【期末押题预测】期末核心考点 原子核与基本粒子（含解析）2024-2025学年高二下学期物理教科版（2019）

中小学教育资源及组卷应用平台
期末核心考点 原子核与基本粒子
一．选择题（共7小题）
1．（2025春 重庆月考）科学家发现在月球上含有丰富的（氦3），它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为。则下列关于该反应的说法，正确的是（　　）
A．该反应没有质量亏损
B．X为α粒子
C．X比β射线的穿透能力强
D．X的结合能小于
2．（2025 山东模拟）2025年3月国内首款碳﹣14核电池原型机“烛龙一号”研制成功，该电池利用碳﹣14衰变释放的能量发电。由于碳﹣14半衰期为5730年，该电池具有超乎寻常的使用寿命，制备碳﹣14的核反应方程：Nn→C+X，碳﹣14的衰变方程：C→N+Y。下列说法正确的是（　　）
A．X为电子，Y为质子
B．Y是由碳﹣14核内的中子转化而来
C．若核电池中的碳﹣14半数发生衰变就不能正常供电，则该电池的使用寿命约为2865年
D．若在月球上使用该电池，环境温度变化太大会影响衰变释放能量，进而影响其稳定性
3．（2025 香坊区校级四模）下列关于图像的描述正确的是（　　）
A．图甲为分子间作用力与分子间距离的关系图像
B．由图乙可知0℃和100℃温度下，氧气分子占比最大的速率区间相同
C．由图丙可知放射性元素氢的半衰期为7.6d
D．由丁图可知中等大小的原子核的比结合能较大，这些核较稳定
4．（2025 历下区校级二模）贫铀是在提炼核弹及核燃料材料过程中产生的一种核废料，其主要成分是U，这种材料密度大、硬度高、强度和韧性好，可用于制作坦克装甲、燃料电池等。U发生α衰变时形成新核X，同时放出γ射线。以下说法正确的是（　　）
A．该衰变过程的方程可写为UHe→X
B．新核X的结合能与U的结合能之差即为α粒子的结合能
C．衰变反应中的γ射线为高频电磁波，具有极强的穿透性
D．质量为m的U原子核经过两个半衰期后，产生的新核质量为m
5．（2025 南充模拟）将一块放射性物质放入上端开孔的铅盒中，再将铅盒放在垂直纸面向外的匀强磁场中，发现放射性物质发出的三种射线发生如图所示偏转，下列说法正确的是（　　）
A．甲射线是高速电子流
B．乙射线常用于常规人体透视
C．三种射线中丙射线的贯穿本领最强
D．一个半衰期后，铅盒中物质的质量为刚放入时的一半
6．（2025 青秀区校级模拟）目前放射性元素镅应用广泛，是火灾自动报警器等设备内重要的放射源，其衰变方程为Am→Np+X+γ，已知Am核的质量为m1，Np核的质量为m2，X的质量为m3，真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　）
A．的比结合能大于的比结合能
B．X为α粒子，衰变释放的能量，不是的结合能
C．X为α粒子，钼的衰变会随环境温度降低逐渐变慢
D．衰变后核核外电子处于高能级，向低能级跃迁发出γ射线
7．（2025 广州模拟）太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，其中一种核反应方程为He+X→Be+γ，方程中X表示某种粒子，Be是不稳定的粒子，其半衰期为T，则下列说法正确的是（　　）
A．此核反应是裂变反应
B．若使Be的温度降低，其半衰期会减小
C．经过2T，一定质量的Be占开始时的
D．X粒子是He
二．多选题（共3小题）
（多选）8．（2025春 北碚区校级期中）核污染水中的放射性物质会通过食物链进入人体，对人体健康造成威胁。在核污染水中含有大量放射性元素I，其衰变方程为I→Xe+X，I半衰期为8天，则（　　）
A．X是来自于I原子的核外电子
B．I的半衰期将随环境温度和压强变化而变化
C．I比Xe的比结合能小
D．大量I元素经过24天，87.5%的I原子核发生了衰变
（多选）9．（2025春 沙河口区校级期中）某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q。其方程为→，并假设释放的能量全都转化为新核Y和Z的动能，其中Z的速度为v，以下结论正确的是（　　）
A．Y原子核的动能是Z原子核的动能的倍
B．Y原子核的速度大小为v
C．Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大（c1为光速）
D．在瓦房店红沿河核电站产生的核能反应与该核反应属于同种类型
（多选）10．（2025 丹东模拟）下列说法中正确的是（　　）
A．一个氢原子从n＝4激发态跃迁到基态最多能发出3种不同频率的光
