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第58 讲 原子核
目录
.....1
.....4
考点一原子核的衰变及半衰期............................................................................................................................................ 4
考向1：天然放射性与射线及性质........................................................................................................................... 5
考向2：原子核的组成..................................................................................................................................................5
考向3：原子核的衰变与半衰期................................................................................................................................6
考向4：同位素及射线..................................................................................................................................................6
考点二 核反应及核反应类型...............................................................................................................................................7
考向1：核反应方程.......................................................................................................................................................8
考向2：结合能与比结合能.........................................................................................................................................8
考点三 质量亏损及核能的计算........................................................................................................................................10
. .11
基础巩固练.............................................................................................................................................................................. 11
综合提升练.............................................................................................................................................................................. 14
核心考点
1.原子核的组成
组成：原子核由质子（带正电）和中子（不带电）组成。两者统称为核子。
核电荷数（质子数Z）：决定元素的种类。
质量数（核子数A）：等于质子数和中子数之和。
2.放射性元素与衰变
天然放射现象：元素自发地放出射线的现象。表明原子核具有复杂结构。
三种射线的性质
3. 衰变的核反应方程通式、衰变本质及半衰期。
4. 四种核反应类型、结合能、核能。
考情透析
1.题型与难度：高考的必考内容（近代物理模块），以选择题或填空题形式出现。难度
基础→中档，是近代物理部分中考点最密集、命题最稳定的内容之一。
2.命题规律：
高频考查：三种射线的性质对比、α 衰变和β 衰变的方程书写及本质理解、半衰期的计
算与影响因素（不受物理、化学状态影响）、核反应方程的书写与类型判断（衰变、人工
转变、裂变、聚变）、质能方程ΔE=Δmc² 的应用（计算核能释放量）。
常规考法：
