2020--2022年全国高考物理三年真题汇编：原子物理

2020--2022年全国高考物理三年真题汇编：原子物理
一、单选题(共20题；共40分)
1．（2分）（2022·辽宁）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 X+1223Mg →1326Al ，已知
X 、
1223
Mg
、
1326Al 的质量分别为 m 1、m 2、m 3 ，真空中的光速为c ，该反应中释放的能量为
E 。

下列说法正确的是（ ） A ．X 为氘核
12H
B ．X 为氚核
13H
C ．E =(m 1+m 2+m 3)c 2
D ．
E =(m 1+m 2−m 3)c 2
【答案】B
【解析】【解答】根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X 的电荷数为1，质量数为3，是氚核
13H。

故B 对A 错。

设反应前粒子能量为E k1，反应后粒子能量为E k2，质量亏损的能量为：ΔE=（m 1+m 2−m 3）c 2 则反应释放能量为∆E =E k1−E k2+∆E =E k1−E k2+（m 1+m 2−m 3）c 2，故CD 错误。

故答案为：B
【分析】核反应的质量数和电荷数守恒，注意粒子反应前后也有能量。

（m 1+m 2−m 3）c 2是质量亏损释放的能量。

2．（2分）（2022·湖北）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 B 47e 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
B 47e
+ e −10 →X+ ν
00e。

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 L 37i
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νe 的电荷量与电子的相同
【答案】A
【解析】【解答】根据质量数守恒和电荷数守恒，得核反应方程为B e 4
7+e −10→Li 37+v e 00，原子核X 是Li 原子核，A 正确、C 错误；
B ．根据核反应方程为 B e 47+e −10→Li 37+v e 00 ，反应前的总质子数为4，反应后的总质子数为3，
B错误；
D．中微子不带电，电子带负电，D错误。

故选A。

【分析】根据质量数守恒和电荷数守恒，得出粒子种类以及电荷数和质量数。

3．（2分）（2022·浙江）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放出的光电子动量最大
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
【答案】B
【解析】【解答】A．由题可知，从n=3跃迁到n=1放出的光电子能量最大，根据光电效应方程E k=ℎν−W0
可得此时最大初动能为9.8eV，故A错误。

B．根据光子动量的表达式P=ℎ
λ=ℎν
c，又因为光子的能量E=ℎν，所以光子的能量越大，频率越
大，动量越大，从n=3跃迁到n=1放出的光子能量最大，故可知动量最大，故B正确；
C．大量氢原子从n=3的激发态跃迁基态能放出6种频率的光子，其中从n=3跃迁到n=2放出的光子能量为1.89eV，小于2.29eV，所以不能使金属钠产生光电效应，其他两种均可以，故C错误；D．由于从n=3跃迁到n=4能级需要吸收的光子能量为0.66eV，所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n=4激发态，故D错误。

故答案为：B。

【分析】根据玻尔的氢原子能级理论和能级跃迁的条件进行计算，并结合光电效应方程分析求解。

4．（2分）（2022·山东）碘125衰变时产生γ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 ．116
B ．18
C ．14
D ．12
【答案】B
【解析】【解答】根据题意可知，碘125的半衰期为T=60天，所以经过180天，碘125衰变了3
次，故剩余碘125的质量为m =(12)3
m 0=18
m 0，所以经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的18.
故选B 。

【分析】首先根据题意明确碘125的半衰期，然后算出经过180天后碘125衰变了多少次，最后算出剩余碘125的含量。

5．（2分）（2022·湖南）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（ ）
A ．卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征
B ．玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律
C ．光电效应揭示了光的粒子性
D ．电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性
【答案】C
【解析】【解答】A 卢瑟福的核式结构模型解释了a 粒子散射实验的，故A 错误。

B 玻尔的原子模型只能很好的解释氢原子的某些现象，并没有完全解释微观粒子的运动规律，故B 错误。

C 光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性，故C 正确。

D 电子束的衍射图样揭示了电子的波动性，故D 错误。

故答案为：C 。

【分析】卢瑟福的提出核式结构模型解释了a 粒子散射现象；玻尔的原子理论很好的解释了氢原子光谱，但是对于复杂原子无法解释；光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性；电子束的衍射图样揭示了电子的波动性。

