第2講原子結構與原子核

素養目標1.知道原子核式結構、氫原子能級結構.（物理觀念）2.了解放射性、原子核

的衰變、半衰期、結合能和質量虧損的概念.（物理觀念）3.了解原子核衰變、核反應的規

律.（物理觀念）4.能用氫原子能級結構和能級公式解釋氫原子躍遷現象.（科學思維）5.能夠

區別原子核的衰變方程和核反應方程.（科學思維）6.理解愛因斯坦質能方程，能夠利用愛因

斯坦質能方程求解核能問題.（科學思維）

理清教材《強基固本基礎梳理-通教材

1必備知識

一、原子結構

1.電子的發現：英國物理學家湯姆孫發現了電子.

2.原子的核式結構

（l）a粒子散射實驗：1909?1911年，英國物理學家盧瑟福和他的助手進行了用a粒子轟

擊金箔的實驗，實驗發現絕大多數a粒子穿過金箔后基本上仍沿原來方向前進，但有少數a

粒子發生了大角度偏轉，偏轉的角度甚至大于90。，也就是說它們幾乎被“撞”了回來，如圖

所示.

（2）原子的核式結構模型：在原子中心有一個很小的核，原子全部的正電蒞和幾乎全部

的質量都集中在核里,帶負電的電子在核外空間繞核旋轉.

二、氫原子光譜

1.光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的波長（頻率）和強度

分布的記錄，即光譜.

2.光譜分類

d連.譜

.發射光譜卜

光譜線狀譜-1_______________

——?__________-原子的特征譜線

［吸收光譜|--------------------=----

3.氫原子光譜的實驗規律

巴耳末系是氫光譜在可見光區的譜線，其波長公式1=見.卜一以（"=3,4,5,…），孔是

里德伯常量，T?oo=1.10xl07m-i

4.光譜分析

利用每種原子都有自己的特征譜線可以用來鑒別物質和確定物質的組成成分，且靈敏

度很高.在發現和鑒別化學元素上有著重大的意義.

三、氫原子的能級、能級公式

1.玻爾理論

(1)定態：原子只能處于一系列不連續的能量狀態中,在這些能量狀態中原子是穩定的，

電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量.

(2)躍遷：原子從一種定態躍遷到另一種定態時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子

的能量由這兩個定態的能量差決定，即hv=E,“—E”.(h是普朗克常量,"=6.63x10-34j.s)

(3)軌道：原子的不同能量狀態跟電子在不同的圓周軌道繞核運動相對應.原子的定態

是不連續的,因此電子的可能軌道也是不連續的.

2.氫原子的能級、能級公式

(1)氫原子的能級公式：&=]0("=1,2,3,…)，其中耳為基態能量，其數值為Ei

n1

=-13.6eV.

(2)氫原子的半徑公式：r“="2rl("=1,2,3,…)，其中"為基態半徑，又稱玻爾半徑，其

數值為n=O.53xlO-iom.

四、原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期、放射性同位素

1.原子核的組成：原子核是由質子和中子組成的,原子核的電荷數等于核內的質子數.

2.天然放射現象

元素自發地放出射線的現象,首先由貝克勒爾發現.天然放射現象的發現，說明原子

核具有復雜的結構.

3.放射性同位素的應用與防護

(1)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素兩類,放射性同位素的化

學性質相同.

(2)應用：消除靜電、工業探傷、做示蹤原子等.

(3)防護：防止放射性對人體組織的傷害.

4.原子核的衰變

(1)衰變：原子核放出a粒子或0粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變.

(2)分類

a衰變：3X----->夕-￡Y+/He.

如：2⑥u—>2瑞Th+?He.

0衰變：3X―

如：2招Th—>2^Pa+_?e.

(3)半衰期：放射性元素的原子核有坐數發生衰變所需的時間.半衰期由原子核內部的

因素決定，跟原子核所處的化學狀態和外部條件沒有關系.

五、核力和核能裂變和聚變

1.核力

原子核內部核子間所特有的相互作用力.

