第18讲：原子核【五大题型】-2024-2025学年高二下学期物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版（2019）选择性必修第三册）

第18讲：原子核 【考点归纳】 · 考点一：天然放射现象及其探索过程 · 考点二：原子核的符号、质子数和中子数 · 考点三：原子的质量数的计算 · 考点四：α、β、γ三种射线性质的比较 · 考点五：原子核的综合问题 【知识归纳】 知识点一、天然放射现象 1．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线． 2．物质发出射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象，叫作天然放射现象． 3原子序数大于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于或等于83的元素，有的也能发出射线． 知识点二、射线的本质 1．α射线： (1)是高速粒子流，其组成与氦原子核相同． (2)速度可达到光速的. (3)电离作用强，穿透能力较弱，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住． 2．β射线： (1)是高速电子流． (2)它的速度更大，可达光速的99%. (3)电离作用较弱，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板． 3．γ射线： (1)是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下． (2)电离作用更弱，穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土． 知识点三、原子核的组成 1．质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子. 2．中子的发现：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．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子. 4．原子核的符号 5．同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子核组成的元素，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素．例如，氢有三种同位素H、H、H. 知识点四：α、β、γ三种射线的比较 种类 α射线 β射线 γ射线 组成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波) 质量 4mp(mp＝1.67×10－27kg) 静止质量为零 带电荷量 2e －e 0 速率 0.1c 0.99c c 穿透能力 最弱，用一张纸就能挡住 较强，能穿透几毫米 最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土厚的铝板 电离作用 很强 较弱 很弱 在磁场中 偏转 偏转 不偏转 【题型归纳】 题型一：天然放射现象及其探索过程 1．关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　） A．射线在磁场中不能发生偏转 B．射线是由氦原子核衰变产生的 C．射线是原子核外的电子受激跃迁而产生的 D．工业上常用射线来探测塑料板或金属板的厚度 2．关于天然放射现象，下列说法中不正确的是（    ） A．放射线是从原子核内释放出的看不见的射线 B．放射性物质放出的射线共有三种 C．放射线中有带负电的粒子，表明原子核内有负电荷 D．放射线中有带正电的粒子必是氦核流 3．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法不符合历史事实的是（　　） A．玻尔将量子观念引入原子领域并解释了氢原子的光谱特征 B．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，揭示了原子核有复杂的结构 C．爱因斯坦为解释光电效应现象而提出了光子说 D．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的“枣糕模型” 题型二：原子核的符号、质子数和中子数 4．宇宙射线进入地球大气层时，同大气作用产生中子，中子撞击大气中的氮引发核反应产生碳14，核反应方程为。原子核X为（　　） A． B． C． D． 5．原子核表示（　　） A．的质量数为90 B．核内有234个质子 C．核内有144个中子 D．核内有90个核子 6．约里奥·居里夫妇发现人工放射性同位素的核反应方程为：，以下判断正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 题型三：原子的质量数的计算 7．放射性同位素热电机是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受温度及宇宙射线的影响，使用寿命可达十几年。我国的火星探测车用放射性材料器作为燃料，其原理为发生衰变时将释放的能量转化为电能，衰变方程为，以和分别表示的电荷数和中子数，下列判断正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 8．