2026年高考物理一轮复习 原子核与核技术（含解析）

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高考物理一轮复习 原子核与核技术
一．选择题（共8小题）
1．（2025 保定二模）医院里常用钴60作为放射源治疗有关疾病，钴60的衰变方程为Co→Nie，则生成物镍60的中子数为（　　）
A．26 B．28 C．29 D．32
2．（2025 河北模拟）核电站的系统和设备通常由两大部分组成，核反应堆的系统和设备又称为核岛。常规的系统和设备又称为常规岛。如图所示为核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，核电站运行过程中，一种核反应方程为。下列说法正确的是（　　）
A．该核反应对人和环境没有危害，不必防护
B．该核反应前后原子核质量数发生亏损
C．铀的比结合能比钡的比结合能大
D．镉棒插入浅一些可增大链式反应的速度
3．（2025 大兴区模拟）2025年1月20日，我国被誉为“人造太阳”的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）成功突破“亿度千秒”大关，实现上亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，创造了新的世界纪录!下列关于核聚变反应的说法正确的是（　　）
A．核聚变反应需要高温是为了让原子核间的库仑斥力消失
B．温度升高，所有原子核热运动的动能都增大
C．常见的核聚变燃料有铀235
D．核聚变后总质量减少，因此释放大量能量
4．（2025 晋中模拟）太阳中的核反应主要是“质子﹣质子链反应（pp链）”和“碳氮氧循环（CNO循环）”，CNO循环中有两个核反应方程式：→和→。则方程式中X为（　　）
A．α射线 B．β射线 C．正电子 D．中子
5．（2025 拉萨模拟）我国发射的“玉兔二号”月球车使用的是核电池，的反应方程为，下列说法正确的是（　　）
A．该反应属于裂变反应
B．该反应属于衰变反应
C．的比结合能比的比结合能大
D．月夜的寒冷会导致的半衰期变长
6．（2025 焦作三模）在具有辐射的环境中，一般同时存在α、β、γ射线，在这种辐射环境中的工作人员需要佩戴底片胸章来检测他们工作时接受的辐射剂量，如图1所示，胸章内有一块由黑纸包裹的感光底片、一块5mm厚铝板和一块5mm厚铅板。感光底片被射线照射后就会感光变黑，工作人员佩戴一定时间后，取出感光底片，根据x、y、z三个区域变黑情况。就能分析环境中的α、β、γ射线的辐射情况，如图2所示。下面说法正确的是（　　）
A．x区域变黑仅是α射线造成的
B．y区域变黑仅是β射线造成的
C．z区域变黑仅是γ射线造成的
D．三个区域颜色最深的是z区域
7．（2025 毕节市三模）如图所示，不同原子核的比结合能是不一样的，关于图中X、Y、Z三个原子核，下列判断正确的是（　　）
A．Z最稳定 B．Z的结合能最大
C．X的比结合能最大 D．Z可能裂变生成X、Y
8．（2025 柳州模拟）在新能源中，核能是重要开发能源之一，其中氘（H）、氚（H）核聚变反应可以释放巨大的能量，氘（H）在海水中储量极为丰富，1L海水里提取出的氘（H），在完全的聚变反应中可释放出相当于燃烧300L汽油的能量。若氘（H）、氚（H）聚变成氦（He），已知氘（H）的平均结合能是1.09MeV，氚（H）的平均结合能是2.78MeV，氦（He）的平均结合能是7.03MeV。关于氘（H）、氚（H）核聚变反应，下列说法正确的是（　　）
A．氘（H）和氚（H）核聚变反应的方程是HH→Hen
B．氘（H）和氚（H）核聚变反应后质量数变小，释放能量
C．氘（H）和氚（H）核聚变反应时释放的能量是3.16MeV
D．在氘（H）、氚（H）、氦（He）三种核中，氘（H）最稳定
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2025春 重庆期末）考古学家常常利用文物中“碳﹣14”的含量来测定其年份，“碳﹣14”测年法的依据如下：生物死亡后，其“碳﹣14”的含量大概每过5730年会减少到原来的一半。放射性元素C的衰变方程为C→Xe，下列说法正确的是（　　）
