高中物理第五章原子核巩固达标检测卷培优版教师版新人教版选择性必修第三册

第五章《原子核》一、单选题1．2024年4月，某国政府不计后果确定将其一座核电站产生的核废水排放入海。核废水即使经处理，还是含有氚、锶-90、铯-137、碘-129等放射性元素。其中Sr半衰期为30年，它能通过β衰变变为新核，用X表示新核的元素符号，下列有关说法错误的是（）A．锶发生β衰变时，产生的β射线不能穿透几厘米厚的铅板B．锶发生β衰变的变方程为C．10个锶核发生β衰变时，经过30年，确定还有5个锶核未发生衰变锶发生D．新核X的比结合能比Sr大2．下列四幅图涉及到不同的物理学问，其中说法正确的是（）

A．图1是电子衍射试验，电子的衍射说明白电子具有粒子性，说明物质波理论是正确的B．图2是α粒子散射试验示意图，由α粒子散射试验可估算出原子核半径的数量级C．图3是康普顿效应示意图，康普顿效应表明，散射后有些光子的波长变短了D．图4是原子核裂变示意图，原子核裂变是一种热核反应3．太阳内部进行着猛烈的核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为，已知和的质量分别为和，1u=931MeV/c2，c为光速。在4个转变成1个的过程中，下列说法正确的是（）A．此反应是裂变反应 B．中本身就存在C．释放的能量约为26MeV D．释放的能量约为52MeV4．“玉兔二号”月球车在太阳光照耀不到时，由同位素电池为其保暖供电。衰变时生成原子核，同时产生射线，已知半衰期为88年，则（

）A．这个衰变是衰变B．射线是原子核跃迁产生的C．原子核的比结合能小于原子核D．16个原子核经过176年后，确定生成12个原子核5．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β衰变，放射出的电子在与磁场垂直的平面内做圆周运动，生成的新核用Y表示。则电子和新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是（）A． B．C． D．6．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别为r1、r2，则下列说法正确的是（）

A．原子核发生了β衰变，径迹2是衰变后β的径迹B．径迹1是衰变后新核的径迹，径迹1、2旋转方向相反C．若衰变方程是U→Th＋He，则r1∶r2=2∶117D．若衰变方程是U→Th＋He，则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为2∶1177．近代物理和相应技术的发展，极大地变更了人类的生产和生活方式，推动了人类文明与进步。关于近代物理学问下列说法正确的是（）A．β衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子，同时释放出一个电子B．某种钍的同位素半衰期为24天，1g钍经过120天后还剩0.2gC．电子的发觉使人们相识到原子具有核式结构D．钋（）是氡（）的衰变产物之一，故钋（）的比结合能小于氡（）的比结合能8．在范围足够大的匀强磁场中，静止在P点的核发生一次β衰变，衰变产生的核与电子恰好在纸面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是（）A．该β衰变过程反映了核中至少含有1个电子B．电子在磁场中做匀速圆周运动的半径较小C．电子与核形成的等效电流可能均沿逆时针方向D．电子第一次回到P点时核也恰好到达P点9．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． B．C． D．10．静止在匀强磁场中的核发生α衰变，产生一个未知粒子X，它们在磁场中的运动径迹如图所示，下列说法正确的是（）A．轨迹1是α粒子的运动径迹B．轨迹1的粒子沿逆时针方向转动C．α粒子、X粒子的运动半径之比为45∶1D．α粒子、X粒子的动能之比为2∶117二、多选题11．下列有关的说法正确的是（）A．比结合能越小，表示原子核中核子结合得越坚实，原子核越稳定B．依据玻尔理论，原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级的能量之差C．衰变现象说明电子是原子核的组成部分D．衰变出现的电子是原子核内的中子转变为电子和质子形成的12．依据近代物理学问，你认为下列说法中正确的是（）A．在原子核中，结合能越大表示原子核中的核子结合得越坚实B．大量氢原子从的激发态向低能级跃迁时，最多能辐射出6种不同频率的光子C．氮的半衰期为3.8天，现有16g氮原子核，经过7.6天后剩下4g氮原子核D．是核聚变反应13．如图所示，甲图为不同温度下的黑体辐射强度随波长λ的变更规律；乙图中，某种单色光照耀到光电管的阴极上时，电流表有示数；丙图为氢原子能级图，有大量处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁；丁图为放射性元素14C剩余质量m与原质量m0的比值随时间t的变更规律，下列说法正确的是（）A．甲图中，随着温度的上升，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动B．