【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：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

这是一份【备战2022】高考物理选择题专题强化训练：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，共11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24小题；共96分）
1. 关于原子物理的知识，下列说法中正确的是
A. 质子的发现说明原子是可分的
B. 电子的发现说明原子核是可分的
C. 天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构
D. α 粒子散射实验揭示了原子核是由质子和中子组成的

2. 下列说法中正确的是
A. β 衰变放出的电子来自组成原子核的电子
B. β 衰变放出的电子来自原子核外的电子
C. α 衰变说明原子核中含有 α 粒子
D. γ 射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波

3. 关于放射性元素的衰变，以下说法正确的是
A. 放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出 γ 射线
B. 发生 α 衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了 4
C. 当放射性元素原子的核外电子具有较高能量时，将发生 β 衰变
D. 天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构

4. 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

5. 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

6. 238U 发生一次 α 衰变产生新核 234Th，234Th 又发生 β 衰变，mU 、 mα 、 mTh 分别表示 238U 核、 α 粒子和 234Th 核的质量。下列说法正确的是
A. 238U 发生 α 衰变释放出能量并伴随有质量亏损，亏损的质量转变成能量
B. β 射线本质上是高速电子流，来自核外电子
C. α 粒子和 234Th 核的总结合能大于 238U 的结合能
D. 238U 发生 α 衰变释放的能量 ΔE=(mα+mTh−mU)c2

7. 一静止的铀核放出一个 α 粒子衰变成钍核，衰变方程为 92238 U→90234 Th+24 He，下列说法正确的是
A. 衰变后钍核的动能等于 α 粒子的动能
B. 衰变后钍核的动量大小等于 α 粒子的动量大小
C. 铀核的半衰期等于其放出一个 α 粒子所经历的时间
D. 衰变后 α 粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量

8. 下列射线来自原子核外的是
A. α 射线B. β 射线C. γ 射线D. 阴极射线

9. 关于下列四幅图的有关说法中正确的是
A. 若两球质量相等，碰后 m2 的速度一定为 v
B. 射线甲由 α 粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷
C. 在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
D. 该链式反应属于原子核的衰变

10. 电子是组成原子的基本粒子之一。下列对电子的说法中正确的是
A. 密立根发现电子，汤姆孙最早测量出电子的电荷量为 1.6×10−19 C
B. 氢原子的电子由激发态向基态跃迁时，向外辐射光子，原子能量增加
C. 金属中的电子吸收光子逸出成为光电子，光电子的最大初动能等于入射光子的能量
D. 天然放射现象中的 β 射线实际是高速电子流，穿透能力比 α 射线强

11. 中国自主研发的世界首座具有第四代核电特征的核电站位于山东省威海市荣成石岛湾。目前核电站使用的核燃料基本都是浓缩铀，有一种典型的铀核裂变方程是 U92235+x→Ba56144+Kr3689+3x。下列关于 x 的说法正确的是
A. x 是 β 粒子，具有很强的电离本领
B. x 是中子，中子是查德威克通过实验最先发现的
C. x 是中子，中子是卢瑟福通过实验最先发现的
D. x 是 α 粒子，穿透能力比较弱

12. 下列说法中不正确的是
A. “原子由电子和带正电的物质组成”是通过卢瑟福 α 粒子散射实验判定的
B. 原子的核式结构模型是通过卢瑟福 α 粒子散射实验判定的
C. 放射性元素的半衰期与温度、压强无关
D. 同一元素的两种同位素，其原子核内的质子数相同而中子数不同

13. 现在的工业生产中，为保证产品质量，经常使用 β 射线测量仪测量产品的规格，下列核反应方程中属于 β 衰变的是
A. H13+H12→He24+n01B. C614→N714+e0−1
C. N714+He24→O817+H11D. U92238→Th90234+He24

14. 最近几年，原子核科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展，1996 年科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核 ZAX 经过 6 次 α 衰变后的产物是 100253Fm，由此，可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是
A. 124 、 259B. 124 、 265C. 112 、 265D. 112 、 277

15. 某校学生在进行社会综合实践活动时，收集列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线（见下表），并总结出它们的几种用途。
同位素放射线半衰期同位素放射线半衰期同位素放射线半衰期钋210α138天锶90β28年钴60γ5年镅241β433天锝99γ6小时氡α3.8天
根据上表请你分析判断下面结论正确的是
A. 塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊后变薄，利用 α 射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀
B. 钴 60 的半衰期为 5 年，若取 4 个钴 60 原子核，经 10 年后就一定剩下一个原子核
C. 把放射性元素钋 210 掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的半衰期变短
D. 用锝 99 可以作示踪原子，用来诊断人体内的器官是否正常。方法是给被检查者注射或口服附有放射性同位素的某些物质，当这些物质的一部分到达要检查的器官时，可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常与否

