上海市南汇中学2019-2020学年高中物理沪科版选修3-5：从原子核到夸克 单元测试题（含解析）

从原子核到夸克
1．1932年，英国物理学家查德威克用α射线轰击铍核（）时，产生了碳核（）和一种不受电场和磁场影响、穿透能力很强的射线，经过进一步证实，这种射线是（　　）
A．光子流???????? B．中子流???????? C．电子流???????? D．质子流
2．下列有关近代物理内容的叙述正确的是（?? ）
A．α粒子散射实验证明原子内是十分“空旷”的
B．利用γ射线的电离作用，可检查金属内部有无砂眼或裂纹
C．受普朗克量子理论的启发，玻尔于1905年为了解释光电效应现象提出了光子说
D．卢瑟福提出了原子的能级结构模型理论，成功地解释了氢原子光谱
3．下列说法正确的是．
A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律
B．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
C．由波尔理论知道氢原子从基态跃迁到激发态时会放出光子
D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关
4．新发现的一种放射性元素，它的氧化物的半衰期为天，与能发生如下反应：，的半衰期为（ ）
A．天 B．天 C．天 D．天
5．用中子轰击铝，产生钠和；钠具有放射性，它衰变后变成镁和，则和分别是（ ）
A．粒子和电子 B．粒子和正电子 C．电子和粒子 D．质子和正电子
6．下列说法中正确的是（?? ）
A．太阳能真空玻璃管采用镀膜技术增加透射光，这是利用了光的干涉原理
B．在受迫振动中，驱动力的频率一定等于物体的固有频率
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，要在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
D．β射线是高速电子流，是原子核外电子电离产生的
7．下列说法正确的有（ ）
A．黑体辐射的强度与频率的关系是：随着温度的升高，各种频率的辐射都增加，辐射强度极大值的光向频率较低的方向移动
B．α粒子散射实验中少数α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
C．天然放射现象的发现说明了原子有复杂的结构
D．利用α射线可发现金属制品中的裂纹
8．铝的原子核（ ）中有（　　）
A．13个质子，27个中子 B．13个质子，14个中子
C．27个质子，13个中子 D．14个质子，13个中子
9．1956年，李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用放射源进行了实验验证，1957年李、杨两人为此获得诺贝尔物理学奖，其中νe是反中微子，它的电荷为零，静止质量可认为是零，则衰变产物的质量数和核电荷数分别为(　　)
A．60，28 B．60，26
C．59，26 D．59，28
10．下列说法中正确的是( )
A．居里夫人首先发现了天然放射现象
B．卢瑟福在粒子散射实验中发现了电子
C．原子核发生衰变时，放射出的高速电子来源于绕原子核做圆周运动的核外电子
D．铀（）经过8次α衰变和6次β衰变变成铅（）
11．参考以下几个示意图，关于这些实验或者现象，下列说法错误的是(　 　)
A．核反应堆中控制棒插入，则多吸收中子让反应减弱
B．放射线在磁场中偏转，没有偏转的为γ射线，电离能力最强
C．链式反应属于重核的裂变
D．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，认识到原子的复杂结构
12．以下说法正确的是（?? ）
A．α衰变是原子核内的变化所引起的
B．某金属产生光电效应，当照射光的颜色不变而增大光强时，光电子的最大初动能增大
C．当氢原子以n=4的状态跃迁到n=1的状态时，要吸收光子
D．是α衰变方程
13．下列说法正确的是( )
A．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立
B．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施
C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转
D．强黄光能使某金属发生光电效应，那么同频率弱黄光也能
14．关于天然放射性，下列说法正确的是(　　)
A．所有元素都可能发生衰变
B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关
C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性
D．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线
15．贝可勒尔发现天然放射现象，揭开了人类研究原子核结构的序幕如图7中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场中分成A、B、C三束．

(1)构成A射线的粒子是______ ；
构成B射线的粒子是______ ；
构成C射线的粒子是______ ．
(2)三种射线中，穿透能力最强，经常用来对金属探伤的是______ 射线；电离作用最强，动量最大，经常用来轰击原子核的是______ 射线；当原子核中的一个核子由中子转化为质子时将放出一个______ 粒子．
(3)请完成以下与上述粒子有关的两个核反应方程：
