【备战2022】高考物理选择题专项练习集：原子核的组成 天然放射现象 α射线、β射线、γ射线 衰变 半衰期(成都专栏)

这是一份【备战2022】高考物理选择题专项练习集：原子核的组成 天然放射现象 α射线、β射线、γ射线 衰变 半衰期(成都专栏)，共10页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（共27小题；共108分）
1. 如图所示，P 为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成 a 、 b 、 c 三束，以下判断正确的是
A. a 为 α 射线、 b 为 β 射线B. a 为 β 射线、 b 为 γ 射线
C. b 为 γ 射线、 c 为 β 射线D. b 为 α 射线、 c 为 γ 射线

2. 下列射线中，穿透本领最强的是
A. α 射线B. β 射线C. γ 射线D. X 射线

3. 【 2015 北京高考 14 】下列核反应方程中，属于 α 衰变的是
A. N714+24He→O817+11HB. U92238→Th90234+24He
C. 12H+13H→24He+01nD. Th90234→91234Pa+−10e

4. 原子核 U92238 经放射性衰变①变为原子 Th90234，继而经放射性衰变②变为原子核 Pa91234 再经放射性衰变③变为原子核 U92234 放射性衰变①、②和③依次为
A. α 衰变、 β 衰变和 β 衰变B. β 衰变、 α 衰变和 β 衰变
C. β 衰变、 β 衰变和 α 衰变D. α 衰变、 β 衰变和 α 衰变

5. 已知 A 和 B 两种放射性元素的半衰期分别为 T 和 2T，则相同质量的 A 和 B 经过 2T 后，剩有的 A 和 B 质量之比为
A. 1:4B. 1:2C. 2:1D. 4:1

6. 若元素 A 的半衰期为 4 天，元素 B 的半衰期为 5 天，则相同质量的 A 和 B，经过 20 天后，剩下的质量之比 mA:mB 为
A. 30∶31B. 31∶30C. 1∶2D. 2∶1

7. 新发现的一种放射性元素 X ，它的氧化物 X2O 的半衰期为 8 天，X2O 与 F2 能发生如下反应：2X2O+2F2→4XF+O2 ， XF 的半衰期为
A. 2 天B. 4 天C. 8 天D. 16 天

8. 核废料具有很强的放射性，需要妥善处理。下列说法正确的是
A. 放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽
B. 原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒
C. 改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期
D. 过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害

9. 下列说法中正确的是
A. 把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变
B. 把放射性元素同其他稳定元素结合变成化合物，放射性元素的半衰期不变
C. 半衰期是放射性元素的原子核全部衰变所需时间的一半
D. 某一铅的矿石中发现有 20 个氢原子核，经过 3.8 天（氡的半衰期），此矿石中只剩下 10 个氡原子核

10. 科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝 26，铝 26 的半衰期为 72 万年，其衰变方程为 1326Al→1226Mg+Y，下列说法正确的是
A. Y 是氦核
B. Y 是质子
C. 再经过 72 万年，现有的铝 26 衰变一半
D. 再经过 144 万年，现有的铝 26 全部衰变

11. 下列表述正确的是
A. H24+N714→O817+X 中，X 表示 He23
B. H12+H13→He24+01n 是重核裂变的核反应方程
C. 放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态无关
D. β 衰变中放出的 β 射线是核外电子挣脱原子核的束缚而形成的

12. 在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹如图 a 、 b 所示，由图可知

A. 该核发生的是 α 衰变B. 该核发生的是 β 衰变
C. 磁场方向一定垂直纸面向里D. 磁场方向一定垂直纸面向外

13. 关于原子核，下列说法正确的有
A. 光电效应现象中，增大入射光的强度，光电子的最大初动能增大
B. 原子核外电子吸收能量脱离原子核束缚形成 β 射线
C. 两个质子与两个中子的质量之和等于 He24 原子核的质量
D. 氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子

14. 下列说法中正确的是
A. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应
B. 天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的
C. 放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D. 氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子总能量减少

15. 卢瑟福预言原子核内除质子外还有中子的事实依据是
A. 核外电子数与核内质子数相等
B. 原子核的质量往往大于核内质子质量
C. 原子核的电荷数只是质子数的一半或少一些
D. 质子和中子的质量几乎相等

