人教版高中物理选修3-5第十九章《原子核》测试卷

第十九章《原子核》测试卷

一、单选题(共15小题)

1.以下几个原子核反应中，X代表α粒子的反应式是( )

A．He＋Be→C＋X

B．Th→Pa＋X

C．H＋H→n＋X

D．P→Si＋X

2.“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核(称为子核)，并且放出一个中微子的过程．中微子的质量很小，不带电，很难被探测到，人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在．一个静止原子的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子．下面说法中正确的是( )

A． 母核的质量数大于子核的质量数

B． 母核的电荷数小于子核的电荷数

C． 子核的动量与中微子的动量相同

D． 子核的动能小于中微子的动能

3.在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是( )

A． 玻尔理论可以成功解释原子的核式结构

B． 氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大

C． β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流

D． 铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化

4.下列说法正确的是( )

A．H＋H→He＋n是裂变反应方程式

B．U＋n→Xe＋Sr＋2n是聚变反应方程式

C．Na→Mg＋e是β衰变，β粒子实质是从原子核外放出的电子

D．Ra→Rn＋He是α衰变，α粒子实质是由两个质子和两个中子结合而成

5.下列说法正确的是( )

A． 放射性元素的半衰期随温度升高而减小

B． 光和电子都具有波粒二象性

C． α粒子散射实验可以估算出原子核的数量级为10－10m

D． 原子核的结合能越大，原子核越稳定 6.在匀强磁场中，有一个原来静止的C原子核，它放出的粒子与反冲核的径迹是两个相内切的圆，圆的直径之比为7∶1，那么碳14的衰变方程应为( )

A．C→e＋B

B．C→He＋Be

C．C→H＋B

D．C→e＋N

7.对质能方程，下列说法正确的是( )

A． 能量可以转化为质量

B． 质量可转化为能量

C． 能量的转化与质量的转化是成比例的

D． 在核反应中能量与质量都不守恒

8.发展核能是解决能源问题的途径之一．以下关于近代物理知识叙述正确的是( )

A． 核电站利用核能发电，其核反应是热核反应

B． 放射性同位素的半衰期长短，不能用化学方法改变，但可以用物理方法改变

C． 半衰期虽然是对大量原子核行为作出的统计预测，但是对单个原子核衰变行为也适应

D． 原子核发生一次β衰变，就会减少一个中子

9.下列关于宇宙的说法中正确的是( )

A． 目前地球上的潮汐现象主要是太阳引起的

B． 人类无法走出银河系观察银河系形状，是通过间接观察的办法确定银河系形状的

C． 恒星的表面颜色和温度有关

D． 恒星的寿命和其质量有关

10.关于不同射线的性质，下列说法中正确的是( )

A． 阴极射线是一种电磁波

B． X射线是电磁波，它在真空中传播的速度等于光速

C． α射线是氦核流，它的电离作用非常弱

D． β射线是原子的外层电子电离形成的电子流，它具有较强的穿透能力

11.由原子核的衰变规律可知( )

A． 同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长

B． 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

C． M元素经过一次α衰变和两次β衰变形成新元素N，N与M是同位素

D． 放射性元素铀放出的γ射线是高速运动的电子流 12.1938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线．下列关于这个实验的说法正确的是( )

A． 这个实验的核反应方程是U＋n→Ba＋Kr＋n

B． 这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和

C． 这个反应中释放出的能量可以用爱因斯坦的光电效应方程来计算

D． 实验中产生γ射线，其穿透能力极强，比X射线还强很多倍

13.1994年3月，中国科学技术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torodal(环形的)，Kamera(真空室)，magnit(磁)的头两个字母以及Katushka(线圈)的第一个宇母组成的缩写词，根据以上信息，下述判断中肯定不正确的是( )

A． 核反应原理是氢的原子核在装置中聚变成氦核，同时释放出大量的能量，和太阳发光的原理类似

B． 线圈的作用是通电产生磁场使氘核等带电粒子在磁场中旋转而不逸出

C． 这种装置同我国秦山、大亚湾核电站所使用核装置核反应原理相同

D． 这种装置可以控制热核反应速度，使聚变能缓慢而稳定的释放

14.Th(钍)经过一系列α和β衰变，变成Pb(铅)，则有( )

A． 铅核比钍核少24个质子

B． 铅核比钍核少8个中子

C． 共经过4次α衰变和6次β衰变

D． 共经过6次α衰变和4次β衰变

15.太阳的能量来自于热核反应，其中一种核反应是四个质子聚变成一个α粒子，同时放出两个正电子和两个没有静止质量的中微子．已知α粒子的质量为mα，质子的质量为mp，电子的质量为me，c为光在真空中的传播速度，NA为阿伏加德罗常数．在这种核反应中1 000 g的氢核聚变所放出的能量为( )

A． 1 000(4mp＋mα＋2me)NAc2

B． 1 000(mα＋2me－4mp)NAc2

C． 250(4mp－mα－2me)NAc2

D． 250(mα＋2me－4mp)NAc2

二、计算题(共3小题)