2.結合能

(1)結合能：核子結合為原子核時放出的能量或原子核分解為核子時吸收的能量,叫作

原子核的結合能.

(2)比結合能

①定義：原子核的結合能與核子數之比，稱作比結合能，也叫平均結合能.

②特點：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

合得越牢固，原子核越穩定.

3.質量虧損

愛因斯坦質能方程：石=盤.原子核的質量必然比組成它的核子的質量和要小這就

是質量虧損.由質量虧損可求出釋放的核能

4.重核裂變

(1)定義：質量數較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質量數較小的原子核

的過程.

(2)典型的裂變反應方程：2黃u+E一>^Kr+嘿Ba+3dn.

5.輕核聚變

(1)定義：兩個輕核結合成質量較大的核的反應過程.輕核聚變反應必須在高溫下進行,

因此又叫熱核反應.

(2)典型的聚變反應方程：?H+?H―>me+Jn.

2自主速測

1.思維辨析

(1)原子中絕大部分是空的，原子核很小.()

(2)氫原子光譜是由一條一條亮線組成的.()

(3)按照玻爾理論，核外電子均勻分布在各個不連續的軌道上.()

(4)如果某放射性元素的原子核有100個，經過一個半衰期后還剩50個.()

(5)質能方程表明在一定條件下，質量可以轉化為能量.()

2.(多選)氫原子的能級示意圖如圖所示，一群氫原子由”=1的狀態激發到〃=4的狀

態，在它回到“=1的狀態的過程中，以下說法正確的有()

n￡/eV

______0

4-----------0.85

3-----------------------1.51

2-----------------------3.4

1-----------------------13.6

A.可能激發的能量不同的光子只有3種

B.可能發出6種不同頻率的光子

C.可能發出的光子的最大能量為12.75eV

D.可能發出的光子的最小能量為0.85eV

3.（多選）關于原子核的結合能，下列說法正確的是（）

A.原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量

B.一重原子核衰變成a粒子和另一原子核，衰變產物的結合能之和一定大于原來重核

的結合能

C.平均結合能越大，原子核越不穩定

D.自由核子組成原子核時，其質量虧損所對應的能量大于該原子核的結合能

重難考點,‘全線突破考點研究?清障礙

考點I玻爾理論能級躍遷

1核心歸納

1.對氫原子能級圖的理解

⑴能級圖如圖所示.

8“E/eV

5二0

4U-0.54

3--0.85

--1.51

對能雙.因的理解：J

（/）氫承孑修奴才有氫點孑不右同收愈下的

您能量，色珞功能與卷能.

（2〉激宏會為及懸的能量關東：E產，E,

（E（--/3.4ev,ev的微現J能量單便，iev-

i.bxiof］）.

1----------------------------------------13.6

（2）能級圖中相關量意義的說明

相關量意義

能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態——定態

橫線左端的數字“1,2,3,…”表示量子數

橫線右端的數字“一13.6,—3.4,…”表示氫原子的能量

表示相鄰的能量差，量子數越大，相鄰的能

相鄰橫線間的距離

量差越小，距離越小

表示原子由較高能級向較低能級躍遷輻射的

能量，原子躍遷的條件為hv=E“,一E“

2.兩類能級躍遷

⑴自發躍遷：高能級-低能級，釋放能量，發出光子.

光子的頻率"=竽=以二

（2）受激躍遷:低能級-高能級，吸收能量.

①光照（吸收光子）：吸收光子的全部能量，光子的能量必須恰好等于能級差hv=\E.

②碰撞、加熱等：可以吸收實物粒子的部分能量，只要入射粒子能量大于或等于能級

差即可，E外

③大于電離能的光子被吸收，將原子電離.

3.譜線條數的確定方法

（1）一個氫原子躍遷發出可能的光譜線條數最多為（〃一1）.