A．X核的中子数是7个
B．C衰变放出的电子来自核外电子
C．40个C核经过2个半衰期后，一定还剩下10个C
D．C的半衰期与所处的物理状态或化学状态无关
（多选）10．（2025春 河南期末）心脏起搏器使用“氚电池”供电，利用的是氚核发生β衰变过程中释放的能量，衰变方程为，已知氚的半衰期约为12.5年，下列说法正确的是（　　）
A．新核X是
B．新核X的比结合能大于氚核的比结合能
C．β射线的电离作用弱于α射线、穿透能力弱于γ射线
D．对于起搏器中特定的160个氚核而言，经过25年还有40个没有发生衰变
（多选）11．（2025春 河南期末）如图是教材中的四幅图片，对其相关知识的描述，正确的是（　　）
A．图（a）是阳光下的肥皂膜呈彩色条纹，这是光的干涉现象
B．图（b）描述光的偏振现象，表明光是一种横波
C．图（c）是α粒子散射实验示意图，卢瑟福通过分析实验结果发现了质子
D．图（d）是核聚变示意图，当前我国的核电站就是利用核聚变释放的核能来发电
（多选）12．（2025 河南模拟）铀238是一种重要的放射性同位素，半衰期约为45亿年，其应用涵盖核能、军事及科研领域，其衰变的核反应方程为，并伴随有γ射线产生，则下列关于该核反应方程，说法正确的是（　　）
A．若要缩短铀238的半衰期，可使其处于高温、高压的环境
B．γ射线是由核放出
C．该衰变为β衰变
D．若的结合能为E1，的结合能为E2，的结合能为E3，则该核反应方程释放的能量为E2+E3﹣E1
三．填空题（共4小题）
13．（2025 福建模拟）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）“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 　 　 。
14．（2025春 徐汇区校级期末）1919年卢瑟福通过如图所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现的新粒子是 　 　 。图中A为放射源发出的射线，银箔的作用是 　 　 。
15．（2025 福州三模）我国已经建造出世界第一台全高温超导托卡马克装置——“洪荒70”，被称为“人造太阳”。装置内部核反应方程为：HH→He+X，其中X为 　 　 ，若H的比结合能为E1，H的比结合能为E2，He的比结合能为E3，则核反应释放的核能为 　 　 （用题中物理量符号表示）。
16．（2025 闽侯县校级三模）完成下列核反应方程：
（1）NHe→O+　 　 ；
（2）U→Th+　 　 ；
（3）　 　 H→Hen。
四．解答题（共4小题）
17．（2025 龙华区校级模拟）静止的镭核Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核Rn。已知镭核质量为226.0254u，氡核质量为222.0163u，放出粒子质量为4.0026u。（1u对应的能量为931.5MeV）
（1）写出核反应方程；
（2）求镭核衰变放出的能量；（结果保留2位有效数字）
（3）设放出的能量为ΔE且全部转化为动能，粒子质量为m，氡核质量为M。衰变后氡核的动能为多少。
18．（2025 武进区校级一模）一个氘核（）与一个氚核（）聚合成一个氦核（）的同时放出一个粒子，释放17.6MeV的能量，不计生成物的动能。已知氘核、氚核的比结合能分别为1.09MeV、2.78MeV。
（1）请写出核反应方程；
（2）求氦原子核的比结合能。
19．（2025 扬州模拟）一种微型核电池利用镍核同位素Ni衰变成铜核同位素Cu，释放出带电粒子，进而获得持续电流，已知Ni核和Cu核的比结合能分别为E1和E2。
（1）写出衰变方程；
（2）求衰变过程中释放的能量ΔE。
20．（2025 射阳县校级二模）核废水中的Po发生衰变时的核反应方程为Po→Pb+X，该反应过程中释放核能。设Po的结合能为E1，Pb的结合能为E2，X的结合能为E3，真空中的光速为c。求：
（1）X粒子的符号；
（2）该核反应过程中的质量亏损。
