2020十年高考物理大全分类解析专题28 原子物理一．2020年高考题
1．（2020全国新课标理综II第35题）（1）关于原子核的结合能，下列说法正确的是A．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
B．一重原子核变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
C．铯原子核（133
55Cs）的结合能小于铅原子核（208
82
Pb）的结合能
D．比结合能越大，原子核约不稳定
E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量小于该原子核的结合能
2．（2020高考上海物理第7题）在一个238
92U原子核衰变为一个206
82
Pb原子核的过程中，发
生β衰变的次数为
(A)6次(B)10次(C)22次(D)32次
3．（2020高考上海物理第9题）小行星绕恒星运动，恒星均匀地向四周辐射能量，质量缓慢减小，可认为小行星在绕恒星运动一周的过程中近似做圆周运动。则经过足够长的时间后，小行星运动的
(A)半径变大 (B)速率变大 (C)角速度变大(D)加速度变大
4．（2020高考重庆理综第2题）铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变
反应：n 2b a n U 1010235
92++→+则a+b 可能是
A ．Kr Xe 9336140
54+ B ．Kr Ba 9236141
56+
C ．Sr Ba 9338141
56
+ D ．Sr Xe 4938140
54+
5（2020高考福建理综第30题）(1)在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看
作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是
____。（填选图下方的字母）
6．（2020全国高考大纲版理综第16题）放射性元素氡（222
86Rn ）经α衰变成为钋218
84Po ，
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
86Rn 的矿石，其原因是（ ）
A ．目前地壳中的222
86Rn 主要来自于其它放射元素的衰变
B ．在地球形成的初期，地壳中元素222
86Rn 的含量足够高
C．当衰变产物218
84Po积累到一定量以后，218
84
Po的增加会减慢222
86
Rn的衰变进程
D．222
86
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
7（2020全国新课标理综1第35题）(1)(6分)一质子束入射到能止靶核上，产生如下核反应:
p+→X+n
式中p代表质子，n代表中子，x代表核反应产生的新核.由反应式可知，新核X的质子数为，中子数为。
8．（2020高考上海物理第21题）放射性元素210
84Po衰变为206
82
Pb，此衰变过程的核反应方
程是＿＿＿＿；用此衰变过程中发出的射线轰击19
9
F，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是＿＿＿＿。
9（2020高考山东理综第38（1）题）（1）恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应。当温度达到108K时，可以发生“氦燃烧”。
①完成“氦燃烧”的核反应方程：4
2He+ →8
4
Be+γ。
②8
4Be是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10-16s。一定质量的8
4
Be，经7.8×10-16s后
所剩8
4Be 占开始时的 。
10．（2020高考天津理综物理第1题）下列说法正确的是
A ．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律
B. α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流
C ．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子
D ．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关
11、（2020高考广东理综第17题）铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应
n Kr Ba n U 108936144
5610235
923++→+，下列说法正确的有
A ．上述裂变反应中伴随着中子放出
B ．铀块体积对链式反应的发生无影响
C ．铀核的链式反应可人工控制
D ．铀核的半衰期会受到环境温度的影响
二．2020年高考题
1（2020·福建理综）关于近代物理，下列说法正确的是________。（填选项前的字母）
A ．α射线是高速运动的氦原子
B ．.核聚变反应方程21H+31H →42He+10n ，1
0n 表示质子
C ．.从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
D ．.玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征
2．（2020·上海物理）在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测
器等构成，如图所示。该装置中探测器接收到的是
（ ）
（A ）x 射线 （B ）α射线
（C ）β射线
（D ）γ射线
3. （2020·广东理综物理）能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有
A.H+H →42He+10n 是核聚变反应
B. 31H+21H →42He+10n 是β衰变
C.
23592U+10n →14456Ba+8936Kr+31
0n 是核裂变反应 D ．23592U+10n →140
54Xe+9438Sr+210n 是α衰变 3121
4. (2020·天津理综)下列说法正确的是
A.采用物理和化学方法可以有效改变放射性元素的半衰期
B.由波尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子
C.从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力
D.原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量
5．（2020·上海物理）某种元素具有多种同位素，反映这些同位素的质量数A与中子数N 关系的是图（）
6. （2020·全国理综）235
92U经过m次α衰变和n次β衰变207
82
Pb,则
A.m=7，n=3
B.m=7，n=4
C.m=14，n=9
D.m=14，n=18
7．（2020·重庆理综）以下是物理学史上3个著名的核反应方程
x+73Li →2y ，y+147N →x+178O ，y+94Be →z+12
6C 。
x 、y 和z 是3种不同的粒子，其中z 是
A ．α粒子
B ．质子
C ．中子
D ．电子
8（2020·江苏物理）一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为 _____________. 该反应放出的能量为Q,则氘核的比结合能为 _____________.
9（6分）（2020·新课标理综）氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程
为：21H+31H →42He+x ，式中x 是某种粒子。已知：21H 、31H 、42
He 和粒子x 的质量分别为2.0141u 、3.0161u 、4.0026u 和1.0087u ；1u=931.5MeV/c 2
，c 是真空中的光速。由上述反应方程和数
据可知，粒子x 是__________，该反应释放出的能量为_________ MeV （结果保留3位有效
数字）
10．（2020·上海物理）60
27Co 发生一次β衰变后变为Ni 核，其衰变方程为______________；在该衰变过程中还发出频率为ν1、ν2的两个光子，其总能量为_____________________。
11（2020·海南物理）一静止的238
92U核经α衰变成为234
90
Th核，释放出的总动能为4.27MeV。
问此衰变后234
90
Th核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)？
三．2020年高考题
1．（2020·上海物理）卢瑟福利用 粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是
2.（2020·浙江理综）关于天然放射现象，下列说法正确的是
A. α射线是由氦原子核衰变产生
B. β射线是由原子核外电子电离产生
C. γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生
D. 通过化学反应不能改变物质的放射性
3. （2020·重庆理综）核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137。.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线。下列说法正确的是
A.碘131释放的β射线由氦核组成
B.铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量
C.与铯137相比，碘131衰变更慢。
D.与铯133和铯137含有相同的质子数
4．（2020·上海物理）天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知
(A)②来自于原子核外的电子
(B)①的电离作用最强，是一种电磁波
(C)③的电离作用较强，是一种电磁波
(D)③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子
5．（2020·上海物理）在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于
铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则
(A)措施①可减缓放射性元素衰变
(B)措施②可减缓放射性元素衰变
(C)措施③可减缓放射性元素衰变
(D)上述措施均无法减缓放射性元素衰变
6（2020山东理综卷）碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰变期为8天。
①碘131核的衰变方程：131
53I →________（衰变后的元素用X 表示）。
②经过________天有75%的碘131核发生了衰变。
7（2020江苏物理）有些核反应过程是吸收能量的。例如在14
17
1781X N O H +→+中，核反
应吸收的能量20[()()]H X N Q m m m m c =+-+，在该核反应中，X 表示什么粒子？X 粒子以
动能E K 轰击静止的14
7N ，若E K =Q ，则该核反应能否发生？请简要说明理由。
8（4分）（2020·海南物理卷19题（1））2020年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄露的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射。在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs衰变过程，它们分别是_______和__________（填入正确选项前的字母）。131I和137Cs原子核中的中子数分别是________和_______.
A.X1→137
56Ba+1
n B.X2→131
54
Xe+0
-1
e C.X3→137
56
Ba+0
-1
e D.X4→131
54
Xe+1
1
p
9（2020天津理综卷）回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展。
（1）当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作为示踪原子。碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程。若碳11的半衰期τ为20min，经2.0h剩余碳11的质量占原来的百分之几？（结果取2位有效数字）
（2）回旋加速器的原理如图，D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒，它们接在电压一定、频率为f的交流电源上。
位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子（初速度可以忽略，重力不计），它们在两盒之间被电场加速，D1、D2置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中。若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为P，求输出时质子束的等效电流I与P、B、R、f的关系式（忽略质子在电场中的运动时间，其最大速度远小于光速）
（3）试推理说明：质子在回旋加速器中运动时，随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差△r是增大、减小还是不变？
四．2020年高考题
1．（2020上海物理）卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是A．α粒子的散射实验 B．对阴极射线的研究
C．天然放射性现象的发现 D．质子的发现
2.(2020四川理综)下列说法正确的是
A．α粒子大角度散射表明α粒子很难进入原子内部
B．氢原子跃迁发出的光从空气射入水时可能发生全反射
C．裂变反应有质量亏损，质量数不守恒
D．γ射线是一种波长很短的电磁波
3．（2020天津理综）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随温度的升高而变短
D.比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
4．（2020全国理综1）原子核238
92U经放射性衰变①变为原子核234
90
Th，继而经放射性衰变
②变为原子核234
91Pa，再经放射性衰变③变为原子核234
92
U。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（2020福建理综）14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14C的质量。下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是。（填选项前的字母）
6. （2020上海物理）某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为
A．11.4天 B．7.6天 C．5.7天 D．3.8天
7（2020广东理综）关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有
A.238
92U→234
90
Th+4
2
He是α衰变
B.14
7N+4
2
He→17
8
O+1
1
H是β衰变
C.2
1H+3
1
H→4
2
He+1
n是轻核聚变
D.82
34Se→82
36
Kr+4
2
He+20
1
e是重核裂变
8．（2020北京理综）太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。太阳每秒钟
辐射出的能量约为4×1026J ，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近
A.1036 kg
B.1018 kg
C.1013 kg
D.109 kg
四．2020年高考题
1. （2020·安徽理综）原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氖等离子体被
加热到适当高温时，氖核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量。这几种反应的总效果可
以表示为241112106H k 243.15He d H n MeV →+++
由平衡条件可知 A. k=1, d=4 B. k=2, d=2 C. k=1, d=6 D. k=2, d=3
2（2020·北京理综）下列现象中，与原子核内部变化有关的是
A ．α粒子散射现象
B ．天然放射现象
C ．光电效应现象
D ．原子发光现象
3（2020广东物理）科学家发现在月球上含有丰富的3
2He （氦3）。它是一种高效、清洁、
安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为331422122He He H He +→+。关于3
2He 聚变下列表述正确的是
A ．聚变反应不会释放能量 B.聚变反应产生了新的原子核
C ．聚变反应没有质量亏损 D.目前核电站都采用3
2He 聚变反应发电
4（2020·海南物理）钚的放射性同位素23994Pu 静止时衰变为铀核激发态23592U *和α粒子，
而铀核激发态23592U *立即衰变为铀核23592U ，并放出能量为0.097MeV 的γ光子。已知：
239
94Pu 、235
92U 和α粒子的质量分别为239.0521u Pu m =、235.0439u u m =和
4.0026u m α= 21931.5MeV/c u =
（1）写出衰变方程；
（2）已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能。
五．2020年高考题
1（2020·北京理综）一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子。
已知质子、中子、氘核的质量分别为m 1、m 2、m 3,普朗克常量为h ,真空中的光速为c 。下列说
法正确的是（ ）
A.核反应方程是11H+10n →31H+γ
B.聚变反应中的质量亏损m m ?=1+m 2-m 3
C.辐射出的γ光子的能量E =(m 3-m 1-m 2)c
D. γ光子的波长2123()h m m m c
λ=+-