2020高考物理一轮复习第12章近代物理第二节原子与原子核达标诊断高效训练

【2019最新】精选高考物理一轮复习第12章近代物理第二节原子与原子核
达标诊断高效训练
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一、单项选择题
1．(2018·南昌十所省重点中学模拟)下列说法正确的是( )
A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量
B．比结合能越大，原子核越不稳定
C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期
D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损
解析：选 A.光子像其他粒子一样，不但具有粒子性，而且也有波动性，则不但具有能量，也具有动量，故A正确；比结合能越大的原子核越稳定，B错误；放射性元素的半衰期与外界因素没有任何关系，只和本身性质有关，C错误；原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故D错误．
2．铀核可以发生衰变和裂变，铀核的( )
A．衰变和裂变都能自发发生
B．衰变和裂变都不能自发发生
C．衰变能自发发生而裂变不能自发发生
D．衰变不能自发发生而裂变能自发发生
解析：选 C.铀是天然放射性元素，所以铀核的衰变是能自发发生的，而铀核的裂变是人工实现的，是用中子轰击铀核实现的，所以铀核的裂变，不能自发发生，故A、B、D 错误，C正确．
3.Th经过一系列α衰变和β衰变后变成Pb，则Pb比Th少( )
A．16个中子，8个质子B．8个中子，16个质
子
C．24个中子，8个质子D．8个中子，24个质子
解析：选A.Pb比Th质子数少(90－82)＝8个，核子数少(232－208)＝24个，所以中子数少(24－8)＝16个，故A正确，B、C、D错误．
4.(2018·哈尔滨六中模拟)静止在匀强电场中的碳14原子核，某时
刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度)．那么碳14的核反应方程可能是( )
A.C→He＋Be B．C→e＋B
C.C→e＋N D．C→H＋B
解析：选 A.由轨迹弯曲方向可以看出，反冲核与放出的射线的受力方向均与电场强度方向相同，均带正电，且由水平位移可得两者电荷量之比为1∶2；所以放出的粒子为α粒子，即发生α衰变，则核反应方程是C→He＋Be，故A正确．
5.在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所示，由图可以判定( )
A．该核发生的是α衰变
B．该核发生的是β衰变
C．磁场方向一定垂直纸面向里
D．磁场方向一定垂直纸面向外
解析：选B.本题考查对α粒子及β粒子的性质的了解，对动量守恒定律以及左手定则的应用能力．原来静止的核，放出粒子后，总动量守恒，所以粒子和反冲核的速度方向一定相反，根据题图所示，它们在同一磁场中是向同一侧偏转的，由左手定则可知它们必带异种电荷，故应为β衰变；由于不知它们的旋转方向，因而无法判定磁场是向里还是向外，即都有可能．
6．(2015·高考北京卷)下列核反应方程中，属于α衰变的是( )
A.N＋He→O＋H B．U→Th＋He
C.H＋H→He＋n D．Th→Pa＋e
解析：选B.α衰变是放射性元素的原子核放出α粒子(He)的核反应，选项B正确．7．(2018·四川遂宁模拟)不同色光的光子能量如下表所示；
大量处于n＝4能级的氢原子，发射出的光的谱线在可见光范围内，其颜色分别为( ) A．红、蓝－靛B．红、紫
C．橙、绿D．蓝－靛、紫
解析：选 A.计算出各种光子能量，然后和表格中数据进行对比，便可解决本题．氢原子处于第四能级，能够发出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六种光子，1.89 eV和2.55 eV属于可见光，1.89 eV的光子为红光，2.55 eV的光子为蓝－靛．
二、多项选择题
8．14C发生放射性衰变为14N，半衰期约为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的比例持续减少．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为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
解析：选AC.因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5 700年，选项A正确；12C、13C、14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B错误；根据核反应方
程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即发出β射线，选项C正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D错误．
9．(2015·高考广东卷)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→He＋H＋4.9 MeV和H＋H→He＋X＋17.6 MeV，下列表述正确的有( )
A．X是中子
B．Y的质子数是3，中子数是6
C．两个核反应都没有质量亏损
D．氘和氚的核反应是核聚变反应
解析：选AD.核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒，则由H＋H→He＋X＋17.6 MeV 知X为n，由X＋Y→He＋H＋4.9 MeV知Y为Li，其中Y的质子数是3，中子数也是3，选项A正确，选项B错误；两个核反应都释放出核能，故都有质量亏损，选项C错误；X＋Y→He＋H＋4.9 MeV是原子核的人工转变，H＋H→He＋n＋17.6 MeV为轻核聚变，选项D正确．
10．在花岗岩、大理石等装饰材料中，都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法中正确的是( )
A．β射线与γ射线一样都是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱
B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核
C.U衰变成Pb要经过6次β衰变和8次α衰变
D．放射性元素发生β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
解析：选CD.β射线是电子流，γ射线才是电磁波，选项A错误；半衰期的意义只有对大量原子核才成立，选项B错误；U衰变成Pb，质量数减少了32，因此发生了＝8次α衰变，α衰变8次则核电荷数要减少16，实际核电荷数减少10，因此发生了16－10＝6次β衰变，C正确；β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，D正确．
三、非选择题
11.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44.则：
(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)
(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？
解析：(1)因为动量守恒，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹，两者电性相同，运动方向相反．
(2)设衰变后新生核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别为v1和v2，所以原来原子核的电荷量q＝q1＋q2.
根据轨道半径公式有
r1
＝＝，
r2
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则
m1v1＝m2v2，
以上三式联立解得q＝90e.
即这个原子核原来所含的质子数为90.
答案：(1)圆轨道2是α粒子的径迹理由见解析(2)90
12．(2017·高考北京卷)在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子(He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R.以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量．
(1)放射性原子核用X表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程．
(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小．
(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm.
解析：(1)X―→Y＋He.
(2)设α粒子的速度大小为v，
由qvB＝m，T＝，得
α粒子在磁场中运动周期T＝2πm
qB
环形电流大小I＝＝.
(3)由qvB＝m，得v＝qBR
m
设衰变后新核Y的速度大小为v′，系统动量守恒Mv′－mv＝0
v′＝＝qBR
M
由Δmc2＝Mv′2＋mv2
得Δm＝.
答案：见解析。