高考物理一轮复习 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 保定二模）医院里常用钴60作为放射源治疗有关疾病，钴60的衰变方程为Co→Nie，则生成物镍60的中子数为（　　）
A．26 B．28 C．29 D．32
【考点】β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】D
【分析】根据质量数和电荷数守恒结合核子数的计算进行分析解答。
【解答】解：根据电荷数守恒，生成物镍60的质子数为x＝28，则中子数为60﹣28＝32，故D正确，ABC错误。
故选：D。
【点评】考查核反应方程的书写规则和核子数的计算，会根据题意进行准确分析解答。
2．（2025 河北模拟）核电站的系统和设备通常由两大部分组成，核反应堆的系统和设备又称为核岛。常规的系统和设备又称为常规岛。如图所示为核反应堆的示意图，铀棒是核燃料，核电站运行过程中，一种核反应方程为。下列说法正确的是（　　）
A．该核反应对人和环境没有危害，不必防护
B．该核反应前后原子核质量数发生亏损
C．铀的比结合能比钡的比结合能大
D．镉棒插入浅一些可增大链式反应的速度
【考点】轻核的聚变及反应条件；重核的裂变及反应条件．
【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】根据核辐射危害，核反应方程规则、比结合能知识和镉棒的作用进行分析解答。
【解答】解：A.该核反应对人和环境有辐射危害，需严格防护，故A错误；
B.核反应前后质量数守恒，质量发生亏损，故B错误；
C.根据比结合能越大，原子核越稳定，可知铀核的比结合能比钡核的小，故C错误；
D.要使裂变反应更剧烈一些，应使镉棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，增大链式反应的速度，故D正确。
故选：D。
【点评】考查核辐射危害，核反应方程规则、比结合能知识和镉棒的作用，会根据题意进行准确分析解答。
3．（2025 大兴区模拟）2025年1月20日，我国被誉为“人造太阳”的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）成功突破“亿度千秒”大关，实现上亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，创造了新的世界纪录!下列关于核聚变反应的说法正确的是（　　）
A．核聚变反应需要高温是为了让原子核间的库仑斥力消失
B．温度升高，所有原子核热运动的动能都增大
C．常见的核聚变燃料有铀235
D．核聚变后总质量减少，因此释放大量能量
【考点】重核裂变的应用（核电站与反应堆）；轻核的聚变及反应条件．
【专题】定性思想；类比法；重核的裂变和轻核的聚变专题；理解能力．
【答案】D
【分析】核聚变需要高温，以克服库仑斥力，而不是让库仑力消失；
温度升高，原子核热运动的平均动能增大，但不是所有原子核动能都增大；
铀235发生核裂变；
核反应质量亏损，释放核能。
【解答】解：A．核聚变需要高温，以便两个轻核克服它们之间的库仑斥力，才能靠近并发生反应，故A错误；
B．温度升高，原子核热运动的平均动能增大，并非所有原子核热运动的动能都增大，故B错误；
C．常见的核聚变燃料为氚核，铀235会发生核裂变，故C错误；
D．根据质能方程，核聚变后总质量减少，因此释放大量能量，故D正确。
故选：D。
【点评】本题解题关键是掌握核聚变和核裂变的条件和反应物，难度不高，比较基础。
4．（2025 晋中模拟）太阳中的核反应主要是“质子﹣质子链反应（pp链）”和“碳氮氧循环（CNO循环）”，CNO循环中有两个核反应方程式：→和→。则方程式中X为（　　）
A．α射线 B．β射线 C．正电子 D．中子
【考点】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；控制变量法；原子的核式结构及其组成；理解能力．
【答案】C
【分析】根据电荷数守恒与质量数守恒求解。
【解答】解：根据电荷数守恒、质量数守恒，方程式中a＝6+1＝7
b＝a﹣6＝7﹣6＝1
c＝13﹣13＝0
