第五章 原子与原子核（单元自测·提升卷）物理粤教版选择性必修第三册

2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元自测 第五章·素养提升 建议用时：75分钟；满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8～10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．下列说法正确的是（　　） A．重核分裂成中等大小的原子核，或者较小的核合并成中等大小的原子核，比结合能均增大 B．γ射线是由于原子核外电子跃迁而产生的 C．核力也叫做强相互作用，发生在原子核与原子核之间 D．放射性元素的半衰期将随着时间的推移，不断减小 【答案】A 【详解】A．重核分裂成中等大小的原子核，或者较小的核合并成中等大小的原子核，均会出现质量亏损，释放巨大的能量，使原子核更稳定，可知比结合能均增大。故A正确； B．γ射线是由于原子核能级跃迁而产生的。故B错误； C．核力也叫做强相互作用，发生在原子核内部相邻的核子之间。故C错误； D．半衰期由原子核本身决定，与外界任何因素都无关。故D错误。 故选A。 2．放射性同位素衰变的快慢有一定的规律。氡222衰变为钋218的规律如图所示．纵坐标表示的是任意时刻氡222的质量m与t = 0时的质量m0的比值。下列说法正确的是 A．氡222的半衰期是7.6天 B．氡222的半衰期是3.8天 C．若升高温度，氡222的半衰期将变长 D．若升高温度，氡222的半衰期将变短 【答案】B 【详解】试题分析：半衰期是指有半数原子核发生衰变的时间，是一个统计学规律，对大量的原子核衰变进行统计才有意义．根据图像可得氡222经过3.8天没有衰变的就剩下一半，所以选项A错B对．原子核衰变是原子核内部的反应，温度的高度只能影响分子结构不能影响原子核内部，所以温度对原子核没有影响，无论温度如何，半衰期不变，选项CD错． 3．α粒子散射实验装置如图所示，下列说法正确的是（　　） A．α粒子散射实验证明了汤姆孙提出的“西瓜模型”是正确的 B．由于电子对α粒子的库仑引力很小，所以在a处观察到绝大多数α粒子 C．在b、d两处，打在荧光屏上的α粒子数几乎相同 D．由实验数据可以估算出金原子核直径的数量级 【答案】D 【详解】A．α粒子散射实验证明了汤姆孙提出的“西瓜模型”是错误的，选项A错误； B．根据α粒子散射实验的结论，大多数α粒子穿过金箔后不改变方向，在a处观察到绝大多数α粒子，这是由于金原子核较小，大多数的α粒子离原子核较远，受原子核的影响很小，并不是电子对α粒子的库仑引力很小，选项B错误； C．有少数α粒子偏离了原来的方向，有的偏转角超过90°，甚至有的被反向弹回，说明发生大角散射的α粒子很少，即打在荧光屏上b处α粒子数大于打在d处的α粒子数，选项C错误； D．由实验数据可以估算出金原子核直径的数量级，选项D正确。 故选D。 4．如图为氢原子能级示意图，氢原子的能级公式为，其中是基态能量。已知光子能量在1.6eV~3.1eV范围内的光为可见光，则大量处于高能级的氢原子向低能级跃迁过程中最多可辐射出几种频率的可见光（　　） A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 【答案】C 【详解】根据图中能级数据可知 说明只有从高能级跃迁至能级才能辐射可见光，设跃迁产生的光子能量恰好为3.1eV，跃迁前氢原子处于n能级，则n能级的能量 又 n只能取整数，则，因此自，，，能级向能级跃迁可释放4种频率的可见光。 故选C。 5．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一。下列关于核反应方程的说法，正确的是（　　） A．H+H→He+n是衰变 B．U+n→Xe+Sr+10n是目前人类获得核能的主要方式 C．Th→Pa+X中的X是质子 D．H+H→He+n是核聚变，反应后的总质量较聚变前增加 【答案】B 【详解】A．核反应方程H+H→He+n 是轻核聚变，故A错误； B．核反应方程U+n→Xe+Sr+10n 属于重核裂变，是目前人类获得核能的主要方式，故B正确； C．由质量数守恒和电荷数守恒，可知核反应方方程Th→Pa+X 中的X的质量数为0，电荷数为-1，为电子，故C错误； D．核反应方程DH+H→He+n 是核聚变，反应过程中放出能量，由质能关系可知反应后的总质量较聚变前减少，故D错误。 故选B。 6．秦山核电站生产的核反应方程为，其产物的衰变方程为。下列说法正确的是（    ） A．X是中子 B．可以用作示踪原子 C．来自原子核外 D．经过一个半衰期，10个将剩下5个 【答案】B 【详解】A．根据质量数守恒和核电荷数守恒知，生产的核反应方程为，所以X为质子，故A错误； B．根据同位素标记法可知产物可以用作示踪原子，故B正确； C．发生衰变产生电子来源于核内中子转变成质子过程，故C错误； D．半衰期是针对大量的原子，符合统计规律的随机过程量，对于少量的原子核衰变来说半衰期是没有意义的，故D错误。 