【广东专版】86　第十五章　第2节　原子结构　原子核 课件《高考快车道》2026高考物理总复习

(共87张PPT)
第2节　原子结构　原子核
第十五章　原子结构　波粒二象性　原子核
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1．电子的发现：英国物理学家______发现了电子。
2．原子的核式结构
(1)α粒子散射实验：1909－1911年，英国物理学家______和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿____的方向前进，但有极少数α粒子发生了
大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，
也就是说它们几乎被“撞”了回来。
汤姆孙
卢瑟福
原来
(2)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______和几乎全部____都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
正电荷
质量
3．光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长(频率)展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。
4．光谱分类
5．氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝R∞，(n＝3，4，5，…，R∞是里德伯常量，R∞＝1.10×107 m-1)。
6．玻尔理论
(1)定态：原子只能处于一系列______的能量状态中，在这些能量状态中原子是____的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En。(h是普朗克常量，h＝6.63×10-34 J·s)
(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是______的，因此电子的可能轨道也是______的。
不连续
稳定
不连续
不连续
7．氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级
能级图如图所示。
(2)氢原子的能级公式和轨道半径
①氢原子的能级公式：
En＝E1(n＝1，2，3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝
－13.6 eV。
②氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10-10 m。
8．原子核的组成
原子核是由____和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的______。
9．天然放射现象
放射性元素____地放出射线的现象，首先由________发现。天然放射现象的发现，说明原子核具有____的结构。
质子
质子数
自发
贝可勒尔
复杂
10．α、β、γ射线性质、特征比较
射线种类 组成 速度 贯穿本领 电离作用
α射线 α粒子是氦原子核 约c 很小，一张薄纸就能挡住 很强
β射线 β粒子是高速电子流 接近c 很大，能穿过几毫米厚的铝板 较弱
γ射线 波长很短的电磁波 等于c 最大，能穿过几厘米厚的铅板 很小
11．放射性同位素的应用与防护
(1)放射性同位素：有____放射性同位素和____放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。
(2)应用：消除静电、工业探伤、作________等。
(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害。
天然
人工
示踪原子
12．原子核的衰变
(1)衰变：原子核自发地放出α粒子或β粒子，变成另一种______的变化称为______的衰变。
(2)分类
α衰变：_____　如：；
β衰变：_____　如：e。
(3)半衰期：大量放射性元素的原子核有____发生衰变所需的时间。半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的____、____状态无关。
原子核
原子核
半数
物理
化学
13．核力
原子核内部，______所特有的相互作用力。
14．核能
(1)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝_______。
(2)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＝_______。
核子间
Δmc2
Δmc2
15．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：
。
(3)链式反应：重核裂变产生的____使核裂变反应一代接一代继续下去的过程。
中子
(4)临界体积和临界质量：核裂变物质能够发生________的最小体积及其相应的质量。
(5)裂变的应用：______、核反应堆。
(6)反应堆构造：核燃料、减速剂、____、防护层。
链式反应
原子弹
镉棒
16．轻核聚变
(1)定义：两个轻核结合成________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________。
(2)典型的聚变反应方程：
n＋17.6 MeV。
质量较大
热核反应
1．易错易误辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)
(1)α、β、γ三种射线中，α射线的电离作用最强。 (　　)
(2)半衰期与温度无关。 (　　)
(3)如果某放射性元素的原子核有100个，经过一个半衰期后还剩50个。 (　　)
(4)所有元素都可以发生衰变。 (　　)
(5)核反应中质量数守恒，故没有质量亏损。 (　　)
(6)质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量。 (　　)
√
√
×
