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专题22 原子结构 原子核
考点
十年考情（2015-2024）
命题趋势
考点1 原子结
构
（10 年10
考）
2024·重庆·高考真题、2024·安徽·高考真题、2024·北京·高考真题、
2024·江苏·高考真题、2024·浙江·高考真题、2023·河北·高考真题、
2023·山东·高考真题、2023·湖北·高考真题、2023·辽宁·高考真题、
2022·重庆·高考真题、2022·北京·高考真题、2022·海南·高考真题、
2022·浙江·高考真题、2022·广东·高考真题、2020·北京·高考真题、
2020·浙江·高考真题、2019·全国·高考真题、2018·浙江·高考真题、
2017·北京·高考真题、2017·浙江·高考真题、2016·天津·高考真题、
2016·上海·高考真题、2015·福建·高考真题、2015·海南·高考真题
从内容来看，
对于光电效
应、氢原子的
能级结构、核
反应方程的书
写、核能的计
算问题的命题
比较频繁。从
整体命题趋势
上看。
常考类型有：
①光电效应现
象与光电效应
方程的应用；
②原子核式结
构；③氢原子
光谱规律、能
级跃迁；④核
衰变与核反应
方程；⑤核能
与爱因斯坦质
能方程。
考点2 原子核
（10 年10
考）
2024·湖北·高考真题、2024·山东·高考真题、2024·浙江·高考真题、
2024·北京·高考真题、2024·海南·高考真题、2024·甘肃·高考真题、
2024·广西·高考真题、2024·江苏·高考真题、2024·广东·高考真题、
2024·全国·高考真题、2024·福建·高考真题、2024·河北·高考真题、
2024·浙江·高考真题、2023·重庆·高考真题、2023·广东·高考真题、
2023·福建·高考真题、2023·天津·高考真题、2023·北京·高考真题、
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2021·重庆·高考真题、2021·江苏·高考真题、2021·海南·高考真题、
2021·湖北·高考真题、2021·福建·高考真题、2021·北京·高考真题、
2021·山东·高考真题、2021·广东·高考真题、2021·全国·高考真题、
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2020·浙江·高考真题、2020·上海·高考真题、2019·天津·高考真题、
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2018·海南·高考真题、2018·江苏·高考真题、2018·天津·高考真题、
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2015·江苏·高考真题、2015·海南·高考真题
考点01 原子结构
一、单选题
1．（2024·安徽·高考真题）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
1
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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
，当大量处于
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
【答案】B
【详解】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的种类为
辐射出光子的能量分别为
其中
，
，
所以辐射不同频率的紫外光有2 种。
故选B。
2．（2024·北京·高考真题）产生阿秒光脉冲的研究工作获得2023 年的诺贝尔物理学奖，阿秒（as）是时间
单位，1as = 1 × 10−18s，阿秒光脉冲是发光持续时间在阿秒量级的极短闪光，提供了阿秒量级的超快“光
快门”，使探测原子内电子的动态过程成为可能。设有一个持续时间为100as 的阿秒光脉冲，持续时间内
至少包含一个完整的光波周期。取真空中光速c = 3.0 × 108m/s，普朗克常量h = 6.6 × 10−34J s
⋅，下列说法
正确的是（ ）
A．对于0.1mm 宽的单缝，此阿秒光脉冲比波长为550nm 的可见光的衍射现象更明显
B．此阿秒光脉冲和波长为550nm 的可见光束总能量相等时，阿秒光脉冲的光子数更多
C．此阿秒光脉冲可以使能量为−13.6eV（−2.2 × 10−18J）的基态氢原子电离
D．为了探测原子内电子的动态过程，阿秒光脉冲的持续时间应大于电子的运动周期
【答案】C
【详解】A．此阿秒光脉冲的波长为
λ = cT = 30nm < 550nm
由障碍物尺寸与波长相差不多或比波长小时，衍射现象越明显知，波长为550nm 的可见光比此阿秒光脉冲
的衍射现象更明显，故A 错误；
B．由
知，阿秒光脉冲的光子能量大，故总能量相等时，阿秒光脉冲的光子数更少，故B 错误；
2
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C．阿秒光脉冲的光子能量最小值
故此阿秒光脉冲可以使能量为−13.6eV（−2.2 × 10−18J）的基态氢原子电离，故C 正确；
D．为了探测原子内电子的动态过程，阿秒光脉冲的持续时间应小于电子的运动周期，故D 错误。
故选C。
3．（2024·江苏·高考真题）在原子跃迁中，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，是哪一种（ ）
A．λ1
B．λ2
C．λ3
D．λ4
【答案】C
【详解】根据光电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，根据图中
能级图可知跃迁时对应波长为
的光子能量最大。
故选C。
4．（2024·浙江·高考真题）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
和
光进行如下实验研究，则（ ）
A．照射同一单缝衍射装置，
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，
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
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，
光的饱和光电流小
【答案】C
【详解】A．根据巴耳末公式可知，
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，
光的中央明条纹宽度宽，故A 错误；
B．
光的波长较长，根据
可知
光的频率较小，则
光的折射率较小，在平行玻璃砖的偏折较小，
光的侧移量小，故B 错误；
C．
光的频率较小，
光的光子能量较小，以相同功率发射的细光束，
光的光子数较多，真空中单
3
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位长度上
光的平均光子数多，故C 正确；
D．若
、
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，
光的频率较小，
光
的光子能量较小，
光的光子数较多，则
光的饱和光电流大，
光的饱和光电流小，故D 错误。
故选C。
5．（2023·河北·高考真题）2022 年8 月30 日，国家航天局正式发布了“羲和号”太阳探测卫星国际上首
次在轨获取的太阳
谱线精细结构。
是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线，其对应的能级跃迁过程为
（ ）
A．从
跃迁到
B．从
跃迁到
C．从
跃迁到
D．从
跃迁到
【答案】D
【详解】
是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线，根据
可知
是氢原子巴耳末系中频率最小的谱线，根据氢原子的能级图，利用玻尔理论中的频率条件
可见能级差越小，频率越低，波长越长。故
对应的能级跃迁过程为从
跃迁到
。
故选D。
6．（2023·山东·高考真题）“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我
国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为
的光子从基态能级I 跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为
的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并
在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为
的光子回到
基态。该原子钟产生的钟激光的频率
为（ ）
A．
B．
C．
D．
4
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【答案】D
【详解】原子吸收频率为
的光子从基态能级I 跃迁至激发态能级Ⅱ时有
且从激发态能级Ⅱ向下跃迁到基态I 的过程有
联立解得
故选D。
7．（2023·湖北·高考真题）2022 年10 月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星
搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为
的氢原子谱线（对应的光子能量为
）。根
据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子（ ）
A．
和
能级之间的跃迁
B．
和
能级之间的跃迁
C．
和
能级之间的跃迁
D．
和
能级之间的跃迁
【答案】A
【详解】由图中可知n=2 和n=1 的能级差之间的能量差值为
与探测器探测到的谱线能量相等，故可知此谱线来源于太阳中氢原子n=2 和n=1 能级之间的跃迁。
故选A。
8．（2023·辽宁·高考真题）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
5
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D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
【答案】A
【详解】A．由图可知①和③对应的跃迁能级差相同，可知①和③的能量相等，选项A 正确；
B．因②对应的能级差小于④对应的能级差，可知②的能量小于④的能量，根据
可知②的频率小于
④的频率，选项B 错误；
C．因②对应的能级差小于①对应的能级差，可知②的能量小于①，②的频率小于①，则若用①照射某金
属表面时能发生光电效应，用②照射该金属不一定能发生光电效应，选项C 错误；
D．因④对应的能级差大于①对应的能级差，可知④的能量大于①，即④的频率大于①，因用①照射某金
属表面时能逸出光电子的最大初动能为Ek，根据
则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek，选项D 错误。
故选A。
9．（2022·重庆·高考真题）如图为氢原子的能级示意图。已知蓝光光子的能量范围为2.53 ~ 2.76eV，紫光
光子的能量范围为2.76 ~ 3.10eV。若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢
原子的光子能量为（ ）
A．10.20eV
B．12.09eV
C．12.75eV
D．13.06eV
【答案】C
【详解】由题知使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光子能量范围可知从
氢原子从n = 4 能级向低能级跃迁可辐射蓝光，不辐射紫光（即从n = 4，跃迁到n = 2 辐射蓝光），则
需激发氢原子到n = 4 能级，则激发氢原子的光子能量为
E = E4－E1= 12.75eV
故选C。
10．（2022·北京·高考真题）氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子（ ）
A．放出光子，能量增加
B．放出光子，能量减少
C．吸收光子，能量增加
D．吸收光子，能量减少
【答案】B
【详解】氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子放出光子，且放出光子的能量等于两能级之差，能量
减少。
故选B。
6
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11．（2022·浙江·高考真题）如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n=3 的激发态，在向低能级跃迁时
放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV 的金属钠。下列说法正确的是（ ）
A．逸出光电子的最大初动能为10.80eV
B．n=3 跃迁到n=1 放出的光子动量最大
C．有3 种频率的光子能使金属钠产生光电效应
D．用0.85eV 的光子照射，氢原子跃迁到n=4 激发态
【答案】B
