高中物理-原子核物理（基础篇）解析版

2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-5）

第六部分原子物理

专题6.10原子核物理（基础篇）

一.选择题

1.（2020四川眉山二诊）地光是在地震前夕出现在天边的一种奇特的发光现象，它是放射性元素氨因衰变

释放大量的带电粒子，通过岩石裂隙向大气中集中释放而形成的。已知氨的半衰期为3.82d,经衰变

后产生一系列子体，最后变成稳定的嘴Pb,在这一过程中

A.要经过4次。衰变和4次夕衰变

B.要经过4次a衰变和6次夕衰变

C.氢核〃的中子数为86,质子数为136

D.标号为a、b、c、d的4个冢核区所经3.82d后一定剩下2个核未衰变

【参考答案】A

【名师解析】原子核衰变，一次a衰变，核电荷数减少2,质量数减少4：一次p衰变，核电荷数增加1,

质品数不变；所以氨MR”经过一系列衰变最后变成稳定的北P6要经过户三坐=4次a衰变，经过4

4

次B衰变，选项A正确B错误；氨核第H〃的质子数为86,中子数222-86=136,选项C错误；由于半衰

期是对大量原子核的统计规律，对几个原子核没有意义，所以标号为a、b、c、d的4个氨核2；泳〃经3.82d

后不一定剩下2个核未衰变，选项D错误。

2.（2020全国I卷高考仿真模拟1）下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（）

A.y射线是高速运动的电子流

B.氢原子辐射光子后，其绕核运闹的电子动能增大

C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变

D.迎Bi的半衰期是5天，100克例Bi经过10天后还剩下50克

【参考答案】B

【名师解析】

E射线是高速电子流，而y射线是一种电磁波，选项A错误.氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更

近，动能增人，选项B正确.太阳辐射能城的主要来源是太阳内部氢核的聚变，选项C错误.1（）天为两个半

衰期，剩余的例Bi为100x（3'g=100x（；）2g=25g,选项D错误.

23X[[234qpk.

