专题一 原子核 期末复习专项训练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 聚焦原子核物理核心考点，以守恒思想为主线，通过概念辨析与定量计算结合，系统构建从核反应规律到能量转化的解题体系。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |概念辨析|7题（如第2、3题）|物理学家贡献对比、衰变本质分析|从原子结构发现史→核衰变类型→半衰期特性，形成物质观念认知链| |定量计算|6题（如第1、9题）|半衰期公式应用、电流微观计算|结合数学工具实现衰变规律→物理量定量转换，体现科学推理| |综合应用|3题（如第15、16题）|核反应方程书写、质能方程推导|守恒定律（质量数/电荷数）→质量亏损→能量计算，构建模型建构思维|

莘县一中64级高二物理资料 编号：63LWL5620250523 编制：贾明阳 审核：物理组 专题一原子核 一、单选题 1. 若干放在天平左盘上，右盘放420g砝码，天平平衡。当Bi发生α衰变经过一个半衰期，欲使天平平衡，应从右盘中取出砝码的质量为（　　） A．210g B．105g C．4g D．2g 2. 在近代物理的研究过程中，下列说法中正确的是（     ） A．普朗克首次提出了“能量子”假说，成功解释了光电效应现象 B．贝克勒尔发现了天然放射性现象表明原子核具有复杂结构 C．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，并成功解释了氢原子光谱分立的特征 D．J.J.汤姆孙通过研究阴极射线发现了质子 3. 关于原子结构和原子核，下列说法中正确的是（　　） A．衰变放出的电子是由核内的中子转化的 B．天然放射现象的发现，揭示了原子是有内部结构的 C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 D．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态及外部条件有关 4. 某元素可表示为，则下列可能为该元素同位素的是（　　） A． B． C． D． 5. “玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将衰变释放的核能一部分转换成电能。的衰变方程为，则（　　） A．衰变方程中的X等于233 B．的穿透能力比γ射线强 C．比的比结合能小 D．月夜的寒冷导致的半衰期变大 6. 关于太阳上进行的核聚变，下列说法正确的是（　　） A．核聚变需要在高温下进行 B．核聚变中电荷不守恒 C．太阳质量不变 D．太阳核反应方程式： 7. 我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”。其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素，科学家尝试使用核反应产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是（　　） A．Y为 B．Y为 C．Y为 D．Y为 8. 2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为 。假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为（光速为） A． B． C． D． 9. 氚核发生β衰变成为氦核。假设含氚材料中发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2104 s时间内形成的平均电流为5.010-8 A。已知电子电荷量为1.610-19 C，在这段时间内发生β衰变的氚核的个数为（　　） A． B． C． D． 10. 2024年是中国航天大年，神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天，部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知衰变为的半衰期约为29年；衰变为的半衰期约87年。现用相同数目的和各做一块核电池，下列说法正确的是（　　） A．衰变为时产生α粒子 B．衰变为时产生β粒子 C．50年后，剩余的数目大于的数目 D．87年后，剩余的数目小于的数目 11. 原子核的比结合能随质量数的变化图像如图所示，根据该图像和对核能的认识，下列说法正确的是（　　） A．质量数越大，比结合能越大 B．质量数较小的轻核结合成中等质量的核时要吸收能量 C．比结合能越大的原子核，核子平均质量越小 D．一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的质量之和一定大于原来重核的质量 12. 正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（　　） A．磁场方向垂直于纸面向里 B．轨迹1对应的粒子运动速度越来越大 C．轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大 D．轨迹3对应的粒子是正电子 13. 镅是一种人工获得的放射性元素，符号Am，原子序数95，具有强放射性，常用于薄板测厚仪、温度计、火灾自动报警仪及医学诊疗仪器上。其衰变方程为。下列说法正确的是（　　） A．该衰变为β衰变 B．原子核比原子核的中子少4个 C．镅241的衰变会随环境温度降低逐渐变慢 D．衰变后原子核处于高能级，向低能级跃迁辐射出γ射线 二、多选题 14. 中国物理学家钱三强与何泽慧等合作，在利用中子打击铀的实验中，观察到三分裂变和四分裂变现象，其中一种裂变反应式是。用mU、mBa、mKr，分别表示、、核的质量，mn表示n粒子的质量，c为真空中的光速，下列说法正确的是（　　） A．该核反应过程中质量有所增加 B．链式反应能否发生跟铀原料的体积有关 C．裂变产物的比结合能大于的比结合能 D．该核反应中放出的核能为（mU-mBa-mKr-3mn）c2 三、解答题 15. 宇宙射线进入地球大气时，同大气作用产生中子，中子撞击大气中的引发核反应产生。已知中子质量为，质子质量为质量为质量为，真空中光速为。 (1)写出该核反应方程并求出一次反应释放的能量； (2)求的比结合能。 16. 一个静止的铀核（原子质量为232.037 2 u）放出一个α粒子（原子质量为4.002 6 u）后衰变成钍核（原子质量为228.028 7 u），已知1 u相当于931.5 MeV的能量（结果保留三位有效数字）。 （1）写出铀核的衰变反应方程； （2）算出该衰变反应中释放出的核能； （3）若释放的核能全部转化为新核和α粒子的动能，则α粒子的动能为多少？ 17. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的铀核（）发生一次衰变，变成钍核（该元素符号为Th），粒子与钍核均在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动。已知钍核的动能为，且在该过程中释放的核能全部转化为两个粒子的动能。已知真空中的光速为c，不计一切阻力和粒子间作用力。 (1)写出该衰变的核反应方程，并求出粒子与钍核做圆周运动的半径之比； (2)求该过程中的质量亏损。 (3)假设磁场方向垂直直面向里，画出两个核的运动轨迹 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 专题一原子核参考答案 1. C 【详解】当Bi发生衰变经过一个半衰期，的有一半发生了衰变，由于的摩尔质量是，Bi共有2摩尔，经过1个半衰期有1摩尔发生衰变，放射出1摩尔的粒子，粒子的摩尔质量是，所以左侧盘中的质量少了，需要从右盘中取出砝码的质量为。故C正确，ABD错误。 故选C。 2. B【详解】A．普朗克首次提出“能量子”假说，成功解释了黑体辐射规律；爱因斯坦提出光子说解释了光电效应现象，故A错误； B．贝克勒尔发现的天然放射性现象中，射线来自原子核内部，表明原子核具有复杂结构，故B正确； C．卢瑟福提出原子的核式结构模型，成功解释了α粒子散射实验；玻尔的原子能级模型成功解释了氢原子光谱分立的特征，故C错误； D．J.J.汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，质子是卢瑟福通过α粒子轰击氮核的实验发现的，故D错误。故选B。 3. A【详解】A．衰变的本质是原子核内的中子转化为一个质子和一个电子（粒子），电子被释放到核外，故A正确； B．天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂内部结构、可再分，原子有内部结构是电子的发现证实的，故B错误； C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变反应，并非核裂变，故C错误； D．放射性元素的半衰期由原子核内部自身的性质决定，与原子所处的化学状态、外部温度、压强等外界条件均无关，故D错误。 故选A。 4. C【详解】同位素之间质子相同，中子不同，可知质量数不同，C正确，ABD错误。 5. C【详解】A．根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为 即衰变方程中的X=234，故A错误； B．是α粒子，穿透能力比γ射线弱，故B错误； C．比结合能越大越稳定，由于衰变成为了，故比稳定，即比的比结合能小，故C正确； D．半衰期由原子核本身决定的，与温度等外部因素无关，故D错误。 6. A【详解】A．因为高温时才能使得粒子的热运动剧烈，才有可能克服他们自身相互间的排斥力，使得它们间的距离缩短，才能发生聚变，故A正确； B．核聚变中电荷是守恒的，故B错误； C．因为太阳一直在发生核聚变，需要放出大量能量，根据质能方程可知是要消耗一定的质量的，故C错误； D．核聚变的方程为题中为核裂变方程，故D错误。 7. 【详解】根据核反应方程根据质子数守恒设Y的质子数为y，则有 可得即Y为；根据质量数守恒，则有 可得 8. C【详解】根据质能方程可知，则每秒钟平均减少的质量为 则每秒钟平均减少的质量量级为。 9. B【详解】根据可得产生的电子数为个 因在β衰变中，一个氚核产生一个电子，可知氚核的个数为1.0×1016个。 10. D【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知衰变为时产生电子，即β粒子，故A错误； B．根据质量数守恒和电荷数守恒可知衰变为时产生，即α粒子，故B错误； CD．根据题意可知的半衰期大于的半衰期，现用相同数目的和各做一块核电池，经过相同的时间，经过的半衰期的次数多，所以数目小于的数目，故D正确，C错误。 11. C【详解】A．根据图像可知，随质量数的增大，原子核的比结合能先增大后减小，故A错误； B．质量数较小的轻核的比结合能小于中等质量的核的比结合能，可知，质量数较小的轻核结合成中等质量的核时要释放能量，故B错误； C．比结合能越大的原子核，原子核越稳定，核子的平均质量越小，故C正确； D．一重原子核衰变成粒子和另一原子核，该核反应释放能量，根据质能方程可知，反应过程存在质量亏损，即衰变产物的质量之和一定小于原来重核的质量，故D错误。 12. A【详解】AD．根据题图可知，1和3粒子绕转动方向一致，则1和3粒子为电子，2为正电子，电子带负电且顺时针转动，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，A正确，D错误； B．电子在云室中运行，洛伦兹力不做功，而粒子受到云室内填充物质的阻力作用，粒子速度越来越小，B错误； C．带电粒子若仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可知 解得粒子运动的半径为 根据题图可知轨迹3对应的粒子运动的半径更大，速度更大，粒子运动过程中受到云室内物质的阻力的情况下，此结论也成立，C错误。 13. D【详解】A．衰变方程为该衰变为α衰变，A错误； B．原子核有146个中子，原子核有144个中子，原子核比原子核多2个中子，B错误； C．半衰期与原子所处环境无关，温度变化不会改变原子核的半衰期，C错误； D．衰变后原子核处于高能级，向低能级跃迁辐射出γ射线，D正确。 14. 14．BC【详解】A．核裂变的过程中释放核能，根据爱因斯坦质能方程可知，该核反应过程中质量有所减少，故A错误； B．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，故B正确； C．核裂变产物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，裂变产物的比结合能大于重核的比结合能，故C正确； D．反应后生成的中子是3个，根据质能方程 15. 【详解】（1）根据核反应前后质量数守恒、电荷数守恒，可得该核反应方程为 根据质量能方程，该核反应一次反应释放的能量 （2）由7个质子和7个中子构成，把分解成单个核子需要吸收的能量（结合能）为 比结合能是结合能与核子数之比，所以其比结合能 16. （1）（2）（3） （1）核反应方程，电荷数守恒，质量数守恒 （2）该衰变反应中释放出的核能 （3）铀核发生α衰变过程中动量守恒 释放的核能全部转化为新核和α粒子的动能 解得α粒子的动能 17. (1)；(2) 【详解】（1）根据原子核衰变时电荷数和质量数守恒，有 设Th核的质量，电荷量 粒子的质量，电荷量 核反应过程的动量守恒，以v1方向为正，有 粒子在磁场中做匀速圆周运动由可知所以 （2）依题意，衰变过程中释放的核能全部转化为两个粒子的动能，有 其中， 由质能方程有 所以 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 $