粤教版高中物理选修35 第四章 原子核 单元测试
粤教版高中物理选修3-5第四章原子核单元检测含答案解析
粤教版高中物理选修3-5第四章原子核单元检测学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．以下说法正确的是（ ）A ．α衰变是原子核内的变化所引起的B ．某金属产生光电效应，当照射光的颜色不变而增大光强时，光电子的最大初动能增大C ．当氢原子以n=4的状态跃迁到n=1的状态时，要吸收光子D ．N 715+H 11→C 612+H 24e 是α衰变方程2．阴极射线是（ ）A ．光子流B ．电子流C ．质子流D ．中子流 3．如图为电视机显像管中电子束偏转的示意图．磁环上的偏转线圈通以图示方向的电流时，沿轴线向纸内射入的电子束的偏转方向( )A ．向上B ．向左C ．向下D ．向右4．天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知A ．②来自于原子核外的电子B ．①的电离作用最强，是一种电磁波C ．③的电离作用较强，是一种电磁波D ．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子5．关于核力和结合能，下列说法正确的是（ ）A．强相互作用力是原子核内部的力，弱相互作用力是原子核外部的力B．强相互作用力和弱相互作用力都是短程力，其力程均在10﹣18米范围内C．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性D．组成原子核的核子越多，它的结合能越低6．二十世纪初，为了研究物质内部的结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、中子和质子，右图是（）A．卢瑟福的α粒子散射实验装置B．卢瑟福发现质子的实验装置C．汤姆逊发现电子的实验装置D．查德威克发现中子的实验装置7．如图所示为研究某未知元素放射性的实验装置，实验开始时在薄铝片和荧光屏之间有图示方向的匀强电场E，通过显微镜可以观察到在荧光屏的某一位置上每分钟闪烁的亮点数，若撤去电场后继续观察，发现每分钟的闪烁亮点数没有变化；如果再将薄铝片移开，观察到每分钟闪烁的亮点数大大增加，由此可以判断，放射源发出的射线可能为（）A．α射线和γ射线B．α射线和β射线C．β射线和X射线D．β射线和γ射线8．日本发生里氏9.0级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故．在泄露的污染物中含有13153I和137Cs两种放射性元素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射，其中13153I的衰变方程为eXeI011315413153-+→，其半衰期为8天．下列说法不正确的是()A．该核反应是α衰变B．13153I原子核中含有78个中子C．经过16天，75％的13153I原子核发生了衰变D ．虽然该反应出现质量亏损，但核反应前后的原子核总质量数不变9．在匀强磁场中，有一个静止的原子核发生衰变，放出一个粒子而转变为一个新原子核，放射出的粒子与新原子核的速度方向都与磁感线方向垂直，形成的径迹是两个相外切的圆，如图所示．下列说法正确的是（ ）A ．放射出的粒子可能是α粒子也可能是β粒子B ．放射出的粒子和新原子核都做顺时针方向的圆周运动C ．图中小圆是放射出的粒子的径迹，大圆是新原子核的径迹D ．放射出的粒子的动能小于新原子核的动能10． 图示是用来监测在核电站工作的人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1 mm 铝片和3 mm 铝片下的照相底片被感光，而5mm 铅片下的照相底片未被感光时，则工作人员可能受到了辐射的射线是( )A ．α和βB ．α和γC ．β和γD ．α、β和γ11．太阳辐射能量主要来自太阳内部的（）A ．化学反应B ．放射性衰变C ．裂变反应D ．热核反应12．大量释放核能的过程一定是（ ）A ．由质量较小的原子核结合成质量较大的原子核B ．由质量较大的原子核分裂成质量较小的原子核C ．由某些重核结合为质量较大的原子核D ．由某些重核分裂为中等质量的原子核二、多选题13．核电站中采用反应堆使重核裂变，将释放出的巨大能量转换成电能。
粤教版高中物理选修35 第四章 原子核 单元测试
粤教版高中物理选修35 第四章原子核单元测试一、单项选择题1.铀裂变的产物之一氪90( )是不动摇的，它经过一系列衰变最终成为动摇的锆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2.目前，在居室装修中经常用到的花岗岩、大理石等装修资料，都不同水平地含有放射性元素，装修污染曾经被列为〝危害群众最大的五种环境污染〞之一．有关放射性元素的以下说法正确的选项是〔〕A. 氡的半衰期为3.8天，假定取4个氡核，经过7.6天就只剩下一个氡原子核了B. 发作a衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数增加了4个C. β衰变所释放的电子是原子核中的中子转化为质子所发生的D. γ射线普通随同着a或β射线发生，在这三种射线中，γ射线的穿透才干最强，电离才干也最强3.关于宇宙，以下说法中正确的选项是〔〕A. 银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上B. 恒星的寿命取决于亮度C. 太阳可以发光、放热，主要是由于太阳外部不时发作化学反响D. 地球是宇宙中独一有卫星的星球4.关于聚变，以下说法正确的选项是〔〕A. 两个轻原子核聚变为一个质量较大的原子核放出的能量比一个重核分裂成两个中等质量的原子核放出的能量大很多倍B. 一定质量的聚变物质聚变时放出的能量比相反质量的裂变物质裂变时释放的能量小很多C. 聚变发作的条件是聚变物质的体积大于临界体积D. 发作聚变反响时，原子核必需有足够大的动能5.在日本本州岛附远洋域发作里氏9.0级剧烈地震，地震和海啸引发福岛第一核电站放射性物质走漏，其中放射性物质碘131的衰变方程为I→ Xe+Y．依据有关放射性知识，以下说法正确的选项是〔〕A. 生成的Xe处于激起态，放射γ射线．γ射线的穿透才干最强，电离才干也最强B. 假定I的半衰期大约是8天，取4个碘原子核，经16天就只剩下1个碘原子核了C. Y粒子为β粒子D. I中有53个质子和132个核子6.以下说法正确的选项是〔〕A. 用γ射线治疗肿瘤时一定要严厉控制剂量，以免对人体正常组织形成太大的损伤B. 两个质子间，不论距离如何，总有核力存在，且核力总是大于库仑力C. 放射性元素的半衰期与原子所处的物理形状或化学形状有关D. 核子结分解原子核一定有质量盈余，释放出能量7.如下图，中子内有一个电荷量为＋e的上夸克和两个电荷量为－ e的下夸克，有一复杂模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上，如下图给出的四幅图中，能正确表示出夸克所受静电作用力的是〔〕A. B. C. D.8.在以下四个核反响方程中，符号〝X〞表示中子的是〔〕A. A+ n→ Mg+XB. Na→ Mg+XC. Be+ He→ C+XD. U→ Np+X二、多项选择题9.关于放射性元素收回的三种射线，以下说法正确的选项是〔〕A. α粒子就是氢原子核，它的穿透身手很强B. β射线是电子流，其速度接近光速C. γ射线是一种频率很高的电磁波，它可以穿过几厘米厚的铅板D. 三种射线中，α射线的电离身手最弱，γ射线的电离身手最强10.以下说法中正确的选项是〔〕A. 铀核裂变的核反响是B. 质子、中子、粒子的质量区分为，那么质子和中子结分解一个粒子，释放的能量是C. 铀〔〕经过屡次、β衰变构成动摇的铅〔〕的进程中，有6个中子转变成质子D. 一个处于n=5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的进程中能辐射10种不同频率的电磁波11.动力是社会开展的基础，开展核能是处置动力效果的途径之一，以下释放核能的反响方程，表述正确的有〔〕A. H+ H→ He+ n是核聚变反响B. H+ H→ He+ n是β衰变C. U+ n→ Ba+ Kr+3 n是核裂变反响D. U+ n→ X+ Sr+2 n是α衰变三、填空题12.下面列出一些医疗器械的称号和这些器械运用的物理现象．请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械前面的空格上．①X光机________；②紫外线灯________；③理疗医用〝神灯〞照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的〝神灯〞是应用了________．A．紫外线的波长很短B．紫外线具有很强的荧光作用；C．紫外线具有杀菌消毒作用；D．X射线的很强的贯串力；E．红外线具有清楚的热作用．13.如下图是查得威克发现中子的实验装置表示图，图中粒子X代表的是________粒子，粒子X轰击铍核的核反响方程是________.14.原子核A经过假定干次衰变后变成原子核B ，B核的质子数比A核少8，B核的中子数比A核少16，那么此衰变进程中共有________次α衰变，________次β衰变．四、解答题15.我国纪念抗曰战争和世界反法西斯战争成功70周年．1945年7月，为了减速日本军国主义的消亡，促使日本早日无条件投诚，美国在日本的广岛、长崎投下了两枚原子弹．落在日本广岛的原子弹，其爆炸力相当于2×l04tTNT爆炸的能量〔约8.4×1013J〕，由此可知该原子弹中铀235的质量是多少千克？〔裂变的核反响方程U+ n→ Ba+ Kr+3 n+201MeV．阿伏加德罗常数N A=6.02×1023〕五、综合题16.镭的原子序数是88，原子核质量数是226．试问：〔1〕镭核中有几个质子？几个中子？〔2〕镭核所带的电荷量是多少？〔3〕呈中性的镭原子，核外有几个电子？答案解析局部一、单项选择题1.【答案】B【解析】【解答】原子核每经过一次α衰变，质量数增加4，电荷数增加2；每经过一次β衰变，电荷数添加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.【剖析】衰变方程满足质量数和电荷数守恒。
16-17物理粤教版选修3-5 第四章第三节放射性同位素 课件 精品
3.放射性同位素：具有__放__射__性__的同位素,叫做放射性同位素. 三、放射性同位素的应用 放射性同位素的应用分为三类：__射__线__的应用，__示__踪__原__子___ 的应用，__半__衰__期___的应用． [想一想] 近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州各 地引进了十多台γ刀，治疗患者5 000余例，效果极好，成为 治疗脑肿瘤的最佳仪器.γ刀治疗肿瘤主要是利用什么原理？ 提示：γ射线可以使癌细胞受到抑制或死亡.
