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第 35 讲 原子结构与原子核
1.知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱.
2.掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题.
3.掌握原子核的衰变、半衰期等知识.4.会书写核反应方程，并能根据质能方程求解核能问题．
考点一 原子结构与 α 粒子散射实验
1．α粒子散射实验的结果
绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数 α粒子发生了大角度偏转，极少数 α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图1所示．
2．卢瑟福的原子核式结构模型
在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，
带负电的电子在核外绕核旋转．
[例题1] （2024•湖南一模）在人类对世界进行探索的过程中，发现了众多物理规律，下
列有关叙述中正确的是（ ）
A．伽利略通过理想斜面实验得出力是维持物体运动的原因
B．核聚变反应所释放的 光子来源于核外电子的能级跃迁
C．在“探究加速度与力和γ 质量的关系”实验中，采用了等效替代法
D．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，
并测出了该粒子的比荷
【解答】解：A.伽利略通过理想斜面实验得出力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运
动的原因，故A错误；
B.核聚变反应所释放的 光子来源于原子核内部，故B错误；
C.在“探究加速度与力和γ 质量的关系”实验中，采用了控制变量法，故C错误；
D.汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，
并测出了该粒子的比荷，故D正确。
故选：D。
[例题2] （多选）（2024•白云区校级模拟）英国物理学家卢瑟福用 粒子轰击厚度为微
米的金箔，发现少数 粒子发生较大偏转。如图所示，甲、乙两个 粒子从α 较远处（规定电势
为零）分别以相同的初α速度轰击金箔，实线为两个 粒子在某一金原α子核附近电场中的运动轨
迹，两轨迹的交点为a，虚线表示以金原子核为圆心α的圆，两轨迹与该圆的交点分别为 b、c。
忽略其他原子核及 粒子之间的作用，两粒子从较远处运动到b、c两点的过程中，下列说法
正确的是（ ） αA．电场力对甲、乙两个粒子做的功一定相同
B．两个 粒子经过a点时加速度一定不同
C．乙粒子α在a点的电势能一定大于在c点时的电势能
D．电场力对甲粒子冲量的大小一定等于对乙粒子冲量的大小
【解答】解：A、以场源电荷为圆心的同心圆为等势面，因此可知b、c两点的电势相同；由电
势能定义式E ＝ q，则甲、乙粒子在b、c两点的电势能相等，结合电场力做功等电势能的变化
p
量可知，甲、乙两φ个 粒子从较远处（规定电势为零）运动到b、c两点的过程中电场力做的功
相等，故A正确； α
kq
B、根据点电荷的场强公式E = ，可知离场源电荷距离相等的点场强大小相等，两个 粒子经
r2
α
过a点时所受电场力F＝qE相同，由牛顿第二定律可知，两粒子在该点加速度相同，故B错误；
C、距离正点电荷越近，电势越高，离正点电荷越远，电势越低，可知，a点电势高于c点电势，
即： ＞ ，可知正电荷在电势越高的地方电势能越大，因此，乙粒子在a点的电势能大于c点
a c
的电势φ能，φ故C正确；
D、甲、乙粒子在b、c两点的电势能相等，只有电场力做功，粒子的动能和电势能之和不变，
所以甲、乙粒子在b、c两点的动能相等，则两粒子在b、c两点的速度相等，即v ＝v ，甲、乙
b c
两粒子的初速度相等，但速度是矢量，b、c两点处速度大小相同，但方向不同，而根据矢量运
算可知，甲粒子速度的变化量与乙粒子速度的变化量的大小方向均不同，由I＝mΔv可知甲粒子
从较远处到b点过程中电场力冲量的大小不等于乙粒子从较远处到c点过程中电场力冲量的大小，
故D错误。
故选：AC。
[例题3] （2024•上海二模）如图（1）是一个经过改装的阴极射线管，其简化模型如图
（2）所示。将阴极K和阳极A与直流高压电源相连，阴极射线中带电粒子自 K射出，并在
AK间加速。从A处狭缝射出的粒子沿直线向右运动。CD为一对平行金属板，接在另一个直
流电源上，CD间电场对粒子束产生偏转作用，使粒子做类平抛运动。粒子束从CD板右侧射
出后沿直线射到右端荧光屏上P点。管外CD极板前后两侧加装a和b两个载流线圈，通电线
圈产生一个与CD间电场和粒子束运动方向都垂直的匀强磁场B。调节线圈中电流，可使得粒
子束无偏转地沿直线射到荧光屏上的O点。已知KA间加速电压为U ，CD间偏转电压为U ，
1 2
CD板的长度为L，间距离为d，忽略粒子从阴极K发出时的初速度和重力的大小，完成下列
问题：（1）自K射出的带电粒子是 。它是由物理学家 （选填：①卢瑟福，②汤
姆孙，③玻尔，④法拉第）最早发现并通过实验确定这种带电粒子属性的。
（2）该粒子从阴极K发出后，向阳极A运动过程中，其电势能和动能变化情况是 。
A．电势能增加，动能减小
B．电势能增加，动能增加
C．电势能减小，动能增加
D．电势能减小，动能减小
（3）若已知粒子离开阳极A时的速度v ，为使粒子束不发生偏转：
A
①在载流线圈中通入的电流方向 。
A．a线圈中顺时针，b线圈中逆时针
B．a线圈中顺时针，b线圈中顺时针
C．a线圈中逆时针，b线圈中逆时针
D．a线圈中逆时针，b线圈中顺时针
②此时的磁感应强度B＝ 。
（4）（计算）若已知该粒子的比荷q/m大小为N，在载流线圈未通电时，粒子通过CD板后发
生偏转（设磁场和电场仅局限于CD板之间）。求：
①粒子离开阳极A时的速度v 大小；
A
②粒子打到荧光屏P点时速度v 大小；
P
③v 与v 方向的偏转角 的正切值tan 。
P A
【解答】解：（1）从阴极θ射线管的K极θ射出的是电子，它是由物理学家汤姆孙最早通过实验确
定这种带电粒子属性的；
（2）电子从阴极K发出向阳极A运动过程中，电场力做正功，电势能减小，根据动能定理可知，
