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第68 讲 原子结构和原子核
目录
01、考情透视，目标导
航
02、知识导图，思维引航.............................................................................................2
03、考点突破，考法探究.............................................................................................3
考点一.原子的核式结构..........................................................................................3
知识点一、原子的核式结构模型.....................................................................3
知识点二、分析原子的核式结构模型所用的规律.........................................4
考向1．α 粒子散射实验现象...........................................................................4
考向2．α 粒子散射实验分析...........................................................................5
考点二.玻尔理论与能级跃迁 氢原子光谱..........................................................5
知识点1.两类能级跃迁.....................................................................................5
知识点2.电离.....................................................................................................6
知识点3.原子辐射光谱线数量的确定方法.....................................................6
考向1 氢原子的能级跃迁问题......................................................................6
考向2 谱线条数的确定..................................................................................7
考向3 受激跃迁与电离..................................................................................7
考向4 能级跃迁与光电效应的综合..............................................................7
考点三.原子核的衰变与半衰期..............................................................................8
知识点1.α 衰变和β 衰变的比较......................................................................8
知识点2.三种射线的比较.................................................................................9
知识点3.确定衰变次数的方法.........................................................................9
知识点4.半衰期的理解.....................................................................................9
知识点5.原子核在磁场中衰变后运动分析.....................................................9
考点四.原子核的衰变与半衰期............................................................................10
知识点1.核反应的四种类型...........................................................................10
知识点2.核反应方程式的书写.......................................................................10
知识点3.核能的计算方法...............................................................................10
知识点4.对质能方程的理解...........................................................................11
考向1 核反应生成物的分析........................................................................11
考向2 核反应类型分析................................................................................11
考向3 放射性同位素及其衰变....................................................................11
考向4 质能方程的应用................................................................................12
考向2 质能方程与动量守恒定律的综合应用............................................12
考向3 根据比结合能曲线分析核能............................................................13
04、真题练习，命题洞见...........................................................................................13
1
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考情
分析
2024·海南·高考物理第6 题
2024·北京·高考物理第4 题
2024·江西 ·高考物理第1 题
2024·湖南 ·高考物理第8 题
2024·江苏 ·高考物理第1 题
2024·新课标 ·高考物理第20 题
2024·浙江 ·高考物理第9 题
2024·贵州 ·高考物理第8 题
复习
目标
目标1.理解原子的核式结构，了解氢原子光谱，理解玻尔原子结构理
论，会分析能级跃迁问题。
目标2.理解原子核的衰变，会计算原子核的半衰期。
目标3.理解原子核的人工转变、重核的裂变、轻核的聚变，会书写核
反应方程，会计算核反应过程的核能。
2
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考点一.原子的核式结构
