2023屆高考物理一輪練習(xí)-近代物理原子核衰變（含答案）

1、近代物理原子核衰變一、單選題家庭裝修中不合格的瓷磚、潔具會(huì)釋放出氡86222Rn，氡86222Rn具有放射性，是白血病的重要誘因之一。氡86A. 在高溫天氣里，氡86222Rn的半衰期會(huì)縮短B. 氡86222Rn衰變放出的射線有很強(qiáng)的穿透能力C. 氡86222Rn發(fā)生一次衰變會(huì)減少4下列說法正確的是A. 在鈾核的裂變中，當(dāng)鈾塊的體積小于“臨界體積”時(shí)，不能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)B. 鈾元素的半衰期為T，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，鈾元素的半衰期也發(fā)生變化C. 比結(jié)合能越小，原子核結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定D. 輕核聚變后，比結(jié)合能減少，因此反應(yīng)中釋放能量在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生了一

2、次衰變放射出的粒子在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為R。以m、q分別表示粒子的質(zhì)量和電荷量，生成的新核用Y表示。下面說法不正確的是( )A. 發(fā)生衰變后產(chǎn)生的粒子與新核Y在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡正確的是圖丙B. 新核Y在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為RY=2Z-2RC. 粒子的圓周運(yùn)動(dòng)可以等效成一個(gè)環(huán)形電流，且電流大小為I鈾鉛測(cè)年法是放射測(cè)年法中最早使用，并且準(zhǔn)確度很高的一種測(cè)年方式。它依賴兩個(gè)獨(dú)立的衰變鏈，即半衰期44.7億年的92238U至82206Pb的衰變和半衰期7.04億年的92235A. 92235U衰變成82207Pb，需要經(jīng)歷7次衰變和6次衰變B. 92238U衰變成82206Pb

3、的過程中，只會(huì)放射出射線和射線C. 82207Pb和92235U相比較，92235某靜止的原子核發(fā)生核反應(yīng)且釋放出能量Q，其方程為：，并假設(shè)釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為新核Y和Z的動(dòng)能，測(cè)得其中Z的速度為v，以下結(jié)論正確的是A. Y原子核的速度大小為ECvB. Y原子核的動(dòng)能是Z原子核的動(dòng)能的DF倍C. Y原子核和Z原子核的質(zhì)量之和比X原子核的質(zhì)量大Qc12(c1為光速鈾92238U衰變成86222Rn，氡核86222Rn不穩(wěn)定，會(huì)進(jìn)一步衰變成84A. 鈾92238U衰變成86222Rn要經(jīng)歷4次衰變和3次衰變B. 4個(gè)氡核86222Rn經(jīng)過3.8天后還剩下2個(gè)C. 84以下說法正確的是()A. 放射

4、性元素的半衰期跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，但與外部條件有關(guān)B. 某種頻率的紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能夠發(fā)生光電效應(yīng)，若增大該種紫外線照射的強(qiáng)度，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能并不改變C. 根據(jù)波爾的原子理論，氫原子的核外電子由能量較高的定態(tài)軌道躍遷到能最較低的定態(tài)軌道時(shí)，會(huì)輻射一定頻率的光子，同時(shí)核外電子的動(dòng)能變小D. 用一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)用某一頻率的光入射，有光電流產(chǎn)生，若保持入射光的總能量不變而不斷減小入射光的頻率，則始終有光電流產(chǎn)生目前我國(guó)月球探測(cè)任務(wù)實(shí)現(xiàn)了“五戰(zhàn)五捷”，已完成探月工程“繞、落、回”三步走戰(zhàn)略中的前兩步。預(yù)計(jì)2020年年底之前發(fā)射“嫦娥五號(hào)”，實(shí)現(xiàn)月球區(qū)域

5、軟著陸及采樣返回。玉兔號(hào)月球車是采用核能來提供能量的，它的核能電池系統(tǒng)主要包括兩個(gè)組成部分：一個(gè)裝填钚94238Pu二氧化物的熱源和一組固體熱電偶，使钚238產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為電能，這一系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用壽命為14年。钚238的半衰期為88年，原來靜止的一個(gè)钚238衰變時(shí)放出粒子和光子，生成原子核X。已知钚238、粒子、X的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，普朗克常量為hA. X的中子數(shù)為234B. 钚238放在高壓容器內(nèi)，其半衰期可能變?yōu)?0年C. 該核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為m2+m3-二、多選題下列說法正確的是()A. 氘核分離成質(zhì)子與中子的過程中需要吸收的最小能量就是氘核的結(jié)合能B. 氪90(3690Kr

