第五章 原子核 培优章末练习-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第五章《原子核》培优章末练习 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（24-25高二下·江苏南通·期中）电磁波在生产、生活中有广泛应用。下列关于电磁波的应用正确的是（　　） A．X射线可以用来检查人体的内部器官 B．控制电视、空调的遥控器使用的是微波 C．卫星用红外遥感技术拍摄云图照片，因为红外线穿透能力较强 D．射线的穿透力很强，经常在医学中用于探测人体骨折情况 2．（24-25高二下·陕西西安·期末）烟雾探测器使用了一种半衰期为年的放射性元素镅来探测烟雾。当正常空气分子穿过探测器时，镅衰变所释放的射线会将它们电离，从而产生电流。一旦有烟雾进入探测腔内，烟雾中的微粒会吸附部分射线，导致电流减小，从而触发警报。则（　　） A．镅放出的是射线 B．镅放出的是γ射线 C．的镅经年将有发生衰变 D．发生火灾时，烟雾探测器中的镅因温度升高而半衰期变短 3．（25-26高三下·湖南·阶段练习）2023年1月在俄罗斯与乌克兰紧张的战争局势下，人们对第三次世界大战和核战争爆发的担忧达到了前所未有的高度。下面关于核能的说法正确的是（　　） A．核裂变和核聚变反应中质量和能量均不守恒 B．核裂变和核聚变中释放的能量就是原子核的结合能 C．组成原子核的核子越多，它的比结合能一定越大 D．比结合能越大，原子核中核子结合得一定越牢固，原子核就越稳定 4．（24-25高二下·黑龙江哈尔滨·阶段练习）下列核反应中属于衰变的是（　　） A． B． C． D． 5．（24-25高二下·湖南·期末）下列说法正确的是（　　）    A．在图甲所示的实验中，对于某种金属，超过极限频率的入射光强度越大，所产生的光电子的最大初动能就越大 B．氢原子的能级结构如图乙所示，一个氢原子从能级跃迁至能级，释放的光子能量为 C．氡的半衰期是3.8天，由图丙可知16个氡原子在7.6天后，一定只剩下了4个 D．丁图所示的重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为 6．（25-26高二下·贵州遵义·阶段练习）原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中不正确的是（　　） A．核的结合能约为128MeV B．核比核更稳定 C．两个核结合成核时吸收能量 D．核中核子的平均结合能比核中的小 7．（25-26高二下·河北张家口·阶段练习）如图所示，一个静止的铀原子核在垂直纸面向里的匀强磁场中发生衰变，核反应方程为，各粒子均在纸面内运动，以下说法正确的是（　　）    A．和的质量之和与相等 B．和在磁场中做圆周运动的绕向相反 C．和在磁场中做圆周运动的轨迹半径之比为1︰45 D．和的动能之比为2︰117，在核反应堆中常用α射线轰击使之发生链式反应。 8．（25-26高三上·广东深圳·期末）如图为我国研制的一种全新微型核能电池，可以实现五十年稳定安全自发电。它利用镍核（）同位素衰变成铜核（）同位素，释放的能量被半导体转换器吸收并转化为电能。下列说法正确的是（　　） A．镍核衰变产生的射线是粒子流 B．铜核的质量数等于64 C．镍核的结合能比产生的铜核结合能大 D．衰变中伴随产生的射线是由铜核跃迁发出的 二、多选题 9．（25-26高三上·海南海口·期末）几十亿年后太阳内部氢元素消耗殆尽，内部高温高压使三个氦核发生短暂的热核反应，被称为氦闪，核反应方程为 该反应放出的能量为E，真空中光速为c。 则（　　） A．该反应属于核聚变 B．X核中有 6个核子 C．氦核的比结合能为 D．该反应的质量亏损为 10．（25-26高二·广东广州·期末）下列说法中正确的有（　　） A．比结合能越大，原子核越稳定 B．原子核比原子核数少16个中子 C．放射性元素与别的元素形成化合物时不再具有放射性 D．因为裂变时释放能量，根据，所以生成物的总质量减少 三、实验题 11．（2025高二·上海·学业考试）太阳能是一种清洁能源，太阳能电池可以将太阳能转变为电能并加以利用。我国在这一方面位居世界前列。 （1）太阳能是依据太阳的__________活动导致的。 