上海 华东师范大学第四附属中学高中物理选修三第五章《原子核》测试题(答案解析)

一、选择题1．(0分)[ID：130931]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αC．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D2．(0分)[ID：130918]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“”所用核能电池有可能采纳的核反应方程是（）A．3H+2H4n1 1 2 0B．235nn92 0 56 36 0C．238Pu

Am+0e94 95 1D．27Al+4He30n13 2 15 03．(0分)[ID：130917]太阳内部持续不断地发生着4个质子（1H）聚变为1个氦核1（4He）的热核反应，核反应方程是41H4He+2X，这个核反应释放出大量核能。已2 1 21 2 Xmmm1 2 （ ）方程中的X方程中的X表示电子

1n00e0-1C．这个核反应中质量亏损m4mmC1 2

2m3D．这个核反应中释放的核能E4mD1

mc234．(0分)[ID：130909]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（ ）重核的裂变染严重

轻核的聚变 C．两种方式共存 D．核能发电对环境污5．(0分)[ID：130898]静止的氡核弱222Rn放出粒子后变成钋核218Po粒子动能为86 84kE.若衰变放出的能量全部变为反冲核和粒子的动能，真空中的光速为c的质量亏损为k4 EA． k

B．0218 c2222 E

218 EC． k D． k218 c2 222 c26．(0分)[ID：130895]一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为238U

Th+4He.下列说法正确的是（）92 90 2A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量7．(0分)[ID：130882]有一钚的同位素239Pu核静止在匀强磁场中，该核沿与磁场垂直的方94向放出x粒子后，变成铀的一个同位素原子核．铀核与x粒子在该磁场中的旋转半之比为1：46，则（ ）放出的x粒子是4He2

放出的x0e1该核反应是衰变反应

D．x粒子与铀核在磁场中的旋转周期相等8．(0分)[ID：130871]麻省理工学院要建人类史上第一个可控核聚变发电站．该发电站的核反应方程可能是A．2H1

3H1

4He2 0B．

4He92C．

901n

289Kr144Ba31n92 0 36 56 0D．14N

4He17O1H7 2 8 19．(0分)[ID：130869]238U变成206Pb要经过m次衰变、n次衰变，中子数减少的个数为92 82q，则（）A．m=8，n=6，q=32B．m=6，n=8，q=32C．m=8，n=6，q=22D．m=6，n=8，q=2210．(0分)[ID：130861]在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核，它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为7：1，如图所示，那么碳14的衰变方程为A．14C

0e14B

B．14C

4He10Be6 1 5 6 2 4C．14C

2H14B

D．14C

0e14N6 1 5 6 -1 711．(0分)[ID：130952]202011270415号机组首次并网成的核能，其裂变方程为235nn，则下列叙述正确的是（ ）92 0 38 0A．裂变后粒子的总核子数减少C．裂变反应前后质量没有变化

B．X原子核中含有85个中子D．裂变过程后新核的比结合能比铀核的小12．(0分)[ID：130945]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二、填空题13．(0分)[ID：131042]核电站利用核反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电。请解答以下问题，计算结果保留两位有效数字。“是235U，请完成核反应方程式：92235U1

n90

Sr Xe101n；（ ）（ ）92 0

54 0铀核的质量mU

为235.0439u，中子的质量mn

为1.0087u，锶（Sr）核的质量m 为Sr89.9077u，氙（Xe）核的质量m 为135.9072u，1u为1.661027kg，浓缩铀中铀Xe235的含量占2%。求一座100万千瓦的核电站每年（t3.15107s）大约需要多少吨浓缩铀？（ ）14．(0分)[ID：131034]14C发生放射性衰变为14N，半衰期约为5700年。已知植物存活其间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的四分之一、可以推测该古木的年代距今约年，写出14C衰变为14N的衰变方。15．(0分)[ID：131030]在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子12的径迹照片(如图所示)r

