山东菏泽市高中物理选修三第五章《原子核》知识点总结(含解析)

一、选择题
1．下列核反应中，属于原子核的衰变的是（ ）
A ．427301213150He Al P n +→+
B ．32411
120H H He n +→+ C ．2351901361
92038540U n Sr Xe +10n ++→
D ．
238234
4
92
90
2U Th He →
+
2．我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的需要，研制了一种小型核能电池，将核反应释放的核能转变为电能，需要的功率并不大，但要便于防护其产生的核辐射。

请据此猜测“玉兔号”所用核能电池有可能采纳的核反应方程是（ ）
A ．3241
1120H+H He+n →
B ．2351141921
92056360U+n Ba+Kr+3n →
C ．2382380
94951Pu Am+e -→ D ．274301132150Al+He P+n →
3．放射性同位素14C 在考古中有重要应用，只要测得该化石中14C 残存量，就可推算出化石的年代，为研究14C 的衰变规律，将一个原来静止的14C 原子核放在匀强磁场中，观察到它所放射的粒子与反冲核的径迹是两个相内切圆，圆的半径之比R ：r =7：1，如图所示，那么14C 的衰变方程式应是（ ）
A ．14104
642C Be+He → B ．14140651C Be+e → C ．14140671C N+e -→
D ．14131
651C B+H →
4．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，2
1H 和3
1H 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 5．下列说法中正确的是（ ） A ．钍的半衰期为24天。

1g 钍23490
Th 经过 120 天后还剩0.2g 钍
B ．一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，延长入射光照射时间，光电子
的最大初动能不会变化 C ．放射性同位素
23490
Th 经α、β衰变会生成22286Rn ，其中经过了2次α衰变和 3 次β衰变
D．大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光子
6．一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．
7．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
8．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素．下列有关放射性知识的说法中，正确的是
A．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱
B．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
C．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，则经3.8天后就一定只剩下2个氡原子核D．23892U衰变成20682P b要经过4次β衰变和8次α衰变
9．下列哪些事实表明原子核具有复杂结构
A． 粒子的散射实验
B．天然放射现象
C ．阴极射线的发现
D ．X 射线的发现 10．下列说法正确的是
A ．天然放射现象的发现揭示了原子具有核式结构
B ．温度升高，放射性元素衰变的半衰期减小
C ．原子核发生β衰变后原子序数不变
D ．人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质短的多，因此放射性废料容易处理 11．由于放射性元素
23793
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
12．关于天然放射线性质的说法正确的是（）
A ．γ射线就是中子流
B ．α射线有较强的穿透性
C ．β射线是高速电子流
D ．电离本领最强的是γ射线
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 ．14
14067
1C N e -→
+
B ．2351139951
920533902U n I Y n +→++
C ．23
4
1
1120H +H He+n → D ．427301
213150He +Al P+n →
14．轻核聚变的一个核反应方程为：21H ＋31H→42He ＋X ，若已知21H 的质量为m 1，3
1H 的质量为m 2，4
2He 的质量为m 3，X 的质量为m 4，则下列说法中正确的是（ ） A ．2
1H 和3
1H 在常温下就能够发生聚变 B ．X 是质子
C ．这个反应释放的核能为ΔE ＝（m 1＋m 2－m 3－m 4）c 2
D ．我国大亚湾核电站是利用轻核的聚变释放的能量来发电的
15．某放射性元素X 的原子核发生了β衰变，产生了新的元素Y 原子核，同时放出γ光子，下列判断正确的是（ ） A ．Y 比X 原子序数小
B ．Y 原子核比X 原子核核子平均质量小
C ．X 原子核放出β射线，表明X 原子核内有β粒子
D ．γ光子来自X 原子核
二、填空题
16．核反应方程书写
（1）卢瑟福发现质子的核反应方程为∶ 144
72N +He →__________； （2）查德威克发现中子的核反应方程为∶ 94
42Be +He ?
→__________。

17．能源危机是一个全球性的共同问题。

科学家们正在积极探索核能的开发与和平利用，其中可控热核反应向人类展示了诱人的前景。

热核反应比相同数量的核子发生裂变反应释放的能量要大好几倍，同时所造成的污染也要轻得多，而且可用于热核反应的氘（2
1H ）在海水中的总含量非常丰富，所以一旦可控热核反应能够达到实用，便可解决人类所面临的能源危机问题。

(1)热核反应中的一种反应是1个氘核和1个氚核（31H ）聚变为1个氦核（4
2He ），请完成这个核反应方程式：234
112H H He +→+______＋能量。

