佛山市高中物理选修三第五章《原子核》知识点(培优练)(1)

一、选择题
1．下列说法中不正确的是( )
A ．2341
1120H+H He+n →是聚变
B ．235114094192054380U+n Xe+Sr+2n →是裂变
C ．
226222
498
962Ra Rn+He →
是α衰变
D ．24
240
1112
-1Na Mg+e →是裂变
2．现有核电站是利用核能发电，对于缓解能源危机起到了重要作用。

我们现在利用核能发电主要是利用了（ ） A ．重核的裂变 B ．轻核的聚变 C ．两种方式共存 D ．核能发电对环境污
染严重
3．一个中子与一个质子发生核反应，生成一个氘核，该反应放出的能量为Q 1，两个氘核
发生核反应生成一个氦核，氘核聚变反应方程是2231
1120H H He n +→+。

该反应放出的能
量为Q 2，聚变反应中生成氦核的比结合能（ ） A ．
12
3
Q Q + B ．1
2
3
Q Q - C ．12
2
3
Q Q + D ．21
2
3
Q Q + 4．静止的一氡核22286
Rn 放出一个α粒子后变为一个新核，α粒子动能为αE 。

若衰变放出
的能量全部变为新核和α粒子的动能。

真空中的光速为c ，则该反应中的质量亏损为
（ ） A ．
α
2
8486E c ⋅ B ．
α
2
8684E c ⋅ C ．
α
2
218222E c ⋅ D ．
α
2
222218E c ⋅ 5．质子、中子和氘核的质量分别为m 1、m 2和m 3。

当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c 表示真空中的光速）（ ） A ．123()m m m c ＋－ B ．123()m m m c －－ C ．2
123()m m m c ＋－ D ．2
123()m m m c －－
6．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32天后,该药物中碘
131的含量大约还有( ) A ．
4
m B ．8
m C ．16
m D ．
32
m 7．有关原子及原子核方面的知识，下列说法正确的是（ ）
A ．放射性物质衰变时放出来的γ光子，是原子从高能级向低能级跃迁时产生的
B ．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
C ．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时所产生的
D ．轻核聚变要在很高的温度下才能发生 8．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
9．在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核X 的径迹是两个相切的圆．圆的直径比为7∶1，碳14的衰变方程是( )
A ．14410
624C He X →+ B ．14
11560
6C e X -→
+
C ．14
01461
7C e X -→
+
D ．14212
615C H X →+
10．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 ．
209
83
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
11．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
12．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 ．平均结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
13．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
14．关于原子核，下列说法正确的是（ ） A ．原子核能发生β衰变说明原子核内存在电子 B ．核反应堆利用镉棒吸收中子控制核反应速度 C ．轻核的聚变反应可以在任何温度下进行 D ．一切核反应都只释放核能
15．在足够大的匀强磁场中，静止的钠的同位素24
11Na 发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一个新核，新核与放出的粒子在磁场中运动的轨迹为内切圆，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A ．24
11Na 发生的是α衰变 B ．轨迹1是新核的径迹 C ．新核的中子数为13
D ．新核沿逆时针方向旋转
二、填空题
16．同位素这个概念是1913年英国科学家索迪提出的。

许多元素都存在同位素现象，在目前已发现的114种元素中，稳定同位素约300多种，而放射性同位素达1500种，而且大多数是人工制造的。

（1）中国科学院近代物理研究所的科学家利用兰州重离子加速器在重质量半中子区首次制得镤元素的一种同位素（234Pa ）。

已知
23490
Th （钍）―→
23491
Pa （镤）＋0
-1e （电子），则
23491
Pa 原子核里的中子数应为________。

（2）1934年，科学家在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，更意外的是拿走α放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性随时间衰减规律跟天然放射性一样，也有一定的半衰期。

①写出α粒子轰击铝箔（27
13Al ）产生中子的核反应方程式________，并请写出核反应和一般化学反应的不同点________（请答3点）；
②上述产生的具有放射性的同位素叫放射性同位素，写出其产生正电子的核反应方程式________。

17．
23290
Th(钍)经过一系列α和β衰变，变成
20882
Pb(铅),这一系列反应中有___次α衰变
____次β衰变。

18．核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，
23592
U 是核电站常用的核燃料。

23592
U 受一个中子轰击后裂变成14456Ba 和89
36Kr 两部分，并产生___个中子。

要使链式反应发
生，裂变物质的体积要____（选填“大于”、“等于”或“小于”）临界体积。

19．可控核聚变反应可向人类提供清洁而又取之不尽的能源。

目前可控核聚变研究已经进入第三代，因不会产生中子而被称为“终极聚变”，其核反应方程式为：
334
2
22He+He He+2 ______，其释放的能量为E ，则该反应前后的质量亏损为
_____________。

