第十六章近代物理單擊此處添加副標題第2講原子核考點1原子核的衰變及半衰期考點2核反應方程與核能的計算考點3核反應與動量守恒

綜合問題熱點幫關注熱點遷移應用練習幫練透好題精準分層目錄Contents單擊此處添加標題01單擊此處添加標題02

課標要求1.了解原子核的組成和核力的性質，知道四種基本相互作用.能根據質量數守恒和

電荷守恒寫出核反應方程.2.了解放射性和原子核衰變.知道半衰期及其統計意義.了解放射性同位素的應用，

知道射線的危害與防護.3.認識原子核的結合能，了解核裂變反應和核聚變反應.關注核技術應用對人類生

活和社會發展的影響.4.了解人類對物質結構的探索歷程.核心考點五年考情原子核的衰變及半衰期2023：廣東T1，海南T1，浙江1月T9；2022：浙江6月T14；2021：山東T1，廣東T1，河北T1，湖南T1，全國

甲T17，全國乙T17，重慶T2，上海T13核心考點五年考情核反應方程與核能的計算核反應與動量守恒的綜合問題2019：浙江4月T15核心素養對接1.物理觀念：了解原子核的結構和特點，能說明原子核的衰變、裂變、聚變和放射

現象；掌握核衰變、核反應等規律；更好地形成物質觀念、運動與相互作用觀念

及能量觀念.2.科學思維：運用守恒思想分析原子物理問題；通過推理、類比思維認識核力和結

合能.3.科學態度與責任：知道科學技術的應用對人類生活和社會發展的積極影響，但同

時也會帶來一系列問題，人類必須尊重自然，遵循自然規律.命題分析預測高考主要考查天然放射現象、核反應和核能等.主要為選擇題形

式，可能單獨考查，也可能結合磁場等綜合考查，涉及動量問題

時有可能會以計算題形式出現.試題往往靈活多變，且常與最新

時事相結合，考查對相關知識的理解和應用.

考點1原子核的衰變及半衰期

質子質子數2.天然放射現象放射性元素[3]

地發出射線的現象，首先由[4]

發現.天然放射

現象的發現，說明[5]

具有復雜的結構.自發貝克勒爾原子核3.三種射線的比較α射線β射線γ射線組成高速氦核流高速電子流光子流(高頻電磁波)帶電荷量2e－e0質量4mp靜止質量為零符號[6]

?γ速度可達0.1c可達0.99cc

α射線β射線γ射線垂直進入電場或磁場的偏轉情況偏轉偏轉[7]

?穿透能力最弱較強最強對空氣的電離作用很強較弱最弱不偏轉

γ射線5.半衰期公式影響

因素由核內部自身的因素決定，與原子所處外部條件和化學狀態無關，不同元

素的半衰期不同.適用

條件半衰期是大量原子核衰變的統計規律，只對大量原子核有意義，對少數原

子核沒有意義.6.放射性同位素的應用與防護(1)放射性同位素：有[9]

放射性同位素和[10]

?放射性同位素兩類，

同種元素的放射性同位素的化學性質相同.(2)應用：消除靜電、工業探傷、作為示蹤原子等.(3)防護：防止放射性對人體組織的傷害.天然人工

1.居家裝修中經常用到的花崗巖都不同程度地含有放射性元素(含鈾、釷等)，會釋

放出α、β、γ射線，這些射線如果過量會導致細胞發生癌變及呼吸道方面的疾病.根

據有關放射性知識判斷下列說法的正誤.(1)α射線是發生α衰變時產生的，新核與原來的原子核相比，中子數減少了4.

(?)(2)β射線是發生β衰變時產生的，新核與原來的原子核相比，質量數減少了1.

(?)(3)γ射線是發生γ衰變時產生的，新核與原來的原子核相比，中子數減少了1.

(?)(4)在α、β、γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強、電離能力最弱.

(

√

)???√(5)β衰變中的電子來源于原子核外電子.

(?)(6)發生β衰變時，新核的電荷數不變.

(?)(7)如果現在有100個某放射性元素的原子核，那么經過一個半衰期后還剩50個.

(?)???

命題點1原子核的衰變1.[2021全國甲]如圖，一個原子核X經圖中所示的一系列α、β衰變后，生成穩定的

原子核Y，在此過程中放射出電子的總個數為(

A

)A.6B.8C.10D.14A

方法點撥確定衰變次數的方法

命題點2半衰期的理解與應用

C[解析]命題拓展命題情境不變，設問拓展[2024武漢部分校調研]2023年8月24日，日本政府啟動了福島核污染水排海計劃.核

污染水中含有60余種放射性物質，這將對全球海洋環境和人類健康造成難以估量的

影響.關于放射性元素的半衰期，下列說法正確的是(

C

)A.放射性元素的原子核經過兩個半衰期后，將完全衰變殆盡B.放射性元素的原子核經過一個半衰期后，數目一定減為原來的一半C.同種放射性元素在不同化學狀態下其半衰期不變D.將核污染水升溫加壓后，可以縮短放射性元素的半衰期C