6．（2分）（2022·广东）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 能级的能量为 E n =E 1
n
2 ，其中 E 1=−13.6eV 。

如图是按能量排列的电磁波谱，要使 n =20 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
【答案】A
【解析】【解答】 氢原子第n 能级的能量为 E n =E 1
n
2，其中E 1=13.6eV ，要使处于n=20的氢原子吸
收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需要吸收光子的能量为E 20=−13.6eV 20
2
=0.034eV ，
根据光谱能量范围其吸收红外线波段的光子，所以A 正确。

BCD 错误， 故答案为：A 。

【分析】 本题主要考查了氢原子的能级公式， 要根据氢原子的能级公式代入数据计算出第20能级的氢原子能量，结合电磁波谱分析出被吸收的光子类型。

7．（2分）（2022·全国甲卷）两种放射性元素的半衰期分别为 t 0 和 2t 0 ，在 t =0 时刻这两种元素的原子核总数为N ，在 t =2t 0 时刻，尚未衰变的原子核总数为 N
3
，则在 t =4t 0 时刻，尚未衰
变的原子核总数为（ ） A ．N 12
B ．N 9
C ．N 8
D ．N 6
【答案】C
【解析】【解答】设两种元素原子核数分别为m 和n ，根据题意可知m +n =N ，（
m 2
）2+n 2=N
3 解得m =2N 3，n =N 3
，
所以在t =4t 0时，尚未衰变的原子个数为(m 2)4+(n 2)2
=N 8
，
故选C 。

【分析】先设出两种元素原子核的个数，然后根据题目列出方程组，解出两种原子个数，最后代入时间进行计算。

8．（2分）（2021·湖北）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
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
【答案】C
【解析】【解答】原子弹是根据重核裂变研制的，而氢弹是根据轻核聚变研制的，ABD不符合题意，C符合题意。

故答案为：C。

【分析】通过重核裂变，研制了原子弹；轻核聚变研制了氢弹。

9．（2分）（2021·湖南）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
【答案】D
【解析】【解答】A．放射性元素没有明确其数量的前提，半衰期没有统计的意义，就算是大量放射性元素经过两个完整的半衰期后，其衰变剩下的质量为原来的四分之一；A不符合题意；
B．原子核衰变属于核反应过程，所有核反应的过程都是核子重新组合；所以满足电荷数守恒，质量数守恒，B不符合题意；
C．放射性元素的半衰期是由原子核的自身结构决定的，与物理环境如压力、温度或浓度无关，与化学状态无关，C不符合题意；
D．放射性元素辐射出的射线对人体有破坏的作用，但是只要辐射强度在安全范围内则对人的伤害性不大，D符合题意；
故答案为：D。

【分析】大量放射性元素经过两个完整的半衰期后其原子核剩下原来的四分之一；原子核衰变的过程其电荷数和质量数守恒；外界条件对半衰期没有影响。

10．（2分）（2021·广东）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1326Al→1226Mg+Y，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
【答案】C
【解析】【解答】AB ．铝发生衰变，其生成物为镁，根据核反应的质量数和电荷数守恒可知Y 的上
标为0，下标为1，则该核反应是 A 1326l →M 1226g +e 10
，即
Y 是正电子，AB 不符合题意；
CD ．半衰期为大量原子核衰变一半质量所花的时间，因72万年是一个半衰期，可知再过72万年，现有的铝26衰变一半；再过144万年，即两个半衰期，两个半衰期其铝衰变四分之三，所以铝原子核还没衰变的质量剩下四分之一，C 符合题意，D 不符合题意； 故答案为：C 。

