2015高中物理第十九章原子核单元测试题新人教版选修35

第1节原子核的组成1.物质发射射线的性质称为放射性。

放射性元素自发地发出射线的现象，叫做天然放射现象。

2．α射线是高速氦核流，β射线是高速电子流，γ射线是光子流。

3．原子核由质子和中子组成。

1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子，1932年查德威克证实了中子的存在。

4．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现天然放射现象，揭开了人们研究原子核结构的序幕。

一、天然放射现象1．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现某些物质具有放射性。

2．物质发射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象叫做天然放射现象。

3．原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线。

4．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)。

二、三种射线1．α射线：实际上就是氦原子核，速度可达到光速的110，其电离能力强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。

2．β射线：是高速电子流，它速度很大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，电离能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。

3．γ射线：呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10 m以下，它的电离作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板或几十厘米厚的混凝土。

三、原子核的组成1．质子的发现卢瑟福用α粒子轰击氮原子核获得了质子。

2．中子的发现(1)卢瑟福预言：原子核内可能还存在另一种粒子，它的质量与质子相同，但是不带电，他把这种粒子叫做中子。

(2)查德威克用α粒子轰击铍(49Be)原子核获得了中子。

3．原子核的组成原子核由质子、中子组成，它们统称为核子。

4．原子核的电荷数(Z)等于原子核的质子数，等于原子序数。

5．原子核的质量数(A)等于质子数与中子数的总和。

6．原子核的符号表示A X，其中X为元素符号，A为原子核的质量数，Z为原子核的电荷数。

高中物理人教版选修3-5 第十九章原子核 1.原子核的组成选择题人类认识原子核的复杂结构并进行研究从(? )A．发现电子开始的B．发现质子开始的C．进行α粒子散射实验开始的D．发现天然放射现象开始的【答案】D【解析】自从贝可勒尔发现天然放射现象，科学家对放射性元素及射线的组成、产生的原因等进行了大量研究，逐步认识到原子核的复杂结构，故D正确，A、B、C错误。

选择题关于质子与中子，下列说法错误的是(? )A．原子核由质子和中子构成B．质子和中子统称为核子C．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在D．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在【答案】D【解析】原子核内存在质子和中子，中子和质子统称为核子，卢瑟福只发现了质子，以后又预言了中子的存在。

选择题如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是(? )A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线【答案】C【解析】α带正电，β带负电，γ不带电，γ射线在磁场中一定不偏转，②⑤为γ射线；如左图所示的电场中，α射线向右偏，β射线向左偏，①为β射线，③为α射线；在如右图所示磁场中，由左手定则判断，α射线向左偏，β射线向右偏，即④为α射线，⑥为β射线，故正确选项是C。

选择题原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是(? )A．原子核中，有质子、中子，还有α粒子B．原子核中，有质子、中子，还有β粒子C．原子核中，有质子、中子，还有γ粒子D．原子核中，只有质子和中子【答案】D【解析】在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α粒子的来源．说到底它仍是由质子和中子组成的，不能据此认为它是原子核的组成部分．原子核里是没有电子的，但中子可以转化成质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子．原子核发生衰变后处于高能级，在回到低能级时多余的能量以γ粒子的形式辐射出来，形成γ射线．故原子核里也没有γ粒子．选择题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【答案】D【解析】衰变的射线均来自于核内，A错；从图中可看出，一张纸能挡住①射线，则①射线一定是α射线，其贯穿本领最差，电离能力最强，但不是电磁波，而是高速粒子流，B错；铝板能挡住②，而不能挡住③，说明③一定是γ射线，其电离能力最弱，贯穿本领最强，是一种电磁波，属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子，D对．选择题一个原来静止的原子核，辐射出α粒子，它的两个产物在垂直于它们速度方向的匀强磁场中运动，它们的轨迹和运动方向(图中用箭头表示)可能是下图中哪一个(下图中半径大小没有按比例画)(? )【答案】D【解析】由于发生的是α衰变，产生物是两个带正电的粒子，根据动量守恒Mv1＋mvα＝0知这两个新核的运动方向相反，受到的洛伦兹力方向相反，即轨迹应该是外切圆，再利用左手定则，判断洛伦兹力方向，可知选项D是正确的．选择题如图所示，某种元素的不同同位素的原子核内的中子数N与原子核质量数A的关系是(? )【答案】C【解析】元素的不同同位素的原子核内质子数是一定的，只是中子数不同，设质子数为Q，则N＋Q＝A，故N＝AQ，Q是定值，故选C.选择题一个原子核为，关于这个原子核，下列说法中正确的是(? ) A．核外有83个电子，核内有127个质子B．核外有83个电子，核内有83个质子C．核内有83个质子，127个中子D．核内有210个核子【答案】CD【解析】根据原子核的表示方法得质子数为83，质量数为210，故中子数为21083＝127个，而质子和中子统称核子，故核子数为210个，因此C、D项正确．由于不知道原子的电性，就不能判断核外电子数，故A、B项不正确．填空题一置于铅盒中的放射源发射出的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线．【答案】γβ【解析】在三种射线中，α射线带正电，穿透能力最弱，γ射线不带电，穿透能力最强；β射线带负电，穿透能力一般，综上所述，结合题意可知，a射线应为γ射线，b射线应为β射线．填空题现在，科学家正在设法探寻“反物质”。

核聚变粒子和宇宙1．核聚变(1)定义：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做聚变。

聚变后比结合能增加，因此反应中会释放能量。

(2)发生条件：轻核聚变必须在温度达到几百万开尔文时，才可以发生，因此又叫热核反应。

聚变一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去。

(3)实例：①热核反应主要应用在核武器上，如氢弹；②热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反射堆；③典型的核聚变：一个氘核和一个氚核的聚变，21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV，该反应平均每个核子放出的能量比裂变反应平均每个核子放出的能量大3～4倍。

2．受控热核反应(1)聚变与裂变相比有很多优点：①轻核聚变产能效率高；②地球上聚变燃料的储量丰富；③轻核聚变更为安全、清洁。

(2)实现核聚变的方法：①难点：地球上没有任何容器能够经受几百万开尔文的高温；②方案：科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束，环流器是目前性能最好的一种磁约束装置。

[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．我国一些核电站已经开始大规模利用轻核聚变发电。

(×)2．轻核聚变须达到几百万开尔文以上的高温，自然界不存在轻核聚变。

(×)[释疑难·对点练]1．从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应。

例如：21H＋31H→10n＋42He＋17.6 MeV。

2．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核间距达到核力发生作用的距离10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能。

