第五章 原子核 章末测试题-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册练习手册（人教版）

第五章草未测试。 第五章章末测试 (时间：75分钟总分：100分) 一、选择题（本题共10小题，共46分。第3.下列说法正确的是(） 1~7小题只有一项符合题目要求，每小 A.铀核裂变的核反应可能是U→Ba+ 题4分。第8~10小题有多项符合题目 3Kr+2n 要求，每小题6分，全部选对的得6 B.组成U核的核子中任何两个核子间都 分，选对但不全的得3分，有选错的得 存在不可忽略的核力作用 0分) C.压力、温度对放射性元素衰变的快慢 1.放射性同位素Na的样品经过6小时还剩 具有一定的影响 下上没有衰变，它的半衰期是() D.在粒子散射的实验中，绝大多数a 粒子几乎直线穿过金箔，这可以说明 A.2小时 金原子内部绝大部分是空的 B.1.5小时 4.心脏起搏器使用核能电池“氚电池”供 C.1.17小时 电。氚电池利用氚核β衰变产生的核能转 D.0.75小时 化为电能，其最大输出功率与电池中可发 2.中子n、质子p、氘核D的质量分别为 生衰变的物质的多少有关。已知氚核(H) mm、mp、mo。现用光子能量为E的射线Y 发生B衰变的半衰期为12.5年，当电池 照射静止氘核使之分解，反应的方程为 中氚的含量低于初始值的25%时便无法正 Y+D=p+n。若分解后中子、质子的动能可 ↓ 常工作。这种核能电池的寿命大约是 视为相等，则中子的动能为() () A.号[(m-m-m,c2-E] A.20年 B.25年 C.30年 D.35年 B.号（mtmm,e4E 5,研究放射性元素射线性质的实验装置如图 C.](mo-m.-m.)e+E] 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，放射源发出的射 D.J[(motm.-mg)c-E] 线从其上方小孔向外射出。则() 19 N 高中物理选择性必修第三册（人教版） 质子数与中子数分别为（) 金属板 A.2和3 B.3和2 C.1和2 D.2和1 放射源 9.一静止的铝原子核3A1俘获一速度为1.0x 电源 10?ms的质子p后，变为处于激发态的硅 第5题图 原子核S,下列说法正确的是( A.a为电源正极，到达A板的为a射线 A.核反应方程为p+名ASi B.a为电源正极，到达A板的为B射线 B.核反应方程过程中系统动量守恒 C.a为电源负极，到达A板的为a射线 C.核反应过程中系统能量不守恒 D.a为电源负极，到达A板的为B射线 D.核反应前后核子数相等，所以生成物的 6.贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射 质量等于反应物的质量之和 现象，如今原子核的放射性在众多领域 10.质子数与中子数互换的核互为镜像核， 中有着广泛应用。下列属于放射性衰变 例如He是H的镜像核，同样H也是He 的是() 的镜像核，利用镜像核可研究短寿命不 A.gC→N+9e B.23U+n→'38I+8Y+26n 稳定核。下列说法正确的是() C.H+H→He+n A.N和C互为镜像核 D.He+3Al→8P+6n B.N和O互为镜像核 7.(多选)在居室装修中经常用到花岗岩、 C.核反应H+H→He+n是a衰变 大理石等装饰材料，有些含有铀、钍的花 D.一个质子和两个中子结合成氚核(H) 岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡， 时一定放出能量 而氡会放射出a、B、Y射线，这些射线： 二、非选择题（本题共5小题，共54分） 会导致某些疾病。根据有关放射性知识可： 11.(8分)完成下列核反应方程。 知，下列说法中符合实际情况的是() (1)N+He→ +H。 A.射线的电离本领最强，穿透能力最弱 (2)C+He→ +H。 B.Y射线的运动速度最快，电离本领最弱 (3) +He→C+n。 C.金属铀有放射性，二氧化铀没有放射性 (4)8Ar+ →8Ca+n。 D.B射线是原子核外电子电离形成的电子流 12.