第五章 原子核 A卷 基础达标-【金试卷】2025-2026学年高二物理选择性必修第二册&选择性必修第三册同步单元双测卷（人教版）

第五章 原子核 A卷 基础达标 测试建议用时：45分钟满分：100分 一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分.每小题只有一个 墨 选项符合题目要求) 1.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.下列说法正确的是 () 密 A.汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现阴极射线是原子核中的 中子变为质子时产生的β射线 p 封 B.卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核有复杂 的结构 C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素 D.查德威克用α粒子轰击铍原子核，发现了质子 2.关于天然放射现象，下列说法正确的是 内 A.Y射线在磁场中不能发生偏转 B.α射线是由氦原子核衰变产生的 不 C.β射线是原子核外的电子受激跃迁而产生的 D.工业上常用α射线来探测塑料板或金属板的厚度 如 3.在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰 期较短的Pb,其衰变方程为Pb→Bi十X.以下说法正确的 答 是 ( A.衰变方程中的X是电子 题 B.升高温度可以加快Pb的衰变 C.8Pb与9Bi的质量差等于衰变的质量亏损 D.方程中的X来自于Pb内质子向中子的转化 4.如图所示，放射性元素在衰变过程中释放的α、B、Y三种射线，分 别进人匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是 () 丝 2 部 A.①⑥表示β射线，其穿透能力最强 B.②⑤表示Y射线，其穿透能力最弱 C.③④表示α射线，其电离能力最强 D.②⑤表示Y射线，其电离能力最强 5.2021年三星堆考古又有了新发现.考古学家用碳14年代检测方 法发现出土文物属于商代晚期.用中子轰击氮14可以产生碳 14,核反应方程为0n十4N→4C+X,碳14具有放射性，放出一种 射线后又产生氨14，核反应方程为：4C→4N+Y,则下列判断正 确的是 ( A.X为B粒子 B.X为质子 C.Y为a粒子 D.Y为中子 6.2021年4月13日，日本政府的内阁会议上，计划将福岛第一核 电站的125万吨污水排入大海.核污染水经二次处理后，仍含难 以清除的氚和铯、锶等60多种高污染核素.绿色和平组织核专家 指出，核废水在数千年内都存在危险，并可能造成基因损害.已知 氚的半衰期为12.5年.当氚的含量变为原来的百分之一时，至少 需要经过 ( A.75年 B.87.5年 C.100年 D.112.5年 7.中国科学家首次合成新核素铀14U,其衰变方程为U→He +°Th,对于衰变过程中a粒子形成的研究有重要意义.已知 U的质量为m1,He的质量为m2,°Th的质量为m,真空中光 速为c,以下说法正确的是 A.2U的半衰期随温度升高而变大 B.单个铀2U衰变时释放的能量为(m一m2一m)c2 C.现有的核能发电是运用了衰变过程释放的能量 D.经过两个半衰期，U的全部原子核发生衰变 8.下列说法中正确的是 ( A.在衰变方程239Pu→X十He十Y中，X原子核的质量数是234 B.核泄漏事故污染物13？Cs能够产生对人体有害的辐射，其核反 应方程为3Cs→1Ba十X,可以判断X为正电子 C.放射性物质131I的衰变方程为3I→11Xe十X,X为中子 D.某人工转变的核反应方程He十3Al→>P+X,其中X为中子 9.如图是原子核的比结合能与质量数的关系图像，通过该图像可以 得出一些原子核的比结合能，如C的比结合能约为7.6 MeV,2He的比结合能约为7MeV,根据该图像判断，下列说法 正确的是 ) 比结合能MeV FeKr Ba 8He氵 1R2 6￥ 4 Li 2 质量数A 0+ 102050100150200250 A.随着原子质量数的增加，原子核的比结合能增大 B.Fe核的结合能最大 C.把！