【详解】A．从n=3 跃迁到n=1 放出的光电子能量最大，根据
可得此时最大初动能为
故A 错误；
B．根据
又因为从n=3 跃迁到n=1 放出的光子能量最大，故可知动量最大，故B 正确；
C．大量氢原子从n=3 的激发态跃迁基态能放出
种频率的光子，其中从n=3 跃迁到n=2 放出的光子能
量为
不能使金属钠产生光电效应，其他两种均可以，故C 错误；
D．由于从n=3 跃迁到n=4 能级需要吸收的光子能量为
所以用0.85eV 的光子照射，不能使氢原子跃迁到n=4 激发态，故D 错误。
故选B。
12．（2022·广东·高考真题）目前科学家已经能够制备出能量量子数n 较大的氢原子。氢原子第n 能级的能
量为
，其中
。图是按能量排列的电磁波谱，要使
的氢原子吸收一个光子后，恰
好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是（ ）
7
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A．红外线波段的光子
B．可见光波段的光子
C．紫外线波段的光子
D．X 射线波段的光子
【答案】A
【详解】要使处于n=20 的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需要吸收光子的能量为
因为
则被吸收的光子是红外线波段的光子。
故选A。
13．（2020·北京·高考真题）氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于
能级上，下列说法正确的是
（ ）
A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出2 种频率的光子
B．从
能级跃迁到
能级比跃迁到
能级辐射的光子频率低
C．从
能级跃迁到
能级需吸收
的能量
D．
能级的氢原子电离至少需要吸收
的能量
【答案】C
【详解】A．大量氢原子处于
能级跃迁到
最多可辐射出
种不同频率的光子，故A 错误；
B．根据能级图可知从
能级跃迁到
能级辐射的光子能量为
从
能级跃迁到
能级辐射的光子能量为
比较可知从
能级跃迁到
能级比跃迁到
能级辐射的光子频率高，故B 错误；
C．根据能级图可知从
能级跃迁到
能级，需要吸收的能量为
故C 正确；
8
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D．根据能级图可知氢原子处于
能级的能量为-1.51eV，故要使其电离至少需要吸收1.51eV 的能量，故
D 错误；
故选C。
14．（2019·全国·高考真题）氢原子能级示意图如图所示，光子能量在1.63 eV~3.10 eV 的光为可见光，要
使处于基态（n=1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为（ ）
A．12.09 eV
B．10.20 eV
C．1.89 eV
D．1.5l eV
【答案】A
【详解】由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到n=3 能级后，跃迁才可能产生能量在
1.63eV~3.10eV 的可见光．故
．故本题选A．
15．（2017·北京·高考真题）2017 年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出
了波长在100nm（1nm=10–9m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量
大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的
光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为
（取普朗克常量h=6.6×10–34 J·s，真空光速c=3×108 m/s）（ ）
A．10–21J
B．10–18J
C．10–15J
D．10–12J
【答案】B
【详解】一个处于极紫外波段的光子的能量约为
由题意可知，光子的能量应比电离一个分子的能量稍大，因此数量级应相同。
故选B。
【点睛】根据题意可知光子的能量足以电离一个分子，因此该光子的能量应比该分子的电离能大，同时又
不能把分子打碎，因此两者能量具有相同的数量级，不能大太多。
16．（2015·福建·高考真题）下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（ ）
A．
射线是高速运动的电子流
B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
D．
的半衰期是5 天，100 克
经过10 天后还剩下50 克
【答案】B
【详解】A．
射线是光子流，故A 错误；
B．氢原子辐射光子后，从高轨道跃迁到低轨道，其绕核运动的电子速度增大，动能增大，故B 正确；
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C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，故C 错误；
D．
的半衰期是5 天，100 克
经过10 天后还剩下
故D 错误。
故选B。
17．（2016·上海·高考真题）卢瑟福通过对α 粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在
A．电子
B．中子
C．质子
D．原子核
【答案】D
【详解】卢瑟福在α 粒子散射实验中观察到绝大多数α 粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向，只有极少数
的α 粒子发生了大角度的偏转，说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电的物质，将其称为原子核．
故选项D 正确．
【点睛】本题需要熟悉α 粒子散射实验和原子核式结构模型．
二、多选题
18．（2024·重庆·高考真题）我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳
Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ分别为氢原子由n = 3 和n = 4 能级向n = 2 能级跃迁产生的谱线（如图），
则（ ）
A．Hα的波长比Hβ的小
B．Hα的频率比Hβ的小
C．Hβ对应的光子能量为3.4eV
D．Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态
【答案】BD
【详解】AB．氢原子n = 3 与n = 2 的能级差小于n = 4 与n = 2 的能级差，则Hα与Hβ相比，Hα的波长大、
频率小，故A 错误、B 正确；
C．Hβ对应的光子能量为
E = (－0.85)eV－(－3.40)eV = 2.55eV
故C 错误；
D．氢原子从基态跃迁到激发态至少需要能量
E = (－3.40)eV－(－13.60)eV = 10.2eV
Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态，故D 正确。
故选BD。
10
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19．（2022·海南·高考真题）一群处于
激发态的氢原子跃迁向外辐射出不同频率的光子，则（ ）
A．需要向外吸收能量
B．共能放出6 种不同频率的光子
C．
向
跃迁发出的光子频率最大
D．
向
跃迁发出的光子频率最大
【答案】BD
【详解】A．高能级向低能级跃迁向外放出能量，以光子形式释放出去，故A 错误；
B．最多能放不同频率光子的种数为
故B 正确；
CD．从最高能级向最低能级跃迁释放的光子能量最大，对应的频率最大，波长最小，则
向
跃迁
发出的光子频率最大，故D 正确，C 错误。
故选BD。
20．（2020·浙江·高考真题）由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV
到3.11eV 之间，则（ ）
A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出
射线
B．氢原子从
的能级向
的能级跃迁时会辐射出红外线
C．处于
能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离
D．大量氢原子从
能级向低能级跃迁时可辐射出2 种频率的可见光
【答案】CD
【详解】A．
射线为重核衰变或裂变时才会放出，氢原子跃迁无法辐射
射线，故A 错误；
B．氢原子从
的能级向
的能级辐射光子的能量：
在可见光范围之内，故B 错误；
C．氢原子在
能级吸收
的光子能量就可以电离，紫外线的最小频率大于
，可以使处于
能级的氢原子电离，故C 正确；
D．氢原子从
能级跃迁至
能级辐射光子的能量：
在可见光范围之内；同理，从
的能级向
的能级辐射光子的能量也在可见光范围之内，所以大量
11
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氢原子从
能级向低能级跃迁时可辐射出2 种频率的可见光，故D 正确。
故选CD．
21．（2017·浙江·高考真题）下列说法正确的是:
A．β,γ 射线都是电磁波
B．原子核中所有核子单独存在时，质量总和大于该原子核的总质量，
C．在LC 振荡电路中，电容器刚放电时电容器极板上电量最多，回路电流最小
D．处于n=4 激发态的氢原子，共能辐射出四种不同频率的光子
【答案】BC
【详解】β 射线是高速移动的电子流.属于实物波.不属于电磁波.故A 错误，
在核子结合成原子核过程中需要释放出结合能.根据质能方程
,所以结合原子核过程中存在质量损
失. 所以B 正确，
LC 振荡电路中放电之前属于充电过程，电场能逐渐增大.磁场能逐渐减小，回路电流逐渐减小 .刚刚开始放
电时正好是电场能最大，磁场能最小的时刻.所以回路电流此时最小，故C 对；
处于n=4 激发态的氢原子能释放出C4
2=6 频率的光子，故D 错；
综上所述本题答案是：BC
22．（2017·浙江·高考真题）如图为氢原子能级图，氢原子中的电子从n=5 能级跃迁到n=2 能级可产生a 光；
从n=4 能级跃迁到n=2 能级可产生b 光．a 光和b 光的波长分别为
和
，照射到逸出功为2.29eV 的金属
钠表面均可产生光电效应，遏止电压分别为
和
，则:
A．
B．
C．a 光的光子能量为2.86eV
D．b 光产生的光电子最大初动能Ek=0.26eV
【答案】CD
【详解】AC、氢原子中的电子从n=5 跃迁到n=2 产生的a 光，
,氢原
子中的电子从n=4 跃迁到n=2 产生的b 光,
,能量越高频率越大，波
长越小，则
，选项C 正确，A 错误；
BD、由光电效应方程
有频率越高的
越大，即
，
,则B 错误、D 正确
12
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点睛：电子跃迁释放的能量等于两个能级的能量差值，并结合光电效应方程求遏制电压的大小
23．（2018·浙江·高考真题）氢原子的能级图如图所示，关于大量氢原子的能级跃迁，下列说法正确的是
（可见光的波长范围为
，普朗克常量
，真空中光速
）
A．氢原子从高能级跃迁到基态时，会辐射γ 射线
B．氢原子处在n=4 能级，会辐射可见光
C．氢原子从高能级向n=3 能级跃迁时，辐射的光具有显著的热效应
D．氢原子从高能级向n=2 能级跃迁时，辐射的光在同一介质中传播速度最小的光子能量为1.89eV
【答案】BC
【详解】A．γ 射线是原子核通过衰变产生的高能电磁波，与核外电子跃迁无关，故A 错误；
B．根据
可得，可见光光子的能量为
，从n=4 能级跃迁到n=2 能级
在该能量范围内，故B 正确；
C．从高能级向n=3 能级跃迁辐射的能量最大值为1.51eV，小于1.63eV，属于红外线，具有热效应，故C 正
确；
D．根据
，传播速度越小，折射率越大，光子频率越大，能量越大，而从高能级向n=2 能级跃迁时最
大能量为3.4eV，故氢原子从高能级向n=2 能级跃迁时，辐射的光在同一介质中传播速度最小的光子能量为
3.4eV，故D 错误。
故选BC。
24．（2018·浙江·高考真题）a、b 是两种单色光，其光子能量分别为
、
，其
，则（ ）
A．a、b 光子动量之比为
B．若a、b 入射到同一双缝干涉装置上，则相邻亮条纹的间距之比
C．若a、b 都能使某种金属发生光电效应，则光电子最大初动能之差
D．若a、b 是由处在同一激发态的原子跃迁到a 态和b 态时产生的，则a、b 两态能级之差
13
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【答案】BC
【分析】根据公式
、Δ x = L
d λ、
、
分析解题。
【详解】A．根据德布罗意方程
，以及光子能量公式
可得
故
A 错误；
B．根据
可知
，因为Δ x = L
d λ，故
所以
B 正确；
C．根据电子最大初动能
可知
，故可得
C 正确；
D．根据公式
，又由同一激发态原子跃迁所以
相同，且都由高能级往低能级跃迁，所以
D 错误。
故选BC。
25．（2016·天津·高考真题）物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学
的发展，下列说法符合事实的是( )
