5.1原子核与放射性元素的衰变-2024-2025学年高二物理下学期同步培优练（人教版2019选择性必修第三册）

5.1 原子核与放射性元素的衰变 一、原子核的组成 1．（23-24高二下·湖北·期中）有些核反应堆里要让中子与原子核碰撞，以便把中子的速率降下来，包含这种原子核的物质被称作慢化剂，常用的慢化剂有重水（核）和石墨（核），若视被碰原子核在碰前是静止的，且视中子与原子核的碰撞为弹性正碰，则对这两种慢化过程的说法中正确的有（　　） A．与原子核碰撞后，中子速度均会反向 B．与原子核碰撞后，中子速度改变相同 C．与核碰撞后，中子速率改变更大 D．与核碰撞后，中子速率改变更大 2．（24-25高二下·全国·课前预习）原子核的组成 （1）质子的发现：1919年，卢瑟福用 轰击氮原子核发现了质子。 （2）中子的发现： 猜想，原子核内可能还存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子， 通过实验证实了中子的存在，中子是原子核的组成部分。 （3）原子核的组成：原子核由 和 组成，质子和中子统称为 。 （4） 原子核的符号 （5）同位素：核中 相同而 不同的原子，在元素周期表中处于 ，它们互称为同位素，例如，氢有三种同位素、、。 （6） 有关、、三种同位素的比较，试回答下列问题： ①三种同位素中哪一种粒子数是不相同的？ 。 A．质子  B．中子  C．核外电子 ②三种同位素中，哪一个质量最大？ 。 ③三种同位素的化学性质是否相同？ 。 二、α和β、γ三种射线的性质 3．（2023高三·河北·学业考试）爱因斯坦提出了受激辐射的概念，即在特定频率外来光子作用下，处在高能级的原子向低能级跃迁，并发出与外来光子完全相同的另一光子，原理示意图如图所示。已知普朗克常量为h。下列说法正确的是（　　） A．外来光子的频率为 B．受激辐射过程原子的能量增加 C．受激辐射过程原子动量守恒D．引起受激辐射的光子可能是射线 4．γ射线暴是来自天空中某一方向的γ射线强度在短时间内突然增强，随后又迅速减弱的现象，它是仅次于宇宙大爆炸的爆发现象。下列关于γ射线的论述中正确的是（　　） A．γ射线同α、β射线一样，都是高速带电粒子流 B．γ射线的穿透能力比α射线强，但比β射线弱 C．γ射线是原子核能级跃迁时产生的 D．利用γ射线可以使空气电离，消除静电 5．（24-25高二上·山东聊城·期中）下列说法正确的是（　　） A．如图甲所示，由小磁针指向可知，通电直导线中的电流方向是向上的 B．如图乙所示，如果长为l、通电电流为I的短直导线在该磁场中所受力的大小为F，则该处磁感应强度的大小一定为 C．如图丙所示，整个闭合线圈在匀强磁场中向右加速运动，切割了磁感线，故线圈中产生感应电流 D．如图丁所示，放射性治疗仪器伽马刀所用射线具有频率高、能量大、穿透能力强的特点 6．（24-25高三上·海南省直辖县级单位·阶段练习）关于物理学家和他们的发现，下列说法正确的是（　　） A．牛顿发现了万有引力定律，并利用扭秤实验测出了引力常量G的准确值 B．麦克斯韦预言并发现了电磁波 C．卢瑟福根据α粒子散射实验的结果，得出了原子的核式结构模型 D．贝可勒尔发现了天然放射现象，揭示了原子具有复杂结构 7．（23-24高二下·安徽淮北·期末）下列关于四幅图的说法中正确的是（　　） A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，处能看到较多的闪光点，处观察不到闪光点 B．乙图中处于基态的氢原子能吸收能量10.6eV的光子而发生跃迁 C．丙图中用弧光灯照射原来带电锌板，一定能发现验电器张角变大 D．丁图中三种射线是、、射线，其中射线为射线 8．（23-24高二下·全国·课后作业）从原子核中能放出、射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是（　　） A．原子核中有质子、中子，还有粒子 B．原子核中有质子、中子，还有粒子 C．原子核中有质子、中子，还有光子 D．原子核中只有质子和中子 9．如图，为原来都静止在同一匀强磁场中的两个放射性元素原子核的变化示意图，其中一个放出一粒子，另一个放出一粒子，运动方向都与磁场方向垂直。图中与分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中正确的是（　　） A．放出的是粒子，放出的是粒子 B．为粒子的运动轨迹，为粒子的运动轨迹 C．为粒子的运动轨迹，为粒子的运动轨迹 D．磁场方向一定垂直纸面向里 10．（23-24高二下·河南驻马店·期末）把放射源铀、钍或镭放入用铅做成的容器中，使射线只能从容器的小孔射出成为细细的一束。在射线经过的空间施加垂直于纸面的匀强磁场或水平方向的匀强电场，都可以使射线分成如图所示的A、B、C三束。则下列说法正确的是（　　） A．若施加的是垂直纸面向里的匀强磁场，A为α射线 B．若施加的是水平向右的匀强电场，C为β射线 C．三种射线中C为高速电子流，其穿透能力最强 D．