B．用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，不可能使氘核分解为一个质子和一个中子
C．Th的半衰期是24天，48个Th核经过72天后一定剩下6个Th核
D．各种原子吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的发射光谱中的一条亮线相对应
三．填空题（共3小题）
11．（2025 鼓楼区校级模拟）全球首座球床模块式高温气冷堆核电站—山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程送电成功，标志着我国成为世界少数几个掌握第四代核能技术的国家之一。目前核电站获取核能的基本核反应方程：，这个核反应方程中的X表示 　 　 。这个核反应释放出大量核能；的比结合能 　 　 （选填“大于”“等于”或“小于”）的比结合能。已知、、、X的质量分别为m1、m2、m3、m4，真空中的光速为c，这个核反应中释放的核能ΔE＝　 　 。
12．（2025 福州四模）2025年3月28日，我国自主研制的“中国环流三号”首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的参数水平，标志着中国核能开发迈出重要一步。该核反应方程为，方程式中的X为 　 　 （选填“电子”、“中子”或“质子”），该反应属于核 　 　 （选填“聚变”或“裂变”）；反应前后质量亏损约为0.02u，释放能量约为 　 　 MeV（质量亏损1u释放931.5MeV的核能）。
13．（2025 泉州模拟）如图3张图为对原子及原子核结构规律的研究：图1中穿透能力最强的射线是 　 　 （填“1”、“2”或“3”）；图2中镉棒的作用是 　 　 ；卢瑟福根据图3中的实验现象提出了原子的 　 　 模型。
四．解答题（共2小题）
14．（2025 上海模拟）20世纪之交，电子的发现揭开了人类探索物质微观结构的序幕。
（1）（多选）在真空中，X射线与红外线相比，X射线的 　 　 。
A．频率更大
B．波长更大
C．传播速度更大
D．光子能量更高
（2）用波长为λ的X射线照射逸出功为W的锌板，打出光电子的最大初动能为 　 　 。
A．
B．
C．
D．
（3）X射线照射在石墨表面，经石墨散射后会出现波长更长的X射线，这种现象叫 　 　 。
（4）法国物理学家德布罗意提出物质波的概念，即所有实物粒子都具有波动性。求质量为9.1×10﹣31kg的静止电子经200V电压加速后，则其物质波的波长为 　 　 m（已知e＝1.6×10﹣19C，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J s，结果保留2位有效数字）。
（5）23.80g某放射性元素发生α衰变，经过9天还剩下10g，则该元素的半衰期T＝ 　 　 天；该衰变产生的射线照射带电验电器，电荷很快消失，是利用了射线的 　 　 （选填：A．穿透本领，B．电离本领）。若将该元素和另一元素（半衰期大于T）化学反应后形成化合物，化合物中该元素的半衰期为T′，则T′　 　 T（选填：A．＞，B．＝，C．＜）。
（6）天然放射性元素钍经过一系列α衰变和β衰变之后，变成铅，则铅208比钍232少 　 　 个中子；此衰变过程中共有 　 　 次α衰变和 　 　 次β衰变。
（7）核电站发电的能量来自于 　 　 （选填：A．核裂变，B．核聚变，C．化学变化）；原子核的比结合能随质量数的变化图像如图所示，根据该图像和对核能的认识，下列说法正确的是 　 　 。
A．质量数越大，比结合能越大
B．质量数较小的轻核结合成中等质量的核时要吸收能量
C．比结合能越大的原子核，核子平均质量越小
D．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的质量之和一定大于原来重核的质量
15．（2025春 沙河口区校级期中）已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，的质量为m3，真空中的光速为c。
（1）写出两个氘核聚变为一个的核反应方程，并计算释放的能量；
（2）质量为M的氘核完全聚变为，释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的能量？已知煤的热值（单位质量的煤完全燃烧释放的能量）为q，题中所用物理量的单位均为国际单位制单位。
期末核心考点 原子核与基本粒子
参考答案与试题解析
一．选择题（共7小题）