故选B。 7．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。 8．核电池又叫“放射性同位素电池”，它是通过半导体换能器将同位素在衰变过程中放出的具有热能的射线转变为电能制造而成。某核电池由放射性同位素制成，已知衰变为铀核（符号），其半衰期为88年，若该电池在第一年内的平均功率为，其发电效率为，不考虑其他衰变，则下列说法中正确的是（　　） A．该核反应为衰变 B．经过44年，该核电池中的放射性同位素有一半发生衰变变成了 C．该核电池在第一年内释放的核能约为 D．该核电池在第一年内亏损的质量约为 【答案】AD 【详解】A．的衰变方程为 故为衰变，A正确； B．半衰期为88年，经过88年，该核电池中的放射性同位素有一半发生衰变变成了，故B错误； CD．该电池在第一年内的平均功率为，其发电效率为，故释放的核能约为 根据 可得 故C错误，D正确。 故选AD。 9．下列五幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（  ） A．图甲：原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成，而质子和中子则由更小的微粒组成 B．图乙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 C．图丙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能 D．图丁：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 【答案】AD 【详解】A．图甲表示原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成，而质子和中子则由更小的微粒组成，故A正确； B．图乙为α粒子散射实验装置图，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型，故B错误； C．图丙表示用中子轰击铀核使其发生裂变，故C错误； D．图丁普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故D正确； 故选AD。 10．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片，如图所示。已知两个相切圆的半径分别为r1、r2，则下列说法正确的是（　　） A．原子核可能发生β衰变 B．径迹2不可能是衰变后新核的径迹 C．若衰变方程是，则r1：r2=1：45 D．若衰变方程是，则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为117：2 【答案】BC 【详解】A．原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子的动量大小相等方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则可知，若生成的两粒子电性相反，则在磁场中的径迹为内切圆，若生成的两粒子电性相同，则在磁场中的径迹为外切圆，题中原子核衰变放出的新核与粒子电性相同，故该原子核发生的是α衰变，A错误； B．原子核衰变生成的两核动量p大小相等方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得qvB＝m解得r＝＝ 由于p、B相同，则粒子电荷量q越大，轨道半径越小，由于新核的电荷量大，所以新核的轨迹半径小于粒子的轨迹半径，所以径迹1为新核的运动径迹，B正确； C．由r＝＝ 可得r1：r2＝2：90＝1：45 所以C正确； D．原子核衰变生成的两核动量p大小相等方向相反，由动能与动量的关系Ek＝ 可知新核和射出的粒子的动能之比等于质量的反比，即为2：117，故D错误； 故选BC。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共17分。 11．（1）如图所示是研究光电效应规律的电路。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为 eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数 。（选填“为零”、或“不为零”） （2）快中子增殖反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239（）很不稳定，经过 次β衰变后变成钚239（），写出该过程的核反应方程式： 。设静止的铀核发生一次β衰变生成的新核质量为M，β粒子质量为m，释放出的β粒子的动能为，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求一次衰变过程中的质量亏损 。 