A．核裂变           B．核聚变              C．化学变化 （2）辐射频率是指单位时间内的辐射的总能量。按照国际单位制，辐射频率的国际单位可以表示为( ) A．kg·m2/s3 B．kg·m2/s2 C． kg·m/s2 D．kg·m/s （3）小何利用如图（a）所示电路研究太阳能电池的伏安特性。连接电路后，闭合开关S，在光照条件和温度不变的情况下，改变电阻箱Rx的阻值，记录电压表示数U和电流表示数I，并多次重复该过程。将实验数据描在U-I图中，得到图（b）。    ①根据图中的数据点画出U-I图像。_______ ②由图线可知，当U= 14.0V时，该太阳能电池的输出功率为________。（结果保留3位有效数字） ③定值电阻R0为10.0Ω，当电阻箱Rx的阻值为90.0 Ω时，电阻箱Rx两端的电压为_______（结果保留3位有效数字） 四、解答题 12．（24-25高二下·河南焦作·期末）氡（）是一种天然的放射性元素，氡核发生衰变后变成钋核（），氡的衰变规律如图所示。已知核质量为，核质量为，粒子的质量为，原子质量单位相当于的能量。 (1)写出衰变方程； (2)原子核衰变为的过程中释放的能量为多少； (3)假设一块矿石中含有的，经过19天后，还剩多少。 13．（25-26高二下·全国·课后作业）考虑以下两对核：C和C，B和C，它们在哪一方面是相似的？在哪一方面不同？ 14．（24-25高二下·宁夏石嘴山·期末）镭（）是历史上第一个被分离出来的放射性元素，已知能自发放出粒子而变成新核，已知的质量，的质量，粒子的质量。如图所示，一个静止的镭核在匀强磁场中发生衰变，衰变后两粒子运动平面与磁场垂直（涉及比值时，质量可取整数）求： （1）粒子与核在磁场中运动的半径之比和周期之比； （2）衰变过程中放出的能量（）。    试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《第五章《原子核》培优章末练习-2025-2026学年高中物理人教版选择性必修第三册》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A A D C B C C D AD AD 1．A 【详解】A．X射线可以用来检查人体内部器官是否有病变，如医院用X射线拍片子，故A正确； B．控制电视、空调的遥控器使用的是红外线，故B错误； C．卫星用红外遥感技术拍摄云图照片，因为红外线衍射能力较强，故C错误； D．射线的穿透力很强，可以用于探测金属部件内部的缺陷，探测人体骨骼的是X射线，故D错误。 故选A。 2．A 【详解】A B．镅会释放出射线将它们电离，从而产生电流，而三种射线中，α射线能使空气电离，故A正确，B错误； C．镅的半衰期为432年，当经864年，发生两次衰变，1mg的镅将衰变掉四分之三即0.75mg，还剩下0.25 mg没有衰变，故C错误； D． 半衰期与外界因素无关，故D错误； 故选A。 3．D 【详解】A．核裂变和核聚变均放出核能，则均存在质量亏损，所以质量不守恒，但能量守恒，选项A错误； B．原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开所需要能量叫做原子核的结合能，这个能量也是核子结合成原子核而释放的能量，核裂变和核聚变中释放的能量是由于质量亏损而释放的能量，所以不是原子核的结合能，选项B错误； C．组成原子核的核子越多，它的结合能越大，但比结合能不一定越大，选项C错误； D．比结合能越大，原子核中核子结合得一定越牢固，原子核就越稳定，选项D正确。 故选D。 4．C 【详解】A．氘核与氚核聚变生成氦核和中子，属于核聚变，故A错误； B．α粒子（He核）与氟核反应生成氖核和质子，属于人工核转变，故B错误； C．钠-24的原子核自发转变为镁-24，同时释放出β粒子（电子），原子序数增加1，质量数不变，符合β衰变的特征，故C正确； D．铀-235吸收中子后裂变为钡和氪，并释放中子，属于核裂变，故D错误。 故选C。 5．B 【详解】A．光电效应实验中所产生光电子的最大初动能与入射光强度无关，与入射光的频率有关，故A错误； B．由 故B正确； C．对于一个特定的原子，我们只知道它发生衰变的概率，而不知道它将何时发生襄变。