16.1930年，中国物理学家赵忠尧在实验中发现：高能量的射线在铅中具有很强的吸收能力，同时还伴随着一种“额外散射”，大约是0.5 MeV光子．这是历史性的重大发现．但当时出现了某种评价上的失误，使赵忠尧那篇论文没有得到应有的评价.20世纪90年代著名物理学家杨振宁，撰写专文澄清事实，以正视听．后来证实，赵忠尧的“额外散射”与正负电子湮灭转化为光子有关，当然光子也能转变为一对正负电子，试从能量转化的角度计算要转化为一对正负电子，每个光子的频率至少应多大？(电子质量me＝9.1×10－31kg)

17.已知质子的质量mp＝1.672 6×10－27kg，中子的质量mn＝1.674 9×10－27kg，α粒子的质量mα＝6.646 7×10－27kg，光速c＝3.0×108m/s，两个质子和两个中子可结合为一个α粒子，请计算α粒子的结合能．(结果保留两位有效数字)

18.在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生α、β、γ三种射线的放射源．从放射源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图所示，在与放射源距离为H高处，水平放置两张叠放着的、涂药品面朝下的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药品的纸)，经射线照射一段时间后两张印像纸显影．(已知mα＝4u，mβ＝u，vα＝，vβ＝c)

(1)上面的印像纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？

(2)下面的印像纸显出一串三个暗斑，试估算中间暗斑与α射线、β射线留下的暗斑的距离之比？

(3)若在此空间再加上与电场方向垂直的匀强磁场，一次使α射线不偏转，一次使β射线不偏转，则两次所加匀强磁场的磁感应强度之比是多少？

三、简答题(共3小题)

19.(1)铀核裂变是如何发生的？

(2)铀核裂变在自然界中能自发进行吗？

20.为什么实现核聚变要使聚变的燃料加热到几百万开尔文的高温？

21.如图所示是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．

(1)请简述自动控制原理；

(2)如果工厂生产的是厚度为1 mm的铝板，在α、β和γ三种射线中，哪一种对铝板的厚度起主要控制作用，为什么？

答案解析

1.【答案】C

【解析】α粒子为He，由质子数和质量数守恒可得，C正确．

2.【答案】D

【解析】该过程的核反应方程式为A＋e→B＋μ(中微子)，因此根据核反应中质量数和电荷数守恒，可以判断母核的质量数等于子核的质量数，母核的电荷数大于子核的电荷数．故A、B错误；原子核(称为母核)俘获电子的过程中动量守恒，初状态系统的总动量为0，则子核的动量和中微子的动量大小相等，方向相反，故C错误；根据Ek＝和题中中微子的质量很小的信息可以知道子核的动能小于中微子的动能．故D正确．

3.【答案】B

【解析】

4.【答案】D

【解析】H＋H→He＋n是属于轻核的聚变反应方程，故A错误；U＋n→Xe＋Sr＋2n是属于重核的裂变反应方程，故B错误；Na→Mg＋e是β衰变，但β粒子实质是从原子核中子转变成质子而放出的电子，故C错误；Ra→Rn＋He是α衰变，α粒子实质是由两个质子和两个中子结合而成，故D正确．

5.【答案】B

【解析】放射性元素的半衰期不随环境的变化而变化，故A错误；光和电子都具有波粒二象性，故B正确；通过α粒子散射实验的结果可以估测原子核直径的数量级为10－15m，故C错误；比结合能越大，原子核越稳定，故D错误．

6.【答案】D

【解析】静止的放射性原子核发生了衰变放出粒子后，新核的速度与粒子速度方向相反，放出的粒子与新核所受的洛伦兹力方向相同，根据左手定则判断粒子与新核的电性关系相反，根据r＝，因粒子和新核的动量大小相等，可由半径之比确定电荷量之比，即可根据电荷数守恒及质量数守恒写出核反应方程式为D.

7.【答案】C

【解析】根据质能方程可知，物体的质量越大，对应的能量也越大．只能说一定的质量和一定的能量相对应，但不能说质量和能量可以发生转化．

8.【答案】D 【解析】

9.【答案】A

【解析】地球上的潮汐现象是来自于月球的引力，不是来自于太阳；故A错误；银河系范围过大，人类是无法走出河系观察银河系形状，是通过间接观察的办法确定银河系形状的，故B正确；恒星的表面颜色与温度有关，颜色越红温度越低，故C正确；恒星的寿命和其质量有关，质量越大的恒星，其寿命越短，故D正确．

10.【答案】B

【解析】阴极射线是电子吸收能量后从原子当中发生电离而形成的电子流，是实物粒子，不是电磁波，A错误；X射线是原子的内层电子受到激发而产生的，是一种电磁波，在真空中以光速传播，B正确；α射线是氦核流，它的电离作用很强，C错误；β射线是原子核内的中子转化成质子同时释放出一个电子而形成的高速电子流，有较强的穿透能力，D错误．