2024年北京市重点校高二下学期期末物理试题汇编：原子核章节综合（含解析）

2024北京重点校高二（下）期末物理汇编
原子核章节综合
一、单选题
1．（2024北京东城高二下期末）开发更为安全清洁的能源是人类不懈的追求。关于核反应，下列说法正确的是（ ）
A．该核反应属于重核的裂变 B．该核反应属于轻核的聚变
C．该核反应过程没有质量亏损 D．目前核电站利用的就是该核反应所释放的能量
2．（2024北京东城高二下期末）下列关于物理学科的实验及其揭示的规律的说法中，不正确的是（ ）
A．奥斯特通过对放在通电直导线正下方的小磁针的偏转现象的分析，提出了磁生电的观点
B．康普顿通过对康普顿效应的分析，提出了光子除了具有能量之外还具有动量
C．汤姆孙通过对阴极射线在电场和磁场中的偏转情况的研究，发现了电子
D．卢瑟福猜想原子核中还存在着一种不带电的粒子，即中子，查德威克通过实验验证了中子的存在
3．（2024北京海淀高二下期末）一静止的原子核发生衰变，其衰变方程为，生成的两粒子处于匀强磁场中，速度方向与磁场方向垂直，图中可以正确反映两粒子运动轨迹的是（　　）
A． B．
C． D．
4．（2024北京西城高二下期末）核聚变过程可以释放大量能量。一种典型的聚变反应就是四个氢原子核（质子）结合成一个氦原子核，大约释放28MeV的能量。太阳内部就时刻发生着核聚变。如果想实现人工核聚变，困难在于原子核都带正电，互相排斥，一般情况下不能相互靠近而发生结合，只有在温度达到极高温度时，原子核的热运动速度非常大，才能冲破库仑斥力的壁垒，碰撞到一起发生结合，这叫热核反应。根据统计物理学，绝对温度为T时，粒子的平均动能，其中，叫做玻尔兹曼常量。理论计算表明，当质子的平均动能达到约时，热运动的质子容易发生结合而发生聚变反应。不考虑量子效应及相对论效应，根据以上信息结合经典理论，判断下列说法中正确的是（　　）
A．目前核电站利用核聚变反应
B．将氦核的核子全部分开，大约需要28MeV的能量，氦核的比结合能约为14MeV
C．若两个质子以相同初动能E0相向运动正碰而恰好结合，则一个质子从远处以初动能2E0与另一个静止的质子发生正碰，也能恰好结合
D．由以上信息可以估算出发生热核反应时的温度约为量级
5．（2024北京西城高二下期末）下列说法中正确的是（　　）
A．核反应方程： 中，X 表示
B．核反应是α衰变
C．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态无关
D．β衰变中放出的β射线是核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
6．（2024北京海淀高二下期末）原子核的比结合能（平均结合能）曲线如图所示，下列说法错误的是（　　）
A．核的比结合能约为5MeV
B．核的结合能约为15MeV
C．核比核更稳定
D．裂变为和的过程中会释放核能
7．（2024北京大兴高二下期末）一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出中子，反应方程为。已知氘核、氚核、氦核和中子的质量分别为和 ，光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（　　）
A．
B．该核反应可以在常温下进行
C．该核反应释放的能量
D．该核反应中的核燃料是目前核电站采用的核燃料
8．（2024北京第十二中学高二下期末）根据近代物理知识，下列说法中正确的是（　　）
A．铀核裂变的核反应方程为
B．在原子核中，结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固
C．一定质量的理想气体，在压强不变时，单位时间内分子与单位面积器壁碰撞次数随温度降低而减少
D．生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成
9．（2024北京第二中学高二下期末）关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　）
A．天然放射现象表明原子内部有一定结构
B．升高温度可以改变原子核衰变的半衰期
C．β射线是原子核外的电子形成的电子流
D．三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离作用最小
10．（2024北京第二中学高二下期末）已知氡222的半衰期为3.8天.那么4g的放射性物质氡222经过7.6天，还剩下没有发生衰变的质量为
A．2g 1B．1g C．0.5g D．0g
二、多选题
11．（2024北京海淀高二下期末）对于原子、原子核，人们无法直接观察到其内部结构，只能通过对各种实验事实提供的信息进行分析、猜想、提出微观模型，并进一步接受实验事实的检验，进而再对模型进行修正。下列实验事实支持相应观点的是（　　）
A．电子的发现，说明原子是可以再分的
B．康普顿散射现象及规律，说明原子具有核式结构
C．玻尔依据氢原子光谱的实验规律，将量子观念引入原子领域
D．天然放射现象，说明原子核内部是有结构的
三、解答题
12．（2024北京东城高二下期末）在如图所示的匀强磁场中，一个静止的氡原子核发生了一次衰变。向右放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动。