三种射线中B的电离本领最强 11．（23-24高三上·山东青岛·阶段练习）研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，位于A、B两板中间的放射源发出的射线从其上方小孔向外射出，射线轨迹如图所示。已知α射线、β射线的速度分别约为0.1c、0.99c（c是真空中的光速），β射线即高速电子的质量约为质子质量的。不考虑相对论效应，下列判断正确的有（    ） A．a为电源正极 B．a为电源负极 C．到达A板的为β射线 D．到达A板的为α射线 12．（2024·福建宁德·模拟预测）下列四张图为对原子及原子核结构规律的研究：图①中穿透能力最强的射线是 （填“1”、“2”或“3”）；卢瑟福根据图③中的实验现象提出了原子的 模型；图④中的核反应属于原子核的 （填“裂变”、“衰变”或“人工转变”）。    三、放射性元素的衰变 13．（24-25高三上·云南昭通·阶段练习）一物理学习小组研究可作为核电池材料的衰变为的过程，根据测量数据，用横坐标表示时间，用纵坐标表示任意时刻的质量m与初始时刻（时）的质量的比值，得出的图像如图所示。下列说法正确的是（   ） A．衰变为释放的α射线电离作用很弱 B．衰变为释放的α射线在电场中不会偏转 C．图像中的 D．图像中的 14．（2024·四川·模拟预测）钍基熔盐是一种新型核能系统，使用钍作为核燃料，熔盐作为热介质进行发电，我国计划2025年在内陆戈壁滩建造全球首个钍基熔盐商业堆。（钍）不易发生核裂变，在反应堆里通过吸收一个中子变成，发生衰变后变成（镤），而衰变后生成（铀），才是真正发生链式反应的裂变材料，钍一铀循环的核燃料利用率可达70%以上。下列说法正确的是（　　） A．发生衰变后生成 B．中含有141个中子 C．衰变过程中满足质子数守恒 D．与的质量相同 15．（福建省宁德市2024-2025学年高三上学期12月联考物理试题）铁、钴、镍是常见的三种铁磁性物质，它们的原子半径及性质十分相似。铁、钴、镍的某些同位素具有放射性，放射性铁59作为示踪剂在人体代谢及血液系统疾病治疗中起重要作用，医学上常用钴60产生的γ射线对患有恶性肿瘤的病人进行治疗。用中子轰击铁58可得放射性铁59，放射性铁59衰变后可产生钴59，用中子轰击钴59可得放射性钴60，放射性钴60衰变后可产生镍60，下列核反应方程错误的是（    ） A． B． C． D． 16．（24-25高三上·江苏南京·期中）碳-14（）是碳-12（）的一种同位素，具有放射性。如图甲是一个粒子检测装置的示意图，图乙为其俯视图，粒子源释放出经电离后的碳-14与碳-12原子核（初速度忽略不计），经直线加速器加速后由通道入口的中缝进入通道，该通道的上下表面是内半径为、外半径为的半圆环，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于半圆环，正对着通道出口处放置一张照相底片，能记录粒子从出口射出时的位置。当直线加速器的加速电压为时，碳-12原子核恰好能击中照相底片的正中间位置，则： (1)碳-14具有放射性，会发生衰变，请写出它的衰变方程，并计算碳-12原子核的比荷； (2)照相底片上碳-14与碳-12原子核所击中位置间的距离（结果用根号表示）； (3)若加速电压在 之间变化，求碳-12原子核在磁场中运动的最短时间。 17．（24-25高三上·贵州·期中）中国科学院近代物理研究所科研团队与合作单位研究人员首次成功合成新原子核。原子核存在一种衰变链，其中第1次由衰变成原子核，第2次由衰变成原子核。下列说法正确的是（　　） A．两次均为β衰变 B．两次均为α衰变 C．第1次为α衰变，第2次为β衰变 D．第1次为β衰变，第2次为α衰变 18．（24-25高三上·江西南昌·阶段练习）是具有放射性的碳同位素，在考古和经济建设中可用碳14测定年代，其衰变图像如图所示。考古人员曾用对江西南昌海昏侯墓里的杉木板的年龄进行测量。用杉木板取1g样品，测得每个碳原子中含有780个。再用现代杉木制取1g样品，测得每个碳原子中含有1000个。由此估算出南昌海昏侯墓距今约为（   ） A．200年 B．2100年 C．4200年 D．5700年 19．（2023·内蒙古包头·二模）静止在O点的原子核发生衰变的同时，空间中出现如图所示的匀强电场。之后衰变产物A、B两粒子的运动轨迹OA、OB如图虚线所示，不计重力和两粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A．A粒子为粒子 B．原子核发生的是衰变 C．两粒子始终处在同一等势面上 D．经过相等时间A、B粒子位移比为2:5 20．1964年10月16日，中国第一枚原子弹试爆成功。该原子弹核反应物的主要成分是。天然是不稳定的，它将通过若干次衰变和衰变最终成为稳定的元素。衰变形成的稳定的同位素为（　　） A． B． C． D． 21．