考點2核反應方程與核能的計算

1.核反應的四種類型類型可控性核反應方程舉例衰變α衰變自發β衰變自發人工轉變人工控制類型可控性核反應方程舉例重核裂變反應時可以通過核

反應堆控制應用：核電站、原子彈輕核聚變目前實驗中通過激

光或者超強磁場進

行控制應用：人造太陽、氫彈2.核反應方程式的書寫

(2)掌握核反應方程遵循的規律：質量數守恒，[11]

守恒.(3)由于核反應不可逆，所以書寫核反應方程式時只能用“→”表示反應方向.電荷數3.核力和核能(1)核力：核力是[12]

，作用范圍只有約10－15m；每個核子只跟它鄰近的

核子間有核力作用.(2)結合能：核子結合為原子核時[13]

?的能量或原子核分解為核子時

[14]

?的能量，原子核的結合能與原子核大小有關，原子核越大，結合能

[15]

?.(3)比結合能：原子核的結合能與[16]

之比.不同原子核的比結合能不同，

原子核的比結合能越大，表示原子核中核子結合得越[17]

?，原子核越

[18]

.自然界中最穩定的原子核是[19]

?.短程力釋放吸收越大核子數牢固穩定鐵原子核(4)核反應中如果放出能量，生成物的原子核的總的結合能會[20]

?反應物的

原子核的總的結合能，結合能的增量等于放出的能量.(5)愛因斯坦質能方程：E＝mc2，ΔE＝Δmc2.核反應中如果放出能量，則反應前后質

量有虧損，放出的能量與質量虧損成正比.大于

[答案]

263.1年

[答案]

26.6MeV[解析]因電子質量遠小于質子質量，計算中可忽略不計，核反應質量虧損Δm＝

4mp－mα＝4×1.0078u－4.0026u＝0.0286u，釋放的能量ΔE＝Δmc2＝0.028

6×931.5MeV＝26.6MeV.4.核能的計算方法ΔE＝Δmc2Δm單位是kg，c單位是m/s，ΔE單位是JΔE＝Δm×931.5MeVΔm單位是u，ΔE單位是MeV根據核子比結合能計算原子核的結合能＝核子比結合能×核子數提醒比結合能是原子核的結合能與核子數之比，也叫平均

結合能.結合能大，比結合能不一定大，比結合能越

大，原子核越穩定

A新核選項正誤12(是4的整數倍)A對22(不是4的整數倍)B錯10(不是4的整數倍)C錯17(不是4的整數倍)D錯命題點2質量虧損及核能計算

A.質量虧損Δm＝4.02178uB.釋放的核能ΔE＝(m1＋m2－2m3)c2C.鈹原子核內的中子數是5D.X表示的是氚原子核B[解析]核反應過程的質量虧損Δm＝m1＋m2－2m3＝0.02027u，A錯誤；核反應過

程釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－2m3)c2，B正確；由質量數守恒和電荷數守恒

可知鈹原子核的質量數為8，核電荷數為4，中子數為4，故鈹原子核蛻變為質量數

為4，核電荷數為2的兩個粒子，故X為α粒子，C、D項錯誤.

A.衰變方程中的X等于233C

考點3核反應與動量守恒的綜合問題

α衰變

兩圓外切，α粒子做勻速圓周運動的軌跡半

徑大.β衰變

兩圓內切，β粒子做勻速圓周運動的軌跡半

徑大.

234

92

A.Y和Z的結合能之和一定大于X的結合能A

(2)α粒子的圓周運動可以等效成一個環形電流，求圓周運動的周期和環形電流大小.

(3)設該衰變過程釋放的核能都轉化為α粒子和新核的動能，新核的質量為M，真空

中的光速為c，求衰變過程的質量虧損Δm.

設衰變后新核Y的速度大小為v'，系統動量守恒，有

熱點12核技術在社會生活中的應用了解核技術應用對人類生活和社會發展的影響.如秦山核電站、醫學治療、利用

半衰期測定年份較近的湖泊沉積物的形成年份等.這些素材是未來高考命題的熱

點素材之一.

1.[2023湖南]2023年4月13日，中國“人造太陽”反應堆中科院環流器裝置(EAST)

創下新紀錄，實現403秒穩態長脈沖高約束模等離子體運行，為可控核聚變的最終

實現又向前邁出了重要的一步，下列關于核反應的說法正確的是(

A

)A.相同質量的核燃料，輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多C.核聚變的核反應燃料主要是鈾235D.核聚變反應過程中沒有質量虧損A12345[解析]相同質量的核燃料，輕核聚變要比重核裂變質量虧損更多，根據愛因斯坦

質能方程可知，輕核聚變釋放的核能更多，A對，D錯；根據核反應過程中質量數守

恒和電荷數守恒可知，氘氚核聚變的產物之一為中子，而不是電子，B錯；鈾235為

核裂變的主要燃料，C錯.12345

B.β衰變輻射出的電子來自于碳原子的核外電子D12345

123453.[硼中子俘獲治療/2021北京]硼(B)中子俘獲治療是目前最先進的癌癥治療手段之

一.治療時先給病人注射一種含硼的藥物，隨后用中子照射，硼俘獲中子后，產生高

殺傷力的α粒子和鋰(Li)離子.這個核反應的方程是(

A

)