要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温。

3．特点(1)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放更多的能量。

(2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去。

4．应用(1)核武器——氢弹。

第2节放射性元素的衰变[随堂检测]1．关于放射性元素的α衰变和β衰变，下列说法中正确的是( )A．原子核每放出一个α粒子，原子序数减少4B．原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4C．原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1D．原子核每放出一个β粒子，原子序数增加1解析：选D．发生一次α衰变，核电荷数减少2，质量数减少4，原子序数减少2；发生一次β衰变，核电荷数增加1，原子序数增加1.2.23592U经过m次α衰变和n次β衰变，变成20782Pb，则( )A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18解析：选B．原子核经过一次α衰变，放出一个42He，其质子数减小2，质量数减小4，经过一次β衰变，放出一个电子，质子数增加1，质量数不变．由23592U变为20782Pb，质子数减小了10，质量数减少了28，故可列方程－2m＋n＝－10，－4m＝－28，解得m＝7，n＝4.3．放射性元素氡(222 86Rn)经α衰变成为钋(218 84Po)，半衰期约为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素222 86Rn的矿石，其原因是( )A．目前地壳中的222 86Rn主要来自于其他放射性元素的衰变B．在地球形成的初期，地壳中元素222 86Rn的含量足够高C．当衰变产物218 84Po积累到一定量以后，218 84Po的增加会减慢222 86Rn的衰变进程D．222 86Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期解析：选A．由于222 86Rn的半衰期为，较短，故经过漫长的地质年代后，地壳中原有的222 86 Rn早已衰变完了，目前地壳中的222 86Rn主要来自其他放射性元素的衰变，选项A正确，B错误；放射性元素的半衰期由原子核本身的因素决定，与外界环境等因素无关，选项C、D错误．4. (2015·高考北京卷)实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意图如图，则( )A．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外B．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外C ．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里D ．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里解析：选D ．根据动量守恒定律，原子核发生β衰变后产生的新核与电子的动量大小相等，设为p .根据qvB ＝mv 2r ，得轨道半径r ＝mv qB ＝pqB，故电子的轨迹半径较大，即轨迹1是电子的， 轨迹2是新核的．根据左手定则，可知磁场方向垂直纸面向里．选项D 正确．[课时作业]一、单项选择题1．(2014·高考重庆卷)碘131的半衰期约为8天．若某药物含有质量为m 的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有( )A ．m4B ．m8 C ．m 16D ．m32解析：选C ．经过32天即4个半衰期，碘131的含量变为m ′＝m 24＝m16，C 项正确．2．下列表示放射性元素碘131(13153I )β衰变的方程是( ) A ．13153I →12751Sb ＋42He B ．13153I →13154Xe ＋0－1e C ．13153I →13053I ＋10nD ．13153I →13052Te ＋11H解析：选B ．本题考查了核反应方程的两个守恒特点．A 选项不是β衰变过程，故A 错误；β衰变的特点是放出电子，而B 选项既满足质量数守恒又满足电荷数守恒，故B 正确；C 、D 中放出的是中子和质子，不符合β衰变的特点．3．78的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( ) 天 B ．天 天D ．天解析：选D ．，还有18没有衰变，由半衰期计算公式m ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτm 0可说明该放射性元素经过了3个半衰期，，故D 项正确．4．最近几年，原子核科学家在超重元素的探测方面取得重大进展，1996年科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核AZ X 经过6次α衰变后的产物是253100，可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是( )A ．124、259B ．124、265C ．112、265D ．112、277解析：选D ．由电荷数守恒得Z ＝100＋12＝112，由质量数守恒得A ＝253＋24＝277，故选D ．5．铀239(23992U)经过衰变可产生钚239(23994Pu)．关于铀239的衰变，下列说法正确的是( )A ．23994Pu 与239 92U 的核内具有相同的中子数和不同的核子数 B ．放射性物质23992U 发生β衰变时所释放的电子来源于核外电子 C ．23992U 经过2次β衰变产生23994Pu D ．温度升高，23992U 的半衰期减小解析：选C ．23992U 的质量数A ′＝239，核电荷数Z ′＝92，则中子数n ′＝239－92＝147，23994Pu 的质量数A ＝239，核电荷数Z ＝94，则中子数n ＝A －Z ＝239－94＝145，故核子数相同，但中子数不同，故A 错误；β衰变是原子核的衰变，与核外电子无关，β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时释放出来的，故B 错误；23992U ―→2 0－1e ＋23994Pu ，显然反应物的质量数为239，而生成物的质量数为239，故质量数守恒；而反应物的核电荷数为92，故核电荷数守恒，反应能够发生，故C 正确；半衰期与物体的温度、状态均无关，而是由核内部自身因素决定的，故D 错误．二、多项选择题6．天然放射性元素23290Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成20882Pb(铅)．下列论断中正确的是( )A ．衰变的过程共有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轨道D ．钍核比铅核多24个中子解析：选AB ．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衰变的次数为：x ＝232－2084＝6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数应满足：2x －y ＝90－82＝8，y ＝2x －8＝4.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10n →11H ＋0－1e ，所以选项A 、B 正确．7．关于天然放射性，下列说法正确的是( ) A ．所有元素都有可能发生衰变B ．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C ．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D ．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线解析：选BC ．自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A 错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B、C正确；原子核发生衰变时，不能同时发生α和β衰变，γ射线伴随这两种衰变产生，故选项D错误．8．(2015·高考山东卷)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5 700年．已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减小．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二分之一．下列说法正确的是( ) A．该古木的年代距今约5 700年B．12C、13C、14C具有相同的中子数C．14C衰变为14N的过程中放出β射线D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变解析：选AC．古木样品中14C的比例是现代植物所制样品的二分之一，根据半衰期的定义知该古木的年代距今约5 700年，选项A正确；同位素具有相同的质子数，不同的中子数，选项B错误；14C的衰变方程为14 6C→14 7N＋0－1e，所以此衰变过程放出β射线，选项C正确；放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项D错误．9.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生了衰变，得到两条如图所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向．不计放出光子的能量，则下列说法正确的是( )A．发生的是β衰变，b为β粒子的径迹B．发生的是α衰变，b为α粒子的径迹C．磁场方向垂直于纸面向外D．磁场方向垂直于纸面向里解析：选AD．放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆，故放出的是β粒子，放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒，由半径公式可得轨迹半径与动量成正比，与电荷量成反比，而β粒子的电荷量比反冲核的电荷量小，则β粒子的半径比反冲核的半径大，故b为β粒子的运动轨迹，故选项A正确，由左手定则知磁场方向垂直纸面向里，选项D正确．三、非选择题10．(2014·高考江苏卷)氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤．它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一．其衰变方程是222 86Rn→218 84Po ＋________．已知222 86Rn，则约经过________天，16 g的222 86Rn衰变后还剩1 g.解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知，衰变方程为222 86Rn→218 84Po＋42He.根据衰变公式m 余＝m 原⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，得1＝16×⎝ ⎛⎭⎪⎫12t3.8，解得t ＝15.2天． 答案：42He(或α)11．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84Be 占开始时的多少？解析：(1)根据核反应方程的电荷数守恒，质量数守恒可知核反应方程应为42He ＋42He ―→84Be ＋γ.(2)m m 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫123＝18.答案：(1)42He (2)18%)12．(1)原子核23290Th 具有天然放射性，它经过若干次α衰变和β衰变后会变成新的原子核．下列原子核中，有三种是23290Th 衰变过程中可以产生的，它们是________．A ．20882Pb B ．21182Pb C ．21684PoD ．228 88RaE.22688Ra(2)一静止的23892U 核经α衰变成为23490Th 核，23490Th 核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)? 解析：(1)选ACD ．发生1次α衰变时核子的质量数减4，电荷数减2；发生1次β衰变时，质量数不变，，易得A 、C 、D 正确．(2)据题意知，此α衰变的衰变方程为：238 92U ―→234 90Th ＋42He ，根据动量守恒定律得m αv α＝m Th v Th ①式中，m α和m Th 分别为α粒子和Th 核的质量，v α和v Th 分别为α粒子和Th 核的速度，由题设条件知：12m αv 2α＋12m Th v 2Th ＝E k ②m αm Th ＝4234③ 式中E k ＝4.27 MeV ，是α粒子与Th 核的总动能． 由①②③式得12m Th v 2Th ＝m αm α＋m Th E k代入数据得，衰变后23490Th 核的动能 12m Th v 2Th ≈0.07 MeV.答案：(1)ACD (2)0.07 MeV。