(2)若氘核的质量为2.0141u ，氚核的质量为3.0161u ，中子的质量为1.0087u ，氮核的质量为4.0026u 。

其中u 是原子质量单位，已知1u 相当于931 MeV 的能量。

则上述核反应过程中释放的能量为______MeV 。

（保留三位有效数字）
18．铀核裂变的一种方式是2351143901
92060400U+n Nd+Zr+3n+8X →，该反应的质量亏损是
0.2u ，1u 相当于931.5MeK 的能量。

(1)核反应方程中的X 是____________。

(2)该反应放出的能量是_______J 。

19．约里奥·居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖。

他们发现的放射性元素30
15P 衰变成30
14Si 的同时放出另一种粒子，这种粒子是_______。

3215P 是30
15P 的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1mg 3215P 随时间衰变的关系如图所示，则4mg 的30
15P 经_________天的衰变后还剩0.25mg 。

20．某放射性元素A Z X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A Z Y ，则表示
该核反应的方程为________；若核A Z X 发生α衰变的半衰期为半年，则经过________年有
3
4的核A Z X 发生了衰变．
21．快中子增殖反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238
吸收快中子后变成铀239，铀239（239
92U ）很不稳定，经过__________次β衰变后变成钚
239（23993Pu ），写出该过程的核反应方程式：___________。

设静止的铀核239
92U 发生一次
β衰变生成的新核质量为M ，β粒子质量为m ，释放出的β粒子的动能为E 0，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求一次衰变过程中的质量亏损___________。

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：2361
1220H 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．完成下列内容
(1)请写出铀23892U 发生α衰变生成钍23490Th 的核反应方程______________________ (2)若在该反应过程中释放的核能为E ，则该反应过程中质量亏损为________(真空中的光速为c)．
(3)放射性元素X 的半衰期是2天，2g 该元素经过4天还剩________g ． 24．（1）关于下列四幅图的说法，正确的是__________
A ．图甲中放射源放出的三种射线是由同一种元素的原子核释放的
B ．图乙中用紫外光灯照射与验电器相连的锌板，锌板和验电器均带正电
C ．图丙为黑体辐射规律，普朗克提出能量子概念成功解释了这个规律
D ．图丁中电子束通过铝箔后的衍射图样说明电子具有粒子性
（2）我国自行研制的一种大型激光器，能发出频率为ν、功率为P 的高纯度和高亮度激光，当该激光垂直照射到某纯黑物体表面时能被完全吸收．已知真空中光速为c ，普朗克恒量为h ，则该激光发出的光子的动量为_______，纯黑物体受到该激光的压力为_____． （3）氡存在于建筑水泥、装饰石材及土壤中,是除吸烟外导致肺癌的重大因素．静止的氡核
22286
Rn 放出一个粒子X 后变成钋核21884Po ，钋核的动能为0.33MeV ，设衰变放出的能量
全部变成钋核和粒子X 的动能．
①写出上述衰变的核反应方程_________；
②求粒子X 的动能 __________．（保留两位有效数字）
25．如图是用来说明原子及原子核结构情况的示意图．由此图提供的信息可知：原子是由原子核和核外带________（“正”或“负”）电的电子组成的；原子核内的质子和中子_______（ “有”或“没有”）更精细的结构；若该原子_________ （“失去”或“得到”）电子后将带正
电．
26．假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是2.013 6u ，中子的质量是1.008 7u ，氦核同位素的质量是3.015 0u 。

(1)聚变的核反应方程式是________，在聚变核反应中释放出的能量为________MeV 。

（保留两位有效数字）
(2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程式为347
123H He Li +→，已知各核子比结合
能分别为E H =1.112MeV 、E He =7.075MeV 、E Li =5.603MeV ，求此核反应过程中释放的核能________。

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0
1e 。

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．已知
21084
Po 原子核质量为209.982 87 u ，20682Pb 原子核的质量为205.974 46 u ，4
2He 原
子核的质量为4.002 60 u ，静止的210
84
Po 核在α衰变中放出α粒子后变成20682Pb 。

求：（计
算结果均保留三位有效数字） (1)请写出核反应方程； (2)在衰变过程中释放的能量；
(3)α粒子从Po 核中射出的动能（已知u 相当于931.5 MeV ，且核反应释放的能量只转化为动能）。

29．已知氘核的质量为2.0136u ，中子的质量为1.0087u ，32He 的质量为3.0150u ． （1）试写出两个氘核聚变生成32He 的核反应方程． （2）计算上述反应中释放的核能．
（3）若两个氘核以相等的动能0.35MeV 做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成32He 核和中子的动能各是多少？
30．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）。