第五章 原子核 检测题-2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册（含解析）

原子核章末检测题注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。第I卷（选择题）一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1．我国著名理论物理科学家程开甲，是我国核武器的先驱，荣获了“改革先锋”“国家最高科学技术奖”“八一勋章”“人民科学家”等国家荣誉称号和中国科学院院士等多个优秀奖项与称号，为我国的科研事业奉献了他的一生。在对原子核物理的不断探索中，下列有关原子物理说法中正确的是（）A．密立根对阴极射线的研究，证实了阴极射线的本质是电子流，并测定了电子的比荷B．爱因斯坦的光电效应方程，从动量的角度上解释了光的量子化C．卢瑟福不仅通过α粒子散射实验确定了原子的核式结构，而且用α粒子轰击氮核发现了质子D．玻尔将量子观念引入原子领域，很好地解释了所有原子光谱的分立特征2．下列说法错误的是（）A．卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为B．、、三种射线中，射线的穿透能力最强C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．放射性元素的半衰期与元素所处环境的温度有关3．氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：，式中是某种粒子。已知：、、和粒子的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；，c是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知，粒子是（），该反应释放出的能量约为（）。A．中子

17.6MeV B．质子

17.6MeVC．中子

15.6MeV D．质子

15.6MeV4．在一次核反应中变成和，同时释放出若干X粒子。的平均结合能约为7.6MeV，的平均结合能约为8.4MeV，的平均结合能约为8.7MeV，下列说法正确的是（）A．X粒子为电子B．一个核分解为核子时要释放的能量约为1786MeVC．核子结合成一个核吸收的能量约为783MeVD．一个该核反应能释放出的能量约为139.4MeV5．2020年11月27日00时41分，华龙一号全球首堆中核集团福清核电5号机组首次并网成功。如图所示是原子核的比结合能与质量数的关系图，下列说法正确的是（）A．核反应中，质量守恒B．华龙一号的原理是热核反应C．原子核比结合能越大，核子平均质量越小，原子核越稳定D．核裂变反应过程中，反应物的结合能之和大于生成物的结合能之和6．科学家研究发现闪电能够引发大气核反应，其中一种典型的核反应如图所示，闪电产生的高能射线把原子核A的中子移除，产生不稳定的原子核，该不稳定的原子核再衰变成中微子（质量数和电荷数均为零）、正电子和原子核，则原子核A为（）A． B． C． D．7．α粒子穿过充满氮气的云室时会产生氧，如图照片中有一条径迹发生了分叉，分又后粗而短、细而长的两段分别为（）A．电子和氧核的径迹 B．氧核和电子的径迹C．质子和氧核的径迹 D．氧核和质子的径迹8．在近代物理发展的过程中，实验和理论相互推动，促进了人们对世界的认识。对下列实验描述正确的是（