2．(单选)关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是 (D) A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此 达到消除有害静电的目的 B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤,也能进行人体的透视 C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一 定是成为更优秀的品种 D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正 常组织造成太大的危害
[答案] (1)158O→157N＋0＋1e，0＋1e＋0－1e→2γ
(2)将放射性同位素15O注入人体，15O的主要用途是( B )
A．利用它的射线
B．作为示踪原子
C．参与人体的代谢过程 D．有氧呼吸
(3)PET中所选的放射性同位素的半衰期应__短____．(填“长”
或“短”或“长短均可”)
[解析] (1)由题意得158O→157N＋0＋1e，0＋1e＋0－1e→2γ. (2)将放射性同位素 15O 注入人体后，由于它能放出正电子， 并能与人体内的负电子产生一对光子，从而被探测器探测 到，所以它的用途为作为示踪原子．B 正确． (3)根据同位素的用途，为了减小对人体的伤害，半衰期应该 很短．
出新生射线为42He，另一粒子为11H.方程式中一定要使用箭 头，不能用符号．
放射性同位素及其应用
2020-2021学年高中物理粤教版选修3-5：第四章第三节放射性同位素
知识点一 核反应
提炼知识 1．核反应：除天然放射性元素会产生自发核衰变外， 还可以利用天然放射性的高速粒子或利用人工加速的粒 子去轰击原子核，以产生新的原子核，这个过程叫作核 反应．
2．反应能：在核反应过程中，原子核的质量数和电 荷数会发生变化，同时伴随着能量的释放或吸收，所放 出或吸收的能量叫作反应能．
特别提醒：①核反应过程一般是不可逆的，所以只能 用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．
②核反应的生成物一定要以实验为基础，不可凭空只 依据两个守恒捏造生成物来写反应方程．
③核反应中遵循质量数守恒，而不是质量守恒，核反 应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)而释放出能 量——核能．
【典例 1】 完成下列核反应方程，并指出其中
3．核反应规律：质量数和电荷数守恒．
4．两个重要的核反应． (1)卢瑟福用 α 粒子轰击氮核产生质子的核反应方程： _147_N_＋__42_H_e_→__1_87_O_＋__11_H__. (2)查徳威克用 α 粒子轰击铍核产生中子的核反应方 程：_94B__e＋__42_H__e→__1_26_C_＋__10_n_＋__ν_．
答案：D
拓展一 核反应方程
1．原子核的人工转变与放射性元素的衰变有何区别？ 提示：原子核的人工转变是指在其他粒子轰击下变成 新核的过程，放射性元素的衰变是指核自动转化为新核的 过程．
2．原子核的人工转变与原子核的衰变有什么相同规律？ 提示：都符合质量数守恒、电荷数守恒．
1．核反应及核反应方程． 除了天然放射性元素会产生自发核衰变外，还可以 利用天然放射性的高速粒子或利用人工加速的粒子去轰 击原子核，以产生新的原子核，这个过程叫作核反应． 2．核反应的条件． 用 α 粒子、质子、中子，甚至用 γ 光子轰击原子核 使原子核发生转变．
粤教版高中物理选修3-5第四章同步测试题及答案全套
粤教版高中物理选修3-5第四章同步测试题及答案第四章原子核第一节走进原子核[A级抓基础]1．(多选)在人类认识原子与原子核结构的过程中，符合物理学史的正确选项是()A．查德威克通过实验证实了卢瑟福关于中子的猜想是正确的B．汤姆生首先提出了原子的核式结构学说C．贝克勒尔首先发现了天然放射现象D．卢瑟福首先发现了质子和中子解析：查德威克通过实验证实了卢瑟福关于中子的猜想是正确的，A正确；卢瑟福发现的质子并提出了核式结构模型，B错误；贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核有复杂结构，C正确；卢瑟福首先发现了质子，查德威克发现中子，D错误．答案：AC2．下列属于核子的是()A．电子B．α射线C．原子D．中子解析：质子和中子统称为核子．电子、α射线、原子不属于核子，故ABC错误；中子属于核子，故D正确．答案：D3．(多选)某种元素的原子核符号为A Z X，则()A．原子核的质子数为Z，中子数为A－ZB．原子核的质子数为Z，核子数为AC．原子核的质子数为A，中子数为ZD．原子核的质子数为A，中子数为A－Z解析：A Z X的质量数为A，质子数为Z，质量数＝质子数＋中子数，所以中子数是A－Z，故A正确，C、D错误；核子数＝质子数＋中子数，则核子数等于质量数，为A，故B正确．答案：AB4．据报道，放射性同位素钬16667Ho可以有效治疗癌症，该同位素原子核内中子数是()A．32B．67C．99 D．166解析：根据原子核的表示方法得核外电子数＝质子数＝67，中子数为166－67＝99，故C对，A、B、D错．答案：CB级提能力5．卢瑟福预想到原子核内除质子外，还有中子的事实依据是()A．电子数与质子数相等B．原子核的质量大约是质子质量的整数倍C．原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些D．质子和中子的质量几乎相等解析：卢瑟福发现质子后，设想原子核只由质子组成，但核电荷数只是质量数的一半或少一些，这与假设相矛盾，因此他又设想原子核内除质子外还有不带电的中子存在，所以选项C正确．答案：C6．下列说法正确的是()A．质子和中子的质量不等，但质量数相等B．质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子和中子的质量总和C．同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同D．中子不带电，所以原子核的总电量等于质子和电子的总电量之和解析：质子和中子的质量不等，但质量数相等，故A正确；质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子和中子的质量数的总和，故B错误；同一种元素的原子核有相同的质子数，但中子数可以不同，故C错误；中子不带电，所以原子核的总电量等于质子总电量，故D错误．答案：A7．若用x代表一个中性原子的核外电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对23490Th 的原子来说()A．x＝90，y＝90，z＝234 B．x＝90，y＝90，z＝144C．x＝144，y＝144，z＝90 D．x＝234，y＝234，z＝324解析：在23490Th中，左下标为质子数，左上标为质量数，则y ＝90；中性原子的核外电子数等于质子数，所以x＝90；中子数等于质量数减去质子数，z＝234－90＝144.B项正确．答案：B第四章原子核第二节放射性元素的衰变A级抓基础1．关于三种天然放射线，下列说法正确的是()A．α射线是高速运动的氦原子B．穿透能力最强的是β射线C．天然放射线的发现说明原子核具有复杂结构D．α射线是三种天然放射线中的一种，常利用它的穿透本领做医学检查解析：α射线是高速运动的氦原子核，故A错误；穿透能力最强的是γ射线，故B错误；天然放射线的发现说明原子核具有复杂结构，故C正确；γ射线是三种天然放射线中的一种，常利用它的穿透本领做医学检查，故D错误．答案：C2．(多选)关于原子核的衰变，下列说法中正确的是()A．α粒子来自于原子核，说明原子核里含有α粒子B．β粒子来自于原子中的电子，正如光电效应一样C．某些原子核发生衰变说明它们是不稳定的D．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解析：发生β衰变时，原子核内的中子转化为质子和电子，B错误，D正确；原子核由质子和中子组成，并不含有α粒子，A错误；某些原子核的核子间结合不太牢固、不稳定，会放出α粒子，C正确．答案：CD3．关于天然放射性，下列说法中正确的是()A．所有元素都可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度有关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线解析：有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，故A错误；放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度无关，故B错误；放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故C正确；一个原子核在一次衰变中不可能同时放出α、β和γ三种射线，故D 错误．答案：C4．在花岗岩、大理石等装饰材料中，都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性元素的说法中正确的是( )A ．α射线是发生α衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4个B ．氡的半衰期为3.8天，16个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下2个氡原子核C.238 92U 衰变成206 82Pb 要经过6次β衰变和8次α衰变D ．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的质子转化为中子时产生的解析：发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少4，但中子数减少2个，故A 错误；半衰期的对大量原子核的衰变的统计规律，对于单个是不成立的，故B 错误；根据质量数和电荷数守恒可知：发生α衰变放出42He ，导致质子数减小2个，质量数减小4，故中子数减小2；发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，电荷数多1，质量数不变，所以发生α衰变的次数是：238－2064＝8次，发生β衰变的次数是：2×8－(92－82)＝6次，故C 正确；根据β衰变的特点可知，放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，故D 错误．答案：CB 级 提能力5．如图所示，一天然放射性物质发出三种射线，经过方向如图所示的匀强磁场、匀强电场共存的区域时，射线的轨迹只出现图示的两条(其中有两种射线的轨迹重合)下列判断中正确的是( )A ．射到b 处的一定是α射线B ．射到b 处的一定是β射线C ．射到b 处的可能是γ射线D ．射到b 处的可能是α射线解析：因为γ射线不带电，所以射到b 点的一定不是γ射线，α、β射线在电磁场中受到电场力和洛伦兹力：若电场力大于洛伦兹力，说明射线是α，若洛伦兹力大于电场力说明是β射线．故D 正确，A 、B、C错误．答案：D6．