（2024·北京朝阳·模拟预测）在如图所示的匀强磁场中，有一个氡原子核静止在A点，某时刻氡原子核发生衰变，若粒子的径迹是纸面内的一个半径为的圆，衰变产生的新核的径迹是纸面内的一个半径为的圆。下列判断正确的有（　　） A．两圆一定内切 B．两圆一定都沿逆时针方向转动 C． D．在粒子转动42圈之内，二者都不会相撞 22．已知某放射性元素原子核可记为，静止在匀强磁场中的该核在P点发生衰变后，新核做逆时针的匀速圆周运动，二者的运动轨迹如图所示，下列判定正确的是（　　） A．新核的动能比粒子的动能大 B．磁场方向垂直纸面向里 C．新核和衰变出来的粒子做匀速圆周运动的半径之比为 D．新核和衰变出来的粒子做匀速圆周运动的等效电流之比为 23．（24-25高二下·全国·课后作业）空间中有如图所示的匀强电场，刚放入O点可视为静止的原子核立刻发生衰变。之后衰变产物A、B两粒子的初速度与电场强度垂直，A、B两粒子的运动轨迹如图中虚线所示，不计粒子重力和两粒子间的库仑力作用，下列说法正确的是（　　） A．原子核发生的是衰变 B．A粒子为粒子 C．A、B两粒子运动的加速度大小之比为 D．A、B两粒子运动的初速度大小相等 （24-25高三上·上海·期中）衰变 自然界里有一些放射性重元素会发生一系列连续的衰变，形成放射性元素系。每个放射性元素系都有一个半衰期很长的始祖原子核，经过若干次连续衰变，直至生成一个稳定原子核。的衰变过程如图所示。 24．（不定项）图中的纵坐标表示原子核的（   ） A．质子数 B．核子数 C．中子数 D．质量数 25．粒子是（   ） A．原子核外电子 B．质子转化而成 C．原子核内电子 D．中子转化而成 26．由U衰变成Po的过程中，共有（   ）种可能的衰变路径。 A．1 B．2 C．3 D．4 27．写出U经过一次衰变，形成Th的核反应方程式： 。 28．由U衰变成稳定核素的过程中，共发生 次衰变， 次衰变。 四、强子、轻子、媒介子及夸克 29．现已发现的粒子达400多种。它们大体可被分为哪几种类别（　　） A．光子、夸克、强子、质子 B．夸克、轻子、强子、电子 C．规范玻色子、希格斯玻色子、轻子、强子 D．质子、中子、电子、光子 30．为了揭示微观世界的奥秘，无数科学家进行了不懈的探索。下列说法错误的是（　　） A．汤姆孙发现了电子，表明原子不是物质的不可再分的最小单元 B．卢瑟福建立了原子结构的行星模型，带负电的电子绕带正电的原子核高速运动 C．科学家发现原子核由带正电的质子和不带电的中子组成 D．质子、中子、电子就是组成物质世界的最小微粒，不可再分 31．下列说法正确的是（　　） A．强子、轻子和媒介子是不可再分的最小粒子 B．强子内部也有结构，由更基本的夸克组成 C．夸克所带的电荷量为元电荷的或 D．每种夸克都存在相对应的反夸克 32．下列所述正确的是(　　) A．强子是参与强相互作用的粒子 B．轻子是不参与强相互作用的粒子 C．目前发现的轻子只有8种 D．夸克有6种,它们带的电荷量分别为元电荷的或 试卷第1页，共3页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 5.1 原子核与放射性元素的衰变 一、原子核的组成 1．（23-24高二下·湖北·期中）有些核反应堆里要让中子与原子核碰撞，以便把中子的速率降下来，包含这种原子核的物质被称作慢化剂，常用的慢化剂有重水（核）和石墨（核），若视被碰原子核在碰前是静止的，且视中子与原子核的碰撞为弹性正碰，则对这两种慢化过程的说法中正确的有（　　） A．与原子核碰撞后，中子速度均会反向 B．与原子核碰撞后，中子速度改变相同 C．与核碰撞后，中子速率改变更大 D．与核碰撞后，中子速率改变更大 【答案】AD 【详解】A．设中子质量为m，原子核质量为M，则有 由 和 可得 故与原子核碰撞后，中子速度均会反向，故A正确； B．中子速度的变化量为 故M不同时，中子速度的改变不同，故B错误； CD．中子速率的改变量为 故被碰原子核质量M越小，越大，故C错误，D正确。 故选AD。 2．（24-25高二下·全国·课前预习）原子核的组成 （1）质子的发现：1919年，卢瑟福用 轰击氮原子核发现了质子。 （2）中子的发现： 猜想，原子核内可能还存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子， 通过实验证实了中子的存在，中子是原子核的组成部分。 （3）原子核的组成：原子核由 和 组成，质子和中子统称为 。 （4） 原子核的符号 （5）同位素：核中 相同而 不同的原子，在元素周期表中处于 ，它们互称为同位素，例如，氢有三种同位素、、。 （6） 有关、、三种同位素的比较，试回答下列问题： ①三种同位素中哪一种粒子数是不相同的？ 。 A．质子  B．中子  C．核外电子 ②三种同位素中，哪一个质量最大？ 。 ③三种同位素的化学性质是否相同？ 。 【答案】 粒子 卢瑟福 查德威克 质子 中子 核子 质子数 中子数 同一位置 B 相同 【详解】（1）[1]1919年，卢瑟福用粒子轰击氮原子核发现了质子。 （2）[2][3]卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着一种质量与质子相同，但不带电的粒子，称为中子，查德威克通过实验证实了中子的存在，中子是原子核的组成部分 （3）[4][5][6]原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。 （5）[7][8][9]核中质子数相同而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素。 （6）①[10]三种粒子中，质子数与核电荷数相等，与核外电子数相等，核子数不同，则中子数不同。 故选B。 ②[11] 的质量数最大； ③[12]三种元素属于同位素，质子数相同，核外电子数相同，则化学性质相同。 二、α和β、γ三种射线的性质 3．（2023高三·河北·学业考试）爱因斯坦提出了受激辐射的概念，即在特定频率外来光子作用下，处在高能级的原子向低能级跃迁，并发出与外来光子完全相同的另一光子，原理示意图如图所示。已知普朗克常量为h。下列说法正确的是（　　） A．外来光子的频率为 B．受激辐射过程原子的能量增加 C．受激辐射过程原子动量守恒 D．引起受激辐射的光子可能是射线 【答案】A 【详解】A．特定光子的能量等于该原子从高能级跃迁到低能级过程释放光子的能量，结合能量子定义可知，外来光子的频率为 故A正确； B．受激辐射过程原子向外放出能量，原子的能量减少，故B错误； C．受激辐射过程，光子与原子组成的整个系统动量守恒，原子动量不守恒，故C错误； D．射线常是伴随衰变和衰变产生的，核外电子跃迁过程不会放出射线，则引起受激辐射的光子不可能是射线，故D错误。 故选A。 4．γ射线暴是来自天空中某一方向的γ射线强度在短时间内突然增强，随后又迅速减弱的现象，它是仅次于宇宙大爆炸的爆发现象。下列关于γ射线的论述中正确的是（　　） A．γ射线同α、β射线一样，都是高速带电粒子流 B．γ射线的穿透能力比α射线强，但比β射线弱 C．γ射线是原子核能级跃迁时产生的 D．利用γ射线可以使空气电离，消除静电 【答案】C 【详解】A．γ射线是电磁波，不是高速带电粒子流，A错误； B．α、β、γ三种射线中，γ射线能量最高，穿透能力最强，B错误； C．γ射线是原子核能级跃迁时产生的，C正确； D．利用α射线的电离作用可以使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电，D错误。 故选C。 5．（24-25高二上·山东聊城·期中）下列说法正确的是（　　） A．如图甲所示，由小磁针指向可知，通电直导线中的电流方向是向上的 B．如图乙所示，如果长为l、通电电流为I的短直导线在该磁场中所受力的大小为F，则该处磁感应强度的大小一定为 C．如图丙所示，整个闭合线圈在匀强磁场中向右加速运动，切割了磁感线，故线圈中产生感应电流 D．如图丁所示，放射性治疗仪器伽马刀所用射线具有频率高、能量大、穿透能力强的特点 【答案】D 【详解】A．如图甲所示，小磁针静止时N极指向为磁场的方向，根据安培定则，通电导线中的电流方向是向下的，故A错误； B．若导线与磁场垂直，则 图中未指出导线与磁场的关系，则该处磁感应强度不一定为，故B错误； C．线圈运动过程中，磁通量不变，不会产生感应电流，故C错误； D．如图丁所示，放射性治疗仪器伽马刀所用射线具有频率高、能量大、穿透能力强的特点，故D正确。 故选D。 6．（24-25高三上·海南省直辖县级单位·阶段练习）关于物理学家和他们的发现，下列说法正确的是（　　） A．牛顿发现了万有引力定律，并利用扭秤实验测出了引力常量G的准确值 B．麦克斯韦预言并发现了电磁波 C．卢瑟福根据α粒子散射实验的结果，得出了原子的核式结构模型 D．贝可勒尔发现了天然放射现象，揭示了原子具有复杂结构 【答案】C 【详解】A．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什利用扭秤实验测出了引力常量G的较准确值，故A错误； B．麦克斯韦预言了电磁波，赫兹实验发现了电磁波，故B错误； C．卢瑟福根据α粒子散射实验的结果，得出了原子的核式结构模型，故C正确； D．贝可勒尔发现了天然放射现象，揭示了原子核具有复杂结构，故D错误。 故选C。 7．（23-24高二下·安徽淮北·期末）下列关于四幅图的说法中正确的是（　　） A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，处能看到较多的闪光点，处观察不到闪光点 B．乙图中处于基态的氢原子能吸收能量10.6eV的光子而发生跃迁 C．丙图中用弧光灯照射原来带电锌板，一定能发现验电器张角变大 D．丁图中三种射线是、、射线，其中射线为射线 【答案】D 【详解】A．甲图中A处能观察到大量的闪光点，处能看到较少的闪光点，在处也可以观察到很少的闪光点，A错误； B．