在下列两个核反应方程中，，X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示Y的电荷数和质量数，则（　　） A．， B．， C．， D．， 9．在元素周期表中查到铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，下列说法正确的是（　　） A．核外有82个电子，核内有207个质子 B．核内有82个电子、125个中子 C．核内有82个质子、207个中子 D．核内有82个质子、207个核子 题型四：α、β、γ三种射线性质的比较 10．关于α、β和γ三种射线，下列说法正确的是（　　） A．三种射线一定同时产生 B．三种射线的速度都等于光速 C．γ射线是处于激发态的原子核发射的 D．三种射线穿透能力由强到弱依次是α、β、γ射线 11．在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入的研究，发现射线、射线、射线的穿透本领不同。图1为这三种射线穿透能力的比较，图中射线①②③分别是（　　） A．射线、射线、射线 B．射线、射线、射线 C．射线、射线、射线 D．射线、射线、射线 12．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 题型五：原子核的综合问题 13．为保证生产安全，大型钢铁部件内部不允许有砂眼、裂纹等伤痕存在。利用射线检测钢柱内部是否存在砂眼或裂纹情况的示意图如图所示，若钢柱的直径为20cm，则下列说法正确的是（　　） A．射线源放出的射线应该是β射线 B．射线源放出的射线应该是α射线 C．射线源放出的射线应该是γ射线 D．若钢件内部有伤痕，探测器接收到的射线粒子将减少 14．如图所示，x为未知放射源，它向右方发射放射线，p为一张厚度为0.5mm左右的薄铝箔，铝箔右侧是一真空区域，内有较强磁场，q为荧光屏，h是观察装置。实验时，若将磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，再将铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，则可知放射源x可能为（　　）    A．和的混合放射源 B．和的混合放射源 C．和的混合放射源 D．、和的混合放射源 15．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 【高分精练】 一、单选题 1．2024年2月26日，中国科学院高能物理研究所在《科学通报》上发表了重大研究成果：历史上首次在天鹅座恒星形成区发现了一个巨型超高能射线泡状结构，内有多个能量超过1千万亿电子伏的光子分布其中，最高达到2千万亿电子伏。关于射线，下列说法正确的是（    ） A．电子发生轨道跃迁时可以产生射线 B．射线是波长很长、频率很小的光子流 C．射线是高频电磁波，能量越大，传播速度越大 D．射线在星系间传播时，不受星系磁场的影响 2．天然放射性的发现揭示了（　　） A．质子有复杂结构 B．分子有复杂结构 C．原子有复杂结构 D．原子核有复杂结构 3．关于物理学家和他们对物理学的贡献，下列说法正确的是（　　） A．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，确定了原子核的存在 B．卢瑟福根据α粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型 C．玻尔建立了量子理论，并成功解释了各种原子的发光原理 D．麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在 4．人类第一次实现原子核的人工转变方程为，X的中子数和质量数分别为（　　） A．9和18 B．9和17 C．8和16 D．8和17 5．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 6．如图所示，放射性元素从点沿方向发射三种放射线，空间有垂直射线速度的匀强磁场，三种射线穿过磁场后分别打到屏上的三点，则打到三点的射线分别是（    ） A．射线、射线、射线 B．射线、射线、射线 C．射线、射线、射线 D．射线、射线、射线 7．如图所示，曲线a、b、c、d为气泡室中某放射性物质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纸面向外。下列判断正确的是（    ） A．a、b为粒子的径迹 B．c、d为粒子的径迹 C．a、b为粒子的径迹 D．c、d为粒子的径迹 8．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射线换为射线，该装置仍正常运行 9．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。下列表述不正确的是（　　） A．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子有复杂的结构 B．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子是有复杂结构的 C．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核式结构模型 D．爱因斯坦通过光电效应现象，提出了光子说 10．