（2）一群氫原子躍遷發出可能的光譜線條數的兩種求解方法

①用數學中的組合知識求解：

2

②利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后

典例1（2023?山東卷）“夢天號”實驗艙攜帶世界首套可相互比對的冷原子鐘組發射升

空，對提升我國導航定位、深空探測等技術具有重要意義.如圖所示為某原子鐘工作的四

能級體系，原子吸收頻率為vo的光子從基態能級I躍遷至激發態能級II,然后自發輻射出

頻率為W的光子，躍遷到鐘躍遷的上能級2,并在一定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級1,

實現受激輻射，發出鐘激光，最后輻射出頻率為V3的光子回到基態.該原子鐘產生的鐘激

光的頻率也為（）

A.Vo+vi+v3B.Vo+vi—V3

C.Vo-V1H-V3D.VQ—V1—V3

2多維專訓

1.［玻爾理論和光電效應的綜合應用］如圖所示為氫原子的能級圖.大量氫原子處于"

=3的激發態，在向低能級躍遷時放出光子，用這些光子照射逸出功為2.29eV的金屬鈉.下

列說法正確的是（）

3-----------------------1.51

2-----------------------3.4

1-----------------------13.6

A.逸出光電子的最大初動能為10.80eV

B.〃=3躍遷到?=1放出的光子動量最大

C.有3種頻率的光子能使金屬鈉產生光電效應

D.用0.85eV的光子照射，氫原子躍遷到"=4激發態

2.［對原子發光及光的顏色的理解］有些金屬原子受激后，從某激發態躍遷回基態時，

會發出特定顏色的光.圖甲為鈉原子和鋰原子分別從激發態躍遷回基態的能級差值，鈉原

子發出頻率為5.09x1014Hz的黃光，可見光譜如圖乙所示.鋰原子從激發態躍遷回基態的

發光顏色為（）

激發態------*------….

激發態一1

2.10eV1.85eV

基態-----i--------基態一J_

鈉鋰

甲

紅橙：黃田青藍紫

v/(xl()l4Hz)

4.04.55.05.56.06.57.07.58.0

乙

A.紅色B.橙色

C.綠色D.青色

考點因原子核的衰變、半衰期

1核心歸納

1.三種射線的匕匕較

名稱本質符號電荷量質量電離能力貫穿本領

a射線氮核4He+2e4/WH最強最弱

1

B射線電子旦e-e/WH較強較弱

1836

Y射線光子100最弱

2.衰變規律及實質

衰變類型a衰變P衰變

衰變方程夕X>4?Y+?He-z直Y+Te

2個質子和2個中子結合成一1個中子轉化為1個質子和1

衰變實質個整體射出個電子

21H+2jn—>!Hein-TH+_Ye

勻強磁場中OQ0

軌跡形狀

衰變規律電荷數守恒、質量數守恒、動量守恒

3.半衰期

⑴公式：N余=7V原12卜，/"二=，"原12卜.

（2）影響因素：放射性元素衰變的快慢是由原子核內部自身因素決定的,跟原子核所處

的物理狀態（如溫度、壓強）或化學狀態（如單質、化合物）無關.

典例2（2022?全國甲卷）兩種放射性元素的半衰期分別為砧和2fo,在，=0時刻這兩種

元素的原子核總數為N,在，=2勿時刻，尚未衰變的原子核總數為"，則在7=4%時刻，尚

3

未衰變的原子核總數為（）

A.史B-

129

C.-D.-

86

2多維專訓

1.［對衰變的理解］已知一個2弱Np原子核經過一系列a衰變和P衰變后變成2/Bi,下列

說法正確的是（）

A.衰變過程中共發生了7次a衰變和6次「衰變

B.一次衰變過程可以同時放出a粒子、p粒子和丫粒子

C.Wp的半衰期與任意一個2禺Np原子核發生衰變的時間相等

D.Wp的人工放射性同位素比天然放射性物質半衰期更短，放射性廢料更容易處理

2」利用衰變圖像計算半衰期］醫學治療中常用放射性核素1131n產生丫射線，而1131n是由

半衰期相對較長的u3Sn衰變產生的.對于質量為成。的Bsn,經過時間，后剩余的"Sn質

量為小，其處“圖線如圖所示.下列說法正確的是（)