A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论
B．查德威克用α 粒子轰击
获得反冲核
，发现了中子
C．贝克勒尔发现天然放射性现象，说明原子核有复杂结构
D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型
【答案】AC
【详解】A、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了麦克斯韦的电磁理论，选项A 正确；
14
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B、卢瑟福用α 粒子轰击
，获得反冲核
，发现了质子，选项B 错误；
C、贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核具有复杂结构，选项C 正确；
D、卢瑟福通过对α 粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，选项D 错误．
【点睛】此题是对近代物理学史的考查；都是课本上涉及的物理学家的名字及其伟大贡献，只要多看书、
多积累即可很容易得分；对物理学史的考查历来都是考试的热点问题，必须要熟练掌握．
三、填空题
26．（2015·海南·高考真题）氢原子基态的能量为E1=-13.6 eV．大量氢原子处于某一激发态．由这些氢原
子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为-0.96 E1，频率最小的光子的能量为 eV(保留2 位有
效数字)，这些光子可具有 种不同的频率．
【答案】
10
【详解】[1]频率最大的光子能量为
0.96
，即
解得
即
，频率最小的光子能量为是从
，最小为
[2]从
能级开始，共有
，
，
，
，
，
，
，
，
，
，
10 种不同频率的光子。
考点02 原子核
一、单选题
1．（2024·湖北·高考真题）硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一、
是该疗
法中一种核反应的方程，其中X、Y 代表两种不同的原子核，则（ ）
A．a=7，b=1
B．a=7，b=2
C．a=6，b=1
D．a=6，b=2
【答案】B
【详解】由质量数和电荷数守恒可得
，
解得
a=7,b=2
故选B。
2．（2024·山东·高考真题）2024 年是中国航天大年，神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天，部分航天器装
载了具有抗干扰性强的核电池。已知
衰变为
的半衰期约为29 年；
衰变为
的半衰期约87
年。现用相同数目的
和
各做一块核电池，下列说法正确的是（ ）
A．
衰变为
时产生α 粒子
15
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B．
衰变为
时产生β 粒子
C．50 年后，剩余的
数目大于
的数目
D．87 年后，剩余的
数目小于
的数目
【答案】D
【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知
衰变为
时产生电子，即β 粒子，故A 错误；
B．根据质量数守恒和电荷数守恒可知
衰变为
时产生
，即α 粒子，故B 错误；
CD．根据题意可知
的半衰期大于
的半衰期，现用相同数目的
和
各做一块核电池，经过
相同的时间，
经过的半衰期的次数多，所以
数目小于
的数目，故D 正确，C 错误。
故选D。
3．（2024·浙江·高考真题）发现中子的核反应方程为
，“玉兔二号”巡视器的核电池中
钚 238 的衰变方程为型
，下列正确的是（ ）
A．核反应方程中的X 为
B．衰变方程中的Y 为
C．中子
的质量数为零
D．钚238 的衰变吸收能量
【答案】A
【详解】AB．根据质量数和电荷数守恒可知X 为
，Y 为
，故A 正确，B 错误；
C．中子的质量数为1，故C 错误；
D．衰变过程中质量亏损，释放能量，故D 错误。
故选A。
4．（2024·北京·高考真题）已知钍234 的半衰期是24 天。1g 钍234 经过48 天后，剩余钍234 的质量为（
）
A．0g
B．0.25g
C．0.5g
D．0.75g
【答案】B
【详解】半衰期1g 钍234 经过48 天后，剩余质量
故选B。
5．（2024·海南·高考真题）人工核反应
中的X 是（ ）
A．中子
B．质子
C．电子
D．α 粒子
【答案】A
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【详解】根据质量数守恒和电荷数守恒可知X 的电荷数为0，质量数为1，则X 是中子。
故选A。
6．（2024·甘肃·高考真题）2024 年2 月，我国科学家在兰州重离子加速器国家大科学装置上成功合成了新
核素
，核反应方程如下：
该方程中X 是（ ）
A．质子
B．中子
C．电子
D．
粒子
【答案】B
【详解】根据反应前后质量数和电荷数守恒得X 是
。
故选B。
7．（2024·广西·高考真题）近期，我国科研人员首次合成了新核素锇
（
）和钨
（
）。
若锇
经过1 次
衰变，钨
经过1 次
衰变（放出一个正电子），则上述两新核素衰变后的新核有
相同的（ ）
A．电荷数
B．中子数
C．质量数
D．质子数
【答案】C
【详解】锇
经过1 次
衰变后产生的新核素质量数为156，质子数为74，钨
经过1 次
衰变后质
量数为156，质子数为73，可知两新核素衰变后的新核有相同的质量数。
故选C。
8．（2024·江苏·高考真题）用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，该实验的核反应方程式是
，粒子X 为（ ）
A．正电子
B．中子
C．氘核
D．氦核
【答案】D
【详解】根据质量数守恒可知X 的质量数为
根据电荷守恒可知X 的电荷数为
可知X 为中子
。
故选D。
9．（2024·广东·高考真题）我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”。其科学目标之一是探
寻神秘的“119 号”元素，科学家尝试使用核反应
产生该元素。关于原子核Y 和质量
数A，下列选项正确的是（ ）
A．Y 为
B．Y 为
C．Y 为
D．Y 为
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【答案】C
【详解】根据核反应方程
根据质子数守恒设Y 的质子数为y，则有
可得
即Y 为
；根据质量数守恒，则有
可得
故选C。
10．（2024·全国·高考真题）氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用
表示，式中x、y 的值分别为（ ）
A．
，
B．
，
C．
，
D．
，
【答案】C
【详解】根据反应前后质量数和电荷数守恒可得
解得
，
故选C。
11．（2024·福建·高考真题）
，则其中的X 表示（ ）
A．❑2
4 He
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】根据质量数和电荷数守恒可知，X 的质量数为0，电荷数
，则X 为
。
故选B。
12．（2024·河北·高考真题）锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料．研究表明，锂元
素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应，其中一种核反应方程为
，式中的X 为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【详解】根据核反应前后质量数和电荷数守恒得
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，
故式中的X 为
，故选D。
13．（2024·浙江·高考真题）已知氘核质量为
，氚核质量为
，氦核质量为
，中子质
量为
，阿伏加德罗常数
取
，氘核摩尔质量为
，
相当于
。关
于氘与氚聚变成氦，下列说法正确的是（ ）
A．核反应方程式为
B．氘核的比结合能比氦核的大
C．氘核与氚核的间距达到
就能发生核聚变
D．
氘完全参与聚变释放出能量的数量级为
【答案】D
【详解】A．核反应方程式为
故A 错误；
B．氘核的比结合能比氦核的小，故B 错误；
C．氘核与氚核发生核聚变，要使它们间的距离达到
以内，故C 错误；
D．一个氘核与一个氚核聚变反应质量亏损
聚变反应释放的能量是
氘完全参与聚变释放出能量
数量级为
，故D 正确。
故选D。
14．（2023·重庆·高考真题）原子核
可以经过多次α 和β 衰变成为稳定的原子核
，在该过程中，
可能发生的β 衰变是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】原子核
衰变成为稳定的原子核
质量数减小了28，则经过了7 次α 衰变，中间生成的新
核的质量数可能为231，227，223，219，215，211，则发生β 衰变的原子核的质量数为上述各数，则BCD
19
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都不可能，根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，选项A 反应正确。
故选A。
15．（2023·广东·高考真题）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
粒子，
射线穿透能力比
射线强
B．Y 是
粒子，
射线电离能力比
射线强
C．Y 是
粒子，
射线穿透能力比
射线强
D．Y 是
粒子，
射线电离能力比
射线强
【答案】D
【详解】根据受核反应满足质量数和电荷数守恒可知，Y 是
粒子（
），三种射线的穿透能力，
射
线最强，
射线最弱；三种射线的电离能力，
射线最强，
射线最弱。
故选D。
16．（2023·天津·高考真题）关于太阳上进行的核聚变，下列说法正确的是（ ）
A．核聚变需要在高温下进行
B．核聚变中电荷不守恒
C．太阳质量不变
D．太阳核反应方程式：
【答案】A
【详解】A．因为高温时才能使得粒子的热运动剧烈，才有可能克服他们自身相互间的排斥力，使得它们
间的距离缩短，才能发生聚变，故A 正确；
B．核聚变中电荷是守恒的，故B 错误；
C．因为太阳一直在发生核聚变，需要放出大量能量，根据质能方程可知是要消耗一定的质量的，故C 错
误；
D．核聚变的方程为
题中为核裂变方程，故D 错误。
故选A。
17．（2023·北京·高考真题）下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】A．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为
故A 符合题意；
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B．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为
故B 不符合题意；
C．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为
故C 不符合题意；
D．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为
故D 不符合题意。
故选A。
18．（2023·浙江·高考真题）“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
【答案】C
【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为
即衰变方程中的X=234，故A 错误；
B．
是α 粒子，穿透能力比γ 射线弱，故B 错误；
C．比结合能越大越稳定，由于
衰变成为了
，故
比
稳定，即
比
的比结合能小，
故C 正确；
D．半衰期由原子核本身决定的，与温度等外部因素无关，故D 错误。
故选C。
19．（2023·海南·高考真题）钍元素衰变时会放出β 粒子，其中β 粒子是（ ）
A．中子
B．质子
C．电子
D．光子
【答案】C
【详解】放射性元素衰变时放出的三种射线α、β、γ 分别是氦核流、电子流和光子流。
故选C。
20．（2023·湖南·高考真题）2023 年4 月13 日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置
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
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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
【答案】A
【详解】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，A 正确；
B．根据质量数守恒和核电荷数守恒可知，氘氚核聚变的核反应方程为
B 错误；
C．核聚变的核反应燃料主要是氘核和氚核，C 错误；
D．核聚变反应过程中放出大量能量，有质量亏损，D 错误。
故选A。
