2024年物理高三下选修三第5章 原子核 冲刺（有解析）

2024年高三选修三第5章
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．（2024·浙江·高考真题）已知氘核质量为，氚核质量为，氦核质量为，中子质量为，阿伏加德罗常数取，氘核摩尔质量为，相当于。关于氘与氚聚变成氦，下列说法正确的是（　　）
A．核反应方程式为
B．氘核的比结合能比氦核的大
C．氘核与氚核的间距达到就能发生核聚变
D．氘完全参与聚变释放出能量的数量级为
2．（2023·重庆·统考高考真题）原子核可以经过多次α和β衰变成为稳定的原子核，在该过程中，可能发生的β衰变是（　　）
A．
B．
C．
D．
3．（2023·广东·统考高考真题）理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应的影响。下列说法正确的是（ ）
A．Y是粒子，射线穿透能力比射线强
B．Y是粒子，射线电离能力比射线强
C．Y是粒子，射线穿透能力比射线强
D．Y是粒子，射线电离能力比射线强
4．（2023·北京·统考高考真题）下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是（ ）
A． B．
C． D．
5．（2023·浙江·统考高考真题）“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将衰变释放的核能一部分转换成电能。的衰变方程为，则（　　）
A．衰变方程中的X等于233 B．的穿透能力比γ射线强
C．比的比结合能小 D．月夜的寒冷导致的半衰期变大
中小学教育资源及组卷应用平台
6．（2023·全国·统考高考真题）在下列两个核反应方程中、，X和Y代表两21世纪教育网(www.21cnjy.com)
种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则（ ）
A．， B．， C．， D．，
7．（2023·浙江·高考真题）宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应：，产生的能自发进行衰变，其半衰期为5730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代．下列说法正确的是（　　）
A．发生衰变的产物是
B．衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子
C．近年来由于地球的温室效应，引起的半衰期发生微小变化
D．若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为11460年
8．（2022·天津·高考真题）从夸父逐日到羲和探日，中华民族对太阳的求知探索从未停歇。2021年10月，我国第一颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”顺利升空。太阳的能量由核反应提供，其中一种反应序列包含核反应：，下列说法正确的是（ ）
A．X是中子 B．该反应有质量亏损
C．比的质子数多 D．该反应是裂变反应
9．（2022·福建·高考真题）2011年3月，日本发生的大地震造成了福岛核电站核泄漏。在泄露的污染物中含有大量放射性元素，其衰变方程为，半衰期为8天，已知，，，则下列说法正确的是（　　）
A．衰变产生的射线来自于原子的核外电子
B．该反应前后质量亏损
C．放射性元素发生的衰变为衰变
D．经过16天，75%的原子核发生了衰变
10．（2017·全国·高考真题）一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为U→Th＋He、下列说法正确的是（　　）
A．衰变后钍核的动能等于粒子的动能
B．衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小
C．铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间
D．衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
11．（2018·全国·高考真题）1934年，约里奥 居里夫妇用α粒子轰击铝核，产生了第一个人工放射性核素。的原子序数和质量数分别为（　　）
A．15和28 B．15和30
C．16和30 D．17和31
12．（2022·海南·高考真题）下列属于衰变的是（ ）
A． B．
C． D．
13．（2022·辽宁·高考真题）2022年1月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验成果。表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列。实验中所用核反应方程为，已知、、的质量分别为，真空中的光速为c，该反应中释放的能量为E。下列说法正确的是（ ）
A．X为氘核 B．X为氚核
C． D．
14．（2022·山东·统考高考真题）碘125衰变时产生射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的（　　）
A． B． C． D．
15．（2022·全国·统考高考真题）两种放射性元素的半衰期分别为和，在时刻这两种元素的原子核总数为N，在时刻，尚未衰变的原子核总数为，则在时刻，尚未衰变的原子核总数为（　　）
A． B． C． D．
16．（2021·重庆·高考真题）放射性元素会衰变为稳定的，半衰期约为，可以用于检测人体的甲状腺对碘的吸收。若某时刻与的原子数量之比为，则通过后与的质量之比（　　）
A． B． C． D．
17．（2021·海南·高考真题）1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验，验证了质能关系的正确性。在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个原子核，核反应方程为。已知、、X的质量分别为、、，光在真空中的传播速度为c，则在该核反应中（　　）
