深圳华师一附中实验学校高中物理选修三第五章《原子核》测试题(培优专题)

一、选择题
1．下列关于原子和原子核的说法正确的是（ ）
A ．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的
B ．238
92U （铀)衰变为23491Pa （镤)要经过1次α衰变和2次β衰变
C ．质子与中子结合成氘核的过程中发生质量亏损并释放能量
D ．β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流 2．下列说法正确的是（ ）
A ．汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构
B ．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能
C ．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越大
D ．质子、中子、α粒子的质量分别为m 1、m 2、m 3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(m 1＋m 2－m 3)c 2(c 表示真空中的光速)
3．K -介子方程为0ππK --→+，其中K -介子和π-介子是带负电的基元电荷，0π介子不带电。

一个K -介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP ，衰变后产生的π-介子的轨迹为圆弧PB ，两轨迹在P 点相切，它们的半径K R -与πR -之比为2∶1，如图所示，0π介子的轨迹未画出，由此可知π-介子的动量大小与0π介子的动量大小之比为 （ ）
A ．1∶1
B ．1∶2
C ．1∶3
D ．1∶6
4．一个静止在磁场中的放射性同位素原子核30
15P ，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．根据有关放射性方面的知识可知，下列说法正确的是（ ）
A ．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个氡原子核
B ．天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的
C ．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
D ．放射性元素发生β衰变时所释放的电子来源于核外电子 6．有一钚的同位素23994
Pu 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4
2He B ．放出的x 粒子是0
1e -
C ．该核反应是β衰变反应
D ．x 粒子与铀核在磁场中的旋转周期相等
7．恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应．核反应方程为
448
2
24He He Be γ+→+ .以下说法正确的是( )
A ．该核反应为裂变反应
B ．热核反应中有质量亏损
C ．由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的
D ．任意原子核内的质子数和中子数总是相等的 8．由于放射性元素
237
93
Np 的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的
方法制造后才被发现．已知
23793
Np 经过一系列α衰变和β衰变后变成20983Bi ，下列论断中
正确的是（ ）
A ．衰变过程中原子核的质量和电荷量守恒
B ．
20983
Bi 的原子核比23793Np 的原子核少28个中子
C ．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变
D ．经过两个半衰期后含有237
93
Np 的矿石的质量将变为原来的四分之一
9．一个静止的铀核，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
10．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为，
112131
671H+C N+Q →，11512
1762H+N C+X+Q →，方程式中Q 1，Q 2表示释放的能量，相关的
原子核质量见下表： 原子核 1
1
H 32He
42
He 126C
137
N 157N
质量/u
1.0078 3.0160 4.0026 1
2.0000 1
3.0057 15.0001
以下推断正确的是（ ） A ．X 是32He ，Q 2>Q 1 B ．X 是4
2He ，Q 2>Q 1 C ．X 是32He ，Q 2<Q 1
D ．X 是42He ，Q 2<Q 1
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．铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变的核反应方程是
2351891
92036r 0U n X K 3n +→++，则下列叙述正确的是
A ．X 原子核中含有144个核子
B ．X 原子核中含有86个中子
C ．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少
D ．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和 13．
234
90
Th 原子核静止在匀强磁场中的a 点，某一时刻发生衰变，产生如图所示的1和2
两个圆轨迹，由此可以判断（ ）
A ．发生的是α衰变
B ．衰变后新核的运动方向向右
C ．轨迹1是衰变后新核的轨迹
D ．两圆轨迹半径之比为R 1：R 2=90：1
14．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
15．最近几年，原子核科学家在超重元素的探测方面取得重大进展。

1996年科学家在研究某两个重核结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核A
Z X 经过6次α衰变、2次
β衰变后的产物为253
100Y 。

由此可以判定超重元素的原子序数和质量数分别是（ ）
A ．110，265
B ．110，277
C ．114，277
D ．114，265
二、填空题
16．在下列描述核反应的方程中，属于α衰变的是______，属于裂变的是______，属于聚变的是______
A ．23411120H H He n +→+
B ．4
14171
2781He N O H +→+
C ．
238234492902U Th He →
+
D ．1
235140941092
54380n U Xe Sr 2n +→++
17．1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用60
27Co 的衰变
来验证，其核反应方程是60
27Co→A
Z
Ni＋0
1-
e＋
e
v。

其中
e
v是反中微子，它的电荷量为零，
静止质量可认为是零。

(1)在上述衰变方程中，衰变产物A
Z
Ni的质量数A是________，核电荷数Z是________。

(2)在衰变前60
27Co核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物Ni和0
1-
e的运动径迹不在一
条直线上，如果认为衰变产物只有Ni和0
1-
e，那么衰变过程将违背________守恒定律。

(3) 60
27
Co是典型的γ放射源，可用于作物诱变育种。

我国应用该方法培育出了许多农作物新品种，如棉花高产品种“鲁棉1号”，年种植面积曾达到3 000多万亩，在我国自己培育的棉花品种中栽培面积最大。

γ射线处理作物后主要引起________，从而产生可遗传的变异。

18．一静止的氡核22286Rn衰变为钋核21884Po和α粒子，其中22280Rn、21884Po、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，设释放的核能全部转化钋核和α粒子的动能：
(1)写出衰变方程式______；
(2)求α粒子的动能______。

19．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30
15P衰变成30
14
Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是_______。

32
15
P是30
15
P的同位
素，被广泛应用于生物示踪技术，1mg32
15P随时间衰变的关系如图所示，则4mg的30
15
P经
_________天的衰变后还剩0.25mg。

20．天然放射性元素铀可以放出三种射线，其中能被一张纸挡住的是______（选填“α”“β”或“γ”）射线。

1934年，约里奥一居里夫妇用该射线去轰击27
13
Al，首次获得了人工放射性
同位素30
15
P，该核反应方程为_________。

21．如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况。

（1）下列说法中正确的是____________
A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察；屏上观察不到任何闪光
C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似
D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹
（2）卢瑟福根据该实验的实验结果提出了_____________模型。

22．1919年卢瑟福通过如图所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现什么__________？图中A为放射源发出的什么粒子__________？B为什么气_______？完成该实验的下列核反应方程?______________
23．用中子轰击6
3Li发生核反应生成3
1
H和α粒子，并放出4.8Mev的能量（1u相当于
931.5Mev的能量）
(1)写出核反应方程 _________________________________ ;
(2)质量亏损为____________ u
(3)1
0n和6
3
Li等值反向碰撞，则3
1
H和α粒子的动能之比 _____________________ .
24．（1）关于下列四幅图的说法，正确的是__________
A．图甲中放射源放出的三种射线是由同一种元素的原子核释放的
B．图乙中用紫外光灯照射与验电器相连的锌板，锌板和验电器均带正电
C．图丙为黑体辐射规律，普朗克提出能量子概念成功解释了这个规律
D．图丁中电子束通过铝箔后的衍射图样说明电子具有粒子性
（2）我国自行研制的一种大型激光器，能发出频率为ν、功率为P的高纯度和高亮度激光，当该激光垂直照射到某纯黑物体表面时能被完全吸收．已知真空中光速为c，普朗克恒量为h，则该激光发出的光子的动量为_______，纯黑物体受到该激光的压力为_____．（3）氡存在于建筑水泥、装饰石材及土壤中,是除吸烟外导致肺癌的重大因素．静止的氡
核222
86Rn放出一个粒子X后变成钋核218
84
Po，钋核的动能为0.33MeV，设衰变放出的能量
全部变成钋核和粒子X的动能．
①写出上述衰变的核反应方程_________；
②求粒子X的动能 __________．（保留两位有效数字）
25．静止在匀强磁场中的238
92U，放出α粒子，衰变成234
90
Th，衰变后234
90
Th的速度方向与
磁场方向垂直。

①写出衰变方程：_______________________________；
②234
90
Th的轨道半径与α粒子的轨道半径之比为______________．
26．在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，把粒子符号分别填在下列核反应式的横线上。

(1)238
92U→234
90
Th＋________；
(2)9
4Be＋4
2
He→12
6
C＋________；
(3)234
90Th→234
91
Pa＋________；
(4)235
92U＋________→141
56
Ba＋92
36
Kr＋31
n；
(5)147N＋1
0n→14
6
C＋________。

三、解答题
27．已知210
84Po原子核质量为209.982 87 u，206
82
Pb原子核的质量为205.974 46 u，4
2
He原
子核的质量为4.002 60 u，静止的210
84Po核在α衰变中放出α粒子后变成206
82
Pb。

求：（计
算结果均保留三位有效数字）
(1)请写出核反应方程；
(2)在衰变过程中释放的能量；
(3)α粒子从Po核中射出的动能（已知u相当于931.5 MeV，且核反应释放的能量只转化为动能）。

28．一个验电器带正电，因为空气干燥，验电器金属箔的张角能维持很长的时间。

现有一束α射线射向这个验电器上端的金属球，验电器金属箔的张角将会怎样变化？为什么？29．某核电站，一天要消耗0.53kg23592U。

设每个铀核裂变时放出200 MeV的能量核电站的效率为20%，求这座核电站的发电功率。

30．226
88Ra经α衰变变成222
86
Rn，已知226
88
Ra，222
86
Rn，4
2
He的原子核质量分别为
226.0254u，222.0175u，4.0026u，1u=931.5MeV。

（1）写出226
88Ra经α衰变变成222
86
Rn的核反应方程；
（2）求226
88
Ra发生α衰变所放出的能量。