鲁科版高中物理选修35 第3章原子核与放射性 单元测试

鲁科版高中物理选修35 第3章原子核与放射性单元测试
2019-2019学年鲁科版高中物理选修3-5 第3章原子核与放射性单元测试
一、单选题
1.下列说法中正确的是（）
A. γ射线是原子受激发后向低能级跃迁时放出的
B. 在稳定的重原子核中，质子数比中子数多
C. 核反应过程中如果核子的平均质量减小，则要吸收核能
D. 诊断甲状腺疾病时，注入的放射性同位素碘131
作为示踪原子
2.放射性衰变有多种途径，其中一种途径是先衰变成
，而可以经一次衰变变成（X代表某种元素），也可以经一次衰变变成，和最后都衰变变成，衰变路径如图所示，则可知图中（）
A. 过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变
B. 过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变
C. 过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变
C. 2g
D. 4g
6.关于原子结构及原子核的知识，下列判断正确的是
（）
A. 处于n=3的一个氢原子回到基态时一定会辐射三
种频率的光子
B. α射线的穿透能力比γ射线强
C. 氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较
大的轨道时，原子的总能量增大，电子的动能也增
大
D. 放射性元素的半衰期与压力、温度无关
7.铀裂变的产物之一氪90( )是不稳定的，它经过一
系列衰变最终成为稳定的锆90( )，这些衰变是( ) A. 1次α衰变，6次β衰
变 B. 4次β衰
变 C. 2次α衰
变 D. 2次α衰变，2
次β衰变
二、多选题
8.下列说法正确的是（）
A. Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了2
B. 太阳辐射的能量最主要来自太阳内部的裂变反应
C. 若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变
小
D. 用14eV的光子照射处于基态的氢原子，可使其电离
9.下列说法正确的是（）
A. 原子核的结合能越大，其原子核越稳
定
B. 德布罗意认为电子具有波动性，且其波长与它的动量成反比
C. 铀 235 与铀 238 原子核内的中子数不同，因而有不同的半衰期
D. 某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少 4 个
三、填空题
10.1919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________．图中A 为放射源发出的________粒子，B为________气．
11.若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表原子的原子核内的中子数，则对的原子来说x=________、y=________、z=________．
12.钍232经过6次α衰变和4次β衰变后变成一种稳定的元素，这种元素的原子量为________，核电荷数为________．
四、解答题
13.某放射性元素质量为M ，测得每分钟放出
1.2×104个β粒子，21天后再测，发现每分钟放出
1.5×103个β粒子，该放射性元素的半衰期是多少？
五、综合题
14.用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达1000多种，每种元素都有放射性同位素．放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用．
（1）带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失．其原因是( )
A. 射线的贯穿作用
B. 射线的电离作用
C. 射线的物理、化学作
用 D. 以上三个选项都不是
（2）下图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．如果工厂生产的是厚度为1毫米的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是________射线．
（3）在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质，为此曾采用放射性同位素做________．15.碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．（1）碘131核的衰变方程：―→________(衰变后的元素用X表示)．
（2）经过________天75 %的碘131核发生了衰变．
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】D
【解析】【解答】A、γ射线是一般伴随着α或β射线产生的电磁波，具有一定的能量，原子核受激发后向低能级跃迁时放出的．故A错误；
B、在稳定的重原子核中，质子数比中子数少．故B错误；
C、核反应过程中如果核子的平均质量减小，说明核反应的过程中由质量亏损，属于要释放核能．故C错误；
D、给怀疑患有甲状腺的病人注射碘131，诊断甲状腺的器质性和功能性疾病，是将碘131作为示踪原子，故D 正确．
故选：D
【分析】γ射线一般伴随着α或β射线产生，γ射线是电磁波；根据核反应的过程中质量的变化判定是释放能量，还是吸收能量；γ射线的穿透能力最强；放射性同位素碘131能做示踪原子．
2.【答案】A
【解析】【解答】解：Bi经过①变化为X，质量数没有发生变化，为β衰变，经过③变化为Pb，质量数数少4，为α衰变，过程②变化为Ti，电荷数少2，为α衰变，过程④的电荷数增加1，为β衰变．所以选项A正确．
故选：A
【分析】根据α衰变和β衰变的实质原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4，一次β衰变后电荷数增加1，质量数不变．分析即可．
3.【答案】D
【解析】【解答】α射线是高速运动的氦核流，不是氦原子．故A错误．核聚变反应方程12H+13H-→24He+01n中，
01n表示中子．故B错误．根据光电效应方程E
km= -W0，
知最大初动能与照射光的频率成线性关系，不是成正比，
故C错误．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征．故D正确．
【分析】α射线是高速运动的氦核流；根据电荷数守恒、质量数守恒判断核聚变方程的正误；根据光电效应方程得出最大初动能与照射光频率的大小关系；玻尔将量子观念引入原子领域，能够很好解释氢原子光谱，但不能解释氦原子光谱特征
4.【答案】C
【解析】【解答】解：产生后会自发的衰变为．反应方程式，→ + ；
A、若发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，质量数减少4，质子数减少2，所以中子减少2，故A错误；
B、半衰期与外界因素无关，B错误；
C、β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，C正确；
D、半衰期是统计规律，对少数原子是没有意义的，且半衰期是不变，D错误．
故选：C
【分析】α衰变生成核原子核，β衰变生成的电子是其中的中子转化为质子同时生成的，半衰期是统计规律，与外界因素无关．
5.【答案】D
【解析】【解答】衰变前氡的质量为444g，摩尔质量为222g/mol，故共2mol氡。

经过一个半衰期，有1mol氡衰变，放出1mol α粒子，则左盘质量减少了4g，故应从右盘中取出4g砝码。

【分析】衰变方程满足质量数和电荷数守恒，从而计算出放射出的α粒子质量，即为减少的质量。

6.【答案】D
【解析】【解答】解：A、处于n=3的一个氢原子回到基态时可能会辐射一种频率的光子，或两种不同频率的光子，处于n=3的“一群”氢原子回到基态时会辐射三种频率的光子．故A错误．
B、α射线的穿透能力最弱，电离本领最强．故B错误．
C、氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子吸收能量，原子的总能量增大；根据库仑力提供向心力得：= ，可知电子的轨道增大后，电子的动能减小．故C错误．
D、放射性元素的半衰期与压力、温度无关．故D正确．故答案为：D．
【分析】放射性元素的半衰期只与原子核自身有关，与外界环境无关。

7.【答案】B
【解析】【解答】原子核每经过一次α衰变，质量数减少4，电荷数减少2；每经过一次β衰变，电荷数增加
1，质量数不变．
方法一α衰变的次数为n＝＝0(次)，
β衰变的次数为m＝＋40－36＝4(次)．
方法二设氪90( )经过x次α衰变，y次β衰变后变成锆90( )，由衰变前后的质量数、电荷数守恒得4x＋90＝90,2x－y＋40＝36，解得x＝0，y＝4.
【分析】衰变方程满足质量数和电荷数守恒。

二、多选题
8.【答案】A,D
【解析】【解答】解：A、T n核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，质量数减少了4，中子数减少2，故A正确；
B、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，故B 错误；
C、元素的半衰期是由元素本身决定的与外部环境无关，故C错误；
D、用14eV的光子照射处于基态的氢原子，14eV的能量大于氢原子的电离能，可使其电离．故D正确．
故答案为：AD
【分析】该题目考察的是原子核衰变和氢原子能级的问题，太阳内部发生的反应是核聚变，两个氢原子聚变成氦原子；元素的衰变是随机的，与外界环境无关。

9.【答案】B,C,D
【解析】【解答】解：A、原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故A错误．
B、德布罗意认为电子具有波动性，根据公式：λ= 知，其波长与它的动量成反比，故B正确．
C、半衰期由原子核内部因素决定，铀235与铀238原子核内的中子数不同，因而有不同的半衰期，故C正确．
D、某原子核经过一次α衰变，电荷数少2，质量数少4，两次β衰变后，质量数不变，电荷数多2，可知整个过程中电荷数不变，质量数少4，则中子数少4，故D 正确．
故答案为：BCD．
【分析】需要注意的是原子核的结合能指的是原子核与电子之间能量，结合能越大，结合后的能量越低越稳定。

三、填空题
10.【答案】质子；α；氮
【解析】【解答】卢瑟福第一次用α粒子轰击氮核完成了原子核的人工转变并发现了质子，因此图中的A为放射源发出的α粒子，B为氮气．
故答案为：质子，α，氮．
【分析】要了解卢瑟福发现质子并实现原子核人工转变核反应方程以及实验装置中各部分的作用，注意书写核反应方程的原则是质量数和电荷数守恒．
11.【答案】90；90；144
【解析】【解答】左上角的数为原子的质量数，即234，左下角数值为质子数，即y=90，所以电子数也是x=90，中子数：z=m﹣y=234﹣90=144
故答案为：90，90，144
【分析】根据中性原子的质子数=核外电子数，质量数=质子数+中子数来分析，注意核素的表示方法以及其意义．
12.【答案】208；82
【解析】【解答】设衰变后的元素为M ，质量数为y ，核电荷数为X
衰变方程为：90232Th→X y M+6α+4β
则：质量数：232=y+6×4，
解得：y=208
核电荷数：90=X+2×6﹣4，
解得：X=82
故答案为：208，82
【分析】写出衰变方程，根据原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4，一次β衰变后电荷数增加1，质量数不变，分析求解．
四、解答题
13.【答案】由知，21天经历了3次衰变，所以半衰期为7天．
答：该放射性元素的半衰期是7天．
【解析】【解答】由知，21天经历了3次衰变，所以半衰期为7天．答：该放射性元素的半衰期是7天．
【分析】由两次放出β粒子个数的比值来判断发生衰变的次数．
五、综合题
14.【答案】（1）B
（2）β
（3）示踪原子
【解析】【解答】(1)因放射线的电离作用，空气中的与验电器所带电性相反的离子与之中和，从而使验电器所带电荷消失．(2)α射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度为1毫米的铝板，因而探测器不能探测，γ射线穿透物质的本领极强，穿透1毫米厚的铝板和几毫米厚的铝板打在探测器上很难分辨．β射线也能够穿透1毫米甚至几毫米厚的铝板，但厚度不同，穿透后β射线中的电子运动状态不同，探测器容易分辨．(3)把掺入的人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经过多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛
素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素完全融为一体，它们是同一种物质．这种把放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的，从而可以了解某些不容易查明的情况或规律．人们把作这种用途的放射性同位素叫做示踪原子．【分析】放射线具有电离、穿透能力，同位素可以用来做示踪原子。

15.【答案】（1）＋
（2）16
【解析】【解答】(1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：―→ ＋.(2)每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余，即有75 %发生衰变，即经过的时间为16天．【分析】衰变方程遵循质量数和电荷数守恒，根据半衰期的定义分析。