α衰变方程；
（2）若该原子核发生衰变后的新核质量为M，求衰变后新核的速度大小；
（3）设该衰变过程释放的核能全部转化为α粒子和新核的动能，求衰变过程的质量亏损Δm。
【考点】核反应前后存在质量亏损及其计算；某一方向上的动量守恒问题；α衰变的特点、本质及方程．
【专题】定量思想；寻找守恒量法；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理论证能力．
【答案】（1）α衰变方程为：→；
（2）新核的速度大小为；
（3）衰变过程中的质量亏损为。
【分析】（1）根据质量数守恒、核电荷数守恒，可得出衰变方程；
（2）根据动量守恒，可计算新核的速度；
（3）根据质量亏损释放的能量，与α粒子和新核获得的动能的关系，可计算质量亏损。
【解答】解：（1）由核反应过程中，质量数守恒、核电荷数守恒，可知新核的质量数为：A﹣4；核电荷数为：Z﹣2；
α衰变方程为：→；
（2）以α粒子的速度方向为正方向，则由动量守恒可知：mv﹣Mv1＝0，解得：；
（3）由能量守恒可知，质量亏损释放的能量，与α粒子和新核获得的动能之和相等，
即：，代入（2）中的新核速度大小，解得：。
答：（1）α衰变方程为：→；
（2）新核的速度大小为；
（3）衰变过程中的质量亏损为。
【点评】本题考查衰变过程的分析，注意守恒量的应用，在核反应中，质量数、核电荷数守恒；在衰变过程中，动量守恒、能量守恒。
18．（2024秋 徐汇区校级期中）正电子发射断层扫描（PET）是一种核成像技术。检查前，将含有放射性元素的示踪剂注入患者体内，原子核衰变放出正电子。正电子与患者体内的电子湮灭过程中放出一对γ光子。探测器记录各处放出γ光子的情况，γ光子越多，该处组织越活跃。
（1）正电子符号写为 　e　，的平均结合能为3MeV，其结合能为 　54　MeV。
（2）示踪剂中的可用高速质子轰击得到，核反应生成的另一个粒子是 　B　。
A.氦原子核
B.中子
C.电子
D.正电子
（3）若γ光子动量为p，真空速度c，该光子能量Eγ＝ 　cp　。
（4）（计算）如图某组织放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个静止的原子序数为Z的放射性原子核在图中AB连线的P处发生了一次α衰变释放新核Y。放射出的α粒子在与磁场垂直的平面内做半径为Rα的圆周运动。求：
①写出该衰变方程式；
②新核Y在磁场中做圆周运动的半径RY。
【考点】结合能（比结合）与核能的相关判断和计算；光子的动量；α衰变的特点、本质及方程；人工核反应．
【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】（1）e；54；（2）B；（3）cp；（4）①该衰变方程式为→YHe；②新核Y在磁场中做圆周运动的半径为Rα。
【分析】（1）根据结合能与比结合能的概念解答；
（2）根据电荷数守恒和质量数守恒解答；
（3）根据光子能量与λ联立解答；
（4）①根据电荷数守恒和质量数守恒解答；
②根据洛伦兹力提供向心力结合动量公式解答。
【解答】解：（1）正电子符号写为e；的平均结合能为3MeV，其结合能为E＝18×3MeV＝54MeV
（2）示踪剂中的可用高速质子轰击得到，根据电荷数守恒和质量数守恒可得，其核反应方程为
H→n
所以生成的另一个粒子是中子，故B正确，ACD错误。
故选：B。
（3）根据康普顿效应，可知光子的波长为λ
频率为ν
光子的能量为
Eγ＝hν
解得Eγ＝cp
（4）①根据质量数和电荷数守恒可得，衰变方程为
→YHe
②带电粒子在磁场中做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可知
qvB＝m
解得
R
衰变过程动量守恒，则α粒子与新核Y的动量大小mv相等，根据轨道半径公式结合电荷数守恒，则有
解得
RYRα
故答案为：（1）e；54；（2）B；（3）cp；（4）①该衰变方程式为→YHe；②新核Y在磁场中做圆周运动的半径为Rα。
【点评】本题考查了量子物理部分的知识，对量子理论考查的很全面。掌握光子能量与动量的公式，要知道粒子在磁场中的运动规律，原子核衰变过程满足动量守恒定律。