×
×
×
2．(粤教版选择性必修第三册改编)已知铋210 的半衰期是5.0天，8 g铋210经20天后还剩下(　　)
A．1 g B．0.2 g C．0.4 g D．0.5 g
D　[由公式m＝m0得m＝8× g＝0.5 g，D正确。]
√
3．(人教版选择性必修第三册改编)已知中子的质量是mn＝
1.674 9×10-27 kg，质子的质量是mp＝1.672 6×10-27 kg，氘核的质量是mD＝3.343 6×10-27 kg，则氘核的比结合能为(　　)
A．3.51×10-13 J B．1.76 MeV
C．1.76×10-13 J D．2.19 MeV
√
C　[Δm＝mp＋mn－mD＝0.003 9×10-27 kg，结合能ΔE＝Δmc2＝3.51×10-13 J，比结合能为≈1.76×10-13 J，故C正确。]
4．(人教版选择性必修第三册改编)(多选)太阳辐射的总功率约为4×1026 W，其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应中，一个质量为1 876.1 MeV/c2(c为真空中的光速，c＝3×108 m/s)的氘核和一个质量为2 809.5 MeV/c2的氚核结合为一个质量为3 728.4 MeV/c2的氦核，并放出一个X粒子，同时释放大约17.6 MeV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939.6 MeV/c2
C．太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×109 kg
D．太阳每秒因为辐射损失的质量约为
√
√
BC　[由题中信息知核反应方程为，X粒子为中子，A错误；X粒子的质量m＝(1 876.1＋2 809.5－3 728.4－17.6) MeV/c2＝939.6 MeV/c2，B正确；由质能方程可知，太阳每秒因辐射损失的质量Δm＝＝ kg≈4.4×109 kg，C正确；太阳每秒放出的能量ΔE＝Pt＝4×1026×1 J＝ eV＝2.5×1045 eV，则太阳每秒因为辐射损失的质量Δm＝＝2.5×1039 MeV/c2，D错误。]
细研考点·突破题型
考点1　 玻尔理论和能级跃迁
1．对氢原子能级图的理解
(1)能级图如图所示
(2)能级图中相关量意义的说明
相关量 意义
能级图中的横线 表示氢原子可能的能量状态——定态
横线左端的数字“1，2，3，…” 表示量子数
横线右端的数字“－13.6，－3.4，…” 表示氢原子的能量
相邻横线间的距离 表示相邻的能量差，量子数越大，相邻的能量差越小，距离越小
带箭头的竖线 表示原子由较高能级向较低能级跃迁，放出能量为hν＝En－Em
2．两类能级跃迁
(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子。
光子的频率ν＝＝。
(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量。
①光照(吸收光子)：吸收光子的全部能量，光子的能量必须恰等于能级差hν＝ΔE。
②碰撞、加热等：可以吸收实物粒子的部分能量，只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，E外≥ΔE。
③大于电离能的光子被吸收，将原子电离。
3．谱线条数的确定方法
(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n－1。
(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法：
①用数学中的组合知识求解：N＝＝。
②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加。
角度1　氢原子光谱
[典例1]　(2024·浙江1月选考)氢原子光谱按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式＝，n＝3、4、5、6，用Hδ和Hγ光进行如下实验研究，则(　　)
A．照射同一单缝衍射装置，Hδ光的中央明条纹宽度宽
B．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，Hδ光的侧移量小
C．以相同功率发射的细光束，真空中单位长度上Hγ光的平均光子数多
D．相同光强的光分别照射同一光电效应装置，Hγ光的饱和光电流小
√
C　[根据巴耳末公式可知，Hγ光的波长较长。波长越长，越容易发生明显的衍射现象，故照射同一单缝衍射装置，Hγ光的中央明条纹宽度宽，故A错误；Hγ光的波长较长，根据f＝，可知Hγ光的频率较小，则Hγ光的折射率较小，在平行玻璃砖的偏折较小，Hγ光的侧移量小，故B错误；Hγ光的频率较小，Hγ光的光子能量较小，以相同功率发射的细光束，Hγ光的光子数较多，真空中单位长度上Hγ光的平均光子数多，故C正确；若Hδ、Hγ光均能发生光电效应，相同光强的光分别照射同一光电效应装置，Hγ光的频率较小，Hγ光的光子能量较小，Hγ光的光子数较多，则Hγ光的饱和光电流大，Hδ光的饱和光电流小，故D错误。故选C。]
角度2　氢原子跃迁
[典例2]　(2024·浙江6月选考)玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n ＝3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为ν31、ν32、ν21 的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。正确的是(　　)
A．频率为ν31的光，其动量为
B．频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能之差为hν32
C．频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d、双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为
D．若原子n＝3跃迁至n＝4能级，入射光的频率ν′34＞
√
