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2026 届高三物理二轮复习专项训练：近代物理专题 原子核
问题
一、单选题
1．近年来，我国核电技术快速发展，“中国核能”已成为国家建设的重要力量。目前，核
电主要是通过铀核裂变产生，
在慢中子的轰击下发生核反应：
。关于核反应方程式中的
元素，下列说法中正确的是
（ ）
A．
，
B．
，
C．
，
D．
，
2．在沂源县扁扁洞古人类文化遗址中发现大量动物残骸。根据骸骨中
的含量推断出了
该动物死亡的时间，进而确定该遗址的年代。已知此骸骨中
的含量为活着的动物中
的
的半衰期为5730 年，则扁扁洞遗址距今约（ ）
A．1432.5 年
B．2865 年
C．5730 年
D．11460 年
3．科学家常用中子轰击原子核，主要是因为中子（ ）
A．质量较大
B．速度较大
C．能量较大
D．不带电
4．根据研究团队的预测，到2027 年全球人工智能行业的能源消耗将达到惊人的1.2 万亿千
瓦时，可控核聚变可以提供大量的清洁能源，下列关于核聚变的说法正确的是（ ）
A．核聚变过程中释放能量，因此质量数不守恒
B．核聚变反应中生成的新核比结合能大于反应前原子核的比结合能
C．只有氘和氚能发生核聚变，其他原子核不能
D．要使核聚变持续发生，需要外界持续不断提供能量
5．原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，判断下列说法正确的是（ ）
A．
比
更稳定
B．
的比结合能比
大
C．两个
结合成
时需要吸收能量
D．
的结合能约为
6．如图甲所示是我国 2023 年4 月 12 日取得新突破的全超导托卡马克核聚变实验装置
（EAST），该装置成功实现稳态高约束模式等离子体运行403 s，装置原理图如图乙所示。
该装置可使用
和
为核燃料进行热核聚变反应，核反应方程分别为：
①
；
②
。则（ ）
A．X 为
B．强磁场通过洛伦兹力约束运动的Y
C．核反应①中质量亏损较大
D．核反应②中
的比结合能较
更大
7．2022 年6 月23 日，东北首座核电站辽宁红沿河核电站正式具备商业运行条件，成为国
内在运的最大核电站。现代核电站主要是通过可控链式核裂变反应来实现核能的和平利用。
已知一个
原子核在中子的轰击下发生裂变反应，其裂变方程为
，下列说法正确的是（ ）
A．裂变方程式左右两边都有中子
，可以改写成
B．
在中子轰击下发生裂变反应过程中，质量守恒
C．裂变释放能量，
原子核的比结合能比
原子核的大
D．
在自然界中可发生衰变，60 个铀核经过一个半衰期后，一定有30 个铀核发生
衰变
8．现在装修经常使用的人造大理石会向空气中释放放射性气体氡
气，氡
经
过一系列衰变后变成铅
，其半衰期约为3.8 天，氡
是一种无色无味的惰性气
体。世界卫生组织研究表明，在许多国家，氡是肺癌的重要病因。一般情况下，人造大理
石即使经过半年时间，气体氡
的释放量依然比较高。下列说法正确的是（ ）
A．氡
衰变至铅
经过6 次
衰变和4 次
衰变
B．人造大理石中的氡
来源于其他放射性物质衰变
C．氡
在衰变过程中满足质量守恒和电荷守恒
D．氡
在夏天要比冬天衰变得更快
9．今年两会期间，核聚变领域首席专家段旭如表示，可控核聚变技术研发已进入快车道，
预计再过30 年可以实现商用。下列相关描述正确的是（ ）
A．目前核电站使用的都是核聚变技术
B．核反应
是核聚变
C．太阳是一个巨大的核聚变反应堆
D．原子弹是利用核聚变原理制成的
10．2023 年4 月12 日，位于合肥科学岛的世界首个全超导托卡马克核聚变实验装置
（EAST）“人造太阳”获得重大成果，成功实现403 秒稳态运行，创造了新的世界纪录。
太阳之所以能辐射出巨大的能量，就是内部氢核聚变的结果。假定地球单位面积接受太阳
直射能量的功率为P，地球到太阳中心的距离为r，太阳可用于氢核聚变的质量为m，光在
真空中传播的速度为c，太阳的寿命大约是（ ）
A．
B．
C．
D．
二、多选题
11．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：He＋He→He＋2X，下列说法正确的是（ ）
A．X 是质子
B．该反应有质量亏损
C．He 比He 的质子数多
D．该反应是裂变反应
12．下列对于原子及原子核结构规律的研究，正确的是（ ）
A．图①中射线2 的穿透能力最强
B．图②中镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度
C．图③中的实验现象可得出原子核具有复杂的结构
