高中物理第3章原子核与放射性章末检测鲁科版选修3_5

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4B. 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||。

2021-2021学年鲁科版高中物理选修3-5 第3章原子核与放射性单元测试一、单项选择题1.以下说法中正确的选项是〔〕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. 核反响过程中假如核子的平均质量减小，那么要吸收核能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2.放射性衰变有多种途径，其中一种途径是先衰变成，而可以经一次衰变变成〔X 代表某种元素〕，也可以经一次衰变变成，和最后都衰变变成，衰变途径如下图，那么可知图中〔〕A. 过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变B. 过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变C. 过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变D. 过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变3.关于近代物理，以下说法正确的选项是〔〕A. α射线是高速运动的氦原子B. 中，表示质子C. 从金属外表逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D. 玻尔将量子观念引入原子领域，其理论可以解释氦原子光谱的特征4.是人工产生的放射性元素，产生后会自发的衰变为．关于衰变为，以下描绘正确的选项是〔〕A. 上述核反响属于α衰变B. 的半衰期随温度升高、压强增大而变小C. 上述核反响属于β衰变D. 的半衰期随着数量的减少而增大5.一块氡222放在天平的左盘时，需要天平的右盘加444g砝码，天平才能处于平衡，氡222发生α衰变，经过一个半衰期以后，欲使天平再次平衡，应从右盘中取出的砝码为( )A. 222gB. 8gC. 2gD. 4g6.关于原子构造及原子核的知识，以下判断正确的选项是〔〕A. 处于n=3的一个氢原子回到基态时一定会辐射三种频率的光子B. α射线的穿透才能比γ射线强C. 氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的总能量增大，电子的动能也增大D. 放射性元素的半衰期与压力、温度无关7.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衰变二、多项选择题8.以下说法正确的选项是〔〕A. Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了2B. 太阳辐射的能量最主要来自太阳内部的裂变反响C. 假设使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小D. 用14eV的光子照射处于基态的氢原子，可使其电离9.以下说法正确的选项是〔〕A. 原子核的结合能越大，其原子核越稳定B. 德布罗意认为电子具有波动性，且其波长与它的动量成反比C. 铀235 与铀238 原子核内的中子数不同，因此有不同的半衰期D. 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 个三、填空题年卢瑟福通过如下图的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现________．图中A为放射源发出的________粒子，B为________气．11.假设用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表原子的原子核内的中子数，那么对的原子来说x=________、y=________、z=________．12.钍232经过6次α衰变和4次β衰变后变成一种稳定的元素，这种元素的原子量为________，核电荷数为________．四、解答题13.某放射性元素质量为M ，测得每分钟放出1.2×104个β粒子，21天后再测，发现每分钟放出1.5×103个β粒子，该放射性元素的半衰期是多少？五、综合题14.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．〔1〕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C. 射线的物理、化学作用D. 以上三个选项都不是〔2〕以下图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．假如工厂消费的是厚度为1毫米的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是________射线．〔3〕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胰岛素的结晶是同一种物质，为此曾采用放射性同位素做________．15.碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．〔1〕碘131核的衰变方程：―→________(衰变后的元素用X表示)．〔2〕经过________天75 %的碘131核发生了衰变．答案解析局部一、单项选择题1.【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、核反响过程中假如核子的平均质量减小，说明核反响的过程中由质量亏损，属于要释放核能．故C错误；D、给疑心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．应选：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；根据核反响的过程中质量的变化断定是释放能量，还是吸收能量；γ射线的穿透才能最强；放射性同位素碘131能做示踪原子．2.【答案】A【解析】【解答】解：Bi经过①变化为X，质量数没有发生变化，为β衰变，经过③变化为Pb，质量数数少4，为α衰变，过程②变化为Ti，电荷数少2，为α衰变，过程④的电荷数增加1，为β衰变．所以选项A正确．应选：A【分析】根据α衰变和β衰变的本质原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4，一次β衰变后电荷数增加1，质量数不变．分析即可．3.【答案】D【解析】【解答】α射线是高速运动的氦核流，不是氦原子．故A错误．核聚变反响方程12H+13H-→24He+01n 中，01n表示中子．故B错误．根据光电效应方程E km= -W0，知最大初动能与照射光的频率成线性关系，不是成正比，故C错误．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论可以解释氢原子光谱的特征．故D 正确．【分析】α射线是高速运动的氦核流；根据电荷数守恒、质量数守恒判断核聚变方程的正误；根据光电效应方程得出最大初动能与照射光频率的大小关系；玻尔将量子观念引入原子领域，可以很好解释氢原子光谱，但不能解释氦原子光谱特征4.【答案】C【解析】【解答】解：产生后会自发的衰变为．反响方程式，→ + ；A、假设发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，质量数减少4，质子数减少2，所以中子减少2，故A错误；B、半衰期与外界因素无关，B错误；C、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，C正确；D、半衰期是统计规律，对少数原子是没有意义的，且半衰期是不变，D错误．应选：C【分析】α衰变生成核原子核，β衰变生成的电子是其中的中子转化为质子同时生成的，半衰期是统计规律，与外界因素无关．5.【答案】D【解析】【解答】衰变前氡的质量为444g，摩尔质量为222g/mol，故共2mol氡。