动能增加，故C正确，ABD错误。
故选：C；（3）①若已知粒子离开阳极A时的速度v ，为使粒子束不发生偏转，则电场力和洛伦兹力平
A
衡，由题意可知电子受到的电场力竖直向上，则洛伦兹力竖直向下，根据右手螺旋定则可知，
线圈中的电流产生的磁场方向垂直纸面向里，故a线圈中电流为顺时针，b线圈中电流为顺时针，
故B正确，ACD错误。
故选：B；
②根据平衡条件有
U
ev B=e 2
A d
解得
U
B= 2 ；
v d
A
（4）①设电子的质量为m，根据动能定理有
1
eU = mv2
1 2 A
又
e
=N
m
联立解得
v =√2NU ；
A 1
②电子在CD间受到的电场力为
eU
F= 2
d
根据牛顿第二定律，电子沿电场方向加速度为
F NU
a= = 2
m d
根据运动学公式，电子通过CD的时间为
L L
t= =
v √2NU
A 1
电子沿电场方向分速度
NLU
v =at= 2
y d√2NU
1则电子打到P点时的速度
√ NU2L2
v =√v2 +v2= 2NU + 2 ；
P A y 1 2U d2
1
③根据几何关系，v 与v 方向的偏转角的正切值为
P A
v U L
tanθ= y = 2 。
v 2U d
A 1
考点二 玻尔理论的理解与计算
1．定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，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＝E －E.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)
m n
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．原子的定态是不连续的，
因此电子的可能轨道也是不连续的．
4．氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级图(如图所示)
(2)氢原子的能级和轨道半径
①氢原子的能级公式：E＝E(n＝1,2,3，…)，其中E 为基态能量，其数值为E＝－13.6 eV.
n 1 1 1
②氢原子的半径公式：r ＝n2r(n＝1,2,3，…)，其中r 为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r ＝
n 1 1 1
0.53×10－10 m.
[例题4] （2024•太原二模）用大量氢原子发出的a、b、c三种光测试一新材料光电管，
遏止电压U 与三种光的频率关系如图所示，图像斜率为k，截距为﹣d，电子带电量的大小为
ce，下列说法正确的是（ ）
A．三种光子的动量p ＜p ＜p
a b c
k
B．由图像可知，普朗克常量
e
C．由图像可知，金属材料的逸出功为ed
D．若a、b、c是大量氢原子从能级n＝3跃迁到低能级时发出的光，则 ＝ +
c a b
【解答】解：A、由题图可知三种光子的频率关系为：ν ＞ν ＞ν ，则波λ长关λ系λ为 ＜ ＜ ，根
a b c a b c
λ λ λ
ℎ
据p= 可知p ＞p ＞p ，故A错误；
λ a b c
W
BC、根据eU ＝E ＝hν﹣W 可得：U = ℎ ⋅ν− 0，其图像斜率k= ℎ ，解得普朗克常量h＝
c k 0 c e e e
ke
W
当入射光的频率为零时，有U =− 0=−d，解得金属的逸出功W ＝ed，故B错误，C正确；
c e 0
D、若这三种光是原子从能级 n＝3 跃迁到较低能级时发出的光，根据玻尔理论可得
ℎc ℎc ℎc 1 1 1
= + = +
，整理可得 ，故D错误。
λ λ λ λ λ λ
a b c a b c
故选：C。
[例题5] （2024•琼山区校级模拟）如图所示为氢原子的发射光谱和氢原子能级图，H 、
α
H 、H 、H 是其中的四条光谱线及其波长，分别对应能级图中从量子数为 n＝3、4、5、6的
δ
β γ
能级向量子数为n＝2的能级跃迁时发出的光谱线。已知可见光波长在400nm～700nm之间，
下列说法正确的是（ ）A．H 谱线对应的光是可见光中的紫光
B．四α条光谱线中，H 谱线对应的光子能量最大
δ
C．H 谱线对应的是从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时发出的光谱线
D．H β谱线对应的光，照射逸出功为3.20eV的金属，可使该金属发生光电效应
【解答γ 】解：A．四条光谱线中，H 谱线对应的光子波长最大，根据频率跟波长成反比可得：
α
H 谱线对应的光子频率最小，而紫光频率最大，故A错误；
B．α 同理四条光谱线中，H 谱线对应的光子波长最小，频率最大，能量最大，故B正确；
δ
C．根据光子能量表达式，则H 谱线对应的光子能量满足
β
c 3×108
E=
ℎ
=6.63×10−34× J=4.1×10−19J=2.56eV
λ 486.27×10−9
从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时的能量
E′＝3.40eV﹣0.54eV＝2.86eV≠E
故C错误；
D．同理，H 谱线对应的光子能量满足
γ
c 3×108
E = ℎ =6.63×10−34× J=4.6×10−19J=2.88eV＜3.20eV
γ λ 434.17×10−9
由此可知，光子能量小于金属的逸出功，所以该金属不能发生光电效应，故D错误。
故选：B。
[例题6] （2024•黔南州二模）1885年，瑞士科学家巴尔末对当时已知的氢原子在可见光
区的4条谱线（记作H 、H 、H 和H ）作了分析，发现这些谱线的波长满足一个简单的公式，
δ
α β γ
称为巴尔末公式。这4条特征谱线是玻尔理论的实验基础。如图所示，这4条特征谱线分别对
应氢原子从n＝3、4、5、6能级向n＝2能级的跃迁，下面4幅光谱图中，合理的是（选项图
中标尺的刻度均匀分布，刻度们从左至右增大）（ ）A． B．
C． D．
【解答】解：光谱图中谱线位置表示相应光子的波长。氢原子从n＝3、4、5、6能级分别向n＝
c
2能级跃迁时，发射的光子能量增大，所以光子频率增大，根据λ= 可知光子波长减小，在标
v
尺上H 、H 、H 和H 谱线应从右向左排列。由于氢原子从n＝3、4、5、6能级分别向n＝2能
δ
α β γ