16. 下列与 α 粒子相关的说法中正确的是
A. 天然放射性现象中产生的 α 射线速度与光速相当，贯穿能力很强
B. 丹麦物理学家玻尔进行了 α 粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型
C. U92238（铀 238）核放出一个 α 粒子后就变为 Th90234（钍 234）
D. 高速 α 粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为 He24+N714→O816+n01

17. U92235 经过 m 次 α 衰变和 n 次 β 衰变，变成 Pb82207，则
A. m=7,n=3B. m=7,n=4C. m=14,n=9D. m=14,n=18

18. 1896 年法国科学家贝可勒尔发现了放射性元素能够自发地发出射线的现象，即天然放射现象。让放射性元素镭衰变过程中释放出的 α 、 β 、 γ 三种射线，经小孔垂直进入匀强电场中，如图所示。下列说法正确的是
A. ③是 α 射线，α 粒子的电离能力最强，穿透能力也最强
B. ①是 β 射线，是高速电子流，来自于原子的核外电子
C. 原子核发生一次衰变的过程中，不可能同时产生 α 、 β 两种射线
D. 原子序数大于 83 的元素，都具有放射性，原子序数小于或等于 83 的元素，都不具有放射性

19. 铀 239（U92239）经过衰变可产生钚 239（Pu94239）。关于铀 239 的衰变，下列说法正确的是
A. Pu94239 和 U92239 的核内具有相同的中子数和不同的核子数
B. 放射性物质 U92239 发生 β 衰变时所释放的电子来源于核外电子
C. U92239 经过 2 次 β 衰变产生 Pu94239
D. 温度升高，U92239 的半衰期减小

20. 属于 β 衰变的核反应方程式是
A. He24+Be49→C612+X B. Th90234→Pa91234+X
C. H12+H13→n01+X D. P1530→Si1430+X

21. 放射性同位素钍 232 经 α 、 β 衰变会生成氢，其衰变方程 Th90232→Rn86230+xα+yβ，其中
A. x=1，y=3 B. x=2，y=3 C. x=3，y=1 D. x=3，y=2

22. 一个静止的放射性同位素的原子核 P1530 衰变为 Si1430，另一个静止的天然放射性元素的原子核 Th90234 衰变为 Pa91234，在同一磁场中，得到衰变后粒子的运动径迹 1 、 2 、 3 、 4，如图所示，则这四条径迹依次是
A. 电子、 Pa91234 、 Si1430 、正电子B. Pa91234 、电子、正电子、 Si1430
C. Si1430 、正电子、电子、 Pa91234D. 正电子、 Si1430 、 Pa91234 、电子

23. 在匀强电场中有一个原来速度几乎为零的放射性碳 14 原子核，某时刻它发生衰变放射出一个粒子，其所放射的粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间所形成的径迹如图所示（a 、 b 均表示长度）。那么碳 14 的衰变方程可能是
A. C614→He24+Be410 B. C614→e10+B514
C. C614→e−10+N714 D. C614→H12+B512

24. 在匀强磁场中有一个静止的氡原子核（Rn86222），由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，大圆与小圆的直径之比为 42:1，如图所示，那么氡核的衰变方程应是下列方程中的哪一个
A. Rn86222→Fr87222+e−10 B. Rn86222→P84218+He24
C. Rn86222→At85222+e10 D. Rn86222→At85222+H12

二、双项选择题（共4小题；共16分）
25. 放射性元素 U92238 衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成 Bi83210，而 Bi83210 可以经一次衰变变成 Xa210（X 代表某种元素），也可以经一次衰变变成 Tl81b，\（\ce{_{\it a}^{210}\rm X}\） 和 Tl81b 最后都变成 Pb82206，衰变路径如图所示。则
A. a=82，b=211
B. Bi83210→a210X 是 α 衰变，Bi83210→81bTl 是 β 衰变
C. Xa210→82206Pb 是 α 衰变，Tl81b→82206Pb 是 β 衰变
D. Tl81b 经过一次 β 衰变变成 Pb82206

26. 以下说法正确的是
A. 放射性元素的半衰期决定于原子的化学状态，与物理状态无关
B. 氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子的动能增加，原子的电势能减少
C. 在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距变大
D. 拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度

27. 利用威尔逊云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹，则下列说法正确的是
A. 可知有 α 射线射入云室中
B. 可知有 β 射线射入云室中
C. 观察到的是射线粒子的运动
D. 观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴

28. 下面关于 β 射线的说法中正确的是
A. 它是高速电子流
B. β 粒子是放射出来的原子内层电子
C. β 粒子是从原子核中放射出来的
D. 它的电离作用比较弱，但它的穿透能力很强，能穿透几厘米厚的铅板