3.（2020年4月贵州模拟）核反应方程为«u->3rh+%，根据方程提供的信息，下例说法中正确的是（）

A.方程中的X3表示的是电子

B.方程表示的是原子的裂变

C.这种核反应的变化是白发的，与原了所处的物理化学状态无关

D.这种核反应没有质量亏损

【参考答案】C

【命题意图】考查原子核的衰变规律和核反应方程等必备知识。

【解题分析】根据核反应方程满足电荷守恒和质量数守恒，可知核反应方程为膘U-2•靠rh+；HeX3表

示的是a粒子，是原子核的。衰变，选项A、B错误；放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的,

跟原子所处的物理状态（如温度、压强）或化学状态（如单质、化合物）无关，选项C正确；a衰变时放

出7射线能量减小，有质量亏损，选项D错误。

4.（2020湖南长郡中学三模）如图10所示，在真空云室中的矩形ABCD区域内存在方向垂直纸面向外的

匀强磁场，静止放置在O点的铀238原子核（丁U）发生衰变，放出射线后变成某种新的原子核，两段曲线

是反冲核（新核）和射线的径迹，曲线OP为」圆弧，x轴过O点且平行于AB边。下列说法正确的是

A.铀238原子核发生的是p衰变，放出的射线是高速电子流

B.曲线OP是射线的径迹，曲线OQ是反冲核的径迹

C.改变磁感应强度的大小，反冲核和射线圆周运动的半径关系随之改变

D.曲线OQ是a射线的径迹，其圆心在x轴上，半径是曲线OP半径的45倍

【参考答案】D

【名师解析】根据图中反冲核（新核）和射线的径迹，可知铀238原子核发生的是a衰变，放出的射线是

高速氮核粒子流，选项A错误；放射性哀变，动量守恒，mvi=Mv2,由r=mv/qB可知曲线OP是反冲核的

径迹，曲线OQ是a射线的径迹，其圆心在x轴上，选项B错误；改变磁感应强度的大小，由r=mv/qB可

知，反冲核和射线圆周运动的半径关系不变改变，选项C错误；由于反冲核的电荷量是a粒子电荷量的45

倍，由r=mv/qB可知曲线0Q是a射线的径迹，其圆心在x轴上，半径是曲线0P半径的45倍，选项D正

确。

5.12020河北保定一模）下列关于天然放射现象的叙述中正确的是

A.人类揭开原子核的秘密，是从发现质子开始的

B.B衰变的实质是原子核内一个质子转化成一个中子和一个电子

c.i种放射性元素，当对它施加压力、提高温度时，其半衰期不变

D.a、仇y三种射线中，a射线穿透能力最强，丫射线电离作用最强

【参考答案】.C

【命题意图】本题以天然放射现象切入，考杳衰变、半衰期、三种射线的特性的理解及其相关知识点。

【解题思路】天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构，人类揭开原子核的秘密，是从天然放射

现象的发现开始的，选项A错误；p衰变的实质是原子核内一个中子转化成一个质子和一个目子，选项B

错误；根据放射性元素的半衰期与元素所处的物理化学状态无关，所以一种放射性元素，当对它施加压力、

提高温度时，其半衰期不变，选项C正确；a、仇Y三种射线，a射线电离能力最强，丫电离能力最弱，而

a射线穿透能力最弱，一张纸就可挡住，丫射线穿透能力最强，可穿透铝板，选项D错误。

【易错警示】解答此题常见错误主要有：一是对天然放射现象的发现的意义不了解，导致错选A；二是对p

衰变的实质理解掌握不到位，导致错选R；三是对半哀期的理解掌握不到位，导致海选C；四是对叫仇丫

三种射线特性理解掌握不到位，导致错选D,

6.（2020福建厦门质检一）烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素锢非Am来探测烟雾。当正

常空气分子穿过探测器时，用舒Am衰变所释放的射线会将它们电离，从而产生电流。一旦有烟雾进入探测

腔内，烟雾中的微粒会吸附部分射线，导致电流减小，从而触发警报。则

A.锢粉Am放出的是X射线

B.锢粉Am放出的是y射线

C.1mg的锢婢Am经864年将有0.75mg发生衰变

D.发生火灾时\烟雾探测器中的锢舒Am因温度升高而半衰期变短

={m।—2W2——ma）/,故D正确。

9.（2020浙江七彩阳光名校联盟模拟）据国内媒体报道，中国南海“充电宝”的构想即将实现，大陆第一座

海上浮动核电站即将建设完成。据专家透露，中国计划建造20个海上浮动核电站，主要用于海水淡化、资

源开发以及为护航潜艇和南海各地区供电。此类核电站采用的是“核裂变”技术，卷U受中子轰击时会发生

裂变，产生/la和岌Kr,同时放出能量，已知每个铀核裂变时释放的能量约为200McV,阿伏加德罗常数

取NA=6.0xl023moH.则下列说法中正确的是（）

A.核反应方程为：卷U-1方Ba+■Kr+2,

B.曾3a的的结合能比卷U口勺结合能大

C.只有铀块的体积不小「临界体积时才能发生链式反应

D.若有Imol的铀发生核反应，且核裂变释放的能量一半转化为电能，则产生的电能约为9.6X10T

【参考答案】.C。

【命题意图】本题以南海“充电宝''为情景，考查核反应方程、核能、链式反应及其核能的计算及其相关

知识点，考查的核心素养是“能量''的观点。

【解题思路】铀核裂变反应是中子系击%U,其核反应方程为：2£u+；nT%Ba+：：Kr+3；n,选项A错误；

铀核裂变反应是释放核能的反应，比结合能小的铀核裂变为比结合能大的两个中等质量原子核，由于黑Ba

的核子数比%U少96个，所以嵋Ba的结合能L匕的结合能小，选项B错误；根据铀核发生链式反应

的条件，只有铀核的体积不小「临界体积时才能发生链式反应，逐项C正确；若有Imol的铀核发生核反应,

贝IJ释放的核能为E=NAxEi=6.0x|（）23x200MeV=1.2xl026MeV=1.2xlO32eV=1.2x1032x1,6x10l9J=1.92x10,3J,

核裂变移放的能量一半转化为电能，产生的电能为E『0.5Ei=0.5xl.92x|013J=9.6xl012J,选项D正确。

【易错警示】解答此题常见错误主要有：一是只根据核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒，没有考虑到核