mo

A.100個u3Sn原子核在經過一個半衰期后，一定還剩50個

B.溫度升高，u3Sn原子運動更劇烈，其半衰期將變小

C.u3Sn原子與02反應后生成的氧化物將不再具有放射性

D.從圖中可以得到ssn的半衰期為115.1d

考點同核反應及核反應方程式

1核心歸納

1.核反應的四種類型

類型可控性核反應方程典例

衰a衰變自發緲翎班

變P衰變自發年Th—>^Pa+*

4N+2He—留Q+用

（盧瑟福發現質子）

]He+?Be—^C+而

人工轉變人工控制

（查德威克發現中子）

4A1+擔e—地P+3n約里奧一居里夫婦

—>19Si++Ye發現放射性同位素

比較容易進行避Ui加二嘿巡士yKr+3jn

重核裂變

人工控制2的U+Jn---a釜Xe+?8Sr+1Oln

輕核聚變很難控制汨+汨一^He+Jn

2.核反應方程式的書寫

（1）熟記常見基本粒子的符號，是正確書寫核反應方程的基礎.如質子（田）、中子（血）、

a粒子CHe）、p粒子凹e）、正電子（％e）、：M核（班）、航核（汨）等.

（2）掌握核反應方程遵守的規律，是正確書寫核反應方程或判斷某個核反應方程是否正

確的依據，由于核反應不可逆,所以書寫核反應方程式時只能用“一>”表示反應方向.

典例3（2024?廣西南寧測試）自然界中的碳主要是sc,也有少量14c.14c是宇宙射線

進入大氣層時，同大氣作用產生中子，中子撞擊大氣中的氮原子所產生.已知14c具有放射

性，能夠發生口衰變，但14c放射性強度弱，能量較低.下列說法正確的是（）

A.14c的放射性強度弱，能量低，因此可以用高溫環境來提高它的半衰期

B.14c發生p衰變，其衰變方程為4c—>X+.?e,其中新核X與14c的中子數相等

c.14c發生B衰變時原子核內一個質子轉變為一個中子和一個電子

D.產生14c的核反應方程是VN+血一>^C+1H

2多維專訓

1.［對重核裂變的理解］1947年，我國科學家錢三強、何澤慧夫婦等發現鈾核裂變中的

三分裂和四分裂現象中涉及輕核出射.2022年4月29日趙鵬巍和孟杰團隊揭示了其中的產

生機制.一種典型的鈾核裂變反應方程為2酸U+An―>^Ba+髻X+"n.下列說法正確的是

()

A.j=3

B.x=33

C.核反應過程中動量一定不守恒

D.核反應過程中質量數不守恒

2.［對人工轉變的理解］上世紀四十年代初，我國科學家王遂昌先生首先提出證明中微

子存在的實驗方案：如果靜止原子核ZBe俘獲核外K層電子e,可生成一個新原子核X,并

放出中微子ve,BPlBe+.?e—>X+8ve.根據核反應后原子核X的動能和動量，可以間接測

量中微子的能量和動量，進而確定中微子的存在.下列說法正確的是()

A.原子核X是，Li

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V。的電荷量與電子的相同

考點圖質量虧損、結合能及核能的計算

1核心歸納

1.質能方程的理解

(1)一定的能量和一定的質量相聯系，物體的總能量和它的質量成正比，即End.

(2)核子在結合成原子核時出現質量虧損4",其能量也要相應減少，即陋=人,"日

(3)原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應的質量增加A”?，吸收的能量為A￡=

A/nc2.

2.核能釋放的兩種途徑的理解

中等大小的原子核的比結合能最大，這些核最穩定.使較重的核分裂成中等大小的核

或使較小的核結合成中等大小的核，核子的比結合能都會增加，都可以釋放能量.

3.核能的計算方法

(1)根據AE=Awe?計算時,A”?的單位是kg,c的單位是m/s,AE的單位是J.