级跃迁释放光子能量的差值越来越小，所以，从右向左 4条谱线排列越来越紧密。故ABC错误，
D正确。
故选：D。
考点三 原子核的衰变
1．原子核的衰变
(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．
(2)分类
α衰变：X→Y＋He
β衰变：X→Y＋e2．三种射线的成分和性质
电离 贯穿
名称 构成 符号 电荷量 质量
能力 本领
α射线 氦核 He ＋2 e 4 u 最强 最弱
β射线 电子 e －e u 较强 较强
γ射线 光子 γ 0 0 最弱 最强
3.对半衰期的理解
(1)根据半衰期的概念，可总结出公式
N ＝N ，m ＝m
余 原 余 原
式中N 、m 表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N 、m 表示衰变后的放射性元素的原
原 原 余 余
子核数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期．
(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，与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．
[例题7] （2024•江门一模）某种核电池采用钚核（ 244 Pu）的放射性同位素钚核（ 238
94 94
Pu），其发生的核反应方程是 238 Pu→ 234 U+X，以下说法正确的是（ ）
94 92
A．钚核（ 238 Pu）比钚核（ 244 Pu）少了6个质子
94 94
B．X粒子是氦核（ 4 He）
2
C．钚核（ 238 Pu）的质量等于铀核（ 234 U）与X粒子的质量之和
94 92
D．钚核（ 238 Pu）的半衰期会随外界环境温度的变化而改变
94
【解答】解：A．钚核（ 238 Pu）和钚核（ 244 Pu）相比，质子数是相等的，少了6个中子。故
94 94
A错误；
B．根据核反应方程中质量数守恒和电荷数守恒，可知 X粒子的电荷数为2，质量数为4，为氦
核（
4
He），故B正确；
2C．依题意，核反应过程出现了质量亏损，可知钚核（ 238 Pu）的质量大于铀核（ 234 U）与X
94 92
粒子的质量之和。故C错误；
D．半衰期由原子核内部性质决定，钚核（ 238 Pu）的半衰期不会随外界环境温度的变化而改变。
94
故D错误。
故选：B。
[例题8] （2024•广东模拟）我国于2024年1月研发出全球首款民用核电池。该核电池利
用半衰期约为100年的镍63来工作，其衰变方程为： 63 Ni→ 63 Y+X，则（ ）
28 29
A．X是电子 B．X是 粒子
C．Y与Ni是同位素 D．Y的中α子数为29
【解答】解：AB．根据电荷数守恒、质量数守恒可知X的质量数是A＝63﹣63＝0，电荷数：Z
＝28﹣29＝﹣1，则X是电子，故A正确，B错误；
CD．同位素是质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子，Y的质子数是29，是铜元素，
与Ni不是同位素，Y的中子数为n＝A﹣Z＝63﹣29＝34，故CD错误。
故选：A。
[例题9] （2024•浙江模拟） +介子会发生衰变，反应方程式为 +→ ++v ，即生成一个
+介子和一个v 中微子。在云室中π观测到 +介子衰变时产生部分粒子π的轨μ迹如 μ 图。轨迹所在
μ平面与磁场垂直 μ ，两段圆弧相切于P点，且π r ：r ＝2：1。则 +和v 粒子的动量之比为（
+ v
μ μ μ
） μ
A．3：1 B．1：2 C．2：1 D．1：3
【解答】解： +介子和 子在磁场中均做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定
μ μ
v2
律可得：evB=m
r
，解得动量p＝mv＝eBr，则 +的动量为：p
μ+
=eBr
μ+
，v 粒子的动量为：
μ
μ
p
V
=eBr
V
，则p
μ+
：p
V
=2：1，故C正确，ABD错误。
μ μ μ故选：C。
考点四 核反应类型及核反应方程
类型 可控性 核反应方程典例
衰变 α衰变 自发 92U→90Th＋He
β衰变 自发 90Th→91Pa＋e
7N＋He→8O＋H(卢瑟福发现质子)
He＋Be→6C＋n(查德威克发现中子)
人工转变 人工控制 13Al＋He→P＋ 约里奥－居里夫妇发现
n 放射性同位素，同时发
P→Si＋ 0 e 现正电子
＋1
比较容易进行 92U＋n→56Ba＋Kr＋3n
重核裂变
人工控制 92U＋n→54Xe＋Sr＋10n
轻核聚变 目前无法控制 H＋H→He＋n
注意：
(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表示反应方向，不能用等号连接．
(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方
程．
(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．
[例题10]（2024•东湖区校级二模）近年来，我国在新能源汽车领域取得了巨大的突破和
发展。目前，核能汽车处于试验阶段，车上主要搭载了核动力电池，利用原子核衰变释放的核
能转化为电池的电能。某种核动力电池利用了 238 Pu的衰变，衰变方程为 238 Pu→ 234 U+X，
94 94 92
下列说法正确的是（ ）
A．X为 粒子
B．该反应β的发生需要吸收能量
C． 238 Pu的结合能大于 234 U的结合能
94 92
D． 238 Pu的原子核比 234 U的原子核更加稳定
94 92【解答】解：A．由衰变过程电荷数守恒和质量数守恒可知，X的质量数A＝238﹣234＝4，电
荷数Z＝94﹣92＝2，可知X为 粒子，故A错误；
B．由题，原子核衰变释放的核α能转化为电池的电能，可知衰变过程会放出能量，故B错误；
C．根据自然组成原子核的核子越多，它的结合能就越高，可知 238Pu的核结合能大于 234U的
94 92
核结合能，故C正确；
D．衰变的过程中释放能量，而且 粒子的比结合能比较小，可知 234U的比结合能比 238Pu的
92 94
α
比结合能大，而原子核的比结合能越大越稳定，故
234U的原子核比 238Pu的原子核更加稳定
