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章末复习　知识整合与能力提升
核心 目标 1．了解原子核的结构和特点，能说明原子核的衰变、裂变、聚变和放射现象．知道四种基本的相互作用．
2．认识建构原子核式结构模型的必要性，通过原子与原子核相关内容的学习，知道所有物理结论都必须接受实践的检验，在学习与研究中做到实事求是，不迷信权威，能与他人合作．通过核能的学习，知道科学技术对人类生活和社会发展的积极影响，但同时也带来一系列问题，认识到人与自然是生命共同体，人类必须尊重自然，遵循自然规律．
考点1　结合能曲线
　(2025·江苏徐州期中)原子核的比结合能曲线如图所示．根据该曲线，下列说法中正确的是(　A　)
A．O比更稳定
B．U的比结合能比Kr大
C．两个结合成时需要吸收能量
D．Li的结合能约为5 MeV
解析：O比He比结合能更大，则比He更稳定，A正确；由图像可知，U的比结合能比Kr小，B错误；两个H结合成He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，C错误；的比结合能约为5 MeV，则结合能约为30 MeV，D错误．
　(2025·江苏靖江高级中学月考)如图所示，图甲为原子核的比结合能与质量数关系曲线，图乙为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线，根据两曲线，下列说法中正确的是(　C　)
甲 乙
A．根据图甲可知，He核的结合能约为7 MeV
B．根据图甲可知，U核比Kr核更稳定
C．根据图乙可知，核D裂变成核E和F的过程中，比结合能增大
D．根据图乙可知，若A、B能结合成C，结合过程一定要吸收能量
解析：分析图像可知，He核的比结合能为7 MeV，根据结合能和比结合能的关系结合能＝比结合能×核子数(即质量数)，故He的结合能约为28 MeV，A错误；比结合能越大，原子核越稳定，分析图像可知，Kr核比U核的比结合能大，故Kr核比U核更稳定，B错误；将D分裂成E、F，平均核子质量减小，会有质量亏损，释放出核能，核子的比结合能将增大，C正确；若A、B能结合成C，平均核子质量减少，会有质量亏损，释放出核能，D错误．
考点2　结合能、磁场、动量守恒定律综合题
　(多选)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，设该反应释放的能量都转化为α粒子和新核Y的动能，下列说法中正确的是(　ACD　)
A．衰变方程可表示为XYHe
B．核Y的结合能为(mX－mY－mα)c2
C．核Y在磁场中运动的半径为
D．核Y的动能为Ek＝
解析：根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为YHe，A正确；此反应中放出的总能量为ΔE＝(mX－mY－mα)c2，可知核Y的结合能不等于(mX－mY－mα)c2，B错误；根据qvB＝可得半径r＝，又mv＝p，则得r＝，在衰变过程中遵守动量守恒，根据动量守恒定律得0＝pY－pα，则pY＝pα，得半径之比为＝＝，则核Y在磁场中运动的半径为rY＝，C正确；两核的动能之比＝＝＝，因EkY＋Ekα＝ΔE＝(mX－mY－mα)c2，解得EkY＝，D正确．
　(2025·河南平顶山期末)核发生β衰变的方程是e．已知核的质量为m1，La核的质量为m2，电子的质量为m3，质子的质量为m4，中子的质量为m5，真空中的光速为c，求：
(1) 该衰变过程中释放的核能．
(2) 的结合能和比结合能．
答案：(1) (m1－m2－m3)c2
(2) (56m4＋85m5－m1)c2　
解析：(1) 衰变过程的质量亏损Δm＝m1－m2－m3
根据ΔE＝Δmc2，得ΔE＝(m1－m2－m3)c2
(2) 根据ΔE＝Δmc2
可得Ba的结合能为
E1＝[56m4＋(141－56)m5－m1]c2
即E1＝(56m4＋85m5－m1)c2
则Ba的比结合能为＝＝
1． (2025·安徽卷)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(Th)俘获x个中子(n)，共发生y次β衰变，转化为易裂变的铀核(U)，则(　B　)
A．x＝1，y＝1 B．x＝1，y＝2