教学资料参考范本【2019-2020】高中物理第3章原子核与放射性章末整合提升学案鲁科版选修3_5撰写人：__________________部门：__________________时间：__________________一、对核反应方程及类型的理解1．核反应方程的比较2.解题时注意事项(1)熟记一些粒子的符号：α粒子(He)、质子(H或p)、中子(n)、电子(e)、正电子(e)、氘核(H)、氚核(H)(2)注意在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒．【例1】在下列四个核反应中，X表示中子的是________；属于原子核的人工转变的是________．A.N＋He―→O＋XB.Al＋He―→P＋XC.H＋H―→He＋XD.U＋X―→Sr＋Xe＋10X答案BCD AB解析在核反应中，不管是什么类型的核反应，都遵守电荷数守恒和质量数守恒．据此，可以判断未知粒子属于什么粒子，在A中，未知粒子的质量数为：14＋4＝17＋x，x＝1，其电荷数为：7＋2＝8＋y，y＝1，即未知粒子是质子(H)；对B，未知粒子的质量数：27＋4＝30＋x，x＝1，其电荷数为：13＋2＝15＋y，y＝0，所以是中子(n)；对C，未知粒子的质量数为：2＋3＝4＋x，x＝1，电荷数为：1＋1＝2＋y，y＝0，也是中子(n)；对D，未知粒子质量数为235＋x＝90＋136＋10x，x＝1，电荷数为：92＋y＝38＋54＋10y，y＝0，也是中子(n)．故方程中X是中子的核反应为B、C、D.属于原子核的人工转变的是A、B.针对训练完成下列核反应方程．A.7N＋He―→8O＋________B.P―→Si＋________C. U＋n―→Sr＋54Xe＋________D.H＋H―→________＋n其中属于衰变的是________，属于人工转变的是________．答案H e 10n He B A解析根据电荷数守恒和质量数守恒可完成核反应方程，然后由核反应的类型即可判断出反应的类型．二、半衰期及衰变次数的计算1．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间．计算公式：n＝Nn或m＝Mn，其中n＝，T1/2为半衰期．2．确定衰变次数的方法(1)X―→Y＋nHe＋me根据质量数、电荷数守恒得A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m二式联立求解得α衰变次数n和β衰变次数m.(2)根据α衰变和β衰变(β衰变质量数不变)直接求解．【例2】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”．(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后所剩下的Be占开始时的________．答案(1)He或α(2)或12.5%解析(1)由质量数和电荷数守恒可得答案为He或α；(2)由题意可知经过了3个半衰期，故剩余的Be的质量m＝m03＝m0，故应填或12.5%.【例3】放射性元素U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成Bi，而Bi可以经一次衰变变成X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成Tl，X和Tl最后都变成Pb，衰变路径如图1所示．则( )图1A．a＝82，b＝211B.Bi―→X是β衰变，Bi―→Tl是α衰变C.Bi―→X是α衰变，Bi―→Tl是β衰变D.Tl经过一次α衰变变成Pb答案B解析 由Bi―→X，质量数不变，说明发生的是β衰变，同时知a ＝84.由Bi―→Tl 是核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b ＝206，由Tl―→Pb 发生了一次β衰变．故选B. 三、α衰变和β衰变在磁场中的运动轨迹分析α衰变和β衰变在磁场中的运动轨迹，一般思路为： 1．衰变过程中，质量数守恒、电荷数守恒． 2．衰变过程中动量守恒．3．带电粒子垂直于磁场方向做匀速圆周运动时洛伦兹力提供向心力． 4．静止的原子核发生α衰变和β衰变的规律以及它们在磁场中运动的轨迹特点如下表：【例4】 一个静止的氮核14 7N俘获了一个速度为2.3×107m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核，设B、C的速度方向与中子方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106m/s，B、C在同一磁场中做圆周运动的半径之比R B ∶R C ＝11∶30，轨迹如图2所示，求：图2(1)C核的速度大小．(2)根据计算判断C核是什么？(3)写出核反应方程．答案(1)3×106 m/s(2)氦原子核(3)N＋n→B＋He解析氦核吸收了一个中子变成复核不稳定，发生衰变，整个过程中，中子、氮核以及两个新核组成的系统过程前后都不受外界的干扰，所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒，利用这一点，可求出C核的速度，然后根据粒子在磁场中的运动情况就可以判断出新核的种类，写出核反应方程．氮核俘获中子到衰变成B、C两个新核的过程中动量守恒mnvn＝mBvB＋mCvC，①根据衰变规律，可知C核的质量数为14＋1－11＝4.由此解得vC＝3×106 m/s.再由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的知识R＝可得qB＝＝＝②qCqB＋qC＝7.③将②③联立，qC＝2，而mC＝4，则C核是氦原子核，核反应方程式是N＋n→B＋He.。

原子物理单元测试（B 卷）说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答共100分，考试时间90分钟第Ⅰ卷（选择题共40分）一、本题共10小题，每小题4分，共40分在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分1 1999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委在人民大会堂隆重表彰为研制“两弹一星”作出突出贡献的科学家下列核反应方程中属于研究“两弹”的基本核反应方程式是（ ）A →B →Xe 1365410C →Th 23490D →解析：本题考查重核裂变和轻核聚变的核反应方程“两弹”是指原子弹和氢弹，原理分别为重核裂变和轻核聚变，B 为重核裂变方程之一，答案BD2下图为查德威克研究原子核内部结构的实验示意图，由天然放射性元素钋（Th 23490Pu 23994Pu 23994Pu 23994Pu 23994n ，氦核的质量为m α，下列关系式正确的是 （ ）α=2m n α＜2m n α＞2m nD 以上关系都不对解析：本题考查质量亏损两个质子和两个中子结合成氦核时放出能量， 答案B第Ⅱ卷（非选择题共60分）二、本题共5小题，每小题4分，共20分把答案填在题中的横线上11根据宇宙大爆炸理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽现风采的时期从大爆炸的瞬间产生夸克、轻子、胶子等粒子，到电子与原子核结合成原子，先后经历了四个时代，它们是： 、 、 、解析：根据宇宙大爆炸理论，“粒子家族”在大爆炸开始，到形成原子这105时间内，先后经历了强子时代、轻子时代、核合成时代、复合时代答案强子时代轻子时代核合成时代复合时代12雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（νe ）而获得了2022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满615 t 四氯乙烯（C 2C 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，其核反应方程为v e →已知的质量为 58 u, 的质量为 91 u, 的质量为 55 u,1 u 质量对应的能量为 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解析：上面核反应过程增加的质量： Δm = 91 u 55 58 u= 88 u 应吸收的能量：ΔE =Δmc 2= 88× MeV= MeV 答案 MeV13一个正电子和一个负电子相遇会发生湮灭而转化为一对光子，设正、负电子的质量均为m ，普朗克常量为h ，则这一对光子的频率为解析：本题考查质能方程及光子论2mc 2=2hv 则v =hm c 2答案hm c 214已知质子的质量为 227 u ，中子的质量为 665 u ，它们结合成碳核的质量为 000 u ，放出的能量为 MeV解析：本题考查质能方程ΔE =Δmc 2=［6× 227 665-12］× MeV= MeV 答案15一个中子和一个质子结合成氘核时要放出 MeV 的能量，这些能量以γ光子的形式辐射出来这一过程的核反应方程是 ，质量亏损为 g,此光子的波长为 m解析：本题考查核反应方程及质量亏损 核反应方程为→γ由ΔE =Δmc 2得Δm =2cE ∆=4×10-30g 由ΔE =hλc 得λ=Ehc ∆=×10-13m 答案→γ4×10-30×10-13三、本题共4小题，共40分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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16（8分）中子、质子、氘核D 的质量分别为m n 、m D -m n c 2质子和中子获得的总动能是：ΔEE 所以中子的动能为：E n =21ΔEE = 21［m D -m n c 2E ］ 答案r → 21［m D -m n c 2E ］17（10分）放射性同位素C 被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，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，会形成很不稳定的，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年试写出此核反应方程（2）若测得一古生物遗骸中的含量只有活体中的%，则此遗骸距今约有多少年 解析：本题考查核反应方程及它的实际应用 （1）此衰变的核反应方程：→ →（2）活体中的含量不变，生物死亡后，遗骸中的按其半衰期变化，设活体中的含量为N 0，遗骸中的含量为N ，由半衰期的定义得：N =21）N 0即=21 所以t=3 t =3τ=17 190年答案（1）→ →（2）17 19018（10分）受中子轰击时会发生裂变，产生Ba 13956和，同时放出能量已知每个铀核裂变释放的平均能量为200 MeV （1）写出核反应方程;（2）现在要建设发电功率为5×105W 的核电站，用作核燃料，假设核裂变释放的能量一半转化为电能，那么该核电站一天消耗多少千克（阿伏加德罗常数取×1023 mo -1）解析：（1）核反应方程→Ba 139563200 MeV（2）电站一天发出的电能E 1= g ，核裂变释放的能量为 E 2=m ×103××1023×200×106××10-19/235 ② 由能量转化得E 1=ηE 2③由①②③式得m = g 答案（1）→Ba 139563200 MeV（2） g1912分1920年，质子已被发现，英国物理学家卢瑟福曾预言可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子1930年发现，在真空条件下用α射线轰击铍（）时，会产生一种看不见的、贯穿力极强的不知名射线和另一种粒子经过研究发现，这种不知名射线具有如下的特点：①在任意方向的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度小于光速的十分之一；③用它轰击含有氢核的物质，可以把氢核打出来；用它轰击含有氮核的物质，可以把氮核打出来，并且被打出的氢核的最大速度v H 和被打出的氮核的最大速度v N 之比近似等于15∶2若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核碰前氢核和氮核可以为静止，之比等于1∶14（1）写出α射线轰击铍核的核反应方程；（2）试根据上面所述的各种情况，通过具体分析说明该射线是不带电的，但不是γ射线，而是由中子组成的解析：（1）→（2）由①可知，该射线在任何方向的磁场中均不发生偏转，因此该射线不带电 由②可知，该射线速度小于光速，所以它不是γ射线由③可知，由于碰撞中无机械能损失，当被打出的氢核和氮核的速度为最大值时，，碰撞前速度为v 0，与氢核碰撞后速度为v 1，与氮核碰撞后速度为v 2，则有mv 0=mv 1M H v H21mv 02=21mv 1221M H v H 2 解得v H =H2M m m v +同理得v N =NM m m v +02由题意知215N H =v v ,114H N =M M 解得m =M H即该粒子的质量与氢核（质子）的质量相近，因此这种粒子是中子 答案（1）→ （2）略。

