2023年高考物理全国甲卷真题变式分层精准练：第2题
一、原题
1．（2023·全国甲卷）在下列两个核反应方程中
X+→Y+，
Y+→2X
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．Z=1，A=1 B．Z=1，A=2 C．Z=2，A=3 D．Z=2，A=4
二、基础
2．（2023·广西模拟）科学家用粒子等轰击原子核，实现原子核的转变并研究原子核的结构，还可以发现和制造新元素。关于核反应方程，下列说法正确的是（ ）
A．X是电子 B．X是质子
C．X是中子 D．X粒子由卢瑟福发现
3．（2023高三上·昌平期末）2022年10月，中国科学院近代物理研究所使用兰州重离子加速器与中国超重元素研究加速器装置，成功合成了新核素锕204（），锕204的中子数为（ ）
A．115 B．89 C．204 D．293
4．（2022高二下·抚州期末）我国自主知识产权的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）称为“人造太阳”，它产生能量的原理与太阳发光发热原理相似。虽然都有“太阳”二字，但二者的“温差”却很大：太阳的核心温度约为1500万摄氏度，而“人造太阳”等离子体温度可达1.5亿摄氏度。“人造太阳”主要的核反应过程为（ ）
A．
B．
C．
D．
5．（2022高二下·茂名期末）近期在部分地区抽样检测，发现菠菜、莴苣叶上有微量的放射性碘—131。环保部门发现这是由于空气中有微量放射性物质碘—131存在，污染了地面上露天生长的蔬菜。发生衰变的核反应方程为（ ）
A． B．
C． D．
6．（2022高二下·中山期末）我国发射的“嫦娥”系列月球探测器，在着陆器和月球车内均安置有钚-238，以确保仪器仓内温度不会很低，让搭载的仪器安然度过月夜，成为仪器的“暖宝宝”。可以通过以下过程得到：，，则下列说法正确的是（ ）
A．k=1，X为质子 B．k=2，X为电子
C．k=1，X为电子 D．k=2，X为质子
7．（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 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 + →X+ 。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νe的电荷量与电子的相同
三、巩固
8．（2023·辽宁模拟）宇宙射线与地球大气作用产生中子，中子撞击大气层中的氮引发核反应产生碳14。核反应方程为，碳14具有放射性，能够自发地进行β衰变而变成氮，核反应方程为。碳14可以用来测定物质年代，碳14的半衰期为5730年，下列说法正确的是（ ）
A．X表示电子
B．Y表示质子
C．一块古木样品中碳14的含量是现代植物的，说明古木的历史大概有5730年
D．一块古木样品中碳14的含量是现代植物的，说明古木的历史大概有11460年
9．（2022高三上·孝感月考）钍是一种放射性元素，广泛分布在地壳中．钍经中子轰击可得到核燃料铀，其反应方程为，此反应能将地球上现有的钍资源变成潜在的核燃料。下列说法正确的是（ ）
A．X为质子
B．该过程发生了一次衰变
C．该过程发生了两次衰变
D．原子核的质量大于原子核的质量
10．（2022高三上·忻州月考）居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素钍（），会释放出放射性气体氡（），从而放出射线。下列说法正确的是（ ）
A．射线的穿透能力强于射线
B．衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
C．氡（）发生衰变后电荷数减少了1
D．氡（）的半衰期为3.8天，若取40个氡（）原子核，经过7.6天后还剩10个未衰变
11．（2022高三上·河北月考）1986年4月26日，乌克兰切尔诺贝利核电厂的第44号反应堆发生了爆炸。前苏联政府为了阻止核电站爆炸产生放射性核污染，建造起来的一个巨大的钢筋混凝土建筑将核电站的第4号反应堆彻底封住。由于从远处看这一建筑像一座巨大的坟墓，被称为“切尔诺贝利核石棺”。这座“石棺”到2022年就会达到寿命极限，目前乌克兰已经完成核电站新防护罩建造工作，据乌克兰政府表示，“新棺”的用期计划达到100年。核事故中辐射防护的主要对象是碘-131，放射性碘进入人体后对甲状腺造成损害，短期引起甲状腺功能减退，长期可引起癌变。碘的半衰期为8天，其衰变方程为，以下说法正确的是（）
A．通过加压或者是降温的方法，可以改变放射性物质的半衰期
B．8个经过8天后还剩下4个
C．衰变发出的射线是波长很短的光子，电离能力很强
D．衰变过程中质量数不变
12．（2022高二下·十堰期末）太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为1个氦核的热核反应，这个核反应释放出大量核能。已知质子、氦核的质量分别为，下列说法正确的是（ ）
A．该核反应中会生成中子
B．该核反应中会生成电子
C．该核反应中质量亏损
D．该核反应方程是
四、提升
13．（2017·沈阳模拟）在匀强磁场中，有一个静止的原子核发生衰变，放出一个粒子而转变为一个新原子核，放射出的粒子与新原子核的速度方向都与磁感线方向垂直，形成的径迹是两个相外切的圆，如图所示．下列说法正确的是（ ）
A．放射出的粒子可能是α粒子也可能是β粒子