(多选)下列说法正确的是()A.22688Ra衰变为22286Rn要经过1次α衰变和1次β衰变B.23892U衰变为23491Pa要经过1次α衰变和1次β衰变C.23290Th衰变为20882Pb要经过6次α衰变和4次β衰变D.23892U衰变为22286Rn要经过4次α衰变和4次β衰变解析：原子核经1次α衰变和1次β衰变后质量数减4，核电荷数减1(先减2再加1)，故A错误；发生α衰变是放出42He，发生β衰变是放出电子0－1e，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2x－y＋91＝92，4x＋234＝238，解得x＝1，y ＝1，故衰变过程为1次α衰变和1次β衰变，故B正确；发生α衰变是放出42He，发生β衰变是放出电子0－1e，设发生了x次α衰变和y 次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2x－y＋82＝90，4x＋208＝232，解得x＝6，y＝4，故衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变，故C正确；发生α衰变是放出42He，发生β衰变是放出电子0－1e，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2x－y＋86＝92，4x＋222＝238，解得x＝4，y＝2，故衰变过程中共有4次α衰变和2次β衰变，故D错误．答案：BC7．由于放射性元素23793Np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23793Np经过一系列α衰变和β衰变后变成霉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.20983Bi的原子核比得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23793Np的矿石的质量将变为原来的四分之一解析：20983Bi的原子核比23793Np的原子核质量数少28，电荷数少10，所以衰变过程中原子核的质量和电荷量不守恒，故A错误；20983Bi 的原子核比23793Np的原子核质量数少28，电荷数少10，故中子少18个，故B错误；设23793Np变为20983Bi 需要经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：93－83＝2x－y，4x＝237－209，解得：x＝7，y＝4，故C正确；经过两个半衰期后23793Np的原子核个数变为原来的四分之一，但含有23793Np的矿石质量大于原来的四分之一，故D错误．答案：C8．放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目.聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀．可利用的元素是( )A ．钋210B ．氡222C ．锶90D ．铀238解析：要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．答案：C 9．一个静止在磁场中的226 88Ra(镭核)，发生α衰变后转变为氡核(元素符号为Rn)．已知衰变中释放出的α粒子的速度方向跟匀强磁场的磁感线方向垂直. 设镭核、氡核和α粒子的质量分别是m 1、m 2、m 3，衰变的核能都转化为氡核和α粒子的动能. 求：(1)写出衰变方程．(2)α粒子和氡核在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径之比．解析：(1)衰变方程为：226 88Ra →222 86Rn ＋42He(2)根据q v B ＝m v 2r 得，r ＝m v qB发生α衰变后产生的α粒子和氡核动量等大，由半径公式r ＝m v qB∝1q ，得r 1r 2＝862＝431答案：(1)226 88Ra →222 86Rn ＋42He (2)43∶1第四章 原子核第三节 放射性同位素A级抓基础1．(多选)放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度容易控制，这使得γ射线得到广泛应用．下列选项中，属于γ射线的应用的是()A．医学上制成γ刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤B．机器运转时常产生很多静电，用γ射线照射机器可将电荷导入大地C．铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制D．用γ射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期解析：γ射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，B错误；γ射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，C错误；γ射线能量很大，可以杀菌，延长水果的保存期，对肿瘤细胞有很强的杀伤作用，A、D正确．答案：AD2．放射性同位素能被用作示踪原子，以下说法错误的是() A．放射性同位素不改变其化学性质B．放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多C．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关D．放射性同位素容易制造解析：放射性同位素用作示踪原子，主要是用放射性同位素替代没有放射性的同位素参与的正常的物理、化学、生物的过程，既要利用化学性质相同，也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响，同时还要考虑放射性的危害，因此，选项A、B、C正确，选项D错误．答案：D3．(多选)联合国环境公署对科索沃地区的调查表明，北约对南联盟进行的轰炸中使用的贫铀炸弹的残留物长期危害环境，对当地居民的健康也产生了严重的影响，下列有关说法正确的是() A．贫铀炸弹的残留物存在放射性，且半衰期很长，对环境产生长期危害B．贫铀炸弹的残留物不会对人体产生危害，但对环境产生了长期危害C．过量的射线对人体组织具有破坏性D．受到射线伤害后，人能立即感觉到射线对人体的破坏解析：贫铀炸弹的残留物对人体和环境都会产生长期危害，A正确，B错误．过量射线对人体造成的伤害有时不会马上感觉到，C正确，D错误．答案：AC4．用中子轰击氧原子核的核反应方程式为168O＋10n→a7N＋0b X，对式中X、a、b判断正确的是()A．X代表正电子，a＝17，b＝1B．X代表电子，a＝17，b＝－1C．X代表中子，a＝17，b＝1D．X代表质子，a＝17，b＝1解析：根据电荷数守恒，知b＝1，则X代表正电子. 根据质量数守恒，a＝17，A正确．答案：A5．在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上．(1)23892U→23490Th＋____________；(2)94Be＋42He→126C＋________；(3)23490Th→23491Pa＋__________；(4)3015P→3014Si＋____________；(5)23592U＋________→9038Sr＋13654Xe＋1010n；(6)147N＋42He→178O＋________．解析：在核反应过程中，遵循反应前后电荷数守恒、质量数守恒规律．对参与反应的所有基本粒子采用左下角(电荷数)配平，左上角(质量数)配平．未知粒子可根据其电荷数和质量数确定．如(1)电荷数为92－90＝2，质量数为238－234＝4，由此可知为α粒子(42He)，同理确定其他粒子分别为：中子(10n)，电子(0－1e)，正电子(0＋1e)，中子(10n)，质子(11H)．答案：(1)42He(2)10n(3)0－1e(4)0＋1e(5)10n(6)11HB级提能力6．(多选)在下列核反应方程中，X代表质子的方程是()A.2713Al＋42He→3015P＋XB.147N＋42He→178O＋XC.21H＋γ→10n＋XD.31H＋X→42He＋10n解析：根据核反应的质量数和电荷数相等可知，A中X代表中子10n；B中X代表质子11H；C中X代表质子11H；D中X代表氘核21H，故选BC.答案：BC7．(多选)下列核反应方程不正确的是()A.147N＋42He→178O＋10nB.23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe＋1010nC．U23892→23490Th＋42HeD.21H＋31H→42He＋10n解析：由核反应可知，质量数反应前后均为18，反应前电荷数为9，反应后电荷数为8，不能满足核反应关系，故A错误；反应前后质量数及电荷数均守恒，故B正确；反应前后质量数及电荷数均守恒，但U23892书写错误，故C错误；反应前后质量数及电荷数均守恒，故D正确．本题选错误的，故选AC.答案：AC8．以下是物理学史上3个著名的核反应方程x＋73Li→2y y＋147N→x＋178O y＋94Be→z＋126Cx、y和z是3种不同的粒子，其中z是()A．α粒子B．质子C．中子D．电子解析：将题给3个方程相加，整理后得73Li＋147N＋94Be→178O＋126C ＋Z，根据电荷数守恒和质量数守恒，Z的质量数为1，电荷数为0，为中子，C正确．答案：C9．(多选)正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素158O注入人体，158O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像. 则根据PET原理判断下列表述正确的是()A.158O在人体内衰变方程是158O→157N＋01eB．正、负电子湮灭方程是01e＋0－1e→2γC．在PET中，158O的主要用途是作为示踪原子D．在PET中，158O的主要用途是参与人体的新陈代谢解析：由质量数守恒和电荷数守恒知，衰变方程是158O→157N＋01e，故A正确；正负电子湮灭生成两个光子，故B正确；在PET中，158O 的主要用途是作为示踪原子被探测器探测到，故C正确、D错误．答案：ABC10．一个静止的氮核147N俘获一个速度为1.1×107m/s的氦核变成B、C两个新核，设B的速度方向与氦核速度方向相同、大小为4×106m/s，B的质量数是C的17倍，B、C两原子核的电荷数之比为8∶1.(1)写出核反应方程；(2)估算C核的速度大小．解析：(1)由题可知B、C电荷数之和为9，因为B、C两原子核的电荷数之比为8∶1，则B的电荷数为8，C的电荷数为1；由题可知B、C质量数之和为18，因为B的质量是C的17倍，则B的质量数为17，则C的质量数为1，所以B为178O，C为11H. 故核反应方程为：147N＋42He→178O＋11H(2)设氦核的速度方向为正方向；根据动量守恒得：m He v He＝m B v B＋m C v C代入数据得：v C＝－2.4×107 m/s答案：(1)147N＋42He→178O＋11H(2) v C＝－2.4×107 m/s第四章原子核第四节核力与结合能A级抓基础1．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则三种力从大到小的顺序是() A．核力、万有引力、库仑力B．万有引力、库仑力、核力C．库仑力、核力、万有引力D．核力、库仑力、万有引力解析：核力是核子之间的一种强相互作用，其相互作用力巨大，远超过两个质子之间的库仑力，两质子之间的万有引力远小于库仑力，故选项D正确．