放射性元素的半衰期是对大量原子核的行为的统计预测，对少量原子核而言是没有意义的，故C错误； D．铀核裂变的核反应方程式为 故D错误。 故选B。 6．C 【详解】A．核的比结合能约为，核的结合能约为 故A正确； B．比结合能越大，原子核越稳定，由图像可知，核比核比结合能大，所以核比核更稳定，故B正确； C．两个比结合能小的核结合成比结合能大的核时，会释放能量，故C错误； D．由图像可知，核中核子的平均结合能比核中的小，故D正确。 选错误的，故选C。 7．C 【详解】A．原子核在衰变过程中要释放核能，出现质量亏损，所以和的质量之和小于质量，故A错误； B．原子核发生的是α衰变，生成物和核均是带正电的粒子，在磁场中均沿逆时针方向做匀速圆周运动，绕向相同，故B错误； C．原子核在发生α衰变过程中遵守动量守恒，衰变之前静止，衰变后生成的和核动量等大反向，根据洛伦兹力充当向心力知 可见在磁场中轨迹的半径之比等于电荷量的反比，即 故C正确； D．根据动量和动能的关系 在核反应堆中是利用中子轰击核使之发生链式反应，故D错误。 故选C。 8．D 【详解】AB．根据质量数守恒和电荷数守恒，镍核衰变方程为 衰变产生的是β粒子（电子），铜核质量数也为63，AB错误； C．自然界中的放射性衰变通常是自发进行的，即从不稳定的核转变为更稳定的核。 镍核衰变为铜核，说明铜核比镍核更稳定，即铜核的结合能（总结合能）比镍核大，C错误； D．γ射线是原子核衰变发生后，新生成的原子核处于高能级的激发态，当它跃迁回低能级（基态）时释放出的高能光子。 题目中提到的γ射线是由衰变后生成的铜核从激发态跃迁到基态时发出的，D正确。 故选D。 9．AD 【详解】AB．根据质量数和核电荷数守恒，可知核反应方程为 属于轻原子核结合成较重原子核反应，所以该反应属于核聚变，又核子数为质子数加上中子数等于质量数，故A正确，B错误； C．比结合能又称平均结合能，等于结合能除以核子数，结合能是自由分散的核子结合成原子核所释放的能量，并不是该反应放出的能量为E，所以X核的比结合能不为，故C错误； D．根据爱因斯坦质能方程 又因为该反应放出的能量为E，所以该反应的质量亏损为，故D正确。 故选AD。 10．AD 【详解】A．比结合能越大，将核子分解需要的能量越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故A正确； B．比质量数少28，质子数少了10，即中子数少了18个，故B错误； C．放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故C错误； D．该核反应过程中，发生质量亏损，释放能量，但是反应后总质量减少，故D正确。 故选AD。 11． B A    2.38 13.5 【详解】（1）[1]太阳能是依据太阳的核聚变活动导致的。 故选B。 （2）[2]根据 辐射频率的国际单位可以表示为。 故选A。 （3）[3]U-I图像如图所示。    [4]由图可知当U= 14.0V时，电流为，该太阳能电池的输出功率为 （5）[5]和两端的电压为 做图线，交太阳能电池U-I图像于。电阻箱Rx两端的电压为    12．(1) (2) (3) 【详解】（1）根据质量数和电荷数守恒可得衰变方程为 （2）上述衰变过程的质量亏损为 释放的能量为 （3）由图可知，的半衰期为 剩余的质量为 13．C和C的质子数相同，中子数不同，是同位素；B和C质量数相同，但质子数和中子数均不同，是不同原子核 【详解】C和C的质子数相同，中子数不同，是同位素；B和C质量数相同，但质子数和中子数均不同，是不同原子核。 14．（1），；（2） 【详解】（1）静止的镭核衰变时动量守恒，粒子与核运动方向相反，因此均带正电，在磁场中所受洛伦兹力方向相反，偏转方向相反；又因粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，故两粒子的运动轨迹为两外切圆，由动量守恒知 由 可得 由电荷数守恒可知核的电荷量为 可知粒子与核在磁场中运动的半径之比 由周期公式 可知粒子与核在磁场中运动的周期之比为 （2）衰变过程中的质量亏损 衰变过程中放出的能量为 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $