Nuclear Physics Fundamentals

Question 1

Question 1: 下列核反应方程中，属于 $\alpha$ 衰变的是

下列核反应方程中，属于 $\alpha$ 衰变的是

A. A. ${ } _ { 92 } ^ { 238 } \mathrm { U } \rightarrow { } _ { 90 } ^ { 234 } \mathrm { Th } + { } _ { 2 } ^ { 4 } \mathrm { He }$
B. B. ${ } _ { 1 } ^ { 2 } \mathrm { H } + { } _ { 1 } ^ { 3 } \mathrm { H } \rightarrow { } _ { 2 } ^ { 4 } \mathrm { He } + { } _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { n }$
C. C. ${ } _ { 90 } ^ { 234 } \mathrm { Th } \rightarrow { } _ { 91 } ^ { 234 } \mathrm {~Pa} + { } _ { - 1 } ^ { 0 } \mathrm { e }$
D. D. ${ } _ { 7 } ^ { 14 } \mathrm {~N} + { } _ { 2 } ^ { 4 } \mathrm { He } \rightarrow { } _ { 8 } ^ { 17 } \mathrm { O } + { } _ { 1 } ^ { 1 } \mathrm { H }$

Answer

Answer: A

Solution: A 反应是 $\alpha$ 衰变；B和 D 反应是原子核的人工转变方程；C 反应是 $\beta$ 衰变；故选 A．

Question 2

Question 2: ＂玉兔号＂月球车上有一种小型核能电池，以提供月球车长时间处于黑夜工作时需要的电能，核能电池中核反应方程为 $94 \mathrm { Pu } \rightarrow { } _ { 95 } ^ {...

＂玉兔号＂月球车上有一种小型核能电池，以提供月球车长时间处于黑夜工作时需要的电能，核能电池中核反应方程为 $94 \mathrm { Pu } \rightarrow { } _ { 95 } ^ { 238 } \mathrm { Am } + \mathrm { X }$ ，下列说法正确的是（）

A. A. X 是中子
B. B. X的电离能力比 $\alpha$ 粒子强
C. C. 该核反应为重核的裂变反应
D. D. $238 \mathrm { Am }$ 的比结合能比 $234 \mathrm { Pu }$ 的比结合能大

Answer

Answer: D

Solution: A．根据电荷数守恒和质量数守恒可知 $X$ 为 $\beta$ 粒子（即电子），故 A 错误； B．$\beta$ 粒子的电离能力比 $\alpha$ 粒子弱，故 B 错误； C．该反应为重核的 $\beta$ 衰变，故 C 错误； D．核反应生成物比反应物稳定，则 $238 \mathrm { Am }$ 比 $238 \mathrm { Pu }$ 稳定，所以 $238 \mathrm { Am }$ 的比结合能比 $238 \mathrm { Pu }$ 的比结合能大，故 D 正确。

Question 3

Question 3: 贝克勒尔在 120 年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是（）

贝克勒尔在 120 年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是（）

A. A. ${ } _ { 90 } ^ { 234 } \mathrm { Th } \xrightarrow { 234 } \mathrm {~Pa} ^ { + } 0 \mathrm { e }$
B. B. ${ } _ { 92 } ^ { 235 } \mathrm { U } + { } _ { 0 } \mathrm { n } \xrightarrow [ 56 ] { 144 } \mathrm { Ba } + { ^ { 89 } } \mathrm { Kr } + 31 \mathrm { n }$
C. C. $14 \mathrm {~N} + 4 \mathrm { He } \xrightarrow { \rightarrow ^ { 17 } } \mathrm { O } + 1 \mathrm { H }$
D. D. $4 \mathrm { He } + { _ { 13 } ^ { 27 } } \mathrm { Al } \xrightarrow { 30 } \mathrm { P } + { } _ { 0 } \mathrm { n }$

Answer

Answer: A

Solution: A．$234 \mathrm { Th } \xrightarrow { 234 } \mathrm {~Pa} ^ { + 0 } 0 \mathrm { e }$ 是天然放射现象方程。故 A 正确； B．$235 \mathrm { U } 1 { } _ { 0 } \rightarrow 144 \mathrm { Ba } + 36 \mathrm { Kr } + 39 \mathrm { n }$ 是重核的裂变方程。故 B 错误； C．$14 \mathrm {~N} + 4 \mathrm { He } ^ { \rightarrow 17 } \mathrm { O } + 1 \mathrm { H }$ 是人工核反应方程。故 C 错误； D．$4 \mathrm { He } + { _ { 13 } ^ { 27 } } \mathrm { Al } \rightarrow ^ { 30 } \mathrm { P } + 1 \mathrm { n }$ 是人工核反应方程。故 C 错误。

Question 4

Question 4: 放射性元素钋（ $210 \mathrm { Po }$ ）发生衰变时，会产生 $4 \mathrm { He }$ 和一种未知粒子，并放出 $\gamma$ 射线，其核反应方程为 ${ } _ { ...

放射性元素钋（ $210 \mathrm { Po }$ ）发生衰变时，会产生 $4 \mathrm { He }$ 和一种未知粒子，并放出 $\gamma$ 射线，其核反应方程为 ${ } _ { 84 } ^ { 210 } \mathrm { Po } \rightarrow { } _ { 82 } ^ { y } \mathrm { X } + { } _ { 2 } ^ { 4 } \mathrm { He } + \mathrm { \gamma }$ ，下列说法正确的是（）能

A. A. $\gamma$ 射线带负电
B. B. $y = 206$
C. C. 升高温度有利于衰变的发生
D. D. ${ } _ { 82 } ^ { y } \mathrm { X }$ 核的比结合能小于 $210 \mathrm { Po }$ 核的比结合

Answer

Answer: B

Solution: A．$\gamma$ 射线是电磁波，不带电，A 错误； B．由质量数守恒可得 $y = 210 - 4 = 206$ B 正确； C．半衰期与原子核物理、化学环境无关，C错误； D．该反应放出能量，生成物相对更稳定，比结合能增大，D错误。

Question 5

Question 5: 下列能揭示原子具有核式结构的实验是（）

下列能揭示原子具有核式结构的实验是（）

A. A. 光电效应实验
B. B. 伦琴射线的发现
C. C. $\alpha$ 粒子散射实验
D. D. 氢原子光谱的发现

Answer

Answer: C

Solution: 能揭示原子具有核式结构的实验是 $\alpha$ 粒子散射实验，故 C 正确，ABD 错误。

Question 6

Question 6: ＂朝核危机＂引起全球瞩目，其焦点就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆。重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚 $239 \mathrm { Pu }$ ，钚 $239 \mathrm...

＂朝核危机＂引起全球瞩目，其焦点就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆。重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚 $239 \mathrm { Pu }$ ，钚 $239 \mathrm { Pu }$ 可由铀 $239 \mathrm { U }$ 经过 $n$ 次 $\beta$衰变而产生，则 $n$ 为

A. A. 2
B. B. 239
C. C. 145
D. D. 92

Answer

Answer: A

Solution: 核反应方程为 $$ { } _ { 94 } ^ { 239 } \mathrm { Pu } \rightarrow { } _ { 92 } ^ { 239 } \mathrm { U } + 2 { } _ { - 1 } ^ { 0 } \mathrm { e } $$ 所以 $$ n = 2 $$

Question 7

Question 7: 物理学家通过对实验的观察和深入研究，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

物理学家通过对实验的观察和深入研究，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. A. 贝克勒尔发现天然放射性现象，说明原子核有复杂结构
B. B. 玻尔将量子观念引入原子领域，很好地解释了所有原子光谱的分立特征
C. C. 麦克斯韦通过一系列实验，证实了赫兹的电磁场理论
D. D. 卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型

Answer

Answer: A

Solution: A．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构，故 A 正确； B．玻尔将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子光谱实验规律，故 B 错误； C．麦克斯韦预言电磁波的存在，赫兹通过一系列实验证实了关于光的电磁理论，故 C 错误； D．卢瑟福通过对 $\alpha$ 粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，故 D 错误。

Question 8

Question 8: 两个氘核聚变的反应方程为 $2 \mathrm { H } + { } _ { 1 } ^ { 2 } \mathrm { H } \rightarrow { } _ { 2 } ^ { 3 } \m...

两个氘核聚变的反应方程为 $2 \mathrm { H } + { } _ { 1 } ^ { 2 } \mathrm { H } \rightarrow { } _ { 2 } ^ { 3 } \mathrm { He } + { } _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { n }$ ，其中 $2 \mathrm { H }$ 的质量为 2.0136 u ，${ } _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { n }$ 的质量为 $1.0087 u , 3 \mathrm { He }$ 的质量为 $3.0150 u$ 。已知 $1 \mathrm { u }$ 相当于 931.5 MeV 的能量，则

A. A. 该聚变反应过程吸收能量
B. B. 该聚变反应释放的核能约为 3.26 MeV
C. C. $2 \mathrm { H }$ 的比结合能大于 $3 \mathrm { He }$ 的比结合能
D. D. $2 \mathrm { H }$ 的平均核子质量小于 $3 \mathrm { He }$ 的平均核子质量

Answer

Answer: B

Solution: A．反应前总质量： $2 \times 2.0136 \mathrm { u } = 4.0272 \mathrm { u }$ ，反应后总质量： $3.0150 \mathrm { u } + 1.0087 \mathrm { u } = 4.0237 \mathrm { u }$ ，质量亏损 $\Delta m = 0.0035 \mathrm { u } > 0$ ，说明释放能量，故 A 错误。 B．释放能量：$\Delta E = 0.0035 \mathrm { u } \times 931.5 \mathrm { MeV } / \mathrm { u } \approx 3.26 \mathrm { MeV }$ ，故 B 正确。 C．聚变后生成更稳定的核（比结合能更高），氦－3的比结合能应大于氘核，故 C 错误。 D．氘核平均核子质量： $2.0136 \mathrm { u } / 2 \approx 1.0068 \mathrm { u }$ ；氦－ 3 平均核子质量： $3.0150 \mathrm { u } / 3 \approx 1.0050 \mathrm { u }$ 。氘核平均核子质量更大，故 D 错误。

Question 9

Question 9: 下列说法中正确的是

下列说法中正确的是

A. A. 爱因斯坦最早提出能量量子化概念
B. B. 德布罗意提出实物粒子具有波动性
C. C. 玻尔提出的原子理论否定了原子的核式结构
D. D. 贝可勒尔发现天然放射现象说明原子具有复杂的结构

Answer

Answer: B

Solution: A．普朗克最早提出能量量子化概念，故 A 错误； B．德布罗意提出实物粒子具有波动性，故 B 正确； C．玻尔提出的原子模型，但并没有否定卢瑟福的原子核式结构学说，故 C 错误； D．贝可勒尔发现天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，故 D 错误。

Question 10

Question 10: 下列核反应方程式中，属于 $\alpha$ 衰变的是

下列核反应方程式中，属于 $\alpha$ 衰变的是

A. A. ${ } _ { 92 } ^ { 238 } \mathrm { U } \rightarrow { } _ { 90 } ^ { 234 } \mathrm { Th } + { } _ { 2 } ^ { 4 } \mathrm { He }$
B. B. ${ } _ { 90 } ^ { 234 } \mathrm { Th } \rightarrow { } _ { 91 } ^ { 234 } \mathrm {~Pa} + { } _ { - 1 } ^ { 0 } \mathrm { e }$
C. C. ${ } _ { 7 } ^ { 14 } \mathrm {~N} + { } _ { 2 } ^ { 4 } \mathrm { He } \rightarrow { } _ { 8 } ^ { 17 } \mathrm { O } + { } _ { 1 } ^ { 1 } \mathrm { H }$
D. D. ${ } _ { 5 } ^ { 11 } \mathrm {~B} + { } _ { 2 } ^ { 4 } \mathrm { He } \rightarrow { } _ { 7 } ^ { 14 } \mathrm {~N} + { } _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { n }$

Answer

Answer: A

Solution: A．反应核只有一个核，生成核中有 $\alpha$ 粒子，属于 $\alpha$ 衰变，A正确； B．反应核只有一个核，生成核中有 $\beta$ 粒子，属于 $\beta$ 衰变，B 错误 CD．反应核中的 $\alpha$ 粒子均用来作为＂炮弹＂轰击相应原子核，属于人工核转变，CD 错误。故选 A。

Question 11

Question 11: 氢弹爆炸的核反应是（）

氢弹爆炸的核反应是（）

A. A. ${ } _ { 1 } ^ { 2 } \mathrm { H } + { } _ { 1 } ^ { 3 } \mathrm { H } \rightarrow { } _ { 2 } ^ { 4 } \mathrm { He } + { } _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { n }$
B. B. ${ } _ { 7 } ^ { 14 } \mathrm {~N} + { } _ { 2 } ^ { 4 } \mathrm { He } \rightarrow { } _ { 8 } ^ { 17 } \mathrm { O } + { } _ { 1 } ^ { 1 } \mathrm { H }$
C. C. ${ } _ { 92 } ^ { 235 } \mathrm { U } + { } _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { n } \rightarrow { } _ { 56 } ^ { 144 } \mathrm { Ba } + { } _ { 36 } ^ { 89 } \mathrm { Kr } + 3 { } _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { n }$
D. D. ${ } _ { 4 } ^ { 9 } \mathrm { Be } + { } _ { 2 } ^ { 4 } \mathrm { He } \rightarrow { } _ { 6 } ^ { 12 } \mathrm { C } + { } _ { 0 } ^ { 1 } n$

Answer

Answer: A

Solution: 氢弹爆炸的核反应是轻核聚变反应，题中 A 是轻核聚变， BD 都是原子核的人工转变方程，C 是重核裂变反应；故选 A。

Question 12

Question 12: 下列关于爱因斯坦质能关系式的说法中，正确的是（）

下列关于爱因斯坦质能关系式的说法中，正确的是（）

A. A. 只有运动物体才具有能量，静止物体没有质能
B. B. 一定的质量总是和一定的能量相对应
C. C. $E = m c ^ { 2 }$ 中能量 $E$ 其实就是物体的内能
D. D. 由 $\Delta E = \Delta m c ^ { 2 }$ 知质量与能量可以相互转化