乙图中，用频率更低的光照耀光电管的阴极时，电流表确定没有示数C．丙图中，从能级跃迁到能级时产生的光子波长最长D．丁图中，14C的半衰期是5730年，则100个14C经过5730年还剩50个14．关于原子和原子核，下列说法正确的有（）A．汤姆孙发觉电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内B．粒子散射试验中少数粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一C．放射性元素发生衰变时，由于质量亏损，质量数不守恒D．物质波是一种概率波，在微观物理学中不行以用“轨迹”来描述粒子的运动15．核动力航空母舰是以核反应堆为动力装置的航空母舰，它利用可限制核裂变释放的核能获得动力。有一种核裂变的方程为，关于该核裂变，下列说法正确的是（

）A．核反应方程可以简化为B．X的核子数为132C．X的中子数为68D．X的比结合能比的比结合能大16．如图边长为L的正方形区域ABCD内存在垂直于纸面的匀强磁场，两个相同的放射源同时放射的两个粒子甲、乙在磁场内发生弹性正碰，碰撞时间极短。已知甲从AC边中点垂直AC入射，乙沿AB内侧从B点平行于AB入射，放射源利用衰变放射粒子，粒子速度为（c为真空中光速），粒子的比荷为k，则（）A．放射源衰变方程为B．磁感应强度方向垂直于纸面对外，大小为C．乙粒子出射点距A点的距离为D．甲粒子在磁场区域内运动时间为三、试验题17．某同学在试验室用油膜法测油酸分子直径，试验主要步骤如下：①向体积V油=6mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总=104mL；②用注射器吸取①中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n=75滴时，测得其体积恰好是V0=1mL；③先往浅盘里倒入2cm深的水，然后将痱子粉匀整地撒在水面上；④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形态稳定后，将事先打算好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形态；⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长为L=1cm。依据以上信息，回答下列问题：(1)一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为_____m3；油膜面积为_____m2；油酸分子直径为_____m；（以上结果均保留1位有效数字）(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1mL，则最终的测量结果将偏_____（选填“大”或“小”）。18．用气体压强传感器探究确定质量气体在温度不变时压强与体积关系的试验装置如图所示，试验步骤如下：A．将注射器活塞移动到适当的位置，逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器和计算机；B．手握住注射器筒的空气柱部分，起先缓慢推拉活塞变更气体体积；C．记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1；D．多测几组V、p数据，记录并作出相应图像，分析得出结论。(1)该同学对器材操作错误的步骤是_____，因为该操作会干脆影响气体的_____。（选填“温度”“压强”或“体积”）(2)某小组在一次试验过程中，环境温度明显上升，其它操作均规范，则该小组最终得到的关系图像可能是_____。A．B．C．D．(3)在不同温度环境下，某小组重复了上述试验，试验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T1、T2，且T1>T2.在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是_____（选填选项的字母）。A．B．C．D．四、解答题19．原子物理中常把碳12原子质量的叫作“原子质量单位”，用1u表示（）。依据可知：1u相当于931.5MeV的能量。静止的放射性元素钚发生α衰变成为铀。已知、和α粒子的质量分别为239.0521u、235.0439u和4.0026u。求：（1）写出该核的衰变方程；（2）若反应中释放出的核能全部转化为和α粒子的动能，α粒子的动能为多少MeV？（结果保留2位有效数字）20．原子核的衰变过程遵守一系列的守恒定律，如电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒和能量守恒等，利用磁场探讨原子核衰变是一种常用的方法，可以探讨各种基本粒子的性质。现有一个在匀强磁场中原来速度几乎为0的放射性原子核W衰变为两个粒子A和B，衰变后粒子A和B运动速度方向和磁场方向垂直，粒子A和B分别做匀速圆周运动。已知粒子A和B的电荷数之比与质量数之比分别为qA：qB＝1：45，mA：mB＝2：117。