【答案】 4.5 ； 为零 ； 2 ； ； ； 【详解】（1）[1][2]根据光电效应方程可知解得 光电子的最大初动能与入射光强度无关，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，光电子依然不能到达阳极，所以电流计的读数仍为零。 （2）[3] β衰变，电荷数增加1，质量数不变，铀239衰变成钚239，电荷数增2，质量数不变，知发生了2次β衰变． [4] 该过程的核反应方程式为 [5] 运用动量守恒定律和能量守恒定律 解得 12．人类对原子结构的认识，涉及许多实验的探究及众多科学家的创造性思想。    （1）1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况（图甲），断定阴极射线是 （填“电磁波”或“电子”），进而认为原子是一个球体，提出原子“西瓜模型”或“ 模型”； （2）1909年，卢瑟福与他的学生进行了α粒子散射实验（图乙），提出了原子核式结构模型。如图是α粒子散射实验的图景。图中实线表示α粒子的运动轨迹。其中沿轨迹2运动的α粒子在b点时距原子核最近。下列说法不正确的是( )    A．绝大多数α粒子运动的轨迹类似轨迹1，说明原子中绝大部分是空的 B．发生超过大角度偏转的α粒子是极少数的 C．沿轨迹2运动的α粒子的加速度先增大后减小 D．沿轨迹2运动的α粒子的电势能先减小后增大 【答案】 电子 枣糕 D 【详解】（1）[1]汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况，断定其本质是带负电的粒子流，并断定阴极射线是电子。 [2]汤姆孙认为正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中，提出原子“西瓜模型”或“枣糕模型”。 （2）[3]A．绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，运动轨迹类似轨迹1，说明原子中绝大部分是空的，故A正确； B．发生超过大角度偏转的α粒子是极少数的，故B正确； C．根据点电荷电场分布可知，离原子核近的地方电场强度大，故沿轨迹2运动的α粒子的加速度先增大后减小，故C正确； D．α粒子受到斥力作用，沿轨迹2运动的α粒子电场力先做负功，后做正功，的电势能先增大后减小，故D错误。 题目选择不正确的，故选D。 三、计算题：本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．锝是第一种被人工制造的放射性元素，可以作为放射性药物用于“心脏灌注显像”的检测技术。含放射性元素锝的注射液注入被检测者的动脉中，通过血液循环均匀地分布到血液中，这时可利用其射线对被检测者的心脏进行造影。 (1)写出发生β衰变，生成的核反应方程； (2)锝的衰变规律如图所示，求锝的半衰期； (3)若上午8点注射锝的质量为m0，求次日凌晨2点剩余锝的质量m。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）发生β衰变，生成的核反应方程为 （2）根据图像，6小时有一半发生衰变，所以该元素的半衰期为 （3）从上午8点到次日凌晨2点的时间间隔 剩余的质量为 14．实验中观察到，静止在匀强磁场中点的原子核发生某种衰变，衰变产生的新核与发出的射线恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图，已知1、2轨迹的半径之比为7∶1，新核中质子数与中子数相等。 (1)问：原子核发生的何种衰变；磁场的方向； (2)已知质子的质量是电子的1836倍，求1、2轨迹的周期之比； (3)写出衰变方程。 【答案】(1)衰变，磁场垂直纸面向里 (2) (3) 【详解】（1）衰变后新核和粒子的运动方向相反，由洛伦兹力提供向心力可知，新核和粒子的电性相反，新核带正电荷，则粒子带负电荷，发生的是衰变，根据动量守恒新核和粒子的动量大小相等，方向相反，在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力 解得 电子的电荷量小于新核的电荷量，所以其运动半径大于新核的运动半径，判断出轨迹1是电子的，由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里。 （2）根据，可推出电荷量之比是 质量之比是 结合公式 可推出周期之比是 （3）新核为，衰变方程为 15．鉴于核裂变产生的放射性废料，对环境造成很大污染。核物理学家致力于核聚变发电，以减少核污染。核聚变最常用的材料是氢的同位素和，一个和一个发生核聚变生成一个粒子和一个中子。已知的比结合能是，的比结合能是的比结合能是7.03MeV，中子的结合能为0，光速元电荷。求 （1）写出上述核反应方程； （2）一个氘核与一个氚核聚变过程释放出的能量； （3）一个氘核与一个氚核聚变过程中质量亏损多少kg。