高二物理（人教版）选修35单元练习卷：第十九章原子核一、选择题(此题共10小题，每题4分，共40分)1．以下关于原子和原子核的说法正确的选项是()A．β衰变现象说明电子是原子核的组成局部B．玻尔实际的假定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降低而变短D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越结实答案B2．〝两弹一星〞可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风．以下核反响方程中，属于研讨〝两弹〞的基本核反响方程的是()①14 7N＋42He→17 8O＋11H；②235 92U＋10n→9038Sr＋136 54Xe＋1010n；③238 92U→234 90Th＋42He；④21H＋31H→42He＋10nA．①②B．②③C．②④D．③④答案C3．(多项选择)以下说法正确的选项是()A．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象B．自然放射现象说明原子核具有复杂的结构C．一个氘核的质量小于一个质子和一个中子的质量和D．钴60的半衰期为5.27年，那么任一个钴60原子核都将在5.27年内发作衰变答案BC4．典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个中子；核反响方程是235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋x10n，铀235质量为m1，中子质量为m2，钡144质量为m3，氪89质量为m4，以下说法正确的选项是()A．该核反响类型属于人工转变B．该反响放出能量(m1－xm2－m3－m4)c2C．x的值为3D．该核反响比聚变反响对环境的污染较小答案C5.235 92U经过m次α衰变和n次β衰变，变成207 82Pb，那么()A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18答案B6．一个质子和一个中子聚变结分解一个氘核，同时辐射一个γ光子．质子、中子、氘核的质量区分为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.以下说法正确的选项是()A．核反响方程是11H＋10n→31H＋γB．聚变反响中的质量盈余Δm＝m1＋m2－m3C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波长λ＝h(m1＋m2－m3)c2答案B7．以下有关原子结构和原子核的看法，其中正确的选项是()A．γ射线是高速运动的电子流B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发作的重核裂变D.210 83Bi的半衰期是5天，100克210 83Bi经过10天后还剩下50克答案B8．14C测年法是应用14C衰变规律对古生物停止年代测定的方法．假定以横坐标t表示时间，纵坐标m表示恣意时辰14C的质量，m0为t＝0时14C的质量．下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是()答案C9．(多项选择)正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是将放射性同位素15 8O注入人体，参与人体的代谢进程，15O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处置后发 8生明晰的图象，那么依据PET原理判别以下表述正确的选项是()A.15 8O在人体内衰变方程是15 8O→15 7N＋01eB．正、负电子湮灭方程是01e＋0－1e→2γC．在PET中，15 8O主要用途是作为示踪原子D．在PET中，15 8O主要用途是参与人体的新陈代谢答案ABC10．(多项选择)太阳外部发作的核反响主要是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，氢核的聚变反响可以看做是4个氢核(11H)结分解1个氦核(42He)．下表中列出了局部粒子的质量(1 u相当于931.5 MeV的能量)，以下说法中正确的选项是()A.核反响方程式为411H→42+1B．核反响方程式为411H→42He＋20-1eC．4个氢核结分解1个氦核时的质量盈余约为0.026 6 uD．聚变反响进程中释放的能量约为24.8 MeV答案ACD二、填空题(此题共2小题，共14分)11．(6分)约里奥－居里夫妇因发现人工放射性同位素而取得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素3015P衰变成3014Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是________.3215P是3015P的同位素，被普遍运用于生物示踪技术.1 mg 3215P随时间衰变的关系如下图，请预算4 mg的3215P经____天的衰变后还剩0.25 mg.答案正电子5612．(8分)太阳外部不时地停止着各种核聚变反响，一个氘核和一个氚核结分解一个氦核就是其中之一，请写出其核反响方程：________________；假设氘核的比结合能为E1，氚核的比结合能为E2，氦核的比结合能为E3，那么上述反响释放的能量可表示为________________．答案21H＋31H→42He＋10n4E3－3E2－2E1(或21H＋31H→32He＋210n3E3－3E2－2E1)三、计算题(此题共4小题，共46分)13．(10分)一个210 83Bi原子核中含有的中子数是多少个？210 83Bi具有放射性，现有210 83Bi元素16 g，经15天，该元素还剩2 g，那么该元素的半衰期为多少天？答案1275天14．(12分)一个运动的铀核232 92U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核228 90Th(原子质量为228.028 7 u)．1 u相当于931.5 MeV的能量．(1)写出铀核的衰变反响方程；(2)算出该衰变反响中释放出的核能；(3)假定释放的核能全部转化为新核的动能，那么α粒子的动能为多少？答案(1)232 92U→228 90Th＋42He(2)5.5 MeV(3)5.41 MeV15．(12分)(2021·江苏一模)国际威望学术期刊«自然»于2021年11月30日在线发布，中国暗物质粒子探测卫星〝悟空〞在太空中测到电子宇宙射线的一处异常动摇，这意味着中国迷信家取得了一项开创性发现．有实际预言，当两个暗物质粒子相遇时，由于互为反物质，它们便会湮灭，从而发生出高能的γ射线．假定有一个α粒子(42He)和一个反α粒子(4－2He)，它们的质量均为m，以相反的动能E k停止对心碰撞而发作湮灭．普朗克常量为h.试回答以下效果：(1)该反响进程中________．A．能够只放出一束光子B．能够放出两个频率相反的光子C．能够放出三个频率相反的光子D．只能放出两个频率相反的光子(2)该α粒子的动量为________，其德布罗意波波长为________．(3)试计算该反响进程中放出的总能量E.(真空中光速为c)答案(1)BC(2)2mE kh2mE k(3)2E k＋2mc216．(12分)一个原来运动的锂核(63Li)俘获一个速度为7.7×104 m/s的中子后，生成一个氚核和一个氦核，氚核的速度大小为1.0×103 m/s，方向与中子的运动方向相反．(1)试写出核反响方程；(2)求出氦核的速度大小；(3)假定让一个氘核和一个氚核发作聚变时可发生一个氦核，同时放出一个中子，求这个核反响释放出的能量．(氘核质量为m D＝2.014 102 u，氚核质量为m T＝3.016 050 u，氦核质量m He＝4.002 603 u，中子质量m n＝1.008 665 u，1 u＝1.660 6×10－27 kg)答案(1)63Li＋10n→31H＋42He(2)2×104 m/s(3)2.82×10－12 J。

