2021年高中物理选修三第五章《原子核》基础卷(答案解析)

一、选择题
1．下列有关原子、原子核的说法中正确的是（ ）
A ．天然放射现象说明原子核内部有电子
B ．卢瑟福用α粒子散射实验证明了原子核内存在中子
C ．平均结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定
D ．放射性元素的半衰期与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关
2．一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1∶16，则以下说法正确的是（ ）
A ．该原子核发生了α衰变
B ．反冲核沿小圆做逆时针方向运动
C ．原静止的原子核的原子序数为17
D ．沿大圆和沿小圆运动的粒子的周期相同
3．下列说法中正确的是（ ）
A ．机械波和光有波动性，实物粒子不具有波动性
B ．用弧光灯发出紫外线照射锌板并发生光电效应后，锌板带正电
C ．由于核聚变需要很高的环境温度，21H 和31H 发生聚变过程中是需要从外界吸收能量的
D ．构成物体的质量是守恒不变的
4．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
5．静止的一氡核
22286Rn 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 ．α28486E c ⋅
B ．α28684E c ⋅
C ．α2218222E c ⋅
D ．α2222218
E c ⋅ 6．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 ．2123()m m m c ＋－
D ．2
123()m m m c －－ 7．下列说法正确的是
A．在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应B．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化C．比结合能越小，原子核结合得越牢固，原子核越稳定
D．轻核聚变后，比结合能减少，因此反应中释放能量
8．一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
14
Si，在
图中近似反映正电子和Si核轨迹的图是（）
A．
B．
C．
D．
9．下列说法正确的是（）
A．某种频率的光照射金属能发生光电效应，若增加入射光的强度，则单位时间内发射的光电子数增加
B．在核反应堆中，镉棒的作用是使快中子变为慢中子
C．结合能越大，原子核越稳定
D．入射光的频率不同，同一金属的逸出功也会不同
10．如图是核子平均质量与原子序数Z的关系图象，下列说法中错误的是()
A ．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型
B ．天然放射性元素在衰变过程中核电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是γ射线
C ．图中原子核
D 和
E 聚变成原子核
F 要吸收能量
D ．图中原子核A 裂变成原子核B 和C 要放出核能
11．关于近代物理，下列说法错误．．
的是 （ ） A ．轻核聚变反应方程234112H H He X +→+中，X 表示电子
B ．α粒子散射实验现象揭示了原子的核式结构
C ．分别用红光和紫光照射金属钾表面均有光电子逸出，紫光照射时，逸出的光电子的最大初动能较大
D ．基态的一个氢原子吸收一个光子跃迁到n = 3激发态后，可能发射2种频率的光子 12．一个静止的原子核
a b X 经α衰变放出一个α粒子并生成一个新核，α粒子的动能为E 0．设衰变时产生的能量全部变成α粒子和新核的动能，则在此衰变过程中的质量亏损为（ ）
A ．02E c
B ．()024E a c -
C ．()024a E c -
D ．()024a
E a c - 13．贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是
A ．1414
0671C N e -→+
B ．2351139951920533902U n I Y n +→++
C ．23411120H +H He+n →
D ．427301213150He +Al P+n →
14．下列说法中正确的是（ ）
A ．α粒子散射实验证明原子内部的正电荷是均匀分布的
B ．氢原子的发射光谱是连续谱
C ．在电子的单缝衍射实验中，狭缝变窄，电子动量的不确定量变小
D ．镉棒在反应堆中的作用是控制链式反应的速度
15．在下列四个核反应式中，X 表示中子的是（ ）
A ．147N ＋X→178O ＋11H
B ．234
90Th→
23491Pa ＋X C ．X ＋126C→137
N D ．23592U ＋10n→90
38Sr ＋136
54Xe ＋10X
二、填空题
16．(1)贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。

下列属于放射性衰变的是________。

A ．14
140671C ?N e -→+
B ．235113995192053390U n I Y 2n +→++
C ．23411120H H He n +→+
D ．4
27301213150He ?A l P n +→+
(2)已知光速为c ，普朗克常量为h ，则频率为ν的光子的动量为________。