6、)經(jīng)過一系列衰變成為穩(wěn)定的鋯90(4090Zr)要經(jīng)過1次衰變和4下列說法中正確的是()A. 盧瑟福通過對(duì)天然放射現(xiàn)象的研究，提出原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說B. 氡222的衰變方程是，已知其半衰期約為3.8天，則約經(jīng)過15.2天，16克氡222衰變后還剩1克氡C. 已知中子、質(zhì)子和氘核的質(zhì)量分別為和，則氘核的比結(jié)合能為表示真空中的光速)D. 對(duì)于某種金屬，超過其極限頻率的入射光強(qiáng)度越弱，所逸出的光電子的最大初動(dòng)能越小放射性元素氡(86222Rn)的半衰期為T，氡核放出一個(gè)X粒子后變成釙核(84218Po)，設(shè)氡核、釙核和X粒子的質(zhì)量分別為m1，A. 該過程的核反應(yīng)方程是86222Rn84218Po+2

7、4HeB. 發(fā)生一次核反應(yīng)釋放的核能為(m2關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的說法中正確的是()A. 盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B. 發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程是49Be+24He612C+01n能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一，下列釋放核能的反應(yīng)方程，表述正確的有：A. 是核聚變反應(yīng)B. 13H+12H24He+在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生了一次衰變，放射出的粒子在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為R.以m、q分別表示粒子的質(zhì)量和電荷量，M表示新核的質(zhì)量，放射性原子核用表示，新核的元素符號(hào)用Y表示，該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)化為

8、粒子和新核Y的動(dòng)能，則()A. 新核Y和粒子的半徑之比RRY=Z-22B. 粒子的圓周運(yùn)動(dòng)可以等效成一個(gè)環(huán)形電流，環(huán)形電流大小qB2答案和解析1.【答案】D【解析】【試題解析】【分析】根據(jù)衰變過程的質(zhì)量數(shù)變化和質(zhì)子數(shù)變化判斷衰變過程釋放的粒子，根據(jù)半衰期公式判斷衰變所需的時(shí)間；本題考查了半衰期的定義以及有關(guān)半衰期運(yùn)算，理解其含義，同時(shí)理解有關(guān)半衰期公式中各個(gè)物理量的含義?！窘獯稹侩?6222Rn衰變?yōu)獒?4218Po的衰變方程為86222Rn84218Po+24He，釋放出來的粒子是粒子，粒子電離能力較強(qiáng)，穿透能力較弱，氡86222Rn發(fā)生一次衰變會(huì)減少2個(gè)中子，放射性元素的半衰期與原子核所處

9、的物理環(huán)境和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，由原子核內(nèi)部因素決定，半衰期為【解析】解：A、在鈾核的裂變中，當(dāng)鈾塊的體積小于“臨界體積”時(shí)，不能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，故A正確；B、半衰期的大小與溫度無關(guān)，由原子核內(nèi)部因素決定，故B錯(cuò)誤；C、比結(jié)合能大的原子核，核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，故C錯(cuò)誤；D、輕核聚變后比結(jié)合能增加，因此反應(yīng)中會(huì)釋放能量，故D錯(cuò)誤；故選：A。當(dāng)鈾塊的體積小于“臨界體積”時(shí)，不能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；鈾元素的半衰期不隨溫度的變化而變化；比結(jié)合能越大的原子核，原子核越穩(wěn)定；輕核聚變后，比結(jié)合能增加，反應(yīng)中釋放能量；本題考查了鈾核衰變和裂變以及原子核的結(jié)合能，理解比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定。3.【答案】A【