A．质量亏损
B．释放的核能
C．铍原子核内的中子数是5
D．X表示的是氚原子核
18．（2021·江苏·高考真题）用“中子活化”技术分析某样品的成分，中子轰击样品中的产生和另一种粒子X，则X是（　　）
A．质子 B．粒子 C．粒子 D．正电子
19．（2021·湖北·统考高考真题）20世纪60年代，我国以国防为主的尖端科技取得了突破性的发展。1964年，我国第一颗原子弹试爆成功；1967年，我国第一颗氢弹试爆成功。关于原子弹和氢弹，下列说法正确的是（　　）
A．原子弹和氢弹都是根据核裂变原理研制的
B．原子弹和氢弹都是根据核聚变原理研制的
C．原子弹是根据核裂变原理研制的，氢弹是根据核聚变原理研制的
D．原子弹是根据核聚变原理研制的，氢弹是根据核裂变原理研制的
20．（2021·北京·高考真题）硼（B）中子俘获治疗是目前最先进的癌症治疗手段之一、治疗时先给病人注射一种含硼的药物，随后用中子照射，硼俘获中子后，产生高杀伤力的α粒子和锂（Li）离子。这个核反应的方程是（ ）
A． B．
C． D．
21．（2021·山东·高考真题）在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的，其衰变方程为。以下说法正确的是（　　）
A．衰变方程中的X是电子
B．升高温度可以加快的衰变
C．与的质量差等于衰变的质量亏损
D．方程中的X来自于内质子向中子的转化
22．（2021·广东·高考真题）科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26，铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为，下列说法正确的是（　　）
A．Y是氦核
B．Y是质子
C．再经过72万年，现有的铝26衰变一半
D．再经过144万年，现有的铝26全部衰变
23．（2021·湖南·高考真题）核废料具有很强的放射性，需要妥善处理。下列说法正确的是（　　）
A．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽
B．原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒
C．改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期
D．过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害
24．（2017·全国·高考真题）大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是：＋→＋。已知的质量为2.013 6 u，的质量为3.015 0 u，的质量为1.008 7 u,1 u=931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为（　　）
A．3.7 MeV B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV
25．（2010·上海·高考真题）某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为（　　）
A．11.4天 B．7.6天 C．5.7天 D．3.8天
26．（2020·山东·统考高考真题）氚核发生β衰变成为氦核。假设含氚材料中发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2104 s时间内形成的平均电流为5.010-8 A。已知电子电荷量为1.610-19 C，在这段时间内发生β衰变的氚核的个数为（　　）
A． B． C． D．
27．（2020·浙江·统考高考真题）下列说法正确的是（　　）
A．质子的德布罗意波长与其动能成正比
B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线
C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性
28．（2020·上海·统考高考真题）β射线的本质是（　　）
A．原子核放出的电子流 B．原子核外电子电离形成的电子流
C．原子核放射出的电磁波 D．原子核外电子激发产生的电磁波
29．（2014·重庆·高考真题）碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有（ ）
A． B． C． D．
30．（2010·天津·高考真题）下列关于原子和原子核的说法正确的是( )
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
31．（2007·北京·高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B．汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短
D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大
32．（2010·全国·高考真题）原子核经放射性衰变①变为原子核，继而经放射性衰变②变为原子核，再经放射性衰变③变为原子核．放射性衰变 ①、②和③依次为
A．α衰变、β衰变和β衰变 B．β衰变、β衰变和α衰变
C．β衰变、α衰变和β衰变 D．α衰变、β衰变和α衰变
33．（2011·天津·高考真题）下列能揭示原子具有核式结构的实验是(　　)
A．光电效应实验 B．伦琴射线的发现
C．α粒子散射实验 D．氢原子光谱的发现
34．（2009·北京·高考真题）下列现象中，与原子核内部变化有关的是（　　）
A．α粒子散射现象 B．天然放射现象
C．光电效应现象 D．原子发光现象