X粒子为正电子，故C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】本题考查的是电荷数与质量数守恒的题型，为基础题。
5．（2025 拉萨模拟）我国发射的“玉兔二号”月球车使用的是核电池，的反应方程为，下列说法正确的是（　　）
A．该反应属于裂变反应
B．该反应属于衰变反应
C．的比结合能比的比结合能大
D．月夜的寒冷会导致的半衰期变长
【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；原子核的半衰期及影响因素．
【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α衰变的特点，结合比结合能越大越稳定，半衰期由原子核本身决定分析求解。
【解答】解：AB．自发地放出α粒子，属于α衰变，故A错误，B正确；
C．该核反应是放能反应，比更稳定，比结合能越大越稳定，所以的比结合能比的比结合能小，故C错误；
D．半衰期由原子核本身决定，与温度等外部因素无关，故月夜的寒冷不会导致的半衰期变长，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了衰变和半衰相关知识，理解半衰期的决定因素，熟练掌握比结合能和结合能的含义和区别是解决此类问题的关键。
6．（2025 焦作三模）在具有辐射的环境中，一般同时存在α、β、γ射线，在这种辐射环境中的工作人员需要佩戴底片胸章来检测他们工作时接受的辐射剂量，如图1所示，胸章内有一块由黑纸包裹的感光底片、一块5mm厚铝板和一块5mm厚铅板。感光底片被射线照射后就会感光变黑，工作人员佩戴一定时间后，取出感光底片，根据x、y、z三个区域变黑情况。就能分析环境中的α、β、γ射线的辐射情况，如图2所示。下面说法正确的是（　　）
A．x区域变黑仅是α射线造成的
B．y区域变黑仅是β射线造成的
C．z区域变黑仅是γ射线造成的
D．三个区域颜色最深的是z区域
【考点】α、β、γ射线的本质及特点．
【专题】定性思想；归纳法；衰变和半衰期专题；理解能力．
【答案】C
【分析】根据α射线贯穿能力很差，用一张纸就能把它挡住。β射线贯穿本领较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几厘米厚的铝板。γ贯穿本领更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板分析求解。
【解答】解：AD、三种射线中，α射线的穿透能力最弱，γ射线的穿透能力最强，x区域前无遮挡物，因此x区域变黑是三种射线共同造成的，故x区域颜色最深，故AD错误；
B、α射线穿不透铝板，所以y区域变黑是由β和γ两种射线造成的，故B错误；
C、α和β射线都穿不透铝板和铅板的叠加，所以z区域变黑仅是由γ射线造成的，故C正确；
故选：C。
【点评】对于原子物理部分，一定要多看课本，加强记忆，这是学好这一部分的唯一捷径。
7．（2025 毕节市三模）如图所示，不同原子核的比结合能是不一样的，关于图中X、Y、Z三个原子核，下列判断正确的是（　　）
A．Z最稳定 B．Z的结合能最大
C．X的比结合能最大 D．Z可能裂变生成X、Y
【考点】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；衰变和半衰期专题；推理论证能力．
【答案】A
【分析】根据比结合能越大原子核越稳定，组成原子核的核子数越多，结合能越大，综合组成原子核的核子数越多，结合能越大。
【解答】解：AC．根据图像可知，Z的比结合能最大，X的比结合能最小；比结合能越大原子核越稳定，故Z原子核最稳定，故A正确，C错误；
B．组成原子核的核子数越多，结合能越大，根据图像可知，X的结合能最大，故B错误；
D．不管是在裂变还是在聚变中，比结合能都要变大；Z的比结合能最大，X的比结合能最小，故Z不可能裂变生成X、Y，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了结合能和比结合能相关知识，熟练掌握比结合能和结合能的含义和区别是解决此类问题的关键。