判断题设描述（如“放射性元素的半衰期随温度升高而缩短”）是否正确。
给定一个核反应方程，要求判断其类型（如“下列哪个反应属于裂变”）。
给出质量亏损，计算释放的核能（单位常用MeV，需注意单位换算1u=931.5MeV/
c²）。
创新考法：
与原子结构结合：将放射性元素的衰变作为背景，考查衰变后剩余的质量或数目。
与动量守恒结合：在衰变或核反应过程中，动量守恒（总动量初始为0），由此可计算
出新核或粒子的动量、速度及动能之比。
与生活科技结合：
碳-14 测年、放射性同位素的应用：医学（放疗、示踪原子）、农业（育种、保鲜）、
工业（探伤）等、核电站、核聚变：“人造太阳”ITER 计划、氢弹爆炸原理。
3.考查方向：侧重对三种射线的性质、两种衰变的本质及规律的识记与辨析、对半衰期
概念的理解及其简单计算、能正确书写和辨别四种核反应方程式、能运用质能方程
ΔE=Δmc² 进行核能的定量计算、能将核反应与动量守恒等力学知识进行简单综合。
素养对接
1.守恒思想：
核反应中的两大守恒：质量数守恒和电荷数守恒。这是书写和配平任何核反应方程式
的根本依据，体现了深刻的守恒观。
质能方程中的守恒：ΔE=Δmc² 并没有违反能量守恒与质量守恒，而是揭示了质量和能
量是物质不可分割的属性，它们在量上存在着正比关系。质量亏损对应的能量以核能形式
释放，总体能量与质量总和并未消失，只是形式转化。
2.微观与宏观的统一：
半衰期：对于单个原子核，无法预测其衰变时刻；但对于大量原子核，其衰变行为具
有确定的统计规律（半衰期是平均值）。这体现了微观粒子的随机性与宏观整体的必然性
的辩证统一，是统计思维的体现。
质能方程：揭示了微小质量变化（微观）与巨大能量释放（宏观）的内在联系，如1kg
铀-235 完全裂变释放的能量相当于约2700 吨标准煤完全燃烧。这让学生理解微观世界的规
律如何深刻地影响宏观世界。
3.模型建构与科学推演：
核反应模型的建立：通过中子轰击铀核的裂变模型，理解链式反应的条件和过程。通
过β 衰变的微观模型（中子转化为质子和电子），理解元素的转化。
通过ΔE=Δmc² 的数学表达式，将定性的“质量亏损”转化为定量的“核能计算”，体
现了数学工具在物理建模中的应用。
4.科技伦理与社会责任（隐含素养）：
学习原子核能，涉及核能的和平利用（核电站）与军事应用（原子弹、氢弹）的对立
统一。这自然渗透了科学技术的双刃剑的思想，培养学生的科技伦理和社会责任感。
学习目标
1.知识目标：
能说出原子核的组成（质子、中子）及同位素的概念。
能复述三种射线的本质、电离能力和穿透能力的强弱排序。
能默写α 衰变和β 衰变的核反应方程通式及衰变本质（中子如何转化）。
能说出半衰期的定义及影响因素（与温度、压强、化学状态无关）。
能分类记忆四种核反应类型（衰变、人工转变、裂变、聚变）的代表性事例及特点。
能默写质能方程E=mc² 及核能表达式ΔE=Δmc²。
2.能力目标：
方程配平能力：能根据质量数守恒和电荷数守恒，正确配平核反应方程，并判断其类
型。
定量计算能力：
能熟练运用公式计算经过半衰期后的剩余质量或质量分数。
能利用ΔE=Δmc² 进行核能计算，掌握国际单位制（J）与常用单位（MeV）之间的换算
（1u=931.5MeV/c²）。
射线辨析能力：能根据给定情境，判断放射出的射线种类（如“穿透力强，用于金属
探伤”指γ 射线）。
综合应用能力：能将核反应中的动量守恒、能量守恒与质能方程结合，求解粒子的动
能等。
备考建议
1.熟练掌握“α 衰变和β 衰变的本质”，这是选择题中的高频辨析点：
α 衰变：核内2 个质子和2 个中子结合成氦原子核⁴₂ He 并释放出来。结果：新核质量数
减少4，电荷数减少2。
β 衰变：核内一个中子转化为一个质子并放出电子⁰₋₁ e。结果：新核质量数不变，电荷
数增加1。
2.必须掌握“半衰期”的两种计算模型，并理解其“统计性”：
模型一：剩余质量/个数、模型二衰变掉的质量/个数。
关键认知：半衰期是一个统计平均值，只对大量原子核才有意义。单个原子核的衰变
是随机的，无法预测半衰期。
3.重点突破“核能计算”，这是原子核部分最有“技术含量”的考点。
4.强化易错点专项训练，防止在基础概念上翻车：
易错点一：混淆“原子核的衰变”与“原子核的人工转变”。衰变是自发的（无需外
界作用）；人工转变是人为的（用粒子轰击）。
易错点二：误认为“半衰期与温度和压强有关”。半衰期是原子核内部结构决定的，
任何物理化学条件（高温、高压、强磁场、化学反应等）都无法改变它。
易错点三：混淆三种射线的电离和穿透能力。记忆口诀：“α 电离强穿透弱，一张纸就
把它挡；γ 穿透强电离弱，几厘米铅板才难防；β 介于两者间”。
易错点四：在核能计算中，搞错质量亏损的数值。质量亏损是反应物的总质量减去生
成物的总质量。另外，还要注意电子质量的处理：在计算反应前后质量差时，如果方程左
右有“电子”出现，质量数不要算错。
易错点五：误认为核聚变或裂变是“质量消失了”。质量亏损并不意味着质量“被消
灭”，而是质量以某种形式（如能量）体现出来，总质量（质能等价意义上）是守恒的。
不要违背能量守恒定律去思考。
考点一原子核的衰变及半衰期
【必备知识回顾】
(1)天然放射现象