B．放射出的粒子和新原子核都做顺时针方向的圆周运动
C．图中小圆是放射出的粒子的径迹，大圆是新原子核的径迹
D．放射出的粒子的动能小于新原子核的动能
14．（2022高二下·东营期末）航天器上常用的核电池为“钚238”核热电池，其原理为：电池芯部的“钚238”衰变产生热量，通过“热电转换器”将热能转化为电能。已知“钚238”（）衰变产生α粒子和新核X，质量为M的“钚238”经时间发生衰变的质量为，则（ ）
A．产生的α射线有很强的穿透能力
B．X核内有143个中子
C．“钚238”的半衰期为
D．电池工作时内部处于高温，“钚238”的半衰期变短
15．（2022高二下·越秀期末）2021年5月28日，中科院合肥物质科学研究院的可控核果变装置全超导托马克（）缔造了新的纪录，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，向核聚变能源应用迈出重要一步。已知该装置内部发生的核反应方程为：，已知、、和X的质量分别为、、和，相当于，则下列说法中正确的是（ ）
A．X是质子
B．该核聚变反应过程中释放的能量约为
C．该反应中生成物的结合能之和大于反应物的结合能之和
D．该反应存在质量亏损，根据可知，部分质量转化成了能量
16．（2022·张家口模拟）如图所示，PET-CT检查已广泛应用于健康体检和肿瘤诊断。PET的基本原理是：将放射性同位素注入人体，参与人体的代谢过程，在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为光子被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像。根据PET原理，下列说法正确的是（ ）
A．衰变的方程式为
B．一对正负电子湮灭后可能只生成一个光子
C．PET中所选的放射性同位素的半衰期应尽量大些
D．将放射性同位素注入人体，其主要用途是参与人体的代谢
17．（2022高三上·成都开学考）2021年11月30日，上海市洋山海关透露，199.5 吨被放射性污染的樟子松板材被退运出境。原因是在这批进口板材中检测出了人工核素铯137（），且其活度浓度超过了国家规定的免管浓度值。已知人工核素铯137的半衰期长达30年，衰变时会辐射γ射线。其衰变方程为→+X。下列说法正确的是（ ）
A．衰变方程中的X来自于铯（）内中子向质子的转化
B．通过高温暴晒，可使板材中的铯（）尽快衰变殆尽
C．该反应产生的新核与铯（）的比结合能相等
D．衰变时放出的X离子的穿透性比γ射线强
18．（2022高三上·河池月考）自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态。某些原子核的衰变情况如图所示（N表示中子数，Z表示质子数），衰变为的过程下列说法正确的是（ ）
A．只经历2次衰变 B．只经历1次衰变
C．经历2次衰变和2次衰变 D．经历1次衰变和2次衰变
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】设、分别为Y的电荷数和质量数。由质量数守恒和电荷数守恒得：，，，，联立解得：，。
故答案为：D。
【分析】核反应方程式满足质量数守恒和核电荷数守恒。
2．【答案】C
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】ABC．设X的质量数为A，电荷数为Z，则根据质量数、电荷数守恒有，，解得，，故X是中子，AB不符合题意，C符合题意；
D．中子由查德威克发现，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】核反应过程中，质量数、电荷数守恒。中子由查德威克发现，查德威克是卢瑟福的学生。
3．【答案】A
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】新核素锕204的质子数为89，质量数为204，所以中子数为
故答案为：A。
【分析】中子数等于质量数减去质子数。
4．【答案】A
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】根据题意，实验装置为核聚变装置。
A．核反应方程属于核聚变，A符合题意；
B．核反应方程属于原子核的人工转变，B不符合题意；
C．核反应方程属于裂变，C不符合题意；
D．核反应方程属于衰变，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】 “人造太阳”产生能量的原理与太阳发光发热原理相似 ，反应为核聚变。
5．【答案】C
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】发生衰变后的新核电荷数增加1，质量数不变，因此核反应方程为
故答案为：C。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒。
6．【答案】B
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】在核反应方程中
由电荷数守恒和质量数守恒可得
解得
在核反应方程中
由电荷数守恒和质量数守恒可得
解得
所以X为电子，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒。
7．【答案】A