B　[根据玻尔理论可知hν31＝E3－E1，则频率为ν31的光其动量为p＝＝＝，选项A错误；频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能分别为Ekm1＝hν31－W逸出功，Ekm2＝hν21－W逸出功，最大初动能之差为ΔEkm＝hν31－hν21＝hν32，选项B正确；频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d、双缝到屏的距离为L的干涉装置，根据条纹间距表达式Δx＝λ＝，产生的干涉条纹间距之差为Δs＝＝≠，选项C错误；若原子n＝3跃迁至n＝4能级，则E4－E3＝hν34＝hν′34，可得入射光的频率ν′34＝，选项D错误；故选B。]
考点2　 原子核的衰变和半衰期
1．确定衰变次数的方法
(1)设放射性元素经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素，则表示该核反应的方程为
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程
(2)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，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。
2．衰变的实质
α衰变：2个质子和2个中子能紧密地结合在一起作为一个整体从原子核中抛出来，即。
β衰变：核内的1个中子转化成1个质子和1个电子，电子发射到核外，即。
γ辐射：α衰变、β衰变产生的新核处于较高能级，不稳定，向低能级跃迁时辐射出γ光子。
3．对半衰期的理解
(1)半衰期是统计规律，描述的是大量原子核衰变的规律。
(2)根据半衰期的概念，可总结出公式
N余＝N原，m余＝m原
式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期。
(3)放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，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。
角度1　原子核的衰变
[典例3]　(2021·广东卷)科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26。铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为Mg＋Y。下列说法正确的是(　　)
A．Y是氦核
B．Y是质子
C．再经过72万年，现有的铝26衰变一半
D．再经过144万年，现有的铝26全部衰变
√
C　[根据电荷数守恒与质量数守恒可知Y为正电子，A、B错误；经过一个半衰期，铝26衰变一半，经过两个半衰期，铝26还剩下四分之一，C正确，D错误。]
角度2　半衰期的理解与计算
[典例4]　医学治疗中常用放射性核素113In产生γ射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变而成的。对于质量为m0的113Sn，经过时间t后剩余的113Sn质量为m，其-t图线如图所示。从图中可以得到113Sn的半衰期为(　　)
A．67.3 d B．101.0 d
C．115.1 d D．124.9 d
√
C　[纵坐标由变为，说明这m0的113Sn中正好有一半的113Sn发生了衰变，经过的时间为一个半衰期，因此半衰期τ＝t2－t1＝115.1 d，C正确。]
考点3　 核反应方程与核能的计算
1．核反应方程的理解
(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头“→”连接并表示反应方向，不能用等号连接。
(2)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化。
(3)核反应遵循电荷数守恒。
(4)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．核过程的四种类型
类型 可控性 核反应方程典例
衰变 α衰变 自发
β衰变 自发
人工转变 人工控制
(卢瑟福发现质子)
(查德威克发现中子)
类型 可控性 核反应方程典例
人工转变 人工控制 约里奥·居里夫妇发现放射性同位素及正电子
重核裂变 比较容易进行人工控制
轻核聚变 除氢弹外无法控制
3．核能的计算方法
(1)利用质能方程计算核能
①根据核反应方程，计算出核反应前与核反应后的质量亏损Δm。
②根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能。
质能方程ΔE＝Δmc2中Δm的单位用“kg”，c的单位用“m/s”，则ΔE的单位为“J”。
③ΔE＝Δmc2中，若Δm的单位用“u”，则可直接利用ΔE＝Δm×931.5 MeV计算ΔE，此时ΔE的单位为“MeV”，即1 u＝1.660 6×10-27 kg，相当于931.5 MeV，这个结论可在计算中直接应用。
(2)利用比结合能计算核能
原子核的结合能＝核子的比结合能×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的差值，就是该核反应所释放(或吸收)的核能。
[典例5]　核电站在运行时会产生大量核污染水，其中含有放射性元素——氚，由于它和氢元素有相似的生物学活性，会被人体吸收并整合到DNA和蛋白质上，一旦氚原子核衰变为氦3，会直接破坏DNA和蛋白质上与氢有关化学键和氢键，从分子层面造成人体病变。下列关于原子核的相关说法正确的是
(　　)
A．核反应中的电子是核外电子
衰变成，经过了3次α衰变
C．两个核子结合在一起所吸收的能量是原子核的结合能
D．要使两个轻核发生核聚变，需要很高的温度，使其具有足够的动能以克服库仑斥力
√
D　[核反应方程的电子来自原子核的衰变产生的电子，故A项错误；衰变成，质量数减少了16，因此经历了4次α衰变，故B项错误；结合能是两个核子结合时释放的能量，故C项错误；要使两个轻核发生核聚变，需将两个轻核加热到很高温度，使原子核具有足够的动能以克服库仑斥力，故D项正确。故选D。]
[典例6]　(结合能与比结合能的理解)(多选)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有(　　)