用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为________。

17．大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方
程是：22311120H H He n +→+，已知21H 的质量为2.0136u ，32He 的质量为3.0150u ，
1
0n 的质量为1.0087u ，1u 931MeV =。

氘核聚变反应中释放的核能约为____Mev （保
留两位有效数字） 18．核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，
235
92U 是核电站常用的核燃料。

235
92U 受一个中子轰击后裂变成144
56Ba 和8936Kr 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．不同的原子核的比结合能是不一样的，比结合能_________（填“越大”或“越小”）的原
子核越稳定，氘核和氚核聚变的核反应方程为23411120H+H He+n →，已知31H 的比结合能是
2.78MeV ，21H 的比结合能是1.09MeV ，4
2He 的比结合能是7.03MeV ，则该核反应所
_________（填“释放”或“吸收”）的能量为_________MeV 。

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
13Al ，首次获得了人工放射性
同位素30
15P ，该核反应方程为_________。

21．完成下列核反应方程，并指出各属于哪一种核反应．
（1）14111705N+n B →+________，是________.
（2）60602728Co Ni+→________，是________. （3）24427
12213Mg+He Al+→________，是________.
（4）2382349290U Th+→________，是________.
22．随着现代科学的发展，大量的科学发展促进了人们对原子、原子核的认识，下列有关原子、原子核的叙述正确的是_______________．（填选项前的编号）
①卢瑟福α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构
②天然放射现象标明原子核内部有电子
③轻核骤变反应方程有：23611220H H He n +→+
④氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级和从n=2能级跃迁到n=1能级，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的长
23．如图所示在垂直纸面向外的匀强磁场中，一个静止的镭(
22688Ra )发生一次α衰变，生成氡(Rn)时可能的径迹图，其中α粒子的径迹是________，新核的径迹为________，核反
应方程为________．
24．中子的质量为1.0087u ，质子的质量为1.0073u ，氘核的质量为2.0136u ．中子和质子结合成氘核时释放的能量为_____J ．计算结果取两位有效数字．1u=1.7×10﹣27kg ． 25．一个原子核经过一次α衰变和一次β衰变，成为一新原子核，则新核与原来核相比，质子少了___________个，中子少了___________个。

26．国家重大科技基础设施中国散裂中子源已经通过国家验收，投入正式运行。

它是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。

在某课题研究中核反应方程为2
34112H H He X +→+，则X 是______。

已知21H 的质量为2.0136u ，31H 的质量为3.0180u ，4
2He 的质量为4.0026u ，X 的质量为1.0087112u ，该反应释放能量为
______MeV 。

（质量亏损1u 释放的能量约931.5MeV)
三、解答题
27．4个氢核（质子）聚变成1个氦核，同时放出2个正电子01e 。

写出这个过程的核反应方程，并计算释放了多少能量。

若1g 氢完全聚变，能释放多少能量？（氢核的质量为1.0073u ，氦核的质量为4.0026u ，1u 相当于931.5M eV ）
28．写出23490Th （钍核）与6629Cu （铜核）两种放射性元素的α衰变方程。

23892U （铀核）衰变为22286Rn （氡核）要经过几次α衰变，几次β衰变？
29．如图所示的匀强磁场中，A 点有静止的原子核，当它发生某种衰变时，射出的粒子以及新核的轨道如图中所示的两个圆。

(1)试判断发生了何种衰变。

(2)发生衰变时新核的运动方向。

(3)若两圆的半径之比为44：1，则这个放射性元素的原子序数是多少？
30．放射性原子核23892U （铀）发生α衰变，变为稳定新原子核Pa （镤）。

已知
U 238.029u m =，Pa 234.024u m =， 4.003u m α=，e 0.001u m =。

（u 为原子质量单位，1u 相当于931MeV 的能量）。

要求：
(1)写出原子核23892U （铀）的衰变方程；
(2)一个原子核23892U （铀）衰变为新原子核Pa 的过程中释放的能量。

（保留两位有效数
字）。