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】根据质量数守恒和电荷数守恒，得核反应方程为，原子核X是Li原子核，A正确、C错误；
B．根据核反应方程为 ，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。
8．【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；原子核的人工转变
【解析】【解答】AB．根据质量数守恒和电荷数守恒，可得X表示质子，Y表示电子，AB不符合题意；
CD．根据放射性物质的剩余质量和半衰期的关系满足，解得，D符合题意，C不符合题意。
故答案为：D。
【分析】质量数守恒和电荷数守恒，可得X表示质子，Y表示电子。含量为四分之一，明显经过了两个半衰期。
9．【答案】C
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】A．根据质量数和电荷数守恒知，X的质量数为0，电荷数为-1，即X为电子。A不符合题意；
BC．依题意，该过程产生两个电子，即发生了两次 衰变。B不符合题意；C符合题意；
D． 原子核的质量大于 原子核的质量。D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒，结合原子核的衰变进行分析判断。
10．【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期；原子核的人工转变
【解析】【解答】A．α射线的穿透能力弱于γ射线，A不符合题意；
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，B符合题意；
C．发生β衰变后电荷数增加了1，C不符合题意；
D．半衰期是统计学规律，对少量原子核没有意义，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】半衰期是统计学规律，α射线的穿透能力弱于γ射线，结合核反应方程进行分析判断。
11．【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；原子核的人工转变
【解析】【解答】A．放射性元素的半衰期是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，不管是以单质的形式存在，还是与其他元素形成化合物，或者对它施加压力、提高温度，半衰期都不发生变化，A不符合题意；
B．碘131的半衰期是8天，但是半衰期指的是大量原子，几个原子没有统计学意义，其衰变时间不确定，B不符合题意；
C．γ射线的电离本领很弱，C不符合题意；
D．衰变过程质量数守恒，电荷数守恒，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】放射性元素的半衰期是由核内部自身的因素决定的，γ射线的电离本领很弱，核反应方程满足质量数和电荷数守恒。
12．【答案】D
【知识点】原子核的人工转变；质量亏损与质能方程
【解析】【解答】ABD．由题意可得，该核反应方程式为
故该核反应中会生成正电子，AB不符合题意，D符合题意；
C．该核反应中质量亏损应为
C不符合题意。
故答案为：D。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒，结合质量亏损的定义得出反应中亏损的质量。
13．【答案】B
【知识点】原子核的人工转变；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】解：A、无论是哪种衰变，反应后的两个粒子运动方向一定是相反的．一个粒子是新的原子核带正电，另一个粒子带电情况要看是哪种衰变．由左手定则知α衰变后产生的径迹是两个外切的圆，β衰变后产生的径迹是两个内切的圆．A不符合题意；
B、由左手定则可以判断，正电荷在垂直于纸面向外的匀强磁场中绕向是顺时针的，B符合题意；
C、粒子在磁场中受洛伦兹力偏转，半径r= ，mv就是动量，由动量守恒可知新核的动量和放出的α（或β）粒子的动量等大反向．对于α衰变，α粒子电量为2e，新核的电量都是几十个e，所以α衰变后产生的两个外切圆，大的是α粒子，小的新核的，C不符合题意；
D、根据动量与动能关系式为EK= ，可知，粒子的质量越大，则对应的动能越小，因此放射出的粒子的动能大于新原子核的动能，D不符合题意；
故答案为：B．
【分析】带电粒子，在匀强磁场中的运动是匀速圆周运动。洛伦兹力提供向心力根据左手定则，结合核反应方程，综合分析。
14．【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期；原子核的人工转变
【解析】【解答】A．α射线穿透能力较弱，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住，A不符合题意；
B．根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数和电荷数分别为
所以中子数为
B不符合题意；
C．设“钚238”的半衰期为t，由题意可得
解得
C符合题意；