）A．甲图的理论，可以很好的解释氢原子光谱的规律B．汤姆孙通过乙图所示的气体放电管发现了电子，即β射线C．丙图放射源产生的三种射线中，射线1是β射线D．丁图所示为光电效应实验，验电器因为带上负电指针张开二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．（铀）发生衰变时产生（钍），也具有放射性，它能放出一个粒子而变成（镤）。下列说法正确的是（）A．钍核比铀核少2个质子 B．镤核比铀核少1个质子C．钍核比铀核少4个中子 D．镤核和钍核中子个数相同10．科研人员正在研制一种新型长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍和铜两种长寿命电池材料，利用镍63发生β衰变时释放电子被铜片俘获，把镍63和铜片做电池的极为外电阻R提供电能。下列说法正确的是（）A．电阻R上电流方向是从a到bB．镍63发生衰变的核反应方程是C．升高温度、增大压强不能改变镍63的半衰期D．衰变所释放的电子是原子核外的电子产生的11．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）A．由甲图的实验分析提出了原子的核式结构模型B．由乙图数据可知a光的频率大C．由丙图可知在中子轰击下生成和的反应中还生成2个中子D．由丁图观察到光的干涉条纹，它是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加12．下列说法中正确的是（）A．根据甲图氢原子的电子云示意图可知，电子在玻尔理论中的某一轨道上稳定运动，应该是一个概率问题B．根据乙图中原子核的比结合能示意图可知，Li原子核中的平均核子质量比O的要小C．丙图中的链式反应要能持续，裂变物质必须要具有一定的体积或质量D．根据丁图中氡的衰变可知，1g氡经过38天后还剩0.1g第II卷（非选择题）三、解答题13．（12分）镭（Ra）是历史上第一个被分离出来的放射性元素，已知能自发放出粒子而变成新核Rn，已知的质量，Rn的质量，粒子的质量。如图所示，一个静止的镭核在匀强磁场中发生衰变，衰变后两粒子运动平面与磁场垂直（涉及比值时，质量可取整数）求：（1）粒子与Rn核在磁场中运动的周期之比；（2）粒子的动能。14．（14分）用速度几乎是零的慢中子轰击静止的硼核（），产生锂核（）和粒子。已知中子质量，硼核质量，锂核质量，粒子质量。（计算结果均保留小数点后两位数字）（1）写出该反应的核反应方程。（2）求出该反应放出的能量。（3）若核反应中放出的能量全部变成生成核的动能，则锂核和粒子的动能各是多少？（相当于）15．（16分）一个光源以的功率向四周均匀地发射能量。在离光源距离处放置一钾箔，钾的逸出功，假设入射光的能量是连续平稳地传给钾箔，光的平均波长为。假设照射到钾箔上面的光能被钾箔完全吸收。（1）根据爱因斯坦的光子说和质能方程，证明光子动量（h是普朗克常量）。（2）假设照射在钾箔上的能量能被钾箔完全吸收，求：钾箔在垂直入射光方向上单位面积受到光平均作用力的表达式（用题目中的物理符号表示）。16．（18分）碰撞在宏观、微观世界中都是十分普遍的现象，在了解微观粒子的结构和性质的过程中，碰撞的研究起着重要的作用。（1）一种未知粒子跟静止的氢原子核正碰，测出碰撞后氢原子核的速度是v1。该未知粒子以相同速度跟静止的氮原子核正碰时，测出碰撞后氮原子核的速度是v1，已知氢原子核的质量是，氮原子核的质量是14，上述碰撞都是弹性碰撞，求该未知粒子的质量；（2）光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外还具有动量。由狭义相对论可知，一定的质量m与一定的能量E相对应：，其中c为真空中光速。①已知某单色光的频率为ν，波长为λ，该单色光光子的能量Ehν，其中h为普朗克常量。试借用质子、电子等粒子动量的定义：动量=质量×速度，推导该单色光光子的动量p=；②在某次康普顿效应中，为简化问题研究，设入射光子与静止的无约束自由电子发生弹性碰撞，如图，碰撞后光子的方向恰好与原入射方向成90°，已知：入射光波长，散射后波长为，普朗克恒量为h，光速为c，求碰撞后电子的动量和动能。参考答案：1．C【解析】【详解】A．汤姆孙对阴极射线的研究，证实了阴极射线的本质是电子流，这是人类真正意义上第一次发现了电子，此后密立根测定了电子的比荷，A错误；B．爱因斯坦的光电效应方程，从能量的角度上解释光的量子化，一个电子吸收一个光子的能量，B错误；C．卢瑟福通过α粒子散射实验确定原子的中间存在原子核，完全否定了汤姆孙的枣糕模型，并且用α粒子轰击氮核，，发现了质子，C正确；D．玻尔将量子观念引入原子领域，指出原子中的电子轨道是量子化的，很好地解释了氢原子光谱的分立特征，并不能解释所有原子光谱，D错误。故选C。2．D【解析】【详解】A．卢瑟福用粒子轰击氮核，发现了质子，其核反应方程是故A正确；B．、、三种射线中，射线的电离能力最弱，穿透能力最强，故B正确；C．