吸收的光子能量需等于两个能级间的能级差，电子才会发生跃迁，从基态氢原子发生跃迁到能级，需要吸收的能量 即受到10.2eV光子照射，可以从基态氢原子发生跃迁到能级；从基态氢原子发生跃迁到能级，需要吸收的能量 所以10.6eV的光子不能被吸收，电子不能发生跃迁，B错误； C．图中用弧光灯照射锌板，锌板上的电子逸出，锌板带上正电，若验电器原来带负电，验电器的张角可能先变小后变大，C错误； D．根据左手定则可知，1带正电，为α射线；2不带电，为γ射线；3带负电,为β射线，D正确。 故选D。 8．（23-24高二下·全国·课后作业）从原子核中能放出、射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是（　　） A．原子核中有质子、中子，还有粒子 B．原子核中有质子、中子，还有粒子 C．原子核中有质子、中子，还有光子 D．原子核中只有质子和中子 【答案】D 【详解】原子核内只有质子和中子、原子核放出的粒子是核内两个质子和两个中子结合形成的；放出的粒子是核内的一个中子转变成一个质子时产生的；原子核发生衰变或衰变时处于激发态，向低能级跃迁时，将多余的能量以光子的形式辐射出去。 故选D。 9．如图，为原来都静止在同一匀强磁场中的两个放射性元素原子核的变化示意图，其中一个放出一粒子，另一个放出一粒子，运动方向都与磁场方向垂直。图中与分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中正确的是（　　） A．放出的是粒子，放出的是粒子 B．为粒子的运动轨迹，为粒子的运动轨迹 C．为粒子的运动轨迹，为粒子的运动轨迹 D．磁场方向一定垂直纸面向里 【答案】AB 【详解】A．放射性元素放出粒子时，粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆；而放射性元素放出粒子时，粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆，故放出的是粒子，放出的是粒子，A正确； BC．放射性元素放出粒子过程中动量守恒，由半径公式可得 轨迹半径与动量成正比，与电荷量成反比，而粒子和粒子的电荷量比反冲核的电荷量小，则粒子和粒子的轨迹半径比反冲核的轨迹半径大，故为粒子的运动轨迹，为粒子的运动轨迹，B正确，C错误； D．粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子做圆周运动的方向相反，由于粒子和粒子的速度方向未知，所以不能判断磁场的方向，D错误。 故选AB。 10．（23-24高二下·河南驻马店·期末）把放射源铀、钍或镭放入用铅做成的容器中，使射线只能从容器的小孔射出成为细细的一束。在射线经过的空间施加垂直于纸面的匀强磁场或水平方向的匀强电场，都可以使射线分成如图所示的A、B、C三束。则下列说法正确的是（　　） A．若施加的是垂直纸面向里的匀强磁场，A为α射线 B．若施加的是水平向右的匀强电场，C为β射线 C．三种射线中C为高速电子流，其穿透能力最强 D．三种射线中B的电离本领最强 【答案】A 【详解】ABC．若施加的是匀强磁场，当磁场方向垂直纸面向里时，由左手定则可知，A粒子带正电，若磁场方向垂直纸面向外，C粒子带正电，若施加的是匀强电场，当电场方向水平向右时，则C粒子应带正电，β射线是高速电子流，带负电，故A正确，故BC错误； D．三种射线中B在磁场和电场中都不偏转，即B粒子不带电，是γ射线，其穿透性最强，电离特性最弱，故D错误。 故选A。 11．（23-24高三上·山东青岛·阶段练习）研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，位于A、B两板中间的放射源发出的射线从其上方小孔向外射出，射线轨迹如图所示。已知α射线、β射线的速度分别约为0.1c、0.99c（c是真空中的光速），β射线即高速电子的质量约为质子质量的。不考虑相对论效应，下列判断正确的有（    ） A．a为电源正极 B．a为电源负极 C．到达A板的为β射线 D．到达A板的为α射线 【答案】AC 【详解】设两板间距为，板间电压为，则两板间场强为 设电子电量为，质量为，则对于β射线，有 对于α射线，有 可得 可知，到达A板的为β射线，由于β射线带负电，所以a为电源正极。 故选AC。 12．（2024·福建宁德·模拟预测）下列四张图为对原子及原子核结构规律的研究：图①中穿透能力最强的射线是 （填“1”、“2”或“3”）；卢瑟福根据图③中的实验现象提出了原子的 模型；图④中的核反应属于原子核的 （填“裂变”、“衰变”或“人工转变”）。    【答案】 2 核式结构 衰变 【详解】[1]图①中射线1向左偏转，可知射线1为射线，射线2为电中性，可知射线2为射线，射线3向右偏转，可知射线3为射线，故射线2的穿透能力最强。 [2]卢瑟福根据图③中的实验现象提出了原子的核式结构。 [3]图④中的核反应是衰变，属于原子核的衰变。 三、放射性元素的衰变 13．