①天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象，首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现，
说明原子核具有复杂的结构。
②放射性同位素的应用与防护
a．放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。
b．应用：消除静电、工业探伤、射线测厚、放射治疗、育种保鲜、做示踪原子等。
c．防护：防止放射性对人体组织的伤害。
(2)原子核的组成
①原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。质子带正电，中子不带电。
②基本关系
a．电荷数(Z)＝质子数＝元素的原子序数＝原子的核外电子数。
b．质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数。
③X 元素的原子核的符号为X，其中A 表示质量数，Z 表示电荷数。
(3)原子核的衰变、半衰期
①原子核的衰变
a．原子核自发地放出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。
b．分类
α 衰变：X―→Y＋He
β 衰变：X―→Y＋e
当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α 衰变，有的发生β 衰变，同时伴随着γ 辐射。
c．两个典型的衰变方程
α 衰变：U―→Th＋He。
β 衰变：Th―→Pa＋e。
②半衰期
a．定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
b．影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部
条件没有关系。
③公式：N 余＝N 原，m 余＝m 原。
【重难模型精讲】
考向1：天然放射性与射线及性质
【典例1】(2026·河北省·同步练习)如图所示为研究某未知元素放射性的实验装置，实验开始时在薄铝
片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场，通过显微镜可以观察到在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点
数。若撤去电场后继续观察，发现每分钟闪烁的亮点数没有变化;如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁
的亮点数大大增加，由此可以判断，放射源发出的射线可能为( β射线能够穿过薄铝片)
A.β射线和γ射线B.α射线和β射线
C.β射线和X射线
D.α射线和γ射线
考向2：原子核的组成
【典例2】(2026·河北省·同步练习)在研究原子核结构的过程中，人们首先发现了质子，之后就认定原
子核中一定还存在其它不同种类的粒子(后来把它称为中子)，理由是
A.质子不带电，原子核带正电
B.质子带正电，原子核也带正电
C.质子的质量小于原子核的质量
D.质子的电荷量小于原子核的电荷量
考向3：原子核的衰变与半衰期
【典例3】(2026·辽宁省·月考试卷)两种放射性元素的半衰期分别为t0和2t0，在t =0时刻这两种元素的
原子核总数为N，在t =2t0时刻，尚未衰变的原子核总数为N
3 ，则在t = 4t0时刻，尚未衰变的原子核总数
为()
A. N
12
B.N
9
C.N
8
D. N
6
考向4：同位素及射线
【典例4】(2026·河北省·同步练习)我国科学家在1965年9月首先用人工方法合成了牛胰岛素。为了证
明人工合成的牛胰岛素与天然的是否为同一物质，在人工合成牛胰岛素过程中掺了放射性C
❑
14
，然后将人
工合成的牛胰岛素与天然的混合得到了放射性C
❑
14
分布均匀的结晶物，从而证明了两者是同一物质，为我
国在国际上首先合成具有生物活性牛胰岛素提供了有力证据。在人工合成牛胰岛素过程中掺入了放射性
C
❑
14
的作用是
A.催化剂
B.媒介质
C.组成元素
D.示踪原子
【变式训练与拓展】
【变式1】(2026·河北省·同步练习)下列现象中，说明原子核具有复杂结构的是
A.光电效应
B.α粒子的散射
C.天然放射现象
D.康普顿效应
【变式2】(2026·河北省·同步练习)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❑38
90 Sr衰变为❑39
90Y 的半衰期约为29年;94
238 Pu衰变为
❑92
234U的半衰期约为87年。现用相同数目的❑38
90 Sr和❑94
238 Pu各做一块核电池，下列说法正确的是
A.❑38
90 Sr衰变为❑39
90Y 时产生α粒子
B.❑94
238 Pu衰变为❑92
234U时产生β粒子
C.50年后，剩余的❑38
90 Sr数目大于❑94
238 Pu的数目
D.87年后，剩余的❑38
90 Sr数目小于❑94
238 Pu的数目
【变式3】（多选）(2026·云南省·同步练习)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子()
A.γ射线探伤仪
