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核反应和核能
——高考一轮备考
【知识方法】
1．几种常见核反应
(1)天然衰变
①α衰变：X→Y＋He.
②β衰变：X→Y＋e.
(2)人工转变
①质子的发现：N＋He→O＋H.
②中子的发现：Be＋He→C＋n.
③放射性同位素的发现：Al＋He→P＋n
P→Si＋e.
(3)重核裂变
U＋n→Xe＋Sr＋10n
U＋n→Ba＋Kr＋3n.
(4)轻核聚变：H＋H→He＋n.
2．核能的计算方法
(1)若Δm以kg为单位，则ΔE＝Δmc2，ΔE的单位为焦耳．
(2)若Δm以原子的质量单位u为单位，则ΔE＝Δm×931.5_MeV.
【考点例题】
【例题1】（多选）下列说法正确的是(　　)
A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型
B．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
C．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说
D．对于任何一种金属都存在一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应
E.根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动动能减小
【例题2】（多选）用中子轰击 原子核，发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为，则以下说法中正确的是（ ）
A．X原子核中含有86个中子
B．X原子核的结合能比原子核的结合能大
C．X原子核中核子的比结合能比原子核中核子的比结合能大
D．X原子核中核子的平均质量比原子核中核子的平均质量大
【例题3】（多选）一静止的氡核()发生了如下的核反应，在反应后放出一个速度为v0、质量为m的氦核（）和一个质量为M的反冲核钋()，若氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为氦核和钋核的动能，则下列说法正确的是
A．该反应中氡核发生的是α衰变
B．反应后产生的新核钋的比结合能小于反应前氡核的比结合能
C．氡的同位素 和反应物氡相比少了两个中子，因此他们的化学性质不同
D．该反应产生的质量亏损
【例题4】（2020·天津）下列核反应中属于α衰变的是（　　）
A．
B．
C．
D．
【例题5】下列说法正确的是( )
A．电荷的周围既有电场也有磁场，反映了电和磁是密不可分的
B．电容公式 采用的是比值定义法，但电容器的电容并不由Q、U决定
C．200个的原子核经过两个半衰期后剩下50个
D． 是α衰变方程， 是β衰变方程
【例题6】（2020·四川）地光是在地震前夕出现在天边的一种奇特的发光现象，它是放射性元素氡因衰变释放大量的带电粒子，通过岩石裂隙向大气中集中释放而形成的。已知氡的半衰期为3.82d，经衰变后产生一系列子体，最后变成稳定的，在这一过程中（　　）
A．要经过4次α衰变和4次β衰变
B．要经过4次α衰变和6次β衰变
C．氡核的中子数为86，质子数为136
D．标号为a、b、c、d的4个氡核经3.82d后一定剩下2个核未衰变
【例题7】（2020·湖北）静止原子核 A经 1 次 ɑ 衰变生成原子核 B， 能量全部以 γ 光子的方式释放。已知原子核 A 的比结合能为E1，原子核 B的比结合能为E2，ɑ 粒子的比结合能为E3，γ 光子的能量为E4，则下列说法正确的是（ ）
A．该反应过程质量增加
B． B核在元素周期表的位置比A核前移4位
C．释放 γ 光子的能量 E4= E1-(E2+ E3)
D．比结合能E1小于比结合能E2
【例题8】（2020·湖北）钴－60放射性的应用非常广泛，几乎遍及各行各业。在农业上，常用于辐射育种、刺激增产、辐射防治虫害和食品辐射保藏与保鲜等；在医学上，常用于癌和肿瘤的放射治疗。一个钴60原子核（Co）放出一个β粒子后衰变成一个镍核（Ni），并伴随产生了γ射线。已知钴60的半衰期为5.27年，该反应中钴核、β粒子、镍核的质量分别为m1、m2、m3。下列说法正确的是（　　）
A．核反应中释放的能量为（m2+m3－m1）c2
B．核反应中释放出的γ射线的穿透本领比β粒子强
C．若有16个钴60原子核，经过5.27年后只剩下8个钴60原子核
D．β粒子是钴原子核外的电子电离形成的
【例题9】（2020·山东）下列说法正确的是（　　）
A．衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的
B．铀核（）衰变为铅核（）的过程中，要经过8次衰变和6次衰变
C．的半衰期是5天，100克经过10天后还剩下50克
D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
【例题10】（2020·福建）下列说法正确的是（　　）
A．金属发生光电效应时，逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B．重核裂变（）释放出能量，的结合能比的大