三、多项选择题（共2小题；共8分）
29. “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

30. 云室能显示射线的径迹，把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向和半径大小就能判断粒子的属性。放射性元素 A 的原子核静止放在磁感应强度 B=2.5 T 的匀强磁场中发生衰变，放射出粒子并变成新原子核 B，放射出的粒子与新核运动轨迹如图所示，测得两圆的半径之比 R1:R2=42:1，且 R1=0.2 m，已知 α 粒子的质量 mα=6.64×10−27 kg，β 粒子的质量 mβ=9.1×10−31 kg，普朗克常量取 h=6.6×10−34 J·s，电子带电荷量 e=1.6×10−19 C ，下列说法正确的是
A. 新原子核 B 的核电荷数为 84
B. 放射性元素 A 的原子核发生的是 β 衰变
C. 衰变放射出的粒子的速度大小为 2.41×107 m/s
D. 如果放射性元素 A 的原子核衰变时释放出一种频率为 1.2×1015 Hz 的光子，那么这种光子能使逸出功为 4.54 eV 的金属钨发生光电效应
答案
第一部分
1. C
【解析】电子的发现说明原子是可分的，故A 、B错误；
天然放射现象的发现说明原子核内部是有结构的，故C正确；
卢瑟福的 α 粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，不能说明原子核是由质子和中子组成的，故D错误。
2. D
【解析】 β 衰变放出的电子来自组成原子核的中子转化为质子时放出的电子，选项A、B错误；原子核内含有质子和中子，不含 α 粒子，选项C错误；γ 射线总是伴随其他衰变发生，它的速度等于光速，其本质是电磁波，选项D正确。
3. A
【解析】放射性元素的原子核发生衰变后产生的新核，从高能级跃迁到低能级，放出 γ 射线，故A正确；发生 α 衰变时电荷数减少 2，质量数减少 4，中子数减少 2，故B错误；β 衰变是原子核内的中子转化为一个质子和一个电子，与核外电子无关，故C错误；天然放射现象揭示了原子核具有内部结构，α 粒子散射实验揭示了原子的核式结构模型，故D错误。
4. 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。
5. 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。
6. C
【解析】238U 发生 α 衰变释放出能量并伴随有质量亏损，但并不是质量转变成能量，故A错误。
β 射线本质上是中子转变为一个质子和一个电子，来自原子核，故B错误。
238U 发生 α 衰变释放出能量，故 α 粒子和 234Th 核的总结合能大于 238U 的结合能，故C正确。
238U 发生 α 衰变释放的能量 ΔE=(mU−mα−mTh)c2，故D错误。
7. B
【解析】一静止的铀核放出一个 α 粒子衰变成钍核，根据系统动量守恒知，衰变后钍核和 α 粒子动量之和为零，可知衰变后钍核的动量大小等于 α 粒子的动量大小，根据 Ek=p22m 知，由于钍核和 α 粒子质量不同，则动能不同，故A错误，B正确；
半衰期是原子核有半数发生衰变的时间，故C错误；
衰变的过程中有质量亏损，即衰变后 α 粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，故D错误。
8. D
【解析】α 射线、 β 射线、 γ 射线都来自原子核，故A、B、C错误；阴极射线是原子的核外电子受激发而发射出的电子流，故D正确。
9. C
【解析】若两球质量相等，只有发生弹性碰撞时，碰后 m2 的速度才为 v，A错误；由左手定则可知：射线甲带负电，不可能是 α 粒子，B错误；由题图可知：在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，C正确；链式反应属于重核的裂变，D错误。
10. D
【解析】汤姆孙发现电子，密立根最终测得电子的电荷量为 1.6×10−19 C，A错误；氢原子的电子由激发态向基态跃迁时，向外辐射光子，原子能量减少，B错误；光电子最大初动能等于入射光能量减去金属逸出功，C错误；天然放射现象中的 β 射线实际是高速电子流，穿透能力比 α 射线强，D正确。
11. B
【解析】根据该反应的特点可知，该核反应属于重核裂变，x 为中子，故A、D错误；
根据物理学史可知，中子是査德威克通过实验最先发现的，故B正确，C错误。
12. A
13. B
【解析】β 衰变生成电子，而A是轻核聚变，C是人工核反应方程，是发现质子的核反应方程，D是 α 衰变方程，只有B的核反应属于 β 衰变，故B正确，ACD错误。
14. D
15. D
【解析】因为 α 射线不能穿透薄膜，无法测量薄膜的厚度，所以A不正确；钴 60 的半衰期为 5 年是指大量钴 60 原子核因衰变而减少到它原来数目的一半所需要的时间，B错误；放射性元素半衰期不因外界条件的改变而改变，故C错误；检查时，要在人体外探测到体内辐射出来的射线，而又不能让放射性物质长期留在体内，所以应选取锝 99 作为放射源，D正确。
16. C
【解析】天然放射性现象中产生的 α 射线速度为光速的十分之一，电离能力较强，穿透能力较弱，故A错误；
