原子核 一轮复习课时分层精练
一、单选题（本大题共5小题）
1．在火星上，太阳能电池板的发电能力有限，因此科学家用放射性材料作为辅助电源为火星车供电。中的元素是，具有天然放射性，半衰期为87.7年。发生衰变的核反应方程为，则下列说法正确的是（ ）
A．原子核的中子数为141
B．原子核发生衰变后产生的新核的比结合能比的核的比结合能大
C．10个原子核经过87.7年后一定还会剩余5个
D．的半衰期跟核内部自身因素有关，也跟原子所处的化学状态和外部条件有关
2．核污水中含有多种放射性成分，其中有一种难以被清除的同位素氚（），可能引起基因突变。其衰变方程为，的半衰期为12.5年，下列说法正确的是（ ）
A．原子核是
B．衰变的本质是由强相互作用引起的中子转变为质子并释放出电子
C．1 mg的经25年的衰变后，还剩0.25 mg
D．将核污水排入海洋后，氚因浓度降低使半衰期变长，放射性变弱
3．下列说法不正确的是（ ）
A．图甲中，当弧光灯发出的光照射到锌板上时，与锌板相连的验电器铝箔有张角，证明光具有粒子性
B．图乙为某金属在光的照射下，光电子最大初动能 与入射光频率 的关系图像，当入射光的频率为 时，产生的光电子的最大初动能为2E
C．图丙中，用从 能级跃迁到 能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂，可以发生光电效应
D．图丁中由原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系可知，若D和E能结合成F，结合过程一定会释放能量
4．2024年2月，日本福岛第一核电站核污染水净化装置中，含有放射性物质的大量核污染水发生泄漏。核污水中包含多种放射性元素，如氚、锶、钚、碘等，其中碘的衰变方程为，已知，，，下列说法正确的是（ ）
A．衰变产生的β射线来自于原子的核外电子
B．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽
C．原子核衰变时质量亏损，质量数减少
D．该核反应要释放能量
5．家庭装修中，不合格的天然大理石有可能释放出过量的放射性元素氡。氡的衰变曲线如图，则氡的半衰期为（ ）
A．3.8天 B．7.6天 C．10天 D．17.6天
二、多选题（本大题共3小题）
6．下列两幅图涉及到不同的物理知识，图1为β衰变示意图，图2为核反应堆示意图，关于对这两幅图的理解正确的是（ ）
A．图1中，β衰变的实质源于原子核外的一个电子被释放
B．图1中，β衰变的实质源于原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子
C．图2中，中子速度越快越容易发生链式反应
D．图2中，若要使链式反应速度变慢，需要将镉棒插入的更深一些
7．关于原子核的结合能，下列说法正确的是（ ）
A．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
B．铯原子核( )的结合能小于铅原子核( )的结合能
C．比结合能越大，原子核越不稳定
D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
8．有一匀强磁场，磁感应强度为，方向垂直纸面向外，一个原来静止在处的原子核，发生衰变放射出某种粒子，两个新核的运动轨迹如图所示，已知两个相切圆半径分别为、。下列说法正确的是（ ）
A．原子核发生衰变，根据已知条件可以算出两个新核的质量比
B．衰变形成的两个粒子带同种电荷
C．衰变过程中原子核遵循动量守恒定律
D．衰变形成的两个粒子电荷量的关系为
三、实验题（本大题共1小题）
9．如图所示是英国物理学家卢瑟福用粒子轰击金箱的实验装置示意图。
（1）下列关于该实验的描述正确的是。
A．粒子轰击金箔的实验需要在真空条件下完成
B．该实验揭示了原子具有核式结构
C．实验结果表明绝大多数粒子穿过金箔后发生大角度偏转
D．该实验证实了汤姆生原子模型的正确性
（2）关于粒子散射实验的下述说法中正确的是。
A．实验表明原子的中心有一个很大的核，它占有原子体积的绝大部分
B．实验表明原子的中心有个很小的核，集中了原子的全部正电荷
C．实验表明原子核集中了原子几乎全部的质量
D．实验表明原子核是由质子和中子组成的
（3）有关粒子散射实验的下图中，O表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的粒子的运动轨迹的是下图中的。
A． B．
C． D．
四、解答题（本大题共2小题）
10．质谱仪是一种测量带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束（初速度可视为零），经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x。
（1）设离子质量为m，电荷量为q，加速电压为U，磁感应强度大小为B，求x的大小；
（2）氢的三种同位素、、从离子源S出发，到达底片的位置距S1的距离之比xH：xD：xT为多少？
11．铀核是一种具有强放射性的元素。如图所示，是匀强磁场I、II的分界线，磁场方向均垂直于纸面向外。静止在上O点的铀核经过一次衰变生成钍核，衰变后的粒子以动能垂直于在纸面内向上进入磁场I。已知粒子和钍核运动后同时第一次经过，衰变过程中释放的能量全部转化为粒子和钍核的动能，不计粒子和钍核的重力及粒子间相互作用。
