1、第五章第五章原子核原子核 本章达标检测本章达标检测 (满分:100 分;时间:45 分钟) 一、选择题一、选择题(本题共 13 个小题,每小题 5 分,共 65 分。其中 110 小题只有一个选 项正确,1113 小题有多个选项正确,全选对得 5 分,选对但不全得 3 分,选错或不 选得 0 分) 1.(2020 北京高三网测)下列说法正确的是() A.根据E=mc 2可以计算核反应中释放的核能 B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 C.目前核电站利用的核反应是裂变,核燃料为氘 D.目前核电站利用的核反应是聚变,核燃料为铀 2.(2020 黑龙江哈尔滨宾县二中高二下期中)关于放射性元
2、素的衰变,以下说法正 确的是() A.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,辐射出射 线 B.发生衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了 4 C.当放射性元素原子的核外电子具有较高能量时,将发生衰变 D.天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构 3.(2019 重庆西南大学附中高三月考)下列关于原子物理知识的叙述正确的是 () A.衰变中产生的射线是原子的核外电子挣脱原子核的束缚形成的 B.结合能越大,原子核内核子结合得越牢固,原子核越稳定 C.两个轻核结合成一个中等质量的核,存在质量亏损 D.对于一个特定的氡原子,如果知道了半衰期,就能准确地预言它在何时衰变 4.(
3、2020 重庆一中高三月考)关于核反应的知识,下列说法正确的是() A.86 222Rn 84 218Po+X, 6 14C 7 14N+Y,X 粒子的穿透本领比 Y 粒子弱 B.2 4He+ 13 27Al 15 30P+ 0 1n 是聚变方程 C.一个静止的硒核发生衰变,34 82Se 36 82Kr+2 -1 0 e,反应前后质量守恒 D.核反应方程 92 235U+ 0 1n 56 144Ba+ 36 89Kr+3 0 1n 是太阳中主要进行的热核反应之一 5.(2020 湖北黄石二中高三月考) 238U 发生一次衰变产生新核234Th,234Th 又发生 衰变,mU、m、mTh分别表
4、示 238U 核、粒子和234Th 核的质量。下列说法正确的是 () A. 238U 发生衰变释放出能量并伴随有质量亏损,亏损的质量转变成能量 B.射线本质上是高速电子流,来自核外电子 C.粒子和 234Th 核的总结合能大于238U 的结合能 D. 238U 发生衰变释放的能量E=(m +mTh-mU)c 2 6.(2020 四川成都第二十中学高三月考)下列四幅图的有关说法中正确的是() A.甲图中,球 m1以速度 v 碰静止球 m2,若两球质量相等,碰后 m2的速度一定为 v B.乙图中,在光颜色保持不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大 C.丙图中,射线由电子组成,射线为电磁波,射线由粒
5、子组成 D.丁图中,重核的裂变需要吸收能量 7.(2020 山东济宁一中高二期中)科学家使用核反应获取氚,再利用氘和氚的核反 应获得能量,核反应方程分别为 X+Y2 4He+ 1 3H+4.9 MeV 和 1 2H+ 1 3H 2 4He+X+17.6 MeV, 下列表述正确的是() A.X 是质子 B.Y 的质子数是 3,中子数是 6 C.氘和氚的核反应是核聚变反应 D.两个核反应都没有质量亏损 8.(2020 吉林通榆一中高二下月考)对于有关中子的研究,下面说法正确的是() A.中子和其他微观粒子,都具有波粒二象性 B.一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应 C.卢瑟福通过
6、分析粒子散射实验结果,发现了质子和中子 D.核反应方程 84 210Po 82 y X+2 4He 中的 y=206,X 中核子个数为 124 9.(2020 安徽阜阳太和一中高二月考)下列说法正确的是() A.92 238U 衰变为 86 222Rn 要经过 4 次衰变和 2 次衰变 B.原子核的结合能越大,原子核越稳定 C.83 210Bi 的半衰期是 5 天,4 个 83 210Bi 原子核经过 10 天后剩下 1 个 83 210Bi 原子核 D.不管是轻核聚变还是重核裂变,都要满足质量守恒和电荷量守恒 10.(2020 四川棠湖中学高三月考)已知 88 226Ra、 86 222Rn
7、、 2 4He 的静止质量分别是 226.025 4 u、222.017 5 u、4.002 6 u, u 为原子质量单位,且 1 u 相当于 931.5 MeV。当 88 226Ra 发生衰变时,下列说法正确的是( ) A.88 226Ra 的质量等于组成它的核子的质量之和 B.88 226Ra 发生一次衰变释放的核能为 4.936 95 MeV C.因 88 226Ra 的比结合能比 86 222Rn 小,所以 88 226Ra 比 86 222Rn 更稳定 D.一个静止的 88 226Ra 发生一次衰变,产生的 86 222Rn 和 2 4He 的速度之比约为 1112 11.(2020
8、 浙江东阳中学高二下期中)“嫦娥二号”的任务之一是利用经技术改进 的射线谱仪探测月球表面多种元素的含量与分布特征。月球表面一些元素(如 钍、铀)本身就有放射性,发出射线;另外一些元素(如硅、镁、铝)在宇宙射线 轰击下会发出射线。而射线谱仪可以探测到这些射线,从而证明某种元素的 存在。下列关于射线的说法正确的是() A.射线经常伴随射线和射线产生 B.射线来自原子核 C.如果元素以单质存在具有放射性,那么元素以化合物形式存在不一定具有放射 性 D.射线的穿透能力比射线、射线都要强 12.(2020 河北承德一中高二下月考)下列说法正确的是() A.天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构 B.
9、衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的 C.核力是短程力,与核子间的距离有关,有时表现为引力,有时表现为斥力 D.原子核所含核子单独存在时的总质量等于该原子核的质量 13.(2020 内蒙古集宁一中高二月考)关于天然放射现象,以下叙述正确的是() A.若使放射性物质的温度升高,其半衰期不变 B.衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的 C.在、这三种射线中,射线的穿透能力最强,射线的电离能力最强 D.铀核 92 238U 衰变为铅核 82 206Pb 的过程中,要经过 8 次衰变和 6 次衰变 二、非选择题二、非选择题(共 3 小题,共 35 分) 14.(2019 河
10、南信阳高级中学高二下检测)(10 分)云室处于一个垂直于纸面向外的 匀强磁场中,静止的原子核 ? ?X 在云室中发生了一次衰变,其衰变产物在磁场中运 动的圆轨迹如图所示。已知新核 Y 的质量为 M,粒子的质量为 m,衰变后粒子的速 度大小为 v,假设原子核衰变时释放的能量都转化为粒子和新核的动能。 (1)试写出核衰变方程; (2)求原子核衰变时释放的能量。 15.(2020 重庆一中高二下期中)(12 分)粒子以初速度 v0轰击静止的氮 14 原子 核打出一种新的粒子,同时产生原子核氧 17,新的粒子速度为 3v0,且方向与粒子 初速度相同,反应过程中释放的能量完全转化为系统的动能。已知中子质
11、量为 m, 质子质量和中子质量相等,质量数为 A 的原子核的质量为 m 的 A 倍,光速为 c。 (1)写出该反应的核反应方程; (2)计算此反应过程中的质量亏损。 16.(2020 河南郑州中牟一中高二下月考)(13 分)两个动能均为 1 MeV 的氘核发生 正面碰撞,引起如下反应:1 2H+ 1 2H 1 3H+ 1 1H。(已知 1 2H 的质量 m 0=2.013 6 u, 1 3H 的质 量 m1=3.015 6 u,1 1H 的质量 m 2=1.007 3 u,1 u 相当于 931.5 MeV 的能量。结果均 保留 2 位有效数字。) (1)此核反应中放出的能量E 为多少? (2
12、)若放出的能量(包括最初的动能和核反应放出的能量)全部变为新生核的动能, 则新生的氚核具有的动能是多少? 答案全解全析答案全解全析 1.A根据E=mc 2可以计算核反应中释放的核能,式中m 是核反应中的质量亏 损,选项 A 正确;太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应,选项 B 错误;目 前核电站利用的核反应是核裂变,核燃料为铀,选项 C、D 错误。 2.A放射性元素的原子核发生衰变后产生的新核,从高能级跃迁到低能级,放出 射线,故 A 正确;发生衰变时,电荷数减少 2,质量数减少 4,中子数减少 2,故 B 错误;衰变是原子核内的中子转化为一个质子和一个电子,与核外电子无关,故 C 错误
13、;天然放射现象揭示了原子核具有内部结构,粒子散射实验揭示了原子的核 式结构模型,故 D 错误。 3.C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,实质是 0 1n 1 1H+ -1 0 e,而不是核外电子的电离,故 A 错误;比结合能越大,原子核中核子结合 得越牢固,原子核越稳定,结合能大,原子核不一定越稳定,故 B 错误;两个轻核结 合成一个中等质量的核,会释放一定的能量,根据爱因斯坦质能方程E=mc 2 可知 存在质量亏损,故 C 正确;大量的原子衰变满足统计规律存在半衰期,对于一个特 定的原子,我们只知道它发生衰变的概率,并不知道它将何时发生衰变,故 D 错误。 4.A由质
14、量数和电荷数守恒知,X 为 2 4He,即粒子,Y 为 -1 0 e,即电子,则 X 粒子的 穿透本领比 Y 粒子弱,故 A 正确;2 4He+ 13 27Al 15 30P+ 0 1n 为人工转变,故 B 错误;衰变 放出能量,质量发生亏损,故 C 错误; 92 235U + 0 1n 56 144Ba+ 36 89Kr+3 0 1n 为核裂变,太阳中 主要进行的热核反应为核聚变,故 D 错误。 5.C 238U 发生衰变释放出能量并伴随有质量亏损,但并不是质量转变成能量,故 A 错误。射线本质上是中子转变为一个质子和一个电子,来自原子核,故 B 错误。 238U 发生衰变释放出能量,故粒子
15、和234Th 核的总结合能大于238U 的结合能,故 C 正确。 238U 发生衰变释放的能量E=(m U-m-mTh)c 2,故 D 错误。 6.B甲图中,两球碰撞过程动量守恒,碰撞过程机械能不增加,如果两球质量相等, 则碰撞后 m2的速度不大于 v,故 A 错误;乙图中,图中光的颜色保持不变的情况下, 光照越强,光电子数目越多,则饱和电流越大,故 B 正确;丙图中,由左手定则可知, 射线带正电,则射线由粒子组成,射线不带电,则射线是射线,射线 粒子带负电,则射线由电子组成,故 C 错误;重核裂变需要释放能量,故 D 错误。 7.C在 1 2H+ 1 3H 2 4He+X+17.6 MeV
16、反应中,根据电荷数守恒、质量数守恒,则 X 的电 荷数为 0,质量数为 1,可知 X 是中子,故 A 错误。根据 X+Y2 4He+ 1 3H+4.9 MeV 可 知,Y 的质子数是 3,质量数为 6,则中子数是 3,选项 B 错误;氘和氚的核反应是核 聚变反应,选项 C 正确;两个核反应都放出能量,则都有质量亏损,选项 D 错误。 8.A所有粒子都具有波粒二象性,故 A 正确;裂变是较重的原子核分裂成较轻原 子核的反应,而该反应是较轻的原子核的聚变反应,故 B 错误;卢瑟福通过分析 粒子散射实验结果,提出了原子的核式结构模型,查德威克通过粒子轰击铍核获 得碳核的实验发现了中子,故 C 错误;
17、根据质量数守恒可得 y=210-4=206,X 中核子 个数为 206,中子数为 206-82=124,故 D 错误。 9.A 92 238U 衰变为 86 222Rn 质量数减小 16,电荷数减小 6,则 4x=16,2x-y=6,解得 x=4,y=2,即经过 4 次衰变和 2 次衰变,选项 A 正确;原子核的比结合能越大, 原子核越稳定,选项 B 错误;半衰期是大量原子核衰变的统计规律,对少量原子核 的衰变不适用,选项 C 错误;不管是轻核聚变还是重核裂变,都要满足质量数守恒 和电荷数守恒,但是质量会亏损,选项 D 错误。 10.B原子核的质量小于组成它的核子的质量之和,这个现象就是质量亏
18、损,A 不 符合题意;88 226Ra 发生一次衰变释放的核能 E=(226.025 4-222.017 5-4.002 6)931.5 MeV=4.936 95 MeV,B 符合题意;原子核的比结合能越大,说明把它分成 单个的核子需要更多的能量,因此原子核更稳定,88 226Ra 的比结合能比 86 222Rn 小,所以 86 222Rn 比 88 226Ra 更稳定,C 不符合题意;由衰变时动量守恒可知, 86 222Rn 与 2 4He 的速度 之比为两者质量的反比,质量之比约为质量数之比,故 86 222Rn 与 2 4He 的速度之比约 为 2111,D 不符合题意。 11.ABD射
19、线是原子核发生变化时伴随射线和射线放出来的,故 A、B 正确; 元素的放射性与其为单质还是化合物无关,故 C 错误;射线本质是高速光子,穿 透能力比射线、射线都要强,故 D 正确。 12.ABC天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构,故 A 正确;衰变所释 放的电子不是来源于原子核外面的电子,而是原子核内的中子转化成质子时所产 生的,故 B 正确;核力是短程力,在其作用范围内,随核子间距离的变化可以表现为 引力也可以表现为斥力,故 C 正确;由于质量亏损,原子核所含核子单独存在时的 总质量大于该原子核的质量,故 D 错误。 13.ACD半衰期由原子核本身决定,与温度无关,故 A 正确;衰变
20、所释放的电子 是原子核内的中子转变为质子时产生的,故 B 错误;在、这三种射线 中,射线的穿透能力最强,射线的电离能力最强,故 C 正确;由质量数守恒知 238=206+48,即经过 8 次衰变,再由电荷数守恒知 92=82+28-6,即经过 6 次 衰变,故 D 正确。 14.答案(1)? ?X ?-2 ?-4Y+ 2 4He (2)(?+?)? 2 2? 解析(1)静止的原子核发生衰变时,根据动量守恒可知,衰变后新核与粒子的速 度方向相反,由图可知两粒子的运动轨迹在异侧,根据左手定则可以得知,衰变后 粒子与新核带的电性相同,所以释放的粒子是氦核,原子核发生的是衰变,衰变 方程为 ? ?X
21、?-2 ?-4Y+ 2 4He。(5 分) (2)原子核在衰变前后的动量守恒,设衰变后新核的速度大小为 v1,则 Mv1=mv(2 分) 根据题意可知,衰变时释放的总能量 E=1 2M?1 2+1 2mv 2(2 分) 联立解得 E=(?+?)? 2 2? (1 分) 15.答案(1)2 4He+ 7 14N 8 17O+ 1 1H (2) 43?0 2 17?2 解析(1)根据质量数和电荷数守恒知,新的核子为 1 1H,则该核反应方程为 2 4He+ 7 14N 8 17O+ 1 1H(5 分) (2)反应过程遵循动量守恒,则有 4mv0=3mv0+17mv(3 分) 反应过程能量守恒,则有
22、 1 2m(3?0) 2+1 217mv 2=mc2+1 24m?0 2(3 分) 联立解得m= 43?0 2 17?2 (1 分) 16.答案(1)4.0 MeV(2)1.5 MeV 解析(1)此核反应中的质量亏损 m=(22.013 6-3.015 6-1.007 3) u=0.004 3 u(2 分) 根据 E=mc 2 可得 此核反应中放出的能量为E=0.004 3931.5 MeV4.0 MeV。(3 分) (2)因碰前两氘核动能相等,相向正碰,则碰前的总动量为零;因核反应中的动 量守恒,则碰后氚核和质子的总动量也为零。设其动量分别为 p1、p2,必有 p1=- p2(3 分) 设碰后氚核和质子的动能分别为 Ek1和 Ek2,根据 Ek= ?2 2? 可得?k1 ?k2= ?2 ?1= 1 3(3 分) 由题可知,新生氚核的动能为 Ek1=1 4(2E0+E)=1.5 MeV。(2 分)