（结果保留两位有效数字） 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）核反应方程为 （2）聚变反应前氘核和氚核的结合能为 反应后生成的氦核的结合能为 由于单个核子无结合能，即中子无结合能，所以聚变过程释放出的能量为 解得 （3）由质能方程 可得亏损的质量 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1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… 此卷只装订不密封 ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… … 学校：______________姓名：_____________班级：_______________考号：______________________ 2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元自测 第五章·素养提升 建议用时：75分钟；满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8～10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．下列说法正确的是（　　） A．重核分裂成中等大小的原子核，或者较小的核合并成中等大小的原子核，比结合能均增大 B．γ射线是由于原子核外电子跃迁而产生的 C．核力也叫做强相互作用，发生在原子核与原子核之间 D．放射性元素的半衰期将随着时间的推移，不断减小 2．放射性同位素衰变的快慢有一定的规律。氡222衰变为钋218的规律如图所示．纵坐标表示的是任意时刻氡222的质量m与t = 0时的质量m0的比值。下列说法正确的是 A．氡222的半衰期是7.6天 B．氡222的半衰期是3.8天 C．若升高温度，氡222的半衰期将变长 D．若升高温度，氡222的半衰期将变短 3．α粒子散射实验装置如图所示，下列说法正确的是（　　） A．α粒子散射实验证明了汤姆孙提出的“西瓜模型”是正确的 B．由于电子对α粒子的库仑引力很小，所以在a处观察到绝大多数α粒子 C．在b、d两处，打在荧光屏上的α粒子数几乎相同 D．由实验数据可以估算出金原子核直径的数量级 4．如图为氢原子能级示意图，氢原子的能级公式为，其中是基态能量。已知光子能量在1.6eV~3.1eV范围内的光为可见光，则大量处于高能级的氢原子向低能级跃迁过程中最多可辐射出几种频率的可见光（　　） A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 5．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一。下列关于核反应方程的说法，正确的是（　　） A．H+H→He+n是衰变 B．U+n→Xe+Sr+10n是目前人类获得核能的主要方式 C．Th→Pa+X中的X是质子 D．H+H→He+n是核聚变，反应后的总质量较聚变前增加 6．秦山核电站生产的核反应方程为，其产物的衰变方程为。下列说法正确的是（    ） A．X是中子 B．可以用作示踪原子 C．来自原子核外 D．经过一个半衰期，10个将剩下5个 7．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 8．核电池又叫“放射性同位素电池”，它是通过半导体换能器将同位素在衰变过程中放出的具有热能的射线转变为电能制造而成。某核电池由放射性同位素制成，已知衰变为铀核（符号），其半衰期为88年，若该电池在第一年内的平均功率为，其发电效率为，不考虑其他衰变，则下列说法中正确的是（　　） A．该核反应为衰变 B．经过44年，该核电池中的放射性同位素有一半发生衰变变成了 C．该核电池在第一年内释放的核能约为 D．该核电池在第一年内亏损的质量约为 9．下列五幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（  ） A．图甲：原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成，而质子和中子则由更小的微粒组成 B．图乙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 C．图丙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能 D．图丁：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 10．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片，如图所示。已知两个相切圆的半径分别为r1、r2，则下列说法正确的是（　　） A．原子核可能发生β衰变 B．径迹2不可能是衰变后新核的径迹 C．若衰变方程是，则r1：r2=1：45 D．