第3章原子核与放射性一、对核反应方程及类型的理解1．核反应方程的比较2.解题时注意事项(1)熟记一些粒子的符号：α粒子(42He)、质子(11H或p)、中子(10n)、电子(0－1e)、正电子(0＋1e)、氘核(21H)、氚核(31H)(2)注意在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒．【例1】在下列四个核反应中，X表示中子的是________；属于原子核的人工转变的是________．A.14 7N＋42He―→17 8O＋XB.2713Al＋42He―→3015P＋XC.21H＋31H―→42He＋XD.235 92U＋X―→9038Sr＋136 54Xe＋10X答案BCD AB解析在核反应中，不管是什么类型的核反应，都遵守电荷数守恒和质量数守恒．据此，可以判断未知粒子属于什么粒子，在A中，未知粒子的质量数为：14＋4＝17＋x，x＝1，其电荷数为：7＋2＝8＋y，y＝1，即未知粒子是质子(11H)；对B，未知粒子的质量数：27＋4＝30＋x，x＝1，其电荷数为：13＋2＝15＋y，y＝0，所以是中子(10n)；对C，未知粒子的质量数为：2＋3＝4＋x，x＝1，电荷数为：1＋1＝2＋y，y＝0，也是中子(10n)；对D，未知粒子质量数为235＋x＝90＋136＋10x，x＝1，电荷数为：92＋y＝38＋54＋10y，y＝0，也是中子(10n)．故方程中X是中子的核反应为B、C、D.属于原子核的人工转变的是A、B.针对训练完成下列核反应方程．A.147N＋42He―→178O＋________B.3015P ―→3014Si ＋________C. 23592U ＋10n ―→9038Sr ＋13654Xe ＋________ D.21H ＋31H ―→________＋10n其中属于衰变的是________，属于人工转变的是________． 答案 11H＋1e 1010n 42He B A解析 根据电荷数守恒和质量数守恒可完成核反应方程，然后由核反应的类型即可判断出反应的类型．二、半衰期及衰变次数的计算1．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间．计算公式：n ＝N ⎝ ⎛⎭⎪⎫12n 或m ＝M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12n，其中n ＝t T 1/2，T 1/2为半衰期．2．确定衰变次数的方法 (1)AZ X ―→A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e 根据质量数、电荷数守恒得A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m二式联立求解得α衰变次数n 和β衰变次数m .(2)根据α衰变和β衰变(β衰变质量数不变)直接求解．【例2】 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”．(1)完成“氦燃烧”的核反应方程：42He ＋________―→84Be ＋γ. (2)84Be 是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16s.一定质量的84Be ，经7.8×10－16s 后所剩下的84Be 占开始时的________．答案 (1)42He 或α (2)18或12.5%解析 (1)由质量数和电荷数守恒可得答案为42He 或α；(2)由题意可知经过了3个半衰期，故剩余的84Be 的质量m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫123＝18m 0，故应填18或12.5%.【例3】 放射性元素23892U 衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成21083Bi ，而21083Bi 可以经一次衰变变成210a X(X 代表某种元素)，也可以经一次衰变变成 b81Tl ，210a X 和 b81Tl 最后都变成20682Pb ，衰变路径如图1所示．则( )图1A ．a ＝82，b ＝211B.21083Bi ―→210a X 是β衰变，21083Bi ―→ b81Tl 是α衰变 C.21083Bi ―→210a X 是α衰变，21083Bi ―→ b81Tl 是β衰变 D. b81Tl 经过一次α衰变变成20682Pb 答案 B解析 由21083Bi ―→210a X ，质量数不变，说明发生的是β衰变，同时知a ＝84.由21083Bi ―→ b81Tl 是核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b ＝206，由20681Tl ―→20682Pb 发生了一次β衰变．故选B.三、α衰变和β衰变在磁场中的运动轨迹分析α衰变和β衰变在磁场中的运动轨迹，一般思路为： 1．衰变过程中，质量数守恒、电荷数守恒． 2．衰变过程中动量守恒．3．带电粒子垂直于磁场方向做匀速圆周运动时洛伦兹力提供向心力．4．静止的原子核发生α衰变和β衰变的规律以及它们在磁场中运动的轨迹特点如下表：【例4】 一个静止的氮核147N 俘获了一个速度为2.3×107m/s 的中子生成一个复核A ，A 又衰变成B 、C 两个新核，设B 、C 的速度方向与中子方向相同，B 的质量是中子的11倍，速度是106m/s ，B 、C 在同一磁场中做圆周运动的半径之比R B ∶R C ＝11∶30，轨迹如图2所示，求：图2(1)C 核的速度大小．(2)根据计算判断C 核是什么？ (3)写出核反应方程．答案 (1)3×106m/s (2)氦原子核(3)14 7N ＋10n→11 5B ＋42He解析 氦核吸收了一个中子变成复核不稳定，发生衰变，整个过程中，中子、氮核以及两个新核组成的系统过程前后都不受外界的干扰，所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒，利用这一点，可求出C 核的速度，然后根据粒子在磁场中的运动情况就可以判断出新核的种类，写出核反应方程．氮核俘获中子到衰变成B 、C 两个新核的过程中动量守恒m n v n ＝m B v B ＋m C v C ，①根据衰变规律，可知C 核的质量数为14＋1－11＝4. 由此解得v C ＝3×106m/s.再由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的知识R ＝mv Bq可得q B q C ＝m B v B R C m C v C R B ＝11×106×304×3×106×11＝52② q B ＋q C ＝7.③将②③联立，q C ＝2，而m C ＝4，则C 核是氦原子核，核反应方程式是147N ＋10n→115B ＋42He.。