92 94
故D错误。
故选：C。
[例题11] （2024•雨花区校级模拟）2023年8月24日，日本政府正式向海洋排放福岛第一
核电站的核污水。核污水中的Po发生衰变时的核反应方程为 210Po→ 206Pb+X。设 210Po
84 82 84
的比结合能为E ， 206Pb的比结合能为E ，X的比结合能为E 。已知光在真空中的传播速度
1 82 2 3
为c， 210Po的半衰期为138天，则下列说法正确的是（ ）
84
A．E ＞E
1 2
B．该衰变过程本质是原子核中的一个中子转变为质子并放出一个电子
206E +4E −210E
2 3 1
C．该核反应过程中的质量亏损可以表示为
c2
D．10个 210Po核138天后剩余5个
84
【解答】解：A．比结合能越大，原子核越稳定，由于生成物比反应物稳定，所以 E ＜E ，故A
1 2
错误；
B、由质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数A＝210﹣206＝4，电荷数Z＝84﹣82＝2，即X
为氦原子核（ 4 He），该衰变的本质是原子核中两个质子和两个中子组成了 4 He进而发生了
2 2
α
衰变，故B错误；C 、 该 核 反 应 过 程 中 放 出 能 量 ， 根 据 能 量 守 恒 定 律 结 合 质 能 方 程 可 得 ： ΔE
206E +4E −210E
=206E +4E −210E =Δmc2，解得亏损的质量Δm= 2 3 1 ，故C正确；
2 3 1 c2
D、半衰期是大量放射性原子衰变的统计结果，对个别放射性原子没有意义，故D错误。
故选：C。
[例题12]（2024•济宁一模）全球核电站日益增多，核电站产生的核污水对环境和人类健
康构成了一定的威胁。核污水中含有大量的铯137等几十种放射性元素，其中 137Cs的半衰期
55
为30年，衰变方程为 137Cs→137Ba+0 e。下列说法正确的是（ ）
55 56 −1
A．衰变过程中释放出电子说明 137Cs原子核中存在电子
55
B．经过60年，1g的 137Cs原子核中将有0.25g发生衰变
55
C．将核污水稀释后，可以使 137Cs原子核的半衰期变短
55
D． 137Cs的比结合能小于 137Ba的比结合能
55 56
【解答】解：A． 衰变的本质是原子核内的一个中子转变成一个质子与一个电子，电子从原子
核中释放出来，不β能说明原子核内有电子，故A错误；
1
B． 137Cs的半衰期为30年，经过60年即两个半衰期，1g的 137Cs原子核中将有m'＝m−( ) 2
55 55 2
1
m＝1g− g＝0.75g发生衰变，故B错误；
4
C．半衰期与元素的物理性质和化学性质无关，核污水稀释后，其半衰期将不变，故C错误；
D．生成物要比反应物稳定，则 137Cs的比结合能小于 137Ba的比结合能，故D正确。
55 56
故选：D。考点五 核力与核能的计算
1．应用质能方程解题的流程图
书写核反应方程→计算质量亏损Δm→利用ΔE＝Δmc2计算释放的核能
(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．
(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm
的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．
2．利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算
[例题13]（2024•石家庄二模）2023年12月，新一代人造太阳“中国环流三号”面向全球
4
开放。“人造太阳”内部发生的一种核反应方程为 2 H+3 H→He+X，已知 2H的比结合能为
1 1 1
2
E ， 3 H的比结合能为E ， 4 He的比结合能为E ，光在真空中的传播速度为c。下列说法正
1 1 2 2 3
确的是（ ）
A．核反应方程中X为电子
B． 4 He的比结合能小于 2 H的比结合能
2 1
C．核反应吸收的能量为E ﹣（E +E ）
3 1 2
4E −(2E +3E )
D．核反应中的质量亏损为 3 1 2
c2
【解答】解：A．根据质量数与电荷数守恒可知X的质量数A＝2+3﹣4＝1，电荷数z＝1+1﹣2
＝0，所以X为 1n，故A错误；
0
B．反应过程中释放大量热量，则总结合能增大， 4He的比结合能大于 2H的比结合能，故B
2 1
错误；
CD．核反应放出的能量为ΔE＝4E ﹣（2E +3E ）
3 1 2
由能量守恒可得4E −(2E +3E )=Δmc2
3 1 24E −(2E +3E )
解得Δm= 3 1 2
c2
故C错误，D正确。
故选：D。
[例题14]（2024•鹿城区校级模拟）太阳能源于太阳内部的聚变反应，太阳质量也随之不
断减少。设每次聚变反应可看作 4个氢核结合成 1个氦核，太阳每秒钟辐射的能量约为
4.0×1026J，下列说法正确的是（ ）
A．该聚变的核反应方程是41 H→ 4 He+20 e
1 2 −1
B．聚变反应在常温下也容易发生
C．太阳每秒钟减少的质量约4.4×109kg
D．目前核电站采用的核燃料主要是氢核
【解答】解：A、根据氢核的聚变过程中，质量数和电荷数守恒可知其反应方程为：41 H→ 4 He
1 2
+20 e，故A错误；
1
B、核聚变反应也叫热核反应，聚变反应必须在很高的温度下才能发生，温度要达到几百万开尔
文才可以，故B错误；
ΔE 4.0×1026
B、根据ΔE＝mc2可得太阳每秒钟减少的质量约为：Δm = = kg＝4.4×109kg，故C
c2 (3×108
)
2
正确；
D、目前核电站采用的核燃料主要是铀原子核，因为重核裂变反应是可控的，故D错误。
故选：C。
[例题15]（2024•平谷区模拟）2023年8月25日，新一代人造太阳“中国环流三号”首次
实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新中国磁约束聚变装置运行纪录。
核聚变是一种核反应的形式。下列关于核反应的说法中正确的是（ ）
A．要使轻核发生聚变，一种可行的方法是将物质加热到几百万开尔文的高温
B．氘氚核聚变的核反应方程为： 2 H+ 3 H→ 4 He+ 0 e
1 1 2 −1
