高中鲁科版物理新选修3-5 第三章 原子核与放射性 章节练习

高中鲁科版物理新选修3-5 第三章原子核与放射
性章节练习
一、单选题
1.同位素是指（）
A. 核子数相同而质子数不同的原子
B. 核子数相同而中子数不同的原子
C. 质子数相同而核子数不同的原子
D. 中子数相同而核子数不同的原子
2.关于天然放射现象||，下列说法中正确的是( )
A. β衰变说明原子核里有电子
B. 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
C. 放射性物质的温度升高||，其半衰期将缩短
D. γ射线的电离作用很强||，可用来消除有害静电
3.阴极射线是（）
A. 光子流
B. 电子流
C. 质子流
D. 中子流
4.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
5.我国已建成的秦山、大亚湾等十几座核电站||，有效的解决了工农业生产中的电力需求问题．目前这些正在工作中的核电站利用的是（）
A. 放射性元素衰变放出的能量
B. 人工放射性同位素衰变放出的能量
C. 重核裂变放出的能量
D. 轻核聚变放出的能量
6.关于阴极射线的本质||，下列说法正确的是（）
A. 阴极射线本质是氢原子
B. 阴极射线本质是电磁波
C. 阴极射线本质是电子
D. 阴极射线本质是X射线
7.当前房地产很火爆||，在居室装修中经常用到花岗岩||，大理石等材料||，这些岩石都不同程度地含有放射性元素||，如有些含有铀、钍的花岗岩会释放出放射性气体氡||，氡会发生放射性衰变||，放出α、β、γ射线||，已知氡的半衰期为3.8天||，则下列说法正确的是（）
A. 发生α衰变时||，生成的核与原来的核相比||，中子数少4
B. 发生β衰变时||，释放出电子||，说明原子核内有电子存在
C. γ射线一般伴随着α或β射线产生||，其中γ射线的穿透能力最强||，电离能力却最弱
D. 若只有4个氡核||，经7.6天一定只剩下1个氡核
8.下列说法正确的是（）
A. 阴极射线和β射线本质上都是电子流||，都来自于原子的核外电子
B. 温度越高||，黑体辐射强度的极大值向频率较小的方向移动
C. 天然放射现象的发现||，让人们不知道原子核不是组成物质的最小微粒
D. 公安机关对2019年5月初南京丢失铱﹣192放射源的4名责任人采取强制措施是因为该放射源放出大剂量的射线会污染环境和危害生命．
二、填空题
9.如图所示||，电子射线管（A为其阴极）||，放在蹄形磁铁的N、S两极间（图中C为N极）||，射线管的
A、B两极分别接在直流高压电源的负极和正极．此时||，荧光屏上的电子束运动径迹________偏转（填“向上”“向下”或“不”）．
10.放射性元素具有半衰期||，如果将某种放射性元素制成核电池||，带到火星上去工作．火星上的温度等环境因素与地球有很大差别||，该放射性元素到火星上之后||，半衰期________（填“发生”或“不发生”）变化．若该放射性元素的半衰期为T年||，经过________年||，该元素还剩余12.5%．
11.卢瑟福用α粒子轰击氮核发现了质子||，其核反应方程为________．查德威克用α粒子轰击铍核||，打出了一种粒子流||，其核反应方程为________．
12.如图是阴极射线管的示意图．接通电源后||，会有电子从阴极K射向阳极A||，并在荧光屏上形成一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下偏转||，则可以加一个方向平行纸面________（填“向上”或“向下”）的电场||，或者加一个方向垂直纸面________（填“向里”或“向外”）的磁场．
三、综合题
13.如图所示为卢瑟福在实验室里第一次成功在实现了原子核人工转变的实验装置示意图||，M是显微镜||，S是荧光屏||，F是铝箔．氮气从阀门T充入||，A是放射源．
（1）完成该人工核转变的方程式?