（24-25高三上·云南昭通·阶段练习）一物理学习小组研究可作为核电池材料的衰变为的过程，根据测量数据，用横坐标表示时间，用纵坐标表示任意时刻的质量m与初始时刻（时）的质量的比值，得出的图像如图所示。下列说法正确的是（   ） A．衰变为释放的α射线电离作用很弱 B．衰变为释放的α射线在电场中不会偏转 C．图像中的 D．图像中的 【答案】C 【详解】A．衰变为释放的α射线穿透能力较弱，但电离作用较强，故A错误； B．衰变为释放的α射线为氦核，带正电，所以在电场中会偏转，故B错误； C．由题图可知，衰变从到经过一个半衰期，则衰变的半衰期为 由题图可知，对应，即经过一个半衰期，则，故C正确； D．由题图可知，对应，即经过两个半衰期，则有 故D错误。 故选C。 14．（2024·四川·模拟预测）钍基熔盐是一种新型核能系统，使用钍作为核燃料，熔盐作为热介质进行发电，我国计划2025年在内陆戈壁滩建造全球首个钍基熔盐商业堆。（钍）不易发生核裂变，在反应堆里通过吸收一个中子变成，发生衰变后变成（镤），而衰变后生成（铀），才是真正发生链式反应的裂变材料，钍一铀循环的核燃料利用率可达70%以上。下列说法正确的是（　　） A．发生衰变后生成 B．中含有141个中子 C．衰变过程中满足质子数守恒 D．与的质量相同 【答案】B 【详解】AB．衰变为的方程为 故衰变为为衰变，中含有中子的个数为 故A错误，B正确； C．发生衰变后变成，质子数增加1，故C错误； D．与的质量数相同，但衰变过程存在质量亏损，故质量不相同，故D错误。 故选B。 15．（福建省宁德市2024-2025学年高三上学期12月联考物理试题）铁、钴、镍是常见的三种铁磁性物质，它们的原子半径及性质十分相似。铁、钴、镍的某些同位素具有放射性，放射性铁59作为示踪剂在人体代谢及血液系统疾病治疗中起重要作用，医学上常用钴60产生的γ射线对患有恶性肿瘤的病人进行治疗。用中子轰击铁58可得放射性铁59，放射性铁59衰变后可产生钴59，用中子轰击钴59可得放射性钴60，放射性钴60衰变后可产生镍60，下列核反应方程错误的是（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．方程 质量数守恒，电荷守恒，A正确，不符合题意； B．方程 质量数守恒，电荷守恒，B正确，不符合题意； C．方程 质量数守恒，电荷守恒，C正确，不符合题意； D．方程 质量数不守恒，电荷不守恒，D错误，正确的方程是 D错误，符合题意。 故选D。 16．（24-25高三上·江苏南京·期中）碳-14（）是碳-12（）的一种同位素，具有放射性。如图甲是一个粒子检测装置的示意图，图乙为其俯视图，粒子源释放出经电离后的碳-14与碳-12原子核（初速度忽略不计），经直线加速器加速后由通道入口的中缝进入通道，该通道的上下表面是内半径为、外半径为的半圆环，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于半圆环，正对着通道出口处放置一张照相底片，能记录粒子从出口射出时的位置。当直线加速器的加速电压为时，碳-12原子核恰好能击中照相底片的正中间位置，则： (1)碳-14具有放射性，会发生衰变，请写出它的衰变方程，并计算碳-12原子核的比荷； (2)照相底片上碳-14与碳-12原子核所击中位置间的距离（结果用根号表示）； (3)若加速电压在 之间变化，求碳-12原子核在磁场中运动的最短时间。 【答案】(1)， (2) (3) 【详解】（1）碳14衰变成为氮14的过程，会放出β射线，其衰变方程为 由题意可知当碳-12恰好能击中照相底片的正中间位置时，其运动半径为 设碳-12经过加速后获得的速度大小为v，根据动能定理有 根据牛顿第二定律有 联立解得 ， （2）设碳-12粒子和碳-14粒子经过加速后获得的速度大小分别为、，根据动能定理有 根据牛顿第二定律有 联立解得 ， 则照相底片上碳-12和碳-14所击中位置间的距离 （3）粒子在磁场做圆周运动的半径与加速电压和比荷的关系 若，碳-12粒子的半径范围 粒子打在内圆环上，轨迹与内圆环交于C点。当MC⊥CO时，圆弧MC对应的圆心角θ最小，用时最短，则有 ， 17．（24-25高三上·贵州·期中）中国科学院近代物理研究所科研团队与合作单位研究人员首次成功合成新原子核。原子核存在一种衰变链，其中第1次由衰变成原子核，第2次由衰变成原子核。下列说法正确的是（　　） A．两次均为β衰变 B．两次均为α衰变 C．第1次为α衰变，第2次为β衰变 D．第1次为β衰变，第2次为α衰变 【答案】B 【详解】 电荷数守恒和质量数守恒可知，第一次衰变 第二次衰变 可知两次均为α衰变。 故选B。 18．（24-25高三上·江西南昌·阶段练习）是具有放射性的碳同位素，在考古和经济建设中可用碳14测定年代，其衰变图像如图所示。考古人员曾用对江西南昌海昏侯墓里的杉木板的年龄进行测量。用杉木板取1g样品，测得每个碳原子中含有780个。再用现代杉木制取1g样品，测得每个碳原子中含有1000个。由此估算出南昌海昏侯墓距今约为（   ） A．