21．（2023·全国·高考真题）2022 年10 月，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
。假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质
量量级为（光速为
）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】根据质能方程
可知，则每秒钟平均减少的质量为
则每秒钟平均减少的质量量级为
。
故选C。
22．（2023·全国·高考真题）在下列两个核反应方程中
、
，X 和Y 代表两种
不同的原子核，以Z 和A 分别表示X 的电荷数和质量数，则（ ）
A．
，
B．
，
C．
，
D．
，
【答案】D
【详解】设Y 电荷数和质量数分别为m 和n，根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知第一个核反应方程
的核电荷数和质量数满足
，
第二个核反应方程的核电荷数和质量数满足
，
联立解得
，
故选D。
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23．（2023·浙江·高考真题）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
衰变，其半衰期为5730 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
衰变的产物是
B．
衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子
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11460 年
【答案】D
【详解】A．根据
即
发生
衰变的产物是
，选项A 错误；
B．
衰变辐射出的电子来自于原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项B 错误；
C．半衰期是核反应，与外界环境无关，选项C 错误；
D．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5730×2 年
=11460 年，选项D 正确。
故选D。
24．（2022·天津·高考真题）从夸父逐日到羲和探日，中华民族对太阳的求知探索从未停歇。2021 年10 月，
我国第一颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”顺利升空。太阳的能量由核反应提供，其中一种反应序
列包含核反应：
，下列说法正确的是（ ）
A．X 是中子
B．该反应有质量亏损
C．
比
的质子数多
D．该反应是裂变反应
【答案】B
【详解】A．根据核反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，X 的质量数为1，电荷数为1，可知X 是质子，
故A 错误；
BD．两个轻核结合成质量较大的核，核反应属于聚变反应，反应过程存在质量亏损，释放能量，故B 正确，
D 错误；
C．
与
的质子数相同，均为2 个质子，故C 错误。
故选B。
25．（2022·福建·高考真题）2011 年3 月，日本发生的大地震造成了福岛核电站核泄漏。在泄露的污染物
中含有大量放射性元素
，其衰变方程为
，半衰期为8 天，已知
，
，
，则下列说法正确的是（ ）
23
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A．衰变产生的射线来自于
原子的核外电子
B．该反应前后质量亏损
C．放射性元素
发生的衰变为
衰变
D．经过16 天，75%的
原子核发生了衰变
【答案】D
【详解】A．
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射线，故A
错误；
B．该反应前后质量亏损为
故B 错误；
C．放射性元素
发生的衰变为衰变，故C 错误；
D．由于半衰期为8 天，可知经过16 天，即经过两个半衰期，75%的
原子核发生了衰变，故D 正确。
故选D。
26．（2022·北京·高考真题）2021 年5 月，中国科学院全超导托卡马克核聚变实验装置（
）取得新
突破，成功实现了可重复的1.2 亿摄氏度101 秒和1.6 亿摄氏度20 秒等离子体运行，创造托卡马克实验装
置运行新的世界纪录，向核聚变能源应用迈出重要一步。等离子体状态不同于固体、液体和气体的状态，
被认为是物质的第四态。当物质处于气态时，如果温度进一步升高，几乎全部分子或原子由于激烈的相互
碰撞而离解为电子和正离子，此时物质称为等离子体。在自然界里，火焰、闪电、极光中都会形成等离子
体，太阳和所有恒星都是等离子体。下列说法不正确的是（ ）
A．核聚变释放的能量源于等离子体中离子的动能
B．可以用磁场来约束等离子体
C．尽管等离子体整体是电中性的，但它是电的良导体
D．提高托卡马克实验装置运行温度有利于克服等离子体中正离子间的库仑斥力
【答案】A
【详解】A．核聚变释放的能量源于来自于原子核的质量亏损，A 错误；
B．带电粒子运动时，在匀强磁场中会受到洛伦兹力的作用而不飞散，故可以用磁场来约束等离子体，B 正
确；
C．等离子体是各种粒子的混合体，整体是电中性的，但有大量的自由粒子，故它是电的良导体，C 正确；
D．提高托卡马克实验装置运行温度，增大了等离子体的内能，使它们具有足够的动能来克服库仑斥力，
有利于克服等离子体中正离子间的库仑斥力，D 正确。
本题选择错误的，故选A。
27．（2017·全国·高考真题）一静止的铀核放出一个
粒子衰变成钍核，衰变方程为
U→
Th＋He、下
列说法正确的是（ ）
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A．衰变后钍核的动能等于
粒子的动能
B．衰变后钍核的动量大小等于
粒子的动量大小
C．铀核的半衰期等于其放出一个
粒子所经历的时间
D．衰变后
粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
【答案】B
【详解】AB．“静止的铀核”说明铀核衰变前初动量为零，衰变后钍核与
粒子合动量也为零。衰变过程
遵守动量守恒定律，所以，衰变后钍核的动量大小等于
粒子的动量大小，根据
，可知衰变后钍
核的动能小于
粒子的动能，故A 错误，B 正确。
C．根据半衰期的定义，可知铀核的半衰期不等于其放出一个
粒子所经历的时间，故C 错误。
D．
衰变释放核能，有质量亏损，故D 错误。
故选B。
28．（2018·全国·高考真题）1934 年，约里奥居里夫妇用α 粒子轰击铝核
，产生了第一个人工放射性
核素
。
的原子序数和质量数分别为（ ）
A．15 和28
B．15 和30
C．16 和30
D．17 和31
【答案】B
【详解】据α 粒子和中子的质量数和电荷数写出核反应方程
结合质量数守恒和电荷数守恒得
原子序数等于核电荷数，故选B。
29．（2022·海南·高考真题）下列属于
衰变的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】A．该反应属于
衰变，放出了氦核（
），A 错误；
B．该反应是卢瑟福发现质子（
）的核反应方程，B 错误；
C．该反应属于
衰变，放出了电子（
），C 正确；
D．该反应是重核裂变的核反应方程，D 错误。
故选C。
30．（2022·辽宁·高考真题）2022 年1 月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验成果。表
明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列。实验中所用核反应方程为
，已知
、
25
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、
的质量分别为
，真空中的光速为c，该反应中释放的核能为E。下列说法正确的是
（ ）
A．X 为氘核
B．X 为氚核
C．
D．
【答案】D
【详解】AB．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X 的质量数为1，电荷数为1，为氕核
，AB 错误；
CD．根据质能方程可知，由于质量亏损核反应放出的核能为
C 错误、D 正确。
故选D。
31．（2022·湖北·高考真题）上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验
方案：如果静止原子核
俘获核外K 层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即
。根据核反应后原子核X 的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定
中微子的存在。下列说法正确的是（ ）
A．原子核X 是
B．核反应前后的总质子数不变
C．核反应前后总质量数不同
D．中微子
的电荷量与电子的相同
【答案】A
【详解】AC．根据质量数守恒和电荷数守恒有，X 的质量数为7，电荷数为3，可知原子核X 是
，A 正
确、C 错误；
B．由选项A 可知，原子核X 是
，则核反应方程为
+
→
+
，则反应前的总质子数为4，
反应后的总质子数为3，B 错误；
D．中微子不带电，则中微子
的电荷量与电子的不相同，D 错误。
故选A。
32．（2022·山东·高考真题）碘125 衰变时产生
射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125 的半衰
期为60 天，若将一定质量的碘125 植入患者病灶组织，经过180 天剩余碘125 的质量为刚植入时的
（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】设刚植入时碘的质量为
，经过180 天后的质量为m，根据
26
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代入数据解得
故选B。
33．（2022·全国·高考真题）两种放射性元素的半衰期分别为
和
，在
时刻这两种元素的原子核总
数为N，在
时刻，尚未衰变的原子核总数为
，则在
时刻，尚未衰变的原子核总数为
（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】根据题意设半衰期为t0的元素原子核数为x，另一种元素原子核数为y，依题意有
经历2t0后有
联立可得
，
在
时，原子核数为x 的元素经历了4 个半衰期，原子核数为y 的元素经历了2 个半衰期，则此时未衰
变的原子核总数为
故选C。
34．（2021·重庆·高考真题）放射性元素
会衰变为稳定的
，半衰期约为
，可以用于检测人体的
甲状腺对碘的吸收。若某时刻
与
的原子数量之比为
，则通过
后
与
的质量之比（
）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】根据题述，
与
原子数量之比为
，则通过
（两个半衰期）后，4 份
衰变剩余1
份，生成了3 份
原子，剩余
与
原子数量之比为
，因为
与
原子质量相同，所以通
过
（两个半衰期）后，
与
原子的质量之比为
，故B 正确，ACD 错误。
故选B。
35．（2021·江苏·高考真题）用“中子活化”技术分析某样品的成分，中子轰击样品中的
产生
和另
一种粒子X，则X 是（ ）
27
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A．质子
B．
粒子
C．
粒子
D．正电子
【答案】A
【详解】该核反应方程为
可知X 是质子。
故选A。
36．（2021·海南·高考真题）1932 年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验，验证了质能
关系的正确性。在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个原子核，
核反应方程为
。已知
、
、X 的质量分别为
、
、
，光在真空中的传播速度为c，则在该核反应中（ ）
A．质量亏损
B．释放的核能
C．铍原子核内的中子数是5
D．X 表示的是氚原子核
【答案】B
【详解】CD．根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知方程为
则
，
，铍原子核内的中子数是4，X 表示的是氦核，故CD 错误；
AB．核反应质量亏损为
则释放的核能为
故A 错误，B 正确；
故选B。
37．（2021·湖北·高考真题）20 世纪60 年代，我国以国防为主的尖端科技取得了突破性的发展。1964 年，
我国第一颗原子弹试爆成功；1967 年，我国第一颗氢弹试爆成功。关于原子弹和氢弹，下列说法正确的是
（ ）
A．原子弹和氢弹都是根据核裂变原理研制的
B．原子弹和氢弹都是根据核聚变原理研制的
C．原子弹是根据核裂变原理研制的，氢弹是根据核聚变原理研制的
D．原子弹是根据核聚变原理研制的，氢弹是根据核裂变原理研制的
【答案】C
【详解】原子弹是根据重核裂变研制的，而氢弹是根据轻核聚变研制的，故ABD 错误，C 正确。
故选C。
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38．（2021·北京·高考真题）硼（B）中子俘获治疗是目前最先进的癌症治疗手段之一、治疗时先给病人注