，则有无可能是衰，有无可能是衰变 ，径迹1 2 (12)可能是衰变后新核的径迹，若衰变方程是238U234Th4He，则r：92 90 2 1r= 。216．(0分)[ID：131009]粒子轰击27Al核后，变成磷的同位素，同时放出一个中子，这个磷的同位素又衰变放出一个正电子，变成硅的同位素，后一个衰变的半衰期是2.5min,上述两个核反应方程式和 ．这个磷的同位素若有87.5%的质量发生衰变；则经过的时间min.17．(0)[ID：131006]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。核电站能最终化为电能。核电站一台发电功率为106kW的核电机组每天能一天按24h计算）。18．(0分)[ID：130981]电子俘获是指原子核俘获一个核外轨道电子，使核内一个质子转变为一个中子．则发生电子俘获的核反应方程式；若该核反应中释放出的能量一个频率为的光子能量相等，已知真空中光速和普朗克常量分别为c和则该光子的动量．19．(0分)[ID：130978]用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达1000多种，每种元素都有放射性同位素，放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用．带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失．其原因是A．射线的贯穿作用B．射线的电离作用CD．以上三个选项都不是下图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．如果工厂生产的是厚度为1米的铝板，在αβγ三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的射线．在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛岛素的结晶是同一种物质，为此曾采用放射性同位素做 。20．(0分)[ID：130977]如图，纵坐标表示某放射性物质中未衰变的原子核数（N）与原来总原子核数（N0）的比值，横坐标表示衰变的时间，则由图线可知该放射性物质的半衰期为 天，若将该放射性物质放在高温、高压或强磁场等环境中，则它的半衰期将 （“、“或变短”）三、解答题21．(0分)[ID：131133]在可控核反应堆中需要使快中子减速，轻水、重水和石墨等用作慢化剂。中子在重水中可与核碰撞减速，在石墨中与核碰撞减速。上述碰撞可简化为弹性碰撞模型。某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？22．(0分)[ID：131132]两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核，已知氘核质量mD＝2.0136u，氦核质量mHe＝3.0150u，中子质量mn＝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Ek0＝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？23．(0分)[ID：131126]请分析：在地球上实现受控热核反应的必要性、可能性和困难是什么？24．(0分)[ID：131114]一个粒子融合到一个16O核中，写出这个核反应的方程式。这个8反应式左右两边的原子核相比，哪边具有较多的结合能？25．(0分)[ID：131113]把铀矿石放在一只玻璃管内，过几天在管内发现了氦气。怎样解释这一现象？26．(0分)[ID：131096]碰撞在宏观、微观世界中都是十分普遍的现象。1所示，在水平光滑的桌面上有两个大小相同的小球、Bm1m2，Av1的速度与静止的B球相碰。碰撞后ABv1'、v2'。如果碰撞过程中非弹性碰撞。若m1=2kg、m2=1kg，某次碰撞满足v1=2m/s、v2'=2m/s。通过计算碰撞前后的机械能说明该次碰撞属于弹性碰撞还是非弹性碰撞。降下来，从而影响裂变反应的反应速度。如图2v与慢化剂中静止的原子核发生弹性正碰，中子的质量为m，慢化剂中静止的原子核的质量为M，而且M＞m。为把中子的速率M大小各不相同的几种材料可以作为慢化剂，通过计算碰撞后中子速度的大小，说明慢化剂中的原子核M还是质量较小的。【参考答案】2016-2017年度第*次考试试卷参考答案**科目模拟测试一、选择题1．C2．C3．C4．A5．C6．B7．A8．A9．C10．D11．B12．B二、填空题13．13627吨14．15．有；无；1；1:4516．5核【解析】由题意可知核反应方程为Bβ示踪原子20．8天不变三、解答题21．22．23．24．25．26．2016-2017年度第*次考试试卷参考解析【参考解析】**科目模拟测试一、选择题1．C解析：CA错误；卢瑟福用αC正确；D错误。故选C。2．C解析：CA．是聚变反应，反应剧烈，至今可控聚变反应还处于实验研究阶段，所以不宜采用，故A错误；B目前只是一些大型的核电站采用，故B错误；C．是人工放射性同位素的衰变反应，是小型核能电池主要采用的反应方式，故C正确；DD错误。故选C。3．C解析：CAB．根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量为0，电荷数为1，所以X表示正电子．AB错误；这个核反应中质量亏损C正确；根据爱因斯坦质能方程

m4mm1

2m3可知，这个核反应中释放的核能

Emc2D。4．A解析：A

E4mm1 2m3

c2核能发电是利用铀原子核裂变时发出的核能来发电的，即利用了重核的裂变，故A正确，BCD错误。故选A。5．C2mEk2mEk核反应中动量守恒，钋核与p4E

可求出钋核动能E kPo

kα218根据E

mc2可知

E

EkPo

222 E218 k44

m222Ek218 c2，与结论不相符，选项A错误；218 c20，与结论不相符，选项B错误；222EkC．218 c2D．218D222 c2

，与结论相符，选项C正确；，与结论不相符，选项D错误；C.6．BEk

p22m

可知，衰变后钍核的动能小于α粒子的动能，故A

错误；根据动量守恒定律可知，生成的钍核的动量与α粒子的动量等大反向，故B正确；C．铀核的半衰期等于一半数量的铀核衰变需要的时间，而放出一个α粒子所经历的时间是一个原子核衰变的时间，故两者不等，故C错误；D．由于该反应放出能量，由质能方程可知，衰变后αD错误．7．A解析：A【解析】出粒子为电子，则新核的电荷数为95，据rmv可得铀核与x粒子在该磁场中的旋转半qB径之比为1：95，则放出粒子不是电子，核反应不是衰变．若放出粒子为4He，则新核292，据r

mvqB可得铀核与x粒子在该磁场中的旋转半径之比为1：46，则放出粒子是4He．故A项正确，BC两项错误；2D．由以上分析可知，新核是235U，x粒子是4He，据T