答案：D2．质子与中子发生核反应，生成氘核，放出的能量为E，则() A．氘核的平均结合能是EB．氘核的结合能是EC．氘核中质子与中子间没有相互作用力D．质子与中子的总质量小于氘核的质量解析：质子与中子发生核反应，生成氘核，放出的能量为E，从而得知氘核的结合能为E，氘核的平均结合能为12E，故A错误，B正确；氘核中质子与中子间存在核力作用，故C错误；因为有能量放出，根据爱因斯坦质能方程知，有质量亏损，所以中子和质子的总质量大于氘核的质量，故D错误．答案：B3．如图，原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是( )A ．若D 、E 能结合成F ，结合过程一定要释放能量B ．若D 、E 能结合成F ，结合过程一定要吸收能量C ．若C 、B 能结合成G ，结合过程一定要释放能量D ．若F 、C 能结合成B ，结合过程一定要释放能量解析：由平均核子质量A 与原子序数Z 的关系图象可知，D 与E 的平均质量大于F 的平均质量，所以D 、E 结合成F ，平均质量减小，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，故A 正确，B 错误；由平均核子质量A 与原子序数Z 的关系图象可知，B 与C 的平均质量小于 G 的平均质量，所以若C 、B 能结合成G ，则质量增加，根据爱因斯坦质能方程，要吸收能量，故C 错误；由平均核子质量A 与原子序数Z 的关系图象可知，F 与C 的平均质量小于B 的平均质量，所以若C 、F 能结合成B ，则质量增加，根据爱因斯坦质能方程，要吸收能量，故D 错误．答案：A4．太阳因核聚变释放出巨大能量，同时其质量不断减少. 太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J ，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )A ．1036 kgB ．1018 kgC ．1013 kgD ．109 kg解析：根据ΔE ＝Δmc 2得：Δm ＝ΔE c 2＝4×1026()3×1082 kg ＝4.4×109 kg ，故D 正确．答案：D5．氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m 1、m 2、m 3、m 4，氘核与氚核结合成一个氦核并释放一个中子：21H ＋31H →42He ＋10n.对于这个反应，以下看法正确的是( )A ．氘核和氚核的平均结合能比氦核大，所以该反应会释放核能B ．氘核和氚核的核子的平均质量比氦核大，所以该反应会吸收一定的能量C ．对应的质量亏损是Δm ＝m 1＋m 2－()m 3＋m 4D ．反应中释放的核能为()m 3＋m 4－m 1－m 2c 2解析：根据平均结合能与核子数目的关系可以知道，氘核和氚核的平均结合能比氦核的平均结合能小，所以该反应会释放核能，故A错误；氘核和氚核的核子的平均质量比氦核大，所以该反应的过程中由质量亏损，会释放一定的能量，故B错误；根据质量之间的关系可以知道对应的质量亏损是Δm＝m1＋m2－()m3＋m4，故C正确；该反应是轻核的聚变，根据质能方程可以知道，反应中释放的核能为(m1＋m2－m3－m4)c2，故D错误．答案：CB级提能力6．(多选)光子的能量为hν，动量的大小为hνc.如果一个静止的放射性元素的原子核在发生γ衰变时只发出一个γ光子，则下列说法错误的是()A．衰变后的原子核仍然静止B．衰变后的原子核沿着与光子运动方向相反的方向运动C．该过程中质量亏损为hνc2D．该过程中质量亏损大于hνc2解析：由动量守恒知，衰变后的原子核沿着与光子运动方向相反的方向运动，故A错误、B正确；hνc2仅仅是光子对应的质量亏损，而原子核具有动能，还对应部分质量亏损，故C错误、D正确．答案：AC7．放射性物质碘131的衰变方程为13153I→13154Xe＋Y，若13153I的质量为m1，13154Xe的质量为m2，Y粒子的质量为m3.真空中的光速为c，则下列说法中正确的是()A．Y粒子具有很强的电离本领B．Y粒子具有很强的穿透本领C．核反应中释放出的核能为(m1－m2－m3)c2D．核反应中释放出的核能为(m1－m2－m3)c解析：根据核电荷数守恒可知，Y的核电荷数为53－54＝－1，质量数为131－131＝0，则Y是0－1e，即为β粒子，而α射线具有很强的电离本领，γ射线具有很强的穿透本领，故A、B错误；核反应过程中的质量亏损Δm＝m1－m2－m3，根据质能方程，那么这个核反应中释放的核能ΔE＝Δmc2＝( m1－m2－m3)c2，故C正确，D错误．答案：C8．原子质量单位为u，1 u相当于931.5 MeV的能量，真空中光速为c，当质量分别为m1kg和m2kg的原子核结合为质量为M kg的原子核时释放出的能量是( )A ．(M －m 1－m 2)u·c 2B ．(m 1＋m 2－M )u ×931.5 JC ．(m 1＋m 2－M )c 2D ．(m 1＋m 2－M )×931.5 eV解析：在核能计算时，如果质量的单位是kg ，则用ΔE ＝Δmc 2进行计算，如果质量的单位是u ，则利用1 u 相当于931.5 MeV 的能量计算，即ΔE ＝Δm ×931.5 MeV 进行计算，故C 正确，A 、B 、D 错误．答案：C9．当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.30 MeV 的能量，当三个α粒子结合成一个碳(C)核时，放出7.26 MeV 能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳(C)核时，释放的能量约为( )A ．21.04 MeVB ．35.56 MeVC ．77.64 MeVD ．92.16 MeV解析：6个中子和6个质子可结合成3个α粒子，放出能量3×28.30 MeV ＝84.9 MeV ，3个α粒子再结合成一个碳核，放出7.26 MeV 能量，故6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放能量为84.9 MeV ＋7.26 MeV ＝92.16 MeV .故选D.答案：D10．原来静止的原子核a b X 发生α衰变时，放出α粒子的动能为E 0.假设衰变时产生的能量全部以动能的形式释放出来，则在此衰变过程中的质量亏损是( )A.E 0c 2B.E 0（a －4）c 2C.（a －4）E 0c 2D.aE 0（a －4）c 2解析：α粒子与新核质量比为4a －4，衰变过程满足动量守恒，即m αv α＝m 新·v 新，根据动量和动能的关系p 2＝2m ·E k 可知，新核动能为4a －4E 0.由ΔE ＝Δmc 2，得Δm ＝E 0＋4a －4E 0c 2＝aE 0（a －4）c 2，故D 选项正确．答案：D11．三个α粒子结合成一个碳12，已知碳原子的质量为12.000 0 u ，氦原子的质量为4.002 6 u(1 u ＝1.66×10－27 kg)．(1)写出核反应方程．(2)这个核反应放出的能量是多少焦耳？(3)这个能量合多少MeV?解析：(1)342He→126C＋ΔE.(2)Δm＝3×4.002 6 u－12.000 0 u＝0.007 8 u＝12.948×10－30kg，ΔE＝Δmc2＝1.165×10－12 J.(3)ΔE＝1.165×10－12 J＝7.28 MeV.答案：(1)342He→126C＋ΔE(2)1.165×10－12 J(3)7.28 MeV第四章原子核第五节裂变和聚变A级抓基础1．链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是()A．质子B．中子C．β粒子D．α粒子解析：重核裂变时放出中子，中子再轰击其他重核发生新的重核裂变，形成链式反应，B项正确．答案：B2．太阳辐射能量主要来自太阳内部的()A．裂变反应B．热核反应C．化学反应D．放射性衰变解析：太阳的能量来自于内部的核聚变，产生很高的能量，又称为热核反应，故B正确．答案：B3．氢弹和原子弹各是根据什么原理制造的()A．都是根据重核裂变原理B．都是根据轻核聚变原理C．原子弹是根据轻核聚变原理，氢弹是根据重核裂变原理D．原子弹是根据重核裂变原理，氢弹是根据轻核聚变原理解析：氢弹是根据轻核聚变原理，原子弹是根据重核裂变原理，故选项D对．答案：D4．下列核反应方程，属于裂变反应的是( )A.238 92U →234 90Th ＋42HeB.235 92U ＋10n →144 56Ba ＋8936Kr ＋310nC.3015P →3014Si ＋01eD.94Be ＋42He →12 6C ＋10n解析：A 选项是α衰变，B 选项是裂变反应，C 选项是放射性元素的衰变，D 选项是查德威克发现中子的人工转变方程，故B 正确，A 、C 、D 错．答案：B5．下列说法正确的是( )A.15 7N ＋11H →12 6C ＋42He 是α衰变方程B.11H ＋21H →32He ＋γ是核聚变反应方程C.238 92U →234 90Th ＋42He 是核裂变反应方程D.42He ＋2713Al →3015P ＋10n 是核聚变反应方程解析：α衰变是自发地进行的，不需其它粒子轰击，A 错误；B 中的反应为轻核聚变反应方程，B 正确；C 中是α衰变方程，C 错误；D 中的反应方程为原子核人工转变方程，D 错误．答案：BB 级 提能力6．(多选)我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应有：(1)235 92U ＋10n →9038Sr ＋136 54Xe ＋k 10n(2)21H ＋31H →42He ＋d 10n关于这两个方程的下列说法，正确的是( )A ．方程(1)属于α衰变B ．方程(2)属于轻核聚变C ．方程(1)中k ＝10，方程(2)中d ＝1D ．方程(1)中k ＝6，方程(2)中d ＝1解析：方程(1)应属于重核裂变而不是α衰变，选项A 错误；方程(2)为轻核聚变，选项B 正确；核反应前后质量数守恒、核电荷数守恒，方程(1)中：235＋1＝90＋136＋k ×1，解得k ＝10，方程(2)中：2＋3＝4＋d ×1，解得d ＝1，选项C 正确，D 错误．答案：BC7．(多选)月球土壤里大量存在着一种叫作“氦3”()32He 的化学元素，这是热核聚变的重要原料．科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源．关于“氦3”()32He 与氘核的聚变，下列说法中正确的是( )A ．核反应方程为32He ＋21H →42He ＋11HB ．核反应生成物的质量将大于反应物质量C ．氦3()32He 一个核子的结合能大于氦4()42He 一个核子的结合能D ．氦3()32He 的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量解析：32He 和21H 的核聚变的方程为32He ＋21H →42He ＋11H ，同时释放大量的能量，故A 正确；由于核反应的过程中释放大量的能量，根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2，可知生成物的质量小于反应物的质量，故B 错误；质量中等的核的平均结合能最大，故使重核裂变为两个质量中等的核或使轻核聚变，都可使核更为稳定并放出能量，故一个生成物核子的结合能大于一个反应物的核子的结合能，故C 错误；由于质量中等的核的平均结合能最大，故使重核裂变为两个质量中等的核或使轻核聚变，都可使核更为稳定并放出能量，故D 正确．答案：AD8．典型的铀核裂变是生成钡和氪，并放出x 个中子，即235 92U ＋10n→144 56Ba ＋8936Kr ＋x 10n ，铀235的质量为m 1，中子的质量为m 2，钡144的质量为m 3，氪89的质量为m 4，真空中的光速度为c .下列说法正确的是( )A ．该核反应类型属于人工转变B ．该反应放出能量为(m 1－xm 2－m 3－m 4)c 2C ．x 的值是3D ．该核反应比聚变反应对环境的污染小解析：该核反应是核裂变，可以自发进行，不是人工控制的，故A 错误；根据质量数守恒得：235＋1＝144＋89＋x ，解得x ＝3，故C 正确；根据爱因斯坦质能方程：ΔE ＝Δmc 2＝(m 1－m 3－m 4－2m 2)c 2，故B 错误；该核反应比聚变反应对环境的污染大，故D 错误．答案：C9．一个原来静止的锂核(63Li)俘获一个速度为7.7×104 m/s 的中子后，生成一个氚核和一个氦核，已知氚核的速度大小为1.0×103 m/s ，方向与中子的运动方向相反．(1)试写出核反应方程；(2)求出氦核的速度大小；(3)若让一个氘核和一个氚核发生聚变时可产生一个氦核，同时放出一个中子，求这个核反应释放出的能量(已知氘核质量为m D ＝2.014 102 u ，氚核质量为m T ＝3.016 050 u ，氦核质量m He ＝4.002 603 u ，中子质量m n ＝1.008 665 u ，1 u ＝1.660 6×10－27 kg)．解析：(1)63Li ＋10n →31H ＋42He.(2)取中子的运动方向为正方向，由动量守恒定律得m n v 0＝－m T v 1＋m He v 2，。