反应实际导致错选A；二是把比结合能与结合能混淆导致错选B；三是不能正确计算出转化的电能导致漏选

Do

10.（2019・益阳期末）2018年11月21口消息，中科院合肥物质科学研究院核能安全所吴宜灿研究员获

得了美国核学会聚变核能杰出成就奖。关于聚变与衰变、天然放射现象，下面说法正确的是（）

A.原子核核子间的距离接近到l（）rom就会发生聚变反应

B.锯Th衰变成近Pb要经过6次a衰变和4次p衰变

C.天然放射现象中产生的a射线穿透能力很强且速度与光速相当

D.0衰变是放射性元素原子的核外电子具有较高能量时发生的

【参考答案】B

【名师解析】要使原子核发生聚变反应，必须使核子间的距离接近到1015m,故A错误：设X次a

衰变和），次。衰变，根据质量数守恒和电荷数守恒得：4x+208=232,2.v—y+82=90,解得：尸6,>'=4,

故锵Th衰变成亚Pb要经过6次a衰变和4次6衰变，故B正确；a射线是速度为0.1c•的氮核流，穿透能力

最弱。丫射线穿透能力最强且速度与光速相当，故C错误；P衰变放出的电子是来自原子核发生衰变时的产

物,故D错误。

11.（2019.郑州一模）下列有关原子结构和原子核的认识,其中TF确的是（）

A.丫射线是高速运动的电子流

B.氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大

C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变

D.刑Bi的半衰期是5天，100克那Bi经过10天后还剩下50克

【参考答案】B

【名师解析】丫射线是光子流，所以A错误；氢原子辐射光子后，从高轨道跃迁到低轨道，其绕核运

动的电子速度增大，动能增大，故B正确；太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，所以C错

误；诃Bi的半衰期是5天，100g武Bi经过10天后还剩下100xe）2g=25g,所以D错误，故选B。

12.（2019•乌鲁木齐质检）目前我国己经攻克了用于检测涡轮发动机叶片的中子照相技术，该技术中的

中子是通过核反应彳H+*一a+6得到的，下列说法正确的是（）

A.该核反应为a衰变

B.该核反应质量增加

C.a粒子的电离作用比中了强

D.中子流的穿透能力比a射线弱

【参考答案】C

【名师解析】原子核由于释放a、P这样的射线（粒子流）而转变成新核的变化叫做原子核的衰变，即

放出a粒子的衰变叫做a衰变，汨+汨-a+Jn中生成a粒子保核），放出Jn（中子）是聚变反应，A错；?H

+汨-a+栖是氢核聚变反应，释放能量，质量减少，B错；a粒子带正电，中子不带电，故a粒子电离作

用比中子强，而a射线穿透能力匕中子弱，故C对，D错。

13.（2019・济宁二模）铀核（费U）经过〃?次a衰变和〃次p衰变变成铅核（例Pb）。关于该过程，下列说法

正确的是（）

A.m=5

B.〃=4

C.铀核（黄U）的比结合能比铅核（亚Pb）的比结合能大

D.铀核（黄U）的衰变过程的半交期与温度和压强有关

【参考答案】B

【名师解析】由题意可知衰变方程为：赞UT迎Pb+”?a+邪，则235=207+4加，解得小=7,又92

=82+7x2—/?,得〃=4,故A错误，B正确；原子核的结合能与核子数之比称作比结合能，铀核（黄U）的比

结合能比铅核（亚Pb）的比结合能小，故C错误；铀核（赞U）衰变过程的半衰期与温度和压强无关，由原子核

内部因素决定，故D错误。

14.［多选］（2019.南昌模拟）月球的表面长期受到宇宙射线的照射，使得“月壤”中的汨c含量十分丰富。

科学家认为，4He是发生核聚变的极好原料，将来3He也许是人类重要的能源，所以探测月球意义十分重

大。关于阻e,下列说法正确的是（）

AjHe的原子核内有三个中子两个质子

B.We的原子核内有一个中子两个质子

C3He发生核聚变，放出能量，一定会发生质量亏损

D?He原子核内的核子靠万有引力紧密结合在一起

【参考答案】BC

【名师解析】§He是氮元素的一种同位素，质量数是3,电荷数是2,原子核内有两个质子一个中子，

故A错误、B正确；发生核乘变放出能量就会有质量亏损，故C正确；原子核内的核子是靠核力紧密结合

在一起的，而不是靠万有引力紧密结合在一起的，故D错误。

15.［多选］（2019.浙江金华期末）下列四幅图分别对应着四种说法，其中正确的是（）

射线2

射线3

A•乳原子能级图丫穿透能力

3.87.611.4，/天

C.粗的衰变D.原子弹的爆炸

A.处于〃=3能级的氢原子吸收的能量只要大于1.51eV就能发生电离

B.根据a、仇丫射线的特点射线1是a射线，射线2是0射线，射线3是丫射线

C.天然放射性元素的半衰期与原子核内部的结构以及其化学状态都有关