D．图④中的核反应属于原子核的人工转变
13．铀238 核的衰变方程为
，已知
核的质量为
，
核的质量为
，X 的质量为
，真空中的光速为c。下列说法正确的是（ ）
A．
的比结合能小于
的比结合能
B．
的结合能为
C．衰变后
核处于高能级，向低能级跃迁发出γ 射线
D．X 为α 粒子，铀238 核的衰变会随环境温度降低逐渐变慢
14．辽宁红沿河核电站核能供暖示范项目于2022 年11 月1 日正式投运供热，该项目是我
国东北地区首个核能供暖项目。重核裂变是核反应堆的主要反应，
U 是常用的一种核反
应原料。关于
U 的裂变，下列说法正确的是（ ）
A．裂变方程可能为
B．裂变方程可能为
C．
的比结合能比
U 的比结合能大
D．
的比结合能比
U 的比结合能小
15．氚是最简单的放射性原子核，夜光手表是利用氚核衰变产生的射线激发荧光物质发
光。氚核发生衰变过程中除了产生粒子和新核外，还会放出质量数和电荷数为零的反中
微子。氚核的半衰期为12.5 年，下列说法正确的是（ ）
A．衰变方程为
B．
的比结合能小于
的比结合能
C．若有质量为168g 的氚核，经过25 年后，剩余氚核的质量为42g
D．氚与氧反应生成的超重水没有放射性
16．若一静止的原子核
发生一次
衰变，则下列有关此次衰变的叙述，正确的是
（ ）
A．衰变前后，系统总动量守恒
B．衰变前后，系统总机械能守恒
C．衰变后所射出的
粒子与衰变后新原子核的速率比值约为52
D．衰变后所射出的
粒子与衰变后新原子核的速率比值约为105
三、填空题
17．完成下列核反应方程：
(1)
_____；
(2)
_____；
(3)_____
。
18．2023 年4 月12 日，由我国自主设计、研制的全超导托卡马克实验装置——东方超环
（EAST）成功实现稳态高约束模式等离子体运行403 秒，创造了新的世界纪录。其内部的
核反应方程之一为
，则该反应中X 为______（选填“质子”“中子”或
“电子”），该反应属于______（选填“核聚变”“核裂变”或“α 衰变”）
19．一个静止在匀强磁场中的铀核
，经一次
衰变后，产生钍核
。
(1)试写出上述衰变的核反应方程_______；
(2)一个静止的铀核发生衰变，以的速度释放一个
粒子，求钍核的速度大小_______；
(3)若铀核的质量为
，
粒子的质量为
，产生的钍核的质量为
，真空光速为，一
个铀核发生
衰变释放的结合能大小为________。
(4)发生衰变后放出的
粒子和反冲核都以垂直于磁感线的方向运动，形成如图所示的8 字
型轨迹，大圆是________（选填“A．钍核”、“B．
粒子”）的运动轨迹，并在图中标
出小圆粒子的运动方向________。
20．卢瑟福用α 粒子轰击氮核，首次实现原子核的人工转变，其核反应方程为：
+
→
+________________。布拉凯特从两万多张云室照片上发现：四十多万条α 粒子径迹
中八条产生了分叉。该现象表明：α 粒子遇到氮核并引发核反应的机会________________
（选填“较大”、“较小”或“非常小”）。
四、解答题
21．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α 粒子，结果得到一张两个相
切圆的径迹照片（如图所示），今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1 44
∶
。求：
（1）这个原子核原来所含的质子数是多少？
（2）图中哪一个圆是α 粒子的径迹？（说明理由）
22．在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一个静止的铀核（
）发生一次
衰变，变成钍
核（该元素符号为Th），
粒子与钍核均在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动。已知钍
核的动能为
，且在该过程中释放的核能全部转化为两个粒子的动能。已知真空中的光速
为c，不计一切阻力和粒子间作用力。
(1)写出该
衰变的核反应方程，并求出
粒子与钍核做圆周运动的半径之比；
(2)求该过程中的质量亏损。
23．科学家预测质子（
）不稳定，可衰变为中性π 介子（
）。科学家将探测器放置于
地下1 千米深处，使用5 万吨的超纯水（约含有N0=1.80×1034个质子）和1 万多个光电倍增
管，用于探测质子的衰变。
(1)写出质子的衰变方程；
(2)经过2 个半衰期，纯水中大约有多少个质子发生了衰变（保留三位有效数字）。
24．核电站获取核能的一种裂变反应是用一个中子轰击一个铀核
，产生一个氙核