O分成8个质子和8个中子，会发生质量亏损 D.3个He核结合成1个1C核，释放约7.2MeV的能量 10.硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术，其原理是进入癌细胞内 的硼核(B)吸收慢中子，转变成锂核(3Li)和α粒子，释放出Y 光子.已知核反应过程中质量亏损为△m,释放的Y光子的能量 为E。,真空中光速为c,下列说法正确的是 ( ) a粒子 A.核反应方程为B+n→Li+He B.该核反应属于a衰变 C.核反应中释放出的核能为△mc2十E。 D释放的Y光子在真空中的动摄为号 选择性必修第三册55 二、实验或填空题（本题共2小题，共22分） 11.(10分)如图所示是利用放射线自动控制铝板厚度的装置，假如 放射源能放射出α&、B、Y三种射线，而根据设计，该生产线压制的 是3mm厚的铝板，那么是三种射线中的 射线对控制 厚度起主要作用.当探测接收器单位时间内接收的放射性粒子 的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M、N两个轧辊间 的距离调 (选填“大”或“小”)一些 放射源 M N 探测接收器 12.(12分)自然界中一些放射性重元素往往会发生一系列连续的 衰变，形成放射系.如图是从U开始的锕系图.纵坐标N表示 ,横坐标Z表示 ,从U→Po,有 次a 衰变， 次3衰变. 144 U 142 The 140 钢系 Ac Pa 138 Th 136 Ra 134 132 130 128 Pb文Bi 126/T 12 Pb 8082848688909294Z 56选择性必修第三册 三、计算题（本题共2小题，共38分） 13.(18分)放射性同位素1C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来 判定古代生物体的年代。 (1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子N后，会形 成C,14C很不稳定，易发生3衰变，其半衰期为5720年，写出 有关的2个核反应方程；若β衰变过程中释放的核能为E,则该 反应过程中质量亏损为多少？（真空中光速为c) (2)若测得一古生物体遗骸中14C含量只有活体中的12.5%，则 此遗骸的年代约有多少年？ 14.(20分)两个氘核结合成一个氦核，已知氘核质量为2.014u,氨 核质量为4.002u. (1)写出相应的核反应方程； (2)求出1kg氘完全结合成氦时可以释放出的能量.已知阿伏 加德罗常数Na为6.0×1023mol-1,氘核的摩尔质量为2g/ mol,1u相当于931.5MeV的能量（结果保留2位有效数字）.所以电子在第1轨道运动的动能E=名n2- 2r1 同理电子在第n轨道运动时的动能Em一2， 则电子在第1轨道运动时氢原子的能量为E=一6 ke2 e2 =一k r12r1 2r1 同理，电子在第n轨道运动时氢原子的能量En=一kg十 又因为rm=nr1 (2)由(1)可知，电子在第1轨道运动时氯原子的能量E,=一6 2r1 电子在第2轨道运动时氢原子的能量E一是号 所以电子从第2轨道跃迁到第1轨道所释放的能量为△E=E,一E,= 8r1 （)电子在多1软道运动时氢原子的能量-后=-6品 设氢原子电离后电子具有的动能为Ek,根据能量守恒有Ek=E4十△E 将特瓜=十-密 第五章原子核 A卷基础达标 1.C汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现阴极射线是带负电的粒子，且质量非常小， 并未发现该射线是中子变为质子时产生的B射线，故A错误；卢瑟福通过α粒子散 射实验，证实了原子是由原子核和核外电子组成的，但他没有揭示原子核有复杂的 结构，故B错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(R)两种新元素，故C 正确；查德威克用粒子轰击铍原子核，发现了中子，故D错误. 2.AY射线不带电，为电磁波，故其在磁场中运动时不会发生偏转，A正确；α射线是 由α衰变产生的氨原子核组成的，B错误；B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时产生的高速电子形成的，C错误；Y射线的穿透性较强， 