射一种含硼的药物，随后用中子照射，硼俘获中子后，产生高杀伤力的α 粒子和锂（Li）离子。这个核反
应的方程是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】由题知，硼俘获中子后，产生高杀伤力的α 粒子和锂（Li）离子，而α 粒子为氦原子核，则这个
核反应方程为
故选A。
39．（2021·山东·高考真题）在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的
，其衰变方程为
。以下说法正确的是（ ）
A．衰变方程中的X 是电子
B．升高温度可以加快
的衰变
C．
与
的质量差等于衰变的质量亏损
D．方程中的X 来自于
内质子向中子的转化
【答案】A
【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X 是电子，A 正确；
B．半衰期非常稳定，不受温度，压强，以及该物质是单质还是化合物的影响，B 错误；
C．
与
和电子X 的质量差等于衰变的质量亏损，C 错误；
D．方程中的X 来自于
内中子向质子的转化，D 错误。
故选A。
40．（2021·广东·高考真题）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
，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
【答案】C
【详解】AB．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，该核反应是
即Y 是正电子，选项AB 错误；
CD．因72 万年是一个半衰期，可知再过72 万年，现有的铝26 衰变一半；再过144 万年，即两个半衰期，
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现有的铝26 衰变四分之三，选项C 正确，D 错误；
故选C。
41．（2021·全国·高考真题）医学治疗中常用放射性核素
产生
射线，而
是由半衰期相对较长的
衰变产生的。对于质量为
的
，经过时间t 后剩余的
质量为m，其
图线如图所示。
从图中可以得到
的半衰期为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】由图可知从
到
恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知半衰期为
故选C。
42．（2021·全国·高考真题）如图，一个原子核X 经图中所示的一系列
、
衰变后，生成稳定的原子核
Y，在此过程中放射出电子的总个数为（ ）
A．6
B．8
C．10
D．14
【答案】A
【详解】由图分析可知，核反应方程为
设经过
次
衰变，
次
衰变。由电荷数与质量数守恒可得
；
解得
，
故放出6 个电子。
30
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故选A。
43．（2021·河北·高考真题）银河系中存在大量的铝同位素
，
核
衰变的衰变方程为
，测得
核的半衰期为72 万年，下列说法正确的是（ ）
A．
核的质量等于
核的质量
B．
核的中子数大于
核的中子数
C．将铝同位素
放置在低温低压的环境中，其半衰期不变
D．银河系中现有的铝同位素
将在144 万年后全部衰变为
【答案】C
【详解】A．
和
的质量数均为
相等，但是二者原子核中的质子数和中子数不同，所以质量不同，
A 错误；
B．
核的中子数为
个，
核的中子数为
个，B 错误；
C．半衰期是原子核固有的属性，与外界条件无关，C 正确；
D．质量为
的
的半衰期为
万年，经过
万年为
个半衰期，剩余质量为
，不会全部
衰变为
，D 错误。
故选C。
44．（2021·湖南·高考真题）核废料具有很强的放射性，需要妥善处理。下列说法正确的是（ ）
A．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽
B．原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒
C．改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期
D．过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害
【答案】D
【详解】A．放射性元素的半衰期是大量的放射性元素衰变的统计规律，对少量的个别的原子核无意义，
则放射性元素完全衰变殆尽的说法错误，故A 错误；
B．原子核衰变时满足电荷数守恒，质量数守恒，故B 错误；
C．放射性元素的半衰期是由原子核的自身结构决定的，而与物理环境如压力、温度或浓度无关，与化学
状态无关，故C 错误；
D．过量放射性辐射包含大量的射线，对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害，故D
正确；
故选D。
45．（2017·全国·高考真题）大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核
聚变反应方程是：
＋
→
＋
。已知
的质量为2.013 6 u，
的质量为3.015 0 u，
的质量为
1.008 7 u,1 u=931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为（ ）
31
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A．3.7 MeV
B．3.3 MeV
C．2.7 MeV
D．0.93 MeV
【答案】B
【详解】在核反应中，反应前物质的质量
m1=2×2.0136u=4.0272u
反应后物质的质量
m2=3.0150u+1.0087u=4.0237u
质量亏损
Δm=m1-m2=0.0035u
则氘核聚变释放的核能为
E=931×0.0035MeV≈3.3MeV
故选B。
46．（2020·海南·高考真题）100 年前，卢瑟福猜想在原子核内除质子外还存在着另一种粒子X，后来科学
家用
粒子轰击铍核证实了这一猜想，该核反应方程为：
，则（ ）
A．
，
，X 是中子
B．
，
，X 是电子
C．
，
，X 是中子
D．
，
，X 是电子
【答案】A
【详解】根据电荷数和质量数守恒，则有
，
解得m=1，n=0，故X 是中子
故选A。
47．（2020·山东·高考真题）氚核
发生β 衰变成为氦核
。假设含氚材料中
发生β 衰变产生的电子
可以全部定向移动，在3.2 104 s 时间内形成的平均电流为5.0 10-8 A。已知电子电荷量为1.6 10-19 C，在
这段时间内发生β 衰变的氚核
的个数为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】根据
可得产生的电子数为
个
因在β 衰变中，一个氚核产生一个电子，可知氚核的个数为1.0×1016个。
故选B．
32
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48．（2020·浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．质子的德布罗意波长与其动能成正比
B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是
射线
C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性
【答案】D
【详解】A．由公式
可知质子的德布罗意波长
，
，故A 错误；
B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是
射线，故B 错误；
C．由
当
，可知截止频率与入射光频率无关，由材料决定，故C 错误；
D．电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性，故D 正确。
故选D。
49．（2020·上海·高考真题）β 射线的本质是（ ）
A．原子核放出的电子流
B．原子核外电子电离形成的电子流
C．原子核放射出的电磁波
D．原子核外电子激发产生的电磁波
【答案】A
【详解】β 射线是高速电子流，是原子核衰变时产生的一种射线，故A 正确，BCD 错误。
故选A。
50．（2020·全国·高考真题）氘核
可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式
表示。海水中富含氘，已知1kg 海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全
都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M 的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg 标准煤燃烧释放的
热量约为2.9×107 J，1 MeV= 1.6×10–13J，则M 约为（ ）
A．40 kg
B．100 kg
C．400 kg
D．1 000 kg
【答案】C
【详解】氘核
可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式
则平均每个氘核聚变释放的能量为
1kg 海水中含有的氘核约为1.0×1022个，可以放出的总能量为
33
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由
可得，要释放的相同的热量，需要燃烧标准煤燃烧的质量
51．（2020·浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．
射线的穿透能力比
射线强
B．天然放射现象说明原子具有复杂的结构
C．核聚变中平均每个核子放出的能量比裂变中平均每个核子的小
D．半衰期跟放射性元素以单质或化合物形式存在无关
【答案】D
【详解】A．
射线可以被一张A4 纸挡住，而
射线可以穿透几厘米厚的铅板，所以
射线的穿透能力比
射线的穿透能力强，故A 错误；
B．天然放射现象说明原子核具有复杂结构，故B 错误；
C．聚变前要先使原有的原子结构破坏，发生类似裂变，然后重新组合成新的原子发生聚变，有质量亏损
会对外再次释放能量，因此核聚变中平均每个核子放出的能量比裂变中平均每个核子的大，故C 错误；
D．半衰期是放射性元素固有的属性，和元素存在的形式无关，故D 正确。
故选D．
52．（2019·全国·高考真题）太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循环，循环的结果可表示为
，已知
和
的质量分别为
和
，1u=931MeV/c2，c 为光速。在4 个
转变成1 个
的过程中，释放的能量约为（ ）
A．8 MeV
B．16 MeV
C．26 MeV
D．52 MeV
【答案】C
【详解】由
知
=
忽略电子质量，则
故C 正确ABD 错误；
故选C。
53．（2018·海南·高考真题）已知
的半衰期为24 天．4g
经过72 天还剩下( )
A．0
B．0.5g
C．1g
D．1.5g
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【答案】B
【分析】本题考查核衰变的半衰期的规律及其相关的知识点
【详解】由衰变公式
，知
，故B 正确
54．（2018·江苏·高考真题）已知A 和B 两种放射性元素的半衰期分别为T 和2T，则相同质量的A 和B 经
过2T 后，剩有的A 和B 质量之比为_____．
A．1:4
B．1:2
C．2:1
D．4:1
【答案】B
【详解】根据半衰期公式
，经过2T，A 剩有的质量为
, B 剩有的质量为
,故mA:mB=1:2，选项B 正确．
点睛：本题考查半衰期，解题的关键是要熟记上述规律公式，并会应用上述公式解题．
55．（2018·天津·高考真题）国家大科学工程——中国散裂中子源（CSNS）于2017 年8 月28 日首次打靶成
功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，下列核反应中放出的粒子为
中子的是
A．
俘获一个α 粒子，产生
并放出一个粒子
B．
俘获一个α 粒子，产生
并放出一个粒子
C．
俘获一个质子，产生
并放出一个粒子
D．
俘获一个质子，产生
并放出一个粒子
【答案】B
【详解】根据质量数和电荷数守恒可知四个核反应方程分别为
、
、
，
，故只有B 选项符合题意；
【点睛】核反应过程中，质量数与核电荷数守恒，应用质量数与核电荷数守恒即可写出核反应方程式．
56．（2018·北京·高考真题）在核反应方程
中，X 表示的是
A．质子
B．中子
C．电子
D．α 粒子
【答案】A
【详解】设X 为：
，根据核反应的质量数守恒：
，则：
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电荷数守恒：
，则
，即X 为：
为质子，故选项A 正确，BCD 错误．
点睛：本题考查了核反应方程式，要根据电荷数守恒、质量数守恒得出X 的电荷数和质量数，从而确定X
的种类．
57．（2017·上海·高考真题）在同位素氢、氘，氚的核内具有相同的（ ）
A．核子数
B．电子数
C．中子数
D．质子数
【答案】D
【详解】在同位素氢、氘，氚的核内具有相同的质子数，但是中子数不同，核子数不同，选项D 正确，
ABC 错误；故选D.
