周测评(二十三) 原子的结构 放射性元素的衰变 核力与核反应方程 放射性同位素-【衡水真题密卷】2025-2026全学年高二物理学科素养周测评（粤教版）

2025一2026学年度高二学科素养周测评（二十三） 题 物理·原子的结构 放射性元素的衰变 核力与核反应方程放射性同位素 本试卷总分100分，考试时间40分钟。 一、单项选择题：本题共4小题，每小题8分，共32分。每小题只有一个选项符合题目要求。 题号 2 3 答案 1.现代物理学认为，自然界存在着四种基本相互作用，那么引起原子核β衰变的是以下哪 种相互作用 () A.引力相互作用 B.电磁相互作用 C.强相互作用 D.弱相互作用 2.科学家应用高能钛(Ti)粒子束撞击钚(Pu)粒子获得了“116号”鉝(Lv)元素，其核反应 方程为Ti十4Pu→Lv十4X。关于质量数m和粒子X,下列说法正确的是() A.X为中子，m=50 B.X为中子，m=46 C.X为电子，m=46 D.X为质子，m=50 3.有甲、乙、丙三种放射性元素，它们的半衰期分别是x甲=10天，x乙=20天，x丙=30天， 它们的质量分别表示为M甲、Mz、M丙，经过60天后这三种元素的质量相等，则它们原 来的质量之比M甲：Mz：M丙是 () A.8:2:1 B.16:2:1 C.16:4:1 D.8:4:1 4.如图为氢原子能级示意图，下列说法正确的是 ( E/eV 0 -0.54 -0.85 -1.51 -3.40 -13.60 A.一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可以发出6种频率的光 B.当处于基态的氢原子受到动能为l3.6eV的粒子轰击时，氢原子一定会被电离 C.处于基态的氢原子可以吸收能量为12.1eV的光子，并发生跃迁 D.处于=4能级的氢原子向低能级跃迁时，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子 高二学科素养周测评（二十三）物理第1页（共4页） 真题 成功没有快车道，幸福没有高速路 的能量减小 班级 二、多项选择题：本题共2小题，每小题8分，共16分。每小题有多项符合题目要求，全部 选对的得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分。 姓名 题号 5 6 答案 得分 5.物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下 列说法符合事实的是 ( A.爱因斯坦提出了光子说，成功地解释了光电效应现象 B.普朗克用α粒子轰击4N获得原子核gO并发现了质子 C.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，证明了原子核具有复杂结构 D.玻尔的原子理论成功地解释了所有原子光谱的实验规律 6.重元素的放射性衰变共有四个系列，分别是U238系列（从2U开始到稳定的Pb为 止)、Th232系列、U235系列及Np237系列（从Np开始到稳定的Bi为止），其中，前 三个系列都已在自然界找到，而第四个系列在自然界一直没有被发现，只是在人工制造 出Np237后才发现的，下列说法正确的是 () A.Np237系列中所有放射性元素的质量数都等于4n+1(n等于正整数) B.从23Np到Bi,共发生6次a衰变和2次B衰变 C.可能Np237系列中的所有放射性元素的半衰期相对于地球年龄都比较短 D.U235系列发生的衰变反应可以用来制作原子弹 三、非选择题：本题共3小题，共52分。 7.（12分)如图所示，匀强磁场磁感应强度为B,一静止的28U核在匀强磁场中发生衰 变，α粒子与新核运动轨迹为两个圆周，衰变过程中释放的核能全部转化为动能。 (1)写出衰变方程（新核用X表示），并判断小圆是谁的轨迹。 (2)求α粒子和反冲核的运动半径之比和周期之比。 密卷 高二学科素养周测评（二十三）物理第2页（共4页） YJ 8.(20分)某次核反应中，2U变成Xe和Sr,同时释放出若干中子。2U的平均结合能 约为7.6MeV,1Xe的平均结合能约为8.4MeV,8Sr的平均结合能约为8.7MeV。 (1)把2U分解成核子时，要吸收多少能量？ (2)使相应的核子分别结合成Xe和8Sr时，要释放出多少能量？ (3)在这个核反应中是吸收能量还是释放能量，这个能量大约是多少？ YJ 高二学科素养周测评（二十三）物理第3页（共4页） 真题密卷 9.(20分)(1)活的植物通过光合作用和呼吸作用与环境交换碳元素，体内碳14的比例与 大气中的相同。植物枯死后，遗体内的碳14仍在衰变，不断减少，但是不能得到补充。 因此，根据放射性强度减小的情况就可以推算植物死亡的时间。某建筑工地上发现地 下有一棵死去的古树，测出该古树碳14的含量是现代植物的32则这棵古树距今多少 年（已知碳14的半衰期为5730年）。 (2)如图所示，在范围足够大的垂直于纸面向里的匀强磁场中，静止在S点的碳14核发 生一次B衰变，产生的β粒子速度方向如图所示，且β粒子与氨核恰好在纸面内做匀速 圆周运动。已知3粒子与氮核质量之比为1：25000，不计重力。 ①写出衰变方程，求3粒子与氮核做圆周运动的半径之比，并在相应位置作出两者的运 动轨迹（作图需要显示半径大小的定性关系）。 ②求3粒子与氨核做圆周运动形成的等效电流之比，两者形成的电流方向相同还是 相反？ ×××××× ××本×××× ×××××× ×××××× 高二学科素养周测评（二十三）物理第4页（共4页）真题密卷 学科素养周测评 联立解得W。=hv-eU。 (3分) (2)设钾箔的面积为S,t。时间内钾箔吸收的光 (2)由题意，平行金属板飞出的电子做类平抛运 PtoS PtoSa 子个数为N,有N=4L2E-4LhC (4分) 动，恰能到达cd板 U。=Ed (2分) 由动量定理得一F't=0一Np (2分) 由牛顿第二定律得eE=ma (2分) 解得F'= PS 4πcL3 (2分) 由运动学公式得d=2a (2分) 单位面积上钾箔受到光照的平均作用力 r=vot (2分) FR” P 4Ucd2 S4πcL2 (2分) 联立解得U。= r2。 (3分) (3)一个电子在单位时间内吸收的能量 P P P 9.(1)4 (2 4πcL? 3)2 P2w Pa=4·r (2分) 【解析】(1)一个点光源以功率P向四周均匀地 逐出电子所需要的时间为t,需要的能量为W, 发射波长为入的单色光，光源发射的能量传播 Pt 有W=P强i=4r (4分) 到距离光源为L处单位面积上的功率 P 4L2 P。一4xL2 (2分) 解得t=P,W。 (2分) 2025一2026学年度高二学科素养周测评（二十三） 物理·原子的结构放射性元素的衰变 核力与核反应方程放射性同位素 一、单项选择题 射处于基态的氢原子时，电子不可能跃迁，C错 1.D【解析】自然界的各种作用力归结起来是四 误；氢原子中的电子从高能级向低能级跃迁时 种最基本的相互作用：引力相互作用、电磁相互 轨道半径减小，该过程中电场力做正功，电势能 作用、强相互作用和弱相互作用，弱相互作用是 减小，动能增大，原子的能量减小，D正确。 引起原子核阝衰变的原因，D正确。 二、多项选择题 2.A【解析】设粒子X质量数、电荷数分别为a、 5.AC【解析】根据物理学史可知，爱因斯坦提 b,根据核反应前后电荷数守恒有22十94= 出了光子说，成功地解释了光电效应现象，A正 116十4b,解得b=0,所以X是中子，a=1,根据 确；卢瑟福用α粒子轰击N获得反冲核O,发 核反应前后质量数守恒有m十244=290十4a,联立 现了质子，B错误；贝克勒尔通过对天然放射现 解得m=50,A正确。 象的研究，证明了原子核具有复杂结构，C正 确；玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱 B【解标】由M,(份)产=M()户 的实验规律，但不能解释稍微复杂的原子光谱， D错误。 M(分)产可得M,(侵》=M.(g) 6.AC【解析】发生一次a衰变质量数减小4，发 生一次β衰变质量数不变，故Np237系列中所 M份)屏得M,:M:M4=16:2:1, 有放射性元素的质量数都等于4n十1(n等于正 整数)，A正确；设从2gNp到29附Bi共发生x次a B正确。 