2024年高考物理二轮复习专题- 原子物理与物理学史- 原子与原子核（原卷版）

2024年高考物理二轮复习专题-原子物理与物理学史-原子与原子核一．原子核的衰变及半衰期、衰变速度1．（2024•青羊区校级模拟）下列四幅图分别对应四种说法，其中说法正确的是（）A．图甲中，当滑片P向右滑到一定程度时，电流表没有示数 B．图乙中，氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出一个光子后，电势能减小，动能增大，总能量增大 C．图丙中，说明氢原子核衰变时，每过3.8天，发生衰变的原子核数目保持不变 D．图丁中，可以推断出，氧原子核（）比锂原子核（）更稳定2．（2024•南宁一模）医学影像诊断设备PET/CT是借助于示踪剂可以聚集到病变部位的特点来发现疾病的。示踪剂常利用同位素作示踪原子标记，其半衰期为20min。小型回旋加速器输出的高速质子轰击获得，同时还释放一种粒子的射线。则下列说法正确的是（）A．用高速质子轰击，生成的同时释放的粒子是中子 B．用高速质子轰击，生成的同时释放的粒子是α粒子 C．当聚集到病变部位时，其半衰期会发生变化 D．用高速质子轰击，在一次核反应过程中，核反应前和质子的质量之和，一定与核反应后与所释放的这种粒子的质量之和完全相同3．（2024•天心区校级模拟）14C﹣尿素呼气试验是现在医院检测病人有没有感染幽门螺杆菌（Hp）的重要手段之一。病人服用的被碳14标记的药物，会在幽门螺杆菌分泌物的作用下转变成被碳14标记的二氧化碳经呼吸作用排出。若检测过程中药物中的碳14在单位时间内衰变的次数为n，被碳14标记的二氧化碳会在病人服药1小时之后的7个小时内均匀排出，现采集病人服用药物2小时后在三分钟内呼出的气体。已知碳14的半衰期足够长，则采集到的病人呼出的气体中碳14在单位时间内衰变的次数约为（）A． B． C． D．4．（2024•重庆模拟）自然界中的放射性原子核经过多次α和β衰变，最终衰变成稳定的原子核，在这一过程中，可能发生的衰变是（）A．Po→+ B．→+ C．→+ D．→+二．原子核的人工转变5．（2024•海南）2023年6月7日，国家核安全局给予中国科学院上海应用物理研究所核反应堆运行许可证，世界首个钍基反应堆在甘肃省武威市正式运行，钍总储量够全球用2万年．钍原子核反应过程为，下列说法正确的是（）A．三个核反应都是衰变反应 B．X为中子 C．Y是来自于原子核外的电子 D．针原子核有142个中子6．（2024•成都模拟）下列说法正确的是（）A．居里夫人最早发现了天然放射现象 B．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构理论 C．爱因斯坦最先提出了微观领域的能量量子化概念 D．查德威克通过核反应+→+发现了质子三．结合能与比结合能7．（2024•宁波模拟）2023年8月24日，日本福岛第一核电站启动核污染水排海，引起了全球社会各界的高度关注和深切担忧。核污染水中含有的氚、锶﹣90、铯﹣137、碘﹣129等放射性元素，都有可能对人类和自然界造成损害。其中锶（Sr）半衰期为30年，它经β衰变转变为钇核。下列说法正确的是（）A．钇原子核内有52个中子 B．钇核的比结合能比锶核大 C．100个锶原子核经过30年，还剩50个 D．锶经通过β衰变产生的电子来自锶原子的核外电子8．（2024•江苏模拟）在恒星内部发生的核反应和中，X、Y代表两种不同的原子核，则（）A．X、Y是同位素 B．X的结合能比Y的大 C．Y的核子数与相等 D．X的中子数为79．（2024•徐州二模）吸烟有害健康，烟草中含有放射性元素钋210，衰变方程为→X+，衰变产生的α粒子对肺组织会造成损伤。下列说法正确的是（）A．α粒子很容易从肺穿到体外 B．X核的核子数是82个 C．X核的比结合能比的大 D．升高温度可以加快的衰变10．（2024•吕梁一模）在物理学中图像可以直观地反映物理量之间的关系，如图所示，甲图是光电管中光电流与电压关系图像，乙图是c、d两种金属遏止电压与入射光频率之间的关系图像，丙图是放射性元素氡的质量和初始时质量比值与时间之间的关系图像，丁图是原子核的比结合能与质量数之间关系图像，下列判断正确的是（）A．甲图中，a光的频率大于b光的频率 B．乙图中，金属c的逸出功大于金属d的逸出功 C．丙图中，每过3.8天要衰变掉质量相同的氡 D．丁图中，质量数越大比结合能越大11．（2024•长安区一模）本地时间2023年8月24日下午1点，日本政府正式开始向太平洋排放处理过的福岛第一核电站“核污水”。“核污水”中含有大量的氚以及钡141、氪92、锶90等几十种放射性元素，其中的半衰期为28年，衰变方程为。下列说法正确的是（）A．衰变方程中释放出电子，说明原子核中存在电子 B．100个原子核经过56年，还将剩余25个原子核未衰变 C．随着海水温度的变化，原子核的半衰期会发生变化 D．的比结合能比的比结合能小四．质量亏损与质能方程12．