讲学案：第五章 原子核 章末检测题

学而优教有方解析版第五章原子核章末检测题一、单选题1．氢有三种同位素，分别是氕（H）、氘（H）、氚（H）（）A．它们的质子数相等 B．它们的物理性质和化学性质均不相同C．它们的核子数相等 D．它们的中子数相等【答案】A【解析】任意一种元素的几种同位素，具有相同的质子数、核电荷数和核外电子数，且化学性质相同，但质量数（核子数）和中子数都不相等。故选A。2．如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场B，LL′是一厚纸板，MN是荧光屏，实验时，发现在荧光屏O、P两处有亮斑，则下列关于磁场方向、到达O点的射线、到达P点的射线的判断，与实验相符的是（）磁场方向到达O点射线到达P点射线A竖直向上β射线α射线B竖直向下α射线β射线C垂直线面向内γ射线β射线D垂直线面向外β射线γ射线A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】由三种射线的本质知，γ射线在磁场中不偏转，O处亮斑为γ射线，能穿过厚纸板且在磁场中发生偏转的射线为β射线，再根据偏转方向，结合左手定则可知磁场方向垂直纸面向内。故选C。3．关于近代物理学史的相关知识，下列说法正确的是（）A．卢瑟福提出原子的核式结构模型，并发现了质子和中子B．汤姆孙研究衰变时发现了电子，说明电子是原子核的重要组成部分C．玻尔借鉴普朗克的能量子假说提出光子说，成功解释了氢原子光谱是分立的线状光谱D．研究发现原子序数大于83的元素都具有天然放射性【答案】D【解析】A．卢瑟福提出原子的核式结构模型，并发现了质子，同时预言了中子的存在，但发现中子的是查德威克，选项A错误；B．汤姆孙硏究阴极射线时发现了电子，说明原子是可以再分的，电子是原子的重要组成部分，选项B错误；C．玻尔借鉴普朗克的能量子假说提出氢原子理论，成功解释了氢原子光谱是线状谱，爱因斯坦提出光子说，选项C错误；D．最初来自于天然放射现象的硏究，表明所有原子序数大于83的元素都具有天然放射性，选项D正确。故选D。4．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的有（）A．放射性改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，从而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．用放射性照射作物种子使其DNA发生变异，其结果一定是更优秀的品种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伤害【答案】D【解析】A．利用放射性消除有害静电是利用射线的电离性，使空气分子电离成导体，将布料静电导走，故A错误；B．γ射线对人体细胞伤害很大，所以利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，但不能进行人体的透视，故B错误；C．用放射性照射作物种子使其DNA发生变异，变异方向是不确定的，故其结果不一定是更优秀的品种，故C错误；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伤害，故D正确。故选D。5．如图所示，某轧钢厂的热轧机上安装了一个射线测厚仪，探测器探测到的射线强度与钢板的厚度有关。已知测厚仪采用放射性同位素作为放射源，发生衰变时放出射线和射线，半衰期为74天，适合透照厚度在之间的钢板，下列说法正确的是（）A．探测器探测到的射线增强，说明钢板的厚度增加B．192g放射性同位素经过148天全部完成衰变C．若衰变产生的新核用X表示，则的衰变方程为D．的比结合能比衰变后的产物X的比结合能大【答案】C【解析】A．探测器探测到的射线增强，说明钢板的厚度减小，A错误；B．192g放射性同位素经过，148天，剩余的质量没有发生衰变的为B错误；C．根据质量数守恒和核电荷数守恒，衰变方程为C正确；D．衰变过程释放出能量，即核反应中生成物比反应物更加稳定，可知衰变后的产物X的比结合能比的比结合能大，D错误。故选C。6．“β衰变”的实质是原子核内一个中子（）转变为一个质子（），同时释放一个电子（）若质子的质量为，中子的质量为，电子的质量为，光速为c，则该核反应过程释放出的核能为（）A．B．C．D．【答案】C【解析】β衰变的转化方程为根据质能方程，可知该核反应过程释放出的核能为。故选C。7．2021年5月28日，中科院合肥物质科学研究院全超导托卡马克核聚变实验装置EAST（东方超环）传来捷报，中国的“人造太阳”再次创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录。已知该装置内部发生的核反应方程为，可以判断（）A．该反应属于α衰变B．反应放出的X是质子C．该反应过程中会放出能量D．该反应目前大量应用于核电站进行发电【答案】C【解析】AB．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，为中子，该反应为轻核聚变反应，不属于衰变，AB错误；C．该反应过程中有质量亏损，根据质能方程，反应会放出能量，C正确；D．目前核电站主要是利用重核裂变，则该反应不是目前核电站的工作原理，D错误。故选C。8．太阳的巨大能量是核聚变产生的，其中一种核反应方程为：。已知的比结合能为E1，的比结合能为E2，的比结合能为E3，则（）A．X表示质子B．核比核更稳定C．核反应过程中的质量亏损可以表示为D．一个核与一个核的结合能之和等于一个核的结合能【答案】C【解析】A．根据电荷数守恒、质量数守恒得，X的电荷数为0，质量数为1，为中子，故A错误；B．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，比结合能越大，原子核越稳定，则核比核更稳定，故B错误；C．由爱因斯坦方程解得故C正确；D．核聚变反应是放热反应，则生成物的结合能之和一定大于反应物的结合能之和，故D错误。故选C。二、多选题9．天然放射性元素（钍）经过一系列α衰变和β衰变之后，变成（铅）。下列判断中正确的是（）A．衰变过程共有6次α衰变和4次β衰变B．铅核比钍核少8个质子C．β衰变所放出的电子来自原子核外D．钍核比铅核多24个中子【答案】AB【解析】由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数x==6再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数2x-y=90-82=8y=2x-8=4即衰变过程共有6次α衰变和4次β衰变；钍232核中的中子数为232-90=142，铅208核中的中子数为208-82=126，所以钍核比铅核多16个中子，铅核比钍核少8个质子，由于物质的衰变与元素的化学状态无关，所以β衰变所放出的电子来自原子核内，所以AB正确，CD错误。