【分析】利用质量数和电荷数守恒可以判别Y 是正电子；利用半衰期的大小可以判别原子核衰变的质量大小。

11．（2分）（2021·全国乙卷）医学治疗中常用放射性核素
113In
产生 γ 射线，而 113In 是由半
衰期相对较长的
113Sn
衰变产生的。

对于质量为 m 0 的
113Sn ，经过时间t 后剩余的
113Sn
质量为m ，其 m
m 0
−t 图线如图所示。

从图中可以得到
113Sn 的半衰期为（ ）
A ．67.3d
B ．101.0d
C ．115.1d
D ．124.9d
【答案】C
【解析】【解答】半衰期定义为大量原子核其质量衰变一半所用的时间，从图中其放射性核素从 m m 0=23 到 m m 0=13 恰好衰变了12
m ，已知核素 m m 0=23 到 m m 0=13 的时间，根据半衰期的定义可知半衰期为 T =182.4d −67.3d =115.1d 故答案为：C 。

【分析】利用图像可以判别质量衰变一半的时间大小即半衰期的时间。

12．（2分）（2021·全国甲卷）如图，一个原子核X 经图中所示的一系列 α 、 β 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（ ）
A ．6
B ．8
C ．10
D ．14
【答案】A
【解析】【解答】从图可以得出原子核X 的符号为X 92238，其原子核Y 的符号为Y 82206；根据衰变的特点
可得核反应方程为： X 92238→Y 82206+a H 24e +b e −10
由于经过 a 次 α 衰变， b 次 β 衰变；根据电荷数有：238=206+4a ，再根据质量数守恒可得 ： 92=82+2a −b 解得 a =8 ， b =6 故放出6个电子。

故答案为：A 。

【分析】利用质量数和电荷数守恒可以求出衰变的次数，利用衰变次数可以求出放出电子的个数。

13．（2分）（2021·海南）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
37
Li+11H
→Z A Be →2X 。

已知 11H
、
37Li 、X 的质量分别为 m 1=
1.00728u 、 m 2=7.01601u 、 m 3=4.00151u ，光在真空中的传播速度为c ，则在该核反应中（ ）
A ．质量亏损 Δm =4.02178u
B ．释放的核能 ΔE =(m 1+m 2−2m 3)c 2
C ．铍原子核内的中子数是5
D ．X 表示的是氚原子核
【答案】B
【解析】【解答】根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知方程为
37
Li+11H
→48Be →
2H 24e
AB ．核反应质量亏损为 Δm =m 1+m 2−2m 3=0.02027u 则释放的核能为 ΔE =(m 1+m 2−2m 3)c 2
A 不符合题意，
B 符合题意；
CD ．根据核反应方程式可得 z =4 ， A =8 ，铍原子核内的中子数是4，X 表示的是氦核，CD 不符合题意； 故答案为：B 。

【分析】解答该题先要根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒将核反应方程将题目中核反应方程式补充完整，然后就不难判断CD 答案的正误了，根据质量亏损定义就可以判断A 答案，然后利用核反应中释放的能量与质量亏损和质能方程即可判断。

14．（2分）（2021·河北）银河系中存在大量的铝同位素 A 1326l ，
A 1326l
核 β 衰变的衰变方程为
1326
Al
→1226Mg+10e ，测得 A 1326
l 核的半衰期为72万年，下列说法正确的是（ ）
A ．A 1326l 核的质量等于 1226
Mg
核的质量 B ．A 1326l 核的中子数大于 1226
Mg
核的中子数
C ．将铝同位素
26Al
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 A 1326l 将在144万年后全部衰变为
1226
Mg
【答案】C
【解析】【解答】A ．铝发生β衰变，其反应过程质量亏损释放能量，所以
1226
Mg 的质量小于 A 1326l 的
质量 ，A 不符合题意；
B ．根据原子核结构可得中子数为原子核的质量数减去质子数， A 1326l 核的质量数为26，质子数为13则其中子数为 26−13=13 个，
1226
Mg
核的质量数为26，质子数为12，则其中子数为 26−12=14 个，所以 A 1326l 核的中子数小于1226
Mg
核的中子数，B 不符合题意；
C ．半衰期是原子核固有的属性，与外界条件无关，所以改变外界的温度或者压强时，其放射性元素的半衰期保持不变，C 符合题意；
D ．半衰期为大量原子核其质量衰变为原来一半所花的时间，则质量为 m 的 A 1326l 的半衰期为72万年，经过 144=2×72 万年为2个半衰期，剩余质量为 14
m ，不会全部衰变为
1226
Mg
，D 不
符合题意。