C．x＝2，y＝1 D．x＝2，y＝2
解析：根据题意可知，钍核每俘获1个中子质量数加1，电荷数不变，每发生一次β衰变，质量数不变，电荷数加1，钍核变成铀核，质量数加1，电荷数加2，则俘获1个中子，发生2次β衰变，即x＝1，y＝2．故选B．
2．(2024·广东卷)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AmX+n产生该元素．关于原子核Y和质量数A，下列选项中正确的是(　C　)
A． Y为Fe，A=299
B． Y为Fe，A=301
C． Y为Cr，A=295
D． Y为Cr，A=297
解析：根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知Y的电荷数为24，质量数为54，A＝54＋243－2×1＝295，C正确．
3．(2024·浙江卷)已知氘核质量为2.014 1 u，氚核质量为3.016 1 u，氦核质量为4.002 6 u，中子质量为1.008 7 u，阿伏加德罗常数NA取6.0×1023mol-1，氘核摩尔质量为2 g·mol-1，1 u相当于931.5 MeV．关于氘与氚聚变成氦，下列说法中正确的是(　D　)
A．核反应方程式为HHHen
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1025 MeV
解析：核反应方程式为HHHen，故A错误；氘核的比结合能比氦核的小，故B错误；氘核与氚核发生核聚变，要使它们间的距离达到10-15m以内，故C错误；一个氘核与一个氚核聚变反应质量亏损Δm＝(2.014 1＋3.016 1－4.002 6－1.008 7)u＝0.018 9 u，聚变反应释放的能量是ΔE＝Δm·931.5 MeV≈17.6 MeV，4 g氘完全参与聚变释放出能量E＝×6×1023×ΔE≈2.11×1025 MeV，数量级为1025 MeV，故D正确．
4．(2024·河北卷)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H＋X，式中的X为(　D　)
A．n B．e
C．e D．He
解析：根据核反应前后质量数和电荷数守恒得A＝12＋1－7－2×1＝4，Z＝6＋1－3－2×1＝2，故式中的X为He，故选D．
5．(2023·广东卷)理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应O的影响．下列说法中正确的是(　D　)
A．Y是β粒子，β射线穿透能力比γ射线强
B．Y是β粒子，β射线电离能力比γ射线强
C．Y是α粒子，α射线穿透能力比γ射线强
D．Y是α粒子，α射线电离能力比γ射线强
解析：根据核反应过程中质量数和电荷数均守恒可得，X的电荷数为8－6＝2，质量数为16－12＝4，则X为He，是α粒子，故A、B错误；α粒子穿透能力小于γ粒子，电离能力大于γ粒子，故C错误，D正确．
6．(2024·北京卷)已知钍234的半衰期是24天．1 g钍234经过48天后，剩余钍234的质量为(　B　)
A．0 g B．0.25 g
C．0.5 g D．0.75 g
解析：半衰期1 g钍234经过48天后，剩余质量m＝m0＝0.25 g，故选B．
7． (2024·山东卷)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Sr衰变为Y的半衰期约为29年；Pu衰变为U的半衰期约87年．现用相同数目的Sr和Pu各做一块核电池，下列说法中正确的是(　D　)
A．Sr衰变为Y时产生α粒子
B．Pu衰变为U时产生β粒子
C．50年后，剩余的Sr数目大于Pu的数目
D．87年后，剩余的Sr数目小于Pu的数目
解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知Sr衰变为Y时产生电子，即β粒子，故A错误；根据质量数守恒和电荷数守恒可知Pu衰变为U时产生He，即α粒子，故B错误；根据题意可知Pu的半衰期大于Sr的半衰期，现用相同数目的Sr和Pu各做一块核电池，经过相同的时间，Sr经过的半衰期的次数多，所以Sr数目小于Pu的数目，故D正确，C错误．(共23张PPT)
第五章
章末复习　知识整合与能力提升
原子核