（2）（单选题）在观察由新粒子引起的闪烁之前需进行必要的调整的是（）
A. 充入氮气后||，调整铝箔厚度||，使S上有α粒子引起的闪烁
B. 充入氮气后||，调整铝箔厚度||，使S上见不到新粒子引起的闪烁
C. 充入氮气前||，调整铝箔厚度||，使S上能见到新粒子引起的闪烁
D. 充入氮气前||，调整铝箔厚度||，使S上见不到α粒子引起的闪烁
（3）（单选题）在容器充入氮气后||，屏S上出现闪光||，该闪光是（）
A. α粒子射到屏上产生的
B. α粒子从F处打出的新粒子射到屏上产生的
C. α粒子击中氮核后产生的新粒子射到屏上产生的
D. 放射性物质的γ射线射到屏上产生的．
14.如图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．
（1）请你简述自动控制的原理．
（2）如果工厂生产的为的铝板||，在、和三种射线中||，你认为哪一种射线在的厚度控制中起主要作用||，为什么？
四、解答题
15.射线在真空中的速度与光速相同的是那些？
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】C
【解析】【解答】同位素是质子数相同||，而中子数或核子数不同的原子||，故C正确||，ABD错误；故选：C．
【分析】根据质子数相同||，而中子数或核子数不同的原子互为同位素来分析解答．
2.【答案】B
【解析】【解答】A、β衰变时||，原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子||，释放出来的电子就是β粒子||，可知β衰变现象不是说明电子是原子核的组成部分．故A错误．
B、某放射性元素经过1次α衰变和2次β衰变共产生：1个24He和2个﹣10e
所以质量数减少：4||，核电荷数不变||，根据质量数守恒和电荷数守恒得知||，中子数减少：4．故B正确．C、半衰期是由原子核内部性质决定的||，与温度无关||，所以升高放射性物质的温度||，不能缩短其半衰期．故C错误．
D、γ射线的电离作用很弱||，不能用来消除有害静电．故D错误．
故选B
【分析】β衰变中产生的电子是原子核中的一个中子转化而来的；α衰变过程中||，一个原子核释放一个α粒子（由两个中子和两个质子形成的氦原子核）||，并且转变成一个质量数减少4||，核电荷数减少2的新原子核．β衰变过程中||，一个原子核释放一个β粒子（电子）．根据质量数守恒和电荷数守恒求解原子核衰变后核内中子数的变化；升高放射性物质的温度||，不能缩短其半衰期．γ射线的电离作用很弱||，不能用来消除有害静电．
3.【答案】B
【解析】【解答】阴极射线是电子流||，电子带负电．而γ射线是光子流||，故B正确||，ACD错误．
故选：B．
【分析】阴极射线的实质是电子流||，而电子流、质子流与中子流均是实物粒子||，而光子流||，属于电磁波||，是特殊的物质||，从而即可求解．
4.【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．
5.【答案】C
【解析】【解答】ABC、核电站采用的是核裂变来释放原子核能；故AB错误||，C正确；
D、目前的核电站均采用核裂变；聚变的应用尚在试验阶段；故D错误；
故选：C．
【分析】本题比较简单||，根据裂变和聚变的特点分析即可．同时明确目前的核电站均采用核裂变；聚变的应用尚在试验阶段．
6.【答案】C
【解析】【解答】阴极射线是电子流||，电子带负电．故ABD错误||，C正确．
故选：C．
【分析】首先知道阴极射线的实质是电子流||，电子的电量与氢离子的电量相等||，即可求解．
7.【答案】C
【解析】【解答】解：A、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A错误；
B、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||，并非原子核内有电子存在||，故B错误；
C、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C正确；
D、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D错误．
故选：C．
【分析】正确解答本题需要掌握：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．
8.【答案】D
【解析】【解答】A、阴极射线和β射线本质上都是电子流||，阴极射线来自原子的核外电子||，而β射线是由原子核中中子转化而来的||，故A错误．
B、温度越高||，黑体辐射强度的极大值向频率较大的方向移动；故B错误．
C、天然放射现象的发现||，让人们知道原子核具有复杂结构||，不是组成物质的最小微粒．故C不正确．
D、放射源放出大剂量的射线会污染环境和危害生命；故D正确．
故选：D
【分析】β粒子来源于原子核中中子的转化；温度越高||，黑体辐射强度的极大值向频率较大的方向移动；天然放射现象的发现||，让人们知道原子核不是组成物质的最小微粒；放射源放出大剂量的射线会污染环境和危害生命；
二、填空题
9.【答案】向下
【解析】【解答】据题因为A是阴极||，B是阳极||，所以电子在阴极管中的运动方向是A到B ||，产生的电流方向是B到A（注意是电子带负电）||，根据左手定则||，四指由B指向A ||，掌心对着N极此时拇指向下||，所以电子束所受的洛伦兹力向下||，轨迹向下偏转．