C．相同质量的核燃料，重核裂变比轻核聚变释放的核能更多
D．核聚变反应过程中没有质量亏损【解答】解：A、根据核聚变的条件可知，要轻核发生聚变，一种可行的方法是将物质加热到几
百万开尔文的高温，同时还需要很大的压强，故A正确；
B、根据质量数守恒与电荷数守恒可知，氘氚核聚变的核反应方程为： 2 H+ 3 H→ 4 He+ 1n；
1 1 2 0
故B错误；
C、根据核聚变与核裂变的特点可知，相同质量的核燃料重核裂变比轻核聚变释放的核能少，故
C错误；
D、核聚变过程中有质量亏损，故D错误。
故选：A。
题型1谱线条数的确定
1. （2024•山东模拟）图示为氢原子的能级图。已知可见光的光子能量范围为
1.62 3.11eV。根据玻尔理论可知，大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁的过程中，能产
生不∼同频率的可见光光子有（ ）
A．6种 B．4种 C．3种 D．2种
【解答】解：大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁的过程中最多能产生C2=6种不同频率
4
的光子
从n＝4能级向n＝3能级跃迁的过程中，释放光子的能量 E ＝﹣0.85eV﹣（﹣1.51eV）＝
43
0.66eV；
从n＝4能级向n＝2能级跃迁的过程中，释放光子的能量 E ＝﹣0.85eV﹣（﹣3.40eV）＝
422.55eV；
从n＝3能级向n＝2能级跃迁的过程中，释放光子的能量 E ＝﹣1.51eV﹣（﹣3.40eV）＝
32
1.89eV；
从n＝2能级向n＝1能级跃迁的过程中，释放光子的能量 E ＝﹣3.40eV﹣（﹣13.6eV）＝
21
10.2eV；
从n＝3能级向n＝1能级跃迁的过程中，释放光子的能量 E ＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6eV）＝
31
12.09eV；
从n＝4能级向n＝1能级跃迁的过程中，释放光子的能量 E ＝﹣0.85eV﹣（﹣13.6eV）＝
41
12.75eV。
只有E
42
和E
32
的值在1.62∼3.11eV范围内，即产生不同频率的可见光光子有2种，故D正确，
ABC错误。
故选：D。
2. （2024•福州模拟）图甲是氢原子能级图，图乙中的H ，H ，H ，H 是氢原子从较高
a δ
β γ
能级向n＝2能级跃迁时产生的在可见光区域的四条谱线，其中谱线H 是氢原子从n＝6能级
δ
向n＝2能级跃迁时产生的，则（ ）
A．图乙中的氢原子光谱是连续光谱
B．四条谱线中H 对应的光子能量最大
C．谱线H 对应的α光子能量是3.02eV
δ
D．谱线H 是氢原子从n＝7能级向n＝2能级跃迁时产生的
【解答】解γ：A、氢原子只能发出或者吸收特定频率的光，其谱线为线状光谱，故A错误；
B、H 谱线的波长最长，频率最小，能量最小，故B错误；
C、谱α线H 是氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时产生的，其能量E ＝E ﹣E ＝﹣0.38eV﹣
δ δ 6 2
（﹣3.4eV）＝3.02eV，故C正确；D、谱线H 对应的光子能量仅次于谱线H 对应的光子能量，所以谱线H 是氢原子从n＝5能级
δ
γ γ
向n＝2能级跃迁时产生的，故D错误。
故选：C。
3. （2024•浙江模拟）如图所示，能级间的跃迁产生不连续的谱线，从不同能级跃迁到
某一特定能级就形成一个线系，比如：巴耳末系就是氢原子从n＝3，4，5……能级跃迁到n＝
1 1 1
2的能级时辐射出的光谱，其波长 遵循以下规律： =R( − )R为常数，下列说法正确
λ 22 n2
λ
的是（ ）
A．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射出的光子，在巴耳末系中波长最短
B．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子放出光子，其核外电子的动能增大
C．用能量为14.0eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受照射后，氢原子能跃迁到n＝4的
能级
D．用大量电子去撞击一群处于基态的氢原子，使处于基态的氢原子跃迁到n＝4能级的电子德
ℎc
布罗意波长λ＞
E −E
4 1
【解答】解：A、根据玻尔理论可知氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射出的光子，在巴
耳末系中光子中能量值最小，则波长最长，故A错误；
B、氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子放出光子，其核外电子的轨道半径静止，由
ke2 mv2 1 ke2
牛顿第二定律 = 得E = mv2= ，据此可知电子动能增大。故B正确；
r2 r k 2 2r
C、用光子能量为14.0eV的光照射基态的氢原子，由于14.eV＞13.6eV，能够使其电离，故C错误；
D、n＝1和n＝4间的能级差为E ﹣E ，由于用电子撞击基态的氢原子，电子动能的一部分被吸
4 1
ℎc
收，所以电子的能量应大于其能级差，即E＝hν= ＞E −E ，所以电子的德布罗意波长
λ 4 1
ℎc
λ＜ ，故D错误。
E −E
4 1
故选：B。
题型2受激跃迁和电离
4. （2024•南昌二模）图甲是某光电管发生光电效应时光电子的最大初动能 E 与入射光
k
频率ν的关系图像，图乙为氢原子的能级图。一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，
发出的光照射光电管，发出的光电子的最大初动能为（ ）
A．2.29eV B．9.80eV C．10.20eV D．12.09eV
【解答】解：由甲图和光电效应方程
E ＝hν﹣W
k 0
可得W ＝2.29eV
0
根据图乙可知，处于n＝3能级的氢原子向基态能级跃迁时，发出的光频率最大，光子能量最大
为
hν＝E ﹣E ＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6）eV＝12.09eV
3 1
根据E ＝hν﹣W ＝12.09eV﹣2.29eV＝9.80eV，故ACD错误，B正确。