3探测射线的方法典型例题【例1】在云室中，为什么α粒子显示的径迹直而粗、β粒子显示的径迹细而曲？【答】因为α粒子带电量多，它的电离本领强，穿越云室时，在1cm路程上能使气体分子产生104对离子.过饱和酒精蒸汽凝结在这些离子上，形成很粗的径迹.且由于α粒子质量大，穿越云室时不易改变方向，所以显示的径迹很直.β粒子带电量少，电离本领较小，在1cm路程上仅产生几百对离子，且β粒子质量小，容易改变运动状态，所以显示的径迹细而弯曲.Si核轨迹的图是【分析】把放出的正电子和衰变生成物Si核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，发出正电子的方向跟Si核运动方向一定相反.由于它们都带正电，在洛仑兹力作用下一定形成两个外切圆的轨迹，C、D 可排除.因为由洛仑兹力作为向心力，即所以做匀速圆周运动的半径为衰变时，放出的正电子获得的动量大小与反冲核Si的动量大小相等，因此在同一个磁场中做圆周运动的半径与它们的电量成反比，即可见正电子运动的圆半径较大.【答】B.【说明】静止在磁场中的放射性元素原子核发生α衰变时，一定得到两个外切圆的轨迹，发生β衰变时，一定得到两个内切圆的轨迹，与外加磁场垂直纸面向里或向外无关.【例3】静止在匀强磁场中的核发生α衰变后，α粒子和反冲核在垂直于它们运动方向的匀强磁场中分别作匀速圆周运动，其半径之比为45∶1，周期之比为90∶117.求α粒子和反冲核的动能之比为多少？【分析】根据衰变时系统的总动量守恒，作匀速圆周运动时由洛仑兹力提供向心力这样两个基本关系，即可得解.【解】衰变时，α粒子和反冲核的动量大小相等，即mαvα=mxvx·式中mx，vx为反冲核的质量与速度.在磁场中，它们作匀速圆周运动时都由洛仑兹力作为向心力，由由此可见，α粒子和反冲核的圆运动半径之比为所以反冲核的核电荷数为：qx=90.因为由洛仑兹力作向心力时，做圆周运动的周期为所以α粒子和反冲核的周期之比为：所以α粒子和反冲核的动能之比为：个速度为7.7×104m/s的中子后，生成一个α粒子和一个氚核。

第十九章单元测试题一、选择题1、下列说法中，正确的是（）A.α射线的本质是高速氦核流B.γ射线经常伴随α或β射线产生C.天然放射现象表明原子核也是可分的D.同一原子核在发生衰变时，会同时产生三种射线2、放射性元素的半衰期在下列哪些情况下没有发生变化（）①放射性元素放出α射线后，得到的新放射性元素②放射性元素与其他物质进行化学反应，生成一种新的化合物③对放射性元素升温、加压④用高能粒子轰击，得到新的放射性元素A.①②③B.①③④C.②③D.③④3、“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风。

下列核反应方程中属研究两弹的基本核反应方程式的是（）A.147N+42He→178O B.23592U+1n→9038Sr+13654Xe+101nC.23892U→23490Th+42He D.21H+31H→42He+1n4、太阳每秒辐射出来的能量约为3.8×1026J，这些能量是（）A.重核的裂变反应产生的B.轻核的聚变反应产生的C.原子核的衰变产生的D.热核反应产生的5、关于天然放射现象，下列说法中正确的是（）A.具有天然放射性的原子核由于不稳定而自发地进行衰变B.放射线是从原子核内释放出来的看不见的射线C.放射线中有带负电的粒子，表示原子核内有负电荷D.放射线中带正电的粒子由卢瑟福首先确定是氦原子核6、放射性同位素2411Na的样品经过6小时还剩下1/8没有衰变，它的半衰期是（）A.2小时B.1.5小时C.1.17小时D.0.75小时7、下面列出的是一些核反应方程3015P →3014Si+X 、94Be+21H →105B+Y 、42He+42He →73Li+Z则下列判断正确的是（ ）A.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8、如图1所示，x 为未知的放射源，L 为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L 后，计数器的计数率大幅度减小，在L 和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x 可能是（ ）A.α和β的混合放射源B.纯α放射源C.α和γ的混合放射源D.纯γ放射源9、下列哪些应用是利用了放射性同位素的射线（ ）A.利用α射线照射可消除机器运转中产生的有害静电B.用射线照射种子可以使种子变异，培育出新品种C.用伦琴射线透视人体D.肿瘤病人在医院进行放疗10、目前我国已经建成秦山和大亚湾核电站并投入使用，请根据所学物理知识，判断下列说法正确的是（ ）A.核能发电对环境的污染比火力发电要小B.核能发电对环境的污染比火力发电要大C.都只利用重核裂变释放大量的原子能D.既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能11、中子n 、质子p 、氘核D 的质量分别为n m 、p m 、D m .现用光子能量为E 的γ射线照射静止氘核使之分解，反应的方程为γD p n +=+.若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能为（ ） A.2D p n 1()2m m m c E ⎡⎤---⎣⎦ B.2D n p 1()2m m m c E ⎡⎤+-+⎣⎦ C.2D p n 1()2m m m c E ⎡⎤--+⎣⎦ D.2D n p 1()2m m m c E ⎡⎤+--⎣⎦图112、如图2所示，一个静止的铀核，放在匀强磁场中，它发生一次α衰变后变为钍核，α粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动，则以下判断正确的是（ ）A.1是α粒子的径迹，2是钍核的径迹B.1是钍核的径迹，2是α粒子的径迹C.3是α粒子的径迹，4是钍核的径迹D.3是钍核的径迹，4是α粒子的径迹13、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3e ，e 为元电荷，下列论断可能正确的是（ ）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 14、1994年3月，中国科技大学研制成功了比较先进的HT-7型超导托卡马克，托卡马克（Tokamak ）是研究受控核聚变的一种装置，这个词是toroidal （环形的）、kamera （真空室）、magnet （磁）的头两个字母以及katushka （线圈）的第一个字母组成的缩写词.根据以上信息，下列说法错误的是（ ）A.这种装置的核反应原理是氘核的聚变，同时释放出大量的能量，与太阳发光的原理类似B.这种装置同我国秦山核电站、大亚湾核电站所使用的核装置反应原理相同C.这种装置可以控制热核反应的速度，使聚变能缓慢而稳定地释放D.这种装置产生的核聚变对环境的污染比核裂变要轻得多二、填空题15、完成下列核反应，并指出衰变方式：（1）23490Th →23491Pa+ ，属于 ；（2）23688Th →22286Rn+ ，属于 .16、1999年北约在对南联盟进行的轰炸中，大量使用了贫铀炸弹，贫铀是从金图2属中提炼铀235以后所得的副产品，其主要成分为铀238，它的比重为钢的2.5倍，贫铀炸弹的最大穿甲厚度可达900mm，杀伤力极大，残留物可长期起作用. （1）常规炸弹最大穿甲厚度为100mm，弹头可穿过50个人的人墙，同样形状的贫铀炸弹可以穿过的人数可达（）A.100人B.200人C.400人D.800人（2）贫铀炸弹的放射性，使生物体发生变异，导致癌症、白血病和新生儿畸形等，这是射线的作用；导致生物产生变异的机制是。