(6分)若元素A的半衰期为4天，元素 8.2024年10月15日，嫦娥六号从月球背面 B的半衰期为5天，相同质量的A和B, 带回的样品完成鉴定，样品中He的含量 经过20天后，剩下的质量之比mA:m 十分丰富，是核聚变的理想材料。He的： 20 第五章草末测试。 14.(13分)测得某矿石中铀、铅的质量之比 13.(13分)天然放射性铀(2U)发生衰变 m1:m2=1.155:1,假设开始时矿石只含 后产生钍(2Th)和另一个原子核。 有轴238，发生衰变的铀238全都变成了 (1)请写出衰变方程。 铅206，已知轴的半衰期T=4.5×109年， (2)若衰变前铀(8U)核的速度为v, 求矿石的年龄。 衰变产生的钍(6Th)核速度为” 且与轴核速度方向相同，求产生的 另一种新核的速度。 21 N 高中物理选择性必修第三册（人教版） 15.(14分)一个静止的氮核N俘获一个速： 度为2.3×10？ms的中子生成一个原子核 A,A又衰变成B、C两个新核。设B、 C的速度方向与中子速度方向相同，B的 质量是中子的11倍，速度是10ms,B、 C在同一匀强磁场中做圆周运动的半径 之比为RB:Rc=11:30。求： (1)C核的速度大小。 (2)根据计算判断C核是什么核。 (3)写出核反应方程。 22跃迁情形如图所示，共可辐射三种频率的射线，射 线能量分别为 M E=E-Ek=0.089MeV。 E=E-Ek=0.076MeV。 E=ErE=0.013MeV。 K- -EK 故选A、C。 第10题答图 11.c+o仍然为0【解析】电流计的读数恰好为 h 0,此时电压表的示数为U,知光电子的最大初动能为 eUo, 根据光电效应方程有W。=h-Em=h-eUo=h, 解得e+wo h 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，与入射 光的频率有关，所以增大入射光的强度，电流计的读数 仍为0。 12.(1)左(2)hw-eU(3)变大 (4)5.0×1046.4x104 【解析】(1)当变阻器的滑动端P向左滑动时，光 电管两端的反向电压减小，光电流增大，通过电流表的 电流将会增大。 (2)当电流表电流刚减小到0时，电压表的读数为 U,则光电子的最大初动能Em=eU,据爱因斯坦光电效 应方程E=hw-W可得，逸出功W=hw-eU。 (3)如果不改变人射光的强度，而增大入射光的频 率，据爱因斯坦光电效应方程Em=hv-W可得，光电子 的最大初动能变大。 (4)据E=hw-W、E=eU、W=hw。,可得eU。=hw-W, 则U=上-k。据图像求出该金属的截止频率，=5.0x ev eve 104Hz;据图像斜率可得五= e(1.75-5.0x10,则普朗 5-0 克常量h=6.4×104Js。 3.(0663x10m:5-33x103ml6 6.63×10-4 (2)A-=g.1X102×10=3.6x10"m 【解析】(1)由公式入=五可知子弹的德布罗意波 的波长为X=h-h-6.63x10“=6.63x107m;根据p= p mv 5x200 m=受9=女，代入数据可得=合05 参考答案与解析。 3.3×102sm/s。 (2)根据公式A-人可得A=九=h=。663x10 p pmw9.1x103x2x10 =3.6×10-1m。 14.(1)见解析 (2)碰撞后速度大小几乎不变，方向与原来相反。 【解析】(1)如图，靠近金原子核的偏转角度大 一些。 a粒子8 ----○金原子核 (2)设a粒子质量为m,金原子核质量为M,碰撞 后，a粒子速度为1，金原子核速度为"2。 弹性碰撞，动量守恒m=m1+M2,根据能量守恒 解得出，由题意M远大于m,因此，， 即碰撞后速度大小几乎不变，方向与原来相反。 15.(1)Em=hw-Wo(2)4.27×104Hz(3)6.3× 104J·s 【解析】(1)光电效应方程：Em=w-Wo (2)由图像可知，当U=0时，该金属的截止频率： v.=4.27×1014Hz。 (3)由光电效应方程k=么可得h=ke, 0.878-0 即h=(6.501427x10-×1.6x1096.3x104J-s。 >"第五章章末测试 1.A【解析】由公式N=3片可知，6h为3个 半衰期，所以半衰期为2h。 