高考物理近代物理知识点之原子核分类汇编及答案(4)

高考物理近代物理知识点之原子核分类汇编及答案(4)
一、选择题
1．从法国物理学家贝克勒尔发现铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线开始，人类开启了对原子核的研究并和平利用核能，以下说法正确的是（ ）
A ．核聚变反应中平均每个核子质量亏损比核裂变反应中平均每个核子质量亏损小
B ．查德威克用氮核轰击铍核的核反应方程是: 94121
042611
Be He C H e -+→++
C ．人类第一次实现的原子核的人工转变的核反应是：144171
7281N He O H +→+
D ．α射线和β射线来自原子核，γ射线是原子核外电子跃迁时辐射出的光子流
2．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料．这些岩石都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性知识的说法中正确的是（ ） A ．射线与射线一样是电磁波，但穿透本领远比射线强 B ．氡的半衰期为天，个氡原子核经过
天后就一定只剩下个氡原子核
C ．
衰变成
要经过次衰变和次衰变
D ．放射性元素发生衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的 3．关于天然放射性，下列说法正确的是 A ．所有元素都可能发生衰变
B ．放射性元素的半衰期与外界的温度有关
C ．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
D ．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最弱 4．下列叙述符合历史事实的是（ ）
A ．麦克斯韦通过实验发现，电磁波在真空中的传播速度等于光速
B ．玻尔通过对氢原子光谱的研究，建立了原子的核式结构模型
C ．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核具有复杂结构
D ．查德威克用粒子轰击氮原子核，打出一种新的粒子叫中子
5．一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出3个中子，核反应方程是可表示为
235144891
92
56360U+X Ba+Kr+3n →，已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图所示，下
列说法正确的是（ ）
A ．核反应方程中，X 粒子是正电子
B ．核反应方程中，X 粒子是质子
C ．23592U 、14456Ba 和89
36Kr 相比，14456Ba 核的比结合能最大，它最稳定 D ．23592U 、14456Ba 和8936Kr 相比，235
92U 核的核子数最多，它的结合能最大
6．
23290
Th 具有放射性，经以下连续衰变过程：
23222822822820890
88
89
90
82Th Ra Ac Th Pb →
→
→
→→
，最后生成稳定的20882Pb ，下列说法中
正确的是 A ．
23290
Th 和22890Th 中子数相同，质子数不同
B ．整个衰变过程共发生6次α衰变和4次β衰变
C ．228
88Ra 发生β衰变后变为22889Ac ，说明228
88Ra 原子核内有β粒子
D ．
22888
Ra 的半衰期为6.7年，取40个该种原子核，经过13.4年剩下10个该种原子核
7．下列说法正确的是（ ）
A ．普朗克为了解释黑体辐射的实验结果而提出了光子说
B ．康普顿效应说明光子不仅有能量还具有动量
C ．
是聚变反应
D ．据波尔理论可知氢原子从高能级从低能级跃迁时，电子的动能减小，电势能增大 8．科学家们对微观粒子的研究推动了科学的进步，下列符合历史事实的是 A ．普朗克发现了电子 B ．爱因斯坦提出能量子假说 C ．贝克勒尔发现了天然放射现象 D ．汤姆孙提出了原子的核式结构
9．“嫦娥四号”的核电池是利用放射性同位素23894
Pu 的衰变供电的。

静止的23894
Pu 衰变铀核
234
92
U 核X 粒子，并放出γ光子。

则下列说法正确的是（ ）
A ．X 粒子是α粒子
B ．X 粒子是β粒子
C ．γ光子是
238
94
Pu 由高能级向低能级跃迁时放出的
D ．放射性同位素
23894
Pu 的半衰期随温度降低而变大
10．氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m 1、m 2、m 3和m 4，如果氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是（ ）
A ．核反应方程式为234
112H H He +→
B ．这是一个裂变反应
C ．核反应过程中的质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－m 4
D ．核反应过程中释放的核能Δ
E ＝（m 1＋m 2－m 3－m 4）c 2
11．碘131的半衰期约为8天，某药物中含有质量为m 的碘131，经过48天后，该药物中碘131的含量大约还有（ ） A ．m/8
B ．m/16
C ．m/32
D ．m/64
12．下列对题中四幅图的分析，其中正确的是（ ）
A．从图①可知，光电效应实验中b光的频率比a光的大
B．从图②可知，能量为5eV的光子不能被处于第二能级的氢原子吸收
C．从图③可知，随着放射性物质质量的不断减少，其半衰期不断增大
D．从图④可知，α粒子散射实验表明原子核由中子和质子组成
13．中子、质子、氘核的质量分别为、、。