Answer

Answer: B

Solution: 不论静止，还是运动，物体均会具有能量，故 A 错误；爱因斯坦的质能方程 $E = m c ^ { 2 }$ ，只是说明物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系。物体的能量增大，质量也增大；能量减小了，质量也减小， E 不是物体的内能。 $\Delta E = \Delta m c ^ { 2 }$ 说明质量和能量在量值上的联系，但决不等同于这两个量可以相互转变，故 B 正确，CD 错误；故选 B ．【点睛】质能方程 $E = m c ^ { 2 }$ ，知物体具有的能量与其质量成正比，根据 $\Delta E = \Delta m c ^ { 2 }$ 可计算核反应中的能量．

Question 13

Question 13: 下列说法中正确的是（）

下列说法中正确的是（）

A. A. 光电效应和电子的衍射现象说明粒子具有波动性
B. B. $\alpha$ 粒子散射实验可以用来确定原子核电荷量和估算原子核半径
C. C. 氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度减小
D. D. 比结合能越大，表示原子核中核子结合得越不牢靠，原子核越不稳定

Answer

Answer: B

Solution: 光电效应说明了光的粒子性，电子的衍射现象说明粒子具有波动性，选项 A 错误； $\alpha$ 粒子散射实验可以用来确定原子核电荷量和估算原子核半径．故 B 正确．根据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后能量减小，轨道半径减小，库仑力增大，电子的加速度增大．故 C错误。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，选项D错误；故选B．

Question 14

Question 14: 下列叙述中正确的是（） $\frac { \left( m _ { \mathrm { A } } + m _ { \mathrm { P } } - m _ { \mathrm { D }...

下列叙述中正确的是（） $\frac { \left( m _ { \mathrm { A } } + m _ { \mathrm { P } } - m _ { \mathrm { D } } \right) c ^ { 2 } } { 2 }$（ $c$ 表示真空中的光速）

A. A. 光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面，前者表明光子具有动量，后者表明光子具有能量
B. B. 发生光电效应时，发出的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比例关系
C. C. $\beta$ 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
D. D. 已知中子、质子和氘核的质量分别为 $m _ { \mathrm { A } } 、 m _ { \mathrm { P } 、 } m _ { \mathrm { D } }$ ，则氘核的结合能为

Answer

Answer: C

Solution: A．光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面，但是前者表明光子具有能量，后者表明光子具有动量， A 错误； B．根据光电效应方程可得 $$ E _ { \mathrm { k } } = h v - W _ { 0 } $$ 光电子的最大初动能与入射光的频率不是成正比例关系，B 错误； C．$\beta$ 衰变的实质是 $$ { } _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { n } \rightarrow { } _ { 1 } ^ { 1 } \mathrm { H } + { } _ { - 1 } ^ { 0 } \mathrm { e } $$ C 正确； D．中子和质子结合成氘核，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，结合能为 $$ \Delta E = \left( m _ { \mathrm { A } } + m _ { \mathrm { p } } - m _ { \mathrm { D } } \right) C ^ { 2 } $$ D 错误。

Question 15

Question 15: 据最新报道，放射性同位素铁 $166 \mathrm { Ho }$ 在医疗领域有重要应用，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是

据最新报道，放射性同位素铁 $166 \mathrm { Ho }$ 在医疗领域有重要应用，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是

A. A. 32
B. B. 67
C. C. 99
D. D. 166

Answer

Answer: A

Solution: 根据原子核内各量的关系可知核外电子数＝质子数＝67，中子数为 $166 - 67 = 99$ ，故核内中子数与核外电子数之差为 $99 - 67 = 32$ ． A． 32 ，选项 A 符合题意； B． 67 ，选项 B 不符合题意； C． 99 ，选项 C 不符合题意； D． 166 ，选项 D 不符合题意；

Question 16

Question 16: 某放射性元素经过 21.6 天有 $7 / 8$ 的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为

某放射性元素经过 21.6 天有 $7 / 8$ 的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为

A. A. 3.8 天
B. B. 7.2 天
C. C. 10.8 天
D. D. 21.6 天

Answer

Answer: B

Solution: 根据半衰期公式：$m = M \left( \frac { 1 } { 2 } \right) ^ { \frac { t } { T } }$ 可得：$\frac { 1 } { 8 } M = M \left( \frac { 1 } { 2 } \right) ^ { \frac { t } { T } }$ ，所以有，$t = 3 T = 21.6$ 天，$T = 7.2$天，即半衰期为 7.2 天，故 ACD 错误，B 正确．

Question 17

Question 17: 下列说法正确的是

下列说法正确的是

A. A. 在 $L C$ 振荡电路中，当电流增大时，电容器总是处于充电状态
B. B. 海市蜃楼现象跟光的全反射有关，可以把海面上的空气看成是由折射率不同的许多水平气层组成的，越靠近海面，空气温度越低，密度越大，折射率越小
C. C. 重核裂变发生需要用＂热中子＂来引发，而裂变产生的都是＂快中子＂，这时候需要将镉棒插得深一点来减慢中子的速度
D. D. 阴极射线、 $\beta$ 射线、光电流中都包含电子

Answer

Answer: D

Solution: A．在 $L C$ 振荡回路中，电流在增大时磁场能增大，电场能减小，电容器一定处于放电状态，故 A 错误； B．海面上的下层空气的温度比上层低，下层空气的密度比上层大，折射率也比上层大，故 B 错误； C．镉棒在裂变中的作用是吸收反应产生的中子来控制核反应速率，调节反应速度的快慢，故 C 错误； D．阴极射线、 $\beta$ 射线和光电流中都含有电子，故 D 正确；

Question 18

Question 18: 恒星向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，已知姚核 $2 \mathrm { H }$ 的比结合能为 $E _ { 1 }$ ，氦核 $4 \mathrm { He }$ 的比结合能为 $E _...

恒星向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，已知姚核 $2 \mathrm { H }$ 的比结合能为 $E _ { 1 }$ ，氦核 $4 \mathrm { He }$ 的比结合能为 $E _ { 2 }$ ，则热核反应 $2 \mathrm { H } + { } _ { 1 } ^ { 2 } \mathrm { H } \rightarrow { } _ { 2 } ^ { 4 } \mathrm { He }$ 释放的能量可表示为

A. A. $E _ { 2 } - E _ { 1 }$
B. B. $E _ { 2 } - 2 E _ { 1 }$
C. C. $4 E _ { 2 } - 2 E _ { 1 }$
D. D. $4 E _ { 2 } - 4 E _ { 1 }$

Answer

Answer: D

Solution: 该反应放出热量，氘核的比结合能为 $E _ { 1 }$ ，氦核的比结合能为 $E _ { 2 }$ ，根据比结合能等于结合能与核子数的比值，则核反应中释放的核能为 $$ \Delta E = 4 E _ { 2 } - \left( 2 E _ { 1 } + 2 E _ { 1 } \right) = 4 E _ { 2 } - 4 E _ { 1 } $$ 故 D 正确 ABC 错误。

Question 19

Question 19: 两种放射性元素的半衰期分别为 $t _ { 0 }$ 和 $2 t _ { 0 }$ ，在 $t = 0$ 时刻这两种元素的原子核总数为 $N$ ，在 $t = 2 t _ { 0 }$ 时刻，尚末衰...

两种放射性元素的半衰期分别为 $t _ { 0 }$ 和 $2 t _ { 0 }$ ，在 $t = 0$ 时刻这两种元素的原子核总数为 $N$ ，在 $t = 2 t _ { 0 }$ 时刻，尚末衰变的原子核总数为 $\frac { N } { 3 }$ ，则在 $t = 4 t _ { 0 }$ 时刻，尚末衰变的原子核总数为

A. A. $\frac { N } { 12 }$
B. B. $\frac { N } { 9 }$
C. C. $\frac { N } { 8 }$
D. D. $\frac { N } { 6 }$

Answer

Answer: C

Solution: 根据题意设半衰期为 $t _ { 0 }$ 的元素原子核数为 $x$ ，另一种元素原子核数为 $y$ ，依题意有 $$ x + y = N $$ 经历 $2 t _ { 0 }$ 后有 $$ \frac { 1 } { 4 } x + \frac { 1 } { 2 } y = \frac { N } { 3 } $$ 联立可得 $$ x = \frac { 2 } { 3 } N , y = \frac { 1 } { 3 } N $$ 在 $t = 4 t _ { 0 }$ 时，原子核数为 $x$ 的元素经历了 4 个半衰期，原子核数为 $y$ 的元素经历了 2 个半衰期，则此时未衰变的原子核总数为 $$ n = \frac { 1 } { 2 ^ { 4 } } x + \frac { 1 } { 2 ^ { 2 } } y = \frac { N } { 8 } $$

Question 20

Question 20: 宇宙射线与地球大气作用产生中子，中子撞击大气层中的氮引发核反应产生碳 14。核反应方程为 $14 \mathrm {~N} + { } _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { n } \r...

宇宙射线与地球大气作用产生中子，中子撞击大气层中的氮引发核反应产生碳 14。核反应方程为 $14 \mathrm {~N} + { } _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { n } \rightarrow { } _ { 6 } ^ { 14 } \mathrm { C } + \mathrm { X }$ ，碳 14 具有放射性，能够自发地进行 $\beta$ 衰变而变成氮，核反应方程为 $14 \mathrm { C } \rightarrow { } _ { 7 } ^ { 14 } \mathrm {~N} + \mathrm { Y }$ 。碳 14 可以用来测定物质年代，碳 14 的半衰期为 5730 年，下列说法正确的是（）

A. A. X 表示电子 $- 1 \mathrm { e }$
B. B. Y 表示质子 $1 1 \mathrm { H }$
C. C. 一块古木样品中碳 14 的含量是现代植物的 $\frac { 1 } { 4 }$ ，说明古木的历史大概有 5730 年
D. D. 一块古木样品中碳 14 的含量是现代植物的 $\frac { 1 } { 4 }$ ，说明古木的历史大概有 11460 年

Answer

Answer: D

Solution: AB ．根据质量数守恒和电荷数守恒，可得 X 表示质子， Y 表示电子，故 AB 错误； CD．根据放射性物质的剩余质量和半衰期的关系满足 $$ m = m _ { 0 } \left( \frac { 1 } { 2 } \right) ^ { \frac { t } { T } } $$ 解得 $$ t = 2 T = 11460 \text { 年 } $$ 故 D 正确，C 错误。

Question 21

Question 21: 放射性元素氡（ $222 \mathrm { Rn }$ ）经 $\alpha$ 衰变成为钋 $218 \mathrm { Po }$ ，半衰期为 3.8 天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地...

放射性元素氡（ $222 \mathrm { Rn }$ ）经 $\alpha$ 衰变成为钋 $218 \mathrm { Po }$ ，半衰期为 3.8 天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素 $222 \mathrm { Rn }$ 的矿石，其原因是（）

A. A. 目前地壳中的 $222 \mathrm { Rn }$ 主要来自于其它放射元素的衰变
B. B. 在地球形成的初期，地壳中元素 $222 \mathrm { Rn }$ 的含量足够高
C. C. 当衰变产物 $218 84 \mathrm { Po }$ 积累到一定量以后，${ } _ { 84 } ^ { 218 } \mathrm { Po }$ 的增加会减慢 $222 \mathrm { Rn }$ 的衰变进程
D. D. $222 \mathrm { Rn }$ 主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期

Answer

Answer: A

Solution: AB 。即使元素氡的含量足够高，经过漫长的地质年代，地壳中也几乎没有氡了，所以目前地壳中的氡主要来自于其他放射元素的衰变，故 A 正确，B 错误； CD．元素半衰期的长短由原子核自身因素决定，与原子所处的物理、化学状态以及周围环境、温度、压力无关，故 CD 错误。

Question 22

Question 22: 研究人员已成功使用钚 238 衰变时所产生的能量作为人造心脏所需的能量来源，其衰变方程式为 $94 \mathrm { Pu } \rightarrow { } _ { 95 } ^ { 238 } ...

研究人员已成功使用钚 238 衰变时所产生的能量作为人造心脏所需的能量来源，其衰变方程式为 $94 \mathrm { Pu } \rightarrow { } _ { 95 } ^ { 238 } \mathrm { Am } + \mathrm { X }$ ；有些核电池是利用铀 232 衰变释放的能量来提供电能的，其衰变方程式为 $232 \mathrm { U } \rightarrow { } _ { 90 } ^ { 228 } \mathrm { Th } + \mathrm { Y }$ ，下列说法正确的是（） ![](/images/questions/phys-nuclear-physics/image-001.jpg)

A. A. 钚 238 发生的是 $\alpha$ 衰变
B. B. 铀 232 发生的 $\beta$ 衰变
C. C. Y 的中子数比 X 的中子数多 4 个
D. D. 钚 238 的比结合能小于铀 232 的比结合能

Answer

Answer: D

Solution: 【知识点】原子核的衰变、比结合能【分析】根据衰变方程判断衰变类型，根据核子数和电荷数守恒确定粒子，比较比结合能。【详解】A. 钚 238 的衰变方程为 $_ { 94 } ^ { 238 } \mathrm { Pu } \rightarrow { } _ { 95 } ^ { 238 } \mathrm { Am } + \mathrm { X }$，质量数不变（238 = 238），电荷数增加（94 → 95），因此 X 是电子（$\beta$ 粒子），所以钚 238 发生的是 $\beta$ 衰变，故 A 错误； B. 铀 232 的衰变方程为 $_ { 92 } ^ { 232 } \mathrm { U } \rightarrow { } _ { 90 } ^ { 228 } \mathrm { Th } + \mathrm { Y }$，质量数减少 4（232 - 228 = 4），电荷数减少 2（92 - 90 = 2），因此 Y 是氦核（$\alpha$ 粒子），所以铀 232 发生的是 $\alpha$ 衰变，故 B 错误； C. X 是 $\beta$ 粒子（电子），没有中子；Y 是 $\alpha$ 粒子（氦核），中子数为 2。所以 Y 的中子数比 X 的中子数多 2 个，不是 4 个，故 C 错误； D. 一般来说，中等质量的原子核比结合能最大，重核的比结合能较小。钚 238 和铀 232 都是重核，但钚 238 的质量数大于铀 232，在重核范围内，质量数越大，比结合能越小。因此钚 238 的比结合能小于铀 232 的比结合能，故 D 正确。故选 D。

Question 23

Question 23: 下列说法中正确的是（）

下列说法中正确的是（）

A. A. $235 \mathrm { U } + 0 \mathrm { n } \rightarrow 89 \mathrm { Kr } + 144 \mathrm { Ba } + 3 ^ { 0 } \mathrm { n }$ 是聚变反应
B. B. 放射性元素与其他的元素形成化合物时不具有放射性
C. C. 贝克勒尔通过实验发现了中子，汤姆孙通过实验发现了质子
D. D. 根据波尔的原子模型，氢原子从量子数 $n = 4$ 的激发态跃迁到基态时最多可辐射 6 种不同频率的光子

Answer

Answer: D

Solution: A．中所示的反应是重核裂变反应，A错误； B．放射性元素与其他的元素形成化合物时仍具有放射性且半衰期不会发生变化，B错误； C．查德威克通过实验发现了中子，汤姆孙通过实验发现了电子，C错误； D．根据波尔的原子模型，氢原子从量子数 $n = 4$ 的激发态跃迁到基态时最多可辐射 $C _ { 4 } ^ { 2 } = 6$ 种不同频率的光子，D正确；

Question 24

Question 24: 原子核的比结合能与质量数的关系图像如图所示，下列说法错误的是（） ![](/images/questions/phys-nuclear-physics/image-002.jpg)

原子核的比结合能与质量数的关系图像如图所示，下列说法错误的是（） ![](/images/questions/phys-nuclear-physics/image-002.jpg)

A. A. 原子核的结合能等于把其完全分解成自由核子所需的最小能量
B. B. 比结合能越大，核子平均质量越小，原子核越稳定
C. C. $6 \mathrm { Li }$ 核比 $4 \mathrm { He }$ 核的比结合能小，所以 $6 \mathrm { Li }$ 核比 $4 \mathrm { He }$ 核更稳定
D. D. $235 \mathrm { U }$ 裂变成中等质量的核，会发生质量亏损，释放能量

Answer

Answer: C

Solution: A．根据结合能的定义可知，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能，所以原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，A正确，不符合题意； B．比结合能越大，核子平均质量越小，原子核越稳定，B正确，不符合题意； C．$6 \mathrm { Li }$ 核比 $4 \mathrm { He }$ 核的比结合能小，所以 $6 \mathrm { Li }$ 核比 $4 \mathrm { He }$ 核更不稳定，C错误，符合题意； D．$235 \mathrm { U }$ 裂变成中等质量的核，会发生质量亏损，释放能量，D正确，不符合题意。

Question 25

Question 25: 下图为查德威克研究原子核内部结构的实验示意图，由天然放射性元素钋（Po）放出 $\alpha$ 射线轰击铍时会产生粒子流 $a$ ，用粒子流 $a$ 打击石蜡后会打出粒子流 $b$ ，经研究知道（）...

下图为查德威克研究原子核内部结构的实验示意图，由天然放射性元素钋（Po）放出 $\alpha$ 射线轰击铍时会产生粒子流 $a$ ，用粒子流 $a$ 打击石蜡后会打出粒子流 $b$ ，经研究知道（） ![](/images/questions/phys-nuclear-physics/image-003.jpg)

A. A. $a$ 为质子，$b$ 为中子
B. B. $a$ 为 $\gamma$ 射线，$b$ 为中子
C. C. $a$ 为中子，$b$ 为 $\gamma$ 射线
D. D. $a$ 为中子，$b$ 为质子

Answer

Answer: D

Solution: 用放射源钋的 $\alpha$ 射线轰击铍时，能发射出一种穿透力极强的中性射线，这就是所谓铍＂辐射＂，即中子流，中子轰击石蜡，将氢中的质子打出，即形成质子流。所以 $a$ 为中子，$b$ 为质子， ABC 错误，D正确。

Question 26

Question 26: 2025年中国核电建设进入全面冲刺阶段。而随着新型商业反应堆先后投运，中国核电技术正由追赶者变为领跑者，推动全球清洁能源新时代加速到来。秦山核电站是我国第一座自己研究、设计和建造的核电站，其核反应堆中...

2025年中国核电建设进入全面冲刺阶段。而随着新型商业反应堆先后投运，中国核电技术正由追赶者变为领跑者，推动全球清洁能源新时代加速到来。秦山核电站是我国第一座自己研究、设计和建造的核电站，其核反应堆中的＂燃料＂是 $235 \mathrm { U }$ ，某一次核反应方程为 ${ } _ { 92 } ^ { 235 } \mathrm { U } + { } _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { n } \rightarrow { } _ { \mathrm { Z } } ^ { 88 } \mathrm { Sr } + { } _ { 54 } ^ { \mathrm { A } } \mathrm { Y } + 10 { } _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { n }$ 。下列说法正确的是（）

A. A. $Z = 38 , A = 137$
B. B. 该核反应产生的中子可直接引发核裂变，被称为＂慢中子＂
C. C. 在核电站的核反应堆中用镉棒吸收中子控制反应速度
D. D. 该核反应方程两边可各消掉一个中子，即该核反应本质是衰变

Answer

Answer: C

Solution: A．根据电荷数守恒有 $\mathrm { Z } + 54 = 92$ 解得 $Z = 38$ 根据质量数守恒有 $235 + 1 = 88 + \mathrm { A } + 10$ 解得 $A = 138$ ，故 $A$ 错误； B．该核反应产生的中子速率太快，叫快中子，会和铀 235＂擦肩而过＂，铀核不能＂捉＂住它，无法发生核裂变，故 B 错误； C．如果中子数太多，反应速度太快，利用镉棒吸收中子，控制反应速度，故 C 正确； D．该反应需要用中子轰击铀 235 ，形成处于激发态的铀 236 ，从而分裂成几部分，铀 235虽会衰变，但其半衰期为 $7.0 \times 10 ^ { 8 }$ 年，核反应堆主要利用的是铀 235 的裂变，故 D 错误。

Question 27

Question 27: 研究表明，某些元素的原子核有可能从靠它很近的核外电子中＂俘获＂一个电子而形成一个新原子，人们把这种现象叫做＂K俘获＂。例如：一个铍原子核（ $7 \mathrm { Be }$ ）会从 K 层电子轨道...

研究表明，某些元素的原子核有可能从靠它很近的核外电子中＂俘获＂一个电子而形成一个新原子，人们把这种现象叫做＂K俘获＂。例如：一个铍原子核（ $7 \mathrm { Be }$ ）会从 K 层电子轨道上俘获一个电子后生成一个处于激发态的锂核，和一个具有能量且不带电的质量数为零的中微子 $v$ 。处于激发态的锂核（ $7 \mathrm { Li }$ ）又自发地放出 $\gamma$ 光子而回到基态。下列说法正确的是（）

A. A. 该反应属于 $\beta$ 衰变
B. B. 该反应前后没有质量亏损
C. C. 铍原子核内有 4 个中子， 3 个质子
D. D. 该反应的本质是一个质子俘获一个电子后生成一个中子

Answer

Answer: D

Solution: AD ．该反应的本质是一个质子俘获一个电子后生成一个中子；不是放出一个电子，所以不属于 $\beta$ 衰变，故 A 错误，D 正确； B．该反应释放能量，反应前后有质量亏损，故 B 错误； C．铍原子核（ $7 \mathrm { Be }$ ）内有 3 个中子， 4 个质子，故 C 错误。

Question 28

Question 28: 下列说法中正确的是（）

下列说法中正确的是（）

A. A. 碘 131 （即 $131$ I ）核不稳定，会发生 $\beta$ 衰变，其半衰期为 8 天，经过 8 天后， 30 个放射性碘 131 衰变的个数一定是 15 个
B. B. 用某种单色光照射容器中大量处于 $n = 2$ 能级的氢原子，氢原子吸收这种关子后，能发出波长分别为 $\lambda _ { 1 } 、 \lambda _ { 2 } 、 \lambda _ { 3 }$ 的三种光子 $\left( { } _ { 1 } > \lambda _ { 2 } > \lambda _ { 3 } \right)$ ，则照射光子的波长为 $\lambda _ { 1 }$
C. C. $\alpha$ 射线，$\beta$ 射线，$\gamma$ 射线本质上都是电磁波，且 $\gamma$ 射线的波长最短
D. D. 当某种单色光照射某金属表面时，能产生光电效应，则入射光的波长越大，产生的光电效应的最大初动能越大

Answer

Answer: B

Solution: A．半衰期是对大量原子核的一个统计规律，对少数粒子不适用，故 A 错误； B．处于激发态的氢原子并不稳定，能够自发向低能级跃迁并发射光子，氢原子只发出三种不同频率的色光，知氢原子处于 $n = 3$ 能级。所以某种单色光照射容器中大量处于 $n = 2$能级的氢原子，跃迁到氢原子处于 $n = 3$ 能级。氢原子吸收这种光子后，能发出波长分别为 $\lambda _ { 1 } 、 \lambda _ { 2 } 、 \lambda _ { 3 }$ ，的三种光子，（ $\lambda _ { 1 } > \lambda _ { 2 } > \lambda _ { 3 }$ ）根据光子频率 $$ v = \frac { c } { \lambda } $$ 得光子波长越小，频率越大。从 $n = 2$ 跃迁到 $^ { n = 3 }$ 则照射光光子的波长为 $\lambda _ { 1 }$ ，故 B 正确； C．$\alpha$ 射线是氦核，$\beta$ 射线是高速运动的电子，只有 $\gamma$ 射线本质上是电磁波，故 C 错误； D．根据光电效应方程 $$ E _ { \mathrm { km } } = \frac { h c } { \lambda } - W _ { 0 } $$ 可知能产生光电效应时，入射光的波长越大，产生的光电效应的最大初动能越小。故 D 错误。

Question 29

Question 29: 核电池是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受极冷极热的温度影响，也不被宇宙射线干扰，钚－238同位素温差电池的原理是其发生衰变时将释放的核能转化为电能。知钚－238 衰变方程为 $238 \ma...

核电池是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受极冷极热的温度影响，也不被宇宙射线干扰，钚－238同位素温差电池的原理是其发生衰变时将释放的核能转化为电能。知钚－238 衰变方程为 $238 \mathrm { Pu } \rightarrow { } _ { 92 } ^ { 234 } \mathrm { U } + \mathrm { X }$ 。下列说法正确的是（）

A. A. 衰变放出的射线是高速氦核流，它的贯穿能力很强
B. B. $238 \mathrm { Pu }$ 的核子的平均质量小于 $234 \mathrm { U }$ 的核子的平均质量
C. C. $238 \mathrm { Pu }$ 的比结合能小于 $234 \mathrm { U }$ 的比结合能
D. D. $238 \mathrm { Pu }$ 的原子核比 $234 \mathrm { U }$ 的原子核多 4 个中子

Answer

Answer: C

Solution: A．氦核电离能力强，穿透能力弱，故 A 错误； B．因为释放能量，存在质量亏损，所以 $238 \mathrm { Pu }$ 的核子的平均质量小于 $234 \mathrm { U }$ 的核子的平均质量，故 B 错误； C．${ } _ { 92 } ^ { 234 } \mathrm { U }$ 比 $238 \mathrm { Pu }$ 更稳定，所以 $238 \mathrm { Pu }$ 的比结合能小于 $234 \mathrm { U }$ 的比结合能，故 C 正确； D．由质量数与核电荷数，可知 $94 \mathrm { Pu }$ 的原子核比 $92 \mathrm { U }$ 的原子核多 2 中子，故 D 错误。

Question 30

Question 30: 下列有关说法正确的是（）

下列有关说法正确的是（）

A. A. 铀核发生 $\alpha$ 衰变时，释放出 $\alpha$ 粒子和一定的能量，目前核电站利用的就是这一自发释放的能量
B. B. 如果利用紫光照射某种金属可以发生光电效应，改用红光一定不能发生光电效应
C. C. 氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会吸收一定频率的光子
D. D. 机械波和电磁波都具有干涉、衍射的特性

Answer

Answer: D

Solution: A、 $\alpha$ 衰变时放出的能量比较小，目前核电站利用的是铀核发生裂变时释放的能量，故 A 错误。B、用紫光照射某种金属可以发生光电效应，可知紫光的频率大于金属的极限频率，红光的频率小于紫光的频率，用红光照射不一定能产生光电效应，故 B 错误；C、氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，能量减小，要释放一定频率的光子，故 C 错误。D、干涉与衍射都是波特有的性质，机械波和电磁波都具有干涉、衍射的特性，故 D 正确。故选 D。【点睛】本题考查了光电效应、玻尔理论等基础知识点，关键要熟悉教材，多加积累，牢记这些基础知识点．

Question 31

Question 31: 在医疗上，常用钴 60 产生的 $\gamma$ 射线对患有恶性肿瘤的病人进行治疗。钴 60 的衰变方程为号 $\mathrm { Co } \rightarrow { } _ { 28 } ^ ...

在医疗上，常用钴 60 产生的 $\gamma$ 射线对患有恶性肿瘤的病人进行治疗。钴 60 的衰变方程为号 $\mathrm { Co } \rightarrow { } _ { 28 } ^ { 60 } \mathrm { Ni } + \mathrm { X }$ ，半衰期为 5.27 年。下列说法正确的是

A. A. 环境温度升高时，钴 60 的半衰期变小
B. B. X 粒子是质子 $1 \mathrm { H }$
C. C. X粒子是钴 60 原子核中的一个质子转化为一个中子时释放出来的
D. D. 0.1 g 钴 60 经过 5.27 年后，还有 0.05 g 没有衰变

Answer

Answer: D

Solution: A．外界环境不影响放射性元素的半衰期，故 A 错误； BC ．由质量守恒可知， X 粒子为 $- 1 \mathrm { e }$ ，此时发生的是 $\beta$ 衰变，原子核中一个中子转化成一个电子和一个质子，故 BC 错误； D．由半衰期公式可知，未衰变的质量为 $$ m = \frac { 1 } { 2 } m _ { 0 } = 0.05 \mathrm {~g} $$ 故 D 正确。

Question 32

Question 32: 在下列 4 个核反应方程中， X 表示质子的是

在下列 4 个核反应方程中， X 表示质子的是

A. A. ${ } _ { 15 } ^ { 30 } \mathrm { P } \rightarrow { } _ { 14 } ^ { 30 } \mathrm { Si } + \mathrm { X }$
B. B. ${ } _ { 92 } ^ { 238 } U \rightarrow { } _ { 90 } ^ { 234 } T h + X$
C. C. ${ } _ { 13 } ^ { 27 } \mathrm { Al } + { } _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { n } \rightarrow { } _ { 12 } ^ { 27 } \mathrm { Mg } + \mathrm { X }$
D. D. ${ } _ { 13 } ^ { 27 } \mathrm { Al } + { } _ { 2 } ^ { 4 } \mathrm { He } \rightarrow { } _ { 15 } ^ { 30 } \mathrm { P } + \mathrm { X }$

Answer

Answer: C

Solution: 由方程式 $A$ 知 $X$ 质量数等于零，电荷数为 1 ，所以 $X$ 为正电子，$A$ 错误；$B$ 中 $X$ 的质量数为 4 ，电荷数为 2 ，所以 X 为氦原子核， B 错误； C 中 X 的质量数为 1 ，电荷数为 1 ，故 X 为质子，C正确； D 中 X 的质量数为 1 ，电荷数为 0 ，所以 X 为中子， D 错误；故选C。点睛：本题考查了核反应方程式反应前后质量数和电荷数守恒；同时要记住各种基本粒子的符号，例如质子、中子、 $\alpha$ 粒子和正负电子等。

Question 33

Question 33: 关于近代物理的知识，下列说法正确的有

关于近代物理的知识，下列说法正确的有

A. A. 结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定
B. B. 铀核裂变的一种核反应方程为 $235 \mathrm { U } \rightarrow { } _ { 56 } ^ { 141 } \mathrm { Ba } + { } _ { 36 } ^ { 92 } \mathrm { Kr } + 2 { } _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { n }$
C. C. ${ } _ { 92 } ^ { 238 } \mathrm { U } \rightarrow { } _ { 90 } ^ { 234 } \mathrm { Th } + \mathrm { X }$ 中 X 为中子，核反应类型为 $\beta$ 衰变
D. D. 平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时一定放出核能

Answer

Answer: D

Solution: A．比结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项 A 错误； B．铀核裂变的核反应方程中，反应物必须有中子，选项 B 错误； C．${ } _ { 92 } ^ { 238 } \mathrm { U } \rightarrow { } _ { 90 } ^ { 234 } \mathrm { Th } + \mathrm { X }$ 中 X 质量数为 4 电荷数为 2 ，为 $\alpha$ 粒子，核反应类型为 $\alpha$ 衰变，选项 C错误； D．平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量，平均结合能越大的原子核越稳定，平均结合能小的原子核结合成或分解成平均结合能大的原子核时出现质量亏损，一定放出核能。故 D 正确。

Question 34

Question 34: ${ } _ { 61 } ^ { 147 } \mathrm { Pm }$ 发生 $\beta$ 衰变时可用于制测厚仪、放射性同位素电池，已知 $147 \mathrm { Pm }$ 的半衰期为...

${ } _ { 61 } ^ { 147 } \mathrm { Pm }$ 发生 $\beta$ 衰变时可用于制测厚仪、放射性同位素电池，已知 $147 \mathrm { Pm }$ 的半衰期为 2.64年，则下列说法正确的是

A. A. ${ } _ { 61 } ^ { 147 } \mathrm { Pm }$ 用作测厚仪是利用 $\beta$ 射线的电离本领
B. B. ${ } _ { 61 } ^ { 147 } \mathrm { Pm }$ 发生 $\beta$ 衰变后新核的电荷数为 62
C. C. 100 个 $147 \mathrm { Pm }$ 原子核经过 2.64 年剩下 50 个
D. D. 当温度降低时，可增加同位素电池的使用时间

Answer

Answer: B

Solution: A．$147 \mathrm { Pm }$ 用作测厚仪是利用 $\beta$ 射线的贯穿本领，故 A 错误； B．$147 \mathrm { Pm }$ 发生 $\beta$ 衰变放出一个电子 $- 1 \mathrm { e }$ ，由衰变前后电荷数守恒可知新核的电荷数为 62 ，故 B 正确； C．半衰期是对大量原子核统计的结果，对部分原子核不成立，故 C 错误； D．半衰期是由原子核本身决定的，温度的高低不会影响半衰期，故 D 错误。故选B。

Question 35

Question 35: 牛顿为了说明光的性质，提出了光的微粒说，如今，人们认识到光具有波粒二象性， ![](/images/questions/phys-nuclear-physics/image-004.jpg)

牛顿为了说明光的性质，提出了光的微粒说，如今，人们认识到光具有波粒二象性， ![](/images/questions/phys-nuclear-physics/image-004.jpg)

A. A. （1）（2）
B. B. （2）（3）
C. C. （3）（4）
D. D. （2）（4）

Answer

Answer: B

Solution: （1）该实验是 $\alpha$ 粒子散射实验，依据此实验卢瑟福提出了原子核式结构学说，与光的性质无关（2）干涉是波的特有性质，因此双孔干涉实验说明光具有波动性（3）此实验是光电效应的实验，说明光具有粒子性（4）三种射线在电场偏转的实验，能判定射线的电性，不能说明光的性质故选B。

Question 36

Question 36: 量子论的奠基人普朗克认为，科学的历史不仅是一连串的事实、规则和随之而来的数学描述，它也是一部概念的历史。下列描述正确的是

量子论的奠基人普朗克认为，科学的历史不仅是一连串的事实、规则和随之而来的数学描述，它也是一部概念的历史。下列描述正确的是

A. A. 对氢原子光谱的研究，导致原子的核式结构模型的建立
B. B. 半衰期与物质的多少和时间都有关，可以用于测定地质年代、生物年代等
C. C. 天然放射现象中产生的射线，都能在电场或磁场中发生偏转
D. D. 轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力，而不是克服核力

Answer

Answer: D

Solution: A．$\alpha$ 粒子轰击金箔实验，导致原子的核式结构模型的建立，故A错误； B．半衰期由原子核内部因素所决定，与物质的多少、时间均无关，故 B 错误； C．天然放射现象中产生的 $Y$ 射线，是电磁波，不带电，不能在电场或磁场中发生偏转，故 C 错误； D．轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力，而不是克服核力，故 D 正确。

Question 37

Question 37: 核电作为清洁低碳、安全高效、稳定且可大规模发展的绿色低碳能源，在推动绿色发展和助力＂双碳＂目标实现方面发挥着重要的作用。据统计，一座百万千瓦电功率的核电厂和燃煤电厂相比，每年可以减少二氧化碳排放 60...

