2022届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(广东使用)

这是一份2022届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(广东使用)，共11页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（共22小题；共88分）
1. 由放射性元素放出的氦核流被称为
A. 阴极射线B. α 射线C. β 射线D. γ 射线

2. 下列说法正确的是
A. γ 射线是高速运动的电子流
B. 氢原子可通过吸收光子实现从低能级向高能级跃迁
C. 太阳辐射能量的主要来源是太阳内部发生的重核裂变
D. Rn86222 的半衰期是 3.8 天，1 克 Rn86222 经过 7.6 天后全部发生衰变

3. 一静止的 U92238 原子核发生衰变，其衰变方程为 ，生成的两粒子处于匀强磁场中，速度方向与磁场方向垂直，其运动轨迹正确的是
A. B.
C. D.

4. 从法国物理学家贝克勒尔发现铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线开始，人类开启了对原子核的研究并和平利用核能，以下说法正确的是
A. 核聚变反应中平均每个核子质量亏损比核裂变反应中平均每个核子质量亏损小
B. 查德威克用氮核轰击铍核的核反应方程是：Be49+He24→C612+H11+e−10
C. 人类第一次实现的原子核的人工转变的核反应是：N714+He24→O817+H11
D. α 射线和 β 射线来自原子核，γ 射线是原子核外电子跃迁时辐射出的光子流

5. 90232（钍）经过一系列 α 衰变和 β 衰变，变成 82208（铅），以下说法正确的是
A. 铅核比钍核少 10 个质子
B. 铅核比钍核少 8 个中子
C. 共经过 4 次 α 衰变和 6 次 β 衰变
D. 共经过 6 次 α 衰变和 4 次 β 衰变

6. 如图，放射性元素镭衰变过程中释放出 α 、 β 、 γ 三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是
A. ① 表示 γ 射线，③ 表示 α 射线B. ② 表示 β 射线，③ 表示 α 射线
C. ④ 表示 α 射线，⑤ 表示 γ 射线D. ⑤ 表示 β 射线，⑥ 表示 α 射线

7. 下列说法错误的是
A. U92238 经过一次 α 衰变后变为 Th90234
B. 核反应方程 He24+N714→O817+H11 为轻核聚变
C. 由核反应方程式 Cs55137→Ra56137+X 可以判断 X 为电子
D. 16 g 铋 210 经过 15 天时间，还剩 2 g 未衰变，则铋 210 的半衰期为 5 天

8. 计数器是一种探测射线的仪器，如图所示，X 为未知放射源，它向右方发射放射线。放射线首先通过一块薄铝箔 P（厚度约为 1 mm），并经过一个强磁场区域后到达计数器，计数器上单位时间内记录到的射线粒子是一定的。现将强磁场移开，计数器单位时间内所记录的射线粒子基本保持不变，然后将薄铝箔 P 移开，则计数器单位时间内记录的射线粒子明显上升。据此可以判定 X 为
A. 纯 β 放射源B. 纯 γ 放射源
C. α 和 β 的混合放射源D. α 和 γ 的混合放射源

9. 下列说法正确的是
A. 方程式是 U92238→Th90234+He24 重核裂变反应方程
B. U92235 是天然放射性元素，升高温度后它的半衰期会缩短
C. U92238 衰变成 Pb82206 要经过 8 次 α 衰变和 6 次 β 衰变
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

10. 有关人类对原子核的认识不符合事实的是
A. 关于原子核内部的信息最初来自天然放射现象
B. β 衰变的电子来自于原子核的内部
C. 放射性元素的衰变快慢是由原子核内部因素决定，还跟所处的外部条件有关
D. 卢瑟福不仅提出了原子核式结构模型还发现了质子

11. 下列关于原子核的说法正确的是
A. 质子由于带正电，质子间的核力表现为斥力
B. 原子核衰变放出的三种射线中，α 粒子的穿透能力最强
C. 铀核发生链式反应后能自动延续下去，维持该反应不需要其他条件
D. 比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定放出核能