10、解析】【試題解析】【分析】核反應(yīng)過程質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒，反應(yīng)后核子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，應(yīng)用牛頓第二定律求出粒子軌道半徑，應(yīng)用愛因斯坦質(zhì)能方程分析答題。本題是原子核內(nèi)容與磁場(chǎng)的綜合，首先是衰變問題，質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒；再就是衰變前后動(dòng)量守恒，衰變后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律就能求出半徑之比。【解答】解：A、由動(dòng)量守恒可知衰變后產(chǎn)生的粒子與新核Y運(yùn)動(dòng)方向相反，所以在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡圓外切，根據(jù)qvB=mv2R可得：R=mvqB，可知粒子半徑大，由左手可知兩粒子圓周運(yùn)動(dòng)方向相同，丁圖正確，故A錯(cuò)誤，符合題意；B、由R=mvqB可知RYR=2Z-2，新核Y在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)

11、的半徑為RY=2Z-2R，故B正確，不符合題意；C、圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T=2mqB，環(huán)形電流為I=qT=Bq24.【答案】D【解析】【分析】AB、根據(jù)核反應(yīng)過程質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒和衰變和衰變的特點(diǎn)分析發(fā)生衰變的次數(shù)；C、比結(jié)合能越大原子核越穩(wěn)定；D、根據(jù)半衰期公式m剩=(12)tTm求解質(zhì)量；【解答】A、根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，92235U衰變成82207Pb，衰變一次質(zhì)量數(shù)減少4個(gè)，衰變次數(shù)n=235-2074=7衰變的次數(shù)為n=72+82-92=4，因此要經(jīng)過7次衰變和4次衰變，故A錯(cuò)誤；B、92238U衰變成82206Pb的過程中，除了會(huì)放射出射線和射線之外，還會(huì)伴有射線放出，故B項(xiàng)錯(cuò)

12、誤；C、82207Pb和92235U，相比較，82207Pb【解析】【分析】在衰變過程中，遵守動(dòng)量守恒，根據(jù)動(dòng)量守恒定律和動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系，列式求解Y的動(dòng)量、速度和動(dòng)能。衰變過程類比于爆炸，滿足動(dòng)量守恒和能量守恒，同時(shí)注意動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系式Ek=p22m。【解答】A.靜止的原子核發(fā)生衰變的過程中動(dòng)量守恒，設(shè)Y的速度為v，以Y的方向?yàn)檎较?，則：Fv-Dv=0所以：v=-FvD，即大小為FvD，負(fù)號(hào)表示方向與Z的方向相反。故A錯(cuò)誤；B.動(dòng)能：Ek=12mv2所以Y原子核的動(dòng)能是Z原子核的動(dòng)能關(guān)系：EYEZ=Dv2FV2=FDD【解析】【分析】粒子發(fā)生一次衰變質(zhì)量數(shù)減4，電荷數(shù)減少2，發(fā)生一次衰變

13、，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1，據(jù)此計(jì)算；衰變是發(fā)生在原子核內(nèi)部的，與外界因素?zé)o關(guān)，衰變過后，原子核更穩(wěn)定，比結(jié)合能也越大【解答】A、鈾92238U衰變成86222Rn要經(jīng)歷4次衰變和2次衰變，A錯(cuò)誤；B、半衰期是大量原子的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，4個(gè)氡核的衰變情況存在偶然性，B錯(cuò)誤；C、該衰變過程是自發(fā)進(jìn)行的，原子核變得更加穩(wěn)定，比結(jié)合能增大，C正確；D、半衰期與溫度無關(guān)，D錯(cuò)誤。故選C。【解析】【分析】根據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生條件，可知，光電子的最大初動(dòng)能與入射頻率有關(guān)，與入射的強(qiáng)度無關(guān)；氫原子從高能級(jí)到低能級(jí)輻射光子，放出能量，能量不連續(xù)，軌道也不連續(xù)，由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，電子的動(dòng)能增大，電勢(shì)能減?。煌饨?/p>

14、環(huán)境的變化不會(huì)影響半衰期，從而即可求解。光電效應(yīng)中最大初動(dòng)能與入射頻率有關(guān)，掌握氫原子躍遷能量是不連續(xù)的，軌道是不連續(xù)的，輻射光子后，動(dòng)能增大，電勢(shì)能減小，相反吸收光子后，動(dòng)能減小，電勢(shì)能增加，知道半衰期由原子核自身性質(zhì)決定?！窘獯稹緼.放射性元素的半衰期跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，而與外部條件也無關(guān)，故A錯(cuò)誤；B.紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能夠發(fā)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí)，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能不變，故B正確；C.能級(jí)躍遷時(shí)，由于高能級(jí)軌道半徑較大，速度較小，電勢(shì)能較大，故氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，要釋放一定頻率的光子，同時(shí)電子的動(dòng)能增大，電勢(shì)能減小，