D．半衰期由核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件均无关，所以电池工作时内部处于高温，“钚238”的半衰期不变，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】α射线穿透能力较弱，核反应方程满足质量数和电荷数守恒，结合半衰期的表达式得出 “钚238”的半衰期。
15．【答案】C
【知识点】原子核的人工转变；质量亏损与质能方程
【解析】【解答】A．根据质量数守恒和核电荷数守恒可知X是中子，A不符合题意；
B．根据爱因斯坦的质能方程
B不符合题意；
C．核聚变反应是放热反应，生成物的结合能之和一定大于反应物的结合能之和，C符合题意；
D．爱因斯坦的质能方程说明一定的质量与一定的能量相对应，但是质量和能量不能相互转化，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数，结合爱因斯坦质能方程进行分析判断，核聚变反应是放热反应。
16．【答案】A
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可得衰变的方程式为
A符合题意；
B．一对正负电子湮灭后生成两个光子，B不符合题意；
C．PET所选的放射性同位素的半衰期应尽量小一些，否则无法通过探测器探测到，C不符合题意；
D．将放射性同位素：注入人体，在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像，故其作用为示踪原子，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒，PET所选的放射性同位素的半衰期应尽量小一些。
17．【答案】A
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】A．根据核反应中电荷数与质量数守恒判断，衰变方程中的X为电子 ，为 衰变， 离子即 ，是由原子核中的中子转化成一个质子和一个电子产生的，A符合题意；
B．原子核的半衰期并不受外界因素（如温度）的影响，B不符合题意；
C．衰变时放出核能，故衰变后的新核 的比结合能比铯（ ）的比结合能大，C不符合题意；
D．衰变时放射出的 射线穿透性最强，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒，原子核的半衰期并不受外界因素的影响。
18．【答案】C
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】 衰变为 的过程，根据质量数守恒和电荷数守恒， 衰变质量数减少， 衰变质量数不变，故质量数减少8说明发生2次 衰变，质子数变为 ，因 的质子数为88，每发生一次 衰变质子数增加1，说明发生2次 衰变，ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒，结合原子核的衰变进行分析判断。
2023年高考物理全国甲卷真题变式分层精准练：第2题
一、原题
1．（2023·全国甲卷）在下列两个核反应方程中
X+→Y+，
Y+→2X
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．Z=1，A=1 B．Z=1，A=2 C．Z=2，A=3 D．Z=2，A=4
【答案】D
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】设、分别为Y的电荷数和质量数。由质量数守恒和电荷数守恒得：，，，，联立解得：，。
故答案为：D。
【分析】核反应方程式满足质量数守恒和核电荷数守恒。
二、基础
2．（2023·广西模拟）科学家用粒子等轰击原子核，实现原子核的转变并研究原子核的结构，还可以发现和制造新元素。关于核反应方程，下列说法正确的是（ ）
A．X是电子 B．X是质子
C．X是中子 D．X粒子由卢瑟福发现
【答案】C
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】ABC．设X的质量数为A，电荷数为Z，则根据质量数、电荷数守恒有，，解得，，故X是中子，AB不符合题意，C符合题意；
D．中子由查德威克发现，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】核反应过程中，质量数、电荷数守恒。中子由查德威克发现，查德威克是卢瑟福的学生。
3．（2023高三上·昌平期末）2022年10月，中国科学院近代物理研究所使用兰州重离子加速器与中国超重元素研究加速器装置，成功合成了新核素锕204（），锕204的中子数为（ ）
A．115 B．89 C．204 D．293
【答案】A
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】新核素锕204的质子数为89，质量数为204，所以中子数为
故答案为：A。
【分析】中子数等于质量数减去质子数。
4．（2022高二下·抚州期末）我国自主知识产权的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）称为“人造太阳”，它产生能量的原理与太阳发光发热原理相似。虽然都有“太阳”二字，但二者的“温差”却很大：太阳的核心温度约为1500万摄氏度，而“人造太阳”等离子体温度可达1.5亿摄氏度。“人造太阳”主要的核反应过程为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】根据题意，实验装置为核聚变装置。