8．（2025 柳州模拟）在新能源中，核能是重要开发能源之一，其中氘（H）、氚（H）核聚变反应可以释放巨大的能量，氘（H）在海水中储量极为丰富，1L海水里提取出的氘（H），在完全的聚变反应中可释放出相当于燃烧300L汽油的能量。若氘（H）、氚（H）聚变成氦（He），已知氘（H）的平均结合能是1.09MeV，氚（H）的平均结合能是2.78MeV，氦（He）的平均结合能是7.03MeV。关于氘（H）、氚（H）核聚变反应，下列说法正确的是（　　）
A．氘（H）和氚（H）核聚变反应的方程是HH→Hen
B．氘（H）和氚（H）核聚变反应后质量数变小，释放能量
C．氘（H）和氚（H）核聚变反应时释放的能量是3.16MeV
D．在氘（H）、氚（H）、氦（He）三种核中，氘（H）最稳定
【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；轻核的聚变及反应条件．
【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】A
【分析】根据电荷数守恒和质量数守恒判断氘（H）和氚（H）核聚变反应的方程；根据结合能与平均结合能的概念，由结合能与平均结合能的关系求出；平均结合能越大越稳定。
【解答】解：A、根据电荷数守恒和质量数守恒得，氘（H）和氚（H）核聚变反应的方程是HH→Hen，故A正确；
B、氘（H）和氚（H）核聚变反应后质量数不变，释放能量，故B错误；
C、氘（H）和氚（H）核聚变反应时释放的能量为ΔE＝E2﹣E1＝4×7.03MeV﹣（2×1.09+3×2.78）MeV＝17.6MeV，故C错误；
D、氘（H）、氚（H）、氦（He）三种核中，氦（He）的平均结合能最大，最稳定，氘（H）平均结合能最小，最不稳定，故D错误；
故选：A。
【点评】本题考查轻核的聚变，注意平均结合能和结合能的区别。
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2025春 重庆期末）考古学家常常利用文物中“碳﹣14”的含量来测定其年份，“碳﹣14”测年法的依据如下：生物死亡后，其“碳﹣14”的含量大概每过5730年会减少到原来的一半。放射性元素C的衰变方程为C→Xe，下列说法正确的是（　　）
A．X核的中子数是7个
B．C衰变放出的电子来自核外电子
C．40个C核经过2个半衰期后，一定还剩下10个C
D．C的半衰期与所处的物理状态或化学状态无关
【考点】原子核的半衰期及影响因素；半衰期的相关计算；β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】AD
【分析】根据质量数和电荷数守恒，β粒子的来源以及半衰期知识进行分析解答。
【解答】解：A．根据质量数和电荷数守恒，X核为，其中子数是（14﹣7）个＝7个，故A正确；
B．衰变放出的电子来自核内一个中子转化成电子和质子，故B错误；
C．半衰期是统计规律，对数量极少的原子和不适用，故C错误；
D．的半衰期由原子核自身决定，与所处的物理状态或化学状态无关，故D正确。
故选：AD。
【点评】考查质量数和电荷数守恒，β粒子的来源以及半衰期知识，会根据题意进行准确分析解答。
（多选）10．（2025春 河南期末）心脏起搏器使用“氚电池”供电，利用的是氚核发生β衰变过程中释放的能量，衰变方程为，已知氚的半衰期约为12.5年，下列说法正确的是（　　）
A．新核X是
B．新核X的比结合能大于氚核的比结合能
C．β射线的电离作用弱于α射线、穿透能力弱于γ射线
D．对于起搏器中特定的160个氚核而言，经过25年还有40个没有发生衰变
【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；原子核的半衰期及影响因素．
【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】根据质量数与核电荷数守恒，生成物比结合能比反应物的比结合能大，结合β射线的电离作用弱于α射线、穿透能力弱于γ射线，综合半衰期具有统计学意义，对少量原子无意义分析求解。
【解答】解：A．根据质量数与核电荷数守恒，可知氚发生β衰变的衰变方程为，则氚核经β衰变后产生，故A错误；