已知该衰变过程中的质量亏损为△m，光速为c，设该衰变过程释放的核能都转化为粒子的动能。求：(1)首先请推断该衰变为α衰变还是β衰变，然后定性画出衰变后两个粒子形成的运动轨迹；(2)粒子A和B做匀速圆周运动的半径之比；(3)粒子A的动能EkA。21．1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核发觉质子.中国科学院某试验室工作人员，用初速度为v0的α粒子，轰击静止的氮原子核，产生了质子.若某次碰撞可看做对心正碰，碰后释放的核能全部转化为动能，新核与质子同方向运动，且垂直磁场方向，通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为1：17。（1）写出核反应方程；（2）求出质子的速度；（质子中子的质量均为m）（3）求释放后新核的动能。22．钍具有放射性，能够发生β衰变变为镤Pa、如图所示，位于坐标原点的静止钍核发生β衰变，在纸面内向x轴上方各方向放射电子。在x轴上方存在垂直纸面对外、半径为a的圆形匀强磁场，磁感应强度为B，磁场圆心位于y轴，且与x轴相切于原点。x轴上方x=-2a处平行y轴方向放置一足够长的荧光屏。已知钍核质量为mT，电子质量为me，镤核质量为mp，电子电量确定值为e，光速为c，反应中释放的能量全部转化为镤核和电子的动能，不考虑粒子之间的相互作用。（1）写出该反应方程式；（2）求电子的动能Ek；（3）如图所示，若沿y轴正方向放射的电子垂直打在荧光屏上，求速度方向与x轴正方向夹角为的电子到达荧光屏所用的时间。（结果用me、e、B、π表示）全解全析1．C【详解】A．β射线是高速电子流，穿透实力很弱，不能穿透几厘米厚的铅板，故A正确，不符合题意；B．依据质量数和电荷数守恒可知，锶发生β衰变的变方程为选项B正确，不符合题意；C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适应，则选项C错误，符合题意；D．衰变后的新核更稳定，其原子核中核子结合更坚实，比结合能更大，故D正确，不符合题意。故选C。2．B【详解】A．电子衍射图样说明白电子具有波动性，A错误；B．依据α粒子散射试验，卢瑟福估算出原子核半径的数量级。B正确；C．在康普顿效应中，入射光子与晶体中的电子碰撞，把一部分动量转移给电子，光子动量变小，由可知光子散射后的波长变长，C错误；D．原子核裂变示意图，原子核裂变是一种链式反应，核聚变是热核反应，D错误。故选B。3．C【详解】A．裂变反应是指一个重核分裂为两个或更多较轻原子核、并释放巨大能量的过程，故A错误；B．正电子是核反应的产物，中不存在正电子，故B错误；CD．由质能方程可得释放的能量为故C正确、D错误。故选C。4．A【详解】A．依据质量数守恒及核电荷数守恒，衰变时放出的粒子为，则这个衰变是衰变，故A正确；B．射线是原子核在发生衰变时产生的能量以光子的形式释放，故B错误；C．衰变过程释放能量，生成物比反应物稳定，的比结合能大于的比结合能，故C错误；D．半衰期是大量统计数据，对少量的原子核不适用，故D错误。故选A。5．B【详解】一个静止的放射性原子核（）发生了一次β衰变，由动量守恒可知，衰变后电子与新核运动方向相反，新核带正电，电子带负电，依据左手定则可推断两轨迹圆应为内切圆；由洛伦兹力供应向心力有解得圆周运动的半径公式可知，电子半径大。故选B。6．D【详解】A．原子核衰变过程中系统动量守恒，衰变生成的两粒子的动量方向相反，由左手定则可知，若生成的两粒子电性相反，则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同，则在磁场中的轨迹为外切圆，由题图知原子核发生α衰变，故A错误；原子核原来静止，B．初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变生成的两粒子动量p大小相等，方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力供应向心力，由牛顿其次定律得解得由于p、B相同，则粒子的电荷量q越大，轨道半径越小，由于新核的电荷量大，所以新核的轨道半径小于α粒子的轨道半径，所以径迹1为新核的运动轨迹，旋转方向相同,故B错误；CD．由动能与动量的关系所以动能之比等于质量的反比，即为2∶117，由B项分析知故C错误，D正确。故选D。7．A【详解】A．衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子，同时释放出一个电子，故A正确；B．钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后，发生5次衰变，剩余质量故B错误；C．卢瑟福通过对粒子散射试验的探讨，提出了原子核式结构模型，故C错误；D．衰变产物的新核更稳定，比结合能更大，故钋（）的比结合能大于氡（）的比结合能，故D错误。故选A。8．C【详解】A．该β衰变是原子核内一个中子转化为一个质子和一个电子。也是其衰变过程中电子的来源，所以并不能说明核中有电子，故A项错误；B．静止的发生衰变，其产生的电子和核组成的系统动量守恒，有所以电子和氮核的动量大小相等，方向相反。