我国正计划建造核动力航母，核动力航母的动力来自于核裂变释放的能量，有一种核裂变的方程为→X++ 10，则关于X，下列说法正确的是（　　） A．核子数为78 B．核子数为54 C．中子数比质子数多24个 D．中子数比质子数多26个 二、多选题 11．关于放射性同位素，以下说法正确的是（    ） A．放射性同位素与放射性元素一样，都有一定的半衰期，衰变规律一样 B．放射性同位素衰变可生成另一种新元素 C．放射性同位素只能是天然衰变时产生，不能用人工方法制得 D．以上说法均不对 12．关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　） A．是玛丽·居里夫妇首先发现的 B．说明了原子核不是单一的粒子 C．原子序数大于83的元素都能自发地发出射线 D．γ射线的实质是高速电子流 13．质子数与中子数互换的核互为镜像核，例如是的镜像核，同样也是的镜像核。下列说法正确的是（　　） A．和互为镜像核 B．和互为镜像核 C．和互为镜像核 D．互为镜像核的两个核质量数相同 14．对于原子、原子核，人们无法直接观察到其内部结构，只能通过对各种实验事实提供的信息进行分析、猜想、提出微观模型，并进一步接受实验事实的检验，进而再对模型进行修正。下列实验事实支持相应观点的是（　　） A．电子的发现，说明原子是可以再分的 B．康普顿散射现象及规律，说明原子具有核式结构 C．玻尔依据氢原子光谱的实验规律，将量子观念引入原子领域 D．天然放射现象，说明原子核内部是有结构的 15．关于教材中几幅图的解读，下列说法正确的有（　　） A．图甲中，被加速的电子速率越大，对应的德布罗意波的波长越长 B．某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系如图乙所示，则温度 C．如图丙所示，α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，少数α粒子（约占）发生了大角度偏转，极少数偏转的角度大于 D．图丁是放射源发出的三种射线经过匀强磁场的径迹，粒子2是γ粒子，是波长很长的电磁波，具有很强的穿透性 16．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 17．1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使照相底版感光。如图所示，这种射线的粒子流进入磁场中分裂成①、②、③三束，则（　　） A．①一定带正电 B．②一定带正电 C．③一定带负电 D．②一定带负电 18．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 19．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 20．2020年10月6日，三位科学家因为他们对宇宙中最奇特现象之一——黑洞的研究，而共享今年的诺贝尔物理学奖。在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，1909年卢瑟福用X粒子轰击金箔，根据实验结果提出了原子的核式结构模型。下列核反应方程中，涉及的未知粒子（、、、）中是粒子X的是（　　） A． B． C． D． 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第18讲：原子核 【考点归纳】 · 考点一：天然放射现象及其探索过程 · 考点二：原子核的符号、质子数和中子数 · 考点三：原子的质量数的计算 · 考点四：α、β、γ三种射线性质的比较 · 考点五：原子核的综合问题 【知识归纳】 知识点一、天然放射现象 1．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线． 2．物质发出射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象，叫作天然放射现象． 3原子序数大于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于或等于83的元素，有的也能发出射线． 知识点二、射线的本质 1．α射线： (1)是高速粒子流，其组成与氦原子核相同． (2)速度可达到光速的. (3)电离作用强，穿透能力较弱，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住． 2．β射线： (1)是高速电子流． (2)它的速度更大，可达光速的99%. (3)电离作用较弱，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板． 3．γ射线： (1)是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下． (2)电离作用更弱，穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土． 知识点三、原子核的组成 1．质子的发现：1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子. 2．中子的发现：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．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子. 4．原子核的符号 5．