同位素应用1. 放射性同位素在工业上的应用（1）工业同位素示踪放射性同位素的探测灵敏度极高，这是常规的化学分析无法比拟的。

利用微量同位素动态追踪物质的运动规律是放射性示踪不可替代的优势。

目前，这一技术已广泛用于石油、化工、冶金、水利水文等部门，并取得显著的经济效益。

（2）同位素电池放射性同位素在进行核衰变时释放的能量，可以用作制造特种电源——同位素电池。

这种电池是目前人类进行深空探索唯一可用的能源。

空间同位素电池（如钚-238电池）的特点是：不需对太阳定向，小巧紧凑，使用寿命长。

（3）同位素监控仪表放射性同位素放出的射线作为一种信息源可取得工业过程中的非电参数和其他信息。

根据这一原理制作的各种同位素监控仪表，如料位计、密度计、测厚仪、核子秤、水分计、γ射线探伤机和离子感烟火灾报警器等可用来监控生产流程，实现无损检测，以及探知火情等。

（4）辐射加工方面辐射加工是利用电离辐射作为一种先进的手段对物质和材料进行加工处理的一门技术。

这种加工方式目前已在交联线缆、热缩材料、橡胶硫化、泡沫塑料、表面固化、医疗用品消毒、食品辐照保藏以及废水、废气处理等领域取得显著成效，形成产业规模。

2. 同位素在农业上的应用（1）辐射育种辐射育种，是利用γ射线等射线诱发作物基因突变，获得有价值的新突变体，从而育成优良品种。

我国辐射突变育种的成就突出育成的新品种占世界总数的四分之一。

特别是粮、棉、油等作物的推广，取得了显著的增产效果。

（2）示踪技术同位素示踪在农业中的应用主要是从事肥料与农药的效用和机理研究、有害物质的分解与残留探测、畜牧兽医研究，以及农用水利方面检查测定堤坝、水库的泄漏等。

另外还可以用于生物固氮、家畜疾病诊断及其妊娠预测等方面的研究。

（3）昆虫辐射不育昆虫受到电离辐射照射可使昆虫丧失生殖能力，从而降低害虫的数量，进一步达到防治甚至根除害虫的目的。

昆虫辐射不育是一种先进的生物防治方法，不存在农药的环境污染问题。

第3章原子核与放射性一、对核反应方程及类型的理解1．核反应方程的比较2。

解题时注意事项(1)熟记一些粒子的符号:α粒子（42He）、质子（错误!H或p）、中子(错误!n)、电子(错误!e)、正电子(0，＋1e）、氘核(错误!H)、氚核（错误!H）(2)注意在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合问题时,还有动量守恒和能量守恒．【例1】在下列四个核反应中，X表示中子的是________；属于原子核的人工转变的是________．A.错误!N＋错误!He―→错误!O＋XB。

错误!Al＋错误!He―→错误!P＋XC.21H＋3，1H―→错误!He＋XD.235 92U＋X―→90，38Sr＋错误!Xe＋10X答案BCD AB解析在核反应中，不管是什么类型的核反应，都遵守电荷数守恒和质量数守恒．据此,可以判断未知粒子属于什么粒子,在A中，未知粒子的质量数为：14＋4＝17＋x，x＝1，其电荷数为：7＋2＝8＋y，y＝1，即未知粒子是质子(错误!H)；对B,未知粒子的质量数:27＋4＝30＋x,x＝1，其电荷数为：13＋2＝15＋y，y＝0，所以是中子（错误!n)；对C，未知粒子的质量数为：2＋3＝4＋x，x＝1，电荷数为:1＋1＝2＋y,y＝0，也是中子（错误! n）；对D，未知粒子质量数为235＋x＝90＋136＋10x，x＝1，电荷数为：92＋y＝38＋54＋10y,y＝0，也是中子（错误!n）．故方程中X是中子的核反应为B、C、D。

属于原子核的人工转变的是A、B。

针对训练完成下列核反应方程．A.错误!7N＋错误!He―→错误!8O＋________B.错误!P―→错误!Si＋________C。

错误!U＋错误!n―→错误!Sr＋错误!54Xe＋________D.错误!H＋错误!H―→________＋错误!n其中属于衰变的是________,属于人工转变的是________．答案1，1H 0＋1e 10错误!n 错误!He B A解析根据电荷数守恒和质量数守恒可完成核反应方程，然后由核反应的类型即可判断出反应的类型．二、半衰期及衰变次数的计算1．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间．计算公式:n＝N错误!n或m＝M错误!n，其中n＝错误!，T为半衰期．1/22．确定衰变次数的方法（1)错误!X―→错误!Y＋n错误!He＋m错误!e根据质量数、电荷数守恒得A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m二式联立求解得α衰变次数n和β衰变次数m。

原子核结构1.天然放射现象说明( ) A.原子不是单一的基本粒子 B.原子核不是单一的基本粒子 C.原子内部大部分是空的D.原子是由带正电和带负电的基本粒子组成的 2.以下说法中正确的是( )A.原子中含有带负电的电子，所以原子带负电B.原子核中的质子数，一定跟核外电子数相等C.用α粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分D.绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于核电荷跟质子电荷之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子3.氢有三种同位素，分别是氕H 11、氘H 21、氚H 31，则( ) A.它们的质子数相等 B.它们的核外电子数相等 C.它们的核子数相等 D.它们的中子数相等4.人类探测月球发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以作为未来核聚变的重要原料之一。

氦的该种同位素应表示为( ) A.He 43 B.He 32 C.He 42D.He 335.目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u 夸克和d 夸克的两类夸克组成，u 夸克带电荷量为e 32，d 夸克带电荷量为e 31，e 为元电荷。

下列论断中可能正确的是( ) A.质子由1个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成 B.质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成 C.质子由1个u 夸克和2个d 夸克组成，中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成 D.质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和1个d 夸克组成6.如下图所示，由天然放射性元素钋(Po)放出射线x 1，轰击铍Be)(94时会产生粒子流x 2，用粒子流x 2轰击石蜡时会打出粒子流x 3，经研究知道( )A.x 1为α粒子，x 2为中子B.x 2为中子，x 3为质子C.x 2为质子，x 3为中子D.x 1为质子，x 2为中子7.在下列4个核反应方程中，X 表示质子的是( ) A.X Si P 30143015+→ B.X Th U 2349223892+→C. X Mg n Al 2712102713+→+ D. X P He Al 3015102713+→+8.有关O 168、O 178、O 188三种同位素的比较，试回答下列问题：(1)三种同位素哪一种粒子是不相同的( ) A.质子 B.中子 C.电子(2)三种同位素中，哪一个质量最大?____________。