A．核反应方程属于核聚变，A符合题意；
B．核反应方程属于原子核的人工转变，B不符合题意；
C．核反应方程属于裂变，C不符合题意；
D．核反应方程属于衰变，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】 “人造太阳”产生能量的原理与太阳发光发热原理相似 ，反应为核聚变。
5．（2022高二下·茂名期末）近期在部分地区抽样检测，发现菠菜、莴苣叶上有微量的放射性碘—131。环保部门发现这是由于空气中有微量放射性物质碘—131存在，污染了地面上露天生长的蔬菜。发生衰变的核反应方程为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】发生衰变后的新核电荷数增加1，质量数不变，因此核反应方程为
故答案为：C。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒。
6．（2022高二下·中山期末）我国发射的“嫦娥”系列月球探测器，在着陆器和月球车内均安置有钚-238，以确保仪器仓内温度不会很低，让搭载的仪器安然度过月夜，成为仪器的“暖宝宝”。可以通过以下过程得到：，，则下列说法正确的是（ ）
A．k=1，X为质子 B．k=2，X为电子
C．k=1，X为电子 D．k=2，X为质子
【答案】B
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】在核反应方程中
由电荷数守恒和质量数守恒可得
解得
在核反应方程中
由电荷数守恒和质量数守恒可得
解得
所以X为电子，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒。
7．（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 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 + →X+ 。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νe的电荷量与电子的相同
【答案】A
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】根据质量数守恒和电荷数守恒，得核反应方程为，原子核X是Li原子核，A正确、C错误；
B．根据核反应方程为 ，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。
三、巩固
8．（2023·辽宁模拟）宇宙射线与地球大气作用产生中子，中子撞击大气层中的氮引发核反应产生碳14。核反应方程为，碳14具有放射性，能够自发地进行β衰变而变成氮，核反应方程为。碳14可以用来测定物质年代，碳14的半衰期为5730年，下列说法正确的是（ ）
A．X表示电子
B．Y表示质子
C．一块古木样品中碳14的含量是现代植物的，说明古木的历史大概有5730年
D．一块古木样品中碳14的含量是现代植物的，说明古木的历史大概有11460年
【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；原子核的人工转变
【解析】【解答】AB．根据质量数守恒和电荷数守恒，可得X表示质子，Y表示电子，AB不符合题意；
CD．根据放射性物质的剩余质量和半衰期的关系满足，解得，D符合题意，C不符合题意。
故答案为：D。
【分析】质量数守恒和电荷数守恒，可得X表示质子，Y表示电子。含量为四分之一，明显经过了两个半衰期。
9．（2022高三上·孝感月考）钍是一种放射性元素，广泛分布在地壳中．钍经中子轰击可得到核燃料铀，其反应方程为，此反应能将地球上现有的钍资源变成潜在的核燃料。下列说法正确的是（ ）
A．X为质子
B．该过程发生了一次衰变
C．该过程发生了两次衰变
D．原子核的质量大于原子核的质量
【答案】C
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】A．根据质量数和电荷数守恒知，X的质量数为0，电荷数为-1，即X为电子。A不符合题意；
BC．依题意，该过程产生两个电子，即发生了两次 衰变。B不符合题意；C符合题意；
D． 原子核的质量大于 原子核的质量。D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒，结合原子核的衰变进行分析判断。
10．（2022高三上·忻州月考）居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素钍（），会释放出放射性气体氡（），从而放出射线。下列说法正确的是（ ）
A．射线的穿透能力强于射线
B．衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
C．氡（）发生衰变后电荷数减少了1
D．氡（）的半衰期为3.8天，若取40个氡（）原子核，经过7.6天后还剩10个未衰变
【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期；原子核的人工转变
【解析】【解答】A．α射线的穿透能力弱于γ射线，A不符合题意；
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，B符合题意；