200年 B．2100年 C．4200年 D．5700年 【答案】B 【详解】由图可知的半衰期约为 =5730年 则由半衰期的定义得 解得 t≈2100年 故选B。 19．（2023·内蒙古包头·二模）静止在O点的原子核发生衰变的同时，空间中出现如图所示的匀强电场。之后衰变产物A、B两粒子的运动轨迹OA、OB如图虚线所示，不计重力和两粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A．A粒子为粒子 B．原子核发生的是衰变 C．两粒子始终处在同一等势面上 D．经过相等时间A、B粒子位移比为2:5 【答案】A 【详解】B．根据A、B两粒子的运动轨迹，可知其所受电场力均与电场方向相同，即两粒子均带正电，可知，原子核发生的是衰变，B错误； A．根据上述，该衰变的核反应方程为 衰变过程动量守恒，则有 可知，质量越大，速度越小，即的初速度小于的初速度，粒子在电场中做类平抛运动，则有 ， 解得 根据图像可知，当竖直分位移大小相等时，的初速度小，电荷量多，则水平分位移小一些，可知A粒子为粒子，A正确； C．根据上述有 可知，若时间相等，的比荷小于的比荷，即经历相等时间，的竖直分位移小于的竖直分位移，即两粒子飞出后不在同一等势面上，C错误； D．根据上述有 ， 解得，经过相等时间A、B粒子水平分位移比为 可知，经历相等时间A、B粒子水平分位移比为2:5，位移之比并不等于2:5，D错误。 故选A。 20．1964年10月16日，中国第一枚原子弹试爆成功。该原子弹核反应物的主要成分是。天然是不稳定的，它将通过若干次衰变和衰变最终成为稳定的元素。衰变形成的稳定的同位素为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】发生一次衰变，释放出两个质子和两个中子，质量数减少4，发生一次衰变，一个中子转化成一个质子和一个电子，质量数不变，因此经过若干次衰变和衰变，相较于，同位素的质量数减少量为4的倍数。 A．235-204=31，不是4的倍数，故A错误； B．235-205=30，不是4的倍数，故B错误； C．235-206=29，不是4的倍数，故C错误； D．235-207=28，是4的倍数，故D正确。 故选D。 21．（2024·北京朝阳·模拟预测）在如图所示的匀强磁场中，有一个氡原子核静止在A点，某时刻氡原子核发生衰变，若粒子的径迹是纸面内的一个半径为的圆，衰变产生的新核的径迹是纸面内的一个半径为的圆。下列判断正确的有（　　） A．两圆一定内切 B．两圆一定都沿逆时针方向转动 C． D．在粒子转动42圈之内，二者都不会相撞 【答案】BD 【详解】AB．静止的氡原子核由于衰变放出粒子而生成一个新的原子核的过程动量守恒，则衰变产生的粒子与新核的动量等大反向，粒子与新核都带正电，根据左手定则可知两圆一定都沿逆时针方向转动，两圆一定外切，故A错误，B正确； C．设粒子和新核的质量分别为、，速度大小分别为、，电荷量分别为、。粒子做圆周运动过程中洛伦兹力提供向心力 则新核做圆周运动的半径为 同理可得，新核做圆周运动的半径为 静止的氡原子核由于衰变放出粒子而生成一个新的原子核的过程动量守恒，则有 根据核反应质量数和电荷数守恒，可知新核的核电荷数为84，质量数为218，联立可得 故C错误； D．粒子做圆周运动的周期为 新核做圆周运动的周期为 可知粒子第一次与新核碰撞时，新核转动84圈，粒子转动109圈，故在粒子转动42圈之内，二者都不会相撞，故D正确。 故选BD。 22．已知某放射性元素原子核可记为，静止在匀强磁场中的该核在P点发生衰变后，新核做逆时针的匀速圆周运动，二者的运动轨迹如图所示，下列判定正确的是（　　） A．新核的动能比粒子的动能大 B．磁场方向垂直纸面向里 C．新核和衰变出来的粒子做匀速圆周运动的半径之比为 D．新核和衰变出来的粒子做匀速圆周运动的等效电流之比为 【答案】BD 【详解】A．衰变过程中满足动量守恒，设新核的符号为Y，即 由动量和能量的关系得 可得由于不知道新核和粒子的质量，故不能比较动能的大小，故A错误； B．原子核带正电，由题意和左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，故B正确； C．原子核在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力有 解得 可得新核和衰变出来的粒子做匀速圆周运动的半径之比为，故C错误； D．原子核做圆周运动的周期为 根据电流定义式可得电流大小为 可得新核和衰变出来的粒子做匀速圆周运动的等效电流之比为，故D正确。 故选BD。 23．（24-25高二下·全国·课后作业）空间中有如图所示的匀强电场，刚放入O点可视为静止的原子核立刻发生衰变。之后衰变产物A、B两粒子的初速度与电场强度垂直，A、B两粒子的运动轨迹如图中虚线所示，不计粒子重力和两粒子间的库仑力作用，下列说法正确的是（　　） A．原子核发生的是衰变 B．A粒子为粒子 C．