高考物理近代物理知识点之原子核专项训练及解析答案(4)

高考物理近代物理知识点之原子核专项训练及解析答案(4)
一、选择题
1．下列四幅图是教材中的几个实验装置图，科学家提出原子核式结构的实验装置是
（）
A．B．
C．D．
2．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
3．如图所示，一个静止的铀核，放在匀强磁场中，它发生一次α衰变后变为钍核，α粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动，则以下判断正确的是（）
A．1是α粒子的径迹，2是钍核的径迹
B．1是钍核的径迹，2是α粒子的径迹
C．3是α粒子的径迹，4是钍核的径迹
D．3是钍核的径迹，4是α粒子的径迹
4．为提出原子核式结构模型提供依据的实验或现象是
A．α粒子散射实验B．电子的发现
C．质子的发现D．天然放射现象
5．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
6．若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，则相同质量的A和B，经过20天后，剩下的质量之比m A:m B
A．1:2 B．2:1．C．30:3 D．31:30
7．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（）
A ．图（甲）：用紫外线照射到金属锌板表面时会发生光电效应，当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
B ．图（乙）：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
C ．图（丙）：氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会吸收一定频率的光子
D ．图（丁）：原有50个氡核，经过一个半衰期的时间，一定还剩余25个
8．关于原子物理知识，下列说法正确的是（ ）
A ．γ射线是高速运动的电子流
B ．太阳辐射能量的主要来源是太阳内部发生的轻核聚变
C ．的半衰期为5天，10g 经过10天后还剩下5g
D ．由爱因斯坦质能方程
E ＝mc 2可知质量与能量可以相互转化
9．对原子的认识，错误．．
的是 A ．原子由原子核和核外电子组成
B ．原子核的质量就是原子的质量
C ．原子核的电荷数就是核中的质子数
D ．原子序数等于核电荷与电子电荷大小的比值
10．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
11．一个234
91Pa 原子核内的质子数、中子数、核子数分别为( )
A ．91 个 91 个 234 个
B ．143 个 91 个 234 个
C ．91 个 143 个 234 个
D ．234 个 91 个 143 个
12．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: 941210
42611Be 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：1441717281N 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
13．下列说法正确的是( )
A ．某种放射性元素的半衰期为T,则这种元素的12个原子核在经过2T 时间后，这些原子核一定还有3个没有发生衰变
B ．根据爱因斯坦的光电效应方程E K =hv 一W ，若频率分别为1γ和2γ (1γ<2γ)的光均能使某种金属发生光电效应，则频率为1γ的光照射该金属时产生的光电子的初动 能一定比频率为2γ的光照射该金属时产生的光电子的初动能更大
C ．氢原子由高能级向低能级跃迁时，从n=4能级跃迁到n=2能级所放出的光子恰能使某种金属发生光电效应，则处在n=4能级的一大群氢原子跃迁时所放出的光子中有4种光子能使该金属发生光电效应
D ．放射性元素发生β衰变时，放射性元素的原子放出核外电子，形成高速电子流β 射线。

14．实验观察到，静止在匀强磁场中A 点的原子核发生衰变，衰变产生的新核与释放出的粒子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图。

则下列说法正确的是（ ）
A ．发生的α衰变，磁场方向垂直纸面向里
B ．发生的α衰变，磁场方向垂直纸面向外
C ．发生的β衰变，磁场方向垂直纸面向里
D ．发生的β衰变，磁场方向垂直纸面向外
15．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
16．对核反应的下列说法正确的是
A ．核反应方程1441717281N He O H +→+是属于α衰变
B ．发生核反应23411120H H He n +→+需要吸收能量
C ．核反应235
189
144
1920365603U n Kr Ba n +→++是属于裂变
D ．发生β衰变实质是质子向中子转变
17．下列说法正确的是( )
A ．卢瑟福的原子核式结构模型很好的解释了α粒子散射实验
B ．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子核是有复杂结构的
C ．β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的
D ．查德威克发现了天然放射现象说明原子具有复杂的结构
18．天然放射性元素
23290Th （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
19．下列叙述中，符合物理学史事实的有（）
A．卢瑟福通过人工转变的方法发现了中子
B．汤姆孙在对阴极射线研究的过程中发现了质子
C．卢瑟福通过对α粒子散射的研究，提出了原子的核式结构学说
D．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现了原子核是由质子和中子组成的
20．2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过（钙48）轰击（锎249）发生核反应，成功合成了第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子充数最大的元素．实验表面，该元素的原子核先放出3个相同的粒子，再连续经过3次
衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子是
A．中子B．质子C．电子D．粒子
21．关于、、三种射线，下列说法中正确的是
A．射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强
B．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
C．射线一般伴随着或射线产生，它的穿透能力最强
D．射线是电磁波，它的穿透能力最弱
22．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23．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238
91
Pa（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
24．下列现象中，与原子核内部变化有关的是
A．天然放射现象
B．光电效应现象
C．α粒子散射现象
D．感应起电现象
25．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
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一、选择题
1．C
解析：C
【解析】
【详解】
A.图A光电效应实验，说明光具有粒子性.故选项A不符合题意.
B.图B为阴极射线实验，阴极射线是在1858年利用低压气体放电管研究气体放电时发现的。