同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子核组成的元素，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素．例如，氢有三种同位素H、H、H. 知识点四：α、β、γ三种射线的比较 种类 α射线 β射线 γ射线 组成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频电磁波) 质量 4mp(mp＝1.67×10－27kg) 静止质量为零 带电荷量 2e －e 0 速率 0.1c 0.99c c 穿透能力 最弱，用一张纸就能挡住 较强，能穿透几毫米 最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土厚的铝板 电离作用 很强 较弱 很弱 在磁场中 偏转 偏转 不偏转 【题型归纳】 题型一：天然放射现象及其探索过程 1．关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　） A．射线在磁场中不能发生偏转 B．射线是由氦原子核衰变产生的 C．射线是原子核外的电子受激跃迁而产生的 D．工业上常用射线来探测塑料板或金属板的厚度 【答案】A 【详解】A．射线不带电，为电磁波，故其在磁场中运动时不会发生偏转，故A正确； B．射线是由衰变产生的氦原子核组成的，故B错误； C．射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子，即粒子，故C错误； D．射线的穿透性较强，工业上常用射线来探测塑料板或金属板的厚度，故D错误。 故选A。 2．关于天然放射现象，下列说法中不正确的是（    ） A．放射线是从原子核内释放出的看不见的射线 B．放射性物质放出的射线共有三种 C．放射线中有带负电的粒子，表明原子核内有负电荷 D．放射线中有带正电的粒子必是氦核流 【答案】C 【详解】A．放射线是从原子核内释放出的看不见的射线，故A正确，不符合题意； B．放射性物质放出的射线有α射线、β射线、γ射线三种，故B正确，不符合题意； C．放射性物质放出的β射线是高速电子流，带负电，β射线是中子转变成质子时释放出的电子，原子核中原本并没有电子，故C错误，符合题意； D．放射线中带正电的是α射线，也即氦核流，故D正确，不符合题意。 故选C。 3．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法不符合历史事实的是（　　） A．玻尔将量子观念引入原子领域并解释了氢原子的光谱特征 B．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，揭示了原子核有复杂的结构 C．爱因斯坦为解释光电效应现象而提出了光子说 D．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的“枣糕模型” 【答案】D 【详解】A．玻尔将量子观念引入原子领域，成功解释了氢原子光谱的特征，故A正确； B．天然放射现象首先由贝克勒尔发现，他的发现说明原子核具有复杂结构，故B正确； C．爱因斯坦提出了光子说，成功解释了光电效应的规律，故C正确； D．卢瑟福通过粒子散射实验，根据粒子的偏转情况，提出了原子的核式结构模型，故D错误； 本题选择错误选项； 故选D。 题型二：原子核的符号、质子数和中子数 4．宇宙射线进入地球大气层时，同大气作用产生中子，中子撞击大气中的氮引发核反应产生碳14，核反应方程为。原子核X为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【分析】已知核反应方程，根据核反应中质量数守恒、电荷数守恒列式即可确定X的质量数和电荷数。 【详解】设原子核的质量数为M，电荷数为N，根据质量数守恒可知 根据电荷数守恒可得 解得 故X为质子，故C正确，ABD错误。 故选C。 【点睛】解决本题的关键理解核反应方程中的质量数与电荷数守恒规律的应用。 5．原子核表示（　　） A．的质量数为90 B．核内有234个质子 C．核内有144个中子 D．核内有90个核子 【答案】C 【详解】原子核，234表示质量数，即234个核子，90表示核电荷数，即90个质子，故核内中子数为（234-90=144个），故选C。 6．约里奥·居里夫妇发现人工放射性同位素的核反应方程为：，以下判断正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】D 【详解】根据质量数守恒可知 解得 根据电荷数守恒可知 解得 故选D。 题型三：原子的质量数的计算 7．放射性同位素热电机是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受温度及宇宙射线的影响，使用寿命可达十几年。我国的火星探测车用放射性材料器作为燃料，其原理为发生衰变时将释放的能量转化为电能，衰变方程为，以和分别表示的电荷数和中子数，下列判断正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】C 【详解】根据质量数守恒和电荷守恒定律，可知的电荷数为92，质量数为234，电荷数等于质子数，质量数等于质子数加中子数，所以中子数为142，即 ， 故选C。 8．