疱丁巧解牛知识·巧学一、原子核的衰变天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，原子核放出α粒子或β粒子(并不表明原子核内有α粒子或β粒子，原子核内不可能有α粒子和电子存在)后变成新的原子核，这种变化称为原子核的衰变.1.衰变(1)定义：一种元素经放射过程变成另一种元素的现象，称为原子核的衰变.(2)衰变规律：原子核衰变时，电荷数和质量数都守恒.2.衰变方程(1)原子核放出一个α粒子就说它发生了一次α衰变，新核的质量数比原来的核减少了4，而核电荷数减少了2，用通式表示为：α衰变：X A Z →Y A Z 42--+He 42.(2)原子核放出一个β粒子就说它发生了一次β衰变，新核的质量数不变，而电荷数增加了1，用通式表示为：β衰变：X A Z →Y A Z 1++e 01-.(3)γ射线经常是伴随α衰变和β衰变而产生，往往是衰变后的新核向低能级跃迁时辐射出来的一份能量，原子核放出一个γ光子不会改变它的质量数和电荷数.3.两个重要的衰变(1)α衰变：原子核放出一个α粒子就说它发生了一次α衰变，新核的质量数比原来核的质量数减少了4，而电荷数减少了2，新核在元素周期表中的位置前移两位.X AZ →Y A Z 42--+He 42(α衰变方程的通式)深化升华 在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较紧密，有时会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，这就是放射性元素发出的α衰变现象.(2)β衰变：原子核放出一个β粒子就说它发生了一次β衰变.新核的质量数不变，而电荷数增加了1，新核在元素周期表中的位置后移一位.X AZ →Y A Z 1++e 01-(β衰变方程的通式)深化升华 原子核内虽然没有电子，但是核内的中子可以转化成质子和电子，产生的电子从核内发射出来，这就是β衰变.(3)γ射线经常是伴随α衰变和β衰变而产生，往往是由于衰变后的新核向低能级跃迁时辐射出来的一份能量，原子核释放出一个γ光子不会改变它的质量数和电荷数.误区警示 三种射线都是从原子核放射出来的，但不能认为这三种粒子都是原子核的组成部分.二、半衰期1.半衰期：放射性元素的衰变有一定的速率.原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间，叫做半衰期，记为21T .深化升华 半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度)或化学状态(如单质、化合物)无关.2.意义:半衰期越大，表明放射性元素衰变得越慢.3.公式：m=m 0211)21(T ，或N=N 0211)21(T .式中m 0、 N 0表示衰变前的放射性元素的质量或原子数；m 、N 表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的质量或原子数，t 表示衰变时间，21T 表示半衰期.误区警示 半衰期是大量原子核衰变的统计规律，个别原子核经过多长时间衰变无法预测，对个别或极少数原子核，无半衰期可言.4.确定衰变次数的方法设放射元素X A Z 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素Y A Z ''，则表示该核反应的方程为：X AZ →Y A Z ''+n He 42+m e 01-根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A=A′+4n ，Z=Z′+2n -m以上两式联立解得： n=4'A A -，m=2'A A -+Z′-Z 由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组.学法一得 确定衰变次数，往往由质量数的改变先确定α衰变的次数，因为β衰变对质量数无影响，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数，这样做法比较简捷.典题·热题知识点一 原子核衰变例1 原子核发生β衰变时，此β粒子是( )A.原子核外的最外层电子B.原子核外的电子跃迁时放出的光子C.原子核内存在着电子D.原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出一个电子解析：因原子核是由带正电荷的质子和不带电的中子组成，原子核内并不含有电子，但在一定条件下，一个中子可以转化成一个质子和一个负电子，一个质子可以转化成一个中子和一个正电子，其转化可用下式表示：n 10→H 11+e 01-,H 11→n 10+.由上式可以看出β粒子是由原子核内的中子转化而来，正电子是由原子核内的质子转化而来.答案：D方法归纳 解答本题的关键是：明确不论是α衰变还是β衰变，它们都是原子核发生转变，当然α粒子和β粒子的来源一定是跟原子核内部结构有关，而与原子核外的电子无关. 例2 U 23892核经一系列的衰变后变为Pb 20682核，问：(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？(2)Pb 20682与U 23892相比，质子数和中子数各少多少？(3)综合写出这一衰变过程的方程.解析：(1)可根据衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒求解；(2)根据每发生一次α衰变原子核的质子数和中子数均少2，每发生一次β衰变原子核的中子数少1，质子数多1来推算；(3)根据(1)的解答结果写方程.答案：(1)设U 23892衰变为Pb 20682经过x 次α衰变和y 次β衰变.由质量数守恒和电荷数守恒可得238=206+4x ①92=82+2x-y ②联立①②解得x=8,y=6，即一共经过8次α衰变和6次β衰变.(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子数少1，而质子数增1，故Pb 20682较U 23892质子数少10，中子数少22.(3)核反应方程为U 23892→Pb 20682+8He 42+6e 01-.方法归纳 写核反应方程的基本原则是质量数守恒和电荷数守恒，依据这两个原则列方程就可确定α衰变和β衰变的次数.根据每发生一次α衰变新核的质子数和中子数均比原来的核少2，每发生一次β衰变中子数少1，质子数多1，就可计算多次衰变后的核与原来核的质子数和中子数的差值，也可根据其核电荷数和核质量数进行推算.巧解提示 由上分析可以看出：确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组.仔细研究衰变规律可以发现：由于β衰变不会引起质量数的减少，所以可以先根据质量数的减少确定α衰变的次数为x=(238-206)/4=8，再根据电荷数守恒确定β衰变的次数.知识点二 半衰期例3 关于半衰期，以下说法正确的是( )A.同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长B.升高温度可以使半衰期缩短C.氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个D.氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克解析：考虑到放射性元素衰变的快慢跟原子所处的物理状态或化学状态无关，又考虑到半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配.因此，答案为D 项.答案：D误区警示 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间是一种统计规律，半衰期对某一个或某几个原子核来说，是无意义的.解题时若忽视了这一事实，会错选C 项.例4 为测定水库的存水量，将一瓶放射性溶液倒入水库中，已知这杯溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素半衰期为2天，10天以后从水库取出1 m 3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？解析：由每分钟衰变次数与其质量成正比出发，运用半衰期知识可求出存水量.设放射性同位素原有质量为m 0，10天后其质量剩余为m ，水库存水量为Q m 3，由每分钟衰变次数与其质量成正比可得710810⨯Q =0m m ，由半衰期公式得：m=m 0T t )21(.由以上两式联立代入数据得：710810⨯Q =210)21(=(21)5，解得水库存水量为2.5×105m 3. 巧解提示 找出每分钟衰变次数与其质量成正比这一隐含条件是解决本题的关键. 知识点三 衰变与力学电磁学知识的综合例5 在匀强磁场中，一个静止的原子核衰变时放出α粒子，α粒子和反冲核在磁场中的运动轨迹是两个半径之比为44∶1的相切的圆，则( )A.它们的半径与其质量成反比B.它们的半径与电荷量成反比C.衰变前原子核内的质子数是88D.衰变前原子核内的质子数是90解析：离子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，由牛顿定律知 Bqv=m rv 2得轨道半径r=qBm v 衰变中动量守恒，有mv-Mv′=0可见mv=Mv′因此r ∝q1，r 与m 无关，即选项B 正确，选项A 是错误的. 由于α粒子的电荷量q=2e ，反冲核带电荷量Q=r r αq=44×2e=88e ，可见衰变前原子核的电荷量：Z=Q+q=88e+2e=90e即原来原子核的质子数为90，可见选项D 正确，选项C 是错误的.总之，选项B 、D 正确.答案：BD问题·探究思想方法探究问题1 为什么放射性元素的衰变速率与物质所处的物理和化学状态无关探究过程：各种观测及试验都表明，当我们在可能的范围内改变压强、温度、电场、磁场等物理条件时物质的放射性都不发生什么影响，不论放射性元素是以单质形式存在，还是以化合物形式存在，或者让它参与各种化学变化，都不影响该物质的放射.因为放射性是由原子核内部的状态决定的，上述这些外界条件的变化或作用不足以改变它的内部状态和结构，因而也不能影响物质的放射性.只有各种核反应，才能使一种原子核转变成为另一种原子核，或者改变原子核的状态，从而改变物质的放射性.探究结论:因为放射性元素的衰变速率是由原子的内部因素决定的，而通常放射性物质所处的物理和化学状态并不能改变其核的内部状态及结构，所以衰变速率与其所处的物理和化学状态无关.问题2 如何配平核反应方程及确定α、β衰变次数？探究过程：核反应方程中有两个守恒规律：质量数守恒，核电荷数守恒.确定衰变次数的原理是两个守恒规律.具体方法是：设放射性元素X A Z 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素Y A Z ''，则表示该核反应的方程为：X AZ →Y A Z ''+n He 42+m e 01-根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A=A′+4n ，Z=Z′+2n -m以上两式联立解得： n=4'A A -,m=2'A A -+Z′-Z 由此可见确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组.技巧上，为了确定衰变次数，一般是由质量数的改变先确定α衰变的次数，这是因为β衰变的次数的多少对质量数没有影响，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数.探究结论:α衰变的次数 n=4'A A -， β衰变的次数 m=2'A A -+Z′-Z.。