______ ；
______
16．如图R为一含有的放射源，它能放出、、三种射线变为为一张厚报纸；MN为一光屏，虚线框内存在着匀强磁场在屏上只有O、P两个亮点则打在P点的是______ 射线；衰变为要经过多次衰变和衰变，其中要经过的衰变次数为______ ．
17．核经过一系列的衰变后变为核，一共经过几次α衰变和几次β衰变？
18．一瓶有放射性同位素的溶液，测得平均每分钟有8×1014个原子发生衰变。已知该同位素的半衰期为2天，衰变后的物质不具有放射性。现将该溶液倒入水库，设10天后溶液均匀分布到水中，这时从水库中取出1 cm3的水，测得平均每分钟有20个原子发生衰变，则该水库中现存的水的体积有多大？
参考答案
1．B
【解析】
1932年，英国物理学家查德威克用α射线轰击铍核实现人工核转变，生成碳原子核和一种射线，射线不受电场力和磁场力说明不带电，穿透能力强说明运动速度很大，同时结合核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒可推得是中子流，故选B正确，ACD错误．
【点睛】
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
2．A
【解析】
α粒子散射实验估算原子核直径的数量级为10-15m；爱因斯坦提出光子说．γ射线较强的穿透能力作用，而α粒子较强的电离能力；玻尔提出了原子的能级结构模型理论．
【详解】
A．卢瑟福的α粒子散射实验可以估算原子核的大小，直径的数量级为10-15m，证明原子内是十分“空旷”的，故A正确；
B．利用γ射线的较强的穿透作用，可检查金属内部有无砂眼或裂纹，故B错误；
C．爱因斯坦于1905年为了解释光电效应现象提出了光子说；故C错误；
D．玻尔提出了原子的能级结构模型理论，成功地解释了氢原子光谱，故D错误；
故选A．
3．B
【解析】
A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量数守恒的规律，质量有亏损，A错误；
B．根据，可知，光的波长越大，光子的能量越小，B正确；
C．氢原子从基态向激发态跃迁只能吸收特定频率的光子，C错误；
D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的频率有关，D错误．
故选B。
4．C
【解析】
放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关，因此放射性元素无论什么样的状态存在，其半衰期不发生变化，故C正确，ABD错误．
故选：C
5．A
【解析】
写出核反应方程：和，显然是粒子，是电子．故A正确，BCD错误．
故选：A
6．A
【解析】
太阳能真空玻璃管采用镀膜技术增加透射光，利用膜的前后表面反射的光，进行相互减弱，从而增加透射能力，故A正确；在受迫振动中，物体振动频率一定等于驱动力的频率，当驱动力的频率等于固有频率时，出现共振现象，故B错误；由于玻璃的反射光是偏振光，所以在拍摄玻璃橱窗内的物品时，要在镜头前加装一个偏振片，以减弱反射光的透射，故C错误；β射线是高速电子流，是原子核中的中子转化为质子，而放出的射线，故D错误；故选A．
点睛：考查光的干涉原理，掌握共振条件，理解驱动频率与固有频率的不同，知道偏振片与横波的关系，注意β射线是电子，但要搞清来自何处．
7．B
【解析】
A、随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短、频率较高的方向移动，故A错误；
B、当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小．只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，因此只有少数α粒子发生较大偏转，卢瑟福正是对这些现象的认真研究提出了原子核式结构模型，故B正确；
C、人们认识到原子核具有复杂结构是从发现天然放射现象开始的，故C错误；
D、α射线的穿透能力最弱，不能用α射线检查金属制品的裂纹，故D错误．
故选B．
8．B
【解析】
根据铝的原子核（）可知，质子数为13，质量数为27，则中子数为27-13=14个，故B正确．故选B．
9．A
【解析】
根据核反应的规律，质量数、电荷数守恒，可得：Z＝28，A＝60．A项正确，B、C、D三项错．
故选A
10．D
【解析】A、贝克勒尔发现了天然发射现象。故A错误。B、汤姆孙发现了电子，于是他提出了原子枣糕模型，卢瑟福在用α粒子轰击金箔的实验提出原子核式结构学说，故B错误。C、β衰变时所释放的电子来源于原子核中子转变质子而放出的，故C错误。D、铀核()衰变成铅核()，电荷数为10，质量数少32，设经过n次α衰变，m次β衰变，则有：4n=32，2n-m=10，解得n=8，m=6，故D正确。故选D。
【点睛】电子、质子、中子的发现者，以及各种原子模型，认识衰变反应，知道各种射线的用途与作用。
11．B
【解析】A、根据核反应堆，控制棒的作用可知，图中核电反应堆示意图控制棒插入深一些，让它吸多中子，中子数减少，反应速率会慢一些，故A正确。B、中间没有偏转的为γ粒子，电离能力最弱，而穿透能力最强，故B错误。C、重核的裂变反应物中子在生成物中出现，反应可以继续，属于链式反应，故C正确。D、通过研究阴极射线发现了电子，汤姆孙提出原子有复杂结构，故D正确。本题选错误的故选B。
【点睛】考查原子结构模型的发现者及其意义；掌握三种射线的区别与组成；理解链式反应与热核反应的区别，及阴极射线发现的意义．
12．A
【解析】
α衰变是原子核内的变化所引起的，选项A正确；根据光电效应的规律可知， 某金属产生光电效应，当照射光的颜色不变，则频率不变，而增大光强时，光电子的最大初动能不变，选项B错误；根据波尔理论， 当氢原子以n=4的状态跃迁到n=1的状态时，要放出光子，选项C错误； 是人工转变方程，选项D错误；故选A.
