高考物理近代物理知识点之原子核专项训练及答案

高考物理近代物理知识点之原子核专项训练及答案
一、选择题
1．由核反应产生，且属于电磁波的射线是（）
A．α射线B．γ射线C．X射线D．阴极射线
2．一个氘核（）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
3．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。

下列说法符合历史事实的是（）
A．卢瑟福在原子核人工转变的实验中发现了中子
B．爱因斯坦为了解释光电效应的实验规律提出了光子说
C．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
D．查德威克利用α射线轰击氮原子核获得了质子
4．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
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．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．
7．C发生放射性衰变成为N，半衰期为5700年。

已知植物存活期间，其体内C与
C的比例不变；生命活动结束后，C的比例持续减少。

现通过测量得知，某古木样品中C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。

下列说法正确的是
A．该古木采伐的年代距今约2850年
B．C衰变为N的过程中放出射线
C．C、C具有相同的中子数
D．增加样品测量环境的压强将加速C的衰变
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＝mc2可知质量与能量可以相互转化
9．如图是描述原子核核子的平均质量与原子序数Z的关系曲线，由图可知（）
A．原子核A分裂成原子核B和C时质量增加
B．原子核A的比结合能比原子核C的比结合能大
C．原子核D和E结合成原子核F一定释放能量
D．原子核A的结合能一定比原子核C的结合能小
10．“嫦娥四号”的核电池是利用放射性同位素238
94Pu的衰变供电的。

静止的238
94
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238
94
Pu的半衰期随温度降低而变大
11．有关放射性知识，下列说法正确的是（）
A．β衰变是原子核内的中子转化成质子和电子从而放出电子的过程
B．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个氡原子核
C．23892U→23490Th＋4
2
He＋γ，其中γ只是高能光子流，说明衰变过程中无质量亏损
D．γ射线一般伴随着α或β射线产生，这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强
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: 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 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．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
15．有关近代原子物理的若干叙述，下列说法正确的是 A ．卢瑟福通过分析α粒子轰击氮核实验结果，发现了中子 B ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应 C ．玻尔理论指出原子可以处于连续的能量状态中
D ．现已建成的核电站利用的是放射性同位素衰变放出的能量 16．天然放射性元素23290
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．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 18．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
19．关于碳14的衰变方程14
6C→A
Z X+0
1-e ，下面说法正确的是 A ．A 等于13，Z 等于5 B ．A 等于14，Z 等于7 C ．A 等于14，Z 等于5
D ．A 等于13，Z 等于6
20．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
21．14
C 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
22．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步，下列表述符合物理学史实的是
A ．普朗克通过对阴极射线的研究，最早发现了电子
B ．玻尔为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论
C ．贝可勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的
D ．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了的核式结构模型 23．关于衰变，以下说法正确的是
A ．同种放射性元素衰变快慢是由原子所处化学状态和外部条件决定的
B ．
23892
U (铀)衰变为22286Rn (氡)要经过4次α衰变和2次β衰变
C ．β衰变的实质是原子核外电子挣脱原子核的束缚形成的高速电子流
D ．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个
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
25．一个中子与质子发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程为112
101H+n H →.若该核反
应放出的核能为ΔE ，则氘核的比结合能为（ ） A ．
4
E
∆
B ．3E
∆ C ．
2
E
∆ D ．ΔE
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一、选择题 1．B 解析：B 【解析】
由核反应产生，且属于电磁波的射线是γ射线；α射线和阴极射线都不是电磁波；X 射线是电磁波，但不是由核反应产生；故选B.
2．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。

3．B
解析：B 【解析】 【详解】
A .卢瑟福第一次实现了原子核的人工转变并发现了质子，故A 错误；
B .爱因斯坦为了解释光电效应的实验规律提出了光子说，故B 正确；
C .贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，提出了原子内部有复杂的结构， 是卢瑟福提出了核式结构模型，故C 错误；
D .卢瑟福利用射线轰击氮原子核获得了质子，故D 错误；
4．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
C.因为射线甲受洛仑兹力向左，所以甲带正电，是由 粒子组成，C错误。

D.链式反应属于重核裂变，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．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。

7．B
解析：B
【解析】
【详解】
A.，某古木样品中C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，可知刚好经历了一个半衰期，也就是5700年，故A错误；
B.C衰变为N的过程是：，发生了β衰变，放出射线，故B正确；
C.C有6个质子、6个中子，C有6个质子、8个中子，它们的质子数相同，中子数不同，故C错误；
D.放射性元素的衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，与环境的压强无关，所以增加样品测量环境的压强不能加速C的衰变，故D错误。

8．B
解析：B
【解析】
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＝mc2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．C
解析：C
【解析】
【详解】
A.A核裂变成B和C的反应过程中核子的平均质量减小，即出现质量亏损，故A错误；
B.原子核A比原子核C的核子平均质量大，原子核C比原子核A更稳定，故原子核A的比结合能比原子核C的比结合能小，故B错误；
C.核反应过程中核子平均质量减小，出现质量亏损，释放能量，故C正确；
D.原子核A的原子序数大于原子核C的原子序数，即原子核A的结合能大于原子核C的结合能，故D错误.
10．A
解析：A
【解析】
【详解】
根据质量数守恒与电荷数守恒可知，238
94Pu的衰变方程为2382344
94922
Pu U Heγ
→++，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
11．A
解析：A
【解析】
【详解】
A. β衰变是原子核内的中子转化成质子和电子从而放出电子的过程，故A正确；
B.半衰期是统计学规律，对少量原子核没有意义，故B错误；
C. 反应过程中能量以γ光子的形式辐射出去，根据质能方程2
=
E mc
∆，能量减少，则物体的质量减少．所以辐射能量，则质量一定亏损，故C错误；
D. γ射线是光子，不带电，所以电离能力最弱，故D错误。

故选A。

12．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】
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．D
解析：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
15．B
解析：B
【详解】
A．卢瑟福通过分析α粒子轰击氮核实验结果，发现了质子，中子是查德威克发现的，故A错误；
B．太阳内部发生的核聚变，会产生大量的能量，这些能量以太阳光的形式辐射出来，故B正确；
C．玻尔理论指出原子可以处于不连续的能量状态中，能量状态是分立的、量子化的，故C错误；
D．现已建成的核电站利用的是核裂变放出的能量，故D错误。

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．C
解析：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．
18．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．
19．B
解析：B
【解析】
【分析】
根据质量数和电荷数守恒可求解A和Z的值。

【详解】
根据质量数和电荷数守恒可知：14=A；6=Z+(-1)，解得Z=7，故选B.
20．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；
21．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.
22．D
解析：D
【解析】
【详解】
A.汤姆生通过对阴极射线的研究，最早发现了电子，故A错误.
B.普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故B错误.
C.贝可勒尔发现了天然放射现象，但没有发现原子核是由质子和中子组成的，故C错误.
D.卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，故D正确. 23．B
解析：B
【解析】
【详解】
A．原子核的半衰期与所处的化学状态和外部条件无关，由内部自身因素决定，故A错误．
B．经过4次α衰变和2次β衰变后，则质量数减小4×4=16，而电荷数减小4×2-2=6，因
此238
92U（铀）衰变为222
86
Rn，故B正确．
C．β衰变是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，故C错误．D．放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变所需要的时间，对个别的原子没有意义，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．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．。