1897年约瑟夫•约翰•汤姆逊根据放电管中的阴极射线在电磁场和磁场作用下的轨迹确定阴极射线中的粒子带负电，并测出其荷质比，这在一定意义上是历史上第一次发现电子．故选项B不符合题意.
C.图C为α粒子散射实验，发现了原子的核式结构模型．故选项C符合题意.
D.图D是天然放射现象实验，说明了原子核有更加复杂的结构．故选项D不符合题意. 2．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．
3．B
解析：B
【解析】
由于原来的铀核静止，而衰变前后动量守恒，所以衰变后两粒子的速度方向相反，又知道α粒子和钍核都带的是正电，所以根据左手定则可得轨迹为外切，所以3和4的轨迹错
误，根据半径公式
mv p
r
qB qB
==，可知电量大的轨道半径小，知1是钍核的径迹，2是α
粒子的径迹，B正确．
4．A
解析：A
【解析】
【详解】
A.卢瑟福根据粒子散射实验的现象，提出了原子核式结构模型，故选项A正确；
BCD.电子的发现使人们认识到原子有复杂的结构；质子的发现说明了原子核是由质子和中子组成的；天然放射现象的发现使人们认识到原子核有复杂的结构，故选项B 、C 、D 错误。

5．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；
6．A
解析：A
【解析】
试题分析：相同质量的A 和B ，经过20天后，即A 经过5个半衰期，B 经过4个半衰期，剩下的质量分别是51()2、4
1()2，所以答案为A
考点：半衰期
点评：本题考查了原子核半衰期的理解和计算，基础且简单，容易掌握． 7．B
解析：B
【解析】
【详解】
A ．根据光电效应方程
，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，A 错
误；
B ．卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，B 正确；
C ．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，能量减小，向外辐射一定频率的光子，C 错误；
D ．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对少数的原子核不适用，D 错误。

8．B
解析：B
【解析】
【详解】
A.β射线是高速运动的电子流，γ射线为电磁波，故A 项错误；
B.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，故B 项正确；
C.的半衰期是5天，10克经过10天后还剩下
；故C 项错误.
D.爱因斯坦质能方程E ＝mc 2表明，物体具有的能量和它的质量之间有简单的正比关系，不能理解为质量与能量是可以相互转化的；故D 项错误.
9．B
解析：B
【解析】
【详解】
A ．原子由原子核和核外电子组成，故 A 正确；
B ．原子核的质量与电子的质量和就是原子的质量，故B 错误；
C ．原子核的电荷数就是核中的质子数，故C 正确；
D ．原子序数等于核电荷与电子电荷大小的比值，故D 正确．
本题选错误的，故选B ．
10．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；
11．C
解析：C
【解析】
原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子．
234
91Pa 的原子序数为91，即质子数为91，核子数为234，中子数等于核子数减去质子数，即为234−91=143，故C 正确，ABD 错误．
故选C ．
12．C
解析：C
【解析】
【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: 941214260Be 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：1441717281N 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】
13．C
解析：C
【解析】
【详解】
原子核有半数发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期，是大量原子核衰变的统计结果，对少量的放射性元素的原子核，无法确定，故A 错误；根据爱因斯坦的光电效应方程E k =hγ-W ，若频率分别为γ1和γ2（γ1<γ2）的光均能使某种金属发生光电效应，则频率为γ1的光照射该金属时产生的光电子的最大初动能一定比频率为γ2的光照射该金属时产生的光电子的最大初动能更小，故B 错误；氢原子由高能级向低能级跃迁时，从n =4能级跃迁到n =2能级所放出的光子恰能使某种金属发生光电效应，从n =4能级跃迁到n =3能级所放出的光子不能使某种金属发生光电效应，从n =3能级跃迁到n =2能级所放出的光子不能使某种金属发生光电效应，其余跃迁时所放出的光子都能使某种金属发生光电效应，即则处在n =4能级的一大群氢原子跃迁时所放出的光子中有4种光子能使该金属发生光电效
应．故C 正确；β射线的本质是原子核内部一个中子变成一个质子和电子产生的，故D 错误。