第3章 原子核与放射性[自我校对]①氮 ②178O ＋11H ③查德威克 ④126C ＋10n⑤质子 ⑥N ⎝ ⎛⎭⎪⎫12 ⑦M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12⑧42He ⑨ 0－1e_________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________1.放射性元素的原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化称为衰变． 2．衰变规律电荷数和质量数都守恒． 3．衰变的分类(1)α衰变的一般方程：A Z X→A －4Z －2Y ＋42He ，每发生一次α衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数减小2，质量数减少4.α衰变的实质：是某元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子(即氦核)．(核内211H ＋210n→42He)(2)β衰变的一般方程：A Z X→A Z ＋1Y ＋0－1e.每发生一次β衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数增加1，质量数不变．β衰变的实质：是元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子(核内10n→11H ＋0－1e)．＋β衰变：3015P→3014Si ＋01e.(3)γ射线是伴随α衰变或β衰变同时产生的，γ射线不改变原子核的电荷数和质量数．γ射线实质：是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出的光子．4．半衰期不同元素的半衰期是不一样的，其差别可以很大．例如，有的半衰期可以达到几千年甚至上万年，也有的半衰期不到1秒．在一个半衰期T 1/2内，将有一半的原子核发生衰变，经过时间t 后，则剩余没有衰变的原子核个数N ＝N 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12，或没有衰变的原子核质量m ＝M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12，公式适用于大量的原子核，该规律是宏观统计规律，对个别原子核无意义．238 92U 放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成210 83Bi ，而21083Bi可以经一次衰变变成210a X(X 代表某一种元素)，也可以经一次衰变变成 b81Ti ，210a X 和 b81Ti 最后都变成20682Pb ，衰变路径如图3­1所示，则图中( )A ．a ＝84，b ＝206B ．①是β衰变，②是α衰变C ．①是α衰变，②是β衰变 D. b81Ti 经过一次α衰变变成20682Pb E. b81Ti 经过一次β衰变变成20682Pb 【解析】210 83Bi 经一次衰变变成210a X ，由于质量数不变，所以只能发生了一次β衰变，电荷数增加1即a ＝83＋1＝84，①是β衰变，21083Bi 经一次衰变变成 b81Ti ，由于电荷数减少2，所以只能发生了一次α衰变，质量数减少4，即b ＝210－4＝206，②是α衰变，故A 、B 正确，C 错误；20681Ti 变成20682Pb ，质量数不变，电荷数增加1，所以只能经过一次β衰变，故D 项错误，E 项正确．【答案】 ABE1.2.核反应遵守两个守恒：核电荷数守恒，质量数守恒．3．核反应方程用“→”表示核反应的方向，不能用等号；熟记常见粒子的符号，如：4．确定衰变次数的方法根据质量数、核电荷数守恒得Z＝Z′＋2n－m A＝A′＋4n二式联立求解得α衰变次数n，β衰变次数m.一个质子以1.0×107m/s的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核．已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列说法正确的是( )【导学号：18850046】A．核反应方程为2713Al＋11H→2814SiB．核反应方程为2713Al＋10n→2814SiC．硅原子核速度的数量级为107 m/s，方向跟质子的初速度方向一致D．硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向跟质子的初速度方向一致E．质子撞击铝原子核变成硅原子核的过程属于原子核的人工转变反应【解析】由核反应中电荷数和质量数守恒可知A选项正确，B选项错误；由动量守恒定律求得硅原子速度的数量级为105 m/s，即D选项正确，C选项错误；用质子撞击铝原子核变成硅原子核的过程属于原子核的人工转变反应，E正确．【答案】ADE(1)衰变过程中，质量数守恒、电荷数守恒．(2)衰变过程中动量守恒．(3)带电粒子垂直于磁场方向做匀速圆周运动时洛伦兹力提供向心力．(4)当静止的原子核在匀强磁场中发生衰变且衰变后粒子运动方向与磁场方向垂直时，大圆一定是α粒子或β粒子的轨迹，小圆一定是反冲核的轨迹．α衰变时两圆外切(如图3­2甲所示)，β衰变时两圆内切(如图乙所示)．如果已知磁场方向，还可根据左手定则判断绕行方向是顺时针还是逆时针．图3­2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粒子和反冲核的轨道半径之比为R1∶R2＝44∶1，如图3­3所示，则( )图3­3A．α粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反B．原来放射性元素的原子核电荷数为88C．反冲核的核电荷数为88D．α粒子和反冲核的速度之比为1∶88E．原来放射性元素的原子核电荷数为90【解析】微粒之间相互作用的过程遵循动量守恒定律，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，选项A正确．放出的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动．由Bqv ＝m v 2R 得R ＝mvBq若原来放射性元素的原子核电荷数为Q ，则 对α粒子：R 1＝p 1B ·2e对反冲核：R 2＝p 2B Q －e由于p 1＝p 2，且R 1∶R 2＝44∶1， 解得Q ＝90，故选项C 、E 正确，B 错误． 它们的速度大小与质量成反比，故选项D 错误． 【答案】 ACE(1)根据衰变后粒子在磁场中的运动轨迹是外切圆还是内切圆判断是α衰变还是β衰变．(2)无论是哪种核反应，反应过程中一定满足质量数守恒和核电荷数守恒．1.用大写字母代表原子核，E 经α衰变成为F ，再经β衰变成为G ，再经α衰变成为H .上述系列衰变可记为下式：E ――→αF ――→βG ――→αH ，另一系列衰变如下：P ――→βQ ――→βR ――→αS .已知P 和F 是同位素，则( )A ．Q 和G 是同位素，R 和E 是同位素B ．R 和E 是同位素，S 和F 是同位素C ．R 和G 是同位素，S 和H 是同位素D ．Q 和E 是同位素，R 和F 是同位素 E ．P 和S 是同位素，Q 和G 是同位素【解析】 由于P 和F 是同位素，设它们的质子数为n ，则其他各原子核的质子数可分别表示如下：n ＋2E ――→αn F ――→βn ＋1G ――→αn －1H ，n P ――→βn ＋1Q ――→βn ＋2R ――→αn S ，由此可以看出R 和E 是同位素，S 、P 和F 是同位素，Q 和G 是同位素．故选项A 、B 、E 均正确．【答案】 ABE2．一个静止的放射性同位素的原子核3015P 衰变为3014Si ，另一个静止的天然放射性元素的原子核234 90Th 衰变为23491Pa ，在同一磁场中，得到衰变后粒子的运动径迹1、2、3、4，如图3­4所示，则这四条径迹依次是( )【导学号：18850047】图3­4A ．图中1、2为23490Th 衰变产生的23491Pa 和 0－1e 的轨迹，其中2是电子 0－1e 的轨迹 B ．图中1、2为3015P 衰变产生的3014Si 和01e 的轨迹，其中2是正电子01e 的轨迹 C ．图中3、4是3015P 衰变产生的3014Si 和01e 的轨迹，其中3是正电子01e 的轨迹 D ．图中3、4是3015P 衰变产生的3014Si 和01e 的轨迹，其中4是正电子01e 的轨迹 E ．图中3、4轨迹中两粒子在磁场中旋转方向相同 【解析】3015P→3014Si ＋01e(正电子)，产生的两个粒子，都带正电，应是外切圆，由R ＝mvqB，电荷量大的半径小，故3是正电子，4是3014Si.23490Th→23491Pa ＋ 0－1e ，产生的两个粒子，一个带正电，一个带负电，应是内切圆，由R ＝mv qB知，电荷量大的半径小，故1是23491Pa,2是电子，故A 、C 项正确；由动量守恒定律可知，静止的3015P 核发生衰变时生成的3014Si 和正电子01e 速度方向相反，但在磁场中旋转的方向相同，同为逆时针方向或同为顺时针方向，E 正确．【答案】 ACE3．放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时，往往会同时伴随________辐射．已知A 、B 两种放射性元素的半衰期分别为T 1和T 2，经过t ＝T 1·T 2时间后测得这两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比m A ∶m B ＝________.【解析】 放射性元素的原子核在α衰变或β衰变时，多余的能量将以γ光子的形式释放，因此伴随γ辐射．放射性元素经过一段时间t 后的剩余质量m ＝m 02t T(其中T 为该放射性元素的半衰期)．可得m A 2T 1T 2T 1＝m B2T 1T 2T 2，得m A ∶m B ＝2T 2∶2T 1.【答案】 γ 2T 2∶2T 14．1956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 的衰变来验证，其核反应方程是6027Co→A Z Ni ＋ 0－1e ＋νe.其中νe是反中微子，它的电荷量为零，静止质量可认为是零.【导学号：18850048】(1)在上述衰变方程中，衰变产物A Z Ni的质量数A是________，核电荷数Z是________．(2)在衰变前6027Co核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物Ni和0－1e的运动径迹不在一条直线上，如果认为衰变产物只有Ni和0－1e，那么衰变过程将违背_____守恒定律．(3)6027Co是典型的γ放射源，可用于作物诱变育种．我国应用该方法培育出了许多农作物新品种，如棉花高产品种“鲁棉1号”，年种植面积曾达到3 000多万亩，在我国自己培育的棉花品种中栽培面积最大．γ射线处理作物后主要引起________，从而产生可遗传的变异．【解析】(1)根据质量数和电荷数守恒，核反应方程为：6027Co→6028Ni＋0－1e＋νe，由此得出两空分别为60和28.(2)衰变过程遵循动量守恒定律．原来静止的核动量为零，分裂成两个粒子后，这两个粒子的动量和应还是零，则两粒子径迹必在同一直线上．现在发现Ni和0－1e的运动径迹不在同一直线上，如果认为衰变产物只有Ni和0－1e，就一定会违背动量守恒守律．(3)用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生突变，从而培育出优良品种．【答案】(1)60 28 (2)动量(3)基因突变5．1934年，约里奥—居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除了测到预料中的中子外，还探测到了正电子．正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子．更意外的是，拿走α放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期．原来，铝箔被α粒子击中后发生了如下反应：2713Al＋42He→3015P＋10n，这里的3015P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的．(1)写出放射性同位素3015P放出正电子的核反应方程；(2)放射性同位素3015P放出正电子的衰变称为正β衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正β衰变中的正电子从何而来？【解析】(1)核反应方程为3015P→3014Si＋0＋1e.(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正β衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子，同时放出正电子，核反应方程为11H→10n＋0＋1e.【答案】(1)3015P→3014Si＋0＋1e (2)原子核内的一个质子转换成一个中子放出正电子我还有这些不足：(1)_________________________________________________________(2)_________________________________________________________我的课下提升方案：(1)_________________________________________________________(2)_________________________________________________________。