高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）第6节核裂变1．重核裂变重核被______轰击后分裂成两块质量________的新原子核，释放出______的反应．用______轰击铀核，铀核发生裂变，铀核裂变的产物是多样的，其中最典型的反应是生成钡和氪，同时放出3个中子．核反应方程式为：23592U＋________→14156Ba＋8936Kr＋310n.2．链式反应：当一个______引发一个铀核裂变后，反应释放出的______又轰击其他原子核产生裂变，……这样的反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的______反应．临界体积和临界质量：通常把裂变物质能够发生链式反应的________叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量．发生链式反应的条件：裂变物质的体积必须__________临界体积，或裂变物质的质量必须__________临界质量．3．(1)核电站：是利用核能发电，它的核心设施是________，它主要由以下几部分组成：①燃料：______；②慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用________、____________作慢化剂；③控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法减少中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉__________的特性，就可以容易地控制链式反应的速度．(2)工作原理：核燃料______释放能量，使反应区温度升高．(3)能量输出：利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外__________，把反应堆内的热量传输出去，用于发电．(4)核污染的处理：为避免________对人体的伤害和____________对水源、空气和工作场所造成的放射性污染，在反应堆的外面需要修建很厚的________，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，核废料具有很强的________，需要装入特制的容器，________.【概念规律练】知识点一重核的裂变1．关于重核的裂变，下列说法正确的是()A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C．重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能2.23592U吸收一个慢中子后，分裂成13654Xe和9038Sr，并生成下列什么粒子()A．一个α粒子B．3个中子C．10个中子D．10个质子3．下列核反应方程，属于裂变反应的有()A.23892U→23490Th＋42HeB.23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310nC.3015P→3014Si＋01eD.94Be＋42He→126C＋10n知识点二裂变的应用4．目前核电站利用的核反应是()A．裂变，核燃料为铀B．α衰变，核燃料为铀C．裂变，核燃料为氘D．β衰变，核燃料为氘5．原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等．在下列核反应中，属于核裂变反应的是()A.105B＋10n→73Li＋42HeB.23892Th→23490Th＋42HeC.147N＋42He→178O＋11HD.23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n【方法技巧练】裂变产生核能的计算6．铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是235 92U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n(1)试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量(23592U、14156Ba、9236Kr、10n的质量分别为235.043 9 u、140.913 9 u、91.897 3 u、1.008 7 u)；(2)1 kg铀235原子核发生上述裂变时能放出多少核能？它相当于燃烧多少煤释放的能量？(煤的热值为2.94×107J/kg)1．利用重核裂变释放核能时选用铀235，主要因为()A．它比较容易发生链式反应B．能自动裂变，与体积无关C．铀核比较容易分裂成为三部分或四部分，因而放出更多的核能D．铀235价格比较便宜，而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多2．重核的裂变就是()A．重核分裂成核子的核反应B．重核分裂成许多质量很小的轻核的核反应C．重核分裂成两个或两个以上中等质量的核的核反应D．中等质量的核分裂为质量很小的轻核的核反应3．现已建成的核电站发电的能量主要来自于()A．天然放射性元素衰变放出的能量B．人工放射性同位素放出的能量C．重核裂变放出的能量D．化学反应放出的能量4．一个铀235吸收一个中子发生核反应时大约放出196 MeV的能量，则1 g纯23592U完全发生核反应时放出的能量为(N A为阿伏加德罗常数)()A．N A×196 MeV B．235N A×196 MeVC．235×196 MeV D.N A235×196 MeV5．关于铀核裂变，下列说法中正确的是()A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核B．铀核裂变时还能同时释放2～3个中子C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235D．铀块的体积对产生链式反应无影响6．在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是()A．使用浓缩铀B．改变铀块的临界体积C．通过自动控制装置，改变镉棒插入的深度，以改变中子数目D．利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度7．下列关于铀裂变和核电站的说法中正确的是()A．铀235只要俘获中子就能进行链式反应B．铀235裂变后的生成物是多种多样的，但这些裂变都要发生质量亏损C．核电站中镉棒是起减速剂的作用D．核电站使用后的核废料必须装入特制容器，深埋地下8．一个23592U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为23592U＋10n→X ＋9438Sr＋210n，则下列叙述正确的是()A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中含有141个核子C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少9．我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇，1947年在法国巴黎发现了铀的三分裂和四分裂，这是我国科学家在核物理研究中做出的贡献，它是将中子打入铀核后所发生的核反应，它属于()A．人工核转变B．重核的裂变C．铀核的衰变D．