部编版2020高中物理第四章原子核过关检测粤教版选修3_5(1)
第四章原子核过关检测(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.由原子核的衰变规律可知()A.放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线B.放射性元素发生β衰变时,新核的化学性质不变C.放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制D.放射性元素发生正电子衰变时,新核质量数不变,核电荷数增加1答案C解析一次衰变不可能同时产生α射线和β射线,只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线;原子核发生衰变后,新核的核电荷数发生了变化,故新核(新的物质)的化学性质应发生改变;发生正电子衰变,新核质量数不变,核电荷数减小1.2.14C是一种半衰期为5 730年的放射性同位素.若考古工作者探测到某古木中14C的含量为原来的,则该古树死亡的时间距今大约()A.22 920年B.11 460年C.5 730年D.2 856年答案B解析放射性元素的原子核有半数发生衰变所需时间为一个半衰期,14C的含量为原来的,经过了两个半衰期,故t=2×5 730=11 460(年),故选项B正确.3.铀是常用的一种核燃料,若它的原子核发生了如下的裂变反应n→a+b+n,则a+b 可能是()(导学号51160216)A Xe KrB Ba KrC Ba SrD Xe Sr答案D解析根据核反应中的质量数守恒可知,a+b的质量数应为235+1-2=234,质子数应为92,A项中的质量数为140+93=233,B项中质量数是141+92=233,C项中质量数为141+93=234,质子数为 56+38=94,D项中质量数为140+94=234,质子数为 54+38=92,综上可知,选项D正确.4.用α粒子照射充氮的云室,摄得如图所示的照片,下列说法中正确的是() (导学号51160217)A.A是α粒子的径迹,B是质子的径迹,C是新核的径迹B.B是α粒子的径迹,A是质子的径迹,C是新核的径迹C.C是α粒子的径迹,A是质子的径迹,B是新核的径迹D.B是α粒子的径迹,C是质子的径迹,A是新核的径迹答案D解析α粒子轰击氮核产生一个新核并放出质子,入射的是α粒子,所以B 是α粒子的径迹;产生的新核质量大、电离作用强,所以径迹粗而短,故A是新核径迹;质子电离作用弱一些,贯穿作用强,所以细而长的径迹是质子的径迹,所以选项D正确.5.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N+Q1C+X+Q2方程中Q1、Q2表示释放的能量,相关的原子核质量见下表:原子核H He He C N N质量/u 1.007 83.016 04.002 612.000 013.005 715.000 1以下推断正确的是()A.X是He,Q2>Q1B.X是He,Q2>Q1C.X是He,Q2<Q1D.X是He,Q2<Q1答案B解析由核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒知:X是He,排除A、C选项;前一核反应过程的质量亏损Δm1=(1.007 8+12.000 0-13.005 7) u=0.002 1 u,而后一核反应的质量亏损Δm2=(1.007 8+15.000 1-12.000 0-4.002 6) u=0.005 3 u,Δm2>Δm1,故Q2>Q1,D错误,B正确.6.月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3He)”的化学元素,这是热核聚变的重要原料.科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3,如果相关技术开发成功,将可为地球带来取之不尽的能源.关于“氦3He)”与氘核的聚变,下列说法中正确的是() (导学号51160218)A.核反应方程为He H He HB.核反应生成物的质量将大于反应物质量C.氦3He)一个核子的结合能大于氦4He)一个核子的结合能D.氦3He)的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量答案AD解析根据电荷数守恒和质量数守恒可得核反应方程为He H He H,A对;根据比结合能曲线可知氦3He)一个核子的结合能小于氦 4He) 一个核子的结合能,所以核反应中释放了能量,质量发生亏损,B、C错,D对.7.“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式,即原子核俘获一个核外电子,核内一个质子变为中子,原子核衰变成一个新核,并且放出一个中微子(其质量小于电子质量且不带电).若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”(电子的初动量可不计),则()A.生成的新核与衰变前的原子核质量数相同B.生成新核的电荷数增加C.生成的新核与衰变前的原子核互为同位素D.生成的新核与中微子的动量大小相等答案AD解析发生“轨道电子俘获”时,一个质子变为中子,质子与中子的总量不变,所以发生“轨道电子俘获”后新核与原核质量数相同,选项A正确;新核质子数减少,故核电荷数减少,选项B错误;新核与原核质子数不同,不能称它们互为同位素,选项C错误;以静止原子核及被俘获电子为系统,系统动量守恒,系统初动量为零,所以生成的新核与中微子的动量大小相等,方向相反,选项D正确.8.下列所述正确的是()A.强子是参与强相互作用的粒子B.轻子是不参与强相互作用的粒子C.目前发现的轻子只有8种D.夸克有6种,它们带的电荷量分别为元电荷的+或-答案ABD解析目前发现的轻子只有6种,分别是电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子和τ子中微子,C是错误的.A、B、D正确.二、非选择题(共4小题,共52分)9.(10分)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应,当温度达到108K时,可以发生“氦燃烧”.(导学号51160219)(1)完成“氦燃烧”的核反应方程He+→Be+γ.(2)Be是一种不稳定的粒子,其半衰期为2.6×10-16s.一定质量的Be,经7.8×10-16s后所剩Be占开始时的.答案(1He或α(2)或12.5%解析(1He根据电荷数守恒和质量数守恒可知参加核反应的原子核质量数为4,电荷数为2.(2)7.8×10-16 s为3个半衰期剩余Be占原来的()3=.10.(10分)一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为.该反应放出的能量为Q,则氘核的比结合能为.答案H解析设某原子核的质量数为x,核电荷数为y,根据核反应前后质量数、核电荷数均守恒可得x+1=2,0+y=1,联立两式解得x=1,y=1,该原子核为质子,核反应方程式为H.核反应放出能量为Q时, H的比结合能为.11.(16分)已知铀235的质量为235.043 9 u,钡141的质量为140.913 9 u,氪92 的质量为91.897 3 u,每个中子质量为1.0087 u,1 kg铀235发生n Kr+n的铀核裂变所放出的能量相当于多少吨优质煤完全燃烧时放出的能量?(1 kg优质煤完全燃烧时能产生2.9×107 J的热量) (导学号51160220)答案2.84×103 t解析质量亏损为Δm=(m U+m n)-(m Ba+m Kr+3m n)=236.052 6 u-235.837 3 u=0.215 3 u.释放的能量ΔE=Δmc2≈201 MeV.1 kg铀235 含有的铀原子核数目为N=×6.02×1023≈2.56×1024个.1 kg铀完全反应释放的总能量为E总=N·ΔE=2.56×1024×201×106×1.60×10-19J≈8.23×1013 J.1 t煤完全燃烧释放的能量为E=1 000×2.9×107 J=2.9×1010 J,故1 kg铀完全反应相当于这样的煤完全燃烧的质量为n==2.84×103t.12.(16分)中子的发现是守恒定律在核反应过程中的重要应用,1930年发现用钋放出的α射线轰击Be核时产生一种射线,其贯穿能力极强,能穿透几厘米厚的铝板,当时著名物理学家居里夫人也不知道这是一种什么射线.1932年,英国青年物理学家查德威克用这种射线分别轰击氢原子和氮原子,结果打出了一些氢核和氮核.若未知射线均与静止的氢核和氮核正碰,测出被打出的氢核最大速度为v H=3.5×107 m/s,被打出的氮核的最大速度v N=4.7×106 m/s,假定正碰时无能量损失,设未知射线中粒子的质量为m,初速为v,被打出的核质量为m'.(导学号51160221)(1)推导出被打出的核的速度v'的表达式;(2)根据上述数据,推算出未知射线中粒子的质量m与质子质量之比.(氮核质量m N为氢核质量m H的14倍)答案(1)(2)解析(1)未知射线其实是中子流,中子与静止的核正碰过程中应遵守两个守恒定律,即系统动量守恒与机械能守恒.则据动量守恒有mv=mv″+m'v'(v″为中子的末速度).据机械能守恒有mv2=mv″2+m'v'2.联立两式,解得v'=;v″=v.(2)据上式可得v H=3.5×107 m/s=.v N=4.7×106 m/s=.两式相除,可得,解得.。
物理粤教版选修3-5单元测试： 第四章原子核 含解析 精
