高考物理晋中近代物理知识点之原子核易错题汇编附答案

高考物理晋中近代物理知识点之原子核易错题汇编附答案
一、选择题
1．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
2．太阳内部有多种热核反应，其中的一个反应方程是：234112H+H He+x →，若已知2
1H 的
质量为1m ，3
1H 的质量为2m ，42He 的质量为
3m ，x 的质量为4m ，则下列说法中正确的是
A ．x 是质子
B ．x 是电子
C ．这个反应释放的核能为()2
1234E m m m m c ∆=+--
D ．21H 和3
1H 在常温下就能够发生聚变
3．一个氘核（）与一个氚核（
）发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量
亏损，则聚变过程中 A ．吸收能量，生成的新核为 B ．吸收能量，生成的新核为 C ．放出能量，生成的新核为
D ．放出能量，生成的新核为
4．下列关于α粒子的说法，正确的是 A ．α粒子是氦原子核，对外不显电性
B ．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子“枣糕模型”
C ．天然放射现象中， α粒子形成的射线速度很快，穿透能力很强
D ．核反应238234
9290U TH X →+中，X 代表α粒子，则是α衰变
5．物理教材中有很多经典的插图能够形象的表现出物理实验、物理现象及物理规律，下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是
A ．甲图中，卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子
B ．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
C ．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由粒子组成
D ．丁图中，链式反应属于轻核裂变 6．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
7．由于地震、山洪等原因将大量的金丝楠及其他树种深埋，经千万年碳化、氧化、冲刷形成似石非石、似木非木的植物“木乃伊”，又叫碳化木，俗称乌木，已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例与大气中相同，生命活动结束后，14C衰变为14N，14C的比例持续减少，其半衰期约为5700年，现通过测量得知，某乌木样品中14C的比例恰好是现代植物所制样品的二分之一。

下列说法正确的是（）
A．该乌木的形成年代距今约为11400年
B．该乌木的形成年代距今约为5700年
C．12C、13C、14C具有相同的中子数
D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
8．某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束，如图所示，下列说法正确的是
A．射线1的电离作用在三种射线中最强
B．射线2贯穿本领最弱，用一张白纸就可以将它挡住
C．放出一个射线1的粒子后，形成的新核比原来的电荷数少1个
D．一个原子核放出一个射线3的粒子后，质子数和中子数都比原来少2个
9．中国大科学装置“东方超环”（EAST）近期实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破。