卢瑟福进行了 α 粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型，故B错误；
由质量数与电荷数守恒可知，U92238→Th90234+He24，C正确；
由质量数与电荷数守恒可知，高速 α 粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，核反应方程为：He24+N714→O817+H11，故D错误。
17. B
【解析】衰变方程为 U92235→Pb82207 + mHe24 + ne−10，由质量数、电荷数守恒得：m=7，n=4，因而B项正确。
18. C
19. C
【解析】 Pu94239 的质量数 Aʹ=239，核的电荷数 Zʹ=92，则中子数 nʹ=239−92=147，Pu94239 的质量数 A=239，核的电荷数 Z=94，则中子数 n=A−Z=239−94=145，故核子数相同，但中子数不同，故A错误；β 衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，β 衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子的同时释放出来的，故B错误；U92239→2e−10+Pu94239 显然反应物的质量数为 239，而生成物的质量数为 239，故质量数守恒。而反应物的核的电荷数为 92，生成物的核的电荷数为 94+(−1)×2=92，故核的电荷数守恒，故反应能够发生，故C正确。半衰期与放射性物质所处的温度、状态均无关，而是由核内部自身因素决定，故D错。
20. B
【解析】核反应过程中，质量数和电荷数分别守恒。
21. D
【解析】根据衰变方程左右两边的质量数和电荷守恒可得方程组 232=220+4x,90=86+2x−y, 解得 x=3，y=2。
22. B
【解析】P1530→Si1430+e10（正电子），产生的两个粒子，都带正电，应是外切圆，由 R=mvqB，电荷量大的半径小，故 3 是正电子，4 是 Si1430+Th90234→Pa91234+e−10，产生的两个粒子，一个带正电，一个带负电，应是内切圆，由 R=mvqB 知，电荷量大的半径小，故 1 是 Pa91234，2 是电子，故 B 项正确。
23. A
【解析】根据衰变后粒子做平抛运动知粒子都带正电，
衰变过程动量守恒有 m1v1=m2v2，
做平抛运动，有 b=v2t，a=v1t，v1v2=ab。
4b=12q2Em2t2，2a=12q1Em1t2，q1m2q2m1=a2b。
综合以上各式得 q2=2q1，m1m2=ba。所以选A。
24. B
【解析】原子核衰变过程中动量守恒，所以粒子与反冲核的动量等大反向，由径迹是两外切圆知，放出的是正粒子，是 α 衰变，由于粒子和反冲核均做匀速圆周运动，由 r=mvqB 知，q1q2=r2r1=142=284，所以反冲核的电荷数是 84，由电荷数守恒和质量数守恒知，正确答案为B。
第二部分
25. C， D
【解析】Bi83210 衰变后变为 Xa210，质量数没有发生变化，为 β 衰变，即 Bi83210→a210X+e−10，解得 a=84，Bi83210 衰变后变为 Tl81b，核电荷数减少 2，为 α 衰变，即 Bi83210→81bTl+24He，解得 b=206，故A、B错误；结合上述分析可知 X84210→82206Pb+24He，Tl81206→82206Pb+−10e 故C、D正确。
26. B， C
【解析】放射性元素的半衰期与原子的化学状态，及物理状态均无关，由自身性质决定，故A错误；
氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子的轨道半径减小，根据 ke2r2=mv2r 知，电子的动能变大，由于能量减小，则电势能减小，故B正确；
双缝干涉实验中，根据 Δx=Ldλ 知，条纹间距与光的波长成正比，红光的波长大于紫光的波长，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大，故C正确；
拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，使照片清晰，故D错误。
27. B， D
【解析】因为观察到威尔逊云室中存在的细而弯曲的径迹，是 β 射线的径迹，A选项错误，B选项正确；
射线粒子的运动肉眼是观察不到的，观察到的是酒精的过饱和汽在射线粒子运动路径上形成的雾滴，C选项错误，D选项正确。
28. A， C
【解析】 β 射线是高速的电子流，它是原子核内部放射出来的，电离作用较弱，穿透能力校强，能穿透几毫米厚的铝板，故A、C正确。
第三部分
29. 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。
30. A， C， D
【解析】两圆轨迹外切，放出的粒子应该带正电，发生的是 α 衰变，选项B错误；两圆半径之比为 42:1，根据 qBv=mv2R，m1v1=m2v2，可得新原子核 B 的核电荷数为 84，选项A正确；由 R=mvqB 可求得衰变放射出的 α 粒子的速度大小为 2.41×107 m/s，选项C正确；金属钨的逸出功为 7.26×10−19 J，根据 E=hv 可求得这种光子的能量为 7.92×10−19 J，光子的能量大于逸出功，能发生光电效应，选项D正确。