人教版初中高中物理选修三第五章《原子核》复习题(含答案解析)(2)

一、选择题
1．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m 的碘131，经过24天后，该药物中碘131的含量大约还有（ ） A ．二分之一 B ．四分之一 C ．八分之一 D ．十六分之一
2．下列说法正确的是
A ．原子的核式结构模型是汤姆孙最早提出的
B ．铀核（238
92 U ）衰变为铅核（208
82 Pb ）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变 C ．一个氢原子从量子数n ＝3的激发态跃迁到基态时最多可辐射3种不同频率的光子 D ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的强度太小 3．太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(4
2He)的热核反应，核反应方
程是14
1242H He X →+，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X 的质量分别为
1m 、2m 、3m ，真空中的光速为c ．下列说法中正确的是
A ．方程中的X 表示中子(1
0n) B ．方程中的X 表示电子(0
1-e)
C ．这个核反应中质量亏损124m m m ∆=-
D ．这个核反应中释放的核能2
123(42)E m m m c ∆=--
4．一个静止在磁场中的放射性同位素原子核3015P ，放出一个正电子后变成原子核30
14Si ，在图中近似反映正电子和Si 核轨迹的图是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
5．太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳能．已知质子的质量m p =1.0073 u ，α粒子的质量m α=4.0015 u ，电子的质量m e =0.0005 u ．1 u 的质量相当于931.5 MeV 的能量，太阳每秒释放的能量为3.8×1026J ，则下列说法正确的是（ ）
A ．这个核反应方程是H 12+H 13→H 24e +n 01
B ．这一核反应的质量亏损是0.0277 u
C ．该核反应释放的能量为 4.13×10−12J
D ．太阳每秒减少的质量为4.2×109Kg 6．下列叙述中正确的是
A ．牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了万有引力常量
B ．奥斯特发现了电流的磁效应，总结出了电磁感应定律
C ．美国科学家密立根通过油滴实验，测定出电子的荷质比
D ．卢瑟福发现了质子，查德威克发现了中子，质子和中子统称为核子
7．麻省理工学院要建人类史上第一个可控核聚变发电站．该发电站的核反应方程可能是
A ．23411120H H He n +→+
B ．2382344
92
902U Th He →
+
C ．
235
1891441
920365603U n Kr Ba n +→++
D ．144171
7281N He O H +→+
8．本题用大写字母代表原子核，E 经α衰变边长F ，再经β衰变变成G ，再经α衰变成为H ，上述系列衰变可记为下式：E F G β
α
α
→→→H ；另一系列衰变如下：
P Q R S ββα
→→→，已知P 是F 的同位素，则下列判断正确的是( )
A ．Q 是G 的同位素，R 是H 的同位素
B ．R 是G 的同位素，S 是H 的同位素
C ．R 是E 的同位素，S 是F 的同位素
D ．Q 是
E 的同位素，R 是
F 的同位素 9．下列说法正确的是
A ．原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和
B ．γ射线的穿透能力很强，甚至能穿透几厘米厚的铅板
C ．在天然放射现象中放出的β射线是原子的内层电子受激后辐射出来的
D ．镭226衰变为氡222的半衰期是1620年，也就是说100个镭核经过1620年后一定还剩下50个镭226没有发生衰变
10．一个静止的铀核，放射一个α粒子而变为钍核，在匀强磁场中的径迹如图所示，则正确的说法( )
A ．1是α，2是钍
B ．1是钍，2是α
C ．3是α，4是钍
D ．3是钍，4是α
11．在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核，它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为7：1，如图所示，那么碳14的衰变方程为
A ．14014
615C e B →+ B ．14410
624C He B e →+ C ．14214
615C H B →+
D ．14014
6-17C e N →+
12．在β衰变中放出的电子来自( ) A ．原子核外轨道上的电子 B ．原子核内所含的电子
C ．原子核内中子变成质子时放出的电子
D ．原子核内质子变成中子时放出的电子
13．放射性元素A 经过2次α衰变和1次β 衰变后生成一新元素B ，则元素B 在元素周期表中的位置较元素A 的位置向前移动了 A ．1位
B ．2位
C ．3位
D ．4位
14．原子核238
92U 在天然衰变为20682Pb 的过程中，所经过的α衰变次数质子数减少的个数、
中子数减少的个数依次为（ ） A ．8、10、22
B ．10、22、8
C ．22、8、10
D ．8、22、10
15．关于质能方程E =mc 2，下列说法正确的是（ ） A ．质量和能量可以相互变化
B ．当物体向外释放能量△E 时，其质量必定增加△m ，满足△E =△mc 2
C ．物体的核能可以用mc 2表示
D ．mc 2是物体所蕴藏能量的总和
二、填空题
16．核电站利用核反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电。

请解答以下问题，计算结果保留两位有效数字。

(1)核反应堆中的“燃料”是235
92U ，请完成核反应方程式：
()
()2351901
92
0540U n Sr Xe 10n +→++；（_______）（________） (2)铀核的质量U m 为235.0439u ，中子的质量n m 为1.0087u ，锶（Sr ）核的质量Sr m 为
89.9077u ，氙（Xe ）核的质量Xe m 为135.9072u ，1u 为271.6610kg -⨯，浓缩铀中铀
235的含量占2%。

求一座100万千瓦的核电站每年（73.1510s t =⨯）大约需要多少吨浓缩铀？（________）
17．目前，我们学习过的核反应有4种类型：衰变、核裂变、核聚变和人工核转变。

请在下列方程后的括号内填写正确的类型。

2424
011
121Na Mg e -→+ （____）
2351140941
92054380U n Xe Sr 2n +→++ （____）
1942219
2101 F He Ne H +→+ （____）
23411120H H He n +→+ （____）
18．约里奥•居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素3015Р衰变成30
14Si 的同时放出另一种粒子。

（1）这种粒子是？
（2）32
15Р是30
15P 的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1mg 32
15Р随时间衰变的关系如图所示，请估算4mg 的32
15Р经过多少天的衰变后还剩0.25mg 。

19．贝可勒尔发现天然放射现象，揭开了人类研究原子核结构的序幕。

如图中P 为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场中分成A 、B 、C 三束。

(1)三种射线中，穿透能力最强，经常用来对金属探伤的是________射线；电离作用最强，
动量最大，经常用来轰击原子核的是____________射线。

(2)请完成以下与上述粒子有关的两个核反应方程：
23490
Th→23491
Pa ＋________；
________27
3011315
0Al P+n +→。

20．为了核电站的安全,防止核放射性物质和辐射的泄漏,核电站设置了四道屏障：第一道是______________________________，能______________________________，第二道是______________________________，把_______________；第三道是
______________________________；第四道是______________________________。

21．用中子轰击锂核（ 6
3Li ）发生核反应，生成氚核和α粒子，并释放出4.8Mev 的能量，请写出核反应方程________．
22．科学家用质子轰击锂核的实验来验证“爱因斯坦质能方程”，已知质子11H 轰击锂核7
3Li 能产生两个α粒子，m Li =7.016u ，m H =1.0078u ，m He =4.0026u ，1u 相当于931.5MeV ，则此核反应的方程式为________，此核反应释放的核能为________ MeV （保留3位有效数字）．
23．太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．已知质子质量为m H =1.0073u ，氦核质量为m He =4.0015u ，正电子质量为m e =0.00055u ，计算结果保留两位小数，1u 相当于931.5MeV 的能量．则这个核反应的反应方程为 ____________________；发生一次这样核反应能释放 ______________MeV 的能量．
24．假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是2.013 6u ，中子的质量是1.008 7u ，氦核同位素的质量是3.015 0u 。

(1)聚变的核反应方程式是________，在聚变核反应中释放出的能量为________MeV 。

（保留两位有效数字）
(2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程式为347
123H He Li +→，已知各核子比结合
能分别为E H =1.112MeV 、E He =7.075MeV 、E Li =5.603MeV ，求此核反应过程中释放的核能________。

25．若核反应堆发生泄漏，铯137（137
55Cs ）对环境的影响最大，其半衰期约为30年。

(1)请写出铯137（137
55Cs ）发生β衰变的核反应方程___________[已知53号元素是碘（I ），56号元素是钡（Ba ）]；
(2)泄漏出的铯137约要到公元___________年才会有87.5%的原子核发生衰变。

26．核电站的核心是原子核反应堆，核燃料（如铀）释放出大量的核能，是和平利用核能的重要途径。

我国的核电事业发展迅速，已经建成几座核电站，其中广东大亚湾核电站每年发电量约1010kW?h ，其中70%的电力供应香港，30%的电力供应广东电网。

据专家估计，通过核能发电，使得广东和香港两地每年减少燃煤消耗9
4. 010kg ⨯。

核能作为一种新型能源有着广阔的前景。

（1）原子核是由___________组成的。

在反应堆中，核燃料（如铀）发生______________释出大量的核能。

（2）已知煤的热值72.910J/kg ⨯，则9 4. 010kg ⨯煤完全燃烧时放出的热量是多少_____？
（3）向大气中排放过量的二氧化碳等温室气体是造成“温室效应”的主要原因，大亚湾核电站与同等供电量的火力发电站相比，每年将少排放二氧化碳排放99.910kg ⨯，已知通常情
况下二氧化碳气体的密度为3
1.98kg/m .则这些气体通常情况下的体积约为多少______？
（4）设火力发电站在单位时间内产生的电能为E ，它在这段时间内所消耗的燃料完全燃烧产生的热量为Q ，则火力发电站的效率100%E
Q
η=⨯根据上述资料，可估算出通常的火力发电站的效率约为多少______？
三、解答题
27．速度为0v 的中子1
0n 击中静止的氮核147
N ，生成碳核
126
C 和另一种新原子核X ，已知126
C 与X 的速度方向与碰撞前中子的速度方向一致，碰后
126
C 与X 的动量之比为21∶。

(1)求X 的速度大小。

(2)碰后
12
6
C 与X 在同一磁场中做匀速圆周运动的半径之比
28．太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。

（已知质子质量为m H ＝1.007 3 u ，氦核质量为m He ＝4.001 5 u ，电子质量为m e ＝0.000 55 u ） (1)写出这个核反应方程； (2)这一核反应能释放多少能量？
(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J ，则太阳每秒减少的质量为多少千克？
29．静止的氮核147N 被速度为0v 的中子10n 击中生成碳核子12
6C 和另一种原子核甲，已知126C 与甲核的速度方向与碰撞前中子的速度方向致，碰撞过程系统动量守恒，碰后碳核126
C 与甲核的动量之比为1：1
(1)写出核反应方程式；
(2)求12
6C 与甲核的速度各是多大。

30．在用铀235（23592
U ）做燃料的核反应堆中，铀235核吸收一个中子后，可发生裂变反
应生成钡（
14456Ba ）、氪（8936Kr ）和x 个中子，并放出能量，其核反应方程为
2351144891
92
056360U Ba Kr n x n +→++
(1)其中x 等于多少？ (2)已知中子的质量为m ，
235
92
U 核的质量为m 1，14456Ba 核的质量为m 2，89
36Kr 核的质量为
m 3，真空中光速为c ，一个铀235核发生上述裂变反应释放的核能为多少？
(3)上述裂变反应产生的中子速度太快，铀核不能“捉”住它，从而不能使反应堆中裂变反应进行下去，所以要将反应放出的中子减速。

石墨、重水常用作减速剂，中子在石墨中与碳核碰撞减速，在重水中与氘核碰撞减速。

假设上述碰撞均为正碰，且为弹性碰撞，并认为
碰撞前碳核和氘核都是静止的，碰撞模型可简化为如图所示，其中1代表中子，质量为m，碰前速度为v；2代表碳核或氘核，质量用M表示（其中碳核质量M1=12m，氘核质量M2=2m），碰前速度为0.通过计算说明，仅从一次碰撞角度考虑，用石墨、重水做减速剂，那种减速效果更好？。