(2)根據A￡=A，"X93L5MeV計算時,Nm的單位是u,\E的單位是MeV.

(3)根據核子比結合能來計算核能

原子核的結合能=核子的比結合能x核子數.

核反應前系統內所有原子核的總結合能與反應后生成的所有新核的總結合能之差，就

是該核反應所釋放(或吸收)的核能.

典例4(2024?福建龍巖一中月考)太陽的巨大能量是核聚變產生的，其中一種核反應方

程為汨+汨一＞3He+X.已知汨的比結合能為Ei,m的比結合能為歷，3He的比結合能

為后，貝！1()

A.X表示質子

B.汨核比yHe核更穩定

C.核反應過程中的質量虧損可以表示為竺匚學必

C2

D.一個?H核與一個汨核的結合能之和等于一個加e核的結合能

2多維專訓

1.［對比結合能曲線的理解］(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()

A.^He核的結合能約為14MeV

B.yHe核比9Li核更穩定

C.兩個汨核結合成夕He核時釋放能量

D.23&U核中核子的平均結合能比舞Kr核中的大

2.［結合能的理解與計算］盧瑟福用a粒子轟擊氮原子核發現了質子的同時，發現氮原子

核變成了氧原子核，產生了氧的一種同位素牛。.已知質子的質量為〃，p,中子的質量為膽n,

毛。原子核的質量為真空中的光速為c,則VO的比結合能為()

A.^(8/Mp+9/Mn—A/)c2

—2

B.-(9/Hp+8/MnA/)c

2

C.^(M-8Mip-17mn)c

2

D.-(M—8mp—9mn)c

答案及解析

理清教材強基固本基礎梳理?通教材

1.思維辨析

（1）原子中絕大部分是空的，原子核很小.N）

（2）氫原子光譜是由一條一條亮線組成的.N）

（3）按照玻爾理論，核外電子均勻分布在各個不連續的軌道上.（X）

（4）如果某放射性元素的原子核有100個，經過一個半衰期后還剩50個.（x）

（5）質能方程表明在一定條件下，質量可以轉化為能量.（x）

2.（多選）氫原子的能級示意圖如圖所示，一群氫原子由〃=1的狀態激發到〃=4的狀

態，在它回到〃=1的狀態的過程中，以下說法正確的有（）

3----------------------1.51

2----------------------3.4

1----------------------13.6

A.可能激發的能量不同的光子只有3種

B.可能發出6種不同頻率的光子

C.可能發出的光子的最大能量為12.75eV

D.可能發出的光子的最小能量為0.85eV

解析：一群氫原子從〃=4的狀態回到〃=1的狀態，可能發出的不同頻率的光子種類

為C，=6,A錯誤，B正確；光子能量最大為E4-Ei=12.75eV,光子能量最小為反一歷

=0.66eV,C正確，D錯誤.

答案：BC

3.（多選）關于原子核的結合能，下列說法正確的是（）

A.原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量

B.一重原子核衰變成a粒子和另一原子核，衰變產物的結合能之和一定大于原來重核

的結合能

C.平均結合能越大，原子核越不穩定

D.自由核子組成原子核時，其質量虧損所對應的能量大于該原子核的結合能

解析：根據結合能的定義可知A正確；一重原子核衰變成a粒子和另一原子核，要釋放

能量，所以衰變產物的結合能之和一定大于原來重核的結合能，B正確；平均結合能越大,

原子核越穩定，自由核子組成原子核時，其質量虧損所對應的能量等于該原子核的結合能,

故C、D錯誤.