35．（2015·天津·高考真题）物理学重视逻辑推理，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上，下列说法正确的是（ ）
A．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
B．天然放射现象说明原子核内部是有结构的
C．粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的
D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
参考答案：
1．D
【详解】A．核反应方程式为
故A错误；
B．氘核的比结合能比氦核的小，故B错误；
C．氘核与氚核发生核聚变，要使它们间的距离达到以内，故C错误；
D．一个氘核与一个氚核聚变反应质量亏损
聚变反应释放的能量是
氘完全参与聚变释放出能量
数量级为，故D正确。
故选D。
2．A
【详解】原子核衰变成为稳定的原子核质量数减小了28，则经过了7次α衰变，中间生成的新核的质量数可能为231，227，223，219，215，211，则发生β衰变的原子核的质量数为上述各数，则BCD都不可能，根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，选项A反应正确。
故选A。
3．D
【详解】根据受核反应满足质量数和电荷数守恒可知，Y是粒子（），三种射线的穿透能力，射线最强，射线最弱；三种射线的电离能力，射线最强，射线最弱。
故选D。
4．A
【详解】A．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为
故A符合题意；
B．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为
故B不符合题意；
C．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为
故C不符合题意；
D．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为
故D不符合题意。
故选A。
5．C
【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为
即衰变方程中的X=234，故A错误；
B．是α粒子，穿透能力比γ射线弱，故B错误；
C．比结合能越大越稳定，由于衰变成为了，故比稳定，即比的比结合能小，故C正确；
D．半衰期由原子核本身决定的，与温度等外部因素无关，故D错误。
故选C。
6．D
【详解】设Y电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知第一个核反应方程的核电荷数和质量数满足
，
第二个核反应方程的核电荷数和质量数满足
，
联立解得
，
故选D。
【点睛】
7．D
【详解】A．根据
即发生衰变的产物是，选项A错误；
B．衰变辐射出的电子来自于原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项B错误；
C．半衰期是核反应，与外界环境无关，选项C错误；
D．若测得一古木样品的含量为活体植物的，可知经过了2个半衰期，则该古木距今约为5730×2年=11460年，选项D正确。
故选D。
8．B
【详解】A．根据核反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为1，可知X是质子，故A错误；
BD．两个轻核结合成质量较大的核，核反应属于聚变反应，反应过程存在质量亏损，释放能量，故B正确，D错误；
C．与的质子数相同，均为2个质子，故C错误。
故选B。
9．D
【详解】A．衰变时，原子核内中子转化为质子和电子，大量电子从原子核释放出来形成射线，故A错误；
B．该反应前后质量亏损为
故B错误；
C．放射性元素发生的衰变为衰变，故C错误；
D．由于半衰期为8天，可知经过16天，即经过两个半衰期，75%的原子核发生了衰变，故D正确。
故选D。
10．B
【详解】AB．“静止的铀核”说明铀核衰变前初动量为零，衰变后钍核与粒子合动量也为零。衰变过程遵守动量守恒定律，所以，衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小，根据，可知衰变后钍核的动能小于粒子的动能，故A错误，B正确。
C．根据半衰期的定义，可知铀核的半衰期不等于其放出一个粒子所经历的时间，故C错误。
D．衰变释放核能，有质量亏损，故D错误。
故选B。
11．B
【详解】据α粒子和中子的质量数和电荷数写出核反应方程
结合质量数守恒和电荷数守恒得
原子序数等于核电荷数，故选B。
12．C
【详解】A．该反应属于衰变，放出了氦核（），A错误；
B．该反应是卢瑟福发现质子（）的核反应方程，B错误；
C．该反应属于衰变，放出了电子（），C正确；
D．该反应是重核裂变的核反应方程，D错误。
故选C。
13．D
【详解】AB．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为1，为氕核，AB错误；
CD．根据质能方程可知，由于质量亏损核反应放出的能量为
C错误、D正确。
故选D。
14．B
【详解】设刚植入时碘的质量为，经过180天后的质量为m，根据
代入数据解得
故选B。
15．C
【详解】根据题意设半衰期为t0的元素原子核数为x，另一种元素原子核数为y，依题意有
经历2t0后有
联立可得
，
在时，原子核数为x的元素经历了4个半衰期，原子核数为y的元素经历了2个半衰期，则此时未衰变的原子核总数为
故选C。
16．B
【详解】根据题述，与原子数量之比为，则通过（两个半衰期）后，4份衰变剩余1份，生成了3份原子，剩余与原子数量之比为，因为与原子质量相同，所以通过（两个半衰期）后，与原子的质量之比为，故B正确，ACD错误。
故选B。
17．B
【详解】CD．根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知方程为
则，，铍原子核内的中子数是4，X表示的是氦核，故CD错误；
AB．核反应质量亏损为