核心 目标 1．了解原子核的结构和特点，能说明原子核的衰变、裂变、聚变和放射现象．知道四种基本的相互作用．
2．认识建构原子核式结构模型的必要性，通过原子与原子核相关内容的学习，知道所有物理结论都必须接受实践的检验，在学习与研究中做到实事求是，不迷信权威，能与他人合作．通过核能的学习，知道科学技术对人类生活和社会发展的积极影响，但同时也带来一系列问题，认识到人与自然是生命共同体，人类必须尊重自然，遵循自然规律．
核心知识 整合建构
素养生成 综合应用
结合能曲线
考点
1
　　　(2025·江苏徐州期中)原子核的比结合能曲线如图所示．根据该曲线，下列说法中正确的是 (　　)
A．O比更稳定
B．U的比结合能比Kr大
C．两个结合成时需要吸收能量
D．Li的结合能约为5 MeV
1
A
解析：O比He比结合能更大，则He更稳定，A正确；由图像可知，U的比结合能比Kr小，B错误；两个H结合成He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，C错误；的比结合能约为5 MeV，则结合能约为30 MeV，D错误．
　　　(2025·江苏靖江高级中学月考)如图所示，图甲为原子核的比结合能与质量数关系曲线，图乙为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线，根据两曲线，下列说法中正确的是 (　　)
2
C
甲
乙
A．根据图甲可知，He核的结合能约为7 MeV
B．根据图甲可知，U核比Kr核更稳定
C．根据图乙可知，核D裂变成核E和F的过程中，比结合能增大
D．根据图乙可知，若A、B能结合成C，结合过程一定要吸收能量
解析：分析图像可知，He核的比结合能为7 MeV，根据结合能和比结合能的关系结合能＝比结合能×核子数(即质量数)，故He的结合能约为28 MeV，A错误；比结合能越大，原子核越稳定，分析图像可知，Kr核比U核的比结合能大，故Kr核比U核更稳定，B错误；将D分裂成E、F，平均核子质量减小，会有质量亏损，释放出核能，核子的比结合能将增大，C正确；若A、B能结合成C，平均核子质量减少，会有质量亏损，释放出核能，D错误．
结合能、磁场、动量守恒定律综合题
考点
2
　　　(多选)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，设该反应释放的能量都转化为α粒子和新核Y的动能，下列说法中正确的是 (　　　)
A．衰变方程可表示为XYHe
B．核Y的结合能为(mX－mY－mα)c2
C．核Y在磁场中运动的半径为
D．核Y的动能为Ek＝
3
ACD
解析：根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为YHe，A正确；此反应中放出的总能量为ΔE＝(mX－mY－mα)c2，可知核Y的结合能不等于(mX－mY－mα)c2，B错误；根据qvB＝可得半径r＝，又mv＝p，则得r＝，在衰变过程中遵守动量守恒，根据动量守恒定律得0＝pY－pα，则pY＝pα，得半径之比为＝＝，则核Y在磁场中运动的半径为rY＝，C正确；两核的动能之比＝＝＝，因EkY＋Ekα＝ΔE＝(mX－mY－mα)c2，解得EkY＝，D正确．
　　　(2025·河南平顶山期末)核发生β衰变的方程是e. 已知核的质量为m1，La核的质量为m2，电子的质量为m3，质子的质量为m4，中子的质量为m5，真空中的光速为c，求：
(1) 该衰变过程中释放的核能．
答案：(1) (m1－m2－m3)c2
4
解析：(1) 衰变过程的质量亏损Δm＝m1－m2－m3
根据ΔE＝Δmc2，得ΔE＝(m1－m2－m3)c2
(2) 的结合能和比结合能．
答案：(2) (56m4＋85m5－m1)c2　
解析：(2) 根据ΔE＝Δmc2
可得Ba的结合能为
E1＝[56m4＋(141－56)m5－m1]c2
即E1＝(56m4＋85m5－m1)c2
则Ba的比结合能为＝＝
链接高考 真题体验
1．(2025·安徽卷)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(Th)俘获x个中子(n)，共发生y次β衰变，转化为易裂变的铀核(U)，则 (　　)
A．x＝1，y＝1 B．x＝1，y＝2
C．x＝2，y＝1 D．x＝2，y＝2