本章测评(满分：100分时间：90分钟)第Ⅰ卷(选择题共48分)一、选择题(共12个小题，每小题4分，共48分．每小题至少有一个正确选项，选对得4分，选不全但对得2分，选错或不选得0分)1关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是…()A．α射线是原子核自发放出的氦核，它的穿透能力最强B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透能力最强D．γ射线是电磁波，它的穿透能力最强2关于核反应，下列说法中正确的是( )A．在核反应中，反应前后总质量不变B．在核反应中，反应前后中子数不变C．在核反应中，质量会有改变，但质量数不变D．因为核反应总是放能的，所以反应中一定有质量亏损3电子的质量为m e，一对正、负电子以一定的速度相碰湮灭后放出一对光子，c为光速，h为普朗克常量，则以下说法中正确的是( )A．这对光子的总能量等于2m e c2B．这对光子的总能量大于2m e c2C．光子的波长等于hm e cD．光子的波长大于hm e c4下列说法中正确的是( )A．裂变又叫链式反应B．太阳上现在正在进行着激烈的裂变反应C．大亚湾核电站是利用裂变反应发电的D．秦山核电站是利用聚变反应发电的5以下说法中正确的是( )A．氦4核中有4个质子、2个中子B．氦4核与氦3核不是互为同位素C.10 4Be中质子数比中子数少6D.3014Si中的质子数比中子数少26放射性元素发生衰变时放出射线，若沿垂直于射线射出的方向加一匀强电场，射线在电场中被分为a、b、c三束，如图4－1所示．则其中…()图4－1A．a为β射线，b为α射线B．a为α射线，c为β射线C．利用α射线可检查金属内部有无裂纹D．利用γ射线照射可使种子发生变异，培育出新的优良品种7原子核内的核子能稳定地结合在一起，是因为有核力的作用，下列说法中正确的是( )A．核力是核子间的库仑力和万有引力的合力B．每个核子与核内的其他核子之间都存在着核力的作用C．每个核子只跟与它相邻的核子之间才有核力作用D．核力是一种很强的力，是在核子之间存在的、超短距离的作用力8某原子核内有N个核子，其中包含有n个中子，当该核俘获1个中子后，放出1个α粒子和1个β粒子，它自身转化成1个新核，可知这个新核( )A．有(n－1)个中子B．有(n－2)个中子C．核子数是(N－3)个D．原子序数是(N－n－2)9一个235 92U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为235 92U＋10n→X ＋9438Sr＋210n，则下列叙述正确的是( )A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中含有141个核子C．因为裂变时释放能量，根据E＝2mc2，所以裂变后的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少10原子核A发生α衰变后变为原子核a b X，原子核B发生β衰变后变为原子核d c Y，已知原子核A和原子核B的中子数相同，则两个生成核X和Y的中子数以及a、b、c、d的关系可能是( )A．X的中子数比Y少1B. X的中子数比Y少3C．如果a－d＝2，则b－c＝3D．如果a－d＝2，则b－c＝111为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是( )A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B．根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的核能C．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损D. E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能12静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44∶1，如图4－2 所示，则( )图4－2A．α粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反B．原来放射性元素的原子核电荷数为90C．反冲核的核电荷数为88D．α粒子和反冲粒子的速度之比为1∶88第Ⅱ卷(非选择题共52分)二、填空题(共3个小题，每小题5分，共15分．把正确的答案填在横线上)13用γ光子轰击氘核，使之产生质子和中子，已知氘核的质量为2.013 5 u，质子的质量为1.007 2 u，中子的质量为1.008 7 u,1 u＝1.660 6×10－27kg，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则γ光子的波长应为________ m.14雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(ντ)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮存615 t 四氯乙烯(C 2Cl 4)溶液的巨桶．电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为ντ＋3717Cl→3718Ar ＋ 0－1e已知3717Cl 核的质量为36.956 58 u ，3718Ar 核的质量为36.956 91 u ， 0－1e 的质量为0.000 55 u ，1 u 质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为______．151956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6027Co 放射源进行了实验验证．次年，李、杨二人为此获得诺贝尔物理学奖.6027Co 的衰变方程是6027Co→A Z Ni ＋ 0－1e ＋ν e其中νe 是反中微子，它的电荷为零，静止质量可认为是零．Co 与Fe 同周期，它应在周期表的第______周期，6027Co 的核外电子数为______．在上述衰变方程中，衰变产物AZ Ni 的质量数A 是______，核电荷数Z 是______．17(12分)放射性同位素146C 被考古学家称为“碳钟”，它可用来断定古生物的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成146C(很不稳定，易发生衰变，其半衰期为5 730年)，放出β射线．试写出有关的核反应方程．(2)若测得一古生物遗骸中146C 含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代约有多少年？ 18(15分)1930年发现，在真空条件下用α粒子(42He)轰击铍核(94Be)时，会产生一种看不见的、贯穿能力强且不带电的粒子，查德威克认定这种粒子就是中子．(1)写出α粒子轰击铍核的核反应方程．(2)若一个中子与一个静止的碳核发生正碰，已知中子的质量为m n 、初速度为v 0，与碳核碰后的速度为v 1，运动方向与原来的运动方向相反，碳核质量视为12m n ，求碳核与中子碰撞后的速率．(3)若与中子碰撞后的碳核垂直于磁场方向射入匀强磁场，测得碳核做圆周运动的半径为R ，已知元电荷的电荷量为e ，求该磁场的磁感应强度的大小．参考答案1解析：α、β、γ三种射线有重要的性质，了解这三种射线的性质，可知C、D正确．答案：CD2解析：在核反应中会发生质量变化，但在核反应中质量数守恒和电荷数守恒，故答案为C.答案：C3解析：由能量守恒得，放出的一对光子的总能量为碰前正、负电子的动能与质量亏损放出的能量之和，故这对光子的总能量应大于2m e c2，由c＝λν，2hν＞2m e c2可得1λ＞m e ch，即λ＜hm e c，故答案为B.答案：B4解析：裂变反应并不是链式反应，故A错．太阳上进行的反应是聚变反应，故B错．核电站是利用裂变反应发电的，目前还没有利用聚变反应发电的核电站，故C对，D错．答案：C5解析：氦4核中只有2个质子、2个中子，故A错误．氦4与氦3是互为同位素，故B错误.10 4Be中质子数为4、中子数为6，故C错误.3014Si中的质子数为14、中子数为16，故D 正确．答案：D6解析：因是电场可判断出a为α射线，b为β射线，c为γ射线，由各种射线的特点知D正确．答案：D7解析：根据核力及原子核内的结构可知C、D正确．答案：CD8解析：通过分析知核子的个数为N－4＋1＝(N－3)个，中子的个数为(n－2)个，答案为B、C.答案：BC9解析：核反应必须遵循电荷数与质量数守恒，则X 原子核中有140个核子，86个中子，所以A 正确，B 错误．因裂变放出能量，由ΔE ＝Δmc 2，一定有质量的减少，但质量数仍守恒，所以C 、D 错误．答案：A10解析：由题知：a ＋4b ＋2A dc －1B ，因为a ＋4－(b ＋2)＝d －(c －1)，所以a －b ＋1＝d －c ，故A 、C 正确，B 、D 错误．答案：AC11解析：加深对质能方程E ＝mc 2的理解，并明确ΔE ＝Δmc 2的物理意义，这是解决这种类型题目的关键．E ＝mc 2中c 为光速，所以物体的能量E 与其质量成正比，A 对．ΔE ＝Δmc 2可以计算核反应中释放的核能，B 对．一个中子和一个质子结合成氘核，释放出核能，表明此过程出现了质量亏损，C 对．E ＝mc 2中E 并不是特指核反应中释放的核能，D 错，故选择D.答案：D12解析：微粒之间相互作用的过程中遵守动量守恒，由于初始总动量为零，则末动量也为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等，方向相反．由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动．由Bqv ＝mv2R 得：R ＝mv Bq若原来放射性元素的核电荷数为Q ，则对α粒子：R 1＝p 1B·2e对反冲核：R 2＝p 2BQ －2e由p 1＝p 2，得R 1∶R 2＝44∶1 得Q ＝90它们的速度大小与质量成反比． 答案：ABC13解析：Δm ＝1.007 2 u ＋1.008 7 u －2.013 5 u ＝0.002 4 u ＝4.0×10－30kg ，ΔE＝Δmc 2＝hc λ，则λ＝h Δmc ＝5.6×10－13m.答案：5.6×10－1314解析：核反应过程中，反应前的能量应大于或等于反应后的能量．质量关系为m ντ＋m Cl ≥m Ar ＋me ，得m ντ≥0.000 88 u.则电子中微子的最小能量应为0.000 88×931.5 MeV＝0.82 MeV. 答案：0.82 MeV15解析：关键要知道Go 在表中的位置.6027Co 核外电子数等于质子数(27)，而AZ Ni 是6027Co 的衰变产物，且它与6027Co 质量相差仅为一个电子和一个反中微子，而电子质量仅为质子的11 840，可忽略不计．又知反中微子静止质量可认为零．因此，A Z Ni 的质量数A 应与6027Co 相同，也为60，据衰变方程知，6027Co 的一个中子变成质子，则AZ Ni 核电荷数应比6027Co 多1，即Z ＝28.答案：4 27 60 28三、计算题(共3个小题，共37分．解答时写出必要的文字说明和重要的演算步骤，有数值计算的应写出数值和单位)16(10分)放射性元素21088Bi 的半衰期是5天，10 g Bi 经过20天后已衰变掉的Bi 的质量是多少？16解析：经过20天即经过4个半衰期，剩下的未衰变的Bi 的质量m 等于m 0(12)4＝m 016衰变掉的质量m′＝m 0－m ＝1516m 0＝9.375 g.答案：m′＝9.375 g 17解析：(1)147N ＋10n→146C ＋11H14 6C→14 7N ＋ 0－1e(2)活体中146C 含量不变，生物死亡后，146C 按其半衰期衰变，设活体中146C 的含量为ρ0，遗骸中为ρ，则由半衰期的定义得ρ＝(12)t τ·ρ0，即0.125＝(12)t τ，tτ＝3，所以t ＝3τ＝17 190年．答案：(1)147N ＋10n→146C ＋11H 146C→14 7N ＋ 0－1e(2)17 190年18解析：(1)94Be ＋42He→126C ＋10n(2)根据动量守恒定律m n v 0＝－m n v 1＋12m n v 2，解得v 2＝v 1＋v 012.(3)根据牛顿第二定律和洛伦兹力公式有： 6eBv 2＝12mnv 22R，解得B ＝mnv 1＋v 06eR.答案：(1)94Be ＋42He→10n ＋126C (2)v 2＝v 1＋v 012(3)B ＝mn v 1＋v 06eR。