在下列两个核反应方程中，，X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示Y的电荷数和质量数，则（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】A 【详解】设X电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知第一个核反应方程的核电荷数和质量数满足 ， 第二个核反应方程的核电荷数和质量数满足 ， 联立解得 ， 故选A。 9．在元素周期表中查到铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，下列说法正确的是（　　） A．核外有82个电子，核内有207个质子 B．核内有82个电子、125个中子 C．核内有82个质子、207个中子 D．核内有82个质子、207个核子 【答案】D 【详解】在元素周期表中查到铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82个质子，由于原子是电中性的，则核外电子数为82个。根据质量数（核子数）等于质子数与中子数之和可知，铅原子核的中子数为 故D正确ABC错误。 故选D。 题型四：α、β、γ三种射线性质的比较 10．关于α、β和γ三种射线，下列说法正确的是（　　） A．三种射线一定同时产生 B．三种射线的速度都等于光速 C．γ射线是处于激发态的原子核发射的 D．三种射线穿透能力由强到弱依次是α、β、γ射线 【答案】C 【详解】A．三种射线不一定同时产生，取决于放射性元素原子核内部结构，故A错误； B．只有γ射线的速度等于光速，故B错误； C．γ射线是处于激发态的原子核发射的，故C正确； D．三种射线穿透能力从强到弱依次是γ、β、α射线，故D错误。 故选C。 11．在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入的研究，发现射线、射线、射线的穿透本领不同。图1为这三种射线穿透能力的比较，图中射线①②③分别是（　　） A．射线、射线、射线 B．射线、射线、射线 C．射线、射线、射线 D．射线、射线、射线 【答案】C 【详解】射线穿透能力最弱，不能穿透比较厚的黑纸，故①为射线 射线穿透能力最强，能穿透厚铝板和铅板，故③为射线 射线穿透能力较强，能穿透黑纸，但不能穿透厚铝板，故②是射线 故选C。 12．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。 题型五：原子核的综合问题 13．为保证生产安全，大型钢铁部件内部不允许有砂眼、裂纹等伤痕存在。利用射线检测钢柱内部是否存在砂眼或裂纹情况的示意图如图所示，若钢柱的直径为20cm，则下列说法正确的是（　　） A．射线源放出的射线应该是β射线 B．射线源放出的射线应该是α射线 C．射线源放出的射线应该是γ射线 D．若钢件内部有伤痕，探测器接收到的射线粒子将减少 【答案】C 【详解】ABC．此射线必须能穿透部件，接收器才能接收到射线粒子，用一张纸就能将α射线挡住，β射线只能穿透几毫米厚的铝板，γ射线能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土，显然应该用γ射线检查直径为20cm的钢铁部件内部是否有伤痕存在，故C正确，AB错误； D．当遇到钢件内部有砂眼或裂纹时，穿过钢柱到达探测器的γ射线比没有砂眼或裂纹处的要多一些，故D错误。 故选C。 14．如图所示，x为未知放射源，它向右方发射放射线，p为一张厚度为0.5mm左右的薄铝箔，铝箔右侧是一真空区域，内有较强磁场，q为荧光屏，h是观察装置。实验时，若将磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数基本没有变化，再将铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，则可知放射源x可能为（　　）    A．和的混合放射源 B．和的混合放射源 C．和的混合放射源 D．、和的混合放射源 【答案】B 【详解】将强磁场撤去，每分钟观察到荧光屏上的亮点数没有变化，说明磁场对射线粒子没有影响，可知射到屏上的是不带电的射线；再将厚0.5mm左右的薄铝箔移开，则每分钟观察到荧光屏上的亮点数明显增加，说明除接收到射线外，又接收到了原来被薄铝箔p挡住的射线，而厚度为0.5mm左右的铝箔能挡住的只有射线，所以此放射源应是和的混合放射源。 故选B。 15．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。 【高分精练】 一、单选题 1．2024年2月26日，中国科学院高能物理研究所在《科学通报》上发表了重大研究成果：历史上首次在天鹅座恒星形成区发现了一个巨型超高能射线泡状结构，内有多个能量超过1千万亿电子伏的光子分布其中，最高达到2千万亿电子伏。关于射线，下列说法正确的是（    ） A．电子发生轨道跃迁时可以产生射线 B．射线是波长很长、频率很小的光子流 C．射线是高频电磁波，能量越大，传播速度越大 D．射线在星系间传播时，不受星系磁场的影响 【答案】D 【详解】A．射线是因核能级间的跃迁而产生，原子核衰变和核反应均可产生射线；X射线是原子内层电子跃迁时产生的，紫外线、可见光、红外线是原子外层电子跃迁时产生的，故A错误； B．射线是波长很短、频率很高的光子流，故B错误； C．射线属于高频电磁波，它们在真空中的传播速度是相等的，故C错误； D．射线不带电，在磁场中不发生偏转，在星系间传播时，不受星系磁场的影响，故D正确。 故D正确。 2．天然放射性的发现揭示了（　　） A．质子有复杂结构 B．分子有复杂结构 C．原子有复杂结构 D．