1．（2025春 重庆月考）科学家发现在月球上含有丰富的（氦3），它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为。则下列关于该反应的说法，正确的是（　　）
A．该反应没有质量亏损
B．X为α粒子
C．X比β射线的穿透能力强
D．X的结合能小于
【考点】核聚变的反应方程；α、β、γ射线的本质及特点；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；重核的裂变和轻核的聚变专题；推理论证能力．
【答案】B
【分析】核聚变反应会释放能量，有质量亏损；
根据质量数和电荷数守恒分析；
α粒子的穿透能力比β射线的穿透能力弱；
结合能：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量。
【解答】解：A、核聚变反应的特点是两个轻核结合成质量较大的核，核反应会释放出巨大的能量，且伴随着质量亏损，故A错误；
B、根据质量数和电荷数守恒可知，X为，即α粒子，故B正确；
C、α粒子的穿透能力比β射线的穿透能力弱，故C错误；
D、可以看作是再结合一个中子形成的，故其结合能大于，故D错误。
故选：B。
【点评】解题关键是能够知道核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒；核反应方程释放巨大能量的同时，伴随着质量亏损；什么是结合能要熟记，难度不大。
2．（2025 山东模拟）2025年3月国内首款碳﹣14核电池原型机“烛龙一号”研制成功，该电池利用碳﹣14衰变释放的能量发电。由于碳﹣14半衰期为5730年，该电池具有超乎寻常的使用寿命，制备碳﹣14的核反应方程：Nn→C+X，碳﹣14的衰变方程：C→N+Y。下列说法正确的是（　　）
A．X为电子，Y为质子
B．Y是由碳﹣14核内的中子转化而来
C．若核电池中的碳﹣14半数发生衰变就不能正常供电，则该电池的使用寿命约为2865年
D．若在月球上使用该电池，环境温度变化太大会影响衰变释放能量，进而影响其稳定性
【考点】半衰期的相关计算；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；衰变和半衰期专题；理解能力．
【答案】B
【分析】根据核反应方程书写规律：电荷数守恒和质量数守恒；半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关；根据β衰变的本质判断。
【解答】解：A．根据电荷数守恒和质量数守恒可知X的质量数是1，电荷数也是1，所以X是振子；Y的质量数是0，电荷数是﹣1，所以Y是电子，故A错误；
B．β衰变辐射出的电子来自于碳原子核内的中子转变为质子时放出的电子，故B正确；
C．若核电池中的碳﹣14半数发生衰变就不能正常供电，则该电池的使用寿命约为5730年，故C错误；
D．半衰期由原子核本身决定，外界条件不会引起半衰期发生变化，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查学生对半衰期的理解与应用能力，需要学生熟知核反应方程的书写规则和半衰期的概念，体现了物理观念这一核心素养，注意半衰期的适用条件，及影响因素。
3．（2025 香坊区校级四模）下列关于图像的描述正确的是（　　）
A．图甲为分子间作用力与分子间距离的关系图像
B．由图乙可知0℃和100℃温度下，氧气分子占比最大的速率区间相同
C．由图丙可知放射性元素氢的半衰期为7.6d
D．由丁图可知中等大小的原子核的比结合能较大，这些核较稳定
【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；分子间存在作用力及其与分子间距的关系；分子热运动速率随温度变化具有统计规律；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；爱因斯坦的质能方程应用专题；理解能力．
【答案】D
【分析】根据分子势能与分子之间距离的关系判断；气体的分子的运动的统计规律随温度的变化：中间多，两头少；由丙图可知，该种元素的原子核每经过7.6天还有没有发生衰变；比结合能越大越稳定。
【解答】解：A、在分子间距为r0时，引力与斥力相等，分子力为零，但分子间距为r0时分子势能最小，故曲线甲为分子间作用势能与分子间距离r的关系曲线，故A错误；
B、由图乙可知，温度为100℃的图线中速率大分子占据的比例较大，故B错误；
C、由丙图可知，该种元素的原子核每经过3.8d还有没有发生衰变，每经过7.6d还有没有发生衰变，可知放射性元素氢的半衰期为3.8d，故C错误；
D、由丁图可知，中等大小的核的比结合能量大，这些核最稳定，故D正确；