现用光子能量为的射线照射静止氘核使之分解，反应方程为。

若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（）
A．
B．
C．
D．
14．下列说法正确的是
A．β射线是由于原子核内的中子转化产生的
B．光电效应和康普顿效应都揭示了光具有波动性
C．一个氘核的质量等于一个质子和一个中子的质量之和
D．钴60的半衰期为5.27年，则2个钴60原子核经过5.27年将一定有1个发生衰变15．关于原子结构及原子核的知识，下列判断正确的是( )
A．处于n＝3的一个氢原子回到基态时一定会辐射三种频率的光子
B．α射线的穿透能力比γ射线强
C．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的总能量增大，电子的动能也增大
D．放射性元素的半衰期与压力、温度无关
16．下列说法不正确的是（）
A．经过6次α衰变和4次β衰变后成为稳定的原子核
B．发现中子的核反应方程是
C．200个的原子核经过两个半衰期后剩下50个
D．在中子轰击下生成和的过程中，原子核中的平均核子质量变小
17．下列四幅图分别对应着四种说法，其中正确的是
A．氢原子辐射出一个光子后，电势能增大，动能减小
B．重核的裂变反应方程可以有
C．根据α、β、γ射线的特点可知，射线1是α射线，射线2是β射线，射线3是γ射线D．天然放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定，跟所处的化学状态和外部条件有关
18．14C是碳元素的一种具有放射性的同位素，半衰期约为5700年．在某次研究中，测得考
古样品中14C的含量大约是鲜活生命体中14C含量的1
8
，样品生活的年代约是( )
A．11400年前B．17100年前C．22800年前D．45600年前
19．关于近代物理的知识，下列说法正确的是
A．结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定
B．铀核裂变的一种核反应方程为
C．设质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(m1+m2-m3)c2
D．若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应
20．下列说法中正确的是
A．根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，光子的能量越小
B．氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子绕核运动的动能减小，原子的电势能减小
C．一个基态的氢原子吸收光子跃迁到n=3激发态后，能发射出3种频率的光子
D．原子核能发生β衰变说明原子核内存在电子
21．2018年11月21日消息，中科院合肥物质科学研究院核能安全所吴宜灿研究员获得了美国核学会聚变核能杰出成就奖。

关于聚变与衰变、天然放射现象，下面说法正确的是（ ）
A ．原子核核子间的距离接近到就会发生聚变反应
B ．
衰变成
要经过6次衰变和4次衰变
C ．天然放射现象中产生的a 射线穿透能力很强且速度与光速相当
D ．衰变是放射性元素原子的核外电子具有较高能量时发生的 22．关于天然放射现象，下列说法正确的是 A ．β衰变所释放的电子是原子核外电子电离所产生的 B ．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将增大
C ．在α、β、γ这三种射线中，α射线的穿透能力最强，γ射线的电离作用最强
D ．铀核238 92(U)衰变为铅核206
82(Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变 23．下列说法中正确的是（ ）
A ．随地球自转的物体在地球上任意位置受到地球对该物体的万有引力都大于其重力
B ．磁悬浮列车运行过程中悬浮于轨道上方，所以运行的磁悬浮列车为失重状态
C ．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力
D ．法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线形象地描述电场
24．一个中子与质子发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程为112101H+n H →.若该核反
应放出的核能为ΔE ，则氘核的比结合能为（ ） A ．4E
∆ B ．3E
∆ C ．
2
E
∆ D ．ΔE
25．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是( ) A ．利用γ射线使空气电离，消除静电
B ．利用β射线照射植物的种子，使产量显著增加
C ．利用α射线来治疗肺癌、食道癌等疾病
D ．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作为示踪原子
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题 1．C 解析：C
【分析】
考查核反应规律，根据核反应的特点和核反应规律分析可得． 【详解】
A ．同等条件下，核聚变反应中比核裂变释放更多核能，是因为平均每个核子质量亏损比核裂变反应中平均每个核子质量亏损大，故A 说法不符合题意．
B ．查德威克用氮核轰击铍核的核反应方程是: 94121
4260Be He C n +→+故B 不符合题意． C ．人类第一次实现的原子核的人工转变的核反应是：144171
7281N He O H +→+符合客观实
事，C 符合题意．
D ． α射线和β射线来自原子核，γ射线是原子核释放核能时辐射出的光子流．故D 不符合题意． 【点睛】
2．D
解析：D
【解析】A 、射线的实质是电子流，射线的实质是电磁波，射线的穿透本领比较强，故A 错误；
B 、半衰期对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故B 错误；
C 、因为衰变的质量数不变，所以衰变的次数，在衰变的过程中电
荷数总共少
，则衰变的次数
，故C 错误；
D 、衰变时，原子核中的一个中子，转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，不是来自核外电子，故D 正确； 故选D 。

