金老师教育培训备战高考25高三物理一轮单元卷：第十三单元 原子物理 A卷

一轮单元训练金卷·高三·物理(A)卷
第十三单元原子物理
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。

2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。

写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。

一、选择题：本题共10小题，每小题5分。

在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求。

全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1．关于天然放射性，下列说法不正确的是()
A．所有元素都有可能发生衰变
B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关
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射线的穿透能力最强
2．由于放射性元素237 93Np的半衰期很短，所以在自然界中一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知237 93Np经过一系列α衰变和β衰变后变成209 83Bi，下列选项中正确的是() A．209 83Bi的原子核比237 93Np的原子核少28个中子
B．237 93Np经过衰变变成209 83Bi，衰变过程可以同时放出α粒子、β粒子和γ粒子
C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变
D．237 93Np的半衰期等于任一个237 93Np原子核发生衰变的时间
3．在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看做静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是()
4．(2015·高考北京卷)下列核反应方程中，属于α衰变的是()
A．14 7N＋42He→17 8O＋11H B．238 92U→234 90Th＋42He
C．21H＋31H→42He＋10n D．234 90Th→234 91Pa＋0－1e
5．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近()
A．1036kg B．1018 kg
C．1013 kg D．109 kg
6．(高考福建卷)下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是()
A．γ射线是高速运动的电子流
B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
D．210 83Bi的半衰期是5天，100克210 83Bi经过10天后还剩下50克
7．(湖北黄冈模拟)下列说法中正确的是()
A．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构
B．232 90Th衰变成208 82Pb要经过6次α衰变和4次β衰变
C．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
D．升高放射性物质的温度，不可缩短其半衰期
8．(高考山东卷)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5 700年．已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小．现通过测量得知，某古木样品中14C 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．该古木的年代距今约5 700年
B．12C、13C、14C具有相同的中子数
C．14C衰变为14N的过程中放出β射线
D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
9．(山西模拟)核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．235 92U＋10n→141 56Ba ＋9236Kr＋a X是反应堆中发生的许多核反应中的一种，X是某种粒子，a是X粒子的个数，用m U、m Ba、m Kr分别表示23592U、141 56Ba、9236Kr核的质量，m X表示X粒子的质量，c为真空中的光速，以下说法正确的是()
A．X为中子，a＝2
B．X为中子，a＝3
C．上述核反应中放出的核能ΔE＝(m U－m Ba－m Kr－2m X)c2
D．上述核反应中放出的核能ΔE＝(m U－m Ba－m Kr－3m X)c2
10．人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是()
A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量
B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能
C．已知原子核A裂变成原子核B和C时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大
D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度
二、非选择题：本大题共4小题，共60分。