知识点一、原子的核式结构模型
1．电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
2．α 粒子散射实验
(1)装置：1909 年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α 粒子轰击金箔的实验，实验装置如图所示。
(2)现象：实验发现绝大多数α 粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α 粒子发生了大角度
偏转，极少数偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”。(如图所示)
3．原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，
带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。
知识点二、分析原子的核式结构模型所用的规律
(1)库仑定律：F＝k，可以用来确定电子和原子核、α 粒子和原子核间的相互作用力。
(2)牛顿运动定律和圆周运动规律：可以用来分析电子绕原子核做匀速圆周运动的问题。
(3)功能关系及能量守恒定律：可以分析由于库仑力做功引起的带电粒子在原子核周围运动时动能、电势能
之间的转化问题。
考向1．α 粒子散射实验现象
1.(多选)α 粒子散射实验是近代物理学中经典的实验之一，卢瑟福通过该实验证实了原子的核式结构模型，
其实验装置如图所示。下列说法正确的是( )
3
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A．荧光屏在C 位置的亮斑比在A、B 位置的亮斑少
B．该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
C．荧光屏在B 位置的亮斑比在A 位置的亮斑多
D．该实验说明原子质量均匀地分布在原子内
【答案】AB
【解析】： 根据α 粒子散射实验现象，大多数α 粒子通过金箔后方向不变，少数α 粒子方向发生改变，
极少数偏转超过90°，甚至有的被反向弹回，可知荧光屏在B 位置的亮斑比在A 位置少，荧光屏在C 位置
的亮斑比在A、B 位置少，选项A 正确，C 错误；该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很
小的核上，而不是原子质量均匀地分布在原子内，选项B 正确，D 错误。
考向2．α 粒子散射实验分析
2.1909 年，物理学家卢瑟福和他的学生用α 粒子轰击金箔，研究α 粒子被散射的情况，实验用高速的α 射
线轰击厚度为微米级的金箔，发现绝大多数的α 粒子都照直线穿过薄金箔，偏转很小，但有少数α 粒子发
生角度较大的偏转，极少数α 粒子偏转角大于90°，甚至观察到有些α 粒子偏转角接近180°，其散射情境
如图所示。关于α 粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A．实验的目的是想证明原子具有核式结构模型
B．实验中α 粒子穿过金箔发生偏转的原因是受到电子对它的库仑力作用
C．极少数α 粒子发生大角度偏转，是原子内部两侧的正电荷对α 粒子的斥力不相等造成的
D．由实验数据可以估算出金原子核的直径数量级
【答案】D
【解析】： 实验的目的是想验证汤姆孙的“枣糕”模型，但却成了否定它的证据，并以此提出原子核式
结构模型，故A 错误；实验中α 粒子穿过金箔发生偏转的原因是受到原子核(带正电)对它的库仑力作用，
离原子核越近，受到的库仑斥力越大，故B 错误；极少数α 粒子发生大角度偏转现象，是由于α 粒子靠近
原子核发生大角度散射，因为金原子核很小且质量和电荷量远大于α 粒子的质量和电荷量，α 粒子接近原
子核的机会很小，故C 错误；根据α 粒子散射实验可以估算金原子核的直径数量级，故D 正确。
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考点二.玻尔理论与能级跃迁 氢原子光谱
知识点1.两类能级跃迁
(1)自发跃迁：高能级(n)――→低能级(m)→放出能量，发射光子，hν＝En－Em。
(2)受激跃迁：低能级(m)――→高能级(n)→吸收能量。
①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰好等于能级差，hν＝En－Em。
②碰撞、加热等：只要入射粒子的能量大于或等于能级差即可，E 外≥En－Em。
③大于电离能的光子被吸收，原子将电离。
知识点2.电离
电离态：n＝∞，E＝0
基态→电离态：E 吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV。
激发态→电离态：E 吸＞0－En＝|En|。
若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能。
知识点3.原子辐射光谱线数量的确定方法
(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)条。
(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数N＝C＝。
考向1 氢原子的能级跃迁问题
1．2022 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121.6 nm 的氢原子谱线(对应的光子能量为10.2 eV)。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．n＝2 和n＝1 能级之间的跃迁
B．n＝3 和n＝1 能级之间的跃迁
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C．n＝3 和n＝2 能级之间的跃迁
D．n＝4 和n＝2 能级之间的跃迁
【答案】A
【解析】：由题图可知，n＝2 和n＝1 的能级之间的能量差值为ΔE＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2
eV，与探测卫星探测到的谱线对应的光子能量相等，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。
考向2 谱线条数的确定
2．氢原子的能级图如图所示，下列说法正确的是( )
A．玻尔的原子理论认为电子绕原子核旋转的轨道是连续的
B．用能量为11 eV 的光子照射处于基态的氢原子可以使之发生跃迁
C．大量处于n＝3 能级的氢原子，最多可向外辐射2 种不同频率的光子
D．一个处于n＝3 能级的氢原子，最多可向外辐射2 种不同频率的光子
【答案】D
【解析】：玻尔的原子理论指出核外电子只能在某些特定的圆形轨道上运动，所以电子绕原子核旋转的轨
道是不连续的，故A 错误；光子的能量为11 eV，超过了氢原子第1 能级和第2 能级的能量差，但小于第1
能级和第3 能级的能量差，故处于基态的氢原子无法吸收11 eV 的光子的能量而发生跃迁，故B 错误；大
量处于n＝3 能级的氢原子，最多可向外辐射C＝3 种不同频率的光子，故C 错误；由于只有一个氢原子，
处于n＝3 的激发态向低能级跃迁时，最多只能辐射2 种不同频率的光子，故D 正确。
考向3 受激跃迁与电离
3．“北斗三号”采用星载氢原子钟，该钟数百万年到一千万年才有1 s 误差。氢原子的部分能级结构如图
所示，则下列说法正确的是( )
A．用动能为14 eV 的电子轰击处于基态的氢原子，一定不能使其跃迁到激发态
B．氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大
C．某个处于基态的氢原子可以吸收12.09 eV 的光子，发出3 种不同频率的光
D．处于基态的氢原子只能吸收13.6 eV 的能量实现电离
【答案】B