A、B两粒子运动的加速度大小之比为 D．A、B两粒子运动的初速度大小相等 【答案】AC 【详解】A．根据A、B两粒子的运动轨迹，可知其所受电场力均与电场方向相同，即两粒子均带正电，可知原子核发生的是衰变，故A正确； D．根据上述分析可知，该衰变的核反应方程为 衰变过程动量守恒，则有 可知质量越大，速度越小，即的初速度小于的初速度，故D错误； B．粒子在电场中做类平抛运动，则有 解得 根据题图可知，当竖直分位移大小相等时，的初速度小，电荷量大，则水平分位移小一些，可知A粒子为粒子，故B错误； C．A、B两粒子运动的加速度大小 则 故C正确。 故选AC。 （24-25高三上·上海·期中）衰变 自然界里有一些放射性重元素会发生一系列连续的衰变，形成放射性元素系。每个放射性元素系都有一个半衰期很长的始祖原子核，经过若干次连续衰变，直至生成一个稳定原子核。的衰变过程如图所示。 24．（不定项）图中的纵坐标表示原子核的（   ） A．质子数 B．核子数 C．中子数 D．质量数 25．粒子是（   ） A．原子核外电子 B．质子转化而成 C．原子核内电子 D．中子转化而成 26．由U衰变成Po的过程中，共有（   ）种可能的衰变路径。 A．1 B．2 C．3 D．4 27．写出U经过一次衰变，形成Th的核反应方程式： 。 28．由U衰变成稳定核素的过程中，共发生 次衰变， 次衰变。 【答案】24．C 25．D 26．B 27． 28． 7 4 【解析】24．的核电荷数为92，核子数为235，中子数为143。结合衰变链图可知，图的横坐标表示核电荷数，而纵坐标表示中子数。 故选C。 25．β粒子是由原子核内一个中子转变为一个质子和一个电子而形成的。 故选D。 26．由U衰变成Po的过程中，共有2种可能的衰变路径，一种可能是先衰变为，再经一次衰变成再衰变为；另一种可能是先衰变为，再经一次衰变成再衰变为。 故选B。 27．根据质量数和核电荷数守恒可知 28．查图可知，最终生成的稳定核素为核电荷数为82，核子数为的，由图可知，衰变为后，接下来可能发生α衰变生成，亦可能发生β衰变生成，而衰变至后亦存在两条衰变路径。所以衰变生成，共有四条不同的衰变路径，无论沿任何一条路径，最终都是发生7次α衰变，4次β衰变。 四、强子、轻子、媒介子及夸克 29．现已发现的粒子达400多种。它们大体可被分为哪几种类别（　　） A．光子、夸克、强子、质子 B．夸克、轻子、强子、电子 C．规范玻色子、希格斯玻色子、轻子、强子 D．质子、中子、电子、光子 【答案】C 【详解】按照粒子与各种相互作用的关系，大体可以把粒子分为四大类，即强子、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子，所以选项C正确，ABD错误。 故选C。 30．为了揭示微观世界的奥秘，无数科学家进行了不懈的探索。下列说法错误的是（　　） A．汤姆孙发现了电子，表明原子不是物质的不可再分的最小单元 B．卢瑟福建立了原子结构的行星模型，带负电的电子绕带正电的原子核高速运动 C．科学家发现原子核由带正电的质子和不带电的中子组成 D．质子、中子、电子就是组成物质世界的最小微粒，不可再分 【答案】D 【详解】A．汤姆孙发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的，选项A正确，不符合题意； B．卢瑟福建立了原子结构的行星模型，即原子的核式结构，选项B正确，不符合题意； C．原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成，选项C正确，不符合题意； D．质子和中子都是由夸克组成的，质子和中子可再分，选项D错误，符合题意。 故选D。 31．下列说法正确的是（　　） A．强子、轻子和媒介子是不可再分的最小粒子 B．强子内部也有结构，由更基本的夸克组成 C．夸克所带的电荷量为元电荷的或 D．每种夸克都存在相对应的反夸克 【答案】BCD 【详解】AB．强子内部也有结构，由更基本的夸克组成，所以强子还可以再分，A错误，B正确； C．夸克的电荷量分别为元电荷的或，C正确； D．每种夸克都存在相对应的反夸克，D正确。 故选BCD。 32．下列所述正确的是(　　) A．强子是参与强相互作用的粒子 B．轻子是不参与强相互作用的粒子 C．目前发现的轻子只有8种 D．夸克有6种,它们带的电荷量分别为元电荷的或 【答案】ABD 【详解】根据作用力的不同,粒子分为强子、轻子和传播子三大类.强子就是是所有参与强力作用的粒子的总称. 轻子就是只参与弱力、电磁力和引力作用,而不参与强相互作用的粒子的总称.目前发现的轻子只有6种,分别是电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子和τ子中微子, 克有6种,它们带的电荷量分别为元电荷的或 故选ABD． 试卷第1页，共3页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$