58．（2017·上海·高考真题）由放射性元素放出的氦核流被称为（ ）
A．阴极射线
B．α 射线
C．β 射线
D．γ 射线
【答案】B
【详解】放射性元素放出的氦核流被称为α 射线，故选B.
59．（2015·天津·高考真题）物理学重视逻辑推理，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上，
下列说法正确的是（ ）
A．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
B．天然放射现象说明原子核内部是有结构的
C．
粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的
D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
【答案】B
【详解】A．卢瑟福的
粒子散射实使人们认识到原子的核式结构，A 错误；
B．贝克勒尔发现天然放射现象说明原子核内部是有结构的，B 正确；
C．密立根用油滴法首先从实验上证明了，微小粒子带电量的变化不连续，它只能是元电荷e 的整数倍，即
粒子的电荷是量子化的，C 错误；
D．轨道量子化是波尔在卢瑟福模型的基础上加以改进而提出的，D 错误。
故选B。
60．（2015·福建·高考真题）下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（ ）
A．
射线是高速运动的电子流
B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
D．
的半衰期是5 天，100 克
经过10 天后还剩下50 克
【答案】B
【详解】A．
射线是光子流，故A 错误；
B．氢原子辐射光子后，从高轨道跃迁到低轨道，其绕核运动的电子速度增大，动能增大，故B 正确；
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，故C 错误；
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D．
的半衰期是5 天，100 克
经过10 天后还剩下
故D 错误。
故选B。
61．（2016·上海·高考真题）放射性元素A 经过2 次α 衰变和1 次β 衰变后生成一新元素B，则元素B 在元
素周期表中的位置较元素A 的位置向前移动了
A．1 位
B．2 位
C．3 位
D．4 位
【答案】C
【详解】α 粒子是
，β 粒子是
，因此发生一次α 衰变电荷数减少2，发生一次β 衰变电荷数增加
1，据题意，电荷数变化为：
，所以新元素在元素周期表中的位置向前移动了3 位．故选项C
正确．
【点睛】衰变前后质量数和电荷数守恒，根据发生一次α 衰变电荷数减少2，发生一次β 衰变电荷数增加
1 可以计算出放射性元素电荷数的变化量．
62．（2016·江苏·高考真题）贝克勒尔在120 年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多
领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】A 为β 衰变方程，B 为重核裂变，C 轻核聚变，D 原子核的人工转换，所以A 正确．
63．（2015·重庆·高考真题）下图中曲线a、b、c、d 为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的经
迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里．以下判断可能正确的是
A．a、b 为
粒子的经迹
B．a、b 为
粒子的经迹
C．c、d 为
粒子的经迹
D．c、d 为
粒子的经迹
【答案】D
【详解】
射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，故选项B 错误．
粒子为氦核带正电，由左手定则
知受到向上的洛伦兹力向上偏转，故选项A、C 错误；
粒子是带负电的电子流，应向下偏转，选项D 正
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确．故选D．
【考点定位】三种放射线的性质、带电粒子在磁场中的运动．
64．（2015·上海·高考真题）
经过一系列
衰变和衰变后变成
，则
比
少
A．16 个中子，8 个质子
B．8 个中子，16 个质子
C．24 个中子，8 个质子
D．8 个中子，24 个质子
【答案】A
【详解】
比
质子数少（90-82）=8 个，核子数少（232-208）=24 个，所以中子数少（24-8）=16
个，故A 正确；B、C、D 错误．
65．（2015·上海·高考真题）铀核可以发生衰变和裂变，铀核的
A．衰变和裂变都能自发发生
B．衰变和裂变都不能自发发生
C．衰变能自发发生而裂变不能自发发生
D．衰变不能自发发生而裂变能自发发生
【答案】C
【详解】铀是天然放射性元素，所以铀核的衰变是能自发发生，而铀核的裂变是人工实现的，是用中子轰
击铀核实现的，所以铀核的裂变，不能自发发生，故A、B、D 错误，C 正确．
66．（2015·北京·高考真题）下列核反应方程中，属于α 衰变的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】A．该核反应是人工核转变，用人工方法加速
核轰击
产生质子，A 错误；
B．该核反应是原子核自发放射
粒子的
衰变，B 正确；
C．两个轻核结合成中核的反应为轻核聚变反应，C 错误；
D．该核反应是原子核自发放射粒子的衰变，D 错误。
故选B。
二、多选题
67．（2024·浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．中子整体呈电中性但内部有复杂结构
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同
C．增加接收电路的线圈匝数，可接收更高频率的电台信号
D．分子间作用力从斥力变为引力的过程中，分子势能先增加后减少
【答案】AB
38
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【详解】A．中子靠弱相互作用结合成整体，则中子呈电中性但内部有复杂结构，故A 正确；
B．根据爱因斯坦的相对论可知，真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同，故B 正确；
C．根据
可知，增加接收电路的线圈匝数，可减小振荡电路的固有频率，则可接收较低频率的电台信号，故C 错误；
D．分子间作用力从斥力变为引力的过程中，即分子距离从小于
到大于
的过程，分子力先做正
功后做负功，则分子势能先减小后增大，故D 错误。
故选AB。
68．（2022·浙江·高考真题）秦山核电站生产
的核反应方程为
，其产物
的衰变方
程为
。下列说法正确的是（ ）
A．X 是
B．
可以用作示踪原子
C．
来自原子核外
D．经过一个半衰期，10 个
将剩下5 个
【答案】AB
【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X 的质子数为1，中子数为1，即为
，故A 正确；
B．常用的示踪原子有：
，
，
，故B 正确；
C．
由原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，所以
来自原子核内，故C
错误；
D．半衰期是一个统计规律，对于大量原子核衰变是成立的，个数较少时规律不成立，故D 错误。
故选AB。
69．（2022·浙江·高考真题）2021 年12 月15 日秦山核电站迎来了安全发电30 周年，核电站累计发电约
6.9×1011kW·h，相当于减排二氧化碳六亿多吨。为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民
供热。下列说法正确的是（ ）
A．秦山核电站利用的是核聚变释放的能量
B．秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6kg
C．核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度
D．反应堆中存在
的核反应
【答案】CD
【详解】A．秦山核电站利用的是重核裂变变释放的能量，故A 错误；
39
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B．原子核亏损的质量全部转化为电能时，约为
核电站实际发电还要考虑到核能的转化率和利用率，则原子核亏损的质量大于27.6kg，故B 错误；
C．核电站反应堆中需要用镉棒能吸收中子的特性，通过中子的数量控制链式反应的速度，故C 正确；
D．反应堆利用铀235 的裂变，生成多个中核和中子，且产物有随机的两分裂、三分裂，即存在
的核反应，故D 正确；
故选CD。
70．（2021·浙江·高考真题）对四个核反应方程（1）
；（2）
；（3）
；（4）
。下列说法正确的是（ ）
A．（1）（2）式核反应没有释放能量
B．（1）（2）（3）式均是原子核衰变方程
C．（3）式是人类第一次实现原子核转变的方程
D．利用激光引发可控的（4）式核聚变是正在尝试的技术之一
【答案】CD
【详解】A．（1）是
衰变，（2）是
衰变，均有能量放出，故A 错误；
B．（3）是人工核转变，故B 错误；
C．（3）式是人类第一次实现原子核转变的方程，故C 正确；
D．利用激光引发可控的（4）式核聚变是正在尝试的技术之一，故D 正确。
故选CD。
71．（2021·浙江·高考真题）如图所示是我国全超导托卡马克核聚变实验装置。2018 年11 月，该装置实现
了1×108℃等离子体运行等多项重大突破，为未来和平利用聚变能量迈出了重要一步。关于核聚变，下列
说法正确的是（ ）
A．聚变又叫热核反应
B．太阳就是一个巨大的热核反应堆
C．高温能使原子核克服核力而聚变
D．对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多
【答案】ABD
【详解】A．聚变又叫热核反应，选项A 正确；
B．太阳就是一个巨大的热核反应堆，选项B 正确；
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C．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10-15m 以内，核力才能起作用，那么热核反应时要将轻核
加热到很高的温度，使它们具有足够的动能来克服核力而聚变在一起形成新的原子核，即高温能使轻核克
服库仑斥力而聚变，但不是能使所有的原子核克服库仑斥力而聚变，选项C 错误；
D．对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多，选项D 正确；
故选ABD。
72．（2020·浙江·高考真题）太阳辐射的总功率约为
，其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应
中，一个质量为
（c 为真空中的光速）的氘核（
）和一个质量为
的氚核（
）结合为一个质量为
的氦核（
），并放出一个X 粒子，同时释放大约
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
C．太阳每秒因为辐射损失的质量约为
D．太阳每秒因为辐射损失的质量约为
【答案】BC