答案：AB

考點（玻爾理論能級躍遷

典例1（2023?山東卷）“夢天號”實驗艙攜帶世界首套可相互比對的冷原子鐘組發射升

空，對提升我國導航定位、深空探測等技術具有重要意義.如圖所示為某原子鐘工作的四

能級體系，原子吸收頻率為vo的光子從基態能級I躍遷至激發態能級II,然后自發輻射出

頻率為vi的光子，躍遷到鐘躍遷的上能級2,并在一定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級1,

實現受激輻射，發出鐘激光，最后輻射出頻率為V3的光子回到基態.該原子鐘產生的鐘激

光的頻率也為（）

VoJ鐘激光］

A.Vo+vi+v3B.V0+V1—V3

C.VQ-Vl+V3D.VQ—V1—V3

解析：原子吸收頻率為uo的光子從基態能級I躍遷至激發態能級II時有Eu—EEvo,

且從激發態能級H向下躍遷到基態I的過程有為一￡1=人也+〃刃+人也，聯立解得也=vo—

也一也?故選D.

2多維專訓

1.［玻爾理論和光電效應的綜合應用］如圖所示為氫原子的能級圖.大量氫原子處于〃

=3的激發態，在向低能級躍遷時放出光子，用這些光子照射逸出功為2.29eV的金屬鈉.下

列說法正確的是（）

n...o￡/eV

4-----------0.85

3-----------------------1.51

2-3.4

1-----------------------13.6

A.逸出光電子的最大初動能為10.80eV

B.〃=3躍遷到〃=1放出的光子動量最大

C.有3種頻率的光子能使金屬鈉產生光電效應

D.用0.85eV的光子照射，氫原子躍遷到〃=4激發態

解析：氫原子從〃=3躍遷到〃=1放出的光電子能量最大，根據與=石一版可得此時

最大初動能為&=9.8eV,故A錯誤；根據0='=",E=hv,又因為從〃=3躍遷到〃=

Xc

1放出的光子能量最大，故可知動量最大，故B正確；大量氫原子從〃=3的激發態躍遷到

基態能放出0=3種頻率的光子，其中從〃=3躍遷到"=2放出的光子能量為A￡k=3.4eV

-1.51eV=1.89eV<2.29eV,不能使金屬鈉產生光電效應，其他兩種均可以，故C錯誤；

由于從〃=3躍遷到〃=4能級需要吸收的光子能量為A￡=1.51eV-0.85eV=0.66eV^0.85

eV,所以用0.85eV的光子照射，不能使氫原子躍遷到〃=4激發態，故D錯誤.

答案：B

2.［對原子發光及光的顏色的理解］有些金屬原子受激后，從某激發態躍遷回基態時，

會發出特定顏色的光.圖甲為鈉原子和鋰原子分別從激發態躍遷回基態的能級差值，鈉原

子發出頻率為5.09x10"Hz的黃光，可見光譜如圖乙所示.鋰原子從激發態躍遷回基態的

發光顏色為（）

激發態

I激發態-----——

2-10eV1.85eV

工-----基態--------1

基態

鈉鋰

甲

i紅覆黃黎青:藍］紫］必x10l4Hz)

4^04^55.05.56.06^57.07.58.0,

乙

A.紅色B.橙色

C.綠色D.青色

解析：根據玻爾原子理論可知，￡Na=/lVNa,Eu=hvu,結合題目和題圖甲數據，可得

VLi~4.48xlO14Hz,對照題圖乙可知，鋰原子從激發態躍遷回基態的發光顏色為紅色.故選A.

答案：A

考點圖原子核的衰變、半衰期

典例2（2022?全國甲卷）兩種放射性元素的半衰期分別為Zo和2力，在f=0時刻這兩種

元素的原子核總數為N,在，=2勿時刻，尚未衰變的原子核總數為N則在，=4%時刻，尚

3

未衰變的原子核總數為（）

ANN

A.一B.—n

129

C.-D.-

86

解析：設兩種放射性元素的原子核個數分別為M和則有NI+N2=N,當，=2勿時,

有Nillh+gCh'="，聯立解得NI=&V,Ni=lN,貝!H=4%時，尚未發生衰變的原

333

子核總數乂='=*'0+超*2’。，解得乂=焉A、B、D錯誤，C正確.故選C.