第三章 原子核与放射性第1节 原子核结构一、质子和中子的发现(1)质子的发现：①实验：为探测原子核的结构，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子．②结论：质子是原子核的组成部分．(2)中子的发现①卢瑟福的预想：卢瑟福发现质子后，预想核内还有一种不带电的中性粒子，并给这种“粒子”起名为中子．②中子的发现是许多科学家研究的结晶．A ．1930年，用钋发出的α射线轰击铍时，会产生一种不受电场和磁场影响、穿透能力很强的射线．B ．1932年，约里奥·居里夫妇用这种射线轰击石蜡，能从石蜡中打出质子．C ．1932年，查德威克对云室中这种射线进行研究，发现这种射线是一种不带电、质量接近质子的粒子流，即为中子．二、原子核的组成(1)原子核的组成：由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，质子、中子统称为核子，原子核常用符号A Z X 表示．X 表示元素符号，A 表示质量数，Z 表示核电荷数． 基本关系：核电荷数＝质子数＝原子序数； 质量数＝质子数＋中子数＝核子数(2)同位素 具有相同质子数、不同中子数的原子，如氢的三种同位素11H 、21H 、31H.(3)核反应方程①核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．②意义：能够用人工方法改变原子核． ③书写核反应方程遵循的原则：核反应满足反应前、后电荷数和质量数都守恒．④确定未知核或粒子的方法：由反应前、后的已知核和粒子，依据守恒原则写出方程，判断未知核或粒子．1919年卢瑟福通过如图所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现了质子．图中A 为放射源发出的α粒子，B 为氮气．该实验的核反应方程：42He ＋14 7N →17 8O ＋11H.1．如图为卢瑟福发现质子的实验装置，M 是显微镜，S 是荧光屏，窗口F 处装铝箔，氮气从阀门T 充入，A 是放射源．在观察由质子引起的闪烁之前需进行的必要调整是( )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 上见不到质子引起的闪烁C ．充入氮气前，调整铝箔厚度，使S 上能见到质子引起的闪烁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2．二十世纪初，为了研究物质的内部结构，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、质子．如图所示，此装置是( )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 ．汤姆孙发现电子的实验装置D ．查德威克发现质子的实验装置3．(多选)已知22888Ra是22688R a的一种同位素，则下列说法正确的是()A．它们具有相同的质子数和不同的质量数B．它们具有相同的中子数和不同的原子序数C．它们具有相同的核电荷数和不同的中子数D．它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质4．以下几个原子核反应式中，X代表α粒子的反应式是()A.42He＋94Be―→126C＋XB.21H＋31H―→10n＋XC.23490Th―→23491Pa＋XD.3015P―→3014Si＋X5．在下列4个核反应方程中，X表示质子的是()A.3015P→3014Si＋XB.23892U→23490Th＋XC.2713Al＋10n→2712Mg＋XD.2713Al＋42He→3015P＋X6．(多选)三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦(42He)，则下面说法正确的是()A．X核比Z核多一个质子B．X核比Z核少一个中子C．X核的质量数比Z核的质量数大3D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍7．完成下列各核反应方程，并指出首次发现质子的核反应是________，首次发现中子的核反应是________．A.105B＋42He―→137N＋()B.94Be＋()→126C＋10nC.2713Al＋()→2712Mg＋11HD.147N＋42He―→178O＋()E.23892U→23490Th＋()F.2311Na＋()→2411Na＋11H【答案】10n 42He 10n 11H 42He 21H B式D式8．已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.(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】(1)88138(2)1.41×10－17 C(3)88第2节原子核衰变及半衰期一、放射线放射线的本质：①α射线是高速运动的氮原子核，速度约为光速的0.1倍，电离作用强，穿透能力很弱．②β射线是高速运动的电子流，速度约为光速的0.9倍，电离作用较弱，穿透本领较强．③γ射线是波长很短的电磁波，它的电离作用很弱，但穿透能力很强．二、原子核的衰变(1)衰变：原子核由于放出α射线或β射线而转变为新核的变化．(2)衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变为α衰变，放出β粒子的衰变为β衰变，而γ射线是伴随α射线或β射线产生的．(3)衰变规律Y.①α衰变：A Z X→42He＋A－4Z－2②β衰变：A Z X→0－1e＋A Z＋1Y.在衰变过程中，电荷数和质量数都守恒．(4)衰变的快慢——半衰期 ①放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间叫做半衰期． ②元素半衰期的长短由原子核自身因素决定，与原子所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关．三、放射性元素的衰变（1）衰变次数的计算方法设放射性元素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 ，则衰变方程为A Z X →A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m ，n ＝A －A ′4，m ＝A －A ′2＋Z ′－Z . （2）半衰期公式用T τ表示某放射性元素的半衰期，衰变时间用t 表示，如果原来的质量为M ，剩余的质量为m ，经过t T τ个半衰期，该元素的剩余质量变为m ＝M (12)t Tτ 若用N 和n 分别表示衰变前后的原子数，衰变公式又可写成n ＝N (12)t Tτ 1．天然放射现象的发现揭示了( )A ．原子不可再分B ．原子的核式结构C ．原子核还可再分D ．原子核由质子和中子组成2．关于天然放射现象，下列说法正确的是( )A ．α射线是由氦原子核衰变产生B ．β射线是由原子核外电子电离产生C ．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D ．通过化学反应不能改变物质的放射性3．在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示．该装置中探测器接收到的是( )A ．X 射线B ．α射线C ．β射线D ．γ射线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．(多选)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( )A ．是放射源质量减少一半所需的时间B ．是原子核半数发生衰变所需的时间C ．与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关D ．可以用于测定地质年代、生物年代等6．一个222 86Rn 衰变成218 84Po 并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g 222 84Rn 经过7.6天衰变掉222Rn的质量，以及22286Rn衰变成21884Po的过程放出的粒子是()86A．0.25 g，α粒子B．0.75 g，α粒子C．0.25 g，β粒子D．0.75 g，β粒子7．23892U衰变为22286Rn要经过m次α衰变和n次β衰变，则m、n分别为()A．2,4 B．4,2 C．4,6 D．16,68．放射性同位素14C可用来推算文物的“年龄”.14C的含量每减少一半要经过约5 730年．某考古小组挖掘到一块动物骨骼，经测定14C还剩余1/8，推测该动物生存年代距今约为()A．5 730×3年B．5 730×4年C．5 730×6年D．5 730×8年9．有甲、乙两种放射性元素，它们的半衰期分别是τ甲＝15天，τ乙＝30天，它们的质量分别为M甲、M乙，经过60天这两种元素的质量相等，则它们原来的质量之比M甲∶M乙是()A．1∶4B．4∶1 C．2∶1D．1∶210．（多选）将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图中表示的射线偏转情况正确的是()AD11．钋210经α衰变成为稳定的铅，其半衰期为138天．质量为64 g的钋210经过276天后，还剩多少克钋？生成了多少克铅？写出核反应方程．【答案】16 g47.09 g21084Po―→20682Pb＋42He12．23892U经一系列的衰变后变为20682Pb.(1)求一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)20682Pb与23892U相比，求质子数和中子数各少多少？(3)写出这一衰变过程的方程．【答案】(1)8 6 (2)1022 (3)23892U→20682Pb＋842He＋60－1e.第3节放射性的应用与防护一、放射性的应用(1)利用放射线使细胞变异或损害的特点，辐射育种、食品辐射保存、放射性治疗等．(2)放射性同位素电池：把放射性同位素衰变时释放的能量转换成电能的装置．(3)γ射线探伤：利用了γ射线穿透能力强的特点．(4)作为示踪原子对有关生物大分子结构及其功能进行研究．二、放射性污染和防护(1)放射性污染的主要来源：①核爆炸；②核泄漏；③医疗照射．(2)为了防止放射线的破坏，人们主要采取以下措施：①密封防护；②距离防护；③时间防护；④屏蔽防护．1．下列关于放射性同位素的一些应用的说法中不正确的是()A．利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用B．利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用C．利用射线改良品种是因为射线可使DNA发生变异D．在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子2．在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是()A．应该用α射线探测物体的厚度B．应该用α粒子放射源制成“烟雾报警器”C．医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素D．作为示踪原子能研究农作物在各季节吸收肥料成分的规律3．在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是()A．应该用α射线探测物体的厚度B．应该用γ粒子放射源制成烟雾报警器C．医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素D．放射育种中利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异4．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，大量使用了贫铀炸弹．贫铀是从金属中提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，而且残留物可长期危害环境．下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是()①由于爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害②爆炸后的弹片不会对人体产生危害③铀238的衰变速率很快④铀的半衰期很长A．①②B．③C．①④D．②④5．对放射性的应用和防护，下列说法正确的是()A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用B．核工业废料要放在厚厚的重金属箱内，沉于海底C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置D．对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的6．（多选）防止放射性污染的防护措施有()A．将废弃的放射性物质进行深埋B．将废弃的放射性物质倒在下水道里C．接触放射性物质的人员穿上铅防护服D．严格和准确控制放射性物质的放射剂量7．近年来，γ刀已成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成任务，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研制的螺旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务．则γ刀治疗脑肿瘤主要是利用了()A．γ射线具有很强的贯穿本领B．γ射线具有很强的电离本领C．γ射线具有很高的能量D．γ射线可以很容易地绕过阻碍物到达目的地8．2011年3月11日，日本东北部宫城县发生里氏9.0级强烈地震，地震导致福岛核电站发生泄漏，酿成了核泄漏事故，核泄漏事故会造成严重后果，其原因是()A．铀、钚等物质有放射性B．铀、钚等物质半衰期很长C．铀、钚等重金属有剧毒D．铀、钚等物质会造成爆炸。