16. 下列说法正确的是
A. 玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了各种原子光谱的实验规律
B. 原子核发生 α 衰变时，新核与 α 粒子的总质量等于原来的原子核的质量
C. 在原子核中，核力只能发生在邻近核子之间，且只表现为引力
D. 氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时氢原子的能量变小

17. 关于近代物理学的下列说法正确的是
A. 卢瑟福通过 α 粒子散射实验提出了原子核内部由核子构成
B. 对于同一种金属来说，其极限频率恒定，与入射光的频率及光的强度均无关
C. 氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要吸收一定频率的光子
D. Th90234 核发生 β 衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数不变，质量数不变

18. 下列核反应中，属于核裂变反应的是
A. B.
C. D.

19. 下列核反应方程中，属于重核裂变的是
A. 卢瑟福发现质子的核反应方程 N714+He24→O817+H11
B. 贝克勒尔发现天然放射现象，其中的一种核反应方程 Th90234→Pa91234+e−10
C. 太阳中发生的热核反应，典型的一种核反应方程 H12+H13→He24+n01
D. 核电站可控的链式反应中，典型的一种核反应方程 U92235+n01→Ba56144+Kr3689+3n01

20. 伽耳顿板可用以演示统计规律。如图，使大量小球从上方漏斗形入口落下，最终小球都落在槽内。重复多次实验后发现
A. 某个小球落在哪个槽是有规律的
B. 大量小球在槽内的分布是无规律的
C. 大量小球落入槽内后均匀分布在各槽中
D. 越接近漏斗形入口处的槽内，小球聚集越多

21. 发生 β 衰变后的原子核保持不变的是
A. 质量B. 质量数C. 质子数D. 中子数

22. 下列四幅图的有关说法中正确的是
A. 甲图中，球 m1 以速度 v 碰静止球 m2，若两球质量相等，碰后 m2 的速度一定为 v
B. 乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大
C. 丙图中，射线①由电子组成，射线②为电磁波，射线③由 α 粒子组成
D. 丁图中，重核的裂变需要吸收能量

23. 物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是
A. 汤姆孙发现了电子，并提出了“原子的核式结构模型”
B. 卢瑟福用 α 粒子轰击 N714 获得反冲核 O817，发现了质子
C. 查德威克发现了天然放射现象，说明原子核有复杂结构
D. 普朗克提出的“光子说”成功解释了光电效应

24. 在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了巨大的贡献。关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是
A. 伽利略利用行星运行的规律，并通过月地检验，得出了万有引力定律
B. 贝克勒尔发现了天然放射性，开始了原子核结构的研究
C. 汤姆孙发现了电子并提出了原子的核式结构
D. 牛顿通过斜面实验结合逻辑推理的方法对“自由落体运动”进行了系统的研究

25. 下列说法正确的是
A. α 粒子散射实验说明了原子核具有复杂的结构
B. 利用原子的特征谱线可以鉴别物质的组成成分
C. 天然放射现象中，α 射线的穿透能力比 γ 射线强
D. 随温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动

26. C14 是碳的一种半衰期为5730年的放射性同位素，2010年2月科学家发现了一个古墓，若考古工作者探测到其棺木中 C14 的含量约为原来的 45 ，则该古木死亡的时间距今大约为 [ (12)13≈0.8 ]
A. 22 900 年B. 11 400 年C. 5 700 年D. 1 900 年

27. 已知 90234Th 的半衰期为 24 天。4 g 90234Th 经过 72 天还剩下
A. 0.5 gB. 1 gC. 2 gD. 3.5 g

二、双项选择题（共2小题；共8分）
28. 日本东部海域 9.0 级大地震所引发的福岛核电站泄漏事故，让全世界都陷入了恐慌。下列关于核辐射说法正确的是
A. 核泄漏中放射性物质都是天然放射性元素
B. 放射性辐射对人类不一定都是有害的
C. α 、 β 、 γ 三种射线中只有 γ 射线是不带电的
D. 可以通过改变放射性物质的外部环境来改变放射性元素衰变的快慢

29. 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，已知两个相切圆半径分别为 r1 、 r2。则下列说法正确的是
A. 原子核可能发生 α 衰变，也可能发生 β 衰变
B. 径迹 1 可能是衰变后新核的径迹
C. 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
D. 若衰变方程是 ，则 r1:r2=1:45