衰变和y次B衰变，根据核反应质量数、电荷数 4.D【解析】一个处于激发态n=4的氢原子，向 守恒可得4x=237-209,2x-y=93-83,解得 低能级跃迁时最多可发出3种不同频率的光，A x=7,y=4,B错误；Np237系列中的所有放射 错误；当处于基态的氢原子受到动能为13.6eV 性同位素在地球生成时应该是存在的，可能 的粒子轰击时，若为光子，则氢原子一定会被电 N237系列中的所有放射性元素的半衰期相对 离，若为其他实物粒子，氢原子不会被电离，B 于地球年龄都比较短，经过漫长的岁月目前已 错误；处于基态的氢原子吸收一个12.1eV的 不存在了，C正确；U235系列发生的裂变反应 光子后的能量为-13.6eV+12.1eV=-1.5eV, 可以用来制作原子弹，D错误。 由于不存在该能级，所以用12.1eV的光子照 三、非选择题 YJ 42 ·物理· 参考答案及解析 7.(1)2U→2X+He小圆是新核X的轨迹 故会释放能量139.4MeV。 (4分) (2)45 10 7 13 9.(1)28650年(2)①1%C~4N+-9e1 见解 【解析】(1)根据质量数与电荷数守恒，衰变方程 析图 ②25000 电流方向相同 为288U→284X+He (2分) 49 粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有 【解析】(1)由题意可知，该古树死去后已经经历 了5个半衰期，则有 quB-mR (2分) 5730×5年=28650年 (2分) 解得R=m 可知这棵古树距今28650年 (1分) gB (2)①根据质量数和电荷数守恒，衰变方程 由于静止的8U核在匀强磁场中发生α衰变的 为16C→14N+-9e (2分) 过程满足动量守恒，即α粒子与新核X的动量 衰变过程动量守恒，则有 大小相等，则电荷量越大，轨迹半径越小，即小 p=m3us=mNUN (2分) 圆是新核X的轨迹 (1分) (2)α衰变的过程满足动量守恒，则有 根据洛伦兹力提供向心力可得qB=m m.v。-mxvx=0 (2分) (2分) 粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力， 可得r= (2分) 则有qB=m刀T3红 qB qBg (2分) "=9N=7 可知 (2分) 解得R=mv 2πm 9B:T= rN 9R1 gB 轨迹如图所示 (2分) hR-9x-90 则有尽0：一25 (1分) T_9x.m_90×4=10 Tx9。‘mx2×234-130 (1分) 8.(1)1786MeV(2)1142.4MeV783MeV ××××× (3)释放能量139.4MeV ②粒子在磁场中的运动周期 【解析】(1)把U分解成核子时，要吸收的能 T=2xr_2xm (2分) 量E1=235×7.6MeV=1786MeV (4分) gB (2)使相应的核子结合成1Xe要释放的能量 =9=g2B<9 (1分) E2=136×8.4MeV=1142.4MeV(4分) 根据1=下=2mm 使相应的核子结合成8Sr要释放的能量 剥有六-（份》×2560-250 49 (1分) E3=90X8.7 MeV=783 MeV (4分) 根据左手定则可知，两者形成的电流方向相同。 (3)这个核反应放出的能量 (2分) E=E2+E3-E1=139.4MeV>0 (4分) 2025一2026学年度高二学科素养周测评（二十四） 物理·裂变和聚变 一、单项选择题 正确。 1.D【解析】铀核裂变发生质量亏损，释放核能， 2.C【解析】题图所对应的核反应方程式为H十 产物比结合能增大，产生的新核结合能小于铀 H→He十n,另外一种核反应的方程式为 核，A错误；铀核裂变后产生的中子为快中子， 3He→1C,A错误；两个核反应均属于核聚变 不易被铀核捕获，故用重水减速，从而使铀核更 反应，必须在高温下才能发生，B错误；核聚变 容易捕获中子而发生核裂变，B、C错误；核反应 反应是放热反应，则反应后的产物比反应之前 堆中，在铀棒之间插入一些镉棒，可以吸收中 要稳定，比结合能越大，原子核越稳定，则C的 子，主要是为了调节中子数量，控制反应速度，D 比结合能大于He的比结合能，质量数越大，结 43 YJ