（真空中的光速为c ）
20．如图所示实验装置可实现原子核的人工转变，当装置的容器内通入气体B 时，荧光屏上观察到闪光。

图中气体B 是________，该原子核人工转变的核反应方程式是_________。

21．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2713Al ，首次获得了人工放射性同位素30
15P ，该核反应方程为_________。

22．（1）核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，23592
U 是核电站常用的核
燃料.
235
92
U 受一个中子轰击后裂变成14456Ba 和89
36Kr 两部分，并产生_______个中子.要使链
式反应发生，裂变物质的体积要______（选填“大于”或“小于”）它的临界体积.
（2）取质子的质量27P 1.672610kg m -=⨯，中子的质量27
n 1.674910kg m -=⨯，α粒子的质量27
6.646710kg m α-=⨯，光速83.010m/s c =⨯. 请计算α粒子的结合能.（计算结果
保留两位有效数字）_______
23．完成下列核反应方程，并指出各属于哪一种核反应．
（1）14111
705N+n B →+________，是________. （2）6060
2728Co Ni+→________，是________.
（3）244
2712213Mg+He Al+→
________，是________.
（4）238234
9290U Th+→________，是________.
24．辽宁红沿河核电站位于瓦房店市东岗镇，是中国首次一次性同意4台百万千瓦级核电机组标准化、规模化建设的核电项目，是东北地区第一个核电站。

如图所示，1号机组2013年2月17日15时09分并网成功。

核电站将_____________能最终转化为电能。

核电站一台发电功率为106kW 的核电机组每天能发_____________kW•h （一天按24h 计算）。

25．在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中1
1H 的核反应，间接地证实了中微子的存在．
(1)中微子与水中的1
1H 发生核反应，产生中子(1
0n )和正电子(0
1e +)，即中微子
100111H n e ++→+，可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是________．(填写选项前
的字母)
A ．0和0
B ．0和1
C ．1和0
D ．1和1
(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，即0
011
2e e γ+-+
→ .
已知正电子和电子的质量都为9.1×10－31 kg ，反应中产生的每个光子的能量约为________J 正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是________________________． (3)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小______．
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9
9.910kg ⨯，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
27．两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核，已知氘核质量m D ＝2.0136u ，氦核质量m He ＝3.0150u ，中子质量m n ＝1.0087u 。

(1)计算释放出的结合能；
(2)若反应前两氘核的动能均为E k0＝0.35MeV ，它们正撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转变为动能，则反应产生的氦核和中子的动能各为多大？
28．核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源。

“国际热核聚变实验堆（ITE R ）计划”俗称”“人造太阳”，即为人工可控热核反应堆。

该装置中发生的核聚变反应是2
1H 和3
1H 聚变生成42He ，释放能量。

21H 可以自海水中提取，3
1H 可由锂矿中制得。

已知2
1H 的质量为2.0141u ，3
1H 的质量为3.0160u ，4
2He 的质量为4.0026u ，
10
n 的质量为1.0083u ，21uc 931.5MeV =。

(1)写出该聚变的核反应方程；
(2)计算一次这样的热核反应过程释放出的能量；
(3)若将“人造太阳”产生的电能输送到城市，送电功率为6
1 1.810kW P =⨯，采用超高压输电，输电电压为2500kV U =，而这种人造太阳发电机输出的电压为118kV U =，要使输
电线上损耗的功率小于输送电功率的5%，求输电线的总电阻。

29．熟识物理情景、摄取有效科普信息是学习物理的方法这一，请阅读下面的信息：
根据以上信息，运用已学过的物理知识，回答下列问题：
（1）将三座电站的发电能力（一定时间内的发电量）E 水、E 核和E 火按由强到弱的顺序排列；
（2大亚湾核电站4是102利用原子核1裂536变反应释放出能量发电的，核反应方程为
235190136192
03854U+n Sr+Xe+n o k →，解出方程中的k 值；
（3）目前我国平均发电耗煤为标准煤370g/（kw·h ），试计算比较，娄山关火电厂的发电耗煤较全国高还是低？（计算结果保留为整数） 30．一个静止的铀核
232
92
U （原子质量为232.0372u ）放出一个α粒子（原子质量为
4.0026u ）后衰变成钍核22890
Th （原子质量为228.0287u ），已知1u 相当于931.5MeV
的能量(结果保留三位有效数字)。

（1）写出铀核的衰变反应方程； （2）算出该衰变反应中释放出的核能；
（3）若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？。