（2024•兴庆区校级一模）研究表明原子核核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系。一般认为大于铁原子核质量数（56）的为重核，小于则是轻核。下列对该图像的理解正确的是（）A．从图中可以看出，Fe原子核核子平均质量最小，Fe原子核最不稳定 B．从图中可以看出，重核A裂变成原子核B和C时，需要吸收能量 C．从图中可以看出，轻核D和E发生聚变生成原子核F时，需要释放能量 D．从图中可以看出，重核随原子序数的增加，比结合能变大13．（2024•济南模拟）2024年2月22日，我国科研人员利用矿物原位锂同位素分析法，在大陆地幔中发现了来自海洋的锂元素，为研究地质历史时期青藏高原不同圈层的相互作用提供了新思路。锂的一种同位素Li的衰变方程为Li→Be+X。下列说法正确的是（）A．衰变方程中的X是电子 B．升高温度可以加快Li的衰变 C．Li与Be的质量差等于衰变的质量亏损 D．方程中的X来自Li内质子向中子的转化14．（2024•潍坊一模）核能是蕴藏在原子核内部的能量，合理利用核能，能有效缓解能源短缺问题。在核聚变实验中，核反应方程是H+H→He+X，H核的结合能为E1，H核的结合能为E2，He核的结合能为E3。则一次核反应过程中（）A．反应前后的动量不守恒 B．X为 C．释放的核能大小为E3﹣E2﹣E1 D．电荷数守恒，质量数不守恒15．（2024•天心区校级一模）一个静止的铀核（）发生α衰变，释放的核能全部转化为新核和α粒子的动能。已知真空中光速为c，衰变瞬间α粒子的动能为Ek，则此过程中的质量亏损Δm为（）A． B． C． D．16．（2024•岳阳二模）现在地球上消耗的能量，追根溯源，绝大部分来自太阳，即太阳内部核聚变时释放的核能。已知氘氚核聚变方程为，其中的比结合能为E1，的比结合能为E2，的比结合能为E3，则一个氘核与一个氚核发生这样的核反应释放的能量为（）A．E3﹣E1﹣E2 B．E1+E2﹣E3 C．4E3﹣2E1﹣3E2 D．2E1+3E2﹣4E3五．天然放射现象17．（2023•广州二模）如图所示的火灾自动报警器具有稳定性好、安全性高的特点，应用非常广泛，其工作原理为：放射源处的镅放出的α粒子，使壳内气室空气电离而导电，当烟雾进入壳内气室时，α粒子被烟雾颗粒阻挡，导致工作电路的电流减小，于是锋鸣器报警。则（）A．发生火灾时温度升高，的半衰期变短 B．这种报警装置应用了α射线贯穿本领强的特点 C．发生α衰变的核反应方程是Pu→Am+e D．发生α衰变的核反应方程是Am→Np+He六．α、β、γ射线及特点18．（2024•海安市校级模拟）如图所示是自然界的一颗“磁星”，“磁星”（Magnetar）是中子星的一种，拥有极强的磁场，通过磁场的衰减，使之能源源不绝地释放出以X射线及γ射线为主的高能量电磁辐射，下列说法正确的是（）A．X射线是高速电子流 B．X射线的波长小于γ射线的波长 C．X射线可以消毒 D．γ射线可以摧毁病变的细胞19．（2024•石景山区一模）工业部门可以使用放射性同位素发出的射线来测厚度。某轧钢厂的热轧机上安装的射线测厚装置如图所示，让γ射线穿过钢板，探测器探测到的γ射线强度与钢板的厚度有关，将射线强度的信号输入计算机，可对钢板的厚度进行自动控制。下列说法正确的是（）A．若钢板变厚，则探测到γ射线变弱 B．若钢板内部有裂缝，则探测到γ射线变弱 C．该装置主要利用γ射线的电离能力 D．若仅把γ射线换为α射线，该装置仍正常运行20．（2023•呼伦贝尔一模）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是（）A．α粒子轰击金箔多角度观察 B．紫外线照射锌板，观察验电器 C．放射源射线在电场中偏转 D．放射源射线与氮原子碰撞显微镜观察七．放射性同位素及其应用21．（2024•普陀区二模）1934年，约里奥﹣居里夫妇用α粒子轰击铝箔，获得了中子和，放射性同位素又衰变产生和正电子。磷30是首个通过人工方法获得的放射性同位素。（1）同位素具有相同的；A.核子数B.中子数C.质子数（2）磷30具有放射性，其衰变方程为。的半衰期是2.5min，经过10min后还剩g。（3）如图所示，将α粒子、中子、正电子，以及离子P3﹣和Si4+等五种粒子一起注入到加速电场的中心P（忽略各粒子的初速度），部分粒子经电场加速从加速电场负极板上的小孔N射出；然后沿以O1为圆心、R为半径的圆弧通过静电分析器，再经速度选择器筛选后，某种粒子进入磁分析器中，在磁场中偏转后被磁场边界处的探测板收集。设原子核中每个核子的质量均为m0，已知元电荷为e（整个系统处于真空中，不计粒子重力和粒子间的相互作用力）。①经电场加速从加速电场负极板上的小孔N射出的粒子有。②若加速电场两极板间的电压大小为U，两极板间距为L；静电分析器中与圆心O1等距离的各点场强大小相等，方向指向圆心。则Si4+在加速电场中所受电场力大小为。静电分析器中，与圆心O1距离为R处的电场强度的大小为。