若衰变方程是，则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为117：2 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共17分。 11．（1）如图所示是研究光电效应规律的电路。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为 eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数 。（选填“为零”、或“不为零”） （2）快中子增殖反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239（）很不稳定，经过 次β衰变后变成钚239（），写出该过程的核反应方程式： 。设静止的铀核发生一次β衰变生成的新核质量为M，β粒子质量为m，释放出的β粒子的动能为，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求一次衰变过程中的质量亏损 。 12．人类对原子结构的认识，涉及许多实验的探究及众多科学家的创造性思想。    （1）1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况（图甲），断定阴极射线是 （填“电磁波”或“电子”），进而认为原子是一个球体，提出原子“西瓜模型”或“ 模型”； （2）1909年，卢瑟福与他的学生进行了α粒子散射实验（图乙），提出了原子核式结构模型。如图是α粒子散射实验的图景。图中实线表示α粒子的运动轨迹。其中沿轨迹2运动的α粒子在b点时距原子核最近。下列说法不正确的是( )    A．绝大多数α粒子运动的轨迹类似轨迹1，说明原子中绝大部分是空的 B．发生超过大角度偏转的α粒子是极少数的 C．沿轨迹2运动的α粒子的加速度先增大后减小 D．沿轨迹2运动的α粒子的电势能先减小后增大 三、计算题：本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．锝是第一种被人工制造的放射性元素，可以作为放射性药物用于“心脏灌注显像”的检测技术。含放射性元素锝的注射液注入被检测者的动脉中，通过血液循环均匀地分布到血液中，这时可利用其射线对被检测者的心脏进行造影。 (1)写出发生β衰变，生成的核反应方程； (2)锝的衰变规律如图所示，求锝的半衰期； (3)若上午8点注射锝的质量为m0，求次日凌晨2点剩余锝的质量m。 14．实验中观察到，静止在匀强磁场中点的原子核发生某种衰变，衰变产生的新核与发出的射线恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图，已知1、2轨迹的半径之比为7∶1，新核中质子数与中子数相等。 (1)问：原子核发生的何种衰变；磁场的方向； (2)已知质子的质量是电子的1836倍，求1、2轨迹的周期之比； (3)写出衰变方程。 15．鉴于核裂变产生的放射性废料，对环境造成很大污染。核物理学家致力于核聚变发电，以减少核污染。核聚变最常用的材料是氢的同位素和，一个和一个发生核聚变生成一个粒子和一个中子。已知的比结合能是，的比结合能是的比结合能是7.03MeV，中子的结合能为0，光速元电荷。求 （1）写出上述核反应方程； （2）一个氘核与一个氚核聚变过程释放出的能量； （3）一个氘核与一个氚核聚变过程中质量亏损多少kg。（结果保留两位有效数字） 试题 第3页（共8页） 试题 第4页（共8页） 试题 第1页（共8页） 试题 第2页（共8页） 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元自测 第四章·素养提升 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A B D C B B C AD AD BC 二、实验题：本题共2小题，共17分。 11．（10分）【答案】 4.5 为零 2 （每空2分） 【详解】（1）[1][2]根据光电效应方程可知解得 光电子的最大初动能与入射光强度无关，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，光电子依然不能到达阳极，所以电流计的读数仍为零。 （2）[3] β衰变，电荷数增加1，质量数不变，铀239衰变成钚239，电荷数增2，质量数不变，知发生了2次β衰变． [4] 该过程的核反应方程式为 [5] 运用动量守恒定律和能量守恒定律 解得 12．（7分）【答案】 电子 （2分） 枣糕 （2分） D （3分） 【详解】（1）[1]汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况，断定其本质是带负电的粒子流，并断定阴极射线是电子。 [2]汤姆孙认为正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中，提出原子“西瓜模型”或“枣糕模型”。 （2）[3]A．绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，运动轨迹类似轨迹1，说明原子中绝大部分是空的，故A正确； B．发生超过大角度偏转的α粒子是极少数的，故B正确； C．根据点电荷电场分布可知，离原子核近的地方电场强度大，故沿轨迹2运动的α粒子的加速度先增大后减小，故C正确； D．α粒子受到斥力作用，沿轨迹2运动的α粒子电场力先做负功，后做正功，的电势能先增大后减小，故D错误。 题目选择不正确的，故选D。 三、计算题：本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）发生β衰变，生成的核反应方程为（3分） （2）根据图像，6小时有一半发生衰变，所以该元素的半衰期为（3分） （3）从上午8点到次日凌晨2点的时间间隔（1分） 剩余的质量为（3分） 14．（10分）【答案】(1)衰变，磁场垂直纸面向里 (2) (3) 【详解】（1）衰变后新核和粒子的运动方向相反，由洛伦兹力提供向心力可知，新核和粒子的电性相反，新核带正电荷，则粒子带负电荷，发生的是衰变，根据动量守恒新核和粒子的动量大小相等，方向相反，在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力（1分） 解得（1分） 电子的电荷量小于新核的电荷量，所以其运动半径大于新核的运动半径，判断出轨迹1是电子的，由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里。（1分） （2）根据，可推出电荷量之比是（1分） 质量之比是（1分） 结合公式（2分） 可推出周期之比是（1分） （3）新核为，衰变方程为（2分） 15．（17分）【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）核反应方程为（3分） （2）聚变反应前氘核和氚核的结合能为 （2分） 反应后生成的氦核的结合能为 （2分） 由于单个核子无结合能，即中子无结合能，所以聚变过程释放出的能量为（2分） 解得（3分） （3）由质能方程（2分） 可得亏损的质量（3分） 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1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元自测 第五章·素养提升 建议用时：75分钟；满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8～10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．下列说法正确的是（　　） A．重核分裂成中等大小的原子核，或者较小的核合并成中等大小的原子核，比结合能均增大 B．γ射线是由于原子核外电子跃迁而产生的 C．核力也叫做强相互作用，发生在原子核与原子核之间 D．放射性元素的半衰期将随着时间的推移，不断减小 2．放射性同位素衰变的快慢有一定的规律。氡222衰变为钋218的规律如图所示．纵坐标表示的是任意时刻氡222的质量m与t = 0时的质量m0的比值。下列说法正确的是 A．氡222的半衰期是7.6天 B．氡222的半衰期是3.8天 C．若升高温度，氡222的半衰期将变长 D．若升高温度，氡222的半衰期将变短 3．α粒子散射实验装置如图所示，下列说法正确的是（　　） A．α粒子散射实验证明了汤姆孙提出的“西瓜模型”是正确的 B．由于电子对α粒子的库仑引力很小，所以在a处观察到绝大多数α粒子 C．在b、d两处，打在荧光屏上的α粒子数几乎相同 D．由实验数据可以估算出金原子核直径的数量级 4．如图为氢原子能级示意图，氢原子的能级公式为，其中是基态能量。已知光子能量在1.6eV~3.1eV范围内的光为可见光，则大量处于高能级的氢原子向低能级跃迁过程中最多可辐射出几种频率的可见光（　　） A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 5．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一。下列关于核反应方程的说法，正确的是（　　） A．H+H→He+n是衰变 B．U+n→Xe+Sr+10n是目前人类获得核能的主要方式 C．Th→Pa+X中的X是质子 D．H+H→He+n是核聚变，反应后的总质量较聚变前增加 6．秦山核电站生产的核反应方程为，其产物的衰变方程为。下列说法正确的是（    ） A．X是中子 B．可以用作示踪原子 C．来自原子核外 D．经过一个半衰期，10个将剩下5个 7．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 8．核电池又叫“放射性同位素电池”，它是通过半导体换能器将同位素在衰变过程中放出的具有热能的射线转变为电能制造而成。