、一个锶核
和若干个新的中子。已知铀核、中子、锶核和氙核的质量分别为
、
、
和
，真空中光速为c。
（1）写出该反应的核反应方程，并求出一次核反应所释放的核能
；
（2）2022 年，我国核电机组累计发电量为E 焦耳，核电能量转化的效率为
，核电使用
的铀中实际发生裂变的铀235 的占比为
，求2022 年我国消耗的铀的质量M。
25．1919 年，卢瑟福用镭放射出的
粒子
轰击氮原子核
，产生了氧的一种同位素
和一种新的粒子
。
会发生
衰变，形成新的核素
（1）粒子X 是什么？写出
的衰变方程；
（2）取质子的质量为
，中子的质量为
，
粒子的质量为m，光速为c，求
粒子的
比结合能。
《2026 届高三物理二轮复习专项训练：近代物理专题 原子核问题》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
D
D
B
A
A
C
B
C
C
题号
11
12
13
14
15
16
答案
AB
AB
AC
AC
AC
AD
1．C
【详解】根据电荷数守恒和质量数守恒，可得
解得
故选C。
2．D
【详解】此骸骨中
的含量为活着的动物中
的
，说明正好经过两个半衰期时间，
故该生物死亡时距今约2×5730 年=11460 年。
故选D。
3．D
【详解】因为中子不带电，原子核内部粒子不会对其产生其他作用，所以科学家常用中子
轰击原子核。
故选D。
4．B
【详解】A．核聚变反应过程质量数守恒，释放能量，质量有亏损，质量不守恒，A 错误；
B．比结合能越大原子核越稳定，所以核聚变反应中生成的新核比结合能大于反应前原子
核的比结合能，B 正确；
C．其它原子序数小的原子核也可以发生核聚变，C 错误；
D．核聚变能释放大量能量，一旦发生，就不需要外界提供能量，靠自身产生的能量就会
使反应继续下去，D 错误。
故选B。
5．A
【详解】A．
比
比结合能更大，则
比
更稳定，选项A 正确；
B．由图像可知，
的比结合能比
小，选项B 错误；
C．两个
结合成
时，由比结合能小向比结合能大的方向反应，质量亏损，会释放能
量，故C 错误；
D．
的比结合能约为
，结合能约为
，选项D 错误。
故选A。
6．A
【详解】A．根据核反应的电荷数和质量数守恒可知，X 的电荷数为1，质量数为1，则X
为
，选项A 正确；
B．根据核反应的电荷数和质量数守恒可知，Y 的电荷数为0，质量数为1，则Y 为中子
，
因中子不带电，则强磁场不能通过洛伦兹力约束运动的Y，选项B 错误；
C．核反应②中放出的能量较大，则②质量亏损较大，选项C 错误；
D．核反应②中因反应放出能量，生成物更加稳定，可知
的比结合能较
更大，选项
D 错误。
故选A。
7．C
【详解】A．裂变反应
中左右两边都有中子
，这是核反应
原理，必须有中子
的参与，不能改写成
，故A 错误；
B．
在中子轰击下发生裂变反应过程中，质量亏损，故B 错误；
C．比结合能越大，原子核越稳定，
原子核裂变得到
原子核，说明
原子核
比
原子核更稳定，即
原子核的比结合能比
原子核的大，故C 正确；
D．半衰期是针对大量放射性元素的统计规律，对少量放射性元素不适用，故D 错误。
故选C。
8．B
【详解】A．设氡
衰变至铅
经过x 次
衰变和y 次
衰变
则根据电荷数守恒和质量数守恒有
，
解得
，
则氡
衰变至铅
经过4 次
衰变和4 次
衰变，故A 错误；
B．如果氡
为人造大理石中本身含有，则经过半年时间（近50 个半衰期），人造大
理石中氡
的含量几乎为零，与事实不符，因此人造大理石中的氡
来源于其
他放射性物质衰变，故B 正确；
C．衰变过程中伴有能量释放，因此会有质量亏损，则氡
在衰变过程中不满足质量
守恒，满足电荷守恒，故C 错误；
D．半衰期不受温度影响，氡
在夏天和冬天衰变得一样快，故D 错误。
故选B。
9．C
【详解】A．目前核电站使用的都是核裂变技术，故A 错误；
B．核反应
是核裂变，故B 错误；
CD．恒星、氢弹、太阳都是利用核聚变释放能量，而原子弹利用的核裂变，故C 正确，D
错误；
故选C。
10．C
【详解】太阳每秒辐射的能量
太阳每秒减少的质量
太阳的寿命
解得
Ｃ正确。
故选Ｃ。
11．AB
【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 正确；
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AB。
12．AB
【详解】A．图①中射线2 为电中性，可知射线2 为
射线，射线2 的穿透能力最强，故A
正确；