三、多项选择题（共1小题；共4分）
30. “嫦娥二号”的任务之一是利用经技术改进的 γ 射线谱仪探测月球表面多种元素的含量与分布特征。月球表面一些元素（如钍、铀）本身就有放射性，发出 γ 射线；另外一些元素（如硅、镁、铝）在宇宙射线轰击下会发出 γ 射线。而 γ 射线谱仪可以探测到这些射线，从而证明某种元素的存在。下列关于 γ 射线的说法正确的是
A. γ 射线经常伴随 α 射线和 β 射线产生
B. γ 射线来自原子核
C. 如果元素以单质存在具有放射性，那么元素以化合物形式存在不一定具有放射性
D. γ 射线的穿透能力比 α 射线、 β 射线都要强
答案
第一部分
1. B
【解析】b 射线在电场中没有发生偏转，说明 b 不带电是光子 γ 射线，所以A、D项错误；电场方向水平向右，a 射线向左偏转，说明受力方向与电场方向相反，a 带负电为 β 射线，所以B项正确；c 射线向右偏转，说明受力方向与电场方向相同，c 带正电为 α 射线，所以C项错误。
2. C
3. B
【解析】A项属于原子核的人工转变，B项属于 α 衰变，C项属于聚变反应，D项属于 β 衰变。
4. A
【解析】A
5. B
【解析】剩有的 A 的质量 mA=m0(12)tτ=m0(12)2TT，
剩有的 B 的质量 mB=m0(12)tτ=m0(12)2T2T，
故 mAmB=12，故B正确。
6. C
【解析】根据衰变规律 m=m012tT，20 天对于元素 A 是 5 个半衰期，对于元素 B 是 4 个半衰期，因为原来 A 和 B 的质量相同，设原来的质量都为 m0，所以剩下的 A 和 B 的质量分别为 mA=m0125 和 mB=m0124，mA:mB=1:2
7. C
8. D
【解析】放射性元素的半衰期是大量的放射性元素衰变的统计规律，对少量的个别的原子核无意义，则放射性元素完全衰变殆尽的说法错误，故A错误；
原子核衰变时满足电荷数守恒，质量数守恒，故B错误；
放射性元素的半衰期是由原子核的自身结构决定的，而与物理环境如压力、温度或浓度无关，与化学状态无关，故C错误；
过量放射性辐射包含大量的射线，对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害，故D正确。
9. B
【解析】放射性元素的半衰期与其化学、物理状态无关，仅由原子核的内部结构决定，故 A 错，B 正确；
半衰期遵循统计规律，对大量的原子核才适用，故 D 错；
半衰期是指大量原子核有半数发生衰变所需的时间，故 C 错。
10. C
【解析】AB.根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，该核反应是
1326Al→1226Mg+10e
即 Y 是正电子，选项AB错误；
CD.因 72 万年是一个半衰期，可知再过 72 万年，现有的铝 26 衰变一半；再过 144 万年，即两个半衰期，现有的铝 26 衰变四分之三，选项C正确，D错误。
11. C
【解析】A、根据电荷数守恒，X 的电荷数为 1，则 X 为质子。
B、 H12+H13→He24+n01 是核聚变的核反应方程，故B错误。
C、放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态无关。
D、 β 衰变的实质是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，故D错误。
故选：C。
12. B
【解析】放射性元素放出 α 粒子时，α 粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆。而放射性元素放出 β 粒子时，β 粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆，故放出的是 β 粒子，故A错误，B正确；
粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子旋转的方向相反，由于粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向，故C 、D错误。
13. D
【解析】发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，故A错误；
β 衰变中产生的 β 射线实际上是原子核中的中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故B错误；
两个质子与两个中子结合成一个 He24 原子核的过程中会释放能量，结合爱因斯坦质能方程可知，两个质子与两个中子的质量之和大于 He24 原子核的质量，故C错误；
根据玻尔理论可知，氢原子从激发态中跃迁只能辐射特定频率的光子，故D正确。
14. A