k 0
故选：B。5. （2024•中山市校级模拟）氢原子的能级图如图甲所示，一群处于 n＝4能级的氢原子，
用其向低能级跃迁过程中发出的光照射图乙电路中的阴极K，其中只有a、b两种频率的光能
使之发生光电效应。分别用这两种频率的光照射阴极K，测得图乙中电流表随电压表读数变化
的图像如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A．题中的氢原子跃迁共能发出3种不同频率的光子
B．a光是从n＝4能级向n＝1能级跃迁产生的
C．a光的频率小于b光的频率
D．b光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比a光照射时的小
【解答】解：A．题中的一群氢原子由n＝4向低能级跃迁时共能发出C2=6种不同频率的光子，
4
故A错误；
BCD．a光的截止电压小于b，根据eU
c
＝E
km
和E
km
＝hν﹣W逸出功
可知，a光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比b光小，则a光子能量小于b，a光的频率
小于b光的频率，则a光是从n＝3能级向n＝1能级跃迁产生的，b光是从n＝4能级向n＝1能
级跃迁产生的，故C正确，BD错误。
故选：C。
6. （2024•潍坊二模）图甲为氢原子的能级图，大量处于第 3能级的氢原子，向低能级
跃迁过程中能发出不同频率的光，用这些光照射图乙中的光电管，有 2种频率的a、b光可让
光电管发生光电效应。图丙为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U
的关系图线。下列说法正确的是（ ）A．光照强度减小，光电子的最大初动能也减小
B．图乙中滑片P从O向N端移动过程中，电流表示数逐渐减小
C．a光光子的能量为10.2eV
D．光电管中金属的逸出功为2.25eV
【解答】解：A、根据光电效应方程E ＝hν﹣W 可知，光电子的最大初动能与光的强度无关，
km 0
故A错误；
B、乙图中，电源的右侧为正极，当中滑片P从O向N端移动过程中，光电管所加电压为正向电
压，所以电流表示数不会减小，故B错误；
CD、大量处于n＝3激发态的氢原子向低能级跃迁时，光线发射器中发出的三种光子的能量分别
为：
E ＝E ﹣E ＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6）eV＝12.09eV
31 3 1
E ＝E ﹣E ＝﹣3.40eV﹣（﹣13.6）eV＝10.2eV
21 2 1
E ＝E ﹣E ＝﹣1.51eV﹣（﹣3.40）eV＝1.89eV
32 3 2
用这些光照射图乙中的光电管，有2种频率的a、b光可让光电管发生光电效应，由图丙，a光遏
止电压大于b光遏止电压，根据光电效应方程E ＝hν﹣W 和eU ＝E
km 0 c km
得a光子能量大于b光子能量，则a光子能量等于E ，为氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时
31
发出的光，能量值为为12.09eV；
b光子能量等于E ，为氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出的光，能量值为10.2eV；
21
对于b光，根据光电效应方程E ＝hν﹣W 可知，光电管中金属的逸出功为W ＝hν﹣E ＝E
km 0 0 km 21
﹣eU ＝10.2eV﹣7.95eV＝2.25eV，故C错误，D正确。
cb
故选：D。题型3与光电效应相结合
7. （多选）（2024•咸阳二模）如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于 n＝4激发
态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管
阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A．光电管阴极K金属材料的逸出功为5.75 eV
B．这些氢原子跃迁时最多发出6种频率的光
C．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极
D．氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时，氢原子能量减小，核外电子动能增加
【解答】解：A．n＝4能级的原子跃迁，释放的最大能量E＝E ﹣E ＝﹣0.85eV﹣（﹣13.6eV）
4 1
＝12.75eV
根据动能定理，光电子的最大初动能为E ＝eU ＝7eV
k c
根据爱因斯坦质能方程hν＝E＝E +W
k 0
代入数据解得逸出功为W ＝5.75eV，故A正确；
0
B．这些氢原子跃迁时最多发出C2=6种频率的光，故B正确；
4
C．若调节滑片使光电流为零，需要施加反向电压，即电源左侧应该为正极，故C错误；
D．氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时，由于释放光子，则氢原子能量会减小，库仑力做正
功，核外电子动能增加，故D正确。
故选：ABD。
8. （多选）（2024•台州二模）氢原子的能级图如图1所示，从高能级向低能级跃迁时，
会产生四种频率的可见光。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级
2产生可见光Ⅱ。用两种光分别照射如图2所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（ ）
A．光Ⅰ比光Ⅱ有更显著的粒子性
B．两种光分别照射阴极K产生的光电子到达阳极A的动能之差为1.13eV
C．欲使微安表示数变为0，滑片P应向b端移动
D．滑片P向b端移动过程中，到达阳极A的光电子的最大动能一直增大
【解答】解：A、当氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时，ΔE ＝E ﹣E ＝﹣0.38eV+3.4eV＝
1 6 2
3.02eV，当氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时，ΔE ＝E ﹣E ＝﹣1.51eV+3.4eV＝1.89eV，