B．图②中镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度，故B 正确；
C．图③中的实验现象可得出原子核式结构，故C 错误；
D．图④中的核反应属于
衰变，故D 错误。
故选AB。
13．AC
【详解】A．发生衰变后，原子核更稳定，所以
的比结合能小于
的比结合能，故
A 正确；
B．
为衰变过程释放出的核能，不是
的结合能，故B 错误；
C．衰变后
核处于高能级，其向低能级跃迁时伴随放出γ 射线，故C 正确；
D．根据核反应过程中质量数和电荷数守恒，可知X 为α 粒子（
），但铀238 核的半
衰期不随温度变化。故D 错误。
故选AC。
14．AC
【详解】AB．
U 的裂变方程为
故A 正确，B 错误；
CD．因为中等质量的原子核比结合能最大，质量数越大，比结合能越小，所以
的比
结合能比
U 的大，故C 正确，D 错误。
故选AC。
15．AC
【详解】A．根据核反应质量数和电荷数守恒，核反应方程为
，A 正确；
B．
更稳定，
的比结合能大于
的比结合能，B 错误；
C．根据
可得
C 正确；
D．元素具有放射性，与元素处于单质还是化合物状态无关，D 错误。
故选AC。
16．AD
【详解】A．原子核
发生一次
衰变的过程中，这个系统几乎不受外力影响，因此系
统动量守恒，故A 正确；
B．机械能守恒的条件是在只有重力(或弹力)做功的情况下，系统机械能才会守恒。在原子
核
衰变过程中，机械能并不一定守恒，因为放射衰变会释放出能量，这些能量可能以
不同的形式传递，有可能就转化为动能或者势能，所以系统总机械能不一定守恒，故B 错
误；
CD．原子核
发生一次
衰变的方程为
由于衰变前后，系统总动量守恒，可得
且
，
解得衰变后所射出的
粒子与衰变后新原子核的速率比值约为
故C 错误，D 正确。
故选AD。
17．(1)
(2)
(3)
【详解】（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
。
18． 中子 核聚变
【详解】[1]由核反应前后的质量数和电荷数守恒，可知X 的电荷数为
X 的质量数为
所以X 是中子
[2]两个轻核结合而形成一个较重的核和一个极轻的核的一种核反应形式，称之为聚变，即
此反应是核聚变。
19．(1)
(2)
(3)
(4) B
【详解】（1）衰变的核反应方程
（2）由动量守恒可知
可得钍核的速度
（3）质量亏损：Δm=m1-m2-m3
根据质能方程，则有释放出的能量
（4）[1]根据
可得
两粒子动量大小相等，则
可知大圆是
粒子的运动轨迹，故选B；
[2]根据左手定则可知，小圆粒子运动方向也为顺时针，如图
20．
非常小
【详解】[1]其核反应方程为
+
→
+
[2]布拉凯特从两万多张云室照片上发现：四十多万条α 粒子径迹中八条产生了分叉。该现
象表明：α 粒子遇到氮核并引发核反应的机会非常小。
21．（1）90；（2）轨迹2
【详解】（1）设衰变后新生核的电荷量为q1，α 粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别
为m1和m2，衰变后的速度分别为v1和v2，所以原来原子核的电荷量
q＝q1＋q2
根据轨道半径公式有
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则
以上三式联立解得
q＝90e
即这个原子核原来所含的质子数为90。
（2）因为动量相等，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比。所以圆轨道2 是α 粒子的径迹，
圆轨道1 是新生核的径迹。
22．(1)
；
(2)
【详解】（1）根据原子核衰变时电荷数和质量数守恒，有
设Th 核的质量
，电荷量
粒子的质量
，电荷量
核反应过程的动量守恒，以v1方向为正，有
粒子在磁场中做匀速圆周运动由
可知
所以
（2）依题意，衰变过程中释放的核能全部转化为两个粒子的动能，有
其中
，
由质能方程有
所以
23．(1)
(2)1.35×1034个
【详解】（1）质子的衰变方程
（2）设经2 个半衰期后，剩下还没有发生衰变的质子数为N，则
则经过2 个半衰期后发生衰变的质子大约有
24．（1）
；（2）
【详解】（1）核反应方程
一次核反应质量亏损
一次核反应释放核能
解得
（2）累计发电量E 对应N 次核反应
消耗铀质量
解得
25．（1）质子，
；（2）
【详解】（1）根据质量数和电荷数守恒，可知核反应方程为
可知粒子X 是质子
，
的衰变方程为
（2）2 个质子与2 个中子结合成
粒子过程中的质量亏损为
粒子的比结合能为
