人教版选修3-5第十九章原子核单元测试(5)

2020-2021学年高二物理人教版选修3-5课后作业：第十九章原子核水平测试卷含解析第十九章水平测试卷本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。

第Ⅰ卷(选择题，共40分）一、选择题(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,第1~6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求.全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）1．下列说法中正确的是(）A.错误!U的半衰期约为7亿年,随着地球环境的不断变化，其半衰期可能变短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4C．10个放射性元素的原子核经过一个半衰期后,一定有5个原子核发生衰变D．γ粒子的电离能力比α粒子的大答案B解析半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关,故A错误；某原子核经过一次α衰变电荷数减小2，质量数减小4，再经过两次β衰变后，质量数不变,电荷数要增加2，所以整个过程质量数减小4，电荷数不变，所以核内中子数减少4个。

故B正确。

半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用.故C错误。

三种射线中γ射线的穿透能力最强,α射线的电离能力最强，故D错误。

2．在正负电子对撞机中，一个电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对光子.设正、负电子的质量在对撞前均为m，对撞前的动能均为E，光在真空中的传播速度为c，普朗克常量为h，则对撞后转化成光子的波长等于（）A。

hcE B。

错误!C.错误!D。

错误!答案C解析一个光子的能量为mc2＋E，h错误!＝mc2＋E，所以λ＝错误!，C正确。

3．将半衰期为5天的铋64 g分成四份分别投入(1)开口容器中；(2)100 atm的密封容器中；(3）100 ℃的沸水中，第四份则与别的元素形成化合物,经10天后，四种情况剩下的质量分别为m1、m2、m3、m4,则（)A．m1＝m2＝m3＝m4＝4 gB．m1＝m2＝m3＝4 g, m4〈4 gC．m1>m2>m3〉m4，m1＝4 gD．m1＝4 g，其余无法知道答案A解析放射性元素的半衰期是一定的，与放射性元素所在的物理环境和化学环境无关，所以A正确。

绝密★启用前人教版高中物理选修3-5第十九章原子核单元测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间90分钟。

分卷I一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.如图所示，表示原子核的比结合能与质量数A的关系，据此下列说法中正确的是()A．重的原子核，例如铀核(U)，因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定B．锂核(Li)的核子的比结合能比铀核的比结合能小，因而比铀核结合得更坚固更稳定C．原子核结合的松紧程度可以用“比结合能”来表征，比结合能的定义是每个核子的平均结合能；比结合能越大的原子核越稳定D．以上三个表述都错误2.利用重核裂变释放核能时选用U核，主要原因是()A．它裂变放出核能比其他重核裂变放出核能多B．它可能分裂成三部分或四部分C．它能自动裂变，与体积无关D．它比较容易发生链式反应3.有关原子及原子核方面的知识，下列说法正确的是()A．放射性物质衰变时放出来的γ光子，是原子从高能级向低能级跃迁时产生的B．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小C．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时所产生的D．轻核聚变要在很高的温度下才能发生4.我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。

下列核反应方程中属于聚变反应的是()A．H＋H→He＋nB．N＋He→O＋HC．He＋Al→P＋nD．U＋n→Ba＋Kr＋3n5.据BBC报道，前英国政府辐射事务顾问巴斯比博士表示，日本核电站的问题极为严重，尤其令人担心的是福岛核电站三号反应堆．他称，该反应堆现在遇到了麻烦，因为它使用的是一种不同的燃料：它不是铀，而是一种铀钚混合燃料，而钚是极为危险的，因此一旦这种物质泄漏出来，将使海啸灾难雪上加霜．钚是世界上毒性第二大的物质(世界上毒性第一大的物质为钋)．一片药片大小的钚，足以毒死2亿人，5克的钚足以毒死所有人类．钚的毒性比砒霜大4.86亿倍，一旦泄露入太平洋，全人类都玩完！(239Pu半衰期24 390年)．关于钚的危害的认识，你认为错误的是() A．钚具有很强的放射性B．钚是重金属进入人体会破坏细胞基因从而导致癌C．钚的半衰期比铀要长的多D．钚核的裂变反应能放出巨大的能量6.以下说法正确的是()A．汤姆孙发现电子并提出了原子核式结构模型B．放射性元素放出的α粒子就是质子C．放射性元素放出的β粒子就是原子的核外电子D．比结合能(平均结合能)越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定7.已知氘核的平均结合能为1.1 MeV，氦核的平均结合能为7.1 MeV，则两个氘核结合成一个氦核时()A．释放出4.9 MeV的能量B．释放出6.0 MeV的能量C．释放出24.0 MeV的能量D．吸收4.9 MeV的能量8.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．半衰期表示放射性元素衰变的快慢，它和外界的温度、压强无关D．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生9.恒星的周年视差证明了()A．地球绕其轴心运动B．地球绕着太阳运动C．月球绕地球运动D．太阳质量远远大于地球质量10.铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：Al＋He→X＋n.下列判断正确的是()A．n是质子B．n是电子C． X是Si的同位素D． X是P的同位素二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)下列说法中错误的是()A．比结合能越小，原子核越稳定B．天然放射现象的发现，揭示了原子的核式结构C．γ射线是波长很短的电磁波，它的穿透能力比β射线要强D．玻尔是第一个把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统的科学家12.(多选)聚变与裂变相比，下列说法正确的是()A．聚变比裂变产能效率高B．在目前情况下，使原子核聚变要比裂变容易C．原子弹的燃料是235UD．氢弹的原理是核的聚变，需由原子弹来引爆13.(多选)下列说法正确的是()A．爱因斯坦用光子说成功解释了光电效应B．卢瑟福用α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构C．He＋N→O＋H属于β衰变方程D．核燃料总是利用比结合能较小的核14.(多选)关于天然放射现象，下列叙述中正确的是()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的看不见的射线C．放射线中有带负电的粒子，表明原子核内有负电荷D．放射线中带正电的粒子由卢瑟福首先确定是氦原子核分卷II三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)15.用中子轰击锂核(Li)发生核反应，生成氚核(H)和α粒子，并放出4.8 MeV的能量．已知1 u相当于931.5 MeV的能量(1)写出核反应方程．(2)求出质量亏损．(3)若中子和锂核是以等大反向的动量相碰，则氚核和α粒子的动能比是多少？(4)α粒子的动能是多大？16.在所有能源中核能具有能量密度大、区域适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．(1)核反应方程U＋n→Ba＋Kr＋a X是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为________，a＝________.以m U、m Ba、m Kr分别表示U、Ba、Kr的质量，m n、m p分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE＝________.(2)有一座发电能力为P＝1.00×106kW的核电站，核能转化为电能的效率η＝40%.假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能ΔE＝2.78×10－11J，铀核的质量m U＝390×10－27kg，求每年(1年＝3.15×107s)消耗的U的质量．17.由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，直到使用人工的方法制造后才被发现．已知Np经过m次α衰变和n次β衰变后变成Bi.(1)求m、n的值；(2)有一个静止的Np原子核放出一个α粒子后变成镤核(Pa)，已知镤核的速率v Pa＝4×105m/s，求α粒子的速率．18.Co发生一次β衰变后变为Ni核，在该衰变过程中还发出频率为ν1和ν2的两个光子，试写出衰变方程式，并求出该核反应因释放光子而造成的质量亏损．答案1.【答案】C【解析】比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故C正确，A、B、D 错误．2.【答案】D【解析】U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概率更大，D项正确．3.【答案】D【解析】放射性物质衰变时放出来的γ光子，来自原子核，故A错误；放射性物质的半衰期由原子核内部因素决定，与温度以及化学状态等无关．故B错误；β衰变所释放的电子来自原子核，是原子核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来．故C错误；轻核聚变需在很高的温度下发生，会释放出更高的能量，所以轻核聚变又称为热核反应．故D正确．4.【答案】A【解析】H＋H→He＋n是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，属于聚变反应，故选项A正确；7N＋He→8O＋H是卢瑟福发现质子的核反应方程，是人类第一次实现的原子核的人工转变，属于人工核反应，故选项B错误；He＋Al→P＋n是小居里夫妇用α粒子轰击铝片时发现了放射性磷(磷30)，同时发现中子的核反应方程，属于人工核反应，故选项C错误；U＋n→56Ba＋Kr＋3n是一种典型的铀核裂变，属于裂变反应，故选项D错误。

第十九章原子核(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分.每小题至少一个答案正确)1.(2012·南通高二检测)关于天然放射现象和对放射性的研究，下列说法正确的是( )A.是约里奥—居里夫妇首先发现的B.说明了原子核不是单一的粒子C.γ射线随α射线或β射线而产生D.任何放射性元素都能同时发出三种射线2.关于放射性同位素的应用,下列说法中正确的是( )A.放射性改变了布料的性质使其不再因摩擦而起电,并以此达到消除有害静电的目的B.利用γ射线的贯穿本领可以为金属探伤,也能进行人体的透视C.用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异,其结果一定会成为更优秀的品种D.用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量,以免对人体正常的组织造成太大的伤害3.关于放射性元素的半衰期,下列说法中正确的是( )A.半衰期是原子核质量减少一半所需的时间B.半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间C.半衰期与外界压强和温度有关,与原子的化学状态无关D.半衰期可以用于测定地质年代、生物年代等4.(2012·杭州高二检测)下列说法正确的是( )A.铀235只要俘获中子就能进行链式反应B.所有的铀核俘获中子后都能裂变C.太阳不断地向外辐射大量能量，太阳质量应不断减小，日地间距离应不断增大，地球公转速度应不断减小D.粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的5.对核子结合成原子核的下列说法正确的是( )A.原子核内的核子间均存在核力B.原子核内的质子间均存在核力和库仑力C.当n个核子靠近到核力作用的范围而结合为原子核时,其间势能一定减小D.对质子数较多的原子核，其中的中子起到增加核力、维系原子核稳定的作用6.“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的.一个静止的原子的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子.下面的说法中正确的是( )A.母核的质量数等于子核的质量数B.母核的电荷数大于子核的电荷数C.子核的动量与中微子的动量相同D.子核的动能大于中微子的动能7.现有三个核反应，下列说法正确的是( )①2411Na→2412Mg+0-1e②23592U+10n→14456Ba+8936Kr+310n③21H+31H→42He+10nA.①是裂变，②是β衰变，③是聚变B.①是β衰变，②是裂变，③是聚变C.①是聚变，②是裂变，③是β衰变D.①是β衰变，②是聚变，③是裂变8.14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法.若以横坐标t表示时间,纵坐标m表示任意时刻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( )9.(2012·潍坊高二检测)一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子.已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是( )A.核反应方程是11H+10n→31H+γB.聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3C.辐射出的γ光子的能量E=(m 3-m 1-m 2)cD.γ光子的波长()2123hm m m c λ=+-10.静止的氡核22286Rn 放出α粒子后变成钋核21884Po,α粒子动能为E α.若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能,真空中的光速为c,则该反应中的质量亏损为( )2222E 111E 109E A.B.0C.D.109c 109c 111cααα11.如图所示,两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种核反应后,产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹,可能是( )A.原子核发生了α衰变B.原子核发生了β衰变C.原子核放出了一个正电子D.原子核放出了一个中子12.如图所示,一天然放射性物质射出三种射线,经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图中所示),调整电场强度E 和磁感应强度B 的大小,使得在MN 上只有a 和b 两个点受到射线照射.下面的哪种判断是正确的( )A.射到b点的可能是α射线B.射到b点的一定是β射线C.射到b点的一定是α射线或β射线D.射到b点的一定是γ射线二、非选择题(本大题共4小题，共40分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13.(2012·唐山高二检测)(8分)完成下列核反应方程,并指出核反应的类型.(1)32He+________→42He+11H,是________变.(2)2411Na→2412Mg+________,是________变.(3)2311Na+________→2411Na+11H,是________变.(4)23592U+10n→14256Ba+9136Kr+3________,是________变.14.(10分)核反应堆的功率为104 kW,1 h消耗燃料8.75 g,已知每个铀235裂变时放出2×108 eV的能量,求该燃料中铀235的质量百分比.15.(10分)两个氘核聚变产生一个中子和氦核(氦的同位素).已知氘核的质量m D=2.013 60 u,氦核的质量m He=3.015 0 u,中子的质量m n=1.008 7 u.(1)写出聚变方程并计算释放的核能.(2)若反应前两个氘核的动能为0.35 MeV.它们正面对撞发生聚变,且反应后释放的核能全部转化为动能,则产生的氦核和中子的动能各为多大?16.(2012·长宁区高二检测)(12分)如图甲所示,静止在匀强磁场中的63Li 核俘获一个速度为v0=7.7×104m/s 的中子而发生核反应，即63Li+10n→31H+42He,若已知42He的速度v2=2.0×104 m/s,其方向与反应前中子速度方向相同,试求:(1)31H的速度大小和方向;(2)在图乙中,已画出并标明两粒子的运动轨迹,请计算出轨道半径之比;(3)当42He旋转三周时,粒子31H旋转几周?答案解析1.【解析】选B、C.首先发现天然放射现象的是法国的贝可勒尔，A 错误；放射现象的研究揭示出原子的可变性，即原子核不是单一粒子，原子核也是具有复杂结构的，B正确；γ射线是在原子核放射α粒子或β粒子的时候，多余的能量以极高频率的γ光子的形式产生的辐射，因此，γ射线是伴随(不是一定伴随)α射线或β射线而放出的.但放射性元素在发生衰变时,一般不能单独放出γ射线,却能单独放射出α射线或β射线,若有多余能量，则就同时伴随有γ射线产生，若无多余能量，则只单独放出α射线或β射线，不产生γ射线.因此,放射性元素发生衰变时不一定都能同时发出三种射线.C正确,D错误.2.【解析】选D.利用放射性消除有害静电是利用放射线的电离作用,使空气分子电离为导体,将静电泄出,故A错误;γ射线对人体细胞伤害太大,不适合用来进行人体透视,B错误;作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的,还要经过筛选才能培育出优良的品种,C错误;用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用,因此要科学地严格控制剂量,D正确.故正确答案为D.3. 【解析】选B、D.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,C错误;原子核的衰变有一定的速率,每隔一定的时间(即半衰期),原子核就衰变掉总数的一半,A错误,B正确;利用铀238可测定地质年代,利用碳14可测定生物年代,D正确.4.【解析】选C.要发生链式反应必须同时满足三个条件:(1)必须有足够纯度的铀235(浓缩铀);(2)铀块的体积必须大于或等于临界体积;(3)要有足够数量的慢中子.所以A错误.并不是所有的铀核都能发生裂变,所以B 也是错误的.由于太阳在向外辐射能量的过程中,会出现质量亏损,由万有引力定律可知日地间的引力要减小,所以日地间的距离要不断增大,在向外运动的过程中由于要克服引力做功,故地球的公转速度要不断减小，所以C 正确;粒子散射实验证明了原子是有核式结构的,所以D 错误.故正确答案为C.5.【解析】选C 、D.由于核力为短程力,只会发生在相邻核子之间,由此知A 、B 错误；当n 个核子靠近到核力作用范围内，而距离大于0.5×10-15 m 时核力表现为引力,在此过程中核力必做正功,其间势能必定减小,形成原子核后距离一般不小于0.5×10-15 m,故C 正确;对质子数较多的原子核由于只有相邻的质子间才有核力,但各个质子间均有很强的库仑斥力,随着质子数的增加,其库仑力增加,对于稳定的原子核,必须存在较多的中子才能维系二者的平衡,故D 正确.6.【解析】选A 、B.衰变时母核与子核的质量数是相等的,A 正确;母核中的质子由于变为中子,则子核中的电荷数减少1,所以B 正确;由动量守恒知中微子与子核的动量大小相等,但方向相反,C 错误;由2k p E 2m知中微子的动能要大于子核的动能,D 错误.7.【解析】选B.根据核反应方程可确定①是β衰变，②是裂变，③是聚变，所以B 选项正确.【变式备选】美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器,通过4820Ca(钙48)轰击24998Cf(锎249)发生核反应,成功合成第118号元素,这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素.实验表明,该元素的原子核先放出3个相同的粒子X,再连续经过3次α衰变后,变成质量数为282的第112号元素的原子核,则上述过程中粒子X 是( ) A.中子 B.质子 C.电子D.α粒子【解析】选A.由于最终经3次α衰变变成原子核282112X,由此可知原来的核应为294118X,而该核是由某原子核放出了3个粒子X 形成的.而4820Ca 和24998Cf 的总质子数为118,质量数为297,由此可知4820Ca+24998Cf →297118X,297118X →294118X+310n,故A 正确.8.【解析】选C.设半衰期为T,那么m=tT01m ()2.可见,随着t 的增长，物体的质量越来越小,且变化越来越慢,很显然C 选项图线符合衰变规律.9.【解析】选B.根据核反应过程质量数守恒和电荷数守恒可知,得到的氘核为21H,故A 错误;聚变反应过程中辐射一个γ光子,质量减少Δm=m 1+m 2-m 3,故B 正确;由质能方程知,辐射出的γ光子的能量为E=Δmc 2=(m 2+m 1-m 3)c 2,故C 错误;由c=λν及E=h ν得λ=()123hm m m c+-,故D 错误.10.【解析】选C.由于动量守恒,反冲核和α粒子的动量大小相等,由E k =2p 2m ∝1m知它们的动能之比为4∶218,因此衰变释放的总能量是111E 109α,由质能方程得质量亏损是2111E 109c α. 11.【解析】选A 、C.径迹为两个外切的圆,由左手定则知放出的粒子一定带正电荷,因此该衰变可能是α衰变,也可能是放出正电子的衰变.12.【解题指南】解答此题应按以下思路分析：(1)明确α粒子、β粒子、γ射线的带电情况，且知道β粒子速度远大于α粒子速度.(2)当电场力和洛伦兹力平衡时或粒子不带电时,粒子沿直线运动.(3)采用假设法,假设α粒子能到达a点,判断β粒子运动,再假设β粒子能到达a点,判断α粒子的运动.【解析】选A、C.γ射线不带电,在电场或磁场中都不受力的作用,只能射到a点,因此D选项错误;调整E和B的大小,既可以使带正电的α射线沿直线前进,也可以使带负电的β射线沿直线前进.沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡,即Eq=Bqv.已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多,当我们调节使α粒子沿直线前进时,速度大的β粒子向右偏转,有可能射到b点;当我们调节β粒子沿直线前进时,速度较小的α粒子也将会向右偏,也有可能射到b点,因此A、C选项正确,而B选项错误.13.【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒可判断粒子种类.(1)32He+21H→42He+11H,聚变(2分)(2)2411Na→2412Mg+0-1e,β衰变(2分)(3)2311Na+21H→2411Na+11H,人工转变(2分)(4)23592U+10n →14256Ba+9136Kr+310n ，裂变. (2分)答案:见解析14.【解析】该反应堆每小时输出的能量为:E=Pt=107×3 600 J=3.6×1010 J (3分)设放出这些能量消耗的纯铀235的质量为m g,则 E m 235=×6.02×1023×2×108×1.6×10-19 J ≈8.2×1010m J (3分)则纯铀235的质量10103.610m g 0.439 g 8.210⨯=≈⨯ (2分)铀235的质量百分比是0.4398.75≈0.05=5% (2分)答案:5%15.【解析】(1)聚变的核反应方程221H →32He+10n,核反应过程中的质量亏损为Δm=2m D -(m He +m n )=0.003 5 u (2分)释放的核能为ΔE=0.003 5×931.5 MeV=3.26 MeV (2分)(2)对撞过程动量守恒,由于反应前两氘核动能相同,其动量等值反向,因此反应前后系统的动量为0,即0=m He v He +m n v n (2分)反应前后总能量守恒,得12m He v He 2+12m n v n 2=ΔE+2E k0 (2分)解得E kHe =0.99 MeV,E kn =2.97 MeV (2分)答案:见解析16.【解析】(1)反应前后动量守恒:m 0v 0=m 1v 1+m 2v 2(v 1为氚核速度,m 0、m 1、m 2分别代表中子、氚核、氦核质量) (2分)代入数值可解得:v 1=-1.0×103 m/s,方向与v 0相反. (2分)(2)31H 和42He 在磁场中均受洛伦兹力f,做匀速圆周运动的半径之比 r 1∶r 2=112212m v m v Bq Bq ∶ =3∶40. (3分)(3)31H 和42He 做匀速圆周运动的周期之比T 1∶T 2=12122m 2m Bq Bq ππ∶ =3∶2 (3分)所以它们的旋转周数之比：n 1∶n 2=T 2∶T 1=2∶3，即42He 旋转三周，31H 旋转2周. (2分)答案:(1)大小为1.0×103 m/s,方向与v 0相反(2)3∶40 (3)2周【总结提升】在匀强磁场中研究核反应的规律带电粒子在磁场中的偏转现象的应用可以帮助我们研究核反应的规律,解决这类问题应明确以下三个方面:(1)明确核反应的类型并正确书写核反应方程；(2)建立力学模型,分析核反应过程中的运动情况,应用动量守恒观点和能量守恒观点列出方程；(3)根据带电粒子在磁场中的受力情况和匀速圆周运动的分析方法研究粒子在磁场中的运动规律,确定半径和周期等.。

第十九章单元测试题一、选择题1.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2.科学家们并不比常人有太多的身体差异，只是他们善于观察，勤于思考，有更好的发现问题、探究问题的毅力。

下列规律或定律与对应的科学家叙述正确的是( ) A．亚里士多德与自由落体规律B．开普勒与万有引力定律C．爱因斯坦与质能方程、相对论D．牛顿与能量守恒定律3.关于天然放射现象，下列说法正确的是( )A.任何原子核都能自发地放出射线，称为天然放射现象B.放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强C.当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变D.放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线4.据媒体报道，叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦教离奇身亡，英国警方调查认Po)，若该元素发生α衰变，半衰期是为毒杀利特维年科的是超级毒药——放射性元素钋(21084138天，衰变方程为210 84Po→X＋42He＋γ，则下列说法中正确的是( )A.X原子核含有有206个核子，有122个中子B. 100 g的210 84Po经276天，已衰变的质量为75 gC.γ射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的D.原子核内的核子间存在相互作用的核力5.放射性同位素电池是一种新型电池，它是利用放射性同位素衰变放出的高速带电粒子(α射线、β射线)与物质相互作用，射线的动能被吸收后转变为内能，再通过换能器转化为电能的一种装置。

绝密★启用前人教版高中物理选修3-5 第十九章原子核测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分第Ⅰ卷一、单选题(共15小题，每小题4.0分,共60分)1.图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里(图中未画出)．以下判断可能正确的是()A．a、b为β粒子的径迹B．a、b为γ粒子的径迹C．c、d为α粒子的径迹D．c、d为β粒子的径迹2.下列说法正确的是()A．放射性元素的样品不断衰变，虽然剩下未衰变的原子核越来越少，但元素的半衰期不变B．放射性元素放在真空中衰变加快C．Bi的半衰期是1小时，质量为m的Bi经过3小时后还有m没有衰变D．温度越高，放射性元素衰变越快3.下列核反应属于α衰变的是()A．B＋He→N＋nB．Al＋H→Mg＋HeC．Th→Ra＋HeD．H＋H→He4.放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的．下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线.某塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀．可利用的元素是()A．钋210B．氡222C．锶90D．铀2385.对下列各原子核变化的方程，表述正确的是()A．H＋H→He＋n是核聚变反应B．H＋H→He＋n是α衰变C．Se→Kr＋2e是核裂变反应D．U＋n→Xe＋Sr＋2n是β衰变6.下列说法中正确的是()A．火箭利用周围空气提供的动力飞行B．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型C．铀235与铀238原子核内的中子数不同，因而有不同的半衰期D．热核反应的温度须达到几百万开尔文，反应过程中要吸收能量7.北京奥委会接受专家的建议，大量采用对环境有益的新技术．如奥运会场馆周围的90%的路灯将采用太阳能光伏发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术．太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的核聚变反应产生的，其核反应方程是()A． 4H→He＋2 eB．N＋He→O＋HC．U＋n→Sr＋Xe＋3nD．U→Th＋He8.下列说法中正确的是()A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子核是有复杂结构的B．在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子不可能落在暗条纹处C．黑体辐射的强度与波长的关系是：随着温度的升高，各种波长的辐射都增加，辐射强度极大值的光向波长较短的方向移动D．用质子流工作的显微镜比用相同速度的电子流工作的显微镜分辨率低9.科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用，我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上属于()A．引力相互作用B．电磁相互作用C．强相互作用和弱相互作用的共同作用D．四种基本相互作用的共同作用10.人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可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．HeB．HeC．HeD．He11.如图中R是一种放射性物质，它能放出α、β、γ三种射线，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′是荧光屏，实验时发现在荧光屏上只有O、P两点处有亮斑，下列说法正确的是()A．磁场方向平行纸面竖直向上，到达O点的射线是β射线，到达P点的射线是α射线B．磁场方向平行纸面竖直向下，到达O点的射线是α射线，到达P点的射线是β射线C．磁场方向垂直纸面向外，到达O点的射线是γ射线，到达P点的射线是α射线D．磁场方向垂直纸面向里，到达O点的射线是γ射线，到达P点的射线是β射线12.美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过Ca 轰击Cf(锎249)发生核反应，成功合成第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素．实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子X，再连续经过3次α衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中粒子X是()A．中子B．质子C．电子D．α粒子13.在一个U原子核衰变为一个Pb原子核的过程中，发生β衰变的次数为()A． 6次B． 10次C． 22次D． 32次14.宇宙诞生过程中，产生如下粒子：①光子、中微子、电子等大量轻子；②氘核、氚核、氦3、氦核等轻核；③夸克、轻子、胶子等粒子；④质子和中子等强子；⑤电子、质子、氦核的混合电离气体；⑥电子、质子复合成为中性氢原子．根据宇宙大爆炸理论，以上粒子形成的先后顺序是()A．①②③④⑤⑥B．③①④②⑤⑥C．③④①②⑤⑥D．①③④②⑥⑤15.如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P 点的射线种类应属于下表中的()第Ⅱ卷二、计算题(共1小题，共15分)16.已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，He核的质量为3.015 0 u．两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成He并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能．(质量亏损为1 u时，释放的能量为931.5 MeV.除了计算质量亏损外，He的质量可以认为是中子的3倍)(1)写出该核反应的反应方程式；(2)该核反应释放的核能是多少？(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，则反应前每个氘核的动能是多少MeV?三、填空题(共3小题，第17-18每小题6.0分,第19小题13分，共30分)17.卢瑟福在1919年以α粒子(He)撞击氮原子核(N)，产生核反应．该反应生成两种粒子，其中一种为H，则另一种粒子为________，核反应方程为________________．18.铀主要以三种同位素的形式存在，三者的原子百分含量分别为234U 0.005%,235U 0.72%,238U 99.275%.请写出计算铀元素近似相对原子质量的计算式(不必算出具体数值)：______________.19.带电粒子在“云室”中运动时，可呈现其运动径迹，将“云室”放在匀强电场中，通过观察分析带电粒子的径迹，可以研究原子核发生衰变的规律．现将静止的放射性6C放入上述装置中，当它发生衰变，可能放出α粒子或负电子或正电子．所放射的粒子与反冲核经过相等时间所形成的径迹如图所示(发生衰变后放射出的粒子和反冲核的速度方向与电场E垂直，a，b均表示长度)．则(1)14C发生衰变时所放射出的粒子是________．(2)14C发生衰变时所放射出粒子的运动轨迹是________(填“①”或“②”)．答案解析1.【答案】D【解析】γ粒子是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项B错误；α粒子为氦核带正电，由左手定则知向上偏转，选项A、C错误；β粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项D正确．2.【答案】A【解析】放射性元素的半衰期，由核内部本身因素决定，与其他条件无关，A正确，B、D错误；Bi的半衰期是1小时，3小时经过了3个半衰期，由M余＝M原()可知还有m没有衰变，C 错误．3.【答案】C【解析】方程B＋He→N＋n，是人工核反应方程，是放出中子的核反应方程，故A错误；方程Al＋H→Mg＋He，该反应是人工核反应方程，故B错误；方程Th→Ra＋He，是Th原子核分裂并只放射出氦原子核的反应过程，故C正确；方程H＋H→He是轻核的聚变反应，故D错误．4.【答案】C【解析】要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222 半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．5.【答案】A【解析】H＋H→He＋n是核聚变反应，故A正确，B错误；重核分裂成质量较小的核的反应为核裂变反应，需要其它粒子轰击，不能自发地进行，C错误；U＋n→Xe＋Sr＋2n是重核裂变反应，D错误．6.【答案】C【解析】火箭通过喷气，利用反冲飞行，故A错误；卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，故B错误；原子核的半衰期由原子核内部因素决定，与所处的物理环境和化学状态无关，铀235与铀238原子核内的中子数不同，因而有不同的半衰期，故C正确；热核反应的温度须达到几百万开尔文，但是反应过程中放出能量，故D错误．7.【答案】A【解析】太阳内部发生的是核聚变反应，由轻核结合成中等质量的核，B为原子核的人工转变，C 为裂变，D为衰变，故A正确．8.【答案】C【解析】A、汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，说明原子是有复杂结构的．故A错误．B、在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，其行为是随机的，也可能落在暗条纹处，只是落在暗条纹处几率小些．故B错误．C、黑体辐射实验结果表明：随着温度的升高，各种波长的辐射都增加，辐射强度极大值的光向波长较短的方向移动．故C正确．D、质子的质量比电子的质量大得多，物质波的波长较小，与电子相比不容易产生衍射．故用质子流工作的显微镜比用相同速度的电子流工作的显微镜分辨率高．故D错误．故选：C．9.【答案】B【解析】分子力作用范围约在10－10m数量级上，强相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范围分别在10－15m和10－18m之内，在这个距离上强相互作用和弱相互作用不存在．在这个范围内引力相互作用和电磁相互作用都存在，但由于电磁力远大于万有引力，引力相互作用可以忽略不计，因此分子力本质上属于电磁相互作用．故正确答案为B.10.【答案】B【解析】氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故应表示为He，因此B正确．11.【答案】D【解析】因为α粒子的贯穿本领较小，一张纸即可把它挡住，所以亮斑中不可能有α射线，A、B、C错误；因为γ射线不带电，所以不受磁场约束，直接打在O点，由左手定则知磁场方向垂直纸面向里，所以D正确．12.【答案】A【解析】由于最终经3次α衰变变成原子核Y，由此可知原来的核应为Z，而该核是由某原子核放出了3个粒子X形成的．而Ca和Cf的总质子数为118，质量数为297，由此可知Ca ＋Cf→Z，Z→Z＋3n，故A正确．13.【答案】A【解析】一个U原子核衰变为一个Pb原子核的过程中，发生α衰变的次数为次＝8次，发生β衰变的次数为2×8－(92－82)＝6次，选项A正确．14.【答案】C【解析】根据大爆炸理论，宇宙形成之初是粒子家族，其后产生了夸克、轻子、胶子等粒子，然后按强子时代、轻子时代、核合成时代、混合电离气体、中性氢原子的顺序演化，故C正确．15.【答案】C【解析】R放射出来的射线共有α、β、γ三种，其中α、β射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用而偏转，γ射线不偏转，故打在O点的应为γ射线；由于α射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是β射线；依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里．16.【答案】(1)H＋H→He＋n(2)3.26 MeV(3)0.45 MeV【解析】(1)核反应方程为：H＋H→He＋n(2)质量亏损为：Δm＝2.013 6×2 u－(3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为：ΔE＝Δmc2＝931.5×0.003 5 MeV≈3.26 MeV(3)设中子和He核的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2，反应前每个氘核的动能是E0，反应后中子和He核动能分别为E1、E2，根据动量守恒定律，得m1v1－m2v2＝0＝＝3E2＝＝1.04 MeV由能量守恒定律得E1＋E2＝2E0＋ΔE，E0＝0.45 MeV.17.【答案】O He＋7N→O＋H【解析】由核反应方程质量数和电荷数守恒知，另一种粒子的质子数为8，质量数为17，所以为O，核反应方程为He＋N→O＋H.18.【答案】(234×0.005＋235×0.72＋238×99.275)×10－2【解析】铀元素的相对原子质量等于每种同位素的质量数与其百分含量乘积之和，即(234×0.005＋235×0.72＋238×99.275)×10－2.19.【答案】(1)α(2)②【解析】(1)反冲核与放出的射线在电场中均做类平抛运动．由轨迹可以看出，反冲核与放出的射线的受力方向均与电场方向相同，所以放出的粒子为α粒子．(2)由动量守恒得，α粒子的动量与反冲核的动量相同，α粒子的质量小，速度必然大，在垂直于电场方向上的位移大，即②轨迹为α粒子．。

第十九章原子核( 时间：90 分钟满分：100 分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48 分) 1．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是( )A • a粒子的散射实验B •对阴极射线的研究C•天然放射性现象的发现D•质子的发现2．下列关于原子和原子核的说法正确的是( )A • B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 .比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固3．锌对人体的新陈代谢起着重要作用，在儿童生长发育时期测量体内含锌量已成为体格检查的重要内容之一•取儿童的头发约50mg,放在反应堆中经中子照射后，头发中的锌元素与中子反应生成具有放射性的锌的同位素，其反应方程式为64zn + 0n - 65Z n.35zn 衰变放射出能量为1115eV的丫射线，通过丫射线强度的测定可以计算出头发中锌的含量．关于以上叙述，下列说法中正确的是( )A.34Zn和3^n有相同的核子数B.3：Zn和3^n有相同的质子数C• 丫射线是由锌原子的内层电子受激发而产生的D • 丫射线在真空中传播的速度是3.0X 108m/s 4．放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是( )A •a射线，B射线，丫射线B. 丫射线，B射线，a射线C •丫射线，a射线，B射线D •B射线，a射线，丫射线5 关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( )A.9；8U - 934Th + ；He 是 a衰变B.7 N + ；He —0 + 1H是 3 衰变C.21H＋13H -24He＋10n 是轻核聚变D .32Se- 36K「+ 2 01e 是重核裂变6•硼10俘获一个a粒子后生成氮13放出x粒子，而氮13是不稳定的，它放出y粒子而变成碳13. 那么x 和y 粒子分别是( )A 质子和电子B 质子和中子C 中子和正电子D 中子和电子7•原子核A X与氘核2H反应生成一个 a粒子和一个质子•由此可知( )A • A = 2, Z= 1B • A = 2, Z= 2C •A= 3, Z= 3D •A = 3, Z= 2&为了说明用 a粒子轰击氮打出质子是怎样的一个物理过程，布拉凯特在充氮云室中，用a粒子轰击氮，在他拍摄的二万多张照片中，终于从四十多万条a粒子径迹中发现了8条产生分叉,这一实验数据说明了( )A • a粒子的数目很少，与氮发生相互作用的机会很少B •氮气的密度很小，a粒子与氮接触的机会很少C •氮核很小，a粒子接近氮核的机会很少D •氮气和a粒子的密度都很小，致使它们接近的机会很少9原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源当氘等离子体被加热到适当高温时, 氘核参与的几种聚变反应就可能发生,并放出能量这几种反应的总效果可以表示为2 4 116i H ——> k2He+ d i H+ 2o n + 43.15MeV由平衡条件可知（）B. k= 2, d = 2D. k = 2, d= 3a B （3分别进行下列衰变：X——> P——> Q , Y > RB. X和R的原子序数相同D. R的质子数多于前述任何元素11.图1在匀强磁场中有一个静止的氡原子核（222Rn），由于衰变，它放射出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42 ：1，如图1所12.由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪如图2所示，它曾由航天飞机携带升空，将其安装在阿尔法国际空间站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物质.所谓的反物质即质量与正粒子相等，带电荷量与正粒子相等但电性相反，例如反质子即为-1H.假若使一束质子、反质子、a粒子和反a粒子组成的射线，通过00'进入匀强磁场B2而形成图中的4条径迹，则（）A. 1、2是反粒子径迹B . 3、4为反粒子径迹C . 2为反a粒子径迹题号1 23 4 5678910 11 12 答案二、非选择题本题共小题，共分13. （8分）大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89eV、10.2eV、12.09eV.跃迁发生前这些原子分布在___________ 个激发态能级上，其中最高能级的能量值是__________ eV（基态能量为—13.6eV）.14. （14分）a衰变是指放射性元素的原子核自发地放出a射线的衰变.A. k = 1, d= 4C. k = 1, d= 610.元素X是Y的同位素, 下列说法正确的是（）A. Q和S不是同位素C. X和R的质量数相同示.那么氡核的衰变方程应是八222 222 0A.86 Rn^87 Fr + -1e222 218 4,,B.86 Rn^ 84 Po + 2He—222 222 一, 0C.86 Rn^ 85 At +（1）设元素X是放射性元素，其质量数和核电荷数分别为A、Z , a衰变后的原子核是Y, 写出核反应方程.（2）a衰变释放的能量称为a衰变能，用Q表示，设原子核X、Y和a衰变多数发生在核质量数大于209的重核，试证明 a 衰变能的98%以上表现为a 粒子的动能.15.(14分)铀核(925U )裂变生成钡(561Ba )、(36心)和中子，质量分别为235.0439U 、140.913 9u 、91.8973u 和 1.0087U.(1) 写出核反应方程，并计算一个铀 235裂变时放出的能量.(2) 我国秦山核电站功率为 3 X 105kW ,假设铀235完全裂变，其中一半核能转化为电能，以上述裂变反应来估计电站一年消耗多少铀 235?(其中1u = 1.7X 10「27kg)16.(16分)现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是 0-1e + Y(1)核反应方程中的 丫是反中微子，它不带电，质量数为零•试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数；⑵已知铀核的质量为 235.0439U ，中子质量为1.0087U ,钕(Nd)核质量为142.9098u , 锆核质量为89.9047U ,又知1u = 1.6606X 10-27kg ，试计算1kg 铀235大约能产生的 能量是多少？第十九章原子核1. A [卢瑟福根据 a 粒子的散射实验结果，提出了原子的核式结构模型：原子核聚集 了原子的全部正电荷和几乎全部质量，电子在核外绕核运转. ]2. B [ B 衰变的实质是原子核中的中子转化为一个质子和一个电子，然后释放出电子， 故选项A 错误；玻尔理论的一个假设就是原子能量的量子化， 故选项B 正确；放射性元素的半衰期只由原子核的内部因素决定，与温度无关，故选项C 错误；比结合能越大表示原子核235 1 143 1 小92U + 0门7 60 Nd + Zr + 3°n + 8中的核子结合得越牢固，故选项 D 错误.]3. BD [64Zn 和30Zn 是同位素具有相同的质子数， 中子数不同，核子数不同，故A 项错 误，B 项正确.丫射线是由原子核内部发出的光子，其速度为 3x 108m/s.故C 项错误，D 项 正确.]4. B铅板，因此 5. AC衰变方程，选项B 错误；重核裂变是指一个原子序数较大的核分裂成两个中等质量核的反应， 而D 选项不符合，D 错误.只有选项 A 、C 正确.]6. C [整个过程的反应方程是 50B + ；He T 73N + J n , ；3N ；3C + +1e ，即x 和y 粒子 分别是中子和正电子，故选项 C 正确.]7.D [由质量数守恒列式： A + 2= 4 + 1，得A 一 3，由电荷数守恒列式： Z + 1 一2+ 1,得Z = 2，故选项D 正确.]& C [氮原子核很小，所以 a 粒子接近原子核的机会很少，从而发生核反应并使径迹 分叉的机会很少，所以 C 选项正确.]9. B [根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒得 彳2— 4k +d + 2a 衰变，变成P , P 经过1次B 衰变后，变成稳定的新兀根据 A E = A mc 2,代入数据得 A E = 3.3X 10-11J(2)根据 E = Pt 和 E =十誥 A E 得 m — 2.3 x 102kg.13[a 射线用一张纸就能挡住， B 射线能穿透几毫米的铝板，丫射线能穿透几厘米的B 选项正确.][选项B 中的方程是卢瑟福当初用a 粒子轰击氮原子核发现质子的方程，不是 B k = 2 解得*d 一 210. D [设放射性A X 经过1 素Q ,则表示该核反应的方程为：A 、， A - 44. .A -4A -4^Z X T Z -2P + 2He , Z -2P T Z - 1C6= 2k + d0 -ie .设X 的同位素NY 经过1次B 衰变，变成R , R 经过1次a 衰变，变成S ,则表示该核反 应的方程为NY T N Z + 1R + 01e , N +1R T N「4S +4He.由此可见，Q 和S 的质子数相同，是同位素，选项 A 错误；X 和R 的原子序数不相同， 选项B 错误；X 和R 的质量数不相同，选项 C 错误；只有选项 D 正确.]11 . B [由于衰变后两粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹为两个相外切的圆，可判断 衰变后放出的是带正电的粒子. 又由动量守恒定律有 mv 1= Mv 2,在磁场中做匀速圆周运动有： R 1=吧，R 2= 警，联立以上两式可得：q 1B q 2B12. AC [由左手定则判定质子、 左偏转，故选项 A 正确.进入匀强磁场 反a 粒子、a 粒子在磁场中的半径大，13. 2 — 1.5114. (1)A X T A -24Y + ；He (2)见解析 解析(1)A X T A -；Y + ；He(2)放射性元素 X 可看作是静止的，由22关系可得：Q =哆+罟，变形得E k a — ― Q ,m a + m Y15. 见解析解析(1) 235U + 1n T 5：1R 1=生一42=骨，故放出的粒子是 a 粒子，选B.]R 2 q 11 2a 粒子受到洛伦兹力向右偏转；反质子、反 B 2的粒子具有相同的速度，由偏转半径C 正确.]a粒子向 R -盂知,a 衰变过程中动量守恒知： m Y V Y =mv a ；由能量1• 2 = 1?m a/ a 一1 E k a ；当 m Y 取 209 时，E k a = 4+009 Q ，即卩 E k a = Q 98%.92 1Ba + 36 Kr +所以Q =16.(1)40 90 (2)8.09 x 10 J解析(1)锆的电荷数Z = 92- 60 + 8= 40，质量数A= 236- 146 = 90.核反应方程中应用符号40Zr表示.(2)1kg铀235的铀核数为1000 23N = ---- X 6.02 X 1023235不考虑核反应中生成的电子质量, 完1个铀反应发生的质量亏损如=0.212u . 1kg铀235 全裂变产生的能量约为E= N A mc2= J2f X 6.。

原子物理一选择题1．天然放射物质的放射线包含三种成分，下面的说法中错误的是（）A.一层厚的黑纸可以挡住a射线，不能挡住β射线和γ射线B.某原子核在放出γ粒子后会变成另一种元素的原子核C.三种射线中对气体电离作用最强的是a射线D. β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子2．在物理发展过程中有许多重大的物理事件，以下叙述中符合事实的是（）A卢瑟福首先发现天然放射现象，揭开了对原子核结构探索的序幕B贝克勒尔所做的a粒子散射实验证明原子具有核式结构C.汤姆生发现电子，证明原子也具有复杂的结构D.托马斯·杨所做的双缝干涉实验，证明光具有波动性3．静止的铀核发生a衰变时释放出一个a粒子；和一个反冲核．设a粒子的动能为E1，反冲核的动能为E2那么下列说法中正确的是（）A根据能量守恒有E1 +E2=0B. E1 <E2C. E1 >E2D. E1 =E24.静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，沿垂直于磁场方向放射出一个粒子后得到两个圆形轨迹，经测量轨迹半径之比为42:1，则（）A.反冲核的核电荷数与粒子电荷数的比为42：1B.反冲核的速率与粒子速率的比为1：42C.反冲核的质量与粒子的质量比为42：1D反冲核运动的周期与粒子的运动周期比为1：425.关于核力，以下说法正确的是（）A.核力的本质是电磁力B.核力只存在于质子和质子间，中子和中子间，且只在2X10 -15m内起作用C.每个核子只跟它邻近的核子间存在核力作用D.核力存在于原子核内所有核子之间二填空题6. 10克的铋（210）经过10天，有7. 5克的铋衰变成其他原子，铋的半衰期是---------------------天．7.质子和a 粒子相距较近，并同时由静止释放，某时刻质子的速度v 、加速度为a ，则此时刻a 粒子的速度大小为------------------------------，加速度为-------------------------------．这一过 程中，电势能的减少量为---------------------------- (已知质子的质量为m)．8.如图3所示，为演示光电效应现象的实验装置．弧光 灯发出的光照射到锌板上时验电器的指针发生了偏转，这是因为＿----------，然后用一个放射源代替弧光 灯，则可以观察到的现象是验电器的指针又闭合，这是因为------------------------------------------9.一个质子轰击一个锂核变成两个a 粒子，其核反应方程是＿--------------------．在这一核反应过程中同时放出17.5 Me V 的能量，则这一核反应过程的质量亏损 Δm= --------------kg.10. 1999年4月，在美国劳仑斯—柏克莱国家实验室，研究人员通过88英寸回旋加速器用高能氪一86原子轰击铅一208靶，氪核与铅核融合，放出一个中子，生成了一种新元素（记作A)；120微秒后， 该核分裂出一个a 粒子，衰变为另一个新核（记作B)；该新核在600微秒后又放出一个a 粒子，衰变为114号元素的同位素（记作C).衰变链至少延续到不久前被IUP AC 命名的106号元素．在11天的实验时间内共观察到3个这样的衰变事件．试回答下列问题：（1）写出新核(B)的原子符号（如20882Pb ）--------------并指出该元素在周期表中的位置：----------周期--------------- 族，元素的类型---------------------(2)写出新核（B ）衰变为114号元素(C)的核反应方程：------------------------------------(3)你认为该实验室在11天的这项实验中共合成了新核(A) (B)原子各--------------------------------个．三计算题11云室处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一静止质量为m 1,的原子核在云室中发生一次a 衰图3弧光灯 验电器变a粒子的质量为m2，电量为q，其运动轨迹在与磁垂直的平面内．现测得a粒子的运动轨道半径R，试求在衰变过程中的质量亏损．（涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计）12．在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置行金属板间的匀强电场中，有一个能产生α、β、γ、三种射线的射线源，从射线源射出的一束射线垂直于电场方向射人电场，如图5所示，在与射线源距离为h高处水平放置的两张叠放着的、涂药面朝下的印象纸（比一般纸厚且坚韧的、涂有感光药的）经射线照射一段时间后，把两张印象纸显影（1）上面的印象纸上有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？(2)下面的印象纸上显出一串三个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的距离之比．(3)若将匀强电场换成方向相同的匀强磁场时粒子的轨道半径之比是多大？周期之比是多大（‘已知m a =4u,mβ=u/1840,vα=c/10,vβ=c）参考答案：1.B2.CD 3C 4A 5BC 6. 5 7. v/4 a/4 5mv2/88.弧光灯发出的紫外线照到锌板时，锌板中的电子吸收了光子后飞出锌板，使验电器与锌板这个整体带上了正电荷；放射源发出的α粒子的电离作用很强，使空气电离后验电器所带的正电被大气中负电荷中和，因此指针又闭合。

绝密★启用前人教版高中物理选修3-5 第十九章原子核测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分第Ⅰ卷一、单选题(共15小题，每小题4.0分,共60分)1.图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里(图中未画出)．以下判断可能正确的是()A．a、b为β粒子的径迹B．a、b为γ粒子的径迹C．c、d为α粒子的径迹D．c、d为β粒子的径迹2.下列说法正确的是()A．放射性元素的样品不断衰变，虽然剩下未衰变的原子核越来越少，但元素的半衰期不变B．放射性元素放在真空中衰变加快C．Bi的半衰期是1小时，质量为m的Bi经过3小时后还有m没有衰变D．温度越高，放射性元素衰变越快3.下列核反应属于α衰变的是()A．B＋He→N＋nB．Al＋H→Mg＋HeC．Th→Ra＋HeD．H＋H→He4.放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的．下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线.某塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀．可利用的元素是()A．钋210B．氡222C．锶90D．铀2385.对下列各原子核变化的方程，表述正确的是()A．H＋H→He＋n是核聚变反应B．H＋H→He＋n是α衰变C．Se→Kr＋2e是核裂变反应D．U＋n→Xe＋Sr＋2n是β衰变6.下列说法中正确的是()A．火箭利用周围空气提供的动力飞行B．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型C．铀235与铀238原子核内的中子数不同，因而有不同的半衰期D．热核反应的温度须达到几百万开尔文，反应过程中要吸收能量7.北京奥委会接受专家的建议，大量采用对环境有益的新技术．如奥运会场馆周围的90%的路灯将采用太阳能光伏发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术．太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的核聚变反应产生的，其核反应方程是()A． 4H→He＋2 eB．N＋He→O＋HC．U＋n→Sr＋Xe＋3nD．U→Th＋He8.下列说法中正确的是()A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子核是有复杂结构的B．在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子不可能落在暗条纹处C．黑体辐射的强度与波长的关系是：随着温度的升高，各种波长的辐射都增加，辐射强度极大值的光向波长较短的方向移动D．用质子流工作的显微镜比用相同速度的电子流工作的显微镜分辨率低9.科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用，我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上属于()A．引力相互作用B．电磁相互作用C．强相互作用和弱相互作用的共同作用D．四种基本相互作用的共同作用10.人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可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．HeB．HeC．HeD．He11.如图中R是一种放射性物质，它能放出α、β、γ三种射线，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′是荧光屏，实验时发现在荧光屏上只有O、P两点处有亮斑，下列说法正确的是()A．磁场方向平行纸面竖直向上，到达O点的射线是β射线，到达P点的射线是α射线B．磁场方向平行纸面竖直向下，到达O点的射线是α射线，到达P点的射线是β射线C．磁场方向垂直纸面向外，到达O点的射线是γ射线，到达P点的射线是α射线D．磁场方向垂直纸面向里，到达O点的射线是γ射线，到达P点的射线是β射线12.美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过Ca 轰击Cf(锎249)发生核反应，成功合成第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素．实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子X，再连续经过3次α衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中粒子X是()A．中子B．质子C．电子D．α粒子13.在一个U原子核衰变为一个Pb原子核的过程中，发生β衰变的次数为()A． 6次B． 10次C． 22次D． 32次14.宇宙诞生过程中，产生如下粒子：①光子、中微子、电子等大量轻子；②氘核、氚核、氦3、氦核等轻核；③夸克、轻子、胶子等粒子；④质子和中子等强子；⑤电子、质子、氦核的混合电离气体；⑥电子、质子复合成为中性氢原子．根据宇宙大爆炸理论，以上粒子形成的先后顺序是()A．①②③④⑤⑥B．③①④②⑤⑥C．③④①②⑤⑥D．①③④②⑥⑤15.如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P 点的射线种类应属于下表中的()第Ⅱ卷二、计算题(共1小题，共15分)16.已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，He核的质量为3.015 0 u．两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成He并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能．(质量亏损为1 u时，释放的能量为931.5 MeV.除了计算质量亏损外，He的质量可以认为是中子的3倍)(1)写出该核反应的反应方程式；(2)该核反应释放的核能是多少？(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，则反应前每个氘核的动能是多少MeV?三、填空题(共3小题，第17-18每小题6.0分,第19小题13分，共30分)17.卢瑟福在1919年以α粒子(He)撞击氮原子核(N)，产生核反应．该反应生成两种粒子，其中一种为H，则另一种粒子为________，核反应方程为________________．18.铀主要以三种同位素的形式存在，三者的原子百分含量分别为234U 0.005%,235U 0.72%,238U 99.275%.请写出计算铀元素近似相对原子质量的计算式(不必算出具体数值)：______________.19.带电粒子在“云室”中运动时，可呈现其运动径迹，将“云室”放在匀强电场中，通过观察分析带电粒子的径迹，可以研究原子核发生衰变的规律．现将静止的放射性6C放入上述装置中，当它发生衰变，可能放出α粒子或负电子或正电子．所放射的粒子与反冲核经过相等时间所形成的径迹如图所示(发生衰变后放射出的粒子和反冲核的速度方向与电场E垂直，a，b均表示长度)．则(1)14C发生衰变时所放射出的粒子是________．(2)14C发生衰变时所放射出粒子的运动轨迹是________(填“①”或“②”)．答案解析1.【答案】D【解析】γ粒子是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项B错误；α粒子为氦核带正电，由左手定则知向上偏转，选项A、C错误；β粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项D正确．2.【答案】A【解析】放射性元素的半衰期，由核内部本身因素决定，与其他条件无关，A正确，B、D错误；Bi的半衰期是1小时，3小时经过了3个半衰期，由M余＝M原()可知还有m没有衰变，C 错误．3.【答案】C【解析】方程B＋He→N＋n，是人工核反应方程，是放出中子的核反应方程，故A错误；方程Al＋H→Mg＋He，该反应是人工核反应方程，故B错误；方程Th→Ra＋He，是Th原子核分裂并只放射出氦原子核的反应过程，故C正确；方程H＋H→He是轻核的聚变反应，故D错误．4.【答案】C【解析】要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222 半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．5.【答案】A【解析】H＋H→He＋n是核聚变反应，故A正确，B错误；重核分裂成质量较小的核的反应为核裂变反应，需要其它粒子轰击，不能自发地进行，C错误；U＋n→Xe＋Sr＋2n是重核裂变反应，D错误．6.【答案】C【解析】火箭通过喷气，利用反冲飞行，故A错误；卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，故B错误；原子核的半衰期由原子核内部因素决定，与所处的物理环境和化学状态无关，铀235与铀238原子核内的中子数不同，因而有不同的半衰期，故C正确；热核反应的温度须达到几百万开尔文，但是反应过程中放出能量，故D错误．7.【答案】A【解析】太阳内部发生的是核聚变反应，由轻核结合成中等质量的核，B为原子核的人工转变，C 为裂变，D为衰变，故A正确．8.【答案】C【解析】A、汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，说明原子是有复杂结构的．故A错误．B、在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，其行为是随机的，也可能落在暗条纹处，只是落在暗条纹处几率小些．故B错误．C、黑体辐射实验结果表明：随着温度的升高，各种波长的辐射都增加，辐射强度极大值的光向波长较短的方向移动．故C正确．D、质子的质量比电子的质量大得多，物质波的波长较小，与电子相比不容易产生衍射．故用质子流工作的显微镜比用相同速度的电子流工作的显微镜分辨率高．故D错误．故选：C．9.【答案】B【解析】分子力作用范围约在10－10m数量级上，强相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范围分别在10－15m和10－18m之内，在这个距离上强相互作用和弱相互作用不存在．在这个范围内引力相互作用和电磁相互作用都存在，但由于电磁力远大于万有引力，引力相互作用可以忽略不计，因此分子力本质上属于电磁相互作用．故正确答案为B.10.【答案】B【解析】氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故应表示为He，因此B正确．11.【答案】D【解析】因为α粒子的贯穿本领较小，一张纸即可把它挡住，所以亮斑中不可能有α射线，A、B、C错误；因为γ射线不带电，所以不受磁场约束，直接打在O点，由左手定则知磁场方向垂直纸面向里，所以D正确．12.【答案】A【解析】由于最终经3次α衰变变成原子核Y，由此可知原来的核应为Z，而该核是由某原子核放出了3个粒子X形成的．而Ca和Cf的总质子数为118，质量数为297，由此可知Ca ＋Cf→Z，Z→Z＋3n，故A正确．13.【答案】A【解析】一个U原子核衰变为一个Pb原子核的过程中，发生α衰变的次数为次＝8次，发生β衰变的次数为2×8－(92－82)＝6次，选项A正确．14.【答案】C【解析】根据大爆炸理论，宇宙形成之初是粒子家族，其后产生了夸克、轻子、胶子等粒子，然后按强子时代、轻子时代、核合成时代、混合电离气体、中性氢原子的顺序演化，故C正确．15.【答案】C【解析】R放射出来的射线共有α、β、γ三种，其中α、β射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用而偏转，γ射线不偏转，故打在O点的应为γ射线；由于α射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是β射线；依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里．16.【答案】(1)H＋H→He＋n(2)3.26 MeV(3)0.45 MeV【解析】(1)核反应方程为：H＋H→He＋n(2)质量亏损为：Δm＝2.013 6×2 u－(3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为：ΔE＝Δmc2＝931.5×0.003 5 MeV≈3.26 MeV(3)设中子和He核的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2，反应前每个氘核的动能是E0，反应后中子和He核动能分别为E1、E2，根据动量守恒定律，得人教版高中物理选修3-5 第十九章原子核测试含答案和详细解析m1v1－m2v2＝0＝＝3E2＝＝1.04 MeV由能量守恒定律得E1＋E2＝2E0＋ΔE，E0＝0.45 MeV.17.【答案】O He＋7N→O＋H【解析】由核反应方程质量数和电荷数守恒知，另一种粒子的质子数为8，质量数为17，所以为O，核反应方程为He＋N→O＋H.18.【答案】(234×0.005＋235×0.72＋238×99.275)×10－2【解析】铀元素的相对原子质量等于每种同位素的质量数与其百分含量乘积之和，即(234×0.005＋235×0.72＋238×99.275)×10－2.19.【答案】(1)α(2)②【解析】(1)反冲核与放出的射线在电场中均做类平抛运动．由轨迹可以看出，反冲核与放出的射线的受力方向均与电场方向相同，所以放出的粒子为α粒子．(2)由动量守恒得，α粒子的动量与反冲核的动量相同，α粒子的质量小，速度必然大，在垂直于电场方向上的位移大，即②轨迹为α粒子．11 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