高考物理专题近代物理知识点之原子核全集汇编及解析

高考物理专题近代物理知识点之原子核全集汇编及解析
一、选择题
1．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
2．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
3．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
4．下列说法正确的是
A．原子核经过一次α衰变，质量数减少4
B．氢原子从激发态向基态跃迁只能吸收特定频率的光子
C．只要强度足够大的光照射金属就能发生光电效应现象
D．将放射性物质放在密闭的铅盒内，可以延长它的半衰期
5．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料．这些岩石都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性知识的说法中正确的是（）
A．射线与射线一样是电磁波，但穿透本领远比射线强
B．氡的半衰期为天，个氡原子核经过天后就一定只剩下个氡原子核
C．衰变成要经过次衰变和次衰变
D．放射性元素发生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
6．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
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．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
9．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
10．若用x 代表一个中性原子中核外的电子数，y 代表此原子的原子核内的质子数，z 代表此原子的原子核内的中子数，则对23490
Th 的原子来说( )
A ．x ＝90，y ＝90，z ＝234
B ．x ＝90，y ＝90，z ＝144
C ．x ＝144，y ＝144，z ＝90
D ．x ＝234，y ＝234，z ＝324
11．关于原子、原子核以及核反应，以下说法正确的是（ ）
A ．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线，且γ射线穿透能力最强
B ．一个氢原子从n =3的能级发生跃迁，可能只辐射1种频率的的光子
C ．10个
23592U 原子核经过一个半衰期后，一定还剩5个23592U 原子核没发生衰变
D ．核泄漏事故污染物铯(Cs)137能够产生对人体有危害的辐射，其衰变方程为
13713755
56Cs Ba+x ，由方程可判断x 是正电子
12．“嫦娥四号”的核电池是利用放射性同位素238
94
Pu 的衰变供电的。

静止的23894
Pu 衰变铀核
23492
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
23894Pu 由高能级向低能级跃迁时放出的
D ．放射性同位素23894
Pu 的半衰期随温度降低而变大
13．原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等。

在下列核反应中，属于核裂变反应的是
（ ）
A ．10174
5032B+n Li+He →
B ．2382344
92902U Th+He →
C ．1441717281N+He O+H →
D ．235114489192056360U+n Ba+Kr+3n →
14．关于天然放射现象，叙述正确的是（ ） A ．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少 B ．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
C ．在α、β、γ这三种射线中,γ射线的穿透能力最强,α射线的电离能力最强
D ．铀核（
23892
U ）衰变为铅核（20682U ）的过程中,要经过8次α衰变和10次β衰变
15．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
16．2017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 ．238
92U 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
17．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 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．下列说法不正确的是 （ ） A ．
经过6次α衰变和4次β衰变后成为稳定的原子核
B ．发现中子的核反应方程是
C ．200个的原子核经过两个半衰期后剩下50个
D ．
在中子轰击下生成
和
的过程中，原子核中的平均核子质量变小
20．下列核反应方程中，表示β衰变的是 A ． B ．
C ．
D ．
21．
23290
Th 具有放射性，经以下连续衰变过程：
23222822822820890
88
89
90
82Th Ra Ac Th Pb →
→
→→→
，最后生成稳定的20882Pb ，下列说法中
正确的是 A ．
23290
Th 和22890Th 中子数相同，质子数不同
B ．整个衰变过程共发生6次α衰变和4次β衰变
C ．228
88
Ra 发生β衰变后变为22889Ac ，说明228
88Ra 原子核内有β粒子
D ．
22888
Ra 的半衰期为6.7年，取40个该种原子核，经过13.4年剩下10个该种原子核
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．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
24．“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 25．下列说法中正确的是（ ）
A ．随地球自转的物体在地球上任意位置受到地球对该物体的万有引力都大于其重力
B ．磁悬浮列车运行过程中悬浮于轨道上方，所以运行的磁悬浮列车为失重状态
C ．β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
D ．法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线形象地描述电场
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一、选择题
1．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。

2．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．
3．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．
4．A
解析：A
【解析】
【详解】
A.根据α衰变的特点可知，原子核经过一次α衰变，质量数减少4，故A正确。

B.根据玻尔氢原子模型的相关理论，可知氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子，故B错误；
C.由光电效应的条件可知，发生光电效应与光的强度无关，与光的频率有关，故C错误；
D.半衰期由原子核的种类决定，与物理、化学状态无关；故D错误.
5．D
解析：D
【解析】A、射线的实质是电子流，射线的实质是电磁波，射线的穿透本领比较强，故A错误；
B、半衰期对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故B错误；
C、因为衰变的质量数不变，所以衰变的次数，在衰变的过程中电
荷数总共少，则衰变的次数，故C错误；
D、衰变时，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，不是来自核外电子，故D正确；
故选D。