19．（2024秋 海口期末）嫦娥六号除了太阳能板之外，还带了一块“核电池“。某核电池中一个静止的原子核发生了一次α衰变，放射出的核质量为m，速度的大小为v，生成的新核Pb质量为M。
（1）写出该衰变的核反应方程；
（2）若该核反应过程中释放的核能全部转化为动能，求衰变过程释放的核能。
【考点】爱因斯坦质能方程的应用；α衰变的特点、本质及方程．
【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）该衰变的核反应方程为；
（2）衰变过程释放的核能为。
【分析】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒得出衰变的方程；
（2）根据动量守恒及能量守恒定律求解。
【解答】解：（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可得该衰变的核反应方程
（2）规定新核运动方向为正方向，由动量守恒定律
0＝Mv′﹣mv
由能量守恒定律可知，该衰变过程释放的核能为
联立解得：
答：（1）该衰变的核反应方程为；
（2）衰变过程释放的核能为。
【点评】本题主要考查了衰变及动量守恒定律的应用，熟悉核反应方程的写法，结合动量守恒定律和能量守恒即可完成分析。
20．（2024秋 南京期中）碳﹣14（）是碳﹣12（）的一种同位素，具有放射性。如图甲是一个粒子检测装置的示意图，图乙为其俯视图，粒子源释放出经电离后的碳﹣14与碳﹣12原子核（初速度忽略不计），经直线加速器加速后由通道入口的中缝MN进入通道，该通道的上下表面是内半径为R、外半径为3R的半圆环，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于半圆环，正对着通道出口处放置一张照相底片，能记录粒子从出口射出时的位置。当直线加速器的加速电压为U0时，碳﹣12原子核恰好能击中照相底片的正中间位置，则：
（1）碳﹣14具有放射性，会发生β衰变，请写出它的衰变方程，并计算碳﹣12原子核的比荷；
（2）照相底片上碳﹣14与碳﹣12原子核所击中位置间的距离（结果用根号表示）；
（3）若加速电压在之间变化，求碳﹣12原子核在磁场中运动的最短时间。
【考点】β衰变的特点、本质及方程；带电粒子由电场进入磁场中的运动．
【专题】定量思想；推理法；带电粒子在复合场中的运动专题；推理论证能力．
【答案】（1）碳﹣14具有放射性，会发生β衰变，它的衰变方程为，碳﹣12原子核的比荷为；
（2）照相底片上碳﹣14与碳﹣12原子核所击中位置间的距离为；
（3）若加速电压在之间变化，碳﹣12原子核在磁场中运动的最短时间为。
【分析】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒写出衰变方程；根据动能定理结合牛顿第二定律计算比荷；
（2）根据动能定理和牛顿第二定律分别求出两种粒子的轨道半径，然后根据几何关系计算；
（3）计算出粒子的最小偏转角，进而根据周期公式计算最短时间。
【解答】解：（1）碳14衰变成为氮14的过程，会放出β射线，其衰变方程为
由题意可知当碳﹣12恰好能击中照相底片的正中间位置时，其运动半径为
r＝R+R＝2R
设碳﹣12经过加速后获得的速度大小为v，根据动能定理有
根据牛顿第二定律有
联立解得
，
（2）设碳﹣12粒子和碳﹣14粒子经过加速后获得的速度大小分别为v1、v2，根据动能定理有
根据牛顿第二定律有
联立解得
r1＝2R，
则照相底片上碳﹣12和碳﹣14所击中位置间的距离
（3）粒子在磁场做圆周运动的半径与加速电压和比荷的关系
若，碳﹣12粒子的半径范围
粒子打在内圆环上，轨迹与内圆环交于C点。当MC⊥CO时，圆弧MC对应的圆心角θ最小，用时最短，则有
，
答：（1）碳﹣14具有放射性，会发生β衰变，它的衰变方程为，碳﹣12原子核的比荷为；
（2）照相底片上碳﹣14与碳﹣12原子核所击中位置间的距离为；
（3）若加速电压在之间变化，碳﹣12原子核在磁场中运动的最短时间为。
【点评】能够分析清楚粒子的运动过程，掌握洛伦兹力提供向心力公式的应用，以及动能定理的应用是解题的基础。
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