B.利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
C.利用钴60治疗肿瘤等疾病
D.把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布
情况，找出合理施肥的规律
【变式4】（多选）(2026·云南省·同步练习)❑88
228 Ra是镭❑88
226 Ra的一种同位素，对于这两种镭的原子
而言，下列说法正确的是()
A.它们具有相同的质子数和不同的质量数
B.它们具有相同的中子数和不同的原子序数
C.它们具有相同的核电荷数和不同的中子数
D.它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质
【方法规律】
1．确定衰变次数的方法
(1)设放射性元素X 经过n 次α 衰变和m 次β 衰变后，变成稳定的新元素Y，则表示该衰变的方程为
X―→Y＋nHe＋me。
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，故先由质量数的改变确定α 衰变的次数，然后再根据电荷数的改变确
定β 衰变的次数。
2．对半衰期的理解
(1)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。
(2)半衰期是统计规律，描述的是大量原子核衰变的规律。
(3)放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态(如单质、化合物)和
外部条件(如温度、压强)无关。
考点二 核反应及核反应类型
【必备知识回顾】
1.核力和核能
①原子核内部，核子间所特有的相互作用力。
②核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量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。
质能方程表明质量和能量有着紧密联系，但不能相互转化。
2.裂变反应和聚变反应、裂变反应堆、核反应方程
①重核裂变
a．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。
b．典型的裂变反应方程：
U＋n―→Kr＋Ba＋3n。
c．链式反应：重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程。
d．临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量。
e．裂变的应用：原子弹、核反应堆。
f．反应堆构造：核燃料、慢化剂、镉棒、防护层。
②轻核聚变
a．定义：两个轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热
核反应。
b．典型的聚变反应方程：
H＋H―→He＋n＋17.6MeV。
【重难模型精讲】
考向1：核反应方程
【典例5】(2026·四川省·月考试卷)2025年3月，我国科学家研制的碳14核电池原型机“烛龙一号”发
布，标志着我国在核能技术领域与微型核电池领域取得突破。碳14的衰变方程为❑6
14C →7
14 N + X，则
A.X为电子，是在核内中子转化为质子的过程中产生的
B.X为电子，是在核内质子转化为中子的过程中产生的
C.X为质子，是由核内中子转化而来的
D.X为中子，是由核内质子转化而来的
考向2：结合能与比结合能
【典例6】(2026·广东省·单元测试)原子核的比结合能是原子核稳定程度的量度，原子核的比结合能曲
线如图所示，根据该曲线，下列说法正确的是()
A.原子核的结合能越大，原子核就越稳定
B.❑2
4 He核的结合能约为14 MeV
C.一个重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
D.❑36
89 Kr核中核子的比结合能比❑56
144 Ba核中核子的比结合能小
【变式训练与拓展】
【变式5】(2026·河北省·同步练习)可控核聚变一直被认为是第四次工业革命的重要突破口。一种典型
的核聚变为两个氘核的聚变，核反应方程为21
2 H →2
3 He+0
1n，其中核的质量为m1，中子的质量为m2，
❑2
3 He核的质量为m3。已知真空中光速为c，氘核的比结合能为E0，则❑2
3 He的比结合能为
A.1
3 (2m1-m2-m3)c
2- 2
3 E0
B.1
3 (2m1-m2-m3)c
2+ 4
3 E0
C.2
3 E0- 1
3 (2m1-m2-m3)c
2
D.2
3 (2m1-m2-m3)c
2+ 1
3 E0
【变式6】(2026·河北省·同步练习)下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的是
A.核子结合成原子核吸收的能量或把原子核拆解成核子放出的能量称为结合能
B.比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大
C.重核与中等大小的原子核相比较，重核的比结合能大
D.中等大小的原子核的结合能和比结合能均比轻核的大