【点睛】射线的实质是电子流，射线的实质是电磁波；半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用；根据电荷数守恒、质量数守恒确定衰变和衰变的次数；衰变的电子来自原子核中的中子转化为质子时产生的。

6．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。

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．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；
9．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。

10．B
解析：B
【解析】
234
Th原子中，左上角数值为质量数，为234，左下角数值为质子数，为90，原子中质子90
数=核外电子数，即x=y=90；根据质量数=质子数+中子数，可知中子数为234-90=144，即z=144，故B正确，ACD错误。

11．B
解析：B
【解析】
【详解】
A. 一个原子核在一次衰变中不可能同时放出α、β和γ三种射线，γ射线穿透能力最强，选项A错误；
B. 一个氢原子从n=3的能级发生跃迁，可能只辐射1种频率的的光子，即对应于3→1的跃迁，选项B正确；
C. 半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核的衰变不适用，选项C错误；
D. 核泄漏事故污染物铯(Cs)137能够产生对人体有危害的辐射，其衰变方程为
13713755
56Cs Ba+x →，由方程可知x 质量数为0，电荷数为-1，可判断x 是负电子，选项D
错误.
12．A
解析：A 【解析】 【详解】
根据质量数守恒与电荷数守恒可知，
238
94
Pu 的衰变方程为238234
494922Pu U He γ→++，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
13．D
解析：D 【解析】 【详解】
A ．该反应是原子核的人工转变方程，选项A 错误；
B ．该反应是α衰变方程，选项B 错误；
C ．该反应是原子核的人工转变方程，选项C 错误；
D ．该反应是重核裂变方程，选项D 正确； 故选D 。

14．C
解析：C 【解析】 【分析】 【详解】
半衰期由原子核自身决定，与外界因素无关，故A 错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，故B 错误；在α、β、γ这三种射线中，电离本领依次减弱，穿透本领依次增强，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强．故C 正确；由质量数守恒知238=206+4×8，经过8次α衰变，再由电荷数守恒知92=82﹣2×8+6，经过6次β衰变，故D 错误．故选C
15．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．
16．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．
17．B
解析：B 【解析】 【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。

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．C
解析：C 【解析】 【分析】
根据质量数守恒和电荷数守恒判断方程式，查德威克发现中子，半衰期是统计规律，裂变
有质量亏损． 【详解】
衰变改变质量数，所以232-208=4×6，故经过6次衰变，衰变：90-2×6+n=82，得n=4；故A 正确；查德威克发现中子的方程式是
，故B 正确；半衰期
是个统计规律，对少数粒子无意义，故C 错误；是裂变反应，原子核中的平均核子质量变小，有质量亏损，以能量的形式释放出来，故原子核中的平均核子质量变小，故D 正确；本题选错误的，故选C 。

【点睛】
本题考查了核反应方程、半衰期、衰变和裂变的知识，难度不大，要注意的是半衰期是大量原子核的统计规律，对少数粒子无意义．
20．A
解析：A
【解析】β衰变生成电子，新原子核的质量数不变，而核电荷数增加1个；由此分析可知，A 是β衰变，B 有α粒子产生，是α衰变，C 是核聚变方程，D 是核裂变方程，故A 正确，BCD 错误。

21．B
解析：B 【解析】 【详解】 A.
232
90
Th 和22890Th 具有相同的质子数属于放射性同位素，其原子核的质子数相同，中子数
不同，故A 项不符合题意； B. β衰变质量数不变，故
232-208=4x
则
x =6
发生6次α衰变，根据电荷数守恒可知：
90-82=2x -y
得到：
y =4
发生4次β衰变，故B 项符合题意； C.
22888
Ra 发生β衰变后变为22889Ac ，是228
88Ra 原子核内一个中子转化为一个质子并放出电
子，并非原子核内有电子，故C 项不符合题意；
D. 半衰期对个别的放射性原子没有意义，故D 项不符合题意.
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】
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．
24．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．
25．D
解析：D
【解析】
【详解】
A.地球上随地球一起自转的物体，在两极以外的区域，万有引力的一个分力充当向心力，另一分力是重力，两分力间夹角小于直角，万有引力大于重力；在两极地区，向心力为零，则万有引力等于重力；故A错误。

B.磁悬浮列车处于悬浮状态，在竖直方向受力平衡，不是失重状态，故B错误。

C.β射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即β粒子，它具有中等的穿透能力，故C错误。

D.英国物理学家法拉第最早引入了电场的概念，并提出电场线和磁感线来形象表示电场和磁场，故D正确。