③（论证）在②的条件下，若粒子进入速度选择器后，它们的运动轨迹如图中虚线①、②、③所示，分析说明到达探测板的粒子是Si4+。④（计算）在②③的条件下，若磁分析器中以O2为圆心的足够大半圆形区域内，分布着方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，求Si4+在磁分析器中运动的时间和位移大小。八．核力与四种基本相互作用22．（2024•南京模拟）下列说法正确的是（）A．重核分裂成中等大小的原子核，或者较小的核合并成中等大小的原子核，比结合能均增大 B．γ射线是由于原子核外电子跃迁而产生的 C．核力也叫做强相互作用，发生与原子核与原子核之间 D．放射性元素的半衰期将随着时间的推移，不断减小九．重核的裂变23．（2024•顺德区二模）在2023年10月28日举行的首届国际天然铀产业发展论坛中，我国宣布，通过“天空地深”一体化勘查技术发现了一批万吨至十万吨级铀矿床．天然铀中主要有铀238和铀235，其中，铀235的裂变方程为：U+n→Kr+Ba+3n，下列说法正确的是（）A．铀235裂变可以自发进行 B．反应方程中A＝144，Z＝53 C．Kr的比结合能大于U的比结合能 D．离地表越深，温度越高，铀235的半衰期也越大24．（2024•碑林区校级模拟）铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变方程为U+X→Kr+Xe+3n，已知原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法正确的是（）A．X粒子是电子 B．X粒子是质子 C．U、Kr、Xe相比，Kr的比结合能最大，最稳定 D．U、Kr、Xe相比，U的质量数最大，最稳定25．（2024•武汉模拟）1947年，中国科学家钱三强、何泽慧夫妇在实验中发现铀核也可能分裂为三部分或四部分。如图是铀核俘获中子后，裂变成三个质量较大的核和一个质量较小的核时产生的径迹。下列说法不正确的是（）A．铀核裂变过程质量数守恒 B．铀核裂变过程电荷数守恒 C．铀核裂变过程如果生成物不同，释放的能量会有差异 D．铀核中使核子紧密结合在一起的作用是弱相互作用26．（2023•西城区校级模拟）作为我国核电走向世界的“国家名片”，华龙一号是当前核电市场上接受度最高的三代核电机型之一，是我国核电创新发展的重大标志性成果，其国内外示范工程按期成功的建设，对我国实现由核电大国向核电强国的跨越具有重要意义。已知发电站的核能来源于的裂变，现有四种说法①原子核中有92个质子，143个中子；②的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为：；③是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短；④一个裂变能放出200MeV的能量，合3.2×10﹣11J。以上说法中完全正确的是（）A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④十．反应堆与核电站27．（2023•蚌埠模拟）核电站发电原理是核裂变反应所释放的能量通过热力产生电能．铀235是核电站的主要核燃料，核反应堆在工作时，铀235既发生裂变，也发生衰变．铀235裂变方程为：Un→X+Krn，衰变方程为：U→Y+He，则下列说法正确的是（）A．衰变产生的新核Y不再具有放射性 B．U的比结合能小于Kr的比结合能 C．衰变过程是通过吸收裂变过程释放的能量进行的 D．反应堆中镉棒插入深一些将会加快核反应速度28．（2023•枣强县校级模拟）关于下列四幅图，说法正确的是（）A．图甲中，核子分开时吸收的能量称为比结合能 B．图乙中，镉棒插入深一些，核反应速度会变慢 C．图丙中，电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有粒子性 D．图丁中，入射光子与静止电子碰撞后，光子波长变短十一．轻核的聚变29．（2024•平谷区模拟）2023年8月25日，新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新中国磁约束聚变装置运行纪录。核聚变是一种核反应的形式。下列关于核反应的说法中正确的是（）A．要使轻核发生聚变，一种可行的方法是将物质加热到几百万开尔文的高温 B．氘氚核聚变的核反应方程为：H+H→He+e C．相同质量的核燃料，重核裂变比轻核聚变释放的核能更多 D．核聚变反应过程中没有质量亏损（多选）30．（2024•日照一模）2023年8月25日，“中国环流三号”托卡马克装置首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，是我国核能开发进程中的重要里程碑。下列关于核反应方程H+H→He+X的说法，正确的是（）A．X是中子 B．该核反应属于原子核的人工转变 C．该核反应过程电荷数和质量均守恒 D．He的比结合能大于H的比结合能（多选）31．