故选：D。
【点评】本题考查了分子力随分子距离变化的关系、不同温度下的分子速率分布图像、半衰期以及结合能等，都是一些记忆性的知识，在平时的学习中多加积累即可。
4．（2025 历下区校级二模）贫铀是在提炼核弹及核燃料材料过程中产生的一种核废料，其主要成分是U，这种材料密度大、硬度高、强度和韧性好，可用于制作坦克装甲、燃料电池等。U发生α衰变时形成新核X，同时放出γ射线。以下说法正确的是（　　）
A．该衰变过程的方程可写为UHe→X
B．新核X的结合能与U的结合能之差即为α粒子的结合能
C．衰变反应中的γ射线为高频电磁波，具有极强的穿透性
D．质量为m的U原子核经过两个半衰期后，产生的新核质量为m
【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；α衰变的特点、本质及方程；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】C
【分析】根据核反应方程的书写规则、质量亏损和结合能，γ射线的特点以及半衰期的知识进行分析解答。
【解答】解：A.衰变过程满足质量数和电荷数守恒，该衰变过程的方程可写为→，故A错误；
B.由于衰变过程释放能量，存在质量亏损，可知的结合能和新核X的结合能之差小于α粒子的结合能，故B错误；
C.衰变反应中的γ射线为高频电磁波，具有极强的穿透性，故C正确；
D.质量为m的原子核经过两个半衰期后，有的原子核发生了衰变，还剩下的原子核，产生的新核质量不是，故D错误。
故选：C。
【点评】考查核反应方程的书写规则、质量亏损和结合能，γ射线的特点以及半衰期的知识，会根据题意进行准确分析解答。
5．（2025 南充模拟）将一块放射性物质放入上端开孔的铅盒中，再将铅盒放在垂直纸面向外的匀强磁场中，发现放射性物质发出的三种射线发生如图所示偏转，下列说法正确的是（　　）
A．甲射线是高速电子流
B．乙射线常用于常规人体透视
C．三种射线中丙射线的贯穿本领最强
D．一个半衰期后，铅盒中物质的质量为刚放入时的一半
【考点】半衰期的相关计算；α、β、γ射线的本质及特点．
【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】A
【分析】在垂直纸面向外的磁场中，带正电的α射线（氦核）会向右偏转，带负电的β射线（高速电子流）会向左偏转，γ射线（中性）不偏转。
【解答】解：A.由分析知图中甲射线向左偏转，则其为β射线（高速电子流），故A正确；
B.常规人体透视使用X射线，而乙射线为γ射线（穿透力最强），虽可用于医疗（如肿瘤治疗），但并非透视的常规选择，故B错误；
C.乙射线不偏转，为γ射线，其穿透能力最强（能穿透几厘米厚的铅板），丙为α射线，穿透能力最弱，故C错误；
D.半衰期指放射性原子核数量减半，而非总质量减半（因衰变产物仍留在铅盒中）。实际质量减少量取决于衰变类型，通常远小于一半，故D错误。
故选：A。
【点评】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。
6．（2025 青秀区校级模拟）目前放射性元素镅应用广泛，是火灾自动报警器等设备内重要的放射源，其衰变方程为Am→Np+X+γ，已知Am核的质量为m1，Np核的质量为m2，X的质量为m3，真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　）
A．的比结合能大于的比结合能
B．X为α粒子，衰变释放的能量，不是的结合能
C．X为α粒子，钼的衰变会随环境温度降低逐渐变慢
D．衰变后核核外电子处于高能级，向低能级跃迁发出γ射线
【考点】爱因斯坦质能方程的应用；α衰变的特点、本质及方程；原子核的半衰期及影响因素；结合能（比结合）与核能的相关判断和计算．
【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】根据比结合能越大原子核越稳定，核反应过程满足质量数和电荷数守恒，结合半衰期与原子所处环境无关，以及跃迁的特点分析求解。
【解答】解：A．衰变后的核比核更稳定，比结合能越大原子核越稳定，则的比结合能小于的比结合能，故A错误；
B．根据核反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，X为α粒子（）；
根据质能方程可知衰变释放的能量为：
该能量为衰变释放的能量，不是的结合能，故B正确
C．半衰期与原子所处环境无关，故C错误；