2 3 2
可知光Ⅰ比光Ⅱ的能量值大，则光Ⅰ比光Ⅱ有更显著的粒子性，故A正确；
B、根据光电效应方程E ＝hν﹣W ＝ΔE﹣W ，可知两种光分别照射阴极K产生的光电子的最
km 0 0
大初动能的差为E＝ΔE ﹣ΔE ＝3.02eV﹣1.89eV＝1.13eV，则两种光分别照射阴极K产生的具有
1 2
最大初动能光电子到达阳极A的动能之差为1.13eV，但不是所有光电子都满足这样的情况，故
B错误；
CD、P向b移动时，光电管所加的电压为正向电压，所以若滑片 P应向b端移动，到达阳极A
的光电子的最大动能一直增大，不可能使微安表示数变为0，故C错误，D正确。
故选：AD。
9. （2024•开福区校级模拟）图甲为氢原子的能级图，大量处于 n＝4激发态的氢原子向
低能级跃迁时，发出频率不同的光子，其中只有两种频率的光可使图乙中的光电管阴极 K发
生光电效应。现分别用这两种频率的光a、b照射该光电管阴极K，测得光电流随电压变化的
关系如图丙所示，阴极 K 金属材料的逸出功为 10.75eV。下列说法正确的是（ ）A．这些氢原子跃迁时共发出5种频率的光
B．氢原子跃迁时发出a光的频率大于b光的频率
C．用b光照射光电管阴极K时，遏止电压U 为2V
cb
D．处于n＝2能级的氢原子可能会被a光照射金属材料产生的光电子碰撞而电离
【解答】解：A、大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时最多能发出C2=6种不同频率的
4
光，故A错误；
B、由图可知b光的遏止电压最大，由动能定理结合光电效应方程可得：eU ＝E ＝hν﹣W ，由
c k 0
此可知b光的频率大于a光的频率，故B错误；
C、图丙中的图线b所表示的光的遏止电压较大，则光电子最大初动能较大，所对应的光子能量
较大，原子跃迁对应的能级差较大，即对应于从n＝4到n＝1的跃迁，则b光子能量为E ＝（﹣
b
0.85eV）﹣（﹣13.6eV）＝12.75eV
由动能定理结合光电效应方程可得：eU ＝E ＝E ﹣W ，代入数据解得：U ＝2V，故C正确；
c k b 0 cb
D、由题意可知：a光的能量为E ＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6eV）＝12.09eV，照射产生的光电子的最
a
大动能E ＝E ﹣W ＝12.09eV﹣10.75eV＝1.34eV，不足以使n＝2能级的氢原子电子电离，故D
k a 0
错误。
故选：C。
题型4α衰变、β衰变
10. （2024•淮安模拟）放射性同位素热电机是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受温度及宇宙射线的影响，使用寿命可达十几年。我国的火星探测车用放射性材料器
238
Pu作
94
为燃料，其原理为 238 Pu发生 衰变时将释放的能量转化为电能，衰变方程为 238 Pu→X+ 4
94 94 2
α
He，以Z和N分别表示X的电荷数和中子数，下列判断正确的是（ ）
A．Z＝90，N＝142 B．Z＝92，N＝144
C．Z＝92，N＝142 D．Z＝90，N＝144
【解答】解：核反应方程满足质量数和电荷数的守恒定律，可知X的电荷数为94﹣2＝92，质量
数为238﹣4＝234，电荷数等于质子数，质量数等于质子数加中子数，所以中子数为 234﹣92＝
142，即Z＝92，N＝142
故ABD错误，C正确。
故选：C。
11. （2024•江西模拟）1898年居里夫妇发现了放射性元素针（ 210 Po）。若元素针发生
84
某种衰变，其半衰期是138天，衰变方程为 210 Po→ 206 Pb+Y+ ，下列说法正确的是（ ）
84 82
γ
A．该元素发生的是 衰变
B．Y原子核含有3个β核子
C． 射线可用于肿瘤治疗
D．γ200g的Po经276天，已发生衰变的质量为100g
【解答】解：AB、根据质量数守恒和电荷数守恒，可知Y原子核的电荷数为2，质量数为4，
则核子数为4，Y是 粒子，此衰变为 衰变，而 射线是伴随着 衰变产生的，故AB错误；
C、 射线在医疗上作α为伽马手术刀可以α精准切除肿γ瘤组织，故C正α确；
D、 γ 根据半衰期的定义可得m=m ( 1 ) n ，其中，n= t = 276 =2，由此可知，200g的Po经276
0 2 T 138
天，还剩余50g，故已发生衰变的质量为150g，故D错误。
故选：C。
12. （2024•新泰市校级一模）“嫦娥三号”探测器在月球软着陆并释放了玉兔号月球车，
玉兔号配备的核电池是我国自主研发的放射性钚238（ 238Pu）电池，其在发生 衰变过程中
94
α
放出能量，通过热电偶产生电能给月球车上的设备供电，给休眠中的月球车保温，并维持与地面的通讯。已知钚238的半衰期为88年，下列说法正确的是（ ）
A．其衰变后的原子核内质子数比中子数多50个
B．衰变后原子核的质量与 粒子的质量之和等于衰变前钚238的质量
C．经过一段时间，随着钚α238的减少，电池内钚238的半衰期变短
D．经过88年，该核电池内的钚238还剩一半
【解答】解：A． 粒子的质量数为4，电荷数为2，所以 粒子的中子数为2，经过一次 衰变
后，钚238减少两α个质子和两个中子，变为新核。则质子数α 变为92，中子为234﹣92＝14α2。质
子数比中子数少142﹣92＝50个，故A错误；
B．由于衰变中有质量亏损，所以衰变后原子核的质量与 粒子的质量之和小于衰变前钚238的
质量，故B错误； α
C．半衰期由元素种类决定，不会发生变化，故C错误；
D．经过一个半衰期，大约一般的钚衰变称为其他元素，该核电池内的钚 238还剩一半，故D正
确。
故选：D。
题型5半衰期的理解及应用
13. （2024•金华二模）如图所示，2023年11月2日，日本东京电力公司启动第三批福岛
核污染水排海。核污染水虽然经过“多核素去除设备”（ALPS）处理，但核污染水中的氚（
3H）很难被分离清除，氚会通过食物链在人体内累积，对人的伤害将不可估量。其衰变方
1
程为 3H→ 3He+ 0 e，半衰期为12.5年，下列说法正确的是（ ）
1 2 −1A．衰变过程核子总质量不变
B．衰变放出的 0 e是由原子核外电子受激发而产生
−1
C．受核污染的海产品经过高温烹煮不能去除其放射性
D． 3H在食物链传递过程中，其半衰期会逐渐缩短