B．产生的新核X是生成物，其比结合能比反应物的比结合能大，故B正确；
C．β射线的电离作用弱于α射线、穿透能力弱于γ射线，故C正确；
D．半衰期具有统计学意义，对少量原子无意义，故不能说经过25年还有40个没有发生衰变，故D错误。
故选：BC。
【点评】本题考查了衰变和半衰相关知识，理解半衰期的决定因素，熟练掌握比结合能和结合能的含义和区别是解决此类问题的关键。
（多选）11．（2025春 河南期末）如图是教材中的四幅图片，对其相关知识的描述，正确的是（　　）
A．图（a）是阳光下的肥皂膜呈彩色条纹，这是光的干涉现象
B．图（b）描述光的偏振现象，表明光是一种横波
C．图（c）是α粒子散射实验示意图，卢瑟福通过分析实验结果发现了质子
D．图（d）是核聚变示意图，当前我国的核电站就是利用核聚变释放的核能来发电
【考点】轻核聚变的应用；薄膜干涉现象；偏振现象的应用；卢瑟福α粒子散射实验．
【专题】定性思想；归纳法；光的干涉专题；理解能力．
【答案】AB
【分析】这是薄膜干涉现象；偏振是横波特有的现象；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型；当前我国的核电站利用核裂变释放的核能来发电。
【解答】解：A、图（a）是阳光下的肥皂膜呈彩色条纹，这是光的干涉现象，故A正确；
B、图（b）描述光的偏振现象，表明光是一种横波，故B正确；
C、图（c）是α粒子散射实验示意图，卢瑟福通过分析实验结果提出原子结构为核式结构，而非发现了质子，故C错误；
D、图（d）是核聚变示意图，当前我国的核电站利用核裂变释放的核能来发电，而非利用核聚变释放的核能来发电，故D错误。
故选：AB。
【点评】本题要知道薄膜干涉、光是一种横波、α粒子散射实验以及核聚变与核裂变，本题涉及的知识点较多，掌握基础知识即可解题，平时要注意基础知识的学习与积累。
（多选）12．（2025 河南模拟）铀238是一种重要的放射性同位素，半衰期约为45亿年，其应用涵盖核能、军事及科研领域，其衰变的核反应方程为，并伴随有γ射线产生，则下列关于该核反应方程，说法正确的是（　　）
A．若要缩短铀238的半衰期，可使其处于高温、高压的环境
B．γ射线是由核放出
C．该衰变为β衰变
D．若的结合能为E1，的结合能为E2，的结合能为E3，则该核反应方程释放的能量为E2+E3﹣E1
【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；原子核的半衰期及影响因素．
【专题】定性思想；推理法；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理论证能力．
【答案】BD
【分析】根据核反应方程的书写规则，衰变的种类和半衰期，比结合能的相关知识进行分析解答。
【解答】解：A、衰变是原子核层次的反应，与外界物理环境无关，故A错误；
B、γ射线是由于衰变后新核处于高能级，当新核由高能级向低能级跃迁时，对外放出，故B正确；
C、该衰变是α衰变，故C错误；
D、核反应方程释放的能量＝生成物的结合能（E2+E3）﹣反应物的结合能（E1），故D正确。
故选：BD。
【点评】考查核反应方程的书写规则，衰变的种类和半衰期，跃迁的相关知识，会根据题意进行准确分析解答。
三．填空题（共4小题）
13．（2025 福建模拟）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）“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　 。
【考点】轻核聚变的应用．
【专题】定性思想；推理法；重核的裂变和轻核的聚变专题；理解能力．
【答案】（1）核聚变，（2）方向性。
【分析】“人造太阳”获得核能的方式是“核聚变”；
能量的转化具有方向性。
【解答】解：（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。
故答案为：（1）核聚变，（2）方向性。
【点评】本题考查学生对核聚变的掌握，比较基础。