故答案为：向下
【分析】此题要求要了解电子射线管的构造和原理．阴极是发射电子的电极||，要接到高压的负极上||，电子在磁场中运动||，受到洛伦兹力的作用而发生偏转．从而显示电子运动的径迹||，偏转方向有左手定则判断．
10.【答案】不发生；3T
【解析】【解答】解：原子核的衰变是由原子核内部因素决定的||，与外界环境无关||，因此半衰期不发生变化；
该元素还剩余12.5%||，则放射性元素有的原子核发生了衰变||，
说明经过了3个半衰期||，所以经过了3T年；
故答案为：不发生||，3T．
【分析】半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间||，半衰期的大小由原子核内部因素决定||，与所处的物理环境与化学状态无关．
11.【答案】147N+42He→178O+11H；94Be+42He→126C+10N
【解析】【解答】在核反应中应保证质量数守恒与电荷守恒||，并且注意核反应为单向反应||，应用箭头表示反应方向；
用α粒子轰击氮核发现了质子||，其核反应方程为：147N+42He→178O+11H
用α粒子轰击铍核||，其核反应方程为：94Be+42He→126C+10N
故答案为：147N+42He→178O+11H ||，94Be+42He→126C+10N
【分析】卢瑟福用α粒子轰击氮核从而发现了质子||，产生了质子和氧17||，查德威克用α粒子轰击铍原子||，生成了中子和126C ．根据质量数守恒和电荷数守恒配平||，书写核反应方程．
12.【答案】向上；向里
【解析】【解答】由题意||，根据正电荷受力与电场方向相同||，若加一方向平行纸面向上的电场||，电场力使得电子向下偏转．
若加一方向垂直纸面向里的磁场||，根据左手定则||，洛伦兹力方向竖直向下||，亮线向下偏转．
故答案为：向上||，向里．
【分析】电子射线由阴极沿X轴方向射出||，形成的亮线向下偏转||，说明电子受到的洛伦兹力方向向下||，根据左手定则判断分析||，选择可行的磁场方向；或电子受到向下的电场力||，从而确定电场强度的方向．
三、综合题
13.【答案】（1）He + N→ O+ H
（2）D
（3）C
【解析】【解答】（1）卢瑟福通过用α粒子轰击氮核发现了质子||，根据质量数和电荷数守恒可以判断核反应方程为：He +N→O+H（2）A、B、充入氮气后||，α粒子轰击氮核产生质子||，质子穿过银箔||，引起荧光屏S的闪烁||，故A错误||，B错误；C、D、装置中A为放射源||，放出的为α粒子||，由于F 处装的银箔刚好能阻止α粒子穿过||，因此没有充入氮气之前无质子产生||，不可能在S上见到质子引起的闪烁||，故C正确||，D错误；故选D．（3）充入氮气后||，α粒子轰击氮核产生质子||，质子穿过银箔||，引起荧光屏S的闪烁||，故选C故答案为：（1）He +N→O+H；（2）D||，（3）C．
【分析】（1）根据质量数和电荷数守恒判断核反应方程；（2）F处装的银箔刚好能阻止α粒子穿过||，而不能阻止其它粒子如质子穿过；（3）充入氮气后||，α粒子轰击氮核产生质子||，质子穿过银箔||，引起荧光屏S的闪烁．
14.【答案】（1）放射线具有穿透本领||，如果向前运动的铝板的厚度有变化||，则探测器接收到的放射线的强度就会随之变化||，这种变化被转化为电信号输入到相应装置||，进而自动地控制图中右侧的两个轮间的距离||，使铝板的厚度恢复正常．
（2）β射线起主要作用||。

因为α射线的穿透本领很小||，一张薄纸就能把它挡住；γ射线的穿透本领非常强||，能穿透几厘米的铝板||，1mm左右的铝板厚度发生变化时||，透过铝板的射线强度变化不大；β射线的穿透本领较强||，能穿透几毫米的铝板||，当铝板的厚度发生变化时||，透过铝板的射线强度变化较大||，探测器可明显地反应出这种变化||，使自动化系统做出相应的反应．
【解析】【解答】（1）放射线具有穿透本领||，如果向前运动的铝板的厚度有变化||，则探测器接收到的放射线的强度就会随之变化||，这种变化被转化为电信号输入到相应装置||，进而自动地控制图中右侧的两个轮间的距离||，使铝板的厚度恢复正常．（2）β射线起主要作用．因为α射线的穿透本领很小||，一张薄纸就能把它挡住；γ射线的穿透本领非常强||，能穿透几厘米的铝板||，1mm左右的铝板厚度发生变化时||，透过铝板的射线强度变化不大；β射线的穿透本领较强||，能穿透几毫米的铝板||，当铝板的厚度发生变化时||，透过铝板的射线强度变化较大||，探测器可明显地反应出这种变化||，使自动化系统做出相应的反应．故答案为：β射线起主要作用
【分析】（1）根据穿过铝板射线的强度大小来调节两轮间距||，从而控制铝板厚度．（2）α射线的穿透本领很小||，穿不透铝板||，而γ射线穿透本领又太强||，在厚度变化在毫米级是几乎不受影响．
四、解答题
15.【答案】阴极射线中的电子是电热丝经通电发热而激发出来的||，不同部位吸热量不同||，所以激发飞出后的速度也不尽相同||，比光速小；由实验测得α射线的速度约是光速的十分之一||，β射线的速度约是光速的十分之九；γ射线是光子流||，速度与光速相同||。

【解析】【解答】阴极射线中的电子是电热丝经通电发热而激发出来的||，不同部位吸热量不同||，所以激发飞出后的速度也不尽相同||，比光速小；由实验测得α射线的速度约是光速的十分之一||，β射线的速度约是光速的十分之九；γ射线是光子流||，速度与光速相同
【分析】要解答本题需掌握：光波在真空中的传播速度||，α射线和β射线速度的大小．。