o

2多維專訓

1.［對衰變的理解I已知一個2j3Np原子核經過一系列a衰變和P衰變后變成2購Bi,下列

說法正確的是（）

A.衰變過程中共發生了7次a衰變和6次「衰變

B.一次衰變過程可以同時放出a粒子、p粒子和丫粒子

C.2羽Np的半衰期與任意一個2麹Np原子核發生衰變的時間相等

D.Wp的人工放射性同位素比天然放射性物質半衰期更短，放射性廢料更容易處理

解析：衰變過程中發生。衰變的次數為竺一"=7（次），0衰變的次數為2x7—（93—83）

4

=4（次），故A錯誤；一個原子核在一次衰變中要么是a衰變、要么是「衰變，同時伴隨丫射

線的產生，可以同時放出a粒子和丫粒子或者0粒子和丫粒子，不能同時放出三種粒子，故B

錯誤；半衰期是大量原子核衰變的統計規律，對少數原子核不適用，故C錯誤；與天然放

射性物質相比，2$3Np的人工放射性同位素的放射強度容易控制，還可以制成各種所需的形

狀，特別是它的半衰期比天然放射性物質短得多，因此放射性廢料更容易處理，故D正確.

答案：D

2」利用衰變圖像計算半衰期］醫學治療中常用放射性核素u31n產生丫射線，而1131n是由

半衰期相對較長的“3sli衰變產生的.對于質量為犯）的i”n,經過時間/后剩余的u3Sn質

量為其里Y圖線如圖所示.下列說法正確的是（）

A.100個u3Sn原子核在經過一個半衰期后，一定還剩50個

B.溫度升高，ii3Sn原子運動更劇烈，其半衰期將變小

C.Bsn原子與02反應后生成的氧化物將不再具有放射性

D.從圖中可以得到ssn的半衰期為115.1d

解析：半衰期對大量原子核有統計意義，對少量原子核沒有意義，故A錯誤；半衰期

是原子核自身的性質，與外界物理因素無關，故B錯誤；,Sil原子與02反應，生成的氧

化物中的113Sn核仍有放射性，故C錯誤；u3Sn的質量剩余2到剩余1的時間為一個半衰期,

33

由此可知T=182.4d-67.3d=115.1d,故D正確.

答案：D

考點同核反應及核反應方程式

典例3（2024?廣西南寧測試）自然界中的碳主要是sc,也有少量14c.14c是宇宙射線

進入大氣層時，同大氣作用產生中子，中子撞擊大氣中的氮原子所產生.已知14c具有放射

性，能夠發生0衰變，但14c放射性強度弱，能量較低.下列說法正確的是（）

A.14c的放射性強度弱，能量低，因此可以用高溫環境來提高它的半衰期

B.14c發生B衰變，其衰變方程為12c—>X+.?e,其中新核X與14c的中子數相等

c.14c發生P衰變時原子核內一個質子轉變為一個中子和一個電子

D.產生14c的核反應方程是號N+An―^C+JH

解析：半衰期由原子核內部本身的因素決定，高溫高壓不能改變原子核的半衰期，A

錯誤；"C發生B衰變，新核X為號N,與14c中子數不相等，B錯誤；0衰變的實質是原子

核內一個中子轉化為一個質子和一個電子，C錯誤；核反應方程遵循質量數守恒和電荷數

守恒，D正確.故選D.

2多維專訓

1.［對重核裂變的理解］1947年，我國科學家錢三強、何澤慧夫婦等發現鈾核裂變中的

三分裂和四分裂現象中涉及輕核出射.2022年4月29日趙鵬巍和孟杰團隊揭示了其中的產

生機制.一種典型的鈾核裂變反應方程為2費U+山一>4%Ba+警X+Mn.下列說法正確的是

（）

A.j=3

B.x=33

C.核反應過程中動量一定不守恒

D.核反應過程中質量數不守恒

解析：根據質量數守恒和電荷數守恒知，y=3,x=36,A正確，B錯誤；核反應過程

中質量數和動量都守恒，C、D錯誤.

答案：A