（1）写出铀核的衰变方程，并求出匀强磁场I、II的磁感应强度之比；
（2）求衰变后生成的钍核的动能；
（3）若铀核的比结合能为，钍核的比结合能为，求氦核的比结合能。
参考答案
1．【答案】B
【详解】A．根据 与电荷数守恒有238-4=234，94-2=92原子核的中子数为234-92=142，A错误；
B．衰变过程释放出能量，表明原子核产生的新核比原子核更加稳定，原子核越稳定，比结合能越大，可知原子核发生衰变后产生的新核的比结合能比的核的比结合能大，B正确；
C．半衰期的规律是一个统计规律，只针对大量的原子核才成立，对少数、个别原子核不成立，因此10个原子核经过87.7年后不确定还会剩余多少个，C错误；
D．的半衰期跟核内部自身因素有关，跟原子所处的化学状态和外部条件无关，D错误。选B。
2．【答案】C
【详解】A．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒，可知原子核是，A错误；
B．衰变的本质是由弱相互作用引起的中子转变为质子并释放出电子，B错误；
C．的半衰期为12.5年，1mg的经25年的衰变后，可知经过两个半衰期，还剩0.25 mg，C正确；
D．半衰期只由原子核自身决定，将核污水排入海洋后，氚因浓度降低但半衰期不变，放射性不变，D错误。选C。
3．【答案】B
【详解】A．验电器铝箔有张角，说明锌板有电子逸出，发行光电效应，证明光具有粒子性，A正确；
B．根据光电效应方程
得
结合图像可知
，
当入射光的频率为 时，由
解得
B错误；
C．从 能级跃迁到 能级辐射出的光的能量为
可以发生光电效应，C正确；
D．核子平均质量小，则平均结合能大。由图可知，D和E能结合成F，平均结合能变大，说明结合过程一定会释放能量，D正确。
本题选择不正确的，选B。
4．【答案】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β射线，A错误；
B．半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，经过两个完整的半衰期后，还剩四分之一的原子核没有衰变，B错误；
C．原子核衰变时满足电荷数守恒，质量数守恒，C错误；
D．该反应质量亏损为，由此可知，该核反应释放能量，D正确。选D。
5．【答案】A
【详解】根据题意可知，，联立可得，的半衰期为，选A。
6．【答案】BD
【详解】AB．β衰变的实质是原子核内的中子转化成了一个质子和一个电子，故A错误，B正确；
C．反应堆中普遍使用的是“热中子”，其速度不能太快，否则会与铀235“擦肩而过”，不能被铀核捕获发生链式反应，因此要通过慢化剂降低快中子的速度，故C错误；
D．镉棒吸收中子的能力很强，若要使链式反应速度变慢，需要将镉棒插入的更深一些，让它多吸收一些中子，减少参与核反应过程中子的数目，故D正确。
故选BD。
7．【答案】AB
【详解】A．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，A正确；
B．铯原子核不如铅原子核稳定，所以铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能，B正确；
C．比结合能越大，原子核越稳定，C错误；
D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，D错误。选AB。
8．【答案】BC
【详解】衰变后两个新核速度方向相反，受力方向也相反，根据左手定则可判断出，带同种电荷，所以衰变是衰变，衰变后的新核由洛伦兹力提供向心力，有，可得，衰变过程遵循动量守恒定律，即mv的乘积相同，所以电荷量与半径成反比，有，但无法求出质量，AD错误，BC正确。选BC。
9．【答案】AB/BABC/CB；B
【详解】（1）[1] A．粒子轰击金箔的实验需要在真空条件下完成，避免粒子和空气中的原子碰撞影响实验结果，A正确；
B．粒子的散射实验揭示了原子具有核式结构，B正确；
C．实验结果表明绝大多数粒子穿过金箔后不发生偏转，只有极少数大角度的偏转，C错误；
D．该实验否定了汤姆生原子模型的正确性，D错误。选AB。
（2）[2] ABC．粒子散射实验说明占原子质量绝大部分的核是一个极小的核，并带有原子的全部正电，A错误BC正确；
D．卢瑟福发现了质子，查德威克发现了中子，D错误。
选BC。
（3）[3]在粒子的散射实验现象中，粒子所受原子核的作用力为斥力，指向轨迹弯曲的内测，大多数粒子都穿过金属箔，偏转很小，少数粒子发生角度很大的偏转，则ACD错误B正确。选B。
10．【答案】（1）；（2）1：：
【详解】（1）离子在电场中被加速时，由动能定理得qU＝mv2，进入磁场时洛伦兹力提供向心力qvB＝，又x＝2r，由以上三式得x＝
（2）氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由（1）结果知xH：xD：xT＝：：＝1：：
11．【答案】（1），；（2）；（3）
【详解】（1）铀核的衰变方程为
磁场中洛仑兹力提供向心力，有
解得
已知粒子和钍核运动后同时第一次经过，所以周期相同，即
解得
（2）衰变过程中遵循动量守恒，有
由题知
衰变后生成的钍核的动能
解得
（3）根据能量守恒，有
氦核的比结合能为
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