A．核的结合能约为14 MeV
B．核比核更稳定
C．两个核结合成核时释
放能量
D．核中核子的平均结合能
比核中的大
√
√
BC　[由题图可知的比结合能约为7 MeV，因此它的结合能约为7 MeV×4＝28 MeV，A项错误；比结合能越大，表明原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，结合题图可知B项正确；两个比结合能小的核结合成比结合能大的核时，会释放能量，C项正确；由题图可知的比结合能(即平均结合能)比的小，D项错误。]
1．(2024·安徽卷)大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11 eV，当大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有(　　)
A．1种　 B．2种 C．3种　 D．4种
√
学情诊断·当堂评价
B　[大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够辐射出不同频率光的种类为＝3种，辐射出光子的能量分别为ΔE1＝E3－E1＝－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，ΔE2＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，ΔE3＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，其中ΔE1＞3.11 eV，ΔE2＜3.11 eV，ΔE3＞3.11 eV，所以辐射不同频率的紫外光有2种。故选B。]
2．(四类核反应)(2024·广东韶关模拟)下列核反应方程属于人工核转变的是(　　)
A．
B．
C．
D．
√
C　[A项是放射性元素释放一个β粒子而转变为另一种元素的过程，属于β衰变，不符合题意；B项属于重核裂变，不符合题意；C项是用快速粒子穿入原子核的内部使原子核转变为另一种原子核的过程，是原子核的人工转变，符合题意；D项是由质量较小的原子，在一定条件下让两个原子核能够发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更大的原子核的过程，属于核聚变，不符合题意。故选C。]
3．全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1048 J。假设释放的能量来自物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为(光速为3×108 m/s)(　　)
A．1019 kg B．1024 kg C．1029 kg D．1034 kg
√
C　[设每秒钟平均减少的质量为m，由质能方程得＝，其中t0＝
1 s，t＝60 s，代入数据得m＝＝ kg≈1.9×1029 kg，C正确。]
4．(2024·广东广州三模)我国在第四代核能系统方面处于领先位置，其中高温气冷堆的核燃料是，核燃料的裂变反应方程为＋3Y，下列说法正确的是(　　)
A．Y为电子
B．Y为中子
C．该反应过程吸收能量
D．该反应是太阳内部的聚变反应
√
B　[根据核反应中电荷数守恒与质量数守恒可知Y的质量数为1、电荷数为0，故Y为中子，故A错误，B正确；该反应过程释放能量，为重核裂变，故C、D错误。故选B。]
1．(2024·广东汕头二模)下列说法正确的是(　　)
A．汤姆孙通过α粒子散射实验，提出了原子核的概念，建立了原子核式结构模型
B．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，能辐射6种不同频率的光子
C．将核污染水放到大海进行稀释可以减缓放射性元素衰变
D．是聚变反应
课时分层作业(三十七)　原子结构　原子核
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
B　[卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子核的概念，建立了原子核式结构模型，故A错误；大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，则有＝6，可知能辐射6种不同频率的光子，故B正确；半衰期只由原子核自身决定，将核污染水放到大海进行稀释不可以减缓放射性元素衰变，故C错误；是人工核转变，故D错误。故选B。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
2．关于下列四幅图的说法正确的是(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
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
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
D　[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；验电器指针和锌板连接，因失去电子而带正电，B错误；根据左手定则，1为β粒子的运动轨迹，C错误；石墨和镉棒起到减缓中子和吸收中子的速率，可有效控制铀核裂变反应的速率，故题图丁是利用铀核裂变释放能量的核反应堆，D正确。故选D。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
3．(2024·江苏卷)在某原子发生的跃迁中，辐射如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，是(　　)
A．λ1 B．λ2 C．λ3 D．λ4
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
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12
13
14