故答案为：C 。

【分析】利用核反应过程质量亏损可以比较原子核的质量；利用质量数和电荷数可以求出中子数的大小；半衰期与外界条件无关；经历2个半衰期其铝的同位素不会完全进行衰变。

15．（2分）（2021·山东）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
82210Pb
，其衰变方程为
82210Pb →83210Bi +X 。

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 82210Pb
的衰变
C ．
82210
Pb
与
83210Bi
的质量差等于衰变的质量亏损
D ．方程中的X 来自于
82210Pb
内质子向中子的转化
【答案】A
【解析】【解答】A ．假设X 的质量数为a ，电荷数为b ，根据质量数守恒有：a=210-210=0；根据电
荷数守恒有：b=82-83=-1；根据质量数和电荷数的大小可得X 是电子，A 正确；
B ．半衰期为大量原子核其质量衰变一半所花的时间，其半衰期的长短与外界条件无关，所以升高温度不能改变衰变的快慢，B 错误；
C ．核反应其亏损的质量等于反应物 P 82210b 的质量与生成物 B 83210i 和电子X 的质量之和的差值，C
错误；
D ．核反应过程中，原子核内其中子转化为质子和电子，所以其电子是来自于 P 82210b 内中子向质子的转化，D 错误。

故选A 。

【分析】利用质量数和电荷数守恒可以判别X 的本质；半衰期不受外界影响；反应物和生成物的质量之差等于亏损的质量；衰变释放的电子来自于原子核中的中子向质子的转化。

16．（2分）（2021·浙江）下列说法正确的是（ ）
A ．光的波动性是光子之间相互作用的结果
B ．玻尔第一次将“量子”入原子领域，提出了定态和跃迁的概念
C ．光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量
D ．α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方，验电器金属箔的张角会变大
【答案】B
【解析】【解答】A ．在光的双缝干涉实验中，减小光的强度，让光子通过双缝后，光子只能一个接
一个地到达光屏，经过足够长时间，仍然发现相同的干涉条纹。

这表明光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，A 不符合题意；
B ．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，B 符合题意；
C ．光电效应揭示了光的粒子性，但是不能证明光子除了能量之外还具有动量，C 不符合题意；
D ．α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方时，会使金属球附近的空气电离，金属球吸引负离子而使验电器金属箔的张角会变小，D 不符合题意。

故答案为：B 。

【分析】光的波动性不是光子之间相互作用引起的；光电效应不能证明光子具有动量；a 射线经过验电器金属小球上方时会使空气电离，金属小球本身带正电，吸附空气中的负电荷夹角会变小。

17．（2分）（2020·新课标Ⅱ）氘核 H 12 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式 6H 12→2H 24e +2H 11+2n 01+43.15MeV 表示。

海水中富含氘，已知1kg 海水中含有的氘核约为1.0×10
22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
【答案】C
【解析】【解答】氘核 H 12 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式 6H 12→2H 24e +2H 11+2n 01+43.15MeV
则平均每个氘核聚变释放的能量为 ε=E 6=43.156
MeV
1kg 海水中含有的氘核约为1.0×1022个，可以放出的总能量为 E 0=Nε
由 Q =mq 可得，要释放的相同的热量，需要燃烧标准煤燃烧的质量 m =Q q =E
0q
≈400kg
故答案为：C
【分析】结合题目给出和核反应方程求解1kg 海水中含有的氘核释放的能量，根据煤炭的热值求解煤炭的质量即可。

18．（2分）（2020·浙江选考）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 α 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【答案】D
【解析】【解答】A．由公式λ=ℎp=
√k
可知质子的德布罗意波长λ∝1
p，
λ∝
√k
，A不符合题意；
B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是γ射线，B不符合题意；
C．由E k=ℎν−W
当ℎν0=W，可知截止频率与入射光频率无关，由材料决定，C不符合题意；
D．电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】一切物体都具有波粒二象性，只不过对于宏观物体，物体的粒子性很强，波动性很弱；对于微观粒子正好相反。