D．衰变后核处于高能级，向低能级跃迁发出γ射线，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了近代物理相关知识，理解核反应过程满足质量数和电荷数守恒是解决此类问题的关键。
7．（2025 广州模拟）太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，其中一种核反应方程为He+X→Be+γ，方程中X表示某种粒子，Be是不稳定的粒子，其半衰期为T，则下列说法正确的是（　　）
A．此核反应是裂变反应
B．若使Be的温度降低，其半衰期会减小
C．经过2T，一定质量的Be占开始时的
D．X粒子是He
【考点】原子核的半衰期及影响因素；核反应前后存在质量亏损及其计算．
【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】D
【分析】根据轻核聚变、半衰期的决定因素和半衰期的计算公式以及核反应方程的书写规则进行分析解答。
【解答】解：A.热核反应是轻核聚变反应，故A错误；
B.温度不能改变放射性元素的半衰期，故B错误；
C.根据半衰期的计算公式可知，经过2T，一定质量的占开始时的，故C错误；
D.根据质量数和电荷数守恒可知，X粒子的质量数为4，电荷数为2，为，故D正确。
故选：D。
【点评】考查轻核聚变、半衰期的决定因素和半衰期的计算公式以及核反应方程的书写规则，会根据题意进行准确分析解答。
二．多选题（共3小题）
（多选）8．（2025春 北碚区校级期中）核污染水中的放射性物质会通过食物链进入人体，对人体健康造成威胁。在核污染水中含有大量放射性元素I，其衰变方程为I→Xe+X，I半衰期为8天，则（　　）
A．X是来自于I原子的核外电子
B．I的半衰期将随环境温度和压强变化而变化
C．I比Xe的比结合能小
D．大量I元素经过24天，87.5%的I原子核发生了衰变
【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；β衰变的特点、本质及方程；半衰期的相关计算．
【专题】定量思想；方程法；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】CD
【分析】根据质量数和电荷数守恒得出X的类型并找到其来源；衰变过程释放能量，生成物的比结合能大于反应物的比结合能；根据半衰期的影响因素完成分析。
【解答】解：A．根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数是0，电荷数是﹣1，X是电子，发生β衰变时，原子核内中子转化为质子和电子，大量电子从原子核释放出来形成β射线，故A错误；
B．半衰期是由放射性元素本身决定的，不随环境发生变化，故B错误；
C．由于衰变过程中释放核能，同时释放一个电子，所以的平均质量小，则比结合能大，即比结合能比的比结合能大，故C正确；
D．由于半衰期为8天，可知经过24天，即经过三个半衰期，剩余的为0.125m0，可知有87.5%的原子核发生了衰变，故D正确。
故选：CD。
【点评】本题主要考查了半衰期的相关应用，理解半衰期的概念，结合核反应前后的特点即可完成分析。
（多选）9．（2025春 沙河口区校级期中）某静止的原子核发生核反应且释放出能量Q。其方程为→，并假设释放的能量全都转化为新核Y和Z的动能，其中Z的速度为v，以下结论正确的是（　　）
A．Y原子核的动能是Z原子核的动能的倍
B．Y原子核的速度大小为v
C．Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大（c1为光速）
D．在瓦房店红沿河核电站产生的核能反应与该核反应属于同种类型
【考点】结合能与比结合能的概念及物理意义；动量守恒与能量守恒共同解决实际问题．
【专题】定量思想；推理法；动量与动能定理或能的转化与守恒定律综合；推理论证能力．
【答案】AB
【分析】根据动量守恒，动能和动量的关系式结合质量亏损，重核裂变的知识进行分析解答。
【解答】解：A.由动量守恒定律，两粒子的动量大小满足p＝mYvY＝mZv，根据，可得，即Y原子核的动能是Z原子核的动能的倍，故A正确；
B.同理，可知Y原子核的速度大小为，故B正确；
C.该反应放出核能，可知该反应有质量亏损，则Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量小（c1为光速），故C错误；
D.瓦房店红沿河核电站产生的核能是重核裂变反应，用中子轰击铀核产生链式反应，与该核反应不属于同种类型，故D错误。
故选：AB。
【点评】考查动量守恒，动能和动量的关系式结合质量亏损，重核裂变的知识，会根据题意进行准确分析解答。