12. 恒星内部发生着各种热核反应，其中“氦燃烧”的核反应方程为：He24+X→Be48+γ，其中 X 表示某种粒子，Be48 是不稳定的粒子，其半衰期为 T，则下列说法正确的是
A. X 粒子是中子
B. 加温或加压可以改变半衰期 T 的大小
C. 经过 3 个 T，剩下的 Be48 占开始时的 18
D. “氦燃烧”的核反应是裂变反应

13. 恒星内部发生着各种热核反应，其中“氦燃烧”的核反应方程为：24He+X→48Be+γ，其中 X 表示某种粒子，Be48 是不稳定的粒子，其半衰期为 T，则下列说法正确的是
A. X 粒子是中子
B. 加温或加压可以改变半衰期 T 的大小
C. 经过 3 个 T，剩下的 48Be 占开始时的 18
D. “氦燃烧”的核反应是裂变反应

14. 在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳 14，它所放射的粒子与反冲核的轨迹是两个相切的圆，圆的半径比为 5:1，那么碳的衰变方程可能是
A. C614→He24+Be410B. C614→e10+B514C. C614→e−10+N714D. C614→H12+B512

15. 下列说法正确的是
A. 结合能是由于核子结合成原子核而具有的能力
B. 一群处于 n=3 氢原子向低能级跃迁时，只能辐射 3 种频率的光子
C. 在光电效应实验中，截止频率只随入射光的频率增大而增大，与入射光强无关
D. 放射性元素发生一次 β 衰变，原子序数减少 1

16. 某些放射性元素如 Np93237 的半衰期很短，在自然界很难被发现，可以在实验室使用人工的方法发现。已知 Np93237 经过一系列 α 衰变和 β 衰变后变成 Bi83209，下列说法正确的是
A. Bi83209 的原子核比 Np93237 的原子核少 28 个中子
B. 衰变过程中共发生了 4 次 α 衰变和 7 次 β 衰变
C. 衰变过程中共有 4 个中子转变为质子
D. 若 Bi83209 继续衰变成新核 Bi83210，需放出一个 α 粒子

17. C14 发生放射性衰变成为 N14，半衰期约 5700 年。已知植物存活期间，其体内 C14 与 C12 的比例不变；生命活动结束后，C14 的比例持续减小。现通过测量得知，某古木样品 C14 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，下列说法正确的是
A. C14 衰变为 N14 的过程中放出 β 射线是来自核外电子的电离
B. C12 、 C13 、 C14 具有相同的中子数
C. 该古木的年代距今约 5700 年
D. 增加样品测量环境的压强将加速 C14 的衰变

18. 研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板 A 、 B 分别与电源的两极 a 、 b 连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出，则
A. a 为电源正极，到达 A 板的为 α 射线
B. a 为电源正极，到达 A 板的为 β 射线
C. a 为电源负极，到达 A 板的为 α 射线
D. a 为电源负极，到达 A 板的为 β 射线

19. 如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，静止的铀 92238U 发生 α 衰变，生成新原子核 X，已知 α 粒子和新核 X 在纸面内做匀速圆周运动，则
A. 原子核 X 的电荷数为 91，质量数为 236
B. α 粒子做顺时针圆周运动
C. α 粒子和原子核 X 的周期之比为 10:13
D. α 粒子和原子核 X 的半径之比为 45:2

20. 2017 年 1 月 9 日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖。大多数原子核发生核反应的过程中都伴有中微子的产生，例如核裂变、核聚变、 β 衰变等。下列关于核反应的说法，正确的是
A. H12+H13→He24+n01 是 α 衰变方程，Th90234→Pa91234+e−10 是 β 衰变方程
B. 高速运动的 α 粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，其核反应方程为 He24+N714→O817+n01
C. Th90234 衰变为 Rn86222，经过 3 次 α 衰变，2 次 β 衰变
D. U92235+n01→Ba56144+Kr3689+3n01 是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程

21. 有一钚的同位素 Pu94239 核静止在匀强磁场中，该核沿与磁场垂直的方向放出 x 粒子后，变成铀（U）的一个同位素原子核。铀核与 x 粒子在该磁场中的旋转半径之比为 1:46，则
A. 放出的 x 粒子是 He24
B. 放出的 x 粒子是 e−10
C. 该核反应是核裂变反应
D. x 粒子与铀核在磁场中的旋转周期相等