13．BD
【解析】
卢瑟福在用粒子轰击金箔的实验中，提出原子核式结构学说，A错误；某些物质在紫外线照射下，能发出荧光，从而来设计防伪措施，B正确；天然放射现象中产生的射线中，射线都能在电场或磁场中发生偏转，而射线不带电，因此在任何场都不偏转，C错误；强黄光和弱黄光的频率相同，所以同频率弱黄光也能使某种金属发生光电效应，D正确．
14．BC
【解析】试题分析：自然界中有些原子核是不稳定的，可以自发地发生衰变，衰变的快慢用半衰期表示，与元素的物理、化学状态无关
有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，故A错误；放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度无关，故B正确；放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故C正确；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，D错误．
15．射线射线射线
【解析】
根据、、三种射线的带电性质以及带电粒子在电场中受力特点可正确解答．在这三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力最弱；根据电荷数守恒、质量数守恒写出衰变方程，通过一次衰变电荷数少2，质量数少4，一次衰变电荷数多1，质量数不变．
【详解】
射线为氦核，带正电，射线为电子流，带负电，射线为高频电磁波，故根据电荷所受电场力特点可知：a为射线、b为射线、C为射线，
三种射线中，穿透能力最强，经常用来对金属探伤的是射线；电离作用最强，动量最大，经常用来轰击原子核的是射线；当原子核中的一个核子由中子转化为质子时将放出一个粒子．
根据质量数和电荷数守恒定律，则有：；
【点睛】
熟练掌握、两种衰变实质以及衰变方程的书写，同时明确、、三种射线性质及应用，注意三种射线的联系与区别．
16． 4
【解析】
因为粒子的贯穿本领较小，一张纸即可把它挡住，所以亮斑中不可能有射线，因为射线不带电，所以不受磁场约束，直接打在O点，所以打在P点的是射线；
衰变为，质量数减小16，电荷数减小6．
由于原子核经过一次衰变，电荷数减小2，质量数减小4，
经过一次衰变后电荷数增加1，质量数不变，所以要经过的衰变次数为.
【点睛】
本题考查了三种射线的特点，知道α、β和γ电离本领依次减弱，贯穿本领依次增强，γ射线不带电．要知道α衰变、β衰变的实质和衰变前后生成物的电荷数、质量数的变化．
17．8次α衰变和6次β衰变
【解析】
【详解】
设衰变为经过x次α衰变，由质量数守恒可得，解得.设经过y次β衰变，由电荷数守恒，得，解得。即一共经过8次α衰变和6次β衰变。
18．1.25×106 m3
【解析】
根据半衰期公式，利用比例相等的方法求水库的容量.
【详解】
经过10天，即5个半衰期的时间，剩余放射性同位素为原来的
此时每分钟应有8×1014×=2.5×1013个原子发生衰变
1 cm3水中平均每分钟有20个原子发生衰变，则水库中水的体积V=×1 cm3=1.25×106 m3
【点睛】
本题展示了测量水量的方法，除了考查半衰期的知识外，还要知道如何把水的容量和衰变次数结合.