【变式7】(2026·河北省·同步练习)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Y +95
243 Am→119
A X +20
1n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❑26
58 Fe，A =299
B.Y 为❑26
58 Fe，A =301
C.Y 为❑24
54Cr，A =295
D.Y 为❑24
54Cr，A =297
【方法规律】
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
23892U―→23490Th＋He
β 衰变
自发
23490Th―→23491Pa＋e
人工
转变
人工
控制
N＋He―→O＋H
(卢瑟福发现质子)
He＋Be―→C＋n
(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―→Ba＋Kr＋3n
U＋n―→Xe＋Sr＋10n
轻核聚变
很难
控制
H＋H―→He＋n
2.核反应方程的书写
(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)掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于
核反应不可逆，所以书写核反应方程时只能用“―→”表示反应方向。
(3)核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒。
考点三 质量亏损及核能的计算
【必备知识回顾】
1．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。
2．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×931.5MeV/u 计算。因1 原子质量单位(1u)相当于931.5MeV，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。
【重难模型精讲】
【典例7】(2026·河北省·同步练习)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10
48J。假设释放的能量来自物质质量的减少，则每秒平均减少的
质量量级为(光速为3×10
8m/ s)
A.10
19kg
B.10
24kg
C.10
29kg
D.10
34kg
【变式训练与拓展】
【变式8】(2026·河北省·同步练习)在经济建设中会用到碳14测定地层形成年代的方法。碳14具有放射
性，其衰变方程为：❑6
14C →7
14 N + X，其中❑6
14C的质量为m1，❑7
14 N的质量为m2，X的质量为m3，
❑6
14C的结合能为E1，❑7
14 N的结合能为E2，光在真空中的传播速度为c。则
A.X是由核内中子转化而来的
B.X是由核内质子转化而来的
C.单个❑6
14C衰变释放的核能为E1- E2
D.单个❑6
14C衰变释放的核能为(m2+m3-m1)c
2
【变式9】（多选）(2026·河北省·同步练习)为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定
为“国际物理年”。对于爱因斯坦提出的质能方程E =mc
2，下列说法中正确的是
A.E =mc
2表明物体具有的能量与其质量成正比
B.根据ΔE = Δmc
2可以计算核反应中释放的核能
C.一个中子和一质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损
D.E =mc
2中的E是核反应中释放的核能
基础巩固练
1.(2026·四川省成都市·模拟题)人类在研究材料、光、原子结构及核能利用等方面经历了漫长的过程，
我国在相关研究领域虽然起步较晚，但是近年对核能的开发与利用却走在了世界的前列，有关原子的相关
知识，下列正确的是()
A.单晶体中原子(或分子、离子)的排列具有空间周期性，所以在物理性质上表现为各向异性
B.卢瑟福最先发现电子，并提出了原子的核式结构学说
C.原子核发生β衰变时，产生的β射线本质是高速电子流，因核内没有电子，所以β射线是核外电子逸
出原子形成的
D.贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的
2.(2026·重庆市·同步练习)下列现象中，与原子核内部变化有关的是()
A.α粒子散射
B.光电效应
C.天然放射现象
D.氢原子光谱
3.(2026·河北省·同步练习)天然放射现象放出的三种射线的穿透能力如图所示，下列说法中正确的是
A.三种射线的本质都是电磁波
B.①射线通过气体时很难把气体分子中的电子剥离
C.②射线是高速运动的电子，速度可以接近光速
D.③射线是原子内层电子跃迁时发射的波长很短的电磁波
4.(2026·广东省·期末考试)利用碘131(53
131 I )治疗是临床上常用的一种治疗甲亢的方法。已知碘131发生
β衰变的半衰期为8天，则以下说法正确的是
A.碘131的衰变方程为❑53
131 I →54