由于其内部核反应原理与太阳类似，因此“东方超环”也被称为“人造太阳”“人造太阳”采用的核反应方程可能是（）
A．
B．
C．
D．
10．下列关于原子和原子核的说法正确的是( )
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
11．太阳内部发生核反应方程，该反应出现了质量亏损下列说法正确的是A．x是负电子，反应过程放出能量
B．x是正电子，反应过程放出能量
C．x是负电子，反应过程吸收能量
D ．x 是正电子，反应过程吸收能量 12．由于放射性元素镎的半衰期很短，在自然界很难被发现，只有通过人工的方法
制造，已知镎经过一系列α衰变和β衰变后变成铋
，下列说法正确的是
（ ） A ．镎
原子核比铋
原子核多28个质子
B ．发生了7次α衰变和6次衰变
C ．一定量的放射性该元素，随着存放时间的推移，放射线的穿透力越来越弱
D ．镎
原子核的平均结合能小于衰变后生成的原子核的平均结合能
13．下列说法正确的是
A ．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律
B ．α射线是高速运动的带电粒子流，穿透能力很强
C ．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子
D ．发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
14．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m 的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有（ ） A ．0 B ．m/4 C ．m/8
D ．m/16
15．2017年12月29日，中国首个快堆核电示范工程在福建霞浦开工建设．“快堆”核反应
进程依次为：23823923923992
92
93
94
U U Np Pu →
→→
，下列说法正确的是( )
A ．23892U 和23992U 是同位素，其原子核内中子数相同
B ．23892U 变为23992U 发生了α衰变
C ．
23892
U 变为23992U 发生了β衰变
D ．1g
23992
U 经过一个半衰期，23992U 原子核数目变为原来的一半
16．天然放射性元素232
90
Th （钍）经过一系列α衰变和β衰变之后，变成20882Pb （铅）．下
列论断中正确的是
A ．铅核比钍核少23个中子
B ．铅核比钍核少24个质子
C ．衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变
D ．衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变
17．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 18．下列实验或发现中能提示原子具有核式结构的是 A ．粒子散射实验 B ．光电效应实验
C ．中子的发现
D ．氢原子光谱的发现
19．下列关于原子和原子核的说法正确的是（ ）
A ．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的
B ．238
92U （铀）衰变为23891Pa （镤）要经过1次α衰变和2次β衰变
C ．质子与中子结合成氘核的过程中发生质量亏损并释放能量
D ．β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流
20．某放射性元素经过21.6天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( ) A ．3.8天 B ．7.2天 C ．10.8天
D ．21.6天
21．下列说法正确的是（ ）
A ．α粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子构成
B ．平均结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C ．核力是短程力，其表现一定为吸引力
D ．质子、中子、α粒子的质量分别为1m 、2m 、3.m 质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是：()2
123m m m c +-
22．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
23．2018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
24．根据爱因斯坦的研究成果，物体的能量和质量的关系是E ＝mc 2，这一关系叫爱因斯坦质能方程．质子的质量为m p ，中子的质量为m n ，氦核的质量为m α，下列关系式正确的是( ) A ．m α＝(2m p ＋2m n ) B ．m α<(2m p ＋2m n ) C ．m α>(2m p ＋2m n )
D ．以上关系式都不正确
25．“两弹一星”是对中国依靠自己的力量掌握核技术和空间技术的统称，是20世纪下半叶中华民族创建的辉煌伟业，其中“两弹”所涉及的基本核反应方程有：①
2351901361
92
038540U+n Sr+Xe+10n →，②23411120H H He n +→+，关于这两个方程，下列说法正
确的是
A ．方程①属于α衰变
B ．方程②属于轻核聚变
C ．方程①的核反应是太阳能的源泉
D ．方程②中的3
1H 与4
2He 互为同位素
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一、选择题 1．C 解析：C 【解析】 【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。

2．C
解析：C 【解析】 【分析】 【详解】
AB ．根据核反应方程式质量数和核电荷数守恒，可知x 的电荷数是0，质量数是1，所以x 是中子，故AB 错误；
C ．由质能方程可知，这个反应释放的核能为()2
1234E m m m m c ∆=+--，故C 正确；
D ．21H 和3
1H 在只有在极高温度下才能够发生聚变反应，故D 错误．
3．D
解析：D 【解析】 【详解】
根据爱因斯坦质能方程，可知在核聚变中存在质量亏损，则核反应过程中一定
会释放大量的能量，根据核反应过程中质量数守恒可得
，解得
，根据核
反应过程中核电荷数守恒可得，解得
，故新核为是
，故选项D 正
确，A 、B 、C 错误。

4．D
解析：D
【解析】α粒子是氦原子核，带正电，A 错误；卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子“核式结构模型”，B 错误；天然放射性现象中产生的α射线速度为光速的十分之一，电离
能力较强，穿透能力较弱．C 错误．根据电荷数守恒和质量数守恒得：
2382344
92
902U TH He →
+，故X 代表α粒，该反应是α衰变，D 正确；选D.
【点睛】天然放射性现象中产生的α射线速度为光速的十分之一，电离能力较强，穿透能力较弱．根据电荷数守恒、质量数守恒进行判断．
5．B
解析：B 【解析】 【详解】
A. 卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，A 错误。