C　[根据爱因斯坦光电效应方程可知当只有一种光子可使某金属发生光电效应，该光子对应的能量最大，根据能级图可知跃迁时对应波长为λ3的光子能量最大。故选C。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
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12
13
14
4．铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10-5 eV，跃迁发射的光子的频率量级为(普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，元电荷e＝1.60×10-19 C)(　　)
A．103 Hz B．106 Hz
C．109 Hz D．1012 Hz
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
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13
14
C　[1 eV＝1.60×10-19J，ΔE＝hν，得ν＝＝ Hz≈2.4×109 Hz，C正确，A、B、D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
5．(2023·广东卷)理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应的影响。下列说法正确的是(　　)
A．Y是β粒子，β射线穿透能力比γ射线强
B．Y是β粒子，β射线电离能力比γ射线强
C．Y是α粒子，α射线穿透能力比γ射线强
D．Y是α粒子，α射线电离能力比γ射线强
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
13
14
D　[根据核反应满足质量数和电荷数守恒可知，Y是α粒子，三种射线的穿透能力，γ射线最强，α射线最弱；三种射线的电离能力，α射线最强，γ射线最弱。故选D。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
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6．宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应：，产生的能自发进行β衰变，其半衰期为5 730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代。下列说法正确的是
(　　)
A．发生β衰变的产物是
B．β衰变辐射出的电子来自碳原子的核外电子
C．近年来由于地球的温室效应，引起的半衰期发生微小变化
D．若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为11 460年
√
题号
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D　[根据，即发生β衰变的产物是，选项A错误；β衰变辐射出的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项B错误；半衰期由原子核自身的因素决定，与外界环境无关，选项C错误； 若测得一古木样品的含量为活体植物的，可知经过了2个半衰期，则该古木距今约为5 730×2年＝11 460年，选项D正确。故选D。]
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7．(2024·广东深圳二模)核聚变领域首席专家表示，可控核聚变技术研发已进入快车道，预计再过30年可以实现商用。下列相关描述正确的是(　　)
A．目前核电站使用的都是核聚变技术
B．核反应是核聚变
C．太阳是一个巨大的核聚变反应堆
D．原子弹是利用核聚变原理制成的
√
题号
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C　[目前核电站使用的都是核裂变技术，故A错误；核反应是核裂变，故B错误；恒星、氢弹、太阳都是利用核聚变释放能量，而原子弹利用的是核裂变，故C正确，D错误。]
题号
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8．“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将衰变释放的核能一部分转换成电能。的衰变方程为，则(　　)
A．衰变方程中的X等于233
B．的穿透能力比γ射线强
C．比的比结合能小
D．月夜的寒冷导致的半衰期变大
√
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C　[根据衰变前后质量数守恒可知，衰变产物U的质量数X等于234，A错误；α射线的穿透能力远远小于γ射线的穿透能力，B错误；比结合能越大的原子核越稳定，根据题意，衰变过程中释放出核能，因此的比结合能更大，C正确；原子核的半衰期与温度无关，由原子核自身的性质决定，D错误。]
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9．(2025·广东东莞模拟)2023年8月24日13时，日本福岛第一核电站启动核污染水排海。核污染水含高达64种放射性元素，其中氚衰变过程中产生的电离辐射可损害DNA，是致癌的高危因素之一，半衰期为12.5年。其衰变方程为，下列说法正确的是(　　)
A．衰变方程中x＝2，y＝4
B．的比结合能大于的比结合能
C．秋冬气温逐渐变低时，氚的衰变速度会变慢
D．经过25年，氚将全部衰变结束
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题号
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B　[根据核反应质量数和电荷数守恒，核反应为，则衰变方程中x＝2，y＝3，故A错误；更稳定的比结合能大于的比结合能，故B正确；半衰期由原子核内部因素决定，与原子核所处的物理环境和化学状态无关，则秋冬气温逐渐变低时，氚的衰变速度不变，故C错误；半衰期是原子核发生半数衰变所需的时间，经过25年，即两个半衰期，剩余氚为原来的四分之一，并没有完全衰变，故D错误。故选B。]