某核电池由放射性同位素制成，已知衰变为铀核（符号），其半衰期为88年，若该电池在第一年内的平均功率为，其发电效率为，不考虑其他衰变，则下列说法中正确的是（　　） A．该核反应为衰变 B．经过44年，该核电池中的放射性同位素有一半发生衰变变成了 C．该核电池在第一年内释放的核能约为 D．该核电池在第一年内亏损的质量约为 9．下列五幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（  ） A．图甲：原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成，而质子和中子则由更小的微粒组成 B．图乙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 C．图丙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能 D．图丁：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 10．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片，如图所示。已知两个相切圆的半径分别为r1、r2，则下列说法正确的是（　　） A．原子核可能发生β衰变 B．径迹2不可能是衰变后新核的径迹 C．若衰变方程是，则r1：r2=1：45 D．若衰变方程是，则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为117：2 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共17分。 11．（1）如图所示是研究光电效应规律的电路。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为 eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数 。（选填“为零”、或“不为零”） （2）快中子增殖反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239（）很不稳定，经过 次β衰变后变成钚239（），写出该过程的核反应方程式： 。设静止的铀核发生一次β衰变生成的新核质量为M，β粒子质量为m，释放出的β粒子的动能为，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求一次衰变过程中的质量亏损 。 12．人类对原子结构的认识，涉及许多实验的探究及众多科学家的创造性思想。    （1）1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况（图甲），断定阴极射线是 （填“电磁波”或“电子”），进而认为原子是一个球体，提出原子“西瓜模型”或“ 模型”； （2）1909年，卢瑟福与他的学生进行了α粒子散射实验（图乙），提出了原子核式结构模型。如图是α粒子散射实验的图景。图中实线表示α粒子的运动轨迹。其中沿轨迹2运动的α粒子在b点时距原子核最近。下列说法不正确的是( )    A．绝大多数α粒子运动的轨迹类似轨迹1，说明原子中绝大部分是空的 B．发生超过大角度偏转的α粒子是极少数的 C．沿轨迹2运动的α粒子的加速度先增大后减小 D．沿轨迹2运动的α粒子的电势能先减小后增大 三、计算题：本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．锝是第一种被人工制造的放射性元素，可以作为放射性药物用于“心脏灌注显像”的检测技术。含放射性元素锝的注射液注入被检测者的动脉中，通过血液循环均匀地分布到血液中，这时可利用其射线对被检测者的心脏进行造影。 (1)写出发生β衰变，生成的核反应方程； (2)锝的衰变规律如图所示，求锝的半衰期； (3)若上午8点注射锝的质量为m0，求次日凌晨2点剩余锝的质量m。 14．实验中观察到，静止在匀强磁场中点的原子核发生某种衰变，衰变产生的新核与发出的射线恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图，已知1、2轨迹的半径之比为7∶1，新核中质子数与中子数相等。 (1)问：原子核发生的何种衰变；磁场的方向； (2)已知质子的质量是电子的1836倍，求1、2轨迹的周期之比； (3)写出衰变方程。 15．鉴于核裂变产生的放射性废料，对环境造成很大污染。核物理学家致力于核聚变发电，以减少核污染。核聚变最常用的材料是氢的同位素和，一个和一个发生核聚变生成一个粒子和一个中子。已知的比结合能是，的比结合能是的比结合能是7.03MeV，中子的结合能为0，光速元电荷。求 （1）写出上述核反应方程； （2）一个氘核与一个氚核聚变过程释放出的能量； （3）一个氘核与一个氚核聚变过程中质量亏损多少kg。（结果保留两位有效数字） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $