2025届高三物理试题 原子核 强化训练
一、单选题（本大题共6小题）
1．关于半衰期，以下说法正确的是 （ ）
A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长．
B．升高温度可以使半衰期缩短
C．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个
D．氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克
2．如图所示,纵坐标表示放射性元素氡222在某时刻的质量m与t=0时刻的质量m0的比值,则下列说法正确的是（ ）
A．氡的半衰期为3.8天
B．若温度降低,分子、原子等粒子的运动将变慢,氡的半衰期将增大
C．一个氡222原子核要经过3.8天才发生衰变
D．10个氡222原子核经过3.8天一定还剩5个
3．放射性元素发生β衰变的半衰期为6h，则（ ）
A．衰变产物为
B．发生β衰变的原因是强相互作用
C．温度升高后，的半衰期可能变为5h
D．β射线是电子流
4．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。下列说法正确的是（ ）
A．查德威克用α粒子轰击获得反冲核，发现了质子
B．汤姆孙通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型
C．爱因斯坦的光电效应理论认为“光子”不仅具有能量，而且还具有动量
D．核聚变反应式：中、结合能之和小于、的结合能之和
5．钠的放射性同位素Na静止在匀强磁场中，某时刻一个Na原子核发生核反应，仅产生的两新粒子（分别标记为1、2)，沿垂直磁场方向运动，形成的轨迹如图所示，两粒子的速率为 、，电荷量为q1、q2，轨迹半径为r1、r2，两轨迹半径比为。下列关于该核反应说法正确的是（ ）
A．该核反应为裂变反应
B．该核反应为α衰变
C．两粒子的电荷量之比
D．两粒子的速率之比
6．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．下列说法正确的是（ ）
A． 是氦核
B． 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
二、多选题（本大题共4小题）
7．钚（）静止时衰变为激发态和α粒子，激发态铀核立即衰变为稳态铀核，并放出能量为的γ光子。已知钚、稳态轴核和α粒子的质量分别记为，和，衰变放出光子的动量可忽略且该过程释放的核能除去γ光子的能量外全部转化为和α粒子的动能。在匀强磁场中衰变产生的和α粒子，两者速度方向均与磁场垂直，做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A．和α粒子在磁场中匀速圆周运动轨迹为外切圆
B．的比结合能大于的比结合能
C．的动能为
D．α粒子的动能为
8．（多选）发生衰变时，可能放出 粒子或电子．静止在某匀强磁场中的原子核发生衰变后两粒子的轨迹如图所示．下列说法正确的是（ ）
A． 衰变方程为
B． 衰变方程为
C． 两种新粒子在磁场中做圆周运动的方向相反
D． 大圆半径是小圆半径的2倍
9．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
10．核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．是反应堆中发生的许多核反应中的一种，是某种粒子，是粒子的个数，用分别表示核的质量，表示粒子的质量，为真空中的光速，以下说法正确的是（ ）
A．为中子，
B．为中子，
C．上述核反应中放出的核能
D．上述核反应中放出的核能
三、实验题（本大题共1小题）
11．将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为h（未知）且开口向下的小筒中（单摆的下部分露于筒外），如图（a）所示，将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，设单摆摆动的过程中悬线不会碰到筒壁，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心间的距离L，并通过改变L而测出对应的摆动周期T，再以T2为纵轴、L为横轴作出函数关系图象，就可以通过此图象得出小筒的深度h和当地重力加速度g。
（1）现有可选择的测量工具： ．A．时钟；B．秒表；C．天平；D．毫米刻度尺．本实验所需的测量工具是
（2）如果实验中所得到的T2—，关系图象如图（b）所示，那么真正的图象应该是a，b， c中的 ；
（3）由图象可知，小筒的深度h= m，当地的重力加速度g= m/s2
四、解答题（本大题共2小题）
12．在某些恒星内部，3个氦核结合成1个碳核。已知1个氦核的质量为、1个碳核的质量为，1个质子的质量为，1个中子的质量为，真空中的光速为c。求：
（1）写出核反应方程式；
（2）反应过程中产生的核能；
（3）碳核的比结合能。
13．硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术，其原理是进入癌细胞内的硼核（）吸收慢中子后变的不稳定，会转变成一个新核和一个（）粒子，同时释放出射线。一个硼核吸收一个中子后处于静止状态，然后发生核反应，此过程中的质量亏损为，释放的核能一部分转化为新核和粒子的动能，另一部分以射线的形式放出，射线的能量为，已知真空中光速为。
（1）写出核反应方程；
（2）求粒子的动能。
参考答案
1．【答案】D
【思路导引】衰期是对大量放射性元素的统计规律，是由元素本身决定，与原子核所处环境、状态无关；同时要明确发生半衰期次数、衰变前总质量、衰变后质量之间的关系式．
【详解】AB：半衰期由元素本身决定，与原子核所处环境、状态无关，AB错误；
CD：半衰期是对大量原子核的统计规律，对于单个或者少数是不成立的，氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天即经过2个半衰期，还剩余，氡原子核，C错误D正确．选D。
2．【答案】A
【详解】A．由图和半衰期的定义可知氡的半衰期为3.8天，A正确；
B．放射性元素的半衰期由原子核内部结构决定，与外界因素(如温度、压强等)无关，也与物态变化无关，B错误；
CD．半衰期具有统计意义,对大量的原子核适用，对少数的原子核不适用，C、D错误。选A。
3．【答案】D
【详解】A．β衰变放出的粒子是电子，根据质量数和电荷数守恒可知，衰变产物为，A错误；
B．发生β衰变的原因是弱相互作用，B错误；
C．温度升高后，的半衰期不变，C错误；
D．β射线是电子流，D正确。选D。
4．【答案】D
【详解】A．查德威克用粒子轰击铍核，发现了中子，A错误；
B．汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，从而揭示了原子是有复杂结构的，卢瑟福通过粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，B错误；
C．爱因斯坦的光电效应理论认为“光子”具有能量，但没有认为“光子”具有动量，C错误；
D．核聚变反应为放热反应，所以生成物的结合能之和大于反应物结合能之和，D正确。选D。
5．【答案】C
【详解】A．该反应为原子核的衰变，A错误；
BC．根据，可得，根据动量守恒定律，可知两个粒子动量大小相等，方向相反，可得，又因为Na原子的电荷量为11e，可知，，所以粒子1为电子，该核反应为衰变，B错误，C正确；
D．由于两粒子动量大小相等，所以有，由于电子质量相比原子质量很小很小，所以两粒子的速率之比不为12:1，D错误。选C。
6．【答案】C
【解析】
选项 分析 正误
A 根据核反应中质量数和电荷数守恒可知，为正电子 ×
B ×
C 72万年为1个半衰期，经过72万年，铝26剩余质量为原来的，故再经过72万年现有的铝26衰变一半 √
D 144万年为2个半衰期，144万年后铝26剩余质量为原来的，故再经过144万年现有的铝26衰变 ×
【知识拓展】 正电子，又称阳电子、反电子、正子，基本粒子的一种，带正电荷,质量和电子相等，是电子的反粒子．正电子的发现开辟了反物质领域的研究．
7．【答案】ABD
【详解】A：由题意可知衰变产生的和α粒子带电性相同，速度方向相反，故两粒子在同一匀强磁场中外切，A正确；
B：由于衰变时放出核能，比结合能增大，所以的比结合能大于的比结合能，B正确；
C：由能量守恒可知，由爱因斯坦质能方程可知，解得
，C错误；
D：根据动量守恒定律有，，联立可得，D正确。选ABD。
8．【答案】AD
【解析】根据轨迹图知，核衰变位置在两圆的切点位置，根据动量守恒定律知，衰变后生成的两个新核的速度方向相反，由于两圆周外切，根据左手定则知，生成的两个新核均带正电，即发生的是 衰变，放出了 粒子，根据质量数与电荷数守恒可知，衰变方程为，A正确，B错误；两种新粒子在磁场中做圆周运动均沿逆时针方向，即两种新粒子在磁场中做圆周运动的方向相同，C错误；根据牛顿第二定律得，解得，根据动量守恒定律知，总动量为0，衰变后两新核动量大小相等，则，即大圆半径是小圆半径的2倍，D正确．
9．【答案】AC
【详解】
分裂前后动量守恒，由半径可知小圆粒子带电量大，为生成的新核，肯定带正电，由洛伦兹力可判断新核沿逆时针转动，另一个粒子沿顺时针转动，由洛伦兹力可判断为电子，A对； C对；
10．【答案】BC
【详解】
AB.由核电荷数守恒知X的电荷数为0，故X为中子；由质量数守恒知a=3，故A不符合题意，B符合题意；
CD.由题意知，核反应过程中的质量亏损△m=mu-mBa-mKr-2mn，由质能方程可知，释放的核能△E=△mc2=（mu-mBa-mKr-2mn）c2，故C符合题意，D不符合题意；
11．【答案】BD ；a ；0.3 ；9.86
【详解】根据单摆的周期公式可得，解得．
①实验所需的测量工具有：秒表和毫米刻度尺；
②根据函数关系可知，真正的图像应该是a；
③由图象可知，，解得g=9.86m/s2，h=0.3m．
12．【答案】（1） （2） （3）
【详解】（1）由3个氦核结合成1个碳核可得核反应方程，
（2）反应过程的原子核的质量减小量为质量亏损，由质能方程可得
。
（3）6个质子和6个中子结合成碳原子的质量亏损，释放的能量
，比结合能。
13．【答案】（1）；（2）
【详解】
（1）依题意有
（2）设新核、粒子的质量分别为、，速度分别为、，动能分别为、，由动量守恒定律，得
核反应放出的核能
由题中信息可知
又因为新核与粒子的质量数分别为7和4，则有
可解得粒子的动能
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