工业上常用Y射线来探测塑料板或金属板的厚度，D错误. 3.A根据质量数和电荷数守恒可知，X是电子，A正确；放射性元素衰变的快慢是由 核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件无关，B错误；28Pb 与Bí和电子X的质量差等于衰变的质量亏损，C错误；方程中的X来自于2Pb 内中子向质子的转化，D错误. 4.C①⑥表示B射线，Y射线穿透能力最强，A错误；②⑤表示Y射线，其穿透能力最 强，电离能力最弱，B、D错误；③④表示α射线，其电离能力最强，C正确. 5.B根据质量数守恒、电荷数守恒可以判断，X的质量数为1，电荷数为1，所以X为 质子，Y的质量数为0，电荷数为一1，所以Y为B粒子，选项B正确，A、C、D错误. 6B报据本来期公式m-m(位)广，可知0一（合）产，部得心875年，或项B 正确. 7.BU的半衰期由原子核内部结构决定，与所处环境温度无关，A错误；由质能方 程可得，单个铀U衰变时释放的能量为△E=△mc2=(m1-m2一m3)c2,B正确；现 有的核能发电是运用了重核裂变过程释放的能量，C错误；每经过一个半衰期，就有 半数原子核发生衰变，故经过两个半衰期，有子的影U原子核发生衰变，D错误， 8.D根据质量数守恒可得，X原子核的质量数A=239一4=235，A错误；根据质量数 守恒和电荷数守恒知，1Cs→16Ba十X中的X为电子，B错误；13I→14Xe十X中， 根据衰变过程中质量数和电荷数守恒可知，X为B粒子，C错误；人工转变的核反应 方程为麦He十3Al→O十X,由质量数和电荷数守恒可知，X为中子，D正确. 9.D由图像可知，质量数大于56时，随着原子质量数的增加，原子核的比结合能减 小，A错误；F核的比结合能最大，是最稳定的，结合能的大小还与核子数有关，B 错误；把18O分成8个质子和8个中子，需要吸收能量，不会发生质量亏损，C错 误；He的比结合能约为7MeV,3个He核的结合能E1=7MeVX4X3=84 MeV,1号C的比结合能约为7.6MeV,1个1C核的结合能E2=7.6MeVX12=91.2 MeV,则△E=E2-E1=7.2MeV,D正确. 10.D根据质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程应为gB十0n→3Li十H,A错误； 核反应过程中，有中子参与反应，虽然生成物有《粒子，但不是《衰变，B错误；由质 能方程可知，核反应中放出的核能为△B=△m2,C错误：根据E=h会，A=合可 得力=B,D正确】 C 11.答案8大 解析a射线不能穿过3mm厚的铝板，Y射线又很容易穿过3mm厚的铝板，基本 不受铝板厚度的影响，而B射线刚好能穿透几毫米厚的铝板，因此厚度的微小变化 会使穿过铝板3射线的强度发生较明显变化，所以是B射线对控制厚度起主要作 用.若超过标准值，说明铝板薄了，应将两个轧辊间的距离调节得大些. 12.答案中子数核电荷数（或质子数）52 解析由题图可看出U横坐标的数值与纵坐标的数值之和等于其原子的质量 数，横坐标Z表示原子的核电荷数（即质子数），则纵坐标N表示的是中子数；由题 图知从U→P0,质子数减少8，中子数减少12，设经过n次a衰变，m次B衰变，有 4n=20,2n-m=8,解得n=5,m=2. 18.答案(1D4N+i一gc+H4C-N+-e号 (2)17160年 解析(1)根据质量数守恒和电荷数守恒可得N+n→1C+1H,1C→1N+1e 由安因斯超质能方程E=△mc2,可得△m=号 (2)由题知古生物体遣骸中号C含量只有活体中的12.5%，故有m套=m(3)” 代入数据解得n=3,则有t=3T=3×5720年=17160年 14.答案(1)H+H→He (2)3.6×1027MeV 解析(1)核反应的方程为？