2m

可得，x粒子与铀核在磁92 2 qB场中的旋转周期不相等．故D项错误。故选A。8．A解析：AA2H

3H

4He

1n

4He为α衰变，1 1 2 0 92 90 2α粒子轰击氮核得到质子的核反应，故选A．【点睛】解决本题的关键知道各种核反应的类型，知道它们的区别．可控核聚变反应为轻核聚变．由较小的核结合，会释放很高的能量．9．C解析：C【解析】试题分析：241律判断衰变的次数．抓住质量数等于中子数与质子数之和求出中子数减少的个数．根据电荷数守恒、质量数守恒知，4m32mn10，解m，n6；因为电荷数10103222q=22，C正确．10．D解析：D【分析】核衰变过程动量守恒，反冲核与释放出的粒子的动量大小相等，根据左手定则判断粒子与反冲核的电性关系．结合带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式可得粒子与反冲核的电荷量之比．原来静止的14C原子核衰变，原子核的衰变过程满足动量守恒，粒子与反冲核的速度方向6相反，根据左手定则判断得知，粒子与反冲核的电性相反，则知粒子带负电，所以该衰变ββ

0e,可得两带电粒子动量大小相等，方向相反，就动1量大小而言有：m

v=mv,由带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式可得：rmv，11 22 qBrq成反比．由题意，大圆与小圆的直径之比为7:17:1，则得粒子与1:77e7，其符号为14N.147的衰变方程应为14C0e+14N.故选D．【点睛】

6 1 7原子核的衰变过程类比于爆炸过程，满足动量守恒，而带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式中的分子恰好是动量的表达式，要巧妙应用.11．B解析：BAB．设Xxy，则92x382351y9512解得所以设X原子中含有中子数为B正确；

x54，y139yx85C错误；D12．B解析：BA．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子，可知β错误；B正确；C错误；D错误。故选B。二、填空题13．13627吨解析：136 27吨(1)[1][2]根据电荷数守恒和质量数守恒可得，核反应方程式为235U1

n

Sr136Xe101n92 0(2)[3]核反应的质量亏损是

38 54 0m235.0439u1.0087u89.9077u135.9072u101.0087u0.1507u根据爱因斯坦质能方程，每个235U发生裂变释放的能量为92Emc20.15071.6610273108 J2.251011J一座100万千瓦的核电站每年产生的电能为QPt1093.15107J3.151016J设需要浓缩铀中铀235的质量为m，总个数为Nm2%由能量守恒得代入数据解得所以大约需要27吨浓缩铀。14．

N235.04391.661027QNEm2.7104kg14C14N+0e6 7 1设原来14CMM，则有61nM M02 1其中n为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的4，即1M4M0

1nM02 解得n=2，所以死亡时间为25700年=11400年根据电荷数和质量数守恒，可得14C衰变为14N的衰变方程为14C14N+

0e15．有；无；1；1:456 7 1有；无；1；1:45[1][2]原子核发生衰变后，两个新的粒子向相反方向运动，只有两个粒子都带正电荷时才满足两圆外切，故有可能是衰变，不可能是衰变；根据磁场中带电粒子的运动由洛伦兹力提供向心力v2Bqvmr得rmv pBq Bq根据r pBq由于原子核衰变前后总动量守恒，故两个新粒子的动量等大反向，核电荷数越大半径越小，故径迹1为新核的径迹。根据r pBq可知，半径之比等于核电荷数的反比，故r:r1

1:4516．527Al+4He

P+1

30P

Si+0e513

15 0

14 1[1][2]根据电荷数守恒、质量数守恒，得两个核反应方程分别为：27Al+4He30

P+1n13 230P30

15 0Si+0e[3]根据公式

15 14 1m 1tm( )T02有87.5%12.5%，则t7.5min17．核解析：核2.4107核电站主要是依靠可控的核裂变，将核能最终转化为电能的；一台核电机组一天的发电量：WPt106kW×24h2.4107kW•h。【解析】由题意可知核反应方程为h1H1【解析】

0e1n-1 0 c

h h 由题意可知，核反应方程为1H1

0e-1

1n，p0

c/c ．Bβ示踪原子解析：B β 示踪原子(1)[1]因放射线的电离作用，空气中的与验电器所带电性相反的离子与之中和，从而使验电器所带电荷消失；(2)[2]α射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度为11毫米厚的铝板和几毫米厚的铝板打在探测器上很难分辨。β1毫米甚至几毫米厚的铝板，但厚度不同，穿透后β(3)[3]把掺入14C的人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经过多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛20．8天不变解析：8天不变[1][2]3.8天，半衰期由元素本身决定，与原子核所处环境、状态无关；所以若将该放射性物质放在高温、高压或强磁场等环境中，则它的半衰期将不变．三、解答题21．用重水作减速剂减速效果更好MnMnv0＝Mnv1＋Mv2由能量守恒定律得1 1 1Mv2＝ Mv2＋ Mv22 n0 2 n1 2 2解得M Mv＝ n v在重水中靶核质量

1 M M 0nH M＝2H M M 1v ＝ n Hv＝－v在石墨中靶核质量

1H M M 0 30n HMC＝12MnM M 11v ＝ n Cv＝－ v1C M M 0n C

130与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好。22．kHe (1)3.26MeV；(2)E ＝0.99MeV，E ＝kHe 核反应方程为设反