放射性元素的放射性不会受到环境及化合态的影响，故C正确；D．放射性元素的半衰期与元素所处环境的温度无关，故D错误。本题选错误的，故选D。3．A【解析】【详解】根据质量数守恒可得，粒子的质量数为根据质子数守恒可得，粒子的质子数为可知，粒子是，即中子；由题意可知，该反应中的质量亏损为核反应中释放的能量为故BCD错误A正确。故选A。4．D【解析】【详解】A．根据核反应过程电荷数守恒和质量数守恒知，X粒子的电量数为0，所以只能为中子，A错误；B．一个分解成核子时，要吸收的能量为B错误；C．使相应的核子结合成要放出的能量为C错误；D．这个核反应放出的能量为D正确。故选D。5．C【解析】【详解】A．核反应中，质量数守恒，但质量不守恒，释放核能时会产生质量亏损，故A错误；B．华龙一号的原理是核裂变，不是热核反应（核聚变），故B错误；C．原子核比结合能越大，核子平均质量越小，原子核越稳定，故C正确；D．核裂变反应过程中，释放的核能等于生成物的结合能之和减反应物的结合能之和，所以反应物的结合能之和小于生成物的结合能之和，故D错误。故选C。6．A【解析】【详解】不稳定的原子核衰变成中微子（质量数和电荷数均为零）、正电子和原子核，不稳定的原子核为，高能射线把原子核A的中子移除，产生不稳定的原子核，原子核A为。故选A。7．D【解析】【详解】根据电荷数守恒、质量数守恒，α粒子与氮核发生核反应，产生氧核和质子，则粗而短的是氧核的径迹，细而长的是质子的径迹，D正确。故选D。8．A【解析】【详解】A．氢原子的能级图可以很好的解释氢原子光谱的规律，选项A正确；B．汤姆孙通过乙图所示的气体放电管发现了电子，但不是射线，选项B错误；C．丙图放射源产生的三种射线中，射线1是粒子，选项C错误；D．丁图所示的实验中，从锌板中逸出光电子，则锌板带上正电，验电器因为带上正电指针张开，选项D错误。故选A。9．AB【解析】【分析】【详解】A，由题意可知钍核的质子比铀核少故A正确；B，由题意可知镤核的质子比铀核少故B正确；C，由题意可知钍核的中子比铀核少故C错误；D，由题意可知，钍核的比镤核多故D错误。故选AB。10．AC【解析】【详解】A．镍63发生β衰变时释放电子被铜片俘获，铜片带负电，镍63带正电，在电池内部电子从镍63到铜片，在电池外部，由电流方向规定正电荷定向移动方向为电流的正方向，可知电阻R上电流方向从a到b，A正确；B．由核反应方程满足电荷数守恒和质量数守恒，镍63发生β衰变的核反应方程是B错误；C．改变放射性元素的物理化学状态，均不能改变其半衰期，所以升高温度、增大压强不能改变镍63的半衰期，C正确；D．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的，D错误。故选AC。11．AC【解析】【详解】A．甲图是卢瑟福的α离子散射实验，实验分析提出了原子的核式结构模型，故A正确；B．光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，a光对应的截止电压小于b光的截止电压，根据可知入射光的频率越高，对应的截止电压越大，可知b光的频率大，故B错误；C．根据质量数守恒和核电荷数守恒可知，在中子轰击下生成和的反应中还生成2个中子，故C正确；D．观察到光的干涉条纹，它是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的，故D错误。故选AC。12．AC【解析】【详解】A．根据甲图氢原子的电子云示意图可知，电子并非在一个特定的圆轨道上运动，电子在玻尔理论中的某一轨道上稳定运动，应该是一个概率问题，故A正确；B．比结合能越大，平均核子质量就越小，越稳定，故原子核中的平均核子质量比O的要大，故B错误；C．链式反应进行要达到临界体积，所以丙图中的链式反应要能持续，裂变物质必须要具有一定的体积或质量，故C正确；D．氡的半衰期是3.8天，1g氡经过38天后还剩故D错误；故选AC。13．（1）86∶111；（2）【解析】【详解】（1）静止的镭核衰变时动量守恒，粒子与Rn核运动方向相反，因此均带正电，在磁场中所受洛伦兹力方向相反，偏转方向相反；又因粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，故两粒子的运动轨迹为两外切圆，由动量守恒知由可得由电荷数守恒可知Rn核的电荷量为=88e-2e=86e可知由周期公式得（2）衰变过程中的质量亏损释放的能量由及得由能量守恒所以粒子的动能为14．（1）；（2）；（3），【解析】【详解】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可知核反应方程（2）根据质能方程可知放出的能量（3）由动量守恒可知由能量守恒可知而代入数据可得，15．（1）见证明；（2）【解析】【详解】（1）由爱因斯坦的光子说，则有由质能方程

可得光子的动量又可得证毕（2）钾箔在垂直入射光方向上单位面积上吸收