2.C【解析】分解后中子、质子的动能之和等于人 射光能与和反应中释放的核能之和，且质子与中子动能 相等，所以C正确。 3.D【解析】U核必须是在受到中子的轰击时才 能发生裂变，故A错误；核子只与相邻的核子之间才有 核力作用，B错误；半衰期是表明原子核本身特性的物 理量，与其他因素无关，C错误；由α粒子散射实验分 析知，原子内部绝大部分是空的，D正确。 4.B【解析】经过一个半衰期，有一半的氚核发 75 高中物理选择性必修第三册（人教版） 生衰变，当剩余量为初始值的25%时，根据m余= m分}宁-259%m,解得125年，放选B。 5.B【解析】在电场中，α粒子、电子均做类平抛 运动，水平方向胸移量=子广二。结合a粒子 电子的质量、电量、速度关系可知，竖直方向前进相同 位移时，电子水平偏移量大，所以到达A板的为电子， 且A板为电源正极。 6.A【解析】A是B衰变，B是核裂变，C是核聚 变，D是人工转变。 7.AB【解析】三种射线中的a射线电离本领最强， 穿透能力最弱，Y射线运动速度最快，电离本领最弱， 故A、B正确；放射性与元素的化学状态无关，故C错 误；阝射线是原子核内发射出来的电子流，故D错误。 故选A、B。 8.D【解析】He的质子数是2，质量数是3.则中 子数为1。故选D。 9.AB【解析】由核反应方程规则可知A正确；核 反应过程内力远大于外力，系统动量近似守恒，B正 确，C错误；核反应中有质量亏损，生成物质量小于反 应物质量之和，D错误。 10.AD【解析】N的质子数Z=7,质量数A=13, 故中子数n=A1-Z=13-7=6;C质子数Z2=6,质量数 A=13,故中子数2=A2-Z2=13-6=7,得n=Z2=6,n2=Z= 7,故N与C互为镜像核，故A正确；N的质子数 Z=7,质量数A=15,故中子数n1=A1-Z=15-7=8,0 质子数Z2=8,质量数A=16,故中子数2=A2-Z2=16-8= 8,得n=Z=8,2≠Z,故B错误；两个质量较小的核 结合成一个质量较大的核同时释放出大量的能量的现 象称为核聚变，故C项中的核反应是核聚变，而不是 α衰变，故C错误；D项中一个质子和两个中子结合 成氚核的反应是核聚变反应，一定会放出能量，故D 正确。 11.(1)0(2)N(3)Be(4)He 【解析】核反应遵循质量数和核电荷数守恒，故反 应中各物质分别为O、N、Be、He。 12.1:2【解析】由公式mm分中可知，m, m2,即m:m1:2。 76 13.()见解析2)1 【解析】(1)U→Th+He。 (2)设另一种新核的速度为0'，铀核质量为238m, 由动量守恒定律得238m=234n号4m,得D=11。 4 14.4.5x10°年【解析】设矿石的年龄为t,开始时矿 石中的铀原子核的个数为N,经过时间t后的铀原子核 的个数为N,由题意得Nd)宁。 已经衰变的轴原子核的个数即为生成的铅原子核的 个数，设经过时间t后，生成的铅原子核的个数为N”, 有心--，由题意可知：845，解得 4.5×10°（年） 15.(1)3x10°m/s(2)2He(3)1N+n→9B+He 【解析】(1)设中子的质量为 9+ m,则氮核的质量为14m,B核的质 量为11m,C核的质量为4m,根据动 ×B×××× 量守恒可得：mwo=11mg+4mwc, ×E×X×× 代人数据，解得vc=3x10的m/s。 (2)根据带电粒子在磁场中做匀 第15题答图 速圆周运动的轨道半径公式：R=m心，可得 9B Rc mocqB 30 9B号，又9et9m7e, R=mlc=11所以9c=2, 解得q=2e,9B-5e,所以C核为Heo (3)核反应方程N+n→B+He。 >"期末测试 1.A【解析】汤姆孙研究了阴极射线并发现了电子， A正确：在原子核人工核反应的实验中，查德威克发现 了中子，B错误：卢瑟福通过α粒子散射实验得出了原 子的核式结构模型，通过α粒子轰击氮核发现质子，C 错误；居里夫人通过对天然放射性的研究，发现了放射 性元素钋和镭，D错误。 2.C【解析】设光源到人眼的最大距离为R,则根 据能量守植定律有你·矿-M分，式中1s,解得 RV%,C正确， 3.C【解析】因下方瓦片的受力点均在其顶端，瓦 片1与瓦片2、3间的弹力均沿竖直方向，对瓦片1受