1
【解答】解：A、衰变过程中会释放能量，根据质能方程可知，反应后的质量会减小，故A错误；
B、衰变释放出的电子是由于原子核内的变化产生的，与核外电子无关，故B错误；
C、放射性为物理性质，高温亨煮无法除去，故C正确；
D、半衰期为物理性质，不会随着食物链传递而缩短周期的，故D错误
故选：C。
14. （2024•绍兴二模）钠的放射性同位素 24 Na经过一次衰变后产生稳定的镁（ 24
11 12
Mg），已知 24 Na的半衰期为15h，将一个放射强度为每秒3.2×104次的 24 Na溶液样本注射到
11 11
某病人血液中，45h后从该病人体内抽取6mL的血液，测得其放射强度为每秒5次。下列说法
正确的是（ ）
A．该衰变过程为 衰变
α
B． 24 Na进入到血液后半衰期变长
11
1
C．45h后样本放射强度变为原来的
4
D．该病人体内血液的总体积约为4.8L
【解答】解：A、根据衰变过程中电荷量和质量数守恒可知该衰变产物为 0 e，为 衰变，故A
−1
β错误；
B、半衰期与外界因素无关， 24 Na进入到血液后半衰期不变，故B错误；
11
1 1
C、 24 Na的半衰期为15h，45h＝3×15h，则45h后样本放射强度变为原来的( ) 3= ，故C错
11 2 8
误；
1
D、第一次测量时放射强度为每秒3.2×104次，3个半衰期后，每秒钟衰变次数应为3.2×104×（
2
）3＝4×103（次），现从该病人体内抽取6mL的血液，测得其放射强度为每秒5次，故血液总
4×103
量应是 ×6mL＝4800mL＝4.8L，故D正确。
5
故选：D。
15. （2024•通州区模拟）家庭装修中，不合格的天然大理石有可能释放出过量的放射性
元素氧
222Rn。氡 222Rn的衰变曲线如图，则氡 222Rn的半衰期为（
）
86 86 66
A．3.8天 B．7.6天 C．10天 D．17.6天
1 1
【解答】解：由图可知，氡的质量从 m 到衰变剩余 m 的过程中，经历了t＝17.6天﹣10天
3 0 12 0
t 7.6天
＝7.6天，即经过了两个半衰期，所以半衰期T= = =3.8天，故A正确，BCD错误。
2 2
故选：A。
题型6核反应方程及应用、核能的计算
16. （2024•新余二模）“嫦娥五号”中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能。“核电池”利用了 238 Pu的衰变，衰变方程为 238 Pu→ 234 X+ n Y，下列说法正确的是（ ）
94 94 m 2
A． 238 Pu的比结合能比 234X的大
94 m
B．月夜的寒冷导致 238 Pu衰变得比在地球上慢些
94
C．衰变方程中的m等于92，一个 238 Pu衰变为 234 X释放的核能为（m ﹣m ﹣m ）C2
94 m Pu X Y
D．Y是氦的原子核，具有极强的穿透能力可用于金属探伤
【解答】解：A． 238Pu发生衰变成更稳定的 234X，而核越稳定，比结合能越大，故A错误；
94 m
B．元素的半衰期由本身决定，衰变快慢不受外界环境影响，故B错误；
C．此核反应过程中的质量亏损为Δm＝m ﹣m ﹣m
Pu X Y
根据爱因斯坦质能方程，核反应过程中释放的能量E=(m −m −m )C2 ，故C正确；
Pu X Y
D．根据质量数守恒m+2＝94，解得m＝92
根据电荷数守恒n+234＝238，解得n＝4
因此Y是氦的原子核， 238Pu发生的是 衰变， 射线的穿透能力较弱，不能用于金属探伤，
94
α α
故D错误。
故选：C。
17. （2024•银川一模）2024年2月15日。中国科学院近代物理研究所在《物理评论快
报》发文，称已成功合成了两种新的富质子核子，即锇 160 Os，和钨 156 W，测量发现锇 160
76 74 76
Os，衰变成钨 156 W的半衰期为201 s，下列说法正确的是（ ）
74
μ
A．锇 160 Os衰变成钨 156 W的方程为 160 Os→ 156 W+22 H
76 74 76 74 1
B．升高温度或增大压强会缩短锇 160 Os的半衰期
76
C．锇 160 Os比钨 156 W的比结合能大
76 74
D．100 g锇 160 Os经过201 s，剩余质量为50 g
76
μ μ μ【解答】解：A、根据质量数守恒和电荷数守恒可知该衰变方程为 160Os→ 156W+4He，故A
76 74 2
错误；
B、半衰期的大小由原子核内部因素决定，与温度、压强以及所处的化学状态无关，故B错误；
C、生成物比反应物更稳定，所以钨 156 W的比结合能大于锇 160 Os的比结合能，故C错误；
74 76
D、经过时间201 s，即经过一个半衰期后，100 g锇 160 Os还剩50 g的锇 160 Os未衰变，故D
76 76
μ μ μ
正确。
故选：D。
18. （2024•雨花区校级模拟）2023年5月。我国自主三代核电技术“华龙一号”全球首
堆示范工程—福清核电5、6号机组正式通过竣工验收，设备国产化率达到90%，反映了我国
建立起了更加成熟完备的核科技工业体系。根据图示的原子核的比结合能曲线，以下判断中正
确的是（ ）
A． 16 O核的结合能比 6 Li核的结合能更小
8 3
B．两个 2 H核结合成 4 He时要释放能量
1 2
C．两个 2 H核结合成 4 He存在能量与质量的相互转化
1 2
D． 235 U中核子的平均质量比 144 Ba中核子的平均质量小
92 56
【解答】解：A．由题图可知， 6Li核的比结合能小， 16O核的比结合能大，而且 16O核的核
3 8 8
子数多，由于原子核的结合能等于比结合能与核子数的乘积，所以
16O核的结合能比 6Li核的
8 3
结合能更大，故A错误；B．由题图可知， 2H核的比结合能小， 4He核的比结合能大，则 4He核的结合能比两个
1 2 2
2H核的结合能大，所以两个 2H核聚变结合成 4He核时要释放能量，故B正确；
1 1 2
C．能量和质量之间只是相差一个系数，两者都反映物体的属性，彼此之间不存在转化关系，故
C错误；
D．由题图可知， 235U核的比结合能比 144Ba核的比结合能小，由于平均质量越小的原子核，
92 56
其比结合能越大，所以
235U中核子的平均质量比 144Ba中核子的平均质量大，故D错误。
92 56
故选：B。