轻核的聚变10．下面是铀核裂变反应中的一个：23592U＋10n→13654Xe＋9038Sr＋1010n已知铀235的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2 u，则此核反应中()A．质量亏损为Δm＝235.043 9 u＋1.008 7 u－89.907 7 u－135.907 2 uB．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7) uC．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×(3×108)2JD．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.008 7)×931.5MeV11．如图1所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象．下列说法中正确的是()图1A．若D和E能结合成F，结合过程一定要释放能量B．若D和E能结合成F，结合过程一定要吸收能量C．若A能分裂成B和C，分裂过程一定要释放能量D．若A能分裂成B和C，分裂过程一定要吸收能量题1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 号答案Xe＋1010n是铀核裂变核反应中的一个，已知：23592U的原12.核反应23592U＋10n→9038Sr＋13654子Xe的原子质量135.907 2 u，中质量为235.043 9 u，9038Sr的原子质量为89.907 7 u，13654子的质量为1.000 867 u，求这个反应中释放的核能为多少MeV？(保留三位有效数字)第6节核裂变课前预习练1．中子差不多核能中子10n2．中子中子链式最小体积大于或等于大于或等于3．(1)反应堆①铀棒②石墨重水和普通水③吸收中子(2)裂变(3)循环流动(4)核射线放射性物质水泥层放射性深埋地下课堂探究练1．D[根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程．因而其释放的能量是远大于其俘获中子时吸收的能量的．链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积．如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生．在裂变反应中核子数是不会减少的，如23592U裂变为9038Sr和13654Xe的核反应，其核反应方程为：23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe＋1010n 其中各粒子质量分别为m U＝235.043 9 u，m n＝1.008 67 um Sr＝89.907 7 u，m Xe＝135.907 2 u质量亏损为Δm＝(m U＋m n)－(m Sr＋m Xe＋10m n)＝0.151 0 u可见铀裂变的质量亏损远小于一个核子的质量，核子数是不会减少的，因此选项A、B、C错误．重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，还会再发生质量亏损，从而释放出核能．综上所述，选项D 正确．]2．C [设放出的粒子的质量数为x ，电荷数为y ，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒．由题意可得⎩⎪⎨⎪⎧ 235＋1＝136＋90＋x 92＝54＋38＋y 则⎩⎪⎨⎪⎧x ＝10y ＝0 由此判定核反应放出的一定是中子，且个数是10，C 选项正确．]3．B [A 选项是α衰变，B 选项是裂变，C 选项是放射性元素的衰变，D 选项是查德威克发现中子的人工转变方程，故B 正确，A 、C 、D 错．]4．A [目前核电站使用的裂变材料是铀，铀在地壳中的含量较高，铀发生裂变反应产生大量的热量，驱动汽轮机发电．]5．D [裂变是重核俘获中子后变成中等质量的原子核，同时还要放出几个中子的过程，故只有选项D 正确．]6．(1)200.6 MeV (2)5.14×1026 MeV ，相当于燃烧2 800 t 煤． 解析 (1)裂变反应的质量亏损为Δm ＝(235.043 9＋1.008 7－140.913 9－91.897 3－3×1.008 7) u ＝0.215 3 u 一个铀235原子核裂变后释放的能量为ΔE ＝Δmc 2＝0.215 3×931.5 MeV ＝200.6 MeV (2)1 kg 铀235原子核发生裂变时释放的总能量 ΔE N ＝N·ΔE ＝2.56×1024×200.6 MeV ＝5.14×1026 MeV 设q 为煤的热值，M 为煤的质量，有ΔE N ＝qM ，所以M ＝ΔE N q ＝5.14×1026×106×1.6×10－192.94×107kg≈2 800 t方法总结 因为铀235的摩尔质量为235 g /mol ，1 mol 铀含有6.02×1023个铀核，故1 kg铀中原子核的个数也可用N ＝1 000235×6.02×1023＝2.56×1024的方法求得．课后巩固练1．A [铀235俘获任何能量的中子都会发生裂变反应，吸收低能量的中子裂变的几率更大．]2．C [核反应中把重核分裂成中等质量的核，并释放出核能的反应，称为裂变．] 3．C [核电站发电的能量主要来自于重核的裂变放出的能量，正确选项为C .]4．D [1 g 纯铀235有1235×N A 个铀235的原子核，因此1 g 铀吸收中子完全发生核反应，可以释放出1235×N A ×196 MeV 的能量，即D 正确，A 、B 、C 错误．]5．BC [铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出几个中子，铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，且可以俘获各种能量的中子而引起裂变，而铀238只有俘获能量在1 MeV 以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小；而要引起链式反应，须使铀块体积超过临界体积．故上述选项B 、C 正确．]6．C [控制核反应的速度是靠调节中子数目来实现，即用镉棒吸收中子改变中子数目．] 7．BD 8．A [由质量数守恒和电荷数守恒知235＋1＝a ＋94＋2×1,92＝b ＋38 解得a ＝140，b ＝54，其中a 为X 的质量数，b 为X 的核电荷数，X 核中的中子数为a －b ＝140－54＝86，由此可知A 正确，B 错误；裂变释放能量，由质能关系可知，其总质量减少，但质量数守恒，故C 、D 均错误．]9．B 10．BD [计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用“u ”或“kg ”作单位，故A 错，B 对；质量单位为“u ”时，可直接用“1 u 的亏损放出能量931.5 MeV ”计算总能量，故D对，当质量单位为“kg”时直接乘以(3.0×108)2，总能量单位才是焦耳，故C错．]11．AC[题目图样说明了不同原子核的核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数的关系．从图中可以看出，Fe的核子的平均质量最小，D、E的核子的平均质量比F大，故D、E结合成F时，总质量会减少，应释放核能．同样的理由，A分裂成B和C时，总质量也会减少，一定会释放核能．]12．206 MeV。