原子核有复杂结构 【答案】D 【详解】天然放射性现象与元素的物理性质和化学性质均无关，而元素的化学性质由核外电子决定，表明放射性与核外电子无关，与原子核有关，可知天然放射性的发现揭示了原子核有复杂结构。 故选D。 3．关于物理学家和他们对物理学的贡献，下列说法正确的是（　　） A．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，确定了原子核的存在 B．卢瑟福根据α粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型 C．玻尔建立了量子理论，并成功解释了各种原子的发光原理 D．麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在 【答案】B 【详解】A．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，确定了原子核具有复杂结构还可再分，卢瑟福确定了原子核的存在，故A错误； B．卢瑟福根据α粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型，故B正确； C．玻尔结合普朗克的量子概念、爱因斯坦的光子概念和卢瑟福的原子核式结构模型提出了玻尔理论，成功解释了氢原子发光现象；但由于过多保留了经典电磁学的理论，不能很好地解释其他原子的发光现象，故C错误； D．麦克斯韦预言了电磁波，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故D错误。 故选B。 4．人类第一次实现原子核的人工转变方程为，X的中子数和质量数分别为（　　） A．9和18 B．9和17 C．8和16 D．8和17 【答案】B 【详解】根据题意，由质量数守恒和质子数守恒可知，X的原子序数为 质量数为 X的中子数为 故选B。 5．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。 6．如图所示，放射性元素从点沿方向发射三种放射线，空间有垂直射线速度的匀强磁场，三种射线穿过磁场后分别打到屏上的三点，则打到三点的射线分别是（    ） A．射线、射线、射线 B．射线、射线、射线 C．射线、射线、射线 D．射线、射线、射线 【答案】D 【详解】射线带正电、射线不带电、射线是电子流，带负电，根据左手定则可知打到三点的射线分别射线、射线、射线。 故选D。 7．如图所示，曲线a、b、c、d为气泡室中某放射性物质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纸面向外。下列判断正确的是（    ） A．a、b为粒子的径迹 B．c、d为粒子的径迹 C．a、b为粒子的径迹 D．c、d为粒子的径迹 【答案】D 【详解】粒子不带电，在磁场中不会偏转；粒子是带负电的电子流，根据左手定则，应在图示的磁场中向下偏转，D正确，ABC错误。 故选D。 8．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射线换为射线，该装置仍正常运行 【答案】A 【详解】A．若钢板变厚，则对γ射线的阻碍变强，探测到γ射线变弱，故A正确； B．若钢板内部有裂缝，则对γ射线的阻碍变弱，探测到γ射线变强，故B错误； C．该装置主要利用γ射线的穿透能力，故C错误； D．该装置主要利用γ射线的穿透能力，而射线的穿透能力很弱，若仅把γ射线换为射线，该装置不能正常运行，故D错误。 故选A。 9．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。下列表述不正确的是（　　） A．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子有复杂的结构 B．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子是有复杂结构的 C．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核式结构模型 D．爱因斯坦通过光电效应现象，提出了光子说 【答案】A 【详解】A．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核有复杂的结构，选项A错误，符合题意； B．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子是有复杂结构的，选项B正确，不符合题意； C．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核式结构模型，选项C正确，不符合题意； D．爱因斯坦通过光电效应现象，提出了光子说，选项D正确，不符合题意。 故选A。 10．我国正计划建造核动力航母，核动力航母的动力来自于核裂变释放的能量，有一种核裂变的方程为→X++ 10，则关于X，下列说法正确的是（　　） A．核子数为78 B．核子数为54 C．中子数比质子数多24个 D．中子数比质子数多26个 【答案】C 【详解】AB．根据质量数守恒，可知X的核子数为 故AB错误； CD．根据电荷数守恒可知X的质子数为 则中子数为 则中子数比质子数多24个，故C正确，D错误。 故选C。 二、多选题 11．关于放射性同位素，以下说法正确的是（    ） A．放射性同位素与放射性元素一样，都有一定的半衰期，衰变规律一样 B．放射性同位素衰变可生成另一种新元素 C．放射性同位素只能是天然衰变时产生，不能用人工方法制得 D．