14．（2025春 徐汇区校级期末）1919年卢瑟福通过如图所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现的新粒子是 　质子　 。图中A为放射源发出的射线，银箔的作用是 　阻挡α粒子　 。
【考点】人工核反应．
【专题】定性思想；推理法；原子的核式结构及其组成；推理论证能力．
【答案】质子，阻挡α粒子。
【分析】根据质子的发现实验和α粒子的穿透能力弱的特点进行分析解答。
【解答】解：卢瑟福第一次用α粒子轰击氮核完成了原子核的人工转变并发现了质子，因此图中的A为放射源发出的α粒子；实验装置中银箔的作用是刚好阻挡α粒子打到荧光屏，但是不能阻挡其它粒子的穿过，这样可判断是否有新的粒子产生。
故答案为：质子，阻挡α粒子。
【点评】考查质子的发现实验和α粒子的穿透能力弱的特点，会根据题意进行准确分析解答。
15．（2025 福州三模）我国已经建造出世界第一台全高温超导托卡马克装置——“洪荒70”，被称为“人造太阳”。装置内部核反应方程为：HH→He+X，其中X为 　　 ，若H的比结合能为E1，H的比结合能为E2，He的比结合能为E3，则核反应释放的核能为 　4E3﹣3E2﹣2E1　 （用题中物理量符号表示）。
【考点】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】，4E3﹣3E2﹣2E1。
【分析】根据核反应的方程书写规则结合核能与比结合能的关系列式求解。
【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，根据核能和比结合能关系，核反应释放的能量为ΔE＝4E3﹣3E2﹣2E1。
故答案为：，4E3﹣3E2﹣2E1。
【点评】考查核反应的方程书写规则结合核能与比结合能的关系，会根据题意进行准确分析解答。
16．（2025 闽侯县校级三模）完成下列核反应方程：
（1）NHe→O+　　 ；
（2）U→Th+　　 ；
（3）　　 H→Hen。
【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】（1）；（2）；（3）。
【分析】根据核反应方程所遵循的质量数守恒、核电荷数守恒规律即可求解。
【解答】解：（1）根据核反应方程所遵循的质量数守恒、核电荷数守恒规律可得
故填；
（2）根据核反应方程所遵循的质量数守恒、核电荷数守恒规律可得
故填；
（3）根据核反应方程所遵循的质量数守恒、核电荷数守恒规律可得
故填。
故答案为：（1）；（2）；（3）。
【点评】本题主要考查的是核反应方程式的书写，依据核反应方程所遵循的质量数守恒、核电荷数守恒进行分析判断，难度不大。
四．解答题（共4小题）
17．（2025 龙华区校级模拟）静止的镭核Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核Rn。已知镭核质量为226.0254u，氡核质量为222.0163u，放出粒子质量为4.0026u。（1u对应的能量为931.5MeV）
（1）写出核反应方程；
（2）求镭核衰变放出的能量；（结果保留2位有效数字）
（3）设放出的能量为ΔE且全部转化为动能，粒子质量为m，氡核质量为M。衰变后氡核的动能为多少。
【考点】质能方程的内容和表达式；动量守恒与能量守恒共同解决实际问题；α衰变的特点、本质及方程．
【专题】计算题；学科综合题；定量思想；方程法；爱因斯坦的质能方程应用专题；推理论证能力．
【答案】（1）衰变反应方程为→；
（2）该核衰变反应中释放出的核能为6.055MeV．
（3）衰变后氡核的动能为0.105MeV。
【分析】（1）根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程；
（2）根据爱因斯坦质能方程求出释放的核能；
（3）根据动量守恒定律与能量守恒定律写出相应的方程，即可求出氡核的动能．
【解答】解：（1）由质量数与核电荷数守恒可知，该反应方程中放射出一个α粒子
核衰变反应方程为→
（2）该核衰变反应中质量亏损为Δm＝226.0254u﹣222.0163u﹣4.0026u＝0.0065u