所以C 正确，ABD 错误。

14．C
解析：C
【解析】
【详解】
原子核发生衰变时，根据动量守恒可知两粒子的速度方向相反，动量的方向相反，大小相等；根据左手定则可知，若是发生α衰变，则α粒子与新核都带正电，由于粒子动量的方向相反，所以洛伦兹力的方向相反，是外切圆；若发生β衰变，β粒子是电子，带负电，由于粒子动量的方向相反，所以洛伦兹力的方向相同，是内切圆。

故该原子核发生的是β衰变，由半径公式mv P r qB qB
==分析得知，r 与电荷量成反比，β粒子与新核的电量大小分别为e 和n e （n 为新核的电荷数），则β粒子与新核的半径之比为：n e ：e=n ：1．所以半径比较大的轨迹是衰变后β粒子的轨迹，新核沿顺时针方向运动，在A 点受到的洛伦兹力向左，由左手定则可知，磁场的方向向里
A. 发生的α衰变，磁场方向垂直纸面向里与分析不相符，故A 项与题意不相符；
B. 发生的α衰变，磁场方向垂直纸面向外与分析不相符，故B 项与题意不相符；
C. 发生的β衰变，磁场方向垂直纸面向里与分析相符，故C 项与题意相符；
D. 发生的β衰变，磁场方向垂直纸面向外与分析不相符，故D 项与题意不相符。

15．D
【解析】
【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
16．C
解析：C
【解析】
A 中核反应属于人工转变方程，选项A 错误；
B 中核反应是轻核聚变，放出能量，选项B 错误；
C 中核反应是重核裂变反应，选项C 正确；发生β衰变实质是中子向质子转变时，放出电子，选项
D 错误；故选C.
17．A
解析：A
【解析】
【详解】
A ．卢瑟福的原子核式结构模型很好的解释了α粒子散射实验，故A 项正确．
B ．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，是卢瑟福根据α粒子散射实验结果提出了原子的核式结构学说．故B 项错误．
C ．β衰变所释放的电子是原子核内110011n H e -→+所形成的，故C 项错误．
D ．贝克勒尔发现了天然放射现象，由于天然放射性是原子发生变化而产生的，则说明原子核是有内部结构的．故D 项错误．
18．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．
19．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．查德威克在原子核人工转变的实验中，首先发现了中子，A错误；
B．卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子，汤姆生发现了电子，说明原子可以再分，B 错误；
C．卢瑟福通过对α粒子散射的研究，提出了原子的核式结构学说，C正确；
D．卢瑟福发现了质子，但到1932年查德威克发现了中子才使人们认识到原子核是由质子和中子组成的，D错误．
20．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
因为在衰变的过程中质量守恒,电荷守恒.根据电荷守恒定律可得，，X粒子的电荷量为零．再根据质量守恒，，所以X粒子的质量数为1．所以该粒子为中子．故A正确，BCD错误。

21．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
α射线的穿透能力最弱，故选项A错误；β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它的穿透能力不是最强，选项B错误；γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透能力最强，选项C正确；D错误．
22．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.
23．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。

24．A
解析：A
【解析】
【详解】
A、天然放射现象是原子核内部发生变化自发的放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，反应的过程中核内核子数，质子数，中子数发生变化，A正确；
B、光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，B错误；
C、α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，C错误；
D、静电感应讫点现象是电荷的重新分布，从而带点，与原子核内部变化无关，D错误。

25．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.。