【解析】： 电子属于实物粒子，其能量可被原子吸收一部分，用动能为14 eV 的电子轰击处于基态的氢
原子，可以使其跃迁到激发态，选项A 错误；氢原子由基态跃迁到激发态后，电场力做负功，核外电子动
能减小，原子的电势能增大，选项B 正确；某个处于基态的氢原子可以吸收12.09 eV 的光子，跃迁到3 能
级，最多能发出2 种不同频率的光，选项C 错误；处于基态的氢原子吸收大于或等于13.6 eV 的能量可以
实现电离，选项D 错误。
考向4 能级跃迁与光电效应的综合
4．已知金属锌的逸出功为3.34 eV，氢原子能级分布如图所示，氢原子从n＝3 能级跃迁到n＝1 能级可产
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生a 光，从n＝2 能级跃迁到n＝1 能级可产生b 光。a 光和b 光的波长分别为λa和λb。现用a、b 光分别照
射到金属锌表面均可产生光电效应，遏止电压分别为Ua和Ub。下列说法中正确的是( )
A．λa<λb
B．Ua<Ub
C．a 光的光子能量为3.4 eV
D．b 光照射到金属锌表面产生的光电子的最大初动能为8.75 eV
【答案】A
【解析】：根据能级跃迁规律可知，a 光的光子能量为＝E3－E1＝12.09 eV，b 光的光子能量为＝E2－E1＝
10.2 eV，故a 光的光子的能量大于b 光的光子的能量，即a 光的光子的频率大于b 光的光子的频率，所以
λa<λb，A 正确，C 错误；根据动能定理以及爱因斯坦光电效应方程有eUc＝Ekm＝hν－W0，a 光照射到金属
锌表面产生的光电子的最大初动能Ekma＝8.75 eV，遏止电压Ua＝8.75 V，b 光照射到金属锌表面产生的光
电子的最大初动能Ekmb＝6.86 eV，遏止电压Ub＝6.86 V，故B、D 错误。
考点三.原子核的衰变与半衰期
知识点1.α 衰变和β 衰变的比较
衰变类型
α 衰变
β 衰变
衰变方程
X→Y＋He
X→Y＋e
衰变实质
2 个质子和2 个中子结合成一
个He 射出
1 个中子转化为1 个质子
和1 个电子
2H＋2n→He
n→H＋e
匀强磁场中轨迹形状
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒
知识点2.三种射线的比较
名称
构成
符号
电荷量
质量
电离
能力
贯穿
本领
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α 射线
氦核
He
＋2e
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
知识点3.确定衰变次数的方法
因为β 衰变对质量数无影响，所以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。
知识点4.半衰期的理解
半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少量原子核，无半衰期可言。
知识点5.原子核在磁场中衰变后运动分析
静止原子核在匀强磁场中自发衰变，如果产生的新核和放出的粒子的速度方向与磁场方向垂直，则它
们的运动轨迹为两相切圆，α 衰变时两圆外切，β 衰变时两圆内切，根据动量守恒定律有m1v1＝m2v2，又r
＝，则半径小的为新核，半径大的为α 粒子或β 粒子，其特点对比如下表：
α 衰变
X―→Y＋He
匀强磁场中轨迹：
两圆外切，α 粒子半径大
β 衰变
X―→Y＋e
匀强磁场中轨迹：
两圆内切，β 粒子半径大
考点四.原子核的衰变与半衰期
知识点1.核反应的四种类型
类 型
可控性
核反应方程典例
衰
变
α 衰变
自发
U―→Th＋He
β 衰变
自发
Th―→Pa＋e
人工转变
人工控制
N＋He―→O＋H
(卢瑟福发现质子)
He＋Be―→C＋n
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(查德威克发现中子)
Al＋He―→P＋n
约里奥·居里夫妇发现放
射性同位素，同时发现正
电子
P―→Si＋e
重核裂变
比较容易
进行人工
控制
U＋n―→Ba＋Kr＋3n
U＋n―→Xe＋Sr＋10n
轻核聚变
很难控制
H＋H―→He＋n
知识点2.核反应方程式的书写
(1)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(H)、中子(n)、α 粒子(He)、β 粒子
(e)、正电子(e)、氘核(H)、氚核(H)等。
(2)掌握核反应方程遵循的规律：质量数守恒，电荷数守恒。
(3)由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向。
知识点3.核能的计算方法
(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/u 计算。因1 原子质量单位(1 u)相当于931.5 MeV，所以计算时Δm 的单位是
“u”，ΔE 的单位是“MeV”。
(3)根据核子比结合能来计算核能
原子核的结合能＝核子比结合能×核子数。
知识点4.对质能方程的理解
(1)一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E＝mc2。
(2)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝Δmc2。
(3)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＝Δmc2。
考向1 核反应生成物的分析
1．(2023·全国甲卷) 在下列两个核反应方程中：X＋N―→Y＋O、Y＋Li―→2X，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．Z＝1，A＝1
B．Z＝1，A＝2
C．Z＝2，A＝3
D．Z＝2，A＝4
【答案】D
【解析】：设Y 的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
应方程的电荷数和质量数满足Z＋7＝m＋8，A＋14＝n＋17，第二个核反应方程的电荷数和质量数满足m
＋3＝2Z，n＋7＝2A，联立解得Z＝2，A＝4。
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考向2 核反应类型分析
2．(2024·成都模拟)我们在地球上获取和消耗的能量，绝大部分来自太阳内部核聚变释放的核能。下列核
反应方程中，属于核聚变的是( )
A.U―→Tu＋He
B.H＋H―→He＋n
C.He＋Al―→P＋n
D.U＋n―→Ba＋Kr＋3n
【答案】B
【解析】：U―→Tu＋He，是衰变方程，A 错误；H＋H―→He＋n，是核聚变方程，B 正确；He＋
Al―→P＋n，是人工核转变，C 错误； U＋n―→Ba＋Kr＋3n，是核裂变方程，D 错误。
考向3 放射性同位素及其衰变
3．正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理：将放射性同位素O 注入人体，O 在人体内衰变放出的
正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对γ 光子，γ 光子被探测器探测后经计算机处理产生清晰图
像，下列说法正确的是( )
A.O 在人体内衰变的方程是O―→N＋n
B．正负电子湮灭的方程是e＋e―→2γ
C．正负电子相遇而湮灭违背了能量守恒定律
D．在PET 中，O 的主要用途是参与人体的代谢过程
【答案】B
【解析】： 将放射性同位素O 注入人体，O 在人体内衰变放出正电子，衰变方程为O―→N＋e，故A 错
误；放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对γ 光子，正负电子湮灭的方程是e＋e―→2γ，