B.根据光电效应规律可知在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，B 正确。

C.因为射线甲受洛仑兹力向左，所以甲带正电，是由α粒子组成，C 错误。

D.链式反应属于重核裂变，D 错误。

6．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。

7．B
解析：B 【解析】 【详解】 AB .设原来
的质量为
，衰变后剩余质量为M 则有：
，其中n 为发生半衰
期的次数，由题意可知剩余质量为原来的，故n =1，所以死亡时间为5700年，A 错误B 正确；
C .12C 、13C 、14C 具有相同的质子数和不同的中子数，C 错误；
D .放射元素的半衰期与物理环境以及化学环境无关，D 错误。

8．D
解析：D 【解析】 【详解】
A. 射线3在电场中向负极板偏转，射线3为α粒子，电离作用在三种射线中最强；故A 错误.
B. 射线2在电场中不偏转，射线2为γ射线，其贯穿本领最强；故B错误.
C. 射线1在电场中向正极板偏转，射线1是β粒子，放出一个射线1的粒子后，形成的新核比原来的电荷数多1个；故C错误.
D.射线3为α粒子，一个原子核放出一个射线3的粒子后，质子数和中子数都比原来少2个；故D正确.
9．B
解析：B
【解析】
【详解】
“人造太阳”利用类似于太阳的核聚变原理产生能量，与核电站中的核裂变不同，其核聚变方程式为：
A. 与分析结论不符，故不符合题意。

B. 与分析结论相符，故符合题意。

C. 与分析结论不符，故不符合题意。

D. 与分析结论不符，故不符合题意。

10．B
解析：B
【解析】
【详解】
试题分析：
A．β衰变现象中放出的电子是核内中子转变为质子时放出的，不能说明电子是原子核的组成部分，A错误；
B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化，即原子处在一系列不连续的能量状态中，B 正确；
C．放射性元素的半衰期与外界因素无关，温度升高半衰期不变，C错误；
D．比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，D错误；
故选B。

【名师点睛】
此题考查了原子物理知识的几个知识点；要知道β衰变中放出的电子是核内中子转变为质子时放出的；原子总是处在一系列不连续的能量状态中，即能量量子化；放射性元素的半衰期与外界因素以及所处的化合状态无关；理解比结合能的概念.
11．B
解析：B
【解析】
【详解】
据质量数和电荷数守恒可得，核反应方程为：，则x是正电子；该反应是轻核的聚变，出现了质量亏损，反应过程放出能量。

A．x是负电子，反应过程放出能量，与分析不符，故A项不符合题意；
B ．x 是正电子，反应过程放出能量，与分析相符，故B 项符合题意；
C ．x 是负电子，反应过程吸收能量，与分析不符，故C 项不符合题意；
D ．x 是正电子，反应过程吸收能量，与分析不符，故D 项不符合题意。

12．D
解析：D 【解析】 【详解】 A . 的原子核比
少10个质子，质子数和中子数总共少28，故A 项与题意不相
符； B .设
变为
需要经过x 次α衰变和y 次β衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：
93＝2x ﹣y +83 4x ＝237﹣209
所以解得：
x ＝7，y ＝4
故B 项与题意不相符；
C .衰变的种类不变，则释放出的射线不变，其穿透性也不变，故C 项与题意不相符；
D 、由于衰变的过程中会释放一部分的能量，所以镎原子核的平均结合能小于衰变后
生成的原子核的平均结合能，故D 项与题意相符。