第7节、第8节 核聚变 粒子和宇宙A 组：合格性水平训练1．(核聚变)发生轻核聚变的方法是() A ．用中子轰击B ．保持室温环境，增大压强C ．用γ光子照射D ．把参与反响的物质加热到几百万摄氏度以上的高温 答案 D解析 用中子轰击是核裂变反响发生的条件，故A 项错误。

根据轻核聚变发生的条件可知，发生轻核聚变的方法是把参与反响的物质加热到几百万摄氏度以上的高温，故B 、C 两项错误，D 项正确。

2．(核聚变)科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3)，它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反响的方程式为32He ＋32He →211H ＋42He 。

如下关于32He 聚变的表述正确的答案是()A ．聚变反响不会释放能量B ．聚变反响产生了新的原子核C ．聚变反响没有质量亏损D ．目前核电站都采用32He 聚变反响发电 答案 B解析 聚变反响是轻核变为较大质量核的反响，发生质量亏损，释放能量；目前核电站采用重核裂变反响，D 错误；选项B 正确，A 、C 错误。

3．(受控热核反响)我国自行研制了可控热核反响实验装置“超导托卡马克〞。

设可控热核实验反响前氘核(21H)的质量为m 1，氚核(31H)的质量为m 2，反响后氦核(42He)的质量为m 3，中子(10n)的质量为m 4。

光速为c 。

如下说法中不正确的答案是()A ．这种装置中发生的核反响方程式是21H ＋31H →42He ＋10nB ．由核反响过程质量守恒可知m 1＋m 2＝m 3＋m 4C ．核反响放出的能量等于(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2D ．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反响原理不一样 答案 B解析 可控热核反响实验装置属于轻核聚变，所以D 正确。

核反响方程为21H ＋31H →42He ＋10n ，A 正确。

在这个过程中满足爱因斯坦质能方程，即核反响放出的能量等于(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2，所以C 正确。

高中物理人教版选修3-5 第十九章原子核 6.核裂变选择题裂变反应中释放出的能量来自于(? )A．核子消失转化为能量B．原子中电子与原子核的电势能减小C．入射的中子消失转化为能量D．原子核的平均结合能变大，释放出能量【答案】D【解析】发生核反应过程中，核子数保持守恒，中子未消失，故A、C错误，能量来自于原子核内部，因重核在分裂为中等质量的原子核时，平均结合能增加而释放出能量，D正确．选择题铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是(? )A．铀块的质量是重要因素，与体积无关B．为了使铀235裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的快中子C．若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生D．裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关【答案】C【解析】要发生链式反应必须使铀块体积(或质量)大于临界体积或临界质量，故A、D错，C对。

铀235俘获慢中子发生裂变的概率大，快中子使铀235发生裂变的几率小，故B错。

选择题链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是(? )A.质子B.中子C.β粒子D.α粒子【答案】B【解析】重核裂变时放出中子，中子再轰击其他重核发生新的重核裂变，形成链式反应，B项正确。

选择题贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染．人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病．下列叙述错误的是(? )A．铀238的衰变方程式为：→＋B.和互为同位素C．人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变D．贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性【答案】D【解析】铀238具有放射性，放出一个α粒子，变成钍234，A 项正确；铀238和铀235质子数相同，互为同位素，B项正确；核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血病的诱因之一，C项正确；贫铀弹的穿甲能力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹，D项错．选择题利用重核裂变释放核能时选用铀235，主要因为(? )A．它比较容易发生链式反应B．能自动裂变，与体积无关C．铀核比较容易分裂成为三部分或四部分，因而放出更多的核能D．铀235价格比较便宜，而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多【答案】A【解析】核电站利用核能发电，它的核心设施是核反应堆．反应堆中的核反应主要是铀235吸收慢中子后发生的裂变，反应堆利用浓缩铀制成铀棒，作为核燃料，选项A正确．选择题一个核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为＋―→＋＋2，则下列叙述正确的是(? )A．X原子核中含有86个中子B．X原子核中含有141个核子C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少【答案】A【解析】X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140，B错误；中子数为140－(92－38)＝86，故A正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，故C、D错误．选择题如图所示，镉棒在核反应堆中的作用是(? )A．使快中子变慢中子B．使慢中子变快中子C．使反应速度加快D．控制反应速度，调节反应速度的快慢【答案】D【解析】在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用，镉棒起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用．选择题下面是铀核裂变反应中的一个：＋―→＋＋10已知铀235的质量为235.043 9u，中子质量为1.008 7u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2u，则此核反应中(? ) A．质量亏损为Δm＝235.043 9u＋1.008 7u－89.907 7 u－135.907 2uB．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)uC．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×(3×108)2JD．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×931.5MeV【答案】BD【解析】计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用“u”或“kg”作单位，故A错，B对；质量单位为“u”时，可直接用“1u的亏损放出能量931.5MeV”计算总能量，故D对，当质量单位为“kg”时直接乘以(3.0×108)2，总能量单位才是焦耳，故C错。

35第十九章原子核测评(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(此题共8小题,每题6分,共48分。

此中第1~5题为单项选择题;第6~8题为多项选择题,所有选对得6分,选不全得3分,有选错或不答的得0分)1.依据近代物理知识,你以为以下说法中正确的选项是( )A.同样频次的光照耀不同样金属,则从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大,这类金属的逸出功越大B.已知氢原子从基态跃迁到某一激发态需要汲取的能量为12.09eV,则动能等于12.09eV的另一个氢原子与这个氢原子发生正碰,可以使这个本来静止并处于基态的氢原子跃迁到该激发态C.在原子核中,比联合能越大表示原子核中的核子联合得越坚固D.铀核U)衰变为铅核Pb)的过程中,中子数减少21个解析依据Ekm=hν-W0知,频次同样,从金属表面逸出的光电子最大初动能越大,金属的逸出功越小,故A错误;已知氢原子从基态跃迁到某一激发态需要汲取的能量为12.09eV,用动能等于12.09eV的另一个氢原子与这个氢原子发生正碰,能量部分被汲取,不可以从基态跃迁到该激发态,故B错误;在原子核中,比联合能越大,原子核中的核子联合的越坚固,故C正确;铀核(U)衰变为铅核Pb)的过程中,质子数少10,质量数少32,则中子数少22,故D错误;选C。

2.以下说法正确的选项是( )解析太阳系中以太阳为中心,有八大行星绕太阳运转,有的行星还有卫星,其余还有2000多颗比较小的小行星和彗星等,所以表达较圆满的是C项。

平常我们所说的八大行星是指太阳系中较大的几颗行星,太阳系的构成中还有小行星和彗星。

天体物理的研究表示,当恒星质量是太阳质量的 1.422倍,最后整个恒星成为中子星,故D错。

答案C3.由以以下图可得出结论( )解析由图可以看出,氘核分解为质子和中子的过程中是汲取能量的,所以两个核子质量之和大于氘核的质量,C正确。

α粒子,生成N,放出x粒子,而N是不坚固的,它放出y粒子变为C,那么x粒子和y粒子分别为( )A.中子和正电子C.质子和正电子解析依据题意,写出该核反响的方程式为He→N+xC+y,由核反响中的电荷数和质量数守恒分别得x、y的电荷数、质量数为Zx=5+2-7=0,Ax=10+4-13=1,Zy=7-6=1,Ay=13-13=0,所以,x为中子,y为正电子。

【金版学案】2014-2015学年高中物理第十九章本章概述知能演练
试题新人教版选修3-5
原子核
难点：对半衰期概念及爱因斯坦的质能方程的准确理解和应用．
本章可以分为三个单元．
第一单元(第1、2、3、4节)：讲述了原子核的组成、放射性元素的衰变、探测射线的方法及放射性的应用与防护．
第二单元(第5、6、7节)：讲述了核力与结合能、裂变和聚变．
第三单元(第8节)：介绍了粒子和宇宙．
本章在内容上对原子物理学中最基础的知识做了初步介绍，但这部分内容所讲述的基础知识和研究方法是科学进入微观领域的“金钥匙”，它对近代物理及其他技术有极其深远的影响，从而成为常考内容．考查内容主要集中在原子核的结构、原子核的衰变、质能方程及核反应方程等知识点，可占本部分考题的95%以上，并以选择题为主．
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