根据爱因斯坦质能方程得，释放出的核能ΔE＝Δm c2＝0.0065×931.5MeV＝6.055MeV
（3）衰变的过程中动量守恒，若衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能，选择α粒子运动的方向为正方向，根据动量守恒定律可得：mαv1﹣mRnv2＝0
二者的动能和
联立方程，代入数据得0.105MeV
答：（1）衰变反应方程为→；
（2）该核衰变反应中释放出的核能为6.055MeV．
（3）衰变后氡核的动能为0.105MeV。
【点评】解决本题的关键知道在核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒以及动量守恒，以及掌握爱因斯坦质能方程、能量守恒定律以及动量守恒定律才能正确解答。
18．（2025 武进区校级一模）一个氘核（）与一个氚核（）聚合成一个氦核（）的同时放出一个粒子，释放17.6MeV的能量，不计生成物的动能。已知氘核、氚核的比结合能分别为1.09MeV、2.78MeV。
（1）请写出核反应方程；
（2）求氦原子核的比结合能。
【考点】核聚变的反应方程；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】（1）核反应方程为；
（2）氦原子核的比结合能等于7.03MeV。
【分析】（1）根据质量数守恒、核电荷数守恒规律分析；
（2）释放的能量等于两边结合能之差，由能量守恒定律列式求解。
【解答】解：（1）根据质量数守恒、核电荷数守恒规律可知，该核反应方程为
（2）设氘核比结合能为E1，氚核比结合能为E2，氦核的比结合能为E3，释放的能量为ΔE，由能量守恒定律可得2E1+3E2+ΔE＝4E3
代入数据可得氦原子核的比结合能为E3＝7.03MeV
答：（1）核反应方程为；
（2）氦原子核的比结合能等于7.03MeV。
【点评】本题考查核反应方程书写以及比结合能等知识，比结合能越大，原子核越稳定，结合能等于比结合能与核子数的乘积。
19．（2025 扬州模拟）一种微型核电池利用镍核同位素Ni衰变成铜核同位素Cu，释放出带电粒子，进而获得持续电流，已知Ni核和Cu核的比结合能分别为E1和E2。
（1）写出衰变方程；
（2）求衰变过程中释放的能量ΔE。
【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；原子的能级结构专题；推理论证能力．
【答案】（1）衰变方程为→；
（2）衰变过程中释放的能量ΔE为63E2﹣63E1。
【分析】（1）根据质量数和电荷数守恒列式解答；
（2）根据比结合能与释放能量的关系列式求解。
【解答】解：（1）根据质量数和电荷数守恒，衰变方程为→；
（2）由知核和核的比结合能分别为E1和E2，可知衰变过程中释放的能量ΔE＝63E2﹣63E1。
答：（1）衰变方程为→；
（2）衰变过程中释放的能量ΔE为63E2﹣63E1。
【点评】考查核反应方程的书写规则和核能的计算，会根据题意进行准确分析解答。
20．（2025 射阳县校级二模）核废水中的Po发生衰变时的核反应方程为Po→Pb+X，该反应过程中释放核能。设Po的结合能为E1，Pb的结合能为E2，X的结合能为E3，真空中的光速为c。求：
（1）X粒子的符号；
（2）该核反应过程中的质量亏损。
【考点】爱因斯坦质能方程的应用．
【专题】定量思想；推理法；原子的核式结构及其组成；推理论证能力．
【答案】（1）X粒子的符号是He，即氦核；
（2）核反应过程中的质量亏损为。
【分析】（1）根据质量数和电荷数守恒进行分析解答；
（2）根据质量亏损和质能方程列式解答。
【解答】解：（1）根据质量数和电荷数守恒，有为Po→Pb，故X粒子的符号是He，即氦核；
（2）核反应释放的能量来源于结合能的增量，结合能变化为ΔE＝（E2+E3）﹣E1，根据质能方程，质量亏损为Δm，解得。
答：（1）X粒子的符号是He，即氦核；
（2）核反应过程中的质量亏损为。
【点评】考查核反应方程的书写规则和质能方程的应用，会根据题意进行准确分析解答。
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