【点睛】射线的实质是电子流，射线的实质是电磁波；半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用；根据电荷数守恒、质量数守恒确定衰变和衰变的次数；衰变的电子来自原子核中的中子转化为质子时产生的。

3．C
解析：C 【解析】 【详解】
A ．原子核可以自发地衰变，但不是所有元素都可以发生衰变，故A 错误。

B ．放射性元素的半衰期由原子核本身决定的，与外界的温度无关，故B 错误。

C ．放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故C 正确。

D ．α、β和γ三种射线，γ射线的穿透力最强，电离能力最弱，故D 错误。

4．C
解析：C
【详解】
A.麦克斯韦通过理论研究发现，电磁波在真空中的传播速度等于光速，故A 不符合题意。

B.卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，建立了原子的核式结构模型，故B 不符合题意。

C.贝克勒尔发现了天然放射性现象，说明原子核具有复杂结构，故C 符合题意。

D.查德威克用粒子轰击铍原子核，打出一种新的粒子叫中子，故D 不符合题意。

5．D
解析：D 【解析】 【详解】
A 、
B ．根据电荷数守恒、质量数守恒可知，X 的电荷数为0，质量数为1，X 为中子，A 、B 错误；
C ．由图可知，在56Fe 附近原子核的比结合能最大，然后随核子数的增大，比结合能减
小，23592U 、14456Ba 和8936Kr 相比，89
36Kr 核的比结合能最大、最稳定，C 错误； D ．23592U 、14456Ba 和8936Kr 相比，235
92U 核的核子数最多，它的结合能最大，D 正确；
故选D 。

6．B
解析：B 【解析】 【详解】 A.
23290
Th 和22890Th 具有相同的质子数属于放射性同位素，其原子核的质子数相同，中子数
不同，故A 项不符合题意； B. β衰变质量数不变，故
232-208=4x
则
x =6
发生6次α衰变，根据电荷数守恒可知：
90-82=2x -y
得到：
y =4
发生4次β衰变，故B 项符合题意； C.
22888
Ra 发生β衰变后变为22889Ac ，是228
88Ra 原子核内一个中子转化为一个质子并放出电
子，并非原子核内有电子，故C 项不符合题意；
D. 半衰期对个别的放射性原子没有意义，故D 项不符合题意.
7．B
解析：B 【解析】 【详解】
A.普朗克提出了能量子理论解释黑体辐射；故A 项错误.
B.康普顿效应说明光子不仅有能量还具有动量；故B 项正确.
C.该反应为铀核的裂变反应方程式，中子既是反应物又是生成物，为链式反应；故C 项错误.
D.从高能级向低能级跃迁，电子的轨道半径变小则电子的动能增大，库仑力做正功有电势能减小；故D 项错误.
8．C
解析：C 【解析】 【详解】
A ．汤姆孙发现了电子，选项A 错误；
B ．普朗克提出能量子假说，选项B 错误；
C ．贝克勒尔发现了天然放射现象，选项C 正确；
D ．卢瑟福提出了原子的核式结构理论，选项D 错误．
9．A
解析：A 【解析】 【详解】
根据质量数守恒与电荷数守恒可知，
23894
Pu 的衰变方程为238234
494922Pu U He γ→++，可知
X 为α粒子。