（多选）10．（2025 丹东模拟）下列说法中正确的是（　　）
A．一个氢原子从n＝4激发态跃迁到基态最多能发出3种不同频率的光
B．用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，不可能使氘核分解为一个质子和一个中子
C．Th的半衰期是24天，48个Th核经过72天后一定剩下6个Th核
D．各种原子吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的发射光谱中的一条亮线相对应
【考点】半衰期的相关计算；玻尔原子理论的基本假设；分析能级跃迁过程中的能量变化（吸收或释放能量）．
【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】ABD
【分析】一个氢原子从n＝4激发态跃迁到基态最多能发出3种不同频率的光，根据半衰期的统计意义分析；原子的发射光谱都是线状谱，也叫特征谱线。
【解答】解：A、一个氢原子从n＝4激发态跃迁到基态最多能发出3种不同频率的光，故A正确；
B、核子结合成原子核与原子核分解为核子是逆过程，质量的变化相等，能量变化也相等，故用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，还要另给它们分离时所需要的足够的动能（光子方向有动量），所以不可能使氘核分解为一个质子和一个中子，故B正确；
C、半衰期是个统计概念，研究的是大量的原子核，不能用来判断少数几个原子核的变化，故C错误；
D、原子都是由原子核和电子组成的，但不同原子的原子结构不同，各种原子的原子光谱都有各自的特征谱线，原子吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的发射光谱中的一条亮线相对应，故D正确。
故选：ABD。
【点评】本题是考查半衰期、氢原子跃迁理论、光谱与光谱分析，正确区分连续谱和线状谱，知道光谱分析的原理。
三．填空题（共3小题）
11．（2025 鼓楼区校级模拟）全球首座球床模块式高温气冷堆核电站—山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程送电成功，标志着我国成为世界少数几个掌握第四代核能技术的国家之一。目前核电站获取核能的基本核反应方程：，这个核反应方程中的X表示 　　 。这个核反应释放出大量核能；的比结合能 　大于　 （选填“大于”“等于”或“小于”）的比结合能。已知、、、X的质量分别为m1、m2、m3、m4，真空中的光速为c，这个核反应中释放的核能ΔE＝　　 。
【考点】结合能（比结合）与核能的相关判断和计算；爱因斯坦质能方程的应用．
【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】（中子），大于，。
【分析】根据核反应方程的书写规则推导X的属性，根据比结合能越大越稳定进行分析判断，结合爱因斯坦的质能方程列式求解。
【解答】解：根据核反应书写规则，质量数守恒和电荷数守恒，X的质量数为1，电荷数为0，所以X表示中子，即；根据比结合能越大越稳定的规律可知，的比结合能大于的比结合能；根据爱因斯坦的质能方程，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝（m1+m4﹣m2﹣m3﹣3m4）c2＝（m1﹣m2﹣m3﹣2m4）c2。
故答案为：（中子），大于，。
【点评】考查核反应方程的书写规则以及爱因斯坦的质能方程，会根据题意进行分析求解。
12．（2025 福州四模）2025年3月28日，我国自主研制的“中国环流三号”首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的参数水平，标志着中国核能开发迈出重要一步。该核反应方程为，方程式中的X为 　中子　 （选填“电子”、“中子”或“质子”），该反应属于核 　聚变　 （选填“聚变”或“裂变”）；反应前后质量亏损约为0.02u，释放能量约为 　18.63　 MeV（质量亏损1u释放931.5MeV的核能）。
【考点】爱因斯坦质能方程的应用；核聚变的反应方程．
【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】中子，聚变，18.63。
【分析】根据质量数和电荷数守恒轻核聚变以及能量计算公式进行解答。
【解答】解：根据质量数和电荷数守恒，X的质量数为1，电荷数为0，则X为中子，该反应属于核聚变反应；反应前后质量亏损约为0.02u，释放能量约为E＝0.02u＝0.02×931.5MeV＝18.63MeV。