131 Xe+-1
0 e
B.碘131的衰变方程为❑53
131 I →52
131 Xe+-1
0 e
C.32g碘131样品经16天后，大约有8 g样品发生了β衰变
D.升高温度可能会缩短碘131的半衰期
5.(2026·河北省·同步练习)发现质子的核反应方程为❑2
4 He+7
14 N →X +1
1 H。患有严重心衰及具有高风
险心脏骤停的病人，植入心脏起搏器(如图)是现在比较有效的治疗方式，有些心脏起搏器的电池是Z粒子
辐射电池，它是一种利用放射性同位素衰变时释放的Z粒子直接转换为电能的装置，衰变方程为
❑38
90 Sr →39
90Y + Z，下列说法正确的是
A.核反应方程中的X为❑8
18O
B.查德威克通过实验证实了质子的存在
C.衰变方程中的Z为❑-1
0 e
D.Sr衰变的核反应前后质量数不守恒
6.(2026·广东省·单元测试)日本从2023年8月24日开始将福岛核电站核污水排入海洋，核污水中有一种
难以被清除的放射性同位素氚，若进入人体可能会引起基因突变。氚也称超重氢，是氢的同位素之一，有
放射性，会发生β衰变，其半衰期为12.43年。下列有关氚的说法正确的是
A.氚和氢是两种不同的元素
B.100个氚经过12.43年剩下50个
C.用中子轰击锂能产生氚，其核反应方程式为：❑3
6 Li+0
1n→2
4 He+1
3 H
D.β射线是高速运动的氦原子核，其穿透能力很强
7.(2026·江苏省徐州市·月考试卷)科学家用PuO2作为发电能源为火星车供电，PuO2中的Pu元素是
❑94
238 Pu，其半衰期为87.7年，衰变方程为❑94
238 Pu→X +2
4 He+ γ，已知❑94
238 Pu核的质量为m1，X核的质
量为m2，❑2
4 He核的质量为m3，真空中的光速为c，下列说法正确的是()
A.衰变后新核X的核外电子处于高能级，向低能级跃迁发出γ射线
B.❑94
238 Pu的结合能为(m1-m2-m3)c
2
C.1.6 g❑94
238 Pu经过263.1年，剩下0.2 g❑94
238 Pu
D.❑94
238 Pu的比结合能大于X的比结合能
8.(2026·北京市·月考试卷)下列表述正确的是()
A.❑2
4 He+❑7
14 N →❑8
17O+ X中，X表示❑2
3 He
B.❑1
2 H +❑1
3 H →❑2
4 He+❑0
1n是重核裂变的核反应方程
C.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态无关
D.β衰变中放出的β射线是核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
9.(2026·河北省·同步练习)一天然放射性物质发出三种射线，经过方向如图所示的匀强磁场、匀强电场
共存的区域后射到足够大的荧光屏上，荧光屏上只有a、b两处出现亮斑，下列判断中正确的是
A.射到b处的一定是α射线
B.射到b处的一定是β射线
C.射到b处的可能是γ射线
D.射到b处的可能是α射线
10.(2026·河北省·同步练习)我国“嫦娥五号”探测器成功取回月壤样本后，科学家通过分析钾
40(19
40 K )及其衰变产物氩40(18
40 Ar )的比例测定月球岩石年龄。已知钾40发生衰变的核反应方程为
❑19
40 K →18
40 Ar +1
0e，若某岩石中钾40与氩40的质量比为1:7(假设最开始时岩石中不含有氩40且衰变生成
的氩40全部保留在岩石中)。钾40的半衰期为1.2×10
9年，则该岩石的年龄约为
A.3.6×10
9年
B.3.0×10
9年
C.2.4×10
9年
D.1.2×10
9年
11.(2026·山东省青岛市·模拟题)核电池，又叫同位素电池，它是一种利用放射性同位素衰变放出载能
粒子，并将其能量转换为电能的装置。已知某电池的核燃料为❑94
238 Pu，一个静止的❑94
238 Pu原子核衰变成
一个新核❑92
234U和另外一个带电粒子A。下列说法正确的是()
A.粒子A的穿透能力比γ射线强
B.该衰变过程遵守质量守恒和电荷守恒
C.❑94
238 Pu比❑92
234U的比结合能小
D.❑94
238 Pu的衰变速度随温度的升高而加快
12.（多选）(2026·北京市·同步练习)铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：❑13
27 Al+2
4 He→X +0
1n。
下列判断中正确的是()
A.❑0
1n是质子
B.❑0
1n是中子
C.X是❑14
28 Si的同位素
D.X是❑15
31 P的同位素
13.（多选）(2026·云南省·同步练习)以下说法正确的是()
A.原子中含有带负电的电子，所以原子带负电
B.原子核中的质子数一定与核外电子数相等
C.用粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部
分
D.绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于核电荷数跟质子电荷数之比，因此原子核内还存在一
种不带电的中性粒子