故A 正确，B 错误；衰变后的铀核处于激发态，γ光子是铀核234
92
U 由高能级
向低能级跃迁时放出的。

故C 错误；半衰期是由放射性元素本身决定的，与外界温度无
关。

故D 错误
10．D
解析：D 【解析】 【分析】 【详解】
A. 核反应过程中质量数和电荷数守恒，由此可知核反应方程为
2341
1
120H He n H +→+
故A 项与题意不相符；
B. 该反应为聚变反应，故B 项与题意不相符；
C. 该反应的中质量亏损为：△m =m 1+m 2-m 3-m 4，故C 项与题意不相符；
D. 根据质能方程得
221234()E mc m m m m c ∆=∆=+--
故D 项与题意相符．
11．D
解析：D
【分析】 【详解】
碘131的半衰期约为8天，经过48天后，碘131的剩余质量为：
1264t T
r m m m ⎛⎫
=⋅=
⎪⎝⎭
故D 正确，ABC 错误
12． A
解析：A 【解析】 【分析】 【详解】
A 、根据爱因斯坦光电效应方程0k
E h W ν=-，k c E eU =，联立得0
c W h
U e e
ν=-
．因为b a U U >，故b a νν>，A 正确；
B 、吸收光子能量发生跃迁，吸收的光子能量需等于两能级间的能级差，5 3.4ev ev >，所以能量为5eV 的光子能被处于第二能级的氢原子吸收并发生电离，B 错误；
C 、半衰期与物质质量无关，C 错误；
D 、α粒子散射实验表明了原子的核式结构，还不能证明出由质子和中子组成，D 错误．
13．C
解析：C 【解析】 【详解】
氘核分解成中子、质子时，质量增加，所以 ，
中子动能为。

A. ，与结论不相符，选项A 不符合题意；
B. ，与结论不相符，选项B 不符合题意；
C. ，与结论相符，选项C 符合题意；
D.
，与结论不相符，选项D 不符合题意。

14．A
解析：A 【解析】
【详解】
A、原子核内的中子转化为一个电子和一个质子产生了β射线，A对；
B、光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性，B错；
C、根据质能方程知道在核反应中存在着质量亏损，所以一个氘核的质量不等于一个质子和一个中子的质量之和，C错；
D、半衰期是统计规律，对单个或者少数是不成立的，D错
故本题答案选：A
15．D
解析：D
【解析】
处于n＝3的一个氢原子回到基态时最多会辐射2种频率的光子，选项A错误；α射线的穿透能力比γ射线弱，选项B错误；氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的总能量增大，电子的动能减小，选项C错误；放射性元素的半衰期与压力、温度无关，选项D正确；故选D.
16．C
解析：C
【解析】
【分析】
根据质量数守恒和电荷数守恒判断方程式，查德威克发现中子，半衰期是统计规律，裂变有质量亏损．
【详解】
衰变改变质量数，所以232-208=4×6，故经过6次衰变，衰变：90-2×6+n=82，得
n=4；故A正确；查德威克发现中子的方程式是，故B正确；半衰期是个统计规律，对少数粒子无意义，故C错误；是裂变反应，原子核中的平均核子质量变小，有质量亏损，以能量的形式释放出来，故原子核中的平均核子质量变小，故D正确；本题选错误的，故选C。