故答案为：中子，聚变，18.63。
【点评】考查质量数和电荷数守恒轻核聚变以及能量计算公式，会根据题意进行准确分析解答。
13．（2025 泉州模拟）如图3张图为对原子及原子核结构规律的研究：图1中穿透能力最强的射线是 　2　 （填“1”、“2”或“3”）；图2中镉棒的作用是 　吸收中子控制反应速度　 ；卢瑟福根据图3中的实验现象提出了原子的 　核式结构　 模型。
【考点】重核裂变的应用（核电站与反应堆）；卢瑟福α粒子散射实验；α、β、γ射线的本质及特点．
【专题】定性思想；归纳法；重核的裂变和轻核的聚变专题；理解能力．
【答案】2；吸收中子控制反应速度；核式结构。
【分析】根据α、β、γ射线的本质及特点分析判断；核反应堆示意图中，镉棒的作用是吸收中子，以控制核裂变反应的速度；卢瑟福根据α粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构模型。
【解答】解：由图可知，图1中穿透能力最强的射线是γ射线，即2射线；图2是核反应堆示意图，其中镉棒的作用是吸收中子，以控制核裂变反应的速度；图3是α粒子散射实验，卢瑟福根据α粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构模型。
故答案为：2；吸收中子控制反应速度；核式结构。
【点评】本题考查的是原子物理相关知识，包括射线的性质、核反应堆的组成部分及作用、原子结构模型的建立等内容。通过对这些知识点的考查，检验学生对原子及原子核结构规律的理解和掌握程度。
四．解答题（共2小题）
14．（2025 上海模拟）20世纪之交，电子的发现揭开了人类探索物质微观结构的序幕。
（1）（多选）在真空中，X射线与红外线相比，X射线的 　AD　 。
A．频率更大
B．波长更大
C．传播速度更大
D．光子能量更高
（2）用波长为λ的X射线照射逸出功为W的锌板，打出光电子的最大初动能为 　C　 。
A．
B．
C．
D．
（3）X射线照射在石墨表面，经石墨散射后会出现波长更长的X射线，这种现象叫 　康普顿效应　 。
（4）法国物理学家德布罗意提出物质波的概念，即所有实物粒子都具有波动性。求质量为9.1×10﹣31kg的静止电子经200V电压加速后，则其物质波的波长为 　8.7×10﹣11　 m（已知e＝1.6×10﹣19C，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J s，结果保留2位有效数字）。
（5）23.80g某放射性元素发生α衰变，经过9天还剩下10g，则该元素的半衰期T＝ 　3　 天；该衰变产生的射线照射带电验电器，电荷很快消失，是利用了射线的 　B　 （选填：A．穿透本领，B．电离本领）。若将该元素和另一元素（半衰期大于T）化学反应后形成化合物，化合物中该元素的半衰期为T′，则T′　B　 T（选填：A．＞，B．＝，C．＜）。
（6）天然放射性元素钍经过一系列α衰变和β衰变之后，变成铅，则铅208比钍232少 　16　 个中子；此衰变过程中共有 　6　 次α衰变和 　4　 次β衰变。
（7）核电站发电的能量来自于 　A　 （选填：A．核裂变，B．核聚变，C．化学变化）；原子核的比结合能随质量数的变化图像如图所示，根据该图像和对核能的认识，下列说法正确的是 　C　 。
A．质量数越大，比结合能越大
B．质量数较小的轻核结合成中等质量的核时要吸收能量
C．比结合能越大的原子核，核子平均质量越小
D．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的质量之和一定大于原来重核的质量
【考点】β衰变的特点、本质及方程；重核裂变的应用（核电站与反应堆）；φ﹣x图像斜率的物理意义；爱因斯坦光电效应方程．
【专题】定量思想；推理法；图析法；光电效应专题；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）AD；（2）C；（3）康普顿效应；（4）8.7×10﹣11；（5）3；B；B；（6）16；6；4；（7）A；C。
【分析】（1）根据频率与光子能量关系、波长关系以及真空中的波速进行分析判断；
（2）根据频率和波长关系导出频率表达式，再结合光电效应方程列式求解；
（3）、（4）根据康普顿效应以及动能定理、动量公式以及物质波波长表达式列式推导波长；
（5）根据半衰期的公式代入数据求解，结合半衰期的知识进行分析回答；
（6）根据质量数和质子数以及中子数关系求解，结合核反应方程式中的质量数守恒以及电荷数守恒计算求解；
（7）根据图像分析比结合能的变化情况、核能的释放和比结合能与核子的平均质量关系，质能方程等进行分析判断。