其均在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力供应向心力有解得由于电子和氮核在同一磁场，且动量大小相等。但是氮核的带电量大于电子的带电量，所以电子在磁场中做匀速圆周运动的半径较大，故B项错误；C．若发生β衰变后，电子顺时针做匀速圆周运动，依据系统的动量守恒可知氮核逆时针做匀速圆周运动，依据电流方向的判定，则电子与核形成的等效电流均沿逆时针方向，故C项正确；D．发生β衰变后，两带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，有整理有因为电子和氮核的比荷不一样，故两粒子的周期不同，所以当电子回到P点，即完成一个周期后，氮核没有在P点，故D项错误。故选C。9．A【详解】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，由题中数据可知且核反应前后动量守恒有解得只有A选项符合题意，故BCD错误。故选A。10．C【详解】ABC．依据电荷数守恒、质量数守恒可得X的质量数为238-4=234，电荷数为92-2=90，核反应前U核静止，动量为零，依据动量守恒定律，反应前后动量守恒，则α粒子和X核的动量大小相等，方向相反，由得可得半径之比为电荷量的反比为45∶1，则轨迹1为X粒子的运动轨迹，由左手定则可推断出两个粒子的转动方向相同，都为顺时针方向，故C正确，AB错误；D．有两粒子动量相等，可得动能与质量数成反比，则α粒子、X粒子的动能之比为117∶2，故D错误。故选C。11．BD【详解】A．比结合能是结合能与核子数的比值，比结合能越大，表示原子核中核子结合得越坚实，原子核越稳定，故A错误；B．依据玻尔理论，原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级的能量之差，故B正确；CD．衰变出现的电子是原子核内的中子转变为电子和质子形成的，故C错误，D正确。故选BD。12．BC【详解】A．在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越坚实，故A错误；B．大量氢原子从的激发态向低能级跃迁时，依据可知最多能辐射出6种不同频率的光子，故B正确；C．氮的半衰期为3.8天，现有16g氮原子核，经过7.6天后，即经过两个半衰期后，应剩下原来氮原子核的，即剩下4g氮原子核，故C正确；D．是核裂变反应，故D错误。故选BC。13．AC【详解】A．随着温度的上升，各种波长辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，A正确；B．用频率更低的光照耀光电管的阴极时，假如频率小于极限频率电流表没有示数，假如大于极限频率有示数，B错误；C．从能级跃迁到能级时，能级差最小，依据可知光子频率最小，波长最长，C正确；D．半衰期指的是大量原子核衰变时的统计规律，对少数原子核不运用，D错误。故选AC。14．BD【详解】A．汤姆孙发觉电子后猜想出原子核内的正电荷是匀整分布的，故A错误；B．粒子散射试验中少数粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据，故B正确；C．放射性元素发生衰变时，虽然质量亏损，但是核反应中遵循质量数守恒，电荷数守恒，故C错误；D．物质波是一种概率波，在微观物理学中不行以用“轨迹”来描述粒子的运动，粒子在空间各个点出现的几率符合波函数规律，故D正确。故选BD。15．BD【详解】A．核反应方程应表现出中子轰击铀核，故不行简化，A错误；B．X的核子数为，B正确；C．X的质子数为，则中子数为，C错误；D．核反应后的原子核更稳定，故X的比结合能比的比结合能大，D正确。故选BD。16．ACD【详解】A．依据衰变过程质量数和电荷数守恒可知放射源衰变方程为，故A正确；B．依据题意作图，如图所示：依据几何关系有解得由洛伦兹力供应向心力得解得由于粒子带正电，可知磁感应强度方向垂直于纸面对里，故B错误；C．甲、乙在磁场内发生弹性正碰，碰后乙粒子反向运动，设乙粒子从E点出射，如图：依据几何关系可知故C正确；D．甲、乙在磁场内发生弹性正碰，碰后甲粒子反向运动，设甲粒子从F点出射，如图：依据几何关系可知，，则甲粒子在磁场中运动的时间为解得故D正确；故选ACD。17．8×10－121×10－28×10－10大【详解】(1)[1]每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V=×mL=8×10－6mL=8×10－12m3[2]油膜的面积S=111×1cm2=111cm2≈1×10－2m2[3]油酸分子的直径m=8×10－10m(2)[4]若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1mL，则代入计算的纯油酸的体积偏大，可知测量值偏大。18．B温度CAC【详解】（1）[1]探究气体等温变更的规律，须要保持不变的量是气体的质量和温度，手握住注射器筒的空气柱部会变更气体的温度，所以操作错误的步骤是手握住注射器筒的空气柱部分，起先缓慢推拉活塞变更气体体积。故选B。[2]探究气体等温变更的规律，须要保持不变的量是气体的质量和温度,B操作会影响气体的温度。（2）[3]由志向气体状态方程可知对