【详解】A．由质量数和电荷数守恒可知，X 的质量数为1，电荷数为0，则X 为中子，选项A 错误；
B．根据能量关系可知
解得
，选项B 正确；
C．太阳每秒放出的能量
损失的质量
选项C 正确；
D．因为
则太阳每秒因为辐射损失的质量为
选项D 错误。
故选BC。
73．（2020·全国·高考真题）1934 年，约里奥—居里夫妇用α 粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位
素X，反应方程为：
。X 会衰变成原子核Y，衰变方程为
，则（ ）
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A．X 的质量数与Y 的质量数相等
B．X 的电荷数比Y 的电荷数少1
C．X 的电荷数比
的电荷数多2
D．X 的质量数与
的质量数相等
【答案】AC
【详解】设
和
的质子数分别为
和
，质量数分别为
和
，则反应方程为
，
根据反应方程质子数和质量数守恒，解得
，
，
解得
，
，
，
AC．
的质量数（
）与
的质量数（
）相等，比
的质量数多3，故A 正确，D 错误；
BC．X 的电荷数（
）比Y 的电荷数（
）多1，比
的电荷数多2，故B 错误，C 正确；
故选AC。
74．（2020·全国·高考真题）下列核反应方程中，X1，X2，X3，X4代表α 粒子的有（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】BD
【详解】α 粒子为氦原子核He，根据核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，A 选项中的X1为He，B
选项中的X2为He，C 选项中的X3为中子n，D 选项中的X4为He。
故选BD。
75．（2019·天津·高考真题）我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018 年获得重大突破，等离子
体中心电子温度首次达到1 亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础．下列关于聚变的说
法正确的是（ ）
A．核聚变比核裂变更为安全、清洁
B．任何两个原子核都可以发生聚变
C．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加
D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加
【答案】AD
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【详解】核聚变的最终产物时氦气无污染，而核裂变会产生固体核废料，因此核聚变更加清洁和安全，A
正确；发生核聚变需要在高温高压下进行，大核不能发生核聚变，故B 错误；核聚变反应会放出大量的能
量，根据质能关系可知反应会发生质量亏损，故C 错误；因聚变反应放出能量，因此反应前的比结合能小
于反应后的比结合能，故D 正确．
76．（2016·全国·高考真题）一静止的铝原子核
俘获一速度为
m/s 的质子p 后，变为处于激发
态的硅原子核
，下列说法正确的是_________
A．核反应方程为
B．核反应方程过程中系统动量守恒
C．核反应过程中系统能量不守恒
D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和
E．硅原子核速度的数量级为
m/s，方向与质子初速度方向一致
【答案】ABE
【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程
，故A 正确；
B．过程中释放的核力远远大于外力，故系统动量守恒，故B 正确；
C．核反应过程中系统能量守恒，故C 错误；
D．由于反应过程中，要释放大量的能量，即伴随着质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质量之和，
故D 错误；
E．由动量守恒可知，
，解得
，故数量级约为105m/s，方向与质子初速度方向一
致，故E 正确．
77．（2019·浙江·高考真题）静止在匀强磁场中的原子核X 发生α 衰变后变成新原子核Y。已知核X 的质量
数为A，电荷数为Z，核X、核Y 和α 粒子的质量分别为mX、mY和mα，α 粒子在磁场中运动的半径为R。则
（ ）
A．衰变方程可表示为
B．核Y 的结合能为
C．核Y 在磁场中运动的半径为
D．核Y 的动能为
【答案】AC
【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程可表示为
A 正确；
B．此反应中放出的总能量为
可知核Y 的结合能不等于
，B 错误；
C．根据半径公式
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又
mv=p（动量）
则得
在衰变过程遵守动量守恒，根据动量守恒定律得
则
得半径之比为
则核Y 在磁场中运动的半径为
故C 正确；
D．两核的动能之比
因
解得
故D 错误。
故选AC。
78．（2015·山东·高考真题）
发生放射性衰变为
，半衰期约为5700 年．已知植物存活其间，其体内
与
的比例不变；生命活动结束后，
的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中
的比例
正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是_____
A．该古木的年代距今约为5700 年
B．
、
、
具有相同的中子数
C．
衰变为
的过程中放出β 射线
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D．增加样品测量环境的压强将加速
的衰变
【答案】AC
【详解】A．因古木样品中
的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰
期，即该古木的年代距今约为5700 年，A 正确；
B．
、
、
具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，B 错误；
C．根据核反应方程可知，
衰变为
的过程中放出电子，即发出β 射线，C 正确；
D．外界环境不影响放射性元素的半衰期，D 错误；
故选AC。
【点睛】半衰期；核反应方程。
79．（2015·全国·高考真题）实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是（ ）
A．电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样
B．β 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．人们利慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关
【答案】ACD
【详解】A．电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波，故A 正确；
B．β 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明β 射线是一种粒子，故B 错误；
C．人们利慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C 正确；
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子的衍射现象，说明电子是一种波，故D 正确；
E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，说明光是一种粒
子，故E 错误。
故选ACD。
【点睛】本题主要是波粒二象性的理解，干涉和衍射是波特有的现象，而光电效应是粒子性的典型表现．
最好能记住相关结论．
80．（2019·浙江·高考真题）一个铍原子核（
）俘获一个核外电子（通常是最靠近原子核的K 壳层的电
子）后发生衰变，生成一个锂核（
），并放出一个不带电的质量接近零的中微子νe，人们把这种衰变
称为“K 俘获”．静止的铍核发生零“K 俘获”，其核反应方程为
已知铍原子的质量为
MBe=7.016929u，锂原子的质量为MLi=7.016004u，1u 相当于9.31×102MeV．下列说法正确的是
A．中微子的质量数和电荷数均为零
B．锂核（
）获得的动能约为0.86MeV
C．中微子与锂核（
）的动量之和等于反应前电子的动量
D．中微子与锂核（
）的能量之和等于反应前电子的能量
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【答案】AC
【详解】反应方程为
，根据质量数和电荷数守恒可知中微子的质量数和电荷数均为零，A
正确；根据质能方程，质量减少
，为释放的核
能，不是锂核获得的动能，B 错误；衰变过程中内力远大于外力，故反应前后动量守恒，故中微子与锂核
（
）的动量之和等于反应前电子的动量，C 正确；由于反应过程中存在质量亏损，所以中微子与锂核（
）的能量之和小于反应前电子的能量，D 错误．
81．（2018·浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．组成原子核的核子越多，原子核越稳定
B．
衰变为
经过4 次
衰，2 次β 衰变
C．在LC 振荡电路中，当电流最大时，线圈两端电势差也最大
D．在电子的单缝衍射实验中，狭缝变窄，电子动量的不确定量变大
【答案】BD
【详解】A．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故A 错误；
B．
衰变为
经过，质量数减少16，质子数减少6，而一次α 衰变，质子数减2，质量数减4，一次
β 衰变，质子数增加1，质量数不变，所以是4 次α 衰变，2 次β 衰变，故B 正确；
C．当线圈两端电势差最大时，电流变化率最大，电流为0，故C 错误；
D．狭缝变窄，使得
变小，根据不确定关系，则
变大，故D 正确。
故选BD。
82．（2018·浙江·高考真题）以下说法正确的是（ ）
A．核聚变反应方程可能为
B．铀核裂变的核反应方程可能为
C．发生β 衰变时原子核放出电子，说明电子是原子核的组成部分
D．中子和质子结合成氘核，如果过程质量亏损为
，则氘核的结合能为
【答案】BD
【详解】A．核反应方程式为
A 错误；
B．重核裂变成几个中等质量的核的现象为核裂变，满足质量数守恒，电荷数守恒，B 正确；
C．
衰变时，原子核中的一个中子，转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，C 错误；
D．根据质能方程可知
D 正确。
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故选BD
83．（2017·浙江·高考真题）用中子（
）轰击铀核(
)产生裂变反应，会产生钡核（
）和氪（
）并释放中子（
），达到某些条件时可发生链式反应，—个铀核(
)裂变时，释放的能量约为
200MeV（1eV= l.6×10-19J）。以下说法正确的是（ ）
A．
裂变方程为
B．
裂变方程为
C．
发生链式反应的条件与铀块的体积有关
D．一个
裂变时，质量亏损约为3.6×10-28kg
【答案】BCD
【详解】AB．
的裂变方程为
方程两边的中子不能相约，故A 错误，B 正确；