【解答】解：（1）在真空中，X射线与红外线相比，X射线波长更短，X射线频率更大，根据E＝hν，故X射线的光子能量更高，且X射线、红外线在真空中的传播速度相等，都等于c，故AD正确，BC错误；
故选：AD。
（2）此X射线的频率为，根据光电效应方程可得，故C正确，ABD错误。
故选：C。
（3）康普顿效应是指用X射线照射石墨等物质，由于石墨对X射线的散射作用，导致X射线的光子因失去能量而导致波长变长的现象；
（4）由动能定理可知，根据p ＝ mv，，联立可得，其物质波的波长为，代入数据解得λ＝8.7×10﹣11m。
（5）由，代入数据解得元素的半衰期T＝3天；
衰变产生的射线照射带正电验电器，电荷很快消失，是利用了射线的电子与验电器中的正电荷中和，其带电荷将消失，是利用了射线的电离本领，故A错误；B正确；
故选：B。
由于放射性元素的半衰期是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关，故T′＝T；故B正确，AC错误；
故选：B。
（6）铅208的中子数为208﹣82＝126，钍232的中子数为232﹣90＝142，则铅208比钍232的中子数目少142﹣126＝16个；
天然放射性元素Th经过一系列α衰变和β衰变之后，变成 Pb，设其核反应方程为，根据质量数与电荷数守恒有232＝208+4m，90＝82+2m﹣n，解得m＝6，n＝4，即此衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变。
（7）核电站利用重核裂变，链式反应获得能量，不是化学变化、也不是核聚变。故A正确，BC错误；
故选A；
A.根据图像可知，随质量数的增大，原子核的比结合能先增大后减小，故A错误；B.质量数较小的轻核的比结合能小于中等质量的核的比结合能，可知，质量数较小的轻核结合成中等质量的核时要释放能量，故B错误；C.比结合能越大的原子核，原子核越稳定，核子的平均质量越小，故C正确；D.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，该核反应释放能量，根据质能方程可知，反应过程存在质量亏损，即衰变产物的质量之和一定小于原来重核的质量，故D错误。
故选：C。
故答案为：（1）AD；（2）C；（3）康普顿效应；（4）8.7×10﹣11；（5）3；B；B；（6）16；6；4；（7）A；C。
【点评】考查核反应方程、放射性元素衰变，光电效应方程以及康普顿效应等知识，会根据题意进行准确分析和解答。
15．（2025春 沙河口区校级期中）已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，的质量为m3，真空中的光速为c。
（1）写出两个氘核聚变为一个的核反应方程，并计算释放的能量；
（2）质量为M的氘核完全聚变为，释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的能量？已知煤的热值（单位质量的煤完全燃烧释放的能量）为q，题中所用物理量的单位均为国际单位制单位。
【考点】核聚变的反应方程；功率的定义、物理意义和计算式的推导；爱因斯坦质能方程的应用．
【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）核反应方程为→；释放的能量为（2m1﹣m2﹣m3）c2；
（2）释放的能量相当于（2m1﹣m2﹣m3）c2千克煤完全燃烧放出的能量。
【分析】（1）先根据质量数守恒与核电荷数守恒书写核反应方程，再求出质量亏损，然后根据质能方程求出释放的能量；
（2）结合煤的燃烧值，由能量的关系即可求解。
【解答】解：（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可得：核反应方程式为
→
两个氘核聚变前后的质量亏损为
Δm＝2m1﹣m2﹣m3根据质能方程，释放的能量
ΔE＝Δmc2＝（2m1﹣m2﹣m3）c2
（2）质量为M的氘所含氘核数
N
完全聚变为氦3所释放的能量
E（2m1﹣m2﹣m3）c2
其释放的能量相当于煤完全燃烧的质量为
m（2m1﹣m2﹣m3）c2。
答：（1）核反应方程为→；释放的能量为（2m1﹣m2﹣m3）c2；
（2）释放的能量相当于（2m1﹣m2﹣m3）c2千克煤完全燃烧放出的能量。
【点评】涉及核能的问题，往往要先书写核反应方程，确定质量亏损，再依据爱因斯坦质能方程求核能。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)