22. 下列说法正确的是
A. 铀核裂变时释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B. 发生光电效应时，入射光越强，则光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大
C. 用 α 粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核，都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分
D. 用能量为 11.0 eV 的光子照射处于基态的氢原子，可使其跃迁到激发态

二、双项选择题（共8小题；共32分）
23. 下列说法正确的是
A. 只要有光照射在金属表面上，就一定能发生光电效应
B. 一群处于 n=4 能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出六种不同频率的光子
C. U92238→ 90234Th+ 24He 是 α 衰变方程
D. U92235+n01→ 54140Xe+ 3894Sr+d 01n，式中 d=3

24. 原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用，以下关于核反应的描述正确的是
A. Np93237 共发生 7 次 α 衰变和 4 次 β 衰变，最终产物为 B83209i
B. Np237 系列中所有放射性元素的半衰期随温度和 Np237 的浓度的变化而变化
C. 我国自行设计、研制出了世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”），其核反应方程式可能为：H12+H13→He24+n01
D. 根据公式 ΔE=Δmc2 可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同

25. 关于原子核，下列说法正确的是
A. 比结合能越大，原子核越稳定
B. 一群处于 n=3 能级的氢原子，向较低能级跃迁时最多能放出 3 种频率的光
C. Bi83210 的半衰期是 5 天，100 克 Bi83210 经过 10 天后剩下的 Bi83210 的质量为 50 克
D. β 衰变所释放的电子来自原子核外的电子

26. 钍核 90234Th 具有放射性，它放出一个电子衰变成镤核（81234Pa），伴随该过程放出 γ 光子，下列说法中正确的是
A. 该电子就是钍原子核外的电子
B. γ 光子是衰变过程中原子核放出的
C. 给钍元素加热，其半衰期变短
D. 原子核的天然放射现象说明原子核是可分的

27. 下列关于原子和原子核的说法正确的是
A. β 衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B. 玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C. 放射性元素的半衰期与温度的变化无关
D. 结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固

28. 关于核反应的类型，下列表述正确的有
A. U92238→Th90234+He24 是 α 衰变B. N714+He24→O817+H11 是 β 衰变
C. H12+H13→He24+n01 是聚变D. Se3482→Kr3682+2−10e 是裂变

29. 一静止的原子核 A 发生 α 衰变后变成原子核 B，已知原子核 A 、原子核 B 和 α 粒子的质量分别为 mA 、 mB 和 mα，光速为 c，反应释放的核能全部转化为粒子的动能，则
A. 原子核 B 与 α 粒子的速度之比为 mB:mα
B. 原子核 B 与 α 粒子的动能之比为 mB:mα
C. 原子核 B 与 α 粒子的动能之和为 (mA−mB−mα)c2
D. 原子核 A 比原子核 B 的中子数多 2，质子数多 2