C．发生β衰变后电荷数增加了1，C不符合题意；
D．半衰期是统计学规律，对少量原子核没有意义，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】半衰期是统计学规律，α射线的穿透能力弱于γ射线，结合核反应方程进行分析判断。
11．（2022高三上·河北月考）1986年4月26日，乌克兰切尔诺贝利核电厂的第44号反应堆发生了爆炸。前苏联政府为了阻止核电站爆炸产生放射性核污染，建造起来的一个巨大的钢筋混凝土建筑将核电站的第4号反应堆彻底封住。由于从远处看这一建筑像一座巨大的坟墓，被称为“切尔诺贝利核石棺”。这座“石棺”到2022年就会达到寿命极限，目前乌克兰已经完成核电站新防护罩建造工作，据乌克兰政府表示，“新棺”的用期计划达到100年。核事故中辐射防护的主要对象是碘-131，放射性碘进入人体后对甲状腺造成损害，短期引起甲状腺功能减退，长期可引起癌变。碘的半衰期为8天，其衰变方程为，以下说法正确的是（）
A．通过加压或者是降温的方法，可以改变放射性物质的半衰期
B．8个经过8天后还剩下4个
C．衰变发出的射线是波长很短的光子，电离能力很强
D．衰变过程中质量数不变
【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；原子核的人工转变
【解析】【解答】A．放射性元素的半衰期是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，不管是以单质的形式存在，还是与其他元素形成化合物，或者对它施加压力、提高温度，半衰期都不发生变化，A不符合题意；
B．碘131的半衰期是8天，但是半衰期指的是大量原子，几个原子没有统计学意义，其衰变时间不确定，B不符合题意；
C．γ射线的电离本领很弱，C不符合题意；
D．衰变过程质量数守恒，电荷数守恒，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】放射性元素的半衰期是由核内部自身的因素决定的，γ射线的电离本领很弱，核反应方程满足质量数和电荷数守恒。
12．（2022高二下·十堰期末）太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为1个氦核的热核反应，这个核反应释放出大量核能。已知质子、氦核的质量分别为，下列说法正确的是（ ）
A．该核反应中会生成中子
B．该核反应中会生成电子
C．该核反应中质量亏损
D．该核反应方程是
【答案】D
【知识点】原子核的人工转变；质量亏损与质能方程
【解析】【解答】ABD．由题意可得，该核反应方程式为
故该核反应中会生成正电子，AB不符合题意，D符合题意；
C．该核反应中质量亏损应为
C不符合题意。
故答案为：D。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒，结合质量亏损的定义得出反应中亏损的质量。
四、提升
13．（2017·沈阳模拟）在匀强磁场中，有一个静止的原子核发生衰变，放出一个粒子而转变为一个新原子核，放射出的粒子与新原子核的速度方向都与磁感线方向垂直，形成的径迹是两个相外切的圆，如图所示．下列说法正确的是（ ）
A．放射出的粒子可能是α粒子也可能是β粒子
B．放射出的粒子和新原子核都做顺时针方向的圆周运动
C．图中小圆是放射出的粒子的径迹，大圆是新原子核的径迹
D．放射出的粒子的动能小于新原子核的动能
【答案】B
【知识点】原子核的人工转变；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】解：A、无论是哪种衰变，反应后的两个粒子运动方向一定是相反的．一个粒子是新的原子核带正电，另一个粒子带电情况要看是哪种衰变．由左手定则知α衰变后产生的径迹是两个外切的圆，β衰变后产生的径迹是两个内切的圆．A不符合题意；
B、由左手定则可以判断，正电荷在垂直于纸面向外的匀强磁场中绕向是顺时针的，B符合题意；
C、粒子在磁场中受洛伦兹力偏转，半径r= ，mv就是动量，由动量守恒可知新核的动量和放出的α（或β）粒子的动量等大反向．对于α衰变，α粒子电量为2e，新核的电量都是几十个e，所以α衰变后产生的两个外切圆，大的是α粒子，小的新核的，C不符合题意；
D、根据动量与动能关系式为EK= ，可知，粒子的质量越大，则对应的动能越小，因此放射出的粒子的动能大于新原子核的动能，D不符合题意；
故答案为：B．
【分析】带电粒子，在匀强磁场中的运动是匀速圆周运动。洛伦兹力提供向心力根据左手定则，结合核反应方程，综合分析。
14．（2022高二下·东营期末）航天器上常用的核电池为“钚238”核热电池，其原理为：电池芯部的“钚238”衰变产生热量，通过“热电转换器”将热能转化为电能。已知“钚238”（）衰变产生α粒子和新核X，质量为M的“钚238”经时间发生衰变的质量为，则（ ）
A．产生的α射线有很强的穿透能力
B．X核内有143个中子
C．“钚238”的半衰期为
D．电池工作时内部处于高温，“钚238”的半衰期变短
【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期；原子核的人工转变
【解析】【解答】A．α射线穿透能力较弱，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住，A不符合题意；
B．根据质量数守恒和电荷数守恒可知X的质量数和电荷数分别为