A123454.[秦山核電站/2022浙江1月/多選]2021年12月15日秦山核電站迎來了安全發電30

周年，核電站累計發電約6.9×1011kW·h，相當于減排二氧化碳六億多噸.為了提高能

源利用率，核電站還將利用冷卻水給周圍居民供熱.下列說法正確的是(

CD

)A.秦山核電站利用的是核聚變釋放的能量B.秦山核電站發電使原子核虧損的質量約為27.6kgC.核電站反應堆中需要用鎘棒控制鏈式反應的速度CD12345

12345

A.X是質子，質子是盧瑟福通過實驗最先發現的D.該核反應中，X的速度不能太快，否則鈾核不能“捉”住它，不能發生核裂變D12345

12345

1.[核反應方程/2023北京]下列核反應方程中括號內的粒子為中子的是(

A

)

A123452.[核聚變＋核反應方程/2023天津]關于太陽上進行的核聚變，下列說法正確的是

(

A

)A.核聚變需要在高溫下進行B.核聚變中電荷不守恒C.太陽質量不變A12345

12345

A.Y是氦核B.Y是質子C.再經過72萬年，現有的鋁26衰變一半D.再經過144萬年，現有的鋁26全部衰變

C12345

B.核反應前后的總質子數不變C.核反應前后總質量數不同D.中微子νe的電荷量與電子的相同A12345

123455.[原子核衰變與動量守恒定律/浙江高考/多選]靜止在勻強磁場中的原子核X發生α

衰變后變成新原子核Y.已知核X的質量數為A，電荷數為Z，核X、核Y和α粒子的質

量分別為mX、mY和mα，α粒子在磁場中運動的半徑為R.

則(

AC

)B.核Y的結合能為(mX－mY－mα)c2AC12345

12345

1.[2024福建寧德一中模擬]核能是一種重要的能量來源，我國目前正式投入運營的

核電站利用的核反應是(

A

)A.重核裂變，核燃料為鈾B.重核聚變，核燃燒為鈾C.輕核裂變，核燃燒為氘D.輕核聚變，核燃料為氘[解析]我國目前運營的核電站是利用重核裂變獲得能量的，核燃料為鈾，故A正

確，B、C、D錯誤.A1234567891011121314

A.Y是β粒子，β射線穿透能力比γ射線強B.Y是β粒子，β射線電離能力比γ射線強C.Y是α粒子，α射線穿透能力比γ射線強D.Y是α粒子，α射線電離能力比γ射線強D1234567891011121314

射線種類穿透能力電離能力α射線弱(能被紙張擋住)強γ射線強(能穿透幾厘米厚的鉛板)幾乎為零[解析]

α射線與γ射線的比較如表所示→D對，C錯12345678910111213143.下列核反應方程，表述正確的是(

D

)

D1234567891011121314

A.Z＝1，A＝1B.Z＝1，A＝2C.Z＝2，A＝3D.Z＝2，A＝4D1234567891011121314

[解析]

[光速解法]通過第二個核反應方程可知，2A＞7，所以A＞3.5，排除A、B、C項，

快速選出D項.12345678910111213145.[2024湖北“宜荊荊恩”起點考試]宇宙射線撞擊空氣中的氮原子能產生碳14原子.

碳14具有放射性，衰變方式為β衰變，半衰期為5730年.關于一個碳14原子的衰變，

以下說法正確的是(

D

)A.碳14衰變時放出的β射線是電磁波B.只有在溫度很高時這個碳14原子才會衰變C.碳14以化合物形式存在時，半衰期會發生改變D.經過5730年，這個碳14原子不一定會衰變D1234567891011121314

1234567891011121314

B.衰變方程中的X為中子C.該衰變過程釋放的核能為(m1＋m2＋m3)c2D.該衰變過程釋放的核能為(m1－m2－m3)c2D1234567891011121314

[解析]

ΔE＝Δmc2?ΔE＝(m1－m2－m3)c2，C錯，D對12345678910111213147.[2023全國乙]2022年10月，全球眾多天文設施觀測到迄今最亮伽馬射線暴，其中

我國的“慧眼”衛星、“極目”空間望遠鏡等裝置在該事件觀測中作出重要貢獻.由

觀測結果推斷，該伽馬射線暴在1分鐘內釋放的能量量級為1048J.假設釋放的能量來

自于物質質量的減少，則每秒鐘平均減少的質量量級為(光速為3×108m/s)(

C

)A.1019kgB.1024kgC.1029kgD.1034kg

C12345678910111213148.[多選]原子核的比結合能曲線如圖所示.根據該曲線，下列判斷正確的有(

BC

)

BC1234567891011121314

A.α衰變的次數為4次B.β衰變的次數為6次C.衰變過程中產生的α粒子比β粒子在空氣中傳播得近D.某次衰變中，會同時放出一個α粒子和β粒子C1234567891011121