解析：根据题意可知，钍核每俘获1个中子质量数加1，电荷数不变，每发生一次β衰变，质量数不变，电荷数加1，钍核变成铀核，质量数加1，电荷数加2，则俘获1个中子，发生2次β衰变，即x＝1，y＝2．故选B．
B
2．(2024·广东卷)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AmX＋n产生该元素．关于原子核Y和质量数A，下列选项中正确的是 (　　)
A． Y为Fe，A=299 B． Y为Fe，A=301
C． Y为Cr，A=295 D． Y为Cr，A=297
解析：根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知Y的电荷数为24，质量数为54，A＝54＋243－2×1＝295，C正确．
C
3．(2024·浙江卷)已知氘核质量为2.014 1 u，氚核质量为3.016 1 u，氦核质量为4.002 6 u，中子质量为1.008 7 u，阿伏加德罗常数NA取6.0×1023mol-1，氘核摩尔质量为2 g·mol-1，1 u相当于931.5 MeV．关于氘与氚聚变成氦，下列说法中正确的是 (　　)
A．核反应方程式为HHHen
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1025 MeV
D
解析：核反应方程式为HHHen，故A错误；氘核的比结合能比氦核的小，故B错误；氘核与氚核发生核聚变，要使它们间的距离达到10-15m以内，故C错误；一个氘核与一个氚核聚变反应质量亏损Δm＝(2.014 1＋3.016 1－4.002 6－1.008 7)u＝0.018 9 u，聚变反应释放的能量是ΔE＝Δm·931.5 MeV≈17.6 MeV，4 g氘完全参与聚变释放出能量E＝×6×1023×ΔE≈2.11×1025 MeV，数量级为1025 MeV，故D正确．
4．(2024·河北卷)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H＋X，式中的X为 (　　)
A．n B．e
C．e D．He
解析：根据核反应前后质量数和电荷数守恒得A＝12＋1－7－2×1＝4，Z＝6＋1－3－2×1＝2，故式中的X为He，故选D．
D
5．(2023·广东卷)理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应O的影响．下列说法中正确的是 (　　)
A．Y是β粒子，β射线穿透能力比γ射线强
B．Y是β粒子，β射线电离能力比γ射线强
C．Y是α粒子，α射线穿透能力比γ射线强
D．Y是α粒子，α射线电离能力比γ射线强
解析：根据核反应过程中质量数和电荷数均守恒可得，X的电荷数为8－6＝2，质量数为16－12＝4，则X为He，是α粒子，故A、B错误；α粒子穿透能力小于γ粒子，电离能力大于γ粒子，故C错误，D正确．
D
6．(2024·北京卷)已知钍234的半衰期是24天．1 g钍234经过48天后，剩余钍234的质量为 (　　)
A．0 g B．0.25 g
C．0.5 g D．0.75 g
解析：半衰期1 g钍234经过48天后，剩余质量m＝m0＝0.25 g，故选B．
B
7．(2024·山东卷)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Sr衰变为Y的半衰期约为29年；Pu衰变为U的半衰期约87年．现用相同数目的Sr和Pu各做一块核电池，下列说法中正确的是 (　　)
A．Sr衰变为Y时产生α粒子
B．Pu衰变为U时产生β粒子
C．50年后，剩余的Sr数目大于Pu的数目
D．87年后，剩余的Sr数目小于Pu的数目
D
解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知Sr衰变为Y时产生电子，即β粒子，故A错误；根据质量数守恒和电荷数守恒可知Pu衰变为U时产生He，即α粒子，故B错误；根据题意可知Pu的半衰期大于Sr的半衰期，现用相同数目的Sr和Pu各做一块核电池，经过相同的时间，Sr经过的半衰期的次数多，所以Sr数目小于Pu的数目，故D正确，C错误．

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