13．C
解析：C 【解析】 【详解】
A ．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量数守恒的规律，若释放核能，质量有亏损，故A 错误；
B ．α射线是高速运动的氦原子核,穿透能力较小，故B 错误；
C ．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时只能辐射特定频率的光子，故C 正确
D ．光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系．故D 错误；
14．D
解析：D 【解析】
碘131的半衰期约为8天，经过32天为4t
n T
=
=，碘131的剩余质量为：41()216
m
m m =⋅='，故选D ．
【点睛】半衰期是放射性原子核剩下一半需要的时间，根据公式01()2
t
T
m m =⋅求解剩余原
子核的质量．
15．D
解析：D 【解析】 【详解】 A 、
23892
U 和23992U 由于电荷数相同，即质子数相同，所以是同位素，其原子核内中子数不相
同，故A 错误； B 、C 、
23892
U 变为23992U ，电荷数不变，质量数减小1，即放出一个中子，所以不是
α衰变，也不是β衰变，故B 、C 错误；
D 、根据半衰变期公式01()2
=t
T
m m 可知，经过一个半衰变期，变为原来的一半，故D 正
确．
16．D
解析：D 【解析】 【详解】
AB ．根据质量数和电荷数守恒可知，铅核比钍核少8个质子，少16个中子，故AB 错误；
发生α衰变是放出42He ，发生β衰变是放出电子0-1e ，设发生了x 次α衰变和y 次β衰变，CD ．则根据质量数和电荷数守恒有：2x-y+82=90，4x+208=232，解得x=6，y=4，故衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变，故C 错误，D 正确． 故选D ． 【点睛】
正确解答本题的关键是：理解α、β衰变的实质，正确根据衰变过程中质量数和电荷数守恒进行解题．
17．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.
18．A
解析：A 【解析】 【详解】
在卢瑟福的α粒子散射实验中，少数α粒子能发生大角度偏转，说明原子中绝大部分质量和全部正电荷都集中在原子核上，卢瑟福就此提出了原子具有核式结构学说。

A.α粒子散射实验，与结论相符，选项A 正确； B. 光电效应实验，与结论不相符，选项B 错误；
C. 中子的发现，与结论不相符，选项C错误；
D. 氢原子光谱的发现，与结论不相符，选项D错误；
19．C
解析：C
【解析】
【分析】
卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，并没有说原子核是由质子和中子组成的；核反应方程式要遵循质量数守恒、电荷数守恒规则；氢核聚变有质量亏损，释放能量；β衰变中产生的射线实际上是原子核内的中子转化为质子同时释放一个电子。

【详解】
A．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，并不是提出了原子核是由质子和中子组成的，故A错误；
B．质量数不变，则不经过α衰变；经过1次正电子衰变后，质子变中子，核电荷数减1，
质量数不变。

因此238
92U（铀）衰变为238
91
Pa（镤）要经过1次正电子衰变，故B错误；
C．中子与质子结合成氘核的过程中能释放能量，故C正确；
D．β衰变中产生的β射线实际上是原子核内的中子转化为质子同时释放一个电子，故D 错误。

【点睛】
本题主要考查原子物理中的一些基本现象与规律，较为简单。

20．B
解析：B
【解析】
【详解】
根据半衰期公式：
1
()
2
t
T
m M
＝可得：
1
(
1
8
)
2
t
T
M
M＝，所以有，t=3T=21.6天，T=7.2天，
即半衰期为7.2天，故ACD错误，B正确。

21．B
解析：B
【解析】
【详解】
α粒子散射实验的结果得出了原子的核式结构模型，故A错误。

比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B正确。

核力是短程力，不一定是吸引力，故C错误。

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，根据爱因斯坦质能方程知，释放的能量△E=△mc2=(2m1+2m2-m3)c2，故D错误。

22．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.
23．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。

24．B
解析：B
【解析】
【详解】
核子结合成原子核时，核力做正功，放出能量，反应过程中，质量发生亏损，则mα<(2m p ＋2m n) ．故B项正确，ACD三项错误．
25．B
解析：B
【解析】
A方程①是重核在中子的轰击下变成两中等质量的核，是重核裂变，故A错误．B、方程②为两轻核合成为正等质量的核，为轻核聚变，故B正确．C、方程①为核电站的发电来源，故C错误．D、同位素因为相同的质子数不同的中子数，故D错误．故选B．
【点睛】理解裂变和聚变的特点，对于原子物理中核反应方程、裂变、聚变和衰变等基本知识要熟练掌握和应用．。