故B 正确；正负电子相遇而湮灭，但没有违背能量守恒定律，故C 错误；O 具有放射性，在PET 中主要用
途是作为示踪原子，故D 错误。
考向4 质能方程的应用
4．(2023·全国乙卷)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1048 J 。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3×108 m/s)( )
A．1019 kg
B．1024 kg
C．1029 kg
D．1034 kg
【答案】C
【解析】： 根据质能方程E＝mc2可知，每秒钟平均减少的质量为Δm＝＝ kg＝ kg，则每秒钟平均减少
的质量量级为1029kg。
考向2 质能方程与动量守恒定律的综合应用
5．静止的Pu 核发生α 衰变，产生的新核为U，释放出的α 粒子的动能为E，假设衰变时能量全部以动能
形式释放出来，则衰变过程中总的质量亏损是(光速为c)( )
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A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解析】：假设新核质量为m1、速度为v1，α 粒子质量为m2、速度为v2，由动量守恒定律可得m1v1＋m2v2
＝0，得＝＝，新核动能与α 粒子动能之比为＝＝，所以E1＝E2＝E，由质能方程可得E＋E＝Δm·c2，解得
Δm＝。
考向3 根据比结合能曲线分析核能
6．太阳目前处于主序星阶段，氢燃烧殆尽后将发生氦闪，进入红巨星阶段。“氦闪”是氦聚变变成碳的
过程,2He―→Be，Be 极不稳定，短时间再结合一个氦变成碳，Be＋He―→C，已知原子核的比结合能—质
量数的图像如图，He 的纵坐标为7.08，C 的纵坐标为7.69，下列说法中正确的是( )
A．原子核的结合能越大，原子核就越稳定
B．一次氦闪放出的核能为7.32 MeV
C．氦4 的核子平均质量小于碳12 的核子平均质量
D．氦4 的结合能为7.08 MeV
【答案】B
【解析】：原子核的比结合能越大，原子核就越稳定，A 错误；一次氦闪放出的核能为12×7.69 MeV－
3×4×7.08 MeV＝7.32 MeV，B 正确；反应过程中释放能量，核子有质量亏损，故氦4 的核子平均质量大于
碳12 的核子平均质量，C 错误；氦4 的比结合能为7.08 MeV，结合能为4×7.08 MeV＝28.32 MeV，D 错误。
1．（2024·浙江·高考真题）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
、
、
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（ ）
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A．频率为
的光，其动量为
B．频率为
和
的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能之差为
C．频率为
和
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
【答案】B
【详解】A．根据玻尔理论可知
则频率为
的光其动量为
选项A 错误；
B．频率为
和
的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能分别为
最大初动能之差为
选项B 正确；
C．频率为
和
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
产生的干涉条纹间距之差为
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选项C 错误；
D．若原子n=3 跃迁至 n=4 能级，则
可得入射光的频率
选项D 错误；
故选B。
2．（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
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。
3．（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（ ）
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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
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。
4．（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
【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。
5．（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。
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
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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
【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。
8．（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。
9．（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（ ）
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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
，
故式中的X 为
，故选D。
10．（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
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。
11．（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
故选B。
12．（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
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解得
，
故选C。
13．（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】B
【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B。
14．（2024·福建·高考真题）
，则其中的X 表示（ ）
A．
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。
15．（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；
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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。
16．（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。
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