H十H→号He (2)两个氘核结合成一个氨时释放的能量 △E=2X2.014u-4.002u×931,5MeV=24.22MeV 1kg氘中含有的氘核教N=mNA=1000×6.0X1023=3.0X1026 mo 2 1kg氘完全结合成氨时可以释放出的能量EYAE=3X1025 -×24.22MeV 2 =3.6×1027MeV B卷素养提升 1.D组成原子核的核子数越多，结合能越大，A错误；质量中等的原子核，比结合能较 大，因此组成原子核的核子数越多，它的比结合能不一定越大，B错误；比结合能越 大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，C错误，D正确. 2.A①是重核裂变，A正确；据电荷数、质量数守恒可知，x2为H,B错误；根据电荷 数、质量数守恒可知，③中的x3是He,故③是a衰变，C错误；根据电荷数、质量数 守恒可知，x4为质子，D错误. 3.B经过2T利余费U为m=2m(合)°-受，发生滚变的为，故A项错误，B项 正确；虽然8U发生衰变，但衰变的产物大部分仍然存在于矿石中，经过2T后，矿石 的质量仍然接近2M,故C项错误；经过时间3T后该矿石中8U的质量还剩m2= 2m(合)》广=受D项错灵。 4.A比结合能越大，原子核越稳定，则He核比Li核更稳定，选项A正确；Ba核比Kr 核的核子数多，比结合能小，选项B错误；U核比B核的核子数多，结合能大，比结 合能小，选项C错误；两个H核结合成H核，即比结合能小的原子核反应生成比结 合能大的原子核，会释放能量，选项D错误. 5.A根据质能方程可知，一个氘核和一个氚核发生核反应，放出的能量为△E= △mc2,因此1mol氘和1mol氚完全发生核反应，释放的能量为E=NA△E= NA△mc2,选项A正确. 6.B煮子在难场中袋匀建圈周茫动，根据牛顿第二定律，有mB=m,故r眉：粒 子衰变过程中不受外力，系统动量守恒，故生成的两个粒子的动量等大、反向，故r= 眉℃。大圆与小国的半径之比为42：1，故生成的两个粒子的电荷量之比为 1：42;根据电荷数守恒，生成物是a粒子，则衰变方程应该是器Rn→2Po十He,B 正确. 7.D原子核的衰变过程满足动量守恒，粒子与反冲核的速度方向相反，根据左手定则 判断得知，粒子与反冲核的电性相反，则知粒子带负电，所以该衰变是B衰变，此粒 子是B粒子，特号为9©；常电粒子在匀强磁场中做圃周运动，满足qB=m”, ,可得 半径r一器由于两带电粒子动量大小相等，方向相反，可见，与？成反比，由题建 知，大圆与小圆的半径之比为7：1，则粒子与反冲核的电荷量之比为1：7，所以反冲 核的电荷量为7，电荷数是7，其符号为4N,所以碳14的衰变方程为4C→01e十4 N,D正确. 8.AC根据三种射线的特点与穿透性，可知Y射线的穿透本领比B粒子的强，A正确； 根据β衰变的本质可知，3粒子是原子核内的一个中子转变为质子时产生的，B错 误；根据质能方程可知，核反应中释放的能量为E=(m1一m2一m3)c2,C正确；半衰 期具有统计意义，对个别的原子没有意义，D错误. 9.BD核反应堆中，镉棒可以吸收中子，使得反应速度变慢，故A错误；根据链式反应 的条件可知，铀块体积只有在大于临界体积时才能发生链式反应，故B正确；根据比 结合能的变化特点可知，核子结合成中等大小的核，平均每个核子的质量亏损最大， 其比结合能最大，故C错误；b是Y射线，是一种波长很短、电离能力较弱、穿透能力 较强的电磁波，故D正确. 10.BC核裂变的过程中释放核能，根据质能方程可知，该核反应过程中质量有所减 少，A错误；根据链式反应的条件可知，铀块体积必须达到临界体积，有中子通过 时，才能发生链式反应，B正确；核裂变产物B属于中等质量的原子核，根据原子 核的比结合能与质量数的关系可知，裂变产物B的比结合能大于重核U的比 结合能，C正确；根据质能方程知△E=△mc2=(mU一mBa一mKr-2mn)c2,D错误. 11.ABD核反应方程为3He→1号C,选项A正确；氨闪过程中质量亏损△m=3mHe mc=0.0078u,由爱因斯坦质能方程得，释放的能量为△E=△mc2≈7.27MeV,选 项B正确：设4kg的He的物质的量为m,则n=得M=4X103kg/mol,授4kg 的He中含有He的个数为N,则N=nNA,NA=6.02×1023mol-1,解得N= 6.02X102,递项C错误；结合核反应方程，反应释放的总能量为E=·△E,设 E 对应标准煤的质量为m,则m0一2.9X10·kg,联立解得m≈8.05X10k8, 选项D正确. 12.答案64124 解析因为a衰变改变原子核的质量数，而B衰变不会，所以a衰变次数n= 232一208=6；每经过一次。衰变，原子核电荷数减少2，铅核的电荷数与钍核经过 4 参考答案93