高中物理 第四章 原子核 章末过关检测卷 粤教版选修3-5-粤教版高二选修3-5物理试题
章末过关检测卷(四)第四章原子核(考试时间：50分钟分值：100分)一、单项选择题(此题共7小题，每一小题4分，共28分．在每一小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．(2015·珠海高二检测)物理学是一门实验科学，实验探究的方法在科学研究中具有重要作用．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析(B)A．发现了电子 B．建立了原子的核式结构模型C．提出原子核具有复杂的结构D．发现某些元素具有天然放射现象解析：通过对α粒子的散射实验结果的分析，建立了原子的核式结构模型，B对．该实验中没有发现电子，A错．天然放射现象说明了原子核具有复杂的结构，C错．贝可勒尔发现了某些元素具有天然放射现象，D错．2．(2014·某某卷)核反响方程式中的X表示(D)A．质子 B．电子 C．光子 D．中子解析：此题考查核反响时电荷数和质量数守恒．3．在核反响方程中(B)A．X是中子，k＝9 B．X是中子，k＝10C．X是质子，k＝9 D．X是质子，k＝10解析：设X的质量数为A，电荷数为Z，根据核反响前后质量数守恒和电荷数守恒可得235＋1＝90＋136＋kA，92＝38＋54＋kZ.解得Z＝0，所以X为中子，如此A＝1，k＝10.应当选项B正确．4．太阳内部持续不断地发生着4个质子()聚变为1个氦核()的热核反响，核反响方程是，这个核反响释放出大量核能，质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c.如下说法中正确的答案是(D)A．方程中的X表示中子()B．方程中的X表示电子()C．这个核反响中质量亏损Δm＝4m1－m2D．这个核反响中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)解析：由质量数守恒和核电荷数守恒知：X为0＋1e，A、B均错，该反响中质量亏损Δm＝4m1－m2－2m3，C错．ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)，D对．5．(2014·福建卷)如下列图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，如下说法正确的答案是________．(填选项前的字母)(C)A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线 D．⑤表示β射线，⑥表示α射线解析：α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电．在匀强电场中，α射线与β射线分别在电场力的作用下发生偏转，α射线偏向负极板，β射线偏向正极板，γ射线不受电场力，不发生偏转；在磁场中，由左手定如此可以判断α射线向左偏，β射线向右偏，γ射线不受洛伦兹力，不发生偏转．故C项正确．6．铀是常用的一种核燃料，假设它的原子核发生了如下的裂变反响：如此a＋b可能是(D)A． B．C． D．解析：由核反响遵循的质量数守恒可知a＋b的质量数之和为234，由核反响遵循的电荷数守恒可知a＋b的电荷数为92，所以a＋b可能是，选项D 正确．7．在一个原子核衰变为一个原子核的过程中，发生β衰变的次数为(A)A．6次 B．10次 C．22次 D．32次解析：一个原子核衰变为一个原子核的过程中，发生α衰变的次数为(238－206)÷4＝8次，发生β衰变的次数为2×8－(92－82)＝6次，选项A正确．二、多项选择题(此题共5小题，每一小题6分，共30分．在每一小题给出的四个选项中，只有多个选项正确，全部选对的得6分，只选一个且正确的得3分，不选或有选错的得0分)8．“两弹一星〞可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风．如下核反响方程中，属于研究两弹的根本核反响方程的是(BD)解析：“ 两弹〞指原子弹和氢弹，原子弹的核反响方程是铀核裂变，B选项正确．氢弹的核反响方程是轻核聚变，D选项正确．9．如下关于爱因斯坦质能方程的说法中正确的答案是(BD)A．E＝中的E是物体以光速c运动的动能B ．E ＝是物体各种形式能的总和C ．由ΔE ＝Δ知，在核反响中，亏损的质量Δm 转化成能量ΔE 放出 D ．由ΔE ＝Δ知，在核反响中亏损的静质量转化为动质量，被放出的能量带走 解析：由爱因斯坦质能方程E ＝明确物体的质量与其他各种形式的能量之间的关系，选项A 错误、B 正确；ΔE ＝Δ明确，在核反响中，亏损Δm 质量将产生ΔE ＝Δ的能量，选项C 错误、D 正确．10．带电粒子进入云室会使云室中的气体分子电离，从而显示其运动轨迹．如图是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨道，a 和b 是轨迹上的两点，匀强磁场B 垂直纸面向里．该粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐减少，如下说法正确的答案是(AC )A ．粒子先经过a 点，再经过b 点B ．粒子先经过b 点，再经过a 点C ．粒子带负电D ．粒子带正电解析：由r ＝mv qB 可知，粒子的动能越小，圆周运动的半径越小，结合粒子运动轨迹可知，粒子先经过a 点，再经过b 点，选项A 正确，根据左手定如此可以判断粒子带负电，选项C 正确．11．太阳每年辐射到地球上的能量相当于燃烧1 813亿吨标准煤所放出的能量，是全世界年需能量总和的5 000倍，是地球上最大的能源．太阳内部有多种热核反响，其中的一个反响方程是：.假设的质量为m 1，的质量为m 2，的质量为m 3，的质量为m 4，如此如下说法中正确的答案是(AD )A ．是中子B．和是两种不同元素的原子核C．和在常温下就能够发生聚变D．这个反响释放的核能为ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)解析：是中子，故A对，和是同种元素H的同位素，故B错，和必须在高温下才能发生聚变，故C错，反响释放的核能为ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)，故D 正确．12．铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反响，如下说法正确的有(AC) A．上述裂变反响中伴随着中子放出 B．铀块体积对链式反响的发生无影响C．铀核的链式反响可人工控制 D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响解析：根据题给裂变反响方程，可知上述裂变反响中伴随着中子放出，选项A正确，铀块体积对链式反响的发生有影响，只有铀块体积大于临界体积时才能发生链式反响，选项B 错误．铀核的链式反响可人工控制，铀核的半衰期不会受到环境温度的影响，选项C正确，D错误．三、非选择题(此题共3小题，共42分．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(8分)完成如下核反响方程，并指出核反响的类型．解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可判断粒子种类．答案： (1)聚(2)β衰(3)人工转(4)裂14．(16分)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响，这个核反响释放出的大量能量就是太阳的能源．(1)写出这个核反响方程．(2)这一核反响能释放多少能量？(3)太阳每秒释放的能量为3.8× J，如此太阳每秒减少的质量为多少千克？(m p＝1.007 3 u，m He＝4.001 5 u，m e＝0.000 55 u)解析：(1)核反响方程应为(2)反响前的质量m1＝4m p＝4× 1.007 3 u＝4.029 2 u，反响后质量m2＝m He＋2m e＝4.001 5 u＋2×0.000 55u＝4.002 6 u，Δm＝m1－m2＝0.026 6 u，由质能方程得，释放能量ΔE＝＝0.026 6×931.5 MeV＝24.78 MeV.(3)由质能方程，ΔE＝得每秒减少的质量Δm答案：(2)24.78 MeV (3)4.2×kg15．(18分)用速度几乎是零的慢中子轰击静止的硼核()，产生锂核()和α粒子．中子质量m n＝1.008 665 u，硼核质量m B＝10.016 77 u，锂核质量m Li＝7.018 22 u，α粒子质量mα＝4.002 60 u.(1)写出该反响的核反响方程；(2)求出该反响放出的能量ΔE；(3)假设核反响中放出的能量全部变成生成核的动能，如此锂核和α粒子的动能各是多少？(1 u相当于931.5 MeV)解析：根据质量数和电荷数守恒写出核反响方程，由质量亏损与爱因斯坦质能方程求出核能，再由动量守恒和能量守恒求出锂核和α粒子的动能．(1)核反响方程为(2)核反响过程中的质量亏损为Δm ＝(10.016 77 u ＋1.008 665 u)－(7.018 22 u ＋4.002 60 u)＝0.004 615 u ，释放出的能量为ΔE ＝0.004 615× 931.5 MeV ＝4.30 MeV.(3)根据动量守恒定律有m Li v Li ＝m αv α，由动能定义式有E kLi ＝12m Li ，E k α＝12m α，联立有E kLi E k α＝m αm Li ＝47，根据能量守恒有E kLi ＋E k α＝ΔE ＝4.30 MeV ，解得锂核和α粒子的动能分别为E kLi ＝1.56 MeV ，E k α＝2.74 MeV.答案：(1)(2)4.30 MeV (3)1.56 MeV2.74 MeV。