所以中子数为
B不符合题意；
C．设“钚238”的半衰期为t，由题意可得
解得
C符合题意；
D．半衰期由核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件均无关，所以电池工作时内部处于高温，“钚238”的半衰期不变，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】α射线穿透能力较弱，核反应方程满足质量数和电荷数守恒，结合半衰期的表达式得出 “钚238”的半衰期。
15．（2022高二下·越秀期末）2021年5月28日，中科院合肥物质科学研究院的可控核果变装置全超导托马克（）缔造了新的纪录，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，向核聚变能源应用迈出重要一步。已知该装置内部发生的核反应方程为：，已知、、和X的质量分别为、、和，相当于，则下列说法中正确的是（ ）
A．X是质子
B．该核聚变反应过程中释放的能量约为
C．该反应中生成物的结合能之和大于反应物的结合能之和
D．该反应存在质量亏损，根据可知，部分质量转化成了能量
【答案】C
【知识点】原子核的人工转变；质量亏损与质能方程
【解析】【解答】A．根据质量数守恒和核电荷数守恒可知X是中子，A不符合题意；
B．根据爱因斯坦的质能方程
B不符合题意；
C．核聚变反应是放热反应，生成物的结合能之和一定大于反应物的结合能之和，C符合题意；
D．爱因斯坦的质能方程说明一定的质量与一定的能量相对应，但是质量和能量不能相互转化，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数，结合爱因斯坦质能方程进行分析判断，核聚变反应是放热反应。
16．（2022·张家口模拟）如图所示，PET-CT检查已广泛应用于健康体检和肿瘤诊断。PET的基本原理是：将放射性同位素注入人体，参与人体的代谢过程，在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为光子被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像。根据PET原理，下列说法正确的是（ ）
A．衰变的方程式为
B．一对正负电子湮灭后可能只生成一个光子
C．PET中所选的放射性同位素的半衰期应尽量大些
D．将放射性同位素注入人体，其主要用途是参与人体的代谢
【答案】A
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可得衰变的方程式为
A符合题意；
B．一对正负电子湮灭后生成两个光子，B不符合题意；
C．PET所选的放射性同位素的半衰期应尽量小一些，否则无法通过探测器探测到，C不符合题意；
D．将放射性同位素：注入人体，在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像，故其作用为示踪原子，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒，PET所选的放射性同位素的半衰期应尽量小一些。
17．（2022高三上·成都开学考）2021年11月30日，上海市洋山海关透露，199.5 吨被放射性污染的樟子松板材被退运出境。原因是在这批进口板材中检测出了人工核素铯137（），且其活度浓度超过了国家规定的免管浓度值。已知人工核素铯137的半衰期长达30年，衰变时会辐射γ射线。其衰变方程为→+X。下列说法正确的是（ ）
A．衰变方程中的X来自于铯（）内中子向质子的转化
B．通过高温暴晒，可使板材中的铯（）尽快衰变殆尽
C．该反应产生的新核与铯（）的比结合能相等
D．衰变时放出的X离子的穿透性比γ射线强
【答案】A
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】A．根据核反应中电荷数与质量数守恒判断，衰变方程中的X为电子 ，为 衰变， 离子即 ，是由原子核中的中子转化成一个质子和一个电子产生的，A符合题意；
B．原子核的半衰期并不受外界因素（如温度）的影响，B不符合题意；
C．衰变时放出核能，故衰变后的新核 的比结合能比铯（ ）的比结合能大，C不符合题意；
D．衰变时放射出的 射线穿透性最强，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒，原子核的半衰期并不受外界因素的影响。
18．（2022高三上·河池月考）自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态。某些原子核的衰变情况如图所示（N表示中子数，Z表示质子数），衰变为的过程下列说法正确的是（ ）
A．只经历2次衰变 B．只经历1次衰变
C．经历2次衰变和2次衰变 D．经历1次衰变和2次衰变
【答案】C
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】 衰变为 的过程，根据质量数守恒和电荷数守恒， 衰变质量数减少， 衰变质量数不变，故质量数减少8说明发生2次 衰变，质子数变为 ，因 的质子数为88，每发生一次 衰变质子数增加1，说明发生2次 衰变，ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒，结合原子核的衰变进行分析判断。