【解析】太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，选项A正确；天然放射现象的发现，揭示了原子核是可以再分的，原子核由质子和中子组成是由卢瑟福通过实验提出的，选项B错误；放射性元素的半衰期非常稳定，它不随温度的升高而变短，选项C错误；氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子总能量增加，选项D错误。
15. B
16. D
【解析】玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，只是成功地解释了氢原子光谱的实验规律。故A错误；在 α 衰变时，质量数守恒，由于释放能量导致质量亏损，新核与 α 粒子的总质量不等于原来的原子核的质量。故B错误；核力是短程力，只跟临近的核子产生力的作用，但核力可能表现为引力，也可能表现为斥力，故C错误；氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，轨道半径减小，原子能量减小。故D正确。
17. B
【解析】卢瑟福通过 α 粒子散射实验提出了原子的核式结构，A错误；对于同一种金属来说，其极限频率恒定，与入射光的频率及光的强度均无关，故B正确；由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，故C错误；根据 β 衰变的实质可知，在 β 衰变的过程中，原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，所以新核的质量数不变，中子数减少一个，故D错误。
18. D
【解析】核裂变是重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程，故D正确。
19. D
【解析】卢瑟福发现质子的核反应方程 N714+He24→O817+H11 是人工核反应，不属于重核裂变，故A错误；贝克勒尔发现天然放射现象，其中的一种核反应方程 Th90234→Pa91234+e−10 是 β 衰变，故B错误；太阳中发生的热核反应，典型的一种核反应方程 H12+H13→He24+n01 是轻核聚变，故C错误；核电站可控的链式反应中，典型的一种核反应方程 U92235+n01→Ba56144+Kr3689+3n01 是重核裂变，故D正确。
20. D
21. B
22. B
【解析】甲图中，两球碰撞过程动量守恒，碰撞过程机械能不增加，如果两球质量相等，则碰撞后 m2 的速度不大于 v，故A错误；
乙图中，图中光的颜色保持不变的情况下，光照越强，光电子数目越多，则饱和电流越大，故B正确；
丙图中，由左手定则可知，射线①带正电，则射线①由 α 粒子组成，射线②不带电，则射线②是 γ 射线，射线③粒子带负电，则射线③由电子组成，故C错误；
重核裂变需要释放能量，故D错误。
23. B
【解析】汤姆孙发现了电子，卢瑟福提出了“原子的核式结构模型”，选项A错误；卢瑟福用 α 粒子轰击 N714 获得反冲核 O817，核反应方程为 He24+N714→O817+H11，发现了质子，选项B正确；贝可勒尔发现了天然放射现象，说明原子核有复杂结构，选项C错误；爱因斯坦提出的“光子说”成功解释了光电效应，选项D错误。
24. B
【解析】伽利略最早指出“力不是维持物体运动的原因”，而牛顿得出了万有引力定律，A不符合题意；贝克勒尔发现了天然放射性，开始了原子核结构的研究，B符合题意；汤姆孙发现了电子，但卢瑟福提出了原子的核式结构，C不符合题意；伽利略通过斜面实验结合逻辑推理的方法对“自由落体运动”进行了系统的研究，D不符合题意。
25. B
【解析】在 α 粒子散射实验中发现少数 α 粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，α 粒子散射实验说明了原子具有核式结构，故A错误；每种元素都有自己的特征谱线，利用特征谱线可以鉴别物质或确定物质的组成成分，故B正确；天然放射现象中，γ 射线穿透能力比 α 射线强，故C错误；随温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故D错误。
26. D
【解析】假设古木死亡时 C14 的质量为 m0 ，现在的质量为 m ，从古木死亡到现在所含 C14 经过了 n 个半衰期，由题意可知： mm0=(12)n=45 ，所以 n≈13 ，即古木死亡的时间距今约为 5 730×13 年= 1 910 年，D正确。
27. A
第二部分
28. B， C
【解析】核泄漏中放射性物质有的是人工合成的放射性同位素，并非都是天然放射性元素，故A错误；
合理应用放射性辐射可以造福人类，如示踪原子、人工育种等，故B正确；
α 射线带正电，β 射线带负电，γ 射线是高频电磁波，不带电，故C正确；
放射性元素衰变的快慢即半衰期是由元素本身决定的，与外部环境无关，故D错误。
29. B， D
第三部分
30. A， B， D
【解析】γ 射线是原子核发生变化时伴随 α 射线和 β 射线放出来的，故AB正确；
元素的放射性与其为单质还是化合物无关，故C错误；
γ 射线本质是高速光子，穿透能力比 α 射线、 β 射线都要强，故D正确。