按题目要求作答。

解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

11．(高考江苏卷)(1)贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是________．
A．14 6C→14 7N＋0－1e
B．235 92U＋10n→139 53I＋9539Y＋210n
C．21H＋31H→42He＋10n
D．42He＋2713Al→3015P＋10n
(2)已知光速为c，普朗克常量为h，则频率为ν的光子的动量为________．用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为________．12．如图所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0．现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上，则：
(1)________是阴极，阴极材料的逸出功等于________．
(2)加在A、K间的正向电压为U时，到达阴极的光电子的最大动能为____________，将A、K
间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是________________．
(3)为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加U反＝________的反向电压．
(4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是________．
A．照射光频率不变，增加光强
B．照射光强度不变，增加光的频率
C．增加A、K电极间的电压
D．减小A、K电极间的电压
13．为确定爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1＝0．60 MeV 的质子轰击静止的锂核73Li，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E2＝19．9 MeV，已知质子、α粒子、锂粒子的质量分别取m p＝1．007 3 u、mα＝4．001 5 u、m Li＝7．016 0 u，求：
(1)写出核反应方程．
(2)通过计算说明ΔE＝Δmc2正确．(1 u相当于931．5 MeV)
14．一个静止的氡核222 86Rn放出一个α粒子后衰变为钋核218 84Po，同时放出能量为E＝0．09 MeV 的光子．假设放出的核能完全转变为钋核与α粒子的动能，不计光子的动量．已知M氡＝222．086 63 u、mα＝4．002 6 u、M钋＝218．076 6 u，1 u相当于931．5 MeV的能量．
(1)写出上述核反应方程；
(2)求出发生上述核反应放出的能量；
(3)确定钋核与α粒子的动能．
一轮单元训练金卷·高三·物理(A)卷
第十三单元 原子物理
答 案
1．【答案】A
【解析】选A ．自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A 错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B 、C 正确；α、β和γ三种射线电离能力依次减弱，穿透能力依次增强，选项D 正确．
2．【答案】C
【解析】选C ．209 83Bi 的中子数为209－83＝126，237 93Np 的中子数为237－93＝144，209 83
Bi 的原子核比237 93Np 的原子核少18个中子，A 错误；237 93Np 经过一系列α衰变和β衰变后变成209 83
Bi ，可以同时放出α粒子和γ粒子或者β粒子和γ粒子，不能同时放出三种粒子，B 错误；衰变过程中发生α衰
变的次数为237－2094
＝7次，β衰变的次数为2×7－(93－83)＝4(次)，C 正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核不适用，选项D 错误．
3．【答案】C
【解析】选C ．α粒子与原子核相互排斥，A 、D 错误；运动轨迹与原子核越近，力越大，运动方向变化越明显，B 错误，C 正确．
4．【答案】B
【解析】选B ．α衰变是放射性元素的原子核放出α粒子(42He)的核反应，选项B 正确．
5．【答案】D
【解析】选
D ．由爱因斯坦质能方程Δ
E ＝Δmc 2知：Δm ＝ΔE c 2＝4×1026（3×108）2
kg ≈4×109 kg ，选项D 正确．
6．【答案】B
【解析】选B ．
β射线是高速电子流，而γ射线是一种光子流，选项A 错误．氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更近，动能增大，选项B 正确．太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变，选项C
错误．10天为两个半衰期，剩余的210 83Bi 为100×⎝⎛⎭⎫12t τ g ＝100×⎝⎛⎭⎫122 g ＝25 g ，选项D 错误． 7．【答案】BD
【解析】选BD ．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，但并不能说明原子核有
复杂的结构，A 错误；据α衰变、β衰变的实质可知232 90Th →208 82Pb ＋n 42He ＋m
0－1e ，得n ＝6，m ＝4，故B 正确；β衰变中β射线是由原子核中的中子转变形成的，C 错误；放射性物质的半衰期只由其本身决定，与外界环境无关，D 正确．
8．【答案】AC
【解析】选AC ．古木样品中14C 的比例是现代植物所制样品的二分之一，根据半衰期的定义知该古木的年代距今约5 700年，选项A 正确；同位素具有相同的质子数，不同的中子数，选项B
错误；14C 的衰变方程为14 6C →14 7N ＋0－1e ，所以此衰变过程放出β射线，选项C 正确；放射性元素的半
衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项D 错误．
9．【答案】BC
【解析】选BC ．核反应中，质量数守恒，电荷数守恒，则知235 92U ＋10n →141 56Ba ＋9236
Kr ＋a X 中X 为10n ，a ＝3，则A 错误，B 正确；由ΔE ＝Δmc 2可得：ΔE ＝(m U ＋m X －m Ba －m Kr －3m X )c 2＝(m U －
m Ba －m Kr －2m X )c 2，则C 正确，D 错误．
10．【答案】BD
【解析】选BD ．原子核D 、E 聚变成原子核F ，放出能量，A 错误；A 裂变成B 、C ，放出能量，B 正确；增加入射光强度，光电子的最大初动能不变，C 错误；镉棒能吸收中子，可控制核反应速度，D 正确．
11．【答案】(1)A (2)hνc 2hνc
【解析】(1)A 是β衰变，B 是核裂变，C 是核聚变，D 是原子核的人工转变，所以A 符合题意．
(2)光子的动量p ＝E c ＝hνc ，垂直反射回去Δp ＝hνc －⎝⎛⎭⎫－hνc ＝2hνc
． 12．【答案】(1)K hν0 (2)hν－hν0＋eU 逐渐增大，直至保持不变 (3)hν－hν0e
(4)A 【解析】(1)被光照射的金属将有光电子逸出，故K 是阴极，逸出功与极限频率的关系为W 0＝hν0．
(2)根据光电效应方程可知，逸出的光电子的最大初动能为hν－hν0，经过电场加速获得的能量为eU ，所以到达阳极的光电子的最大动能为hν－hν0＋eU ，随着电压增加，单位时间内到达阳极的光电子数量将逐渐增多，但当从阴极逸出的所有光电子都到达阳极时，再增大电压，也不可能使单位时间内到达阳极的光电子数量增多．所以，电流表的示数先是逐渐增大，直到保持不变．
(3)从阴极逸出的光电子在到达阳极的过程中将被减速，被电场消耗的动能为eU 反，如果hν－hν0＝eU 反，就将没有光电子能够到达阳极，所以U 反＝hν－hν0e
． (4)要增加单位时间内从阴极逸出的光电子的数量，就需要增加照射光单位时间内入射光子的个数，所以只有A 正确．
13．【答案】(1)73Li ＋11H →242He (2)见解析
【解析】(1)核反应方程为：73Li＋11H→242He．
(2)核反应的质量亏损：Δm＝m Li＋m p－2mα＝7．016 0 u＋1．007 3 u－2×4．001 5 u＝0．020 3 u，由质能方程可得与质量亏损相当的能量：ΔE＝Δmc2＝0．020 3×931．5 MeV＝18．9 MeV，而系统增加的能量：ΔE′＝E2－E1＝19．3 MeV，这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以ΔE＝Δmc2正确．
14．【答案】(1)222 86Rn→218 84Po＋42He＋γ(2)6．92 MeV
(3)0．12 MeV6．71 MeV
【解析】(1)222 86Rn→218 84Po＋42He＋γ．
(2)质量亏损Δm＝222．086 63 u－4．002 6 u－218．076 6 u＝0．007 43 u
ΔE＝Δmc2＝0．007 43×931．5 MeV＝6．92 MeV．
(3)设α粒子、钋核的动能分别为E kα、E k钋，动量分别为pα、p钋，由能量守恒定律得：ΔE＝E kα＋E k钋＋E
不计光子的动量，由动量守恒定律得：
0＝pα＋p钋
又E k＝p2
2m，故E kα∶E k钋＝218∶4
联立解得E k钋＝0．12 MeV，E kα＝6．71 MeV．。