14.（多选）(2026·河北省·同步练习)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，质子和中子的质量分别
mp和mn，衰变后α粒子在磁场中运动的半径为R。原子核X衰变时释放的核能全部转化为生成核的动能，
则
A.衰变方程可表示为❑Z
A X →Z -2
A -4Y +2
4 He
B.核Y 的结合能为[(Z -2)mp+( A - Z -2)mn-mY ]c
2
C.核Y 在磁场中运动的半径为Z -2
2
R
D.核Y 的动能为EkY = mY (mX -mY -mα)c
2
mY +mα
综合提升练
1．（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
P
94
238
u衰变释
放的核能一部分转换成电能。
P
94
238
u的衰变方程为
P
94
238
u→92
X U +2
4 He，则（ ）
A．衰变方程中的X 等于233
B．❑2
4 He的穿透能力比γ 射线强
C．
P
94
238
u比
的比结合能小
D．月夜的寒冷导致
P
94
238
u的半衰期变大
2．（2025·湖北·高考真题） PET（正电子发射断层成像）是核医学科重要的影像学诊断工具，其检查
原理是将含放射性同位素（如：❑9
18 F）的物质注入人体参与人体代谢，从而达到诊断的目的。❑9
18 F的衰
变方程为❑9
18 F →X +1
0e+0
0ν，其中❑0
0ν是中微子。已知❑9
18 F的半衰期是110 分钟。下列说法正确的是
（ ）
A． X 为❑8
17O
B．该反应为核聚变反应
C．1 克❑9
18 F经110 分钟剩下0.5 克❑9
18 F
D．该反应产生的❑0
0ν在磁场中会发
生偏转
3．（2025·云南·高考真题）2025 年3 月，我国科学家研制的碳14 核电池原型机“烛龙一号”发布，
标志着我国在核能技术领域与微型核电池领域取得突破。碳14 的衰变方程为❑6
14C →7
14 N + X，则
（ ）
A．X 为电子，是在核内中子转化为质子的过程中产生的
B．X 为电子，是在核内质子转化为中子的过程中产生的
C．X 为质子，是由核内中子转化而来的
D．X 为中子，是由核内质子转化而来的
4．（2025·河南·高考真题）由于宇宙射线的作用，在地球大气层产生有铍的两种放射性同位素Be
4
7
和
❑4
10 Be。测定不同高度大气中单位体积内二者的原子个数比，可以研究大气环境的变化。已知Be
4
7
和
❑4
10Be的半衰期分别约为53 天和139 万年。在大气层某高度采集的样品中，研究人员发现Be
4
7
和❑4
10Be的
总原子个数经过106 天后变为原来的3
4 ，则采集时该高度的大气中Be
4
7
和❑4
10Be的原子个数比约为
（ ）
A．1:4
B．1:2
C．3:4
D．1:1
5．（2025·安徽·高考真题）2025 年4 月，位于我国甘肃省武威市的钍基熔盐实验堆实现连续稳定运行，
标志着人类在第四代核电技术上迈出关键一步。该技术利用钍核（❑90
232T h）俘获x 个中子（ 0
1n），共发
生y 次β衰变，转化为易裂变的铀核（ 92
233U），则（ ）
A．x =1，y =1 B．x =1，y =2
C．x =2，y =1
D．x =2，y =2
6．（2025·湖南·高考真题）关于原子核衰变，下列说法正确的是（ ）
A．原子核衰变后生成新核并释放能量，新核总质量等于原核质量
B．大量某放射性元素的原子核有半数发生衰变所需时间，为该元素的半衰期
C．放射性元素的半衰期随环境温度升高而变长
D．采用化学方法可以有效改变放射性元素的半衰期
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Y +
Am
95
243
→
X+2
119
A
n
0
1 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❑26
58 Fe, A =299
B．Y 为❑26
58Fe, A =301
C．Y 为❑24
54Cr, A =295
D．Y 为❑24
54Cr, A =297
8．（2025·天津·高考真题）许多放射性元素要经过多次衰变才能达到稳定，衰变过程中既有α衰变也
有β衰变。下列说法正确的是（ ）
A．元素发生α衰变后质量数增加
B．衰变过程中存在质量亏损
C．低温会增大放射性元素的半衰期
D．β衰变说明原子核内存在电子
9．（2024·浙江·高考真题）已知氘核质量为2.0141u，氚核质量为3.0161u，氦核质量为4.0026u，
中子质量为1.0087 u，阿伏加德罗常数N A取6.0×10
23mol
-1，氘核摩尔质量为2 g∙mol
-1，1u相当于
931.5 MeV。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❑1
2 H +1
3 H →2
3He+0
1n
B．氘核的比结合能比氦核的大
C．氘核与氚核的间距达到10
-10m就能发生核聚变
D．4 g氘完全参与聚变释放出能量的数量级为10
25 MeV
10．（多选）（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