C．8 g经22.8天后有7.875 g衰变成，则的半衰期为3.8天
D．氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长
【参考答案】
【例题1】【答案】ACD
卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型，A正确．β衰变中产生的β射线实际上是原子核中的中子转变成质子而发出的电子，B错误．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说，C正确．对于任意一种金属都存在一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应，D正确．玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后，其电势能减少，核外电子的动能增大，总能量减小，E错误．
【例题2】【答案】AC
由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知：X原子核中含有92-38=54个质子，235+1-94-2-54=86个中子，故A正确；裂变的过程中释放能量，则的比结合能小于X原子核的比结合能，故B错误，C正确；因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少，故D错误。
【例题3】【答案】AD
A．由核反应方程可知，该反应中氡核发生的是α衰变，故A正确；
B．由于氡核衰变的过程中释放能量，根据比结合能与能量的关系可知，钋核的比结合能大于氡核的比结合能，故B错误；
C．核子数等于质子数加中子数，则氡的同位素 和反应物氡相比少了两个中子，由于是同种元素，所以他们的化学性质相同，故C错误；
D．由题意可知，释放的核能为氦核和钋核的动能，由动量守恒可知，氦核和钋核的动量相同，根据
则释放的核能
由爱因斯坦质能方程可得.故D正确。
【例题4】【答案】C
AB属于人工转变，D是核聚变，C是α衰变，故ABD错误，C正确。
故选C。
【例题5】【答案】B
A.电荷周围存在电场，而变化的电场会产生磁场，如果电场稳定不变，则不会产生磁场，所以电荷周围不一定有磁场，A错误
B.电容公式 采用的是比值定义法，但电容器的电容描述的是电容器本身的性质，并不由Q、U决定，B正确
C.半衰期是大量样本的统计规律，而200个不是大量不服从统计规律，C错误
D.两个轻核结合成质量较大的核，这样的反应叫做核聚变，所以 是氢核聚变方程， 是β衰变方程，D错误
【例题6】【答案】A
AB．原子核衰变过程，一次α衰变核电荷数和质量数分别减少2和4，一次β衰变核电荷数不变，质量数增加1，所以要经过4次α衰变和4次β衰变，A正确，B错误；
C．氡核的质子数为86，质量数为222，中子数为136，C错误；
D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，几个原子核不具有统计意义，D错误。
【例题7】【答案】D
A．该反应的过程中释放γ 光子，由质能方程可知，一定有质量亏损,故A错误。
B．α粒子的电荷数为2，所以B核的电荷数比A少2个，B核在元素周期表的位置比A核前移2位,故B错误；
C．设A核的质量数为m，B核的质量数为m-4，α粒子的质量数为4，根据能量守恒可得4E3+（m-4）E2-mE1=E4,故C错误；
D．核反应的过程中释放热量，可知比结合能E1小于比结合能E2,故D正确。
【例题8】【答案】B
A．根据质能方程可知核反应中释放的能量为
A错误；
B．根据三种射线的特点与穿透性，可知射线的穿透本领比粒子强，B正确；
C．半衰期具有统计意义，对个别的原子没有意义，C错误；
D．根据衰变的本质可知，粒子是原子核内的一个中子转变为质子时产生的，D错误。
【例题9】【答案】B
A．衰变的实质是原子核内部的中子转化为一个质子和一个电子，电子从原子核内喷射出来，A错误；
B．铀核（）衰变为铅核（）的过程中，每经一次衰变质子数少2，质量数少4；而每经一次衰变质子数增1，质量数不变；由质量数和核电荷数守恒知，α衰变次数次
衰变次数次,B正确；
C．设原来Bi的质量为，衰变后剩余质量为m则有
即可知剩余Bi质量为25g，C错误；
D．密立根油滴实验表明电子的电荷量是分离的，玻尔提出核外电子的轨道是分立的不连续的，D错误。
【例题10】【答案】C
A．根据爱因斯坦光电效应方程可知，逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，故A项错误；
B．重核裂变过程释放出能量，组成原子核的核子越多，它的结合能越大，故B项错误；
C．根据衰变规律得
由题意知
t=22.8天
解得，故C项正确;
D．根据可知，入射光的能量与波长成反比，氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的能量，则氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长，故D项错误。

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