则释放的核能为
故A错误，B正确；
故选B。
18．A
【详解】该核反应方程为
可知X是质子。
故选A。
19．C
【详解】原子弹是根据重核裂变研制的，而氢弹是根据轻核聚变研制的，故ABD错误，C正确。
故选C。
20．A
【详解】由题知，硼俘获中子后，产生高杀伤力的α粒子和锂（Li）离子，而α粒子为氦原子核，则这个核反应方程为
故选A。
21．A
【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X是电子，A正确；
B．半衰期非常稳定，不受温度，压强，以及该物质是单质还是化合物的影响，B错误；
C．与和电子X的质量差等于衰变的质量亏损，C错误；
D．方程中的X来自于内中子向质子的转化，D错误。
故选A。
22．C
【详解】AB．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，该核反应是
即Y是正电子，选项AB错误；
CD．因72万年是一个半衰期，可知再过72万年，现有的铝26衰变一半；再过144万年，即两个半衰期，现有的铝26衰变四分之三，选项C正确，D错误；
故选C。
23．D
【详解】A．放射性元素的半衰期是大量的放射性元素衰变的统计规律，对少量的个别的原子核无意义，则放射性元素完全衰变殆尽的说法错误，故A错误；
B．原子核衰变时满足电荷数守恒，质量数守恒，故B错误；
C．放射性元素的半衰期是由原子核的自身结构决定的，而与物理环境如压力、温度或浓度无关，与化学状态无关，故C错误；
D．过量放射性辐射包含大量的射线，对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害，故D正确；
故选D。
24．B
【详解】在核反应中，反应前物质的质量
m1=2×2.0136u=4.0272u
反应后物质的质量
m2=3.0150u+1.0087u=4.0237u
质量亏损
Δm=m1-m2=0.0035u
则氘核聚变释放的核能为
E=931×0.0035MeV≈3.3MeV
故选B。
25．D
【详解】根据
解得
所以
故选D。
26．B
【详解】根据
可得产生的电子数为
个
因在β衰变中，一个氚核产生一个电子，可知氚核的个数为1.0×1016个。
故选B．
27．D
【详解】A．由公式
可知质子的德布罗意波长，，故A错误；
B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线，故B错误；
C．由
当，可知截止频率与入射光频率无关，由材料决定，故C错误；
D．电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性，故D正确。
故选D。
28．A
【详解】β射线是高速电子流，是原子核衰变时产生的一种射线，故A正确，BCD错误。
故选A。
29．C
【详解】放射性物质发生衰变时，由原子核的衰变公式
其中
为半衰期的次数，解得
故选C.
考点：本题考查了原子核的衰变规律、半衰期的计算.
30．B
【详解】试题分析：
A．β衰变现象中放出的电子是核内中子转变为质子时放出的，不能说明电子是原子核的组成部分，A错误；
B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化，即原子处在一系列不连续的能量状态中，B正确；
C．放射性元素的半衰期与外界因素无关，温度升高半衰期不变，C错误；
D．比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，D错误；
故选B。
【名师点睛】此题考查了原子物理知识的几个知识点；要知道β衰变中放出的电子是核内中子转变为质子时放出的；原子总是处在一系列不连续的能量状态中，即能量量子化；放射性元素的半衰期与外界因素以及所处的化合状态无关；理解比结合能的概念.
31．D
【详解】A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，故A错误；
B．卢瑟福根据粒子散射实验现象，提出了原子具有核式结构，故B错误；
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为光的频率小于极限频率，即该光的波长太长，故C错误；
D．根据
可得
可知氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，外界需要给原子提供能量克服库仑力做功，原子总能量增大，故D正确。
故选D。
32．A
【详解】试题分析：该题考查了α、β衰变特点，只要写出衰变方程即可求解．
解：根据α、β衰变特点可知：经过一次α衰变变为，经过1次β衰变变为，再经过一次β衰变变为，故BCD错误，A正确．
故选A．
考点：原子核衰变．
点评：本意很简单，直接考查了α、β衰变特点，注意衰变过程中满足质量数、电荷数守恒．
33．C
【详解】能揭示原子具有核式结构的实验是粒子散射实验，故C正确，ABD错误。
34．B
【详解】A．α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，故A项错误；
B．天然放射现象是原子核内部发生变化自发的放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，故B项正确；
C．光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故C项错误；
D．原子发光是原子跃迁形成的也没有涉及到原子核的变化，故D项错误．
35．B
【详解】A．卢瑟福的粒子散射实使人们认识到原子的核式结构，A错误；
B．贝克勒尔发现天然放射现象说明原子核内部是有结构的，B正确；
C．密立根用油滴法首先从实验上证明了，微小粒子带电量的变化不连续，它只能是元电荷e的整数倍，即粒子的电荷是量子化的，C错误；
D．轨道量子化是波尔在卢瑟福模型的基础上加以改进而提出的，D错误。
故选B。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)