核电作为清洁低碳、安全高效、稳定且可大规模发展的绿色低碳能源，在推动绿色发展和助力＂双碳＂目标实现方面发挥着重要的作用。据统计，一座百万千瓦电功率的核电厂和燃煤电厂相比，每年可以减少二氧化碳排放 600 多万吨，可见核能是减排效应较大的能源之一。下列关于核反应的说法正确的是

A. A. 重核裂变过程中能释放能量而轻核聚变过程中只吸收能量
B. B. 核反应堆中发生的核裂变方程为 $235 \mathrm { U } + { } _ { 0 } ^ { 1 } n \rightarrow { } _ { 56 } ^ { 144 } \mathrm { Ba } + { } _ { 36 } ^ { 89 } \mathrm { Kr } + 2 { } _ { 0 } ^ { 1 } n$
C. C. 核裂变产生的一个 $56 \mathrm { Ba }$ 原子核中有 56 个质子， 88 个中子
D. D. $235 \mathrm { U }$ 的半衰期为 7 亿年， 100 个 $92 \mathrm { U }$ 原子核经过 7 亿年还有 50 个没发生衰变

Answer

Answer: C

Solution: A．核聚变时释放能量，质量会亏损，故 A 错误； B．核反应堆中发生的核裂变方程为 $$ { } _ { 92 } ^ { 235 } \mathrm { U } + { } _ { 0 } ^ { 1 } n \rightarrow { } _ { 56 } ^ { 144 } \mathrm { Ba } + { } _ { 36 } ^ { 89 } \mathrm { Kr } + 3 _ { 0 } ^ { 1 } n $$ 故B错误； C．核裂变产生的一个 $56 \mathrm { Ba }$ 原子核中有 56 个质子， 88 个中子，故 C 正确； D．半衰期是对大量粒子的统计规律， 100 个 $^ { 92 } 235 \mathrm { U }$ 原子核不符合半衰期规律，故D错误。故选 C。

Question 38

Question 38: 当地时间2023年8月24日，日本福岛第一核电站启动核污染水排海。核污染水中的放射性元素对人类社会和海洋生态环境健康的潜在威胁难以估量，其中核反应之一为 ${ } _ { 38 } ^ { 90 } ...

当地时间2023年8月24日，日本福岛第一核电站启动核污染水排海。核污染水中的放射性元素对人类社会和海洋生态环境健康的潜在威胁难以估量，其中核反应之一为 ${ } _ { 38 } ^ { 90 } \mathrm { Sr } \rightarrow { } _ { 39 } ^ { 90 } \mathrm { Y } + \mathrm { X } \quad , \quad { } _ { 38 } ^ { 90 } \mathrm { Sr }$ 的半衰期为 28 年，下列说法正确的是

A. A. X 为中子
B. B. 在海水中，$90 \mathrm { Sr }$ 的半衰期减小
C. C. $99 \mathrm { Y }$ 的比结合能比 $90 \mathrm { Sr }$ 的比结合能大
D. D. 50 个 $90 \mathrm { Sr }$ 原子核经过 28 年，只剩 25 个 $90 \mathrm { Sr }$ 原子核未衰变

Answer

Answer: C

Solution: A．由核反应 $98 \mathrm { Sr } \rightarrow { } _ { 39 } ^ { 90 } \mathrm { Y } + \mathrm { X }$ ，根据质量数守恒和电荷数守恒，可知 X 为电子，故 A 错误； B．在海水中，$90 \mathrm { Sr }$ 的半衰期不变，故 B 错误； C．比结合能越大，原子核越稳定，则 $39 \mathrm { Y }$ 的比结合能比 $90 \mathrm { Sr }$ 的比结合能大，故 C 正确； D．半衰期是大量粒子的统计规律，对少数原子核不适用，故 D 错误。

Question 39

Question 39: 大约 50 亿年后太阳将不能再维持目前的核聚变，开始引力坍缩使温度升高，直到它的核心热到引起以下新的核聚变过程：$4 \mathrm { He } + { } _ { 4 } ^ { 8 } \mat...

大约 50 亿年后太阳将不能再维持目前的核聚变，开始引力坍缩使温度升高，直到它的核心热到引起以下新的核聚变过程：$4 \mathrm { He } + { } _ { 4 } ^ { 8 } \mathrm { Be } \rightarrow { } _ { 6 } ^ { 12 } \mathrm { C }$ ，则（） ![](/images/questions/phys-nuclear-physics/image-005.jpg) 原子核质量数

A. A. $4 \mathrm { He }$ 比 $12 \mathrm { C }$ 稳定
B. B. ${ } _ { 2 } ^ { 4 } \mathrm { He }$ 的平均核子质量比 $12 \mathrm { C }$ 大
C. C. ${ } _ { 2 } ^ { 4 } \mathrm { He }$ 的结合能比 $12 \mathrm { C }$ 大
D. D. 此核聚变过程需要吸收能量

Answer

Answer: B

Solution: A．比结合能的大小反映原子核的稳定程度，比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。则 $12 \mathrm { C }$ 比 $4 \mathrm { He }$ 稳定，故 A 错误； BCD．由图可知 $12 \mathrm { C }$ 的结合能比 $4 \mathrm { He }$ 大，轻核聚变释放能量，比结合能增大，有质量亏损，平均核子质量减小，故 B 正确，CD 错误；

Question 40

Question 40: 铀 235 被中子轰击后，产生钡和氪，同时放出 3 个核子 Z ，核裂变方程为 ${ } _ { 92 } ^ { 235 } \mathrm { U } + { } _ { 0 } ^ { 1 } ...

铀 235 被中子轰击后，产生钡和氪，同时放出 3 个核子 Z ，核裂变方程为 ${ } _ { 92 } ^ { 235 } \mathrm { U } + { } _ { 0 } ^ { 1 } \mathrm { n } \rightarrow { } _ { 56 } ^ { 144 } \mathrm { Ba } + { } _ { 36 } ^ { 89 } \mathrm { Kr } + 3 \mathrm { Z }$ ，则（）

A. A. Z 为质子
B. B. 裂变过程核子数守恒，没有质量亏损
C. C. $144 \mathrm { Ba }$ 的比结合能大于 $235 \mathrm { U }$ 的比结合能
D. D. 核反应堆中使用慢化剂的目的是减慢核反应的速度

Answer

Answer: C

Solution: A．设 Z 的质量数为 $m$ ，质子数为 $n$ ，则根据质量数守恒和质子数守恒有 $$ \begin{gathered} 235 + 1 = 144 + 89 + 3 m \\ 92 = 56 + 36 + 3 n \end{gathered} $$ 解得 $$ m = 1 , n = 0 $$ 则可知 Z 为中子，故 A 错误； B．虽然裂变过程中核子数守恒，但由于反应前后核子的平均质量不同，因此在裂变过程中有质量的亏损，故 B 错误； C．重核裂变后生成的新的原子核更稳定，而比结合能越大，原子核越稳定，因此 ${ } _ { 56 } ^ { 144 } \mathrm { Ba }$ 的比结合能大于 ${ } _ { 92 } ^ { 235 } \mathrm { U }$ 的比结合能，故 C 正确； D．核反应堆中使用慢化剂的目的是使快中子减速，以便中子与铀核发生链式反应，而不是减慢核反应的速度，而是为了提高中子的利用率，故 D 错误。

Nuclear Physics Fundamentals

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