第2、3、4、5章《原子结构》《原子核与放射性》《核能》《波与粒子》单元测试1现用波长为普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108 m/s)( )A.2种B.3种C.4种D.5种解析：λ＝400 nm光子的能量为：E＝h cλ＝4.97×10－19 J故可使铯、钙发生光电效应.答案：A2．在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度使光子只能一个一个地通过狭缝.实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些无规则的亮点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹.下列与这个实验结果相关的分析中，不正确．．．的是( )A.曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现无规则的亮点B.单个光子的运动没有确定的轨道C.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D.只有大量光子才能表现出波动性解析：少量的光子表现为粒子性，波动性不明显，大量的光子才表现为波动性，光子表现的波动性为一种概率波，故选项B、C、D正确.答案：A3．可见光的光子能量在1.61 eV～3.10 eV 范围内，若氢原子从高能级跃迁到量子数为n的低能级的谱线中有可见光，根据如图所示的氢原子能级图可判断n为( )A.1B.2C.3D.4解析：由题图可以看出，若n＝1，则由高能级向低能级跃迁时，释放出的光子的最小能量E＝E2－E1＝10.2 eV；若n＝2，则由高能级向低能级跃迁时释放出的光子的最小能量E＝E3－E2＝1.89 eV；若n＝3，则释放光子的最大能量E＝1.51 eV.由此可知，只有选项B正确.答案：B4．氢有三种同位素，分别是氕11H、氘21H、氚31H，则下列说法正确的是( )A.它们的质子数相等B.它们的核外电子数相等C.它们的核子数相等D.它们的中子数相等答案：AB5．下列说法正确的是( )A.玛丽·居里首先提出了原子的核式结构模型B.卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子C.查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子D.爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说解析：玛丽·居里首先发现了放射性元素镭，而不是提出原子的核式结构模型，故选项A 错误；卢瑟福在α粒子散射实验中并没有发现电子，故选项B 错误；根据物理学史可知选项C 、D 正确.答案：CD6．为了探究宇宙起源，“阿尔法磁谱仪”(AMS)将在太空中寻找“反物质”.所谓“反物质”是由“反粒子”构成的.“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反.由此可知反氢原子是( )A.由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成B.由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成C.由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成D.由1个不带电的中子和1个带正电荷的正电子构成解析：氢原子由一个电子和一个质子组成，根据“反物质”和“反粒子”的概念，可知反氢原子由一个带负电荷的反质子和一个带正电荷的正电子组成，故选项B 正确.答案：B7．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型.如图所示，虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹.在α粒子从a 点运动到b 点再运动到c 点的过程中，下列说法正确的是( )A.动能先增大，后减小B.电势能先减小，后增大C.电场力先做负功，后做正功，总功为零D.加速度先变小，后变大解析：α粒子从a 点运动到b 点的过程中电场力做负功，动能减小，电势能增大；从b 点运动到c 点的过程中电场力做正功，动能增大，电势能减小，故选项A 、B 错误；a 与c 在同一等势面上，故a →c 的过程中电场力做的总功为零，故选项C 正确；越靠近原子核，α粒子受到的电场力越大，加速度越大，故选项D 错误.答案：C8．已知氢原子的能级为：E 1＝－13.6 eV ，E 2＝－3.4 eV ，E 3＝－1.51 eV ，E 4＝－0.85 eV.现用光子能量介于11 eV ～12.5 eV 之间的某单色光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是( )A.照射光的光子一定会被某一能级态的氢原子吸收B.照射光的光子可能会被几个能级态的氢原子吸收C.激发后的氢原子发射的不同能量的光子最多有3种D.激发后的氢原子发射的不同能量的光子最多有2种解析：单色光的能量等于E 1－E 2＝11.2 eV 或E 1－E 3＝12.09 eV 时才能被基态原子吸收，此外不能被吸收，故选项A 、B 错误.若光子能量为12.09 eV 时，被激发后的氢原子处于n ＝3能级，可能发射3种光子，故选项C 正确、D 错误.答案：C9．关于下列核反应方程的说法中，正确的是( )3015P → 3014Si ＋X94Be ＋21H → 105B ＋Y42He ＋42He → 73Li ＋ZA.X 是质子，Y 是中子，Z 是正电子B.X 是正电子，Y 是质子，Z 是中子C.X 是中子，Y 是正电子，Z 是质子D.X 是正电子，Y 是中子，Z 是质子答案：D10．图示是原子核人工转变的实验装置示意图，A 是α粒子源，F 是铝箔，S 为荧光屏.在容器中充入氮气后屏S 上出现闪光，该闪光是由于( )A.α粒子射到屏上产生的B.α粒子从氮核里打出的粒子射到屏上产生的C.α粒子从F 上打出的某种粒子射到屏上产生的D.氮气能加速α粒子，从而穿过铝箔打在荧光屏上产生的解析：α粒子的贯穿能力很弱，无法穿过铝箔，充入氮气后反而有粒子穿过铝箔说明是α粒子与氮核反应生成了新的粒子.答案：B11．近几年来，朝鲜的“核危机”引起了全世界的瞩目，其焦点问题就是朝鲜核电站采用的是轻水堆还是重水堆.因为重水堆核电站在发电的同时还可以产生供研究核武器的钚239(239 94Pu)，这种239 94Pu 可由铀239(239 92U)经过衰变而产生，则( )A.239 94Pu 与239 92U 的核内具有相同的中子数B.239 94Pu 与239 92U 的核内具有相同的质子数C.239 92U 经过2次β衰变产生239 94PuD.239 92U 经过1次α衰变产生239 94Pu解析：239 94Pu 和239 92U 的质量数相同，但质子数和中子数都不相同，衰变方程为：239 92U→2 0－1e ＋23994Pu即239 92U 经过2次β衰变而产生239 94Pu.答案：C12．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，MM ′是荧光屏.实验时，发现在荧光屏O 、P 两处有亮斑，则能穿透厚纸板而到达荧光屏；β射线垂直进入磁场发生偏转，由左手定则知磁场方向垂直纸面向内.故选项C 正确.答案：C13．太阳内部进行着剧烈的轻核聚变反应.氦核是由4个质子聚变生成的，同时有正电子放出，正电子又会和负电子湮灭成一对光子，在这一核反应过程中放出4.5×10－12 J 的能量.已知现在太阳每秒辐射5.0×1026 J 的能量.(1)写出上述两个核反应的反应方程.(2)计算出太阳每秒产生的氦核数目及每年减少的质量.(结果保留两位有效数字)解析：(1)411H→42He ＋2 0＋1e 0－1e ＋ 0＋1e→2γ.(2)太阳每形成一个氦核产生的能量为4.5×10－12 J.太阳每秒发射的能量为5.0×1026 J ，所以每秒形成的氦核数目为：n ＝5×10264.5×10－12个＝1.1×1038个 一年内太阳释放的总能量为：E ＝5×1026×365×24×3600 J＝1.6×1034 J太阳每年减少的质量为：Δm ＝ΔE c2＝1.8×1017 kg.答案：(1)411H→42He＋20＋1e 0－1e＋0＋1e→2γ(2)1.1×1038个 1.8×1017 kg。