30. 如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种衰变后，释放出来的粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹，可以判断
A. 原子核发生 β 衰变
B. 原子核发生 α 衰变
C. 大圆是释放粒子的运动轨迹，小圆是新核的运动轨迹
D. 大圆是新核的运动轨迹，小圆是释放粒子的运动轨迹
答案
第一部分
1. B
2. B
3. B
4. C
5. D
【解析】根据质量数和电荷数守恒可知，铅核比钍核少 8 个质子，少 16 个中子，故AB错误；
发生 α 衰变是放出 He24，发生 β 衰变是放出电子 e−10，设发生了 x 次 α 衰变和 y 次 β 衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：
2x−y+82=90，4x+208=232，解得 x=6，y=4，故衰变过程中共有 6 次 α 衰变和 4 次 β 衰变，故C错误，D正确。
6. C
【解析】由放射现象中 α 射线带正电，β 射线带负电，γ 射线不带电，结合在电场与磁场中的偏转可知 ②⑤ 是 γ 射线，③④ 是 α 射线，故选C。
7. B
【解析】α 粒子的质量数是 4，电荷数是 2，所以 U92238 经过一次 α 衰变后变为 Th90234，故A正确。
核反应方程 He24+N714→O817+H11 为人工核反应方程，是发现质子的核反应方程，故B错误。
根据电荷数守恒、质量数守恒知，X 的电荷数为 55−56=−1，质量数为 137−137=0，可知 X 为电子，故C正确。
铋 210 的半衰期是 5 天，经过 1 个半衰期，有半数发生衰变；16 g 铋 210 还剩 2 g 时，根据：m=m012n，代入数据可得 n=3 那么经过 3 个半衰期。所以铋的半衰期：T=153 天 =5 天。故D正确。
8. D
【解析】将强磁场移开，计数器单位时间内所记录的射线粒子基本保持不变，即磁场对射线粒子没有影响，则可以断定计数器接收到的是不带电的 γ 射线，以后将薄铝箔 P（厚度约为 1 mm）移开，则计数器单位时间内记录的射线粒子明显上升。这说明计数器除了接收到了 γ 射线之外，还接收到了一种原来被厚度约为 1 mm 的薄铝箔 P 挡住的射线，而厚度约为 1 mm 的薄铝箔只能将 α 射线挡住，所以 X 为能放射 α 射线和 γ 射线的混合放射源，故D项正确。
9. C
10. C
11. D
【解析】核力与电荷无关，原子核中质子间的核力都表现为引力，选项A错误；
原子核衰变放岀的三种射线中，α 粒子的速度最小，穿透能力最弱，选项B错误；
铀核发生链式反应后能自动延续下去，要维持链式反应，铀块的体积必须达到其临界体积，选项C错误；
比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时有质量亏损，一定会放出核能，选项D正确。
12. C
【解析】根据质量数与质子数守恒，He24+X→Be48+γ，则 X 粒子是的质量数是：8−4=4，电荷数是：4−2=2，是 He24．故A错误；
半衰期仅仅与放射性元素有关，与外界环境无关，加温或加压不能改变半衰期 T 的大小，故B错误；
经过 1 个半衰期，有半数发生衰变，即剩下开始的一半，那么经过 3 个 T，剩下的 Be48 占开始时的 (12)3=18，故C正确；
“氦燃烧”的核反应方程，是聚变反应，不是裂变反应，故D错误
13. C
14. D
15. B
【解析】结合能是核子结合成原子核时放出的能量，或把原子核分成核子所需要的能量，故A错误；
氢原子由 n=3 向 n=1 的能级跃迁时产生光子的数目为：n×n−12=3×22=3 种，故B正确；
截止频率由材料的性质决定，与入射光的频率和光强没有关系，故C错误；
放射性元素发生 β 衰变的实质是一个中子转变为质子，同时放出电子，故其原子序数增加 1，故D错误。
16. C
【解析】 Bi83209 的原子核比 Np93237 少 10 个质子，质子数和中子数总共少 237−209=28，故 Bi83209 的原子核比 Np93237 少 18 个中子，故A错误；
设 Bi83209 变为 Np93237 需要经过 x 次 α 衰变和 y 次 β 衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：93=2x−y+83，4x=237−209，所以解得：x=7，y=4，即衰变过程中共发生了 7 次 α 衰变和 4 次 β 衰变。故B错误；
衰变过程中共发生了 7 次 α 衰变和 4 次 β 衰变，所以衰变过程中共有 4 个中子转变为质子，故C正确；
根据衰变前后质量数守恒可知，该说法是不可能的，故D错误。
17. C
【解析】 C14 衰变为 N14 的过程中质量数没有变化而核电荷数增加 1，所以是其中的一个中子变成了一个质子和一个电子，所以放出 β 射线，故A错误；
C12 、 C13 、 C14 具有相同的质子数和不同的中子数，故B错误；