19．（2分）（2020·天津）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。

下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是（）
A．B．
C．D．
【答案】D
【解析】【解答】A．双缝干涉实验说明了光具有波动性，A不符合题意；
B．光电效应实验，说明了光具有粒子性，B不符合题意；
C．实验是有关电磁波的发射与接收，与原子核无关，C不符合题意；
D．卢瑟福的α粒子散射实验导致发现了原子具有核式结构，D符合题意；
故答案为：D。

【分析】任何原子的结构都差不多，都是由很小的原子核和核外电子组成，原子核对α粒子的散射程度很大，电子部分对粒子几乎没有影响。

20．（2分）（2020·北京）氢原子能级示意如图。

现有大量氢原子处于n=3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n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率低
C．从n=3能级跃迁到n=4能级需吸收0.66eV的能量
D．n=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量
【答案】C
【解析】【解答】A．大量氢原子处于n=3能级跃迁到n=1最多可辐射出C32=3种不同频率的光子，A不符合题意；
B．根据能级图可知从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量为ℎν1=13.6eV−1.51eV 从n=3能级跃迁到n=2能级辐射的光子能量为ℎν2=3.4eV−1.51eV
比较可知从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率高，B不符合题意；
C．根据能级图可知从n=3能级跃迁到n=4能级，需要吸收的能量为E=1.51eV−0.85eV= 0.66eV，C符合题意；
D．根据能级图可知氢原子处于n=3能级的能量为-1.51eV，故要使其电离至少需要吸收1.51eV 的能量，D不符合题意；
故答案为：C。

【分析】当电子由低能级跃迁到高能级时，电子需要吸收能量，当电子由高能级跃迁到低能级时，
电子需要释放能量，结合公式求解产生或吸收光子的频率。

二、多选题(共6题；共18分)
21．（3分）（2022·浙江）秦山核电站生产 C 614 的核反应方程为 N 714+n 01→C 614+X ，其产物 C 614 的衰变方程为 C 614→N 714+e −10 。

下列说法正确的是（ ）
A ．X 是 H 11
B ．
C 614 可以用作示踪原子 C ．e −10 来自原子核外
D ．经过一个半衰期，10个 C 614 将剩下5个
【答案】A,B
【解析】【解答】A ．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X 的质子数为1，中子数为1，即为H 11，故
A 正确；
B ．一些元素的放射性同位素常用作示踪原子，故B 正确；
C ．衰变过程中放出的电子由原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，所以电子来自原子核内，故C 错误；
D ．半衰期只对于大量原子核衰变有意义，个数较少时规律不成立，故D 错误。

故选AB 。

【分析】根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒以及半衰期的概念进行分析求解。

22．（3分）（2021·浙江）对四个核反应方程（1）
92238U
→90234Tℎ+24
He ；
（2） 90234
Tℎ
→91234Pa +−10
e ；
（3） 714
N +2
4He →817O +11
H ；
（4） 12
H +1
3H →24He +01
n +
17.6MeV 。

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
【答案】C,D
【解析】【解答】A ．从（1）中的反应物只有一个，其生成物有氦核可以得出（1）是 α 衰变，从
（2）的反应物只有一个，其生成物有电子可以得出（2）是 β 衰变，所有核反应属于自发过程，其反应过程均有能量放出，故A 错误；
B ．从（3）的核反应方程的生成物和反应物可以得出（3）不是衰变方程，是人工核转变，故B 错误；
C ．（3）式的核反应方程属于人工反应，是人类第一次实现原子核转变的方程，故C 正确；
D．（4）式属于核聚变方程，而利用激光引发可控的（4）式核聚变是正在尝试的技术之一，故D正确。

故选CD。

【分析】利用核反应的特点可以判别（1）（2）都属于原子核的衰变，其反应过程有能量的释放；其（3）属于人工核反应过程，其（4）属于核聚变反应。

23．（3分）（2021·浙江）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
【答案】A,B,D
【解析】【解答】A．聚变又叫热核反应，A符合题意；
B．太阳就是一个巨大的热核反应堆，B符合题意；
C．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10-15m以内，核力才能起作用，那么热核反应时要将轻核加热到很高的温度，使它们具有足够的动能来克服核力而聚变在一起形成新的原子核，即高温能使轻核克服核力而聚变，但不是能使所有的原子核克服核力而聚变，C不符合题意；
D．对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多，D符合题意；
故答案为：ABD。