【点睛】
本题考查了核反应方程、半衰期、衰变和裂变的知识，难度不大，要注意的是半衰期是大量原子核的统计规律，对少数粒子无意义．
17．C
解析：C
【解析】
【详解】
A.一个氢原子放出光子，原子能量减小，根据，得：，电子的动能
增大，电势能减小，故A错误；
B.重核的裂变是重核俘获一个慢中子后才能发生的，所以核反应方程有：
．故B错误；
C.三种射线的穿透本领不同，根据α、β、γ射线的特点可知，射线1的穿透本领最弱，是α射线，射线3的穿透本领最强，是γ射线，射线2是β射线，故C正确；
D. 天然放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定，跟所处的化学状态和外部条件无关，故D错误；
18．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
根据
1 () 2
t
T
m m =，可知5700
11
()
82
t
=，则t=17100年，故选B.
19．D
解析：D
【解析】
【详解】
A.比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，结合能大，原子核不一定越
稳定，故A错误；
B.铀核需要俘获一个慢中子才能发生裂变，其中的一种核反应方程：
，故B错误；
C.根据爱因斯坦质能方程可知，设质子、中子、粒子的质量分别为，两个质子
和两个中子结合成一个粒子，释放的能量是，故C错误。

D.根据玻尔理论可知，氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光子的能量大于氢原子从
n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光的能量，根据光电效应发生的条件可知，若氢原子从
n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向
n=2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应，故D正确。

20．A
解析：A
【解析】
【详解】
A.根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越短能量越大，光的波长越大，光子的能量越小；故A正确.
B.氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光
子，原子的电势能减小，根据库仑力提供向心力可知：
，则电子绕核运动的动
能增大；故B 错误. C.一群基态的氢原子吸收光子跃迁到n =3激发态后，最多发射出三种频率的光子，一个基态的氢原子吸收光子跃迁到n =3激发态后，最多发射出两种频率的光子；故C 错误.
D.β衰变的实质是原子核内的中子转化为质子而同时释放出电子，该电子并不是原子核中的电子；故D 错误.
21．B
解析：B
【解析】
【详解】
A ．要使原子核发生聚变反应，必须使核子间的距离接近到10-15m 。

故A 错误。

B ．设x 次α衰变和y 次β衰变，根据质量数守恒和电荷数守恒得：4x +208=232，2x -y +82=90，解得：x =6，y =4，故衰变成要经过6次α衰变和4次β衰变。

故B 正
确。

C ．α射线是速度为0.1c 的氦核流，穿透能力最弱。

γ射线穿透能力最强且速度与光速相当。

故C 错误。

D ．β衰变放出的电子是来自原子核发生衰变时的产物。

故D 错误。

22．D
解析：D
【解析】
【详解】
A ．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的，故A 错误；
B ．半衰期的大小与放射性元素的温度无关，故B 错误；
C ．在α、β、γ，这三种射线中，α射线的电离作用最强，γ射线的穿透能力最强，故C 错误；
D ．铀核238 92(U)衰变为铅核206
82(Pb)的过程中，电荷数少10，质量数少32，设经过n 次α衰变，m 次β衰变，则有： 432210n n m =-=，
解得：
86n m ==，
故D 正确。

23．D
解析：D
【解析】
【详解】
A.地球上随地球一起自转的物体，在两极以外的区域，万有引力的一个分力充当向心力，另一分力是重力，两分力间夹角小于直角，万有引力大于重力；在两极地区，向心力为
零，则万有引力等于重力；故A错误。

B.磁悬浮列车处于悬浮状态，在竖直方向受力平衡，不是失重状态，故B错误。

C.β射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即β粒子，它具有中等的穿透能力，故C错误。

D.英国物理学家法拉第最早引入了电场的概念，并提出电场线和磁感线来形象表示电场和磁场，故D正确。

24．C
解析：C
【解析】
【详解】
根据结合能的定义可知，质子与中子发生核反应，生成氘核的过程中放出的能量等于氘核的结合能，所以氘核的结合能等于△E；氘核有两个核子，所以氘核的比结合能为△E/2．故C正确，ABD错误．故选C．
25．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A、γ射线的电离本领最弱，故消除静电的效果最差，而用α射线消除静电最好，A错误．
B、人们利用γ射线照射种子，可以使种子内的遗传物质发生变异，培育出新的优良品种，故B错误．
C、治疗肺癌用的“γ刀”是利用了γ射线具有很高的能量，穿透能力很强的特性，故C错误．
D、放射性同位素具有相同的化学性质和不同的物理性质，则作为示踪原子，D正确．
故选D。