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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、
2023·浙江·高考真题、2023·海南·高考真题、2022·天津·高考真题、
2022·海南·高考真题、2022·福建·高考真题、2022·北京·高考真题、
2022·辽宁·高考真题、2022·湖北·高考真题、2022·山东·高考真题、
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、
2021·河北·高考真题、2021·湖南·高考真题、2020·海南·高考真题、
2020·山东·高考真题、2020·全国·高考真题、2020·上海·高考真题、
2020·浙江·高考真题、2020·上海·高考真题、2019·天津·高考真题、
2019·江苏·高考真题、2019·全国·高考真题、2018·全国·高考真题、
2018·海南·高考真题、2018·江苏·高考真题、2018·天津·高考真题、
2018·北京·高考真题、2017·全国·高考真题、2017·上海·高考真题、
2017·北京·高考真题、2016·上海·高考真题、2016·江苏·高考真题、
2016·天津·高考真题、2015·天津·高考真题、2015·福建·高考真题、
2015·重庆·高考真题、2015·上海·高考真题、2015·北京·高考真题、
2015·山东·高考真题、2015·全国·高考真题、2015·广东·高考真题、
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
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
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
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
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
2
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（ ）
A．从
跃迁到
B．从
跃迁到
C．从
跃迁到
D．从
跃迁到
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．
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
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（ ）
3
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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
D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
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
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
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
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
4
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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（ ）
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
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
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
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
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
5
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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
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
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
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
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
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
6
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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
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
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
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
7
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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
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．
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
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
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
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
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
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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
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
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
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
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
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．
，
11．（2024·福建·高考真题）
，则其中的X 表示（ ）
A．❑2
4He
B．
C．
D．
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．
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（ ）
9
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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
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．
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
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：
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．
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
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
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
10
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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
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
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．
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．
，
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
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
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（ ）
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
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D．经过16 天，75%的
原子核发生了衰变
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
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（ ）
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
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
29．（2022·海南·高考真题）下列属于
衰变的是（ ）
A．
B．
C．
D．
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
、
、
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．
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
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。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
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．
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．
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．
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（ ）
A．质子
B．
粒子
C．
粒子
D．正电子
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
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
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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
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．
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
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
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．
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（ ）
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A．6
B．8
C．10
D．14
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
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
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（ ）
A．3.7 MeV
B．3.3 MeV
C．2.7 MeV
D．0.93 MeV
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
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
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这段时间内发生β 衰变的氚核
的个数为（ ）
A．
B．
C．
D．
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
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
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
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
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
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
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
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
16
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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
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
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
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
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
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
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
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．
17
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C．
D．
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
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
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
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．
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
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
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C．
来自原子核外
D．经过一个半衰期，10 个
将剩下5 个
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
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
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
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（ ）
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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
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（ ）
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
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．
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
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
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
（ ）
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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
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
D．增加样品测量环境的压强将加速
的衰变
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
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
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
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
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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
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
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
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
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
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D．氘和氚的核反应是核聚变反应
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
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．
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）
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．
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）
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）。
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。
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
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”）．
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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．
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．
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．
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