15、故C錯(cuò)誤；D.如果入射光的頻率小于極限頻率將不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，不會(huì)有光電流產(chǎn)生，故D錯(cuò)誤；故選B。8.【答案】D【解析】【分析】本題主要考查衰變，半衰期，解決本題的關(guān)鍵在于衰變過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，元素的半衰期由核內(nèi)部自身的因素決定，與原子所處化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)；衰變過程中會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損?！窘獯稹緼.由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知X的質(zhì)子數(shù)為92，質(zhì)量數(shù)為234，則中子數(shù)為234-92=142，選項(xiàng)A錯(cuò)誤;B.元素的半衰期由核內(nèi)部自身的因素決定，與原子所處化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，選項(xiàng) B錯(cuò)誤;C.核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為m1-m2-m3，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D.钚238衰變時(shí)動(dòng)量守恒和能量守恒，總

16、動(dòng)量為零，衰變后射線動(dòng)能不為零，因此釋放的核能只有一部分以光子的形式輻射出去，h(m1-m2-m3【解析】【分析】結(jié)合能：兩個(gè)或幾個(gè)自由狀態(tài)的粒子結(jié)合在一起時(shí)釋放的能量。分散的核子組成原子核時(shí)放出的能量叫做原子核結(jié)合能。根據(jù)電荷數(shù)守恒可得核反應(yīng)的對(duì)錯(cuò)；衰變中產(chǎn)生的射線實(shí)際上是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子同時(shí)釋放一個(gè)電子，半衰期由原子核本身決定知道衰變的實(shí)質(zhì)和半衰期的特點(diǎn)，注意衰變和衰變的區(qū)別【解答】A.氘核分離成質(zhì)子與中子的過程中需要吸收的最小能量就是氘核的結(jié)合能，故A正確。B.氪903690Kr經(jīng)過一系列衰變成為穩(wěn)定的鋯90(4090Zr)要經(jīng)過4次衰變，故B錯(cuò)誤；C、衰變中產(chǎn)生的射線實(shí)際上是原

17、子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子同時(shí)釋放一個(gè)電子，故C錯(cuò)誤；D、半衰期是指大量該元素的原子核中有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間，故D正確；【解析】【分析】根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)所逸出的光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)；已知半衰期，由m剩=m【解答】A.盧瑟福通過對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究，提出原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，故A錯(cuò)誤；B.氡222的衰變方程86222Rn84218Po+2C.已知中子、質(zhì)子和氘核的質(zhì)量分別為mn、mp、mD,則氘核的結(jié)合能為E=mnD.對(duì)于某種金屬，超過其極限頻率的入射光能產(chǎn)生光電效應(yīng)，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知所逸出的光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻

18、率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故D錯(cuò)誤。故選BC。11.【答案】AD【解析】【分析】根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒寫出反應(yīng)方程式；由質(zhì)量的變化，通過質(zhì)能方程分析釋放的能量；結(jié)合能量的變化分析比結(jié)合能的大??；核反應(yīng)遵守的基本規(guī)律有動(dòng)量守恒和能量守恒，正確理解半衰期的意義，熟練應(yīng)用愛因斯坦的質(zhì)能方程即可正確解題。【解答】A.根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)是222-218=4，電荷數(shù)是：86-84=2，所以該過程的核反應(yīng)放出是86222Rn84218Po+24He，故A正確；B.該核反應(yīng)的過程中釋放能量，有質(zhì)量虧損，所以發(fā)生一次核反應(yīng)釋放的核能為E=m1-m2-m3c2，故B錯(cuò)誤；C.1g氡經(jīng)【解析】【分析】本題考查半衰期，核反應(yīng)方程，原子的核式結(jié)構(gòu)模型，基礎(chǔ)題。在核反應(yīng)過程中，若有質(zhì)量虧損，將放出能量，由題圖中核子的平均質(zhì)量可知，原子核D和E聚變成原子核F過程中，有質(zhì)量虧損，要放出能量?！窘獯稹緼.盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了原子的核