【分析】不是所以原子核都能在高温的条件下克服核力而聚变；对于相同质量的核燃料其聚变反应产生的能量大于裂变反应。

24．（3分）（2020·新课标Ⅱ）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： H 24e +A 1327l →X +n 01 。

X 会衰变成原子核Y ，衰变方程为 X →Y +e 10 ，
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 A 1327l 的电荷数多2
D ．X 的质量数与 A 1327l 的质量数相等
【答案】A,C
【解析】【解答】设 X 和 Y 的质子数分别为 n 1 和 n 2 ，质量数分别为 m 1 和 m 2 ，则反应方程
为 H 24e +A 1327
l →
X n 1m 1+n 01
， X n 1m 1
→
Y n 2m 2+e 10
根据反应方程质子数和质量数守恒，解得 2+13=n 1 ， n 1=n 2+1 4+27=m 1+1 ， m 1=m 2+0
解得 n 1=15 ， n 2=14 ， m 1=30 ， m 2=30
即 X 的质量数与 Y 的质量数相等， X 1530 电荷数比 A 1327l 的电荷数多2， X 1530 电荷数比 A 1327
l 的质
量数多3，AC 符合题意，BD 不符合题意。

故答案为：AC 。

【分析】对于核反应方程式，箭头左右两端的微观粒子遵循质量数守恒、能量守恒、电荷守恒，结合方程式分析即可。

25．（3分）（2020·新课标Ⅱ）下列核反应方程中，X 1，X 2，X 3，X 4代表α粒子的有（ ）
A ．H 12+H 12→n 01+X 1
B ．H 12+H 13→n 01+X 2
C ．U 92235+n 01→
B 56144a +K 3689
r +3X 3
D ．n 01+L 36i →H 13+X 4
【答案】B,D
【解析】【解答】α粒子为氦原子核 24 He ，根据核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，A 选项
中的X 1为 23 He ，B 选项中的X 2为 24 He ，C 选项中的X 3为中子 01 n ，D 选项中的X 4为 24
He 。

故答案为：BD 。

【分析】对于核反应方程式，箭头左右两端的微观粒子遵循质量数守恒、能量守恒、电荷守恒，结
合方程式分析即可。

26．（3分）（2020·浙江选考）太阳辐射的总功率约为 4×1026W ，其辐射的能量来自于聚变反应。

在聚变反应中，一个质量为 1876.1MeV/c 2 （c 为真空中的光速）的氘核（ 12H
）和一个质量为
2809.5MeV/c 2 的氚核（
13H
）结合为一个质量为 3728.4MeV/c 2 的氦核（
24
He
），并放出一
个X 粒子，同时释放大约 17.6MeV 的能量。

下列说法正确的是（ ） A ．X 粒子是质子
B ．X 粒子的质量为 939.6MeV/c 2
C ．太阳每秒因为辐射损失的质量约为 4.4×109kg
D ．太阳每秒因为辐射损失的质量约为 17.6MeV/c 2
【答案】B,C
【解析】【解答】A ．由质量数和电荷数守恒可知，X 的质量数为1，电荷数为0，则X 为中子，A 不
符合题意；
B ．根据能量关系可知 m n c 2=1876.1+2809.5−3728.4−17.6 ，解得 m n =939.6MeV/c 2 ，B 符合题意；
C ．太阳每秒放出的能量 E =Pt =4×1026
J ，损失的质量 Δm =E c 2=4×1026
9×1016
kg ≈
4.4×109kg ，C 符合题意；
D ．因为
E =4×1026J =4×1026
1.6×10
−19eV =2.5×1045eV =2.5×1039MeV
则太阳每秒因为辐射损失的质量为 Δm =E
c
2=2.5×1039MeV/c 2 ，D 不符合题意。

故答案为：BC 。

【分析】原子核发生核裂变或核聚变，前后发生质量亏损，亏损的质量转变成了能量释放出来，利用E=mc 2求解即可。