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10．原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则
(　　)
A．①和③的能量相等
B．②的频率大于④的频率
C．用②照射该金属一定能发生光电效应
D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
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A　[劈裂后释放的光子③与劈裂前释放的光子①跃迁相对应的能级相同，则光子①和③的能量相等，A正确；因为E＝hν，光子②跃迁时，②对应的能级之差比④小，所以其频率小于④的频率，B错误；同理，②的频率小于①的频率，故用②照射该金属不一定能发生光电效应，C错误；因为Ek＝hν－W0，又同种金属逸出功相同，④的频率大，所以用光子④照射该金属时，逸出光电子的最大初动能大于Ek，D错误。]
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11．(2024·广东广州二模)如图所示的火灾自动报警器具有稳定性好、安全性高的特点，应用非常广泛，其工作原理为：放射源处的镅放出的α粒子，使壳内气室空气电离而导电，当烟雾进入壳内气室时，α粒子被烟雾颗粒阻挡，导致工作电路的电流减小，于是蜂鸣器报警，则(　　)
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A．发生火灾时温度升高的半衰期变短
B．这种报警装置应用了α射线贯穿本领强的特点
C．发生α衰变的核反应方程是
D．发生α衰变的核反应方程是
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题号
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D　[半衰期不因外界环境的温度而改变，A错误；这种报警装置应用了α射线电离能力强的特点，B错误；α衰变释放出氦核，故核反应方程是，C错误，D正确。]
12．原子核的比结合能与原子序数的关系如图所示，大多数恒星内部温度非常高，可进行轻核聚变，核反应方程为A＋B→C。但对于金、铂等重金属的产生，目前科学界有一种理论认为，两颗中子星合成过程中会释放巨大的能量，在能量的作用下能够合成金、铂等重金属，其核反应方程为D＋E→F，下列说法正确的是(　　)
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A．重核F裂变成D和E的过程中，会产生质量亏损
B．较轻的核A和B聚合成C的过程中核子平均质量变大
C．较重的核D和E聚合成F的过程中，会释放较大能量
D．A和B聚合成C的过程中，C的结合能小于A和B的结合能之和
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A　[重核F裂变成D和E的过程中，会释放核能，有质量亏损，A项正确；相反，较重的核D和E聚合成F的过程中，会吸收较大能量，C项错误；轻核A和B聚合成C的过程中，也要释放能量，有质量亏损，核子的平均质量变小，结合能为比结合能与核子数的乘积，A和B聚合成C的过程中，A和B的核子总数等于C的核子数，而A和B的比结合能小于C的比结合能，所以C的结合能大于A和B的结合能之和，B、D两项错误。]
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13．2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步，下列关于核反应的说法正确的是(　　)
A．相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多
B．氘氚核聚变的核反应方程为
C．核聚变的核反应燃料主要是铀235
D．核聚变反应过程中没有质量亏损
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A　[相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变亏损的质量多，释放的核能多，A正确；核反应方程满足核电荷数守恒和质量数守恒，题中所给核反应方程不满足核电荷数守恒和质量数守恒，电子应改为中子，B错误；铀235是重核裂变的主要燃料，C错误；核聚变反应有质量亏损，D错误。]
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14．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44。求：
(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？
(说明理由)
(2)这个原子核原来所含的质子数
是多少？
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[解析]　(1)因为动量守恒，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以左侧大圆轨道是α粒子的径迹，右侧小圆轨道是新生核的径迹，两者电性相同，运动方向相反。
(2)设衰变后新生核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别为v1和v2，所以原来原子核的电荷量q＝q1＋q2
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根据轨道半径公式有＝＝
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则
m1v1＝m2v2
以上三式联立解得q＝90e
这个原子核原来所含的质子数为90。
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[答案]　(1)见解析　(2)90
谢 谢 ！