C．链式反应在进行过程中，还需要铀块达到临界体积才能维持链式反应持续不断进行下去，故C 正确；
D．一个铀核（
）裂变时，释放的能量约为200MeV，根据爱因斯坦质能方程得，质量亏损
故D 正确。
故选BCD。
84．（2017·江苏·高考真题）原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有
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
【答案】BC
【详解】A．由图知
核的比结合能约为7 MeV，所以结合能约为
4×7=28 MeV
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故A 错误；
B．
核比
核的比结合能大，所以
核比
核更稳定，故B 正确；
C．两个
核结合成
核时，即由比结合能小的反应生成比结合能大的释放能量，故C 正确；
D．由图知
核中核子的平均结合能比
核中的小，故D 错误．
85．（2016·天津·高考真题）物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学
的发展，下列说法符合事实的是( )
A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论
B．查德威克用α 粒子轰击
获得反冲核
，发现了中子
C．贝克勒尔发现天然放射性现象，说明原子核有复杂结构
D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型
【答案】AC
【详解】A、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了麦克斯韦的电磁理论，选项A 正确；
B、卢瑟福用α 粒子轰击
，获得反冲核
，发现了质子，选项B 错误；
C、贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核具有复杂结构，选项C 正确；
D、卢瑟福通过对α 粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，选项D 错误．
【点睛】此题是对近代物理学史的考查；都是课本上涉及的物理学家的名字及其伟大贡献，只要多看书、
多积累即可很容易得分；对物理学史的考查历来都是考试的热点问题，必须要熟练掌握．
86．（2015·广东·高考真题）科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚核反应获得能量，核反应方程分别
为：X＋Y→
＋
＋4.9MeV 和
＋
→
＋X＋17.6MeV，下列表述正确的有（ ）
A．X 是中子
B．Y 的质子数是3，中子数是6
C．两个核反应都没有质量亏损
D．氘和氚的核反应是核聚变反应
【答案】AD
【详解】A．由
＋
→
＋X＋17.6MeV，根据反应前后质量数、电荷数守恒可知，X 的质量数为1，
电荷数为0，因此X 是中子，A 正确；
B．再由X＋Y→
＋
＋4.9MeV，根据反应前后质量数、电荷数守恒可知，Y 的质量数为6，电荷数为
3，即其质子数为3，中子数也为3，B 错误；
C．由于两个反应中都释放了能量，因此根据爱因斯坦质能方程可知，两个反应中都存在质量亏损，C 错误；
D．根据核聚变反应的定义可知，氘和氚反应生成了一个核
，D 正确。
故选AD。
三、解答题
87．（2017·北京·高考真题）在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α 衰
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变．放射出α 粒子（
）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R．以m、q 分别表示α 粒
子的质量和电荷量．
（1）放射性原子核用
表示，新核的元素符号用Y 表示，写出该α 衰变的核反应方程．
（2）α 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小．
（3）设该衰变过程释放的核能都转为为α 粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损
△m．
【答案】（1）放射性原子核用
表示，新核的元素符号用Y 表示，则该α 衰变的核反应方程为
；（2）α 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，则圆周运动的周期为 2πm
Bq ，环形
电流大小为
；（3）设该衰变过程释放的核能都转为为α 粒子和新核的动能，新核的质量为M，则
衰变过程的质量亏损△m 为损
．
【详解】（1）根据核反应中质量数与电荷数守恒可知，该α 衰变的核反应方程为
（2）设α 粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为v，由洛伦兹力提供向心力有
根据圆周运动的参量关系有
得α 粒子在磁场中运动的周期
根据电流强度定义式，可得环形电流大小为
（3）由
，得
设衰变后新核Y 的速度大小为v′，核反应前后系统动量守恒，有Mv′–mv=0
可得
根据爱因斯坦质能方程和能量守恒定律有
解得
说明：若利用
解答，亦可．
【名师点睛】（1）无论哪种核反应方程，都必须遵循质量数、电荷数守恒．
（2）α 衰变的生成物是两种带电荷量不同的“带电粒子”，反应前后系统动量守恒，因此反
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应后的两产物向相反方向运动，在匀强磁场中，受洛伦兹力作用将各自做匀速圆周运动，且
两轨迹圆相外切，应用洛伦兹力计算公式和向心力公式即可求解运动周期，根据电流强度的
定义式可求解电流大小．
（3）核反应中释放的核能应利用爱因斯坦质能方程求解，在结合动量守恒定律与能量守恒定
律即可解得质量亏损．
88．（2015·江苏·高考真题）取质子的质量mp=1.6726×10-27 kg，中子的质量mn=1.6749×10-27 kg，α 粒子的
质量mα=6.6467×10-27 kg，光速c=3.0×108 m/s。请计算α 粒子的结合能。（计算结果保留两位有效数字）
【答案】
【详解】结合能等于单个自由分散的核子结合成原子核时由于存在质量亏损而释放的能量，则根据爱因斯
坦质能方程有
α 粒子是由两个质子与两个中子结合而成，结合上述数据可知，α 粒子的结合能为
解得
89．（2015·海南·高考真题）运动的原子核
放出
粒子后变成静止的原子核Y．已知X、Y 和
粒子的质
量分别是M、
和
，真空中的光速为c，
粒子的速度远小于光速．求反应后与反应前的总动能之差以
及
粒子的动能．
【答案】
，
【详解】反应后由于存在质量亏损，所以反应前后总动能之差等于质量亏损而释放出的能量，
故根据爱因斯坦质能方程可得
①
反应过程中三个粒子组成的系统动量守恒，故有
，②
联立①②可得
四、填空题
90．（2023·福建·高考真题）福建福清核电站采用我国完全自主研发的“华龙一号”反应堆技术，建设了
安全级别世界最高的机组。机组利用
235U 核裂变释放的能量发电，典型的核反应方程为
，则A = ；Z = ；若核反应过程中质量亏损1g，释放的
能量为 J。（光速大小取3.0 × 108m/s）
【答案】 92 56 9 × 1013
【详解】[1]根据核反应前后质量数守恒有
1＋235 = 141＋A＋3
解得
50
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A = 92
[2]根据核反应前后电荷数守恒有
92 = Z＋36
解得
A = 56
[3]根据爱因斯坦质能方程可知核反应过程中质量亏损1g，释放的能量为
E = mc2 = 1 × 10－3 × 9.0 × 1016J = 9 × 1013J
91．（2021·福建·高考真题）核污水中常含有氚
等放射性核素，处置不当将严重威胁人类安全。氚
衰变的半衰期长达12.5 年，衰变方程为
，其中
是质量可忽略不计的中性粒子，Z=
，A= 。若将含有质量为m 的氚的核污水排入大海，即使经过50 年，排入海中的氚还剩
m（用分数表示）。
【答案】 2 3
【详解】[1][2]根据电荷数守恒和质量数守恒可得
[3]经过50 年，排入海水中的氚的剩余质量为
92．（2020·上海·高考真题）倒入容器中的啤酒会形成大量泡沫。将啤酒倒入量筒中，结果表明泡沫破裂
与原子核衰变遵循同样的规律。量筒中液面上的泡沫体积V 随时间t 的变化如图所示，则泡沫上表面下降
的速度随时间 （增大、减小或不变），假设泡沫均匀分布，量筒中泡沫从t=0 开始，经过1.5 个
半衰期后剩下的体积为 cm3。
【答案】 减小 70.71cm3
【详解】[1]泡沫体积V 与下降速度和时间的关系有
结合图像可知泡沫上表面下降的速度随时间减小；
[2]根据半衰期计算公式可得
93．（2019·江苏·高考真题）100 年前，卢瑟福用α 粒子轰击氮核打出了质子．后来，人们用α 粒子轰击
核也打出了质子：
；该反应中的X 是 （选填“电子”“正电子”或“中
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子”）．此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能．目前人类获得核能的主要方式是
（选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”）．
【答案】 中子 核裂变
【详解】由质量数和电荷数守恒得：X 应为：
即为中子，由于衰变是自发的，且周期与外界因素无关，
核聚变目前还无法控制，所以目前获得核能的主要方式是核裂变；
94．（2016·全国·高考真题）在下列描述的核过程的方程中，属于α 衰变的是 ，属于β 衰变的是
，属于裂变的是 ，属于聚变的是 ．（填正确答案标号）
A．
B．
C．
D．
E．
F．
【答案】 C AB E F
【详解】[1]．在下列描述核过程的方程中，属于
衰变的是
，答案标号是C；
[2]．属于衰变的是
和
，答案标号是AB；
[3]．属于裂变的是
，答案标号是E；
[4]．属于聚变的是
，答案标号是F．
95．（2016·全国·高考真题）在下列描述的核过程的方程中，属于α 衰变的是 ，属于β 衰变的
是 ，属于裂变的是 ，属于聚变的是 ．（填正确答案标号）
A．
B．
C．
D．
E．
F．
【答案】 C AB E F
【详解】试题分析：衰变的反应物只有一个，生成物有
或
；重核裂变的反应物是
核和中子，生成
中核；氢核聚变是轻核合成为中核．
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考点：核反应方程的规律
96．（2015·江苏·高考真题）核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，
是常用的核燃料．
受一个中子轰击后裂变成
和
两部分，并产生 个中子．要使链式反应发生，裂变物质的
体积要 （选填“大于”或者“小于”）它的临界体积．
【答案】 3 大于
【详解】[1]由质量数和电荷数守可知
可见产生了3 个中子；
[2]链式反应的一个条件是铀燃料的体积必须大于或等于临界体积。
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