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2019-2019学年粤教版高中物理选修3-5 第四章原子核单元测试一、单选题1.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2.目前，在居室装修中经常用到的花岗岩、大理石等装修材料，都不同程度地含有放射性元素，装修污染已经被列为“危害群众最大的五种环境污染”之一．有关放射性元素的下列说法正确的是（）A. 氡的半衰期为3.8天，若取4个氡核，经过7.6天就只剩下一个氡原子核了B. 发生a衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4个C. β衰变所释放的电子是原子核中的中子转化为质子所产生的D. γ射线一般伴随着a或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强3.关于宇宙，下列说法中正确的是（）A. 银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上B. 恒星的寿命取决于亮度C. 太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生化学反应D. 地球是宇宙中唯一有卫星的星球4.关于聚变，以下说法正确的是（）A. 两个轻原子核聚变为一个质量较大的原子核放出的能量比一个重核分裂成两个中等质量的原子核放出的能量大很多倍B. 一定质量的聚变物质聚变时放出的能量比相同质量的裂变物质裂变时释放的能量小很多C. 聚变发生的条件是聚变物质的体积大于临界体积D. 发生聚变反应时，原子核必须有足够大的动能5.在日本本州岛附近海域发生里氏9.0级强烈地震，地震和海啸引发福岛第一核电站放射性物质泄漏，其中放射性物质碘131的衰变方程为I→ Xe+Y．根据有关放射性知识，下列说法正确的是（）A. 生成的Xe处于激发态，放射γ射线．γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强B. 若I的半衰期大约是8天，取4个碘原子核，经16天就只剩下1个碘原子核了C. Y粒子为β粒子D. I中有53个质子和132个核子6.下列说法正确的是（）A. 用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害B. 两个质子间，不管距离如何，总有核力存在，且核力总是大于库仑力C. 放射性元素的半衰期与原子所处的物理状态或化学状态有关D. 核子结合成原子核一定有质量亏损，释放出能量7.如图所示，中子内有一个电荷量为＋e的上夸克和两个电荷量为－ e的下夸克，有一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上，如图所示给出的四幅图中，能正确表示出夸克所受静电作用力的是（）A. B. C. D.8.在下列四个核反应方程中，符号“X”表示中子的是（）A. A+ n→ Mg+XB. Na→ Mg+XC. Be+ He→ C+XD. U→ Np+X二、多选题9.关于放射性元素发出的三种射线，下列说法正确的是（）A. α粒子就是氢原子核，它的穿透本领很强B. β射线是电子流，其速度接近光速C. γ射线是一种频率很高的电磁波，它可以穿过几厘米厚的铅板D. 三种射线中，α射线的电离本领最弱，γ射线的电离本领最强10.下列说法中正确的是（）A. 铀核裂变的核反应是B. 已知质子、中子、粒子的质量分别为，那么质子和中子结合成一个粒子，释放的能量是C. 铀（）经过多次、β衰变形成稳定的铅（）的过程中，有6个中子转变成质子D. 一个处于n=5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射10种不同频率的电磁波11.能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有（）A. H+ H→ He+ n是核聚变反应B. H+ H→ He+ n是β衰变C. U+ n→ Ba+ Kr+3 n是核裂变反应D. U+ n→ X+ Sr+2 n是α衰变三、填空题12.下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象．请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上．①X光机________；②紫外线灯________；③理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用了________．A．紫外线的波长很短B．紫外线具有很强的荧光作用；C．紫外线具有杀菌消毒作用；D．X射线的很强的贯穿力；E．红外线具有显著的热作用．13.如图所示是查得威克发现中子的实验装置示意图，图中粒子X代表的是________粒子，粒子X轰击铍核的核反应方程是________.14.原子核A经过若干次衰变后变成原子核B ，已知B核的质子数比A核少8，B核的中子数比A核少16，则此衰变过程中共有________次α衰变，________次β衰变．四、解答题15.我国纪念抗曰战争和世界反法西斯战争胜利70周年．1945年7月，为了加速日本军国主义的灭亡，促使日本早日无条件投降，美国在日本的广岛、长崎投下了两枚原子弹．落在日本广岛的原子弹，其爆炸力相当于2×l04tTNT爆炸的能量（约8.4×1013J），由此可知该原子弹中铀235的质量是多少千克？（已知裂变的核反应方程U+ n→ Ba+ Kr+3 n+201MeV．阿伏加德罗常数N A=6.02×1023）五、综合题16.已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226．试问：（1）镭核中有几个质子？几个中子？（2）镭核所带的电荷量是多少？（3）呈中性的镭原子，核外有几个电子？答案解析部分一、单选题1.【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。
2.【答案】C【解析】【解答】A、半衰期的对大量原子核的衰变的统计规律，对于单个是不成立的，故A错误；B、根据质量数和电荷数守恒可知：发生α衰变放出42He ，导致质子数减小2个，质量数减小4，故中子数减小2，故B错误；C、发生β衰变的过程是：一个中子变为质子同时放出一个电子，故C正确；D、根据α、β、γ三种射线特点可知，γ射线穿透能力最强，电离能力最弱，α射线电离能量最强，穿透能力最弱，故D错误．故选：C．【分析】根据质量数和电荷数守恒判断产生α衰变和β衰变次数；明确β衰变的实质；半衰期的物理意义；α、β、γ三种射线的特点以及应用．3.【答案】A【解析】【解答】A、银河系的中心有一个突起的核，称为核球，另外还有银盘和银晕，银盘一个非常引人注目的结构是有旋涡状的旋臂，因此银河系属于旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上．故A正确．B、恒星的寿命和它的质量有关，质量越大的恒星寿命越短．这是因为质量越大压力就越大，这种情况下恒星内部的核反应就更加剧．故B错误．C、在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生核聚变，释放巨大的核能，故太阳能发光、放热，故C错误．D、宇宙中有卫星的星球很多，比如木星就有许多卫星．故D错误．故选：A．【分析】宇宙中有卫星的星球很多，比如太阳系中的木星就有许多卫星．恒星的寿命和它的质量有关，质量越大的恒星寿命越短．核聚变是较轻的原子核结合成较重的原子核的一种核反应．太阳内部为核聚变．银河系的中心有一个突起的核球，半径有一万多光年，里面的物质非常密集，充满了浓厚的星际介质和星云．银河系还有一个扁平的盘，称为银盘．硬盘中恒星很密集，还有各种星际介质和星云及星团．银盘的直径有10多万光年，厚度只有几千光年．我们看到的银河，就是银盘中遥远的恒星密集在一起形成的．银盘一个非常引人注目的结构是有旋涡状的旋臂，因此银河系属于旋涡星系．4.【答案】D【解析】【解答】A、由于不明确质量亏损的多少，故无法比较释放出的能量大小；故A错误；B、同样质量的物体发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大很多．故B不正确．C、由核聚变的条件可知，发生核聚变时不需要达到临界体积；故C错误；D、发生聚变反应时，要求两核子应能达到较近的距离，故应使原子核有足够大的动能；故D正确；故选：D．【分析】轻核聚变产生的能量比重核裂变产生的能量大得多；根据核聚变的条件进行分析，明确核聚变时两核子应满足的条件．5.【答案】C【解析】【解答】解：A、γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故A错误．B、半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对少数的原子核不适用，故B错误．C、根据电荷数守恒、质量数守恒知，Y粒子的电荷数为﹣1，质量数为0，可知Y粒子为β粒子，故C正确．D、电荷数等于质子数，可知I中有53个质子，质量数等于核子数，则有131个核子，故D错误．故选：C．【分析】三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，α射线的穿透能力最弱，电离能力最强．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用．根据电荷数守恒、质量数守恒得出Y粒子的电荷数和质量数，从而确定该粒子的种类．6.【答案】D【解析】【解答】A、γ射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来人体透视，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，故A正确；B、核力是短程力，当距离超过10﹣10m时核力为零，故B错误；C、半衰期与原子核本身有关，与外界因素无关，故C错误；D、核子结合成原子核一定有质量亏损，释放出能量，例如轻核聚变，故D正确；故选：D【分析】γ射线对细胞有伤害，核力是短程力，半衰期与外界无关，核子结合成原子核时有质量亏损．7.【答案】B【解析】【解答】因为三个夸克分布在正三角形的顶点上，具有“对称”性，再考虑到同种电荷和异种电荷间的力的性质，上夸克受到的合力竖直向下，下夸克受到的合力竖直向上，故选项B是正确的。
【分析】根据库伦定律和上夸克、下夸克的电荷性质，可以判断上夸克受到的合力竖直向下，下夸克受到的合力竖直向上。
8.【答案】C【解析】【解答】A、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为13+0﹣12=1，质量数为27+1﹣27=1，为质子．故A错误．B、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为11﹣12=﹣1，质量数为24﹣24=0，为电子．故B错误．C、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为4+2﹣6=0，质量数为9+4﹣12=1．为中子．故C正确．D、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为92﹣93=﹣1，质量数为239﹣239=0，为电子．故D错误．故选：C．【分析】根据电荷数守恒、质量数守恒确定X的电荷数和质量数，从而判断是否是中子．二、多选题9.【答案】B,C【解析】【解答】解：A、α射线是高速He核流，带正电，它的穿透本领很弱．A不符合题意；B、β射线是高速电子流，其速度接近光速．B符合题意；C、γ射线波长很短、频率很高的电磁波，它可以穿过几厘米厚的铅板．C符合题意；D、α、β、γ三种射线中穿透能力最强的是γ射线，α射线穿透能力最弱，一张厚的黑纸可以挡住α射线．电离能力最强的是α射线，γ射线电离能力最弱，D不符合题意；故答案为：BC【分析】三种射线的成分主要是指所带电性，射线是高速的核流带正电，射线是高速电子流带负电，射线是光子，是中性的，穿透能力最强的是射线，最弱的是射线，电离能力最强的是射线，最弱的是射线。