以上说法均不对 【答案】AB 【详解】AB．放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化学因素的影响，衰变后生成新的原子核。故AB正确。 CD．放射性同位素天然衰变可以产生，也可以用人工方法制得，如粒子轰击铝核产生放射性同位素磷30，故CD错误。 故选AB。 12．关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　） A．是玛丽·居里夫妇首先发现的 B．说明了原子核不是单一的粒子 C．原子序数大于83的元素都能自发地发出射线 D．γ射线的实质是高速电子流 【答案】BC 【详解】AB．首次发现天然放射现象的是法国物理学家贝克勒尔，放射现象表明了原子核的可变性，即原子核不是单一的粒子。故A错误，B正确； C．原子序数大于83的元素都能自发地发出射线，故C正确； D．γ射线的实质是光子流。故D错误。 故选BC。 13．质子数与中子数互换的核互为镜像核，例如是的镜像核，同样也是的镜像核。下列说法正确的是（　　） A．和互为镜像核 B．和互为镜像核 C．和互为镜像核 D．互为镜像核的两个核质量数相同 【答案】ACD 【详解】AC．根据镜像核的定义及质量数A等于质子数Z和中子数N之和，可知和的质子数与中子数互换了，互为镜像核；和的质子数与中子数互换了，互为镜像核，故AC正确； B．的质子数为7，中子数为8；而的质子数和中子数都为8，没有互换，不是镜像核，故B错误； D．互为镜像核的质子数与中子数互换，质子数与中子数之和不变，所以互为镜像核的两个核质量数相同，故D正确。 故选ACD。 14．对于原子、原子核，人们无法直接观察到其内部结构，只能通过对各种实验事实提供的信息进行分析、猜想、提出微观模型，并进一步接受实验事实的检验，进而再对模型进行修正。下列实验事实支持相应观点的是（　　） A．电子的发现，说明原子是可以再分的 B．康普顿散射现象及规律，说明原子具有核式结构 C．玻尔依据氢原子光谱的实验规律，将量子观念引入原子领域 D．天然放射现象，说明原子核内部是有结构的 【答案】ACD 【详解】A．汤姆孙发现电子，电子带负电，而原子呈现电中性，说明原子是可以再分的，故A正确； B．康普顿散射现象及规律，说明光具有粒子性，故B错误； C．玻尔依据氢原子光谱的实验规律，提出了波尔理论，将量子观念引入原子领域，故C正确； D．天然放射现象与元素的物理性质和化学性质无关，说明原子核内部是有结构的，故D正确。 故选ACD。 15．关于教材中几幅图的解读，下列说法正确的有（　　） A．图甲中，被加速的电子速率越大，对应的德布罗意波的波长越长 B．某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系如图乙所示，则温度 C．如图丙所示，α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，少数α粒子（约占）发生了大角度偏转，极少数偏转的角度大于 D．图丁是放射源发出的三种射线经过匀强磁场的径迹，粒子2是γ粒子，是波长很长的电磁波，具有很强的穿透性 【答案】BC 【详解】A．根据 可知，被加速的速度越大，对应的德布罗意波的波长越短，A错误； B．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较小的方向偏移，即，B正确； C．丙图中，绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，少数α粒子（约占）发生了大角度偏转，极少数偏转的角度大于，C正确； D．图丁中，粒子2是γ粒子，是波长很短的电磁波，具有很强的穿透性，D错误。 故选BC。 16．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。 17．1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使照相底版感光。如图所示，这种射线的粒子流进入磁场中分裂成①、②、③三束，则（　　） A．①一定带正电 B．②一定带正电 C．③一定带负电 D．②一定带负电 【答案】AC 【详解】A．根据带点粒子在磁场中的偏转情况，结合左手定则，可知：①受力方向向左，故其带正电，A正确； BD．②在磁场中没有偏转，因此不带电，BD错误； C．③向右偏转，受到磁场力向右，根据左手定则可知其带负电,C正确； 故选AC。 18．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。 19．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。 20．2020年10月6日，三位科学家因为他们对宇宙中最奇特现象之一——黑洞的研究，而共享今年的诺贝尔物理学奖。在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，1909年卢瑟福用X粒子轰击金箔，根据实验结果提出了原子的核式结构模型。下列核反应方程中，涉及的未知粒子（、、、）中是粒子X的是（　　） A． B． C． D． 【答案】ACD 【详解】因为卢瑟福用的是α粒子轰击金箔，即，根据核反应遵循电荷守恒和质量数守恒可知，、、是α粒子（），而是电子（ ），不是α粒子，ACD正确，B错误。 故选ACD。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$