设原来 C14 的质量为 M0，衰变后剩余质量为 M 则有：M=M012n，其中 n 为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的 12，故 n=1，所以该古木的年代距今约 5700 年；故C正确；
放射元素的半衰期与物理环境以及化学环境无关，故D错误。
18. B
【解析】从图可以看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到达 A 极板的粒子的竖直位移小于到达 B 板的粒子的竖直位移，粒子在竖直方向做匀速直线运动，则根据公式 x=v0t=v0md2qu，两个粒子初速度 v0 相同，两极板间电压 u 相同，放射源与两极板的距离 d2 也相同，而电子的 mq 小，所以电子的竖直位移小，故达到 A 极板的是 β 射线，A 极板带正电，a 为电源的正极，故选项B正确。
19. C
【解析】根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，原子核 X 的电荷数为 92−2=90，质量数为 238−4=234，故A错误；
α 粒子带正电，由左手定则可知，α 粒子做逆时针圆周运动，故B错误；
根据 T=2πmqB 可知，α 粒子和原子核 X 的周期之比：TαTX=42×90234=1013，故C正确；
根据动量守恒定律，α 粒子和原子核 X 的动量大小相同，r=mvqB∝1q 可知，α 粒子和 原子核 X 的半径之比为 rαrX=902=451，故D错误。
20. C
【解析】核反应 H12+H13→He24+n01 是核聚变方程，Th90234→Pa91234+e−10 是 β 衰变方程，故A错误；
高速运动的 α 粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为 He24+N714→O817+H11，故B错误；
Th90234 衰变为 Rn86222，经过 234−2224=3 次 α 衰变，2 次 β 衰变，故C正确；
U92235+n01→Ba56144+Kr3689+3n01 是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，氢弹的发生的核反应为聚变，故D错误。
21. A
22. C
【解析】根据爱因斯坦质能方程可知，裂变时释放能量是因为发生了质量亏损，ΔE=Δmc2，故A错误；
发生光电效应时，入射光的频率越高，光子的能量越大，由：Ekm=hν−W 得，逸出的光电子的最大初动能就越大，而与入射光的强度无关，故B错误；
通过人工核反应，人们用 α 粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核，都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分，故C正确；
11.0 eV 的能量不等于基态与其它能级间的能级差，所以不能吸收而发生跃迁，故D错误。
第二部分
23. B， C
24. A， C
25. A， B
【解析】比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故A正确。
一群处于 n=3 能级的氢原子，向较低能级跃迁时，根据 C32=3 知，向较低能级跃迁时最多能放出 3 种频率的光，故B正确。
Bi83210 的半衰期是 5 天，经过 10 天，即经过 2 个半衰期，未衰变的质量为 25 g，故C错误。
β 衰变所释放的电子来自原子核，是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故D错误。
26. B， D
【解析】原子核 β 衰变是核内中子转化成质子的时候同时产生的电子，不是核外电子，选项A错误。
在 β 衰变过程中，处于激发态的原子核将多余的能量以 γ 光子形式释放出来，B正确；
变衰期是由原子核本身性质决定的，目前人类任何手段都不能改变原子核的半衰期，选项C错误；
原子核的天然放射现象说明原子核有着复杂的内部结构，是可分的，D正确。
27. B， C
【解析】 β 衰变是原子核中的中子转化为质子同时产生电子的过程，但电子不是原子核的组成部分，故 A错；
玻尔理论的假设是提出了轨道量子化和能量量子化，故B正确；
放射性元素的半衰期不随温度、状态及化学变化而变化，是由原子核内部本身决定的，故C正确；
比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，故D错误。
28. A， C
29. C， D
30. A， C
【解析】原子核发生衰变，粒子的速度方向相反，由图可知粒子的运动的轨迹在同一侧，很据左手定则可以得知，衰变后的粒子带的电性相反，所以释放的粒子应该是电子，所以原子核发生的应该是 β 衰变；故A正确，B错误；
衰变后，粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，故：
qvB=mv2R
解得：
R=mvqB
静止的原子核发生衰变，根据动量守恒可知，衰变前后，动量守恒，故两个粒子的动量 mv 相等，磁感应强度也相等，故 q 越大，轨道半径越小；故大圆是释放粒子的运动轨迹，小圆是新核的运动轨迹；
故C正确，D错误。