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4B. 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。

放射性基本知识1．放射性现象的发现1896年，法国物理学家贝可勒尔在研究物质的荧光时发现，某些铀盐可以放射一种人的眼睛看不见的射线，这种射线能穿过黑纸、玻璃、金属箔使照像底片感光；而且还观测到，靠近铀盐的空气被“电离”了，验电器可以检验出来。

1898年，居里夫人和施密特各自观测到，钍的化合物也能放出类似的射线。

居里夫人把这种现象称为放射性。

不久，她又发现了放射性更强的镭。

铅可以有效地阻挡射线。

1899 年，有科学家将镭源放入铅制造的容器中，容器开有一小孔，让镭的射线射出。

然后在射线的垂直方向施以磁场力，奇迹出现了，射线在磁场力作用下，分解为3束，科学家把它们分别命名为α、β、γ射线。

后来证明，偏转角度不大的α射线或者说α粒子就是氦原子核（带正电荷）；偏转角度大的那束命名为β射线是电子束（带负电荷）；中间不偏转的命名为γ射线，是电磁波，无电荷。

2．放射性核素核素是指核内具有确定数目的质子和中子并具有同一能态的原子。

核素分稳定的和不稳定的，不稳定的核素称为放射性核素。

当原子核内的质子和中子数失去一定比例时，就处于不稳定状态，这时原子核自发的衰变为另一个原子核，同时放出射线，这一过程称为核衰变。

某些核素可以自发的发生衰变，变成一种新的核素，同时放出一种或多种射线，这种特性就是放射性。

例如，考古鉴定文物年代使用的碳-14，它就衰变成氮-14。

氮-14是稳定核素。

现在已经知道的107种元素的1900多种同位素中，大约有300种是稳定核素；其余1600种是放射性核素，其中的大约60种是天然放射性核素，其它是人工制造的。

3．放射性活度和单位放射性活度是指一定量的放射性核素在单位时间内的衰变数，单位是“贝可勒尔”，简称贝可，符号为Bq；1Bq =1个衰变/秒。

所谓居里（符号Ci），是以前用的或者说习惯用的单位，居里与贝可的关系是：1居里=3.7×1010贝可。

4．电离辐射通过初级和次级过程引起物质电离，如α粒子、β粒子、质子、中子、X射线和γ射线等。