D.重核的裂变反应方程可以有黄U一啜Ba+售Kr+2加

【参考答案】AB

【名师解析】处于〃=3能级的氢原子吸收的能量大于1.51eV就能发生电离，故A正确：三种射线

的穿透本领不同，根据a、p、丫射线的特点可知，射线1的穿透本领最弱，是a射线，射线3的穿透本领

最强，是丫射线，射线2是。射线，故B正确；半衰期与其化学性质与化学状态无关，故C错误；重核的

裂变是重核俘获一个慢中子后才能发生的，所以核反应方程有：费U+An-嵬Ba+强Kr+3和，故D错误。

16.图中曲线〃、仄c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向

垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是（）

A.a、〃为。粒了的径迹

B.“、为y粒子的径迹

C.c、d为a粒子的径迹

D.c、〃为P粒子的径迹

【参考答案】D

【名师解析】丫粒子不带电，不会发生偏转，故B错；由左手定则可判定，〃、人粒子带正电，。、d粒子

带负电，又知a粒子带正电，「粒子帝负电，故A、C均错，D正确。

17.用a粒子照射充氮的云室，摄得如图所示的照片，下列说法中正确的是（）

A.4是a粒子的径迹,石是质子的径迹,。是新核的径迹

B.B是a粒子的径迹,A是质子的径迹,C是新核的径迹

C.。是a粒子的径迹,A是质子的径迹,8是新核的径迹

D.B是a粒子的径迹，。是质子的径迹，A是新核的径迹

【参考答案】D

【名师解析】a粒子轰击氮的核反应方程为?Hc+VN->?O+|H,入射的是a粒子，所以B是a粒子产生

的径迹，质量大电离作用强的新核30,径迹粗而短，故A是新核径迹，质子电离作用弱一些，贯穿作用

强，所以细而长的径迹是质子的径迹，所以正确选项为D。

18.（多选）有关放射性同位素四P的下列说法，正确的是（）

A招P与西X互为同位素

B.ffP与其同位素有相同的化学性质

C.用武P制成化合物后它的半衰期变长

D.含有帮P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥刈植物的影响

【参考答案】BD

【名师解析】同位素有相同的质子数，所以选项A错误：同位素有相同的化学性质，所以选项B正确；

半衰期与元素属于化合物或单质没有关系，所以和P制成化合物后它的半衰期不变，即选项C错误；含有我

P的磷肥由F衰变，可记录磷的踪迹，所以选项D正确.

19.（2015・高考山东卷严C发生放射性衰变成为"N,半衰期约5700年.已知植物存活期间，其体内

■C与12c的比例不变；生命活动结束后，|十的比例持续减小.现通过测量得知，某古木样品中14c的比例

正好是现代植物所制样品的二分之一.下列说法正确的是（）

A.该古木的年代距今约5700年

B.1（、i3c、14c具有相同的中子数

C.,4C衰变为14N的过程中放出P射线

D.增加样品测量环境的压强将加速14c的衰变

【参考答案】AC

【名师解析】选AC.古木样品中的比例是现代植物所制样品的二分之一，根据半衰期的定义知该

古木的年代距今约5700年，选项A正确；同位素具有相同的质子数，不同的中子数，选项B错误：14c的

衰变方程为NC-VN+Ae,所以此衰变过程放出p射线，选项C正确；放射性元素的半衰期与核内部自身

因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项D错误.

20.（2018・山西模拟）核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能.粥U+和一%Ba+

眼Kr+aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，X是某种粒子，〃是X粒子的个数，用切u、"皿、

分别表示23592U、熨Ba、??Kr核的质量，〃以表示X粒子的质量，c为真空中的光速，以下说法正确的是

（）

A.X为中子，a=2

B.X为中子，〃=3

C.上述核反应中放出的核能AE=（/”U—〃?Ba—〃?Kr—

D.上述核反应中放出的核能△ZT=（〃?u——，〃K「一3，〃x）c?

【参考答案】BC

【名师解析】选BC.核反应中，质量数守恒，电荷数守恒，则知觉U+相一盘Ba+界Kr+〃X中X为，

H,。=3,则A错误，B正确；由可得：△E=（〃?u+"?X—/〃Ba—"lKr—3，〃x）c2=（〃?U—〃?Ba—〃?Kr—

2/nx）/，则C正确,D错误.

21.人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示

的关系.下列关于原子结构和核反应的说法正确的是（）

核子平均质材

I