故选AB。10．在物理学发展史上，有一些发现，首先是通过推理论证，然后再由实验加以验证。下列叙述符合上述情况的是（）A．牛顿得出了万有引力定律，后来卡文迪许用实验测出引力常量的数值，从而验证了万有引力定律B．爱因斯坦提出了量子理论，后来普朗克用光电效应实验提出了光子说C．卢瑟福预言了原子核内存在着中子，后来由查德威克用实验验证了这个猜想D．法拉第提出电磁场理论并预言了电磁波的存在，后来由赫兹用实验证实了电磁波的存在【答案】AC【解析】A．牛顿得出了万有引力定律，后来卡文迪许用实验测出引力常量的数值，从而验证了万有引力定律，故A正确；B．普朗克提出了量子理论，后来为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了光子说，故B错误；C．卢瑟福预言了原子核内存在着中子，后来由查德威克用实验验证了这个猜想，故C正确；D．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波的存在，后来由赫兹用实验证实了电磁波的存在，故D错误。故选AC。11．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出、、射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（）A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核了B．衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的C．射线一般伴随着或射线而产生，在这3种射线中，射线的穿透能力最强，但电离能力最弱D．发生衰变时，生成的新核与原来的原子核相比，中子数减少了4【答案】BC【解析】A．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核的衰变不适应，选项A错误；B．衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的，选项B正确；C．射线一般伴随着或射线而产生，在这3种射线中，射线的穿透能力最强，但电离能力最弱，选项C正确；D．发生衰变时，生成的新核与原来的原子核相比，质量数减小4，电荷数减小2，则中子数减少了2，选项D错误。故选BC。12．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）A．由甲图的实验分析提出了原子的核式结构模型B．由乙图数据可知a光的频率大C．由丙图可知在中子轰击下生成和的反应中还生成2个中子D．由丁图观察到光的干涉条纹，它是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加【答案】AC【解析】A．甲图是卢瑟福的α离子散射实验，实验分析提出了原子的核式结构模型，故A正确；B．光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，a光对应的截止电压小于b光的截止电压，根据可知入射光的频率越高，对应的截止电压越大，可知b光的频率大，故B错误；C．根据质量数守恒和核电荷数守恒可知，在中子轰击下生成和的反应中还生成2个中子，故C正确；D．观察到光的干涉条纹，它是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的，故D错误。故选AC。三、解答题13．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片（如图所示），今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44。求：（1）这个原子核原来所含的质子数是多少？（2）图中哪一个圆是α粒子的径迹？（说明理由）

【答案】（1）90；（2）轨迹2【解析】（1）设衰变后新生核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别为v1和v2，所以原来原子核的电荷量q＝q1＋q2根据轨道半径公式有又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则以上三式联立解得q＝90e即这个原子核原来所含的质子数为90。（2）因为动量相等，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比。所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹。14．用速度几乎是零的慢中子轰击静止的硼核（），产生锂核（）和粒子。已知中子质量，硼核质量，锂核质量，粒子质量。（计算结果均保留小数点后两位数字）（1）写出该反应的核反应方程。（2）求出该反应放出的能量。（3）若核反应中放出的能量全部变成生成核的动能，则锂核和粒子的动能各是多少？（相当于）【答案】（1）；（2）；（3），【解析】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可知核反应方程（2）根据质能方程可知放出的能量（3）由动量守恒可知由能量守恒可知而代入数据可得，15．钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态和α粒子，而铀核激发态立即衰变为铀核，并放出频率为υ的光子。已知的质量、的质量和α粒子的质量，真空中的光速为c，普朗克常量为h。（1）写出衰变方程；（2）忽略衰变放出光子的动量，求α粒子的动能。【答案】（1）；（2）【解析】（1）衰变方程为（2）设衰变后和α粒子的速度大小分别为v2、v3，根据动量守恒定律有根据能量守恒定律有联立以上两式解得16．受中子轰击时会发生裂变，产生和，同时放出200兆电子伏特的能量。现要建设发电能力是10万千瓦的核电站，用铀235作为原子锅炉的燃料。假设核裂变释放的能量的50%转化为电能。（1）写出核反应方程；（2）一天需要纯铀235的质量为多大？（阿伏伽德罗常数取6.02×1023个/摩尔）【答案】（1）+→++3；（2）0.21kg【解析】（1）核反应方程为+→++3（2）每一天的发电量为消耗的铀235核的个数为需要的纯铀235的质量为17．太阳现正处于主序星演化阶段，由于太阳内部含有大量的氘核，在高温环境下氘核不断发生核反应而释放大量的核能，使得太阳的质量逐渐的减小.两个氘核在高温环境下生成一个新核X同时释放一个中子，已知氘核、中子以及X核的质量分别为2.0136u、1.0087u、3.0150u，核反应时质量亏损1u向外