（1）若新核的元素符号用Y表示，写出该衰变的核反应方程。
（2）图给出了衰变后粒子在磁场中的运动轨迹，请计算粒子与新核的轨道半径之比，并在图中画出新核运动轨迹的示意图。
（3）求新核与粒子的运动周期之比
参考答案
1．B
【详解】AB．该核反应属于轻核的聚变。故A错误；B正确；
C．该核反应过程有质量亏损。故C错误；
D．目前核电站利用的就是重核的裂变所释放的能量。故D错误。
故选B。
2．A
【详解】A．奥斯特通过对放在通电直导线正下方的小磁针的偏转现象的分析，提出了电生磁的观点。故A错误，与题意相符；
B．康普顿通过对康普顿效应的分析，提出了光子除了具有能量之外还具有动量。故B正确，与题意不符；
C．汤姆孙通过对阴极射线在电场和磁场中的偏转情况的研究，发现了电子。故C正确，与题意不符；
D．卢瑟福猜想原子核中还存在着一种不带电的粒子，即中子，查德威克通过实验验证了中子的存在。故D正确，与题意不符。
本题选不正确的故选A。
3．A
【详解】根据动量守恒定律可知，生成的两粒子动量等大反向，则根据
解得
可知电荷量较大的在磁场中的运动半径较小，即Th核的运转半径小于X。因两粒子均带正电，速度反向，可知运动轨迹为外切圆。
故选A。
4．D
【详解】A．目前核电站利用核裂变反应。故A错误；
B．四个氢原子核（质子）结合成一个氦原子核，大约释放28MeV的能量，反之将氦核的核子全部分开，大约需要28MeV的能量，氦核的比结合能约为
故B错误；
C．若两个质子以相同初动能E0相向运动正碰而恰好结合，由动量和能量守恒可知，质子结合能为2E0。则一个质子从远处以初动能2E0与另一个静止的质子发生正碰，假如结合在一起，由动量和能量守恒可知
，
质子结合能为E0小于2E0。则它们不能结合。故C错误；
D．由题意有
解得
故D正确。
故选D
5．C
【详解】A．根据质量数与电荷数守恒有
4+14-16=2，2+7-8=1
可知，X为氘核，故A错误；
B．核反应是氢核聚变，故B错误；
C．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态与物理状态均无关，由原子自身决定，故C正确；
D．β衰变中放出的β射线是核内一个中子转变为一个质子和一个电子，电子从核内跃出形成，故D错误。
故选C。
6．B
【详解】AB．由图可知，核的比结合能约为5MeV，核的结合能约为
5MeV×6=30MeV
故A正确，与题意不符；B错误，与题意相符；
C．比结合能越大越稳定，如图所示，核比结合能比核比结合能大，所以核比核更稳定。故C正确，与题意不符；
D．裂变为和的过程中会出现质量亏损，释放核能。故D正确，与题意不符。
故选B。
7．C
【详解】AC．根据爱因斯坦质能方程，因反应放出能量，则质量一定有亏损，该核反应释放的能量
故A错误、C正确；
B．该反应不能在常温下进行，只能在很高的温度下进行，故B错误；
D．核电站主要是核裂变，而该反应是核聚变反应，故D错误。
故选C。
8．D
【详解】A．铀核裂变的核反应的反应物中应该有慢中子参加，然后生成多个中子，反应方程为
选项A错误；
B．在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，选项B错误；
C．一定质量的理想气体，在压强不变时，温度降低时体积减小，气体分子数密度增加，分子平均速率减小，气体分子对器壁的平均作用力减小，则单位时间内分子与单位面积器壁碰撞次数增加，选项C错误；
D．生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，选项D正确。
故选D。
9．D
【详解】A．天然放射现象表明原子核内部有一定结构，故A错误；
B．原子核衰变的半衰期由自身结构决定，与物理条件和化学状态无关，故升高温度可以不能改变原子核衰变的半衰期，故B错误；
C．发生一次β衰变，实际是原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，这个电子被抛射出来，故C错误；
D．三种射线中γ射线是不带电的光子，则穿透能力最强，电离作用最小，故D正确；
故选D。
10．B
【详解】根据衰变的半衰期公式，其中，n为半衰期的个数,，联立可得：；故选B.
11．ACD
【详解】A．汤姆孙发现电子，电子带负电，而原子呈现电中性，说明原子是可以再分的，故A正确；
B．康普顿散射现象及规律，说明光具有粒子性，故B错误；
C．玻尔依据氢原子光谱的实验规律，提出了波尔理论，将量子观念引入原子领域，故C正确；
D．天然放射现象与元素的物理性质和化学性质无关，说明原子核内部是有结构的，故D正确。
故选ACD。
12．（1）；（2），；（3）
【详解】（1）根据质量数和电荷数守恒，氡原子核发生衰变的核反应方程为
（2）在衰变瞬间，粒子与反冲核的速度方向相反，根据题意，粒子向右射出，新核向左运动，衰变过程动量守恒，而系统初动量为零，则根据反冲运动规律可知反冲核和粒子动量大小相等，由
得
得粒子与新核的轨道半径之比为
结合左手定则判断画出新核运动轨迹的如图所示
（3）由洛伦兹力提供向心力
而做圆周运动的周期为
联立解得
得新核与粒子的运动周期之比为