1、【 精品教育资源文库 】 49 原子核及核反应 1 (2017 天津联考 )下列说法正确的是 ( ) A根据天然放射现象，卢瑟福提出了原子核式结构 B一个氢原子从 n 3 能级跃迁到 n 2 能级，该氢原子吸收光子，能量增加 C铀 (238 92U)经过多次 、 衰变形成稳定的铅 (206 82Pb)的过程中，有 6 个中子转变成质子 D机场、车站等地进行安全检查时，能轻而易举地窥见箱内物品，利用了 射线较强的穿透能力 答案 C 解析 卢瑟福提出原子的核式结构的实验依据是 粒子散射 实验， A 错误；氢原子从 n 3 能级跃迁到 n 2 能级，氢原子要放出光子，能量减小， B 错误；分析可得
2、铀经过 8 次 衰变和 6 次 衰变形成了稳定的铅，而 衰变的本质就是中子转变成质子时释放出电子的过程，故 C 正确；机场、车站等地进行安全检查，利用的是 X 射线的穿透本领， D 错误。 2下列说法正确的是 ( ) A从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线有良好的穿透能力 B玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立 C 衰变的实质是一个中子转化为一个质子和一个电子 D目前核电站利用的是核裂变释放的核能 答案 D 解 析 从高空对地面进行遥感摄影是利用红外线有良好的穿透能力， A 错误；卢瑟福根据 粒子散射实验提出了原子的核式结构模型， B 错误； 衰变的实质是一个中子转化为一个质子和
3、一个电子， C 错误；目前核电站利用的是核裂变释放的核能， D 正确。 3 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 ( ) 答案 C 解析 由于每经过一个半衰期 T,14C 的质量减少一半，所以 m m0? ?12 tT， C 正确。 4 (多选 )下列哪些现象能说明放射线来自原子核 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A三种射线的能量都很高 B放射线的强度不受温度、外界压强等物理条件的影响 C元素的放射性与所处的化学
4、状态 (单质、化合态 )无关 D 射线、 射线都是带电的粒子流 答案 BC 解析 能说明放射线来自原子核的证据是，元素的放射性与其所处的化学状态和物理状态无关， B、 C 正确。 5 (多选 )关于质子与中子，下列说法正确的是 ( ) A原子核 (除氢 核外 )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 ABC 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， A、 B、 C 正确。 6 (多选 )地球的年龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目
5、前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定，推算出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时 (岩石形成初期时不含铅 )的一半。铀 238 衰变后形成铅 206，铀 238 的相对含量随时间变化规律如图所示，图中 N 为铀 238 的原子数， N0为铀和铅的原子总数，由此可以判断出 ( ) A铀 238 的半衰期为 90 亿年 B地球的年龄大致为 45 亿年 C被测定的古老岩石样品在 90 亿年时的铀、铅原子数之比约为 14 D被测定的古老岩石样品在 90 亿年时的铀、铅原子数之比约为 13 答案 BD 解析 由题意、半衰期的含义及铀 238 衰变后含量随时间的变化规律图象可知：铀 238的半衰期和地球的年
6、龄均大致为 45 亿年，被测定的古老岩石样品在 90 亿年时铀原子数的相【 精品教育资源文库 】 对值为 0.25，即占总原子数的 14，由 此可推得其中铅占原子数的 34，铀、铅原子数之比约为 13。 B、 D 正确。 7 (多选 )以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中不正确的是 ( ) A原子核发生一次 衰变，该原子外层就失去一个电子 B按照玻尔理论，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，电子的动能减小，但原子的能量增大 C核衰变中， 光子是衰变后转变的新核辐射的 D比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定吸收核能 答案 AD 解析 衰变的实质是原子核内
7、的一个中子转为一个质子和一个电子，电 子释放出来，不是来自核外电子，故 A 错误；按照玻尔理论，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，电子的动能减小，但原子的能量增大， B 正确；核衰变中，衰变后转变的新核不稳定，放出能量才能变得稳定，能量以 光子的形式放出， C 正确；比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时会出现质量亏损，根据爱因斯坦质能方程得知，一定释放核能，故 D 错误。 8以下是物理学史上 3 个著名的核反应方程 x 73Li2 y y 14 7N x 17 8O y 94Be z 12 6C x、 y 和 z 是 3 种不同的粒子 ， 其中 z 是 (
8、) A 粒子 B质子 C中子 D电子 答案 C 解析 将前 2 个核反应方程化简消去 x，得 y 是 42He，结合第 3 个方程由质量数守恒、电荷数守恒可知 z 是中子 10n， C 正确。 9 (2017 全国卷 )大科学工程 “ 人造太阳 ” 主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是： 21H 21H 32He 10n，已知 21H 的质量为 2.0136 u， 32He 的质量为 3.0150 u， 10n 的质量为 1.0087 u,1 u 931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为 ( ) A 3.7 MeV B 3.3 MeV C 2.7 MeV D 0
9、.93 MeV 答案 B 解析 释放的核能 E mc2 (2mH mHe mn)c2 0.0035931 MeV3.3 MeV ， B 正确。 10 (2017 全国卷 )一静止的铀核放出一个 粒子衰变成钍核，衰变方程为 238 92U 234 90Th 42He。下列说法正确的是 ( ) A衰变后钍核的动能等于 粒子的动能 B衰变后钍核的动量大小等于 粒子的动量大小 C铀核的半衰期等于其放出一个 粒子所经历的时间 【 精品教育资源文库 】 D衰变后 粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 答案 B 解析 静止的铀核在衰变 过程中遵循动量守恒，系统的总动量为零，因此衰变后产生的钍核和 粒子
10、的动量等大反向，即 pTh p ， B 正确。钍核和 粒子的质量不等，因此衰变后钍核和 粒子的动能不等， A 错误。半衰期是有一半铀核衰变所用的时间，并不是一个铀核衰变所用的时间， C 错误。由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程有质量亏损， D 错误。 11 (2015 天津高考 )物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上。下列说法正确的是 ( ) A天然放射现象说明原子核内部是有结构的 B电子的发现使人们认识到原子具 有核式结构 C 粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的 D密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的 答案 A 解析 天然放射现象说明原
11、子核是可分的，即核内部是有结构的， A 项正确；电子的发现使人们认识到原子是可分的， B 项错误； 粒子散射实验的重要发现是原子具有核式结构，C 项错误；密立根油滴实验精确地测出了电子的电荷量，原子光谱的分立性表明原子核外电子轨道是不连续的， D 项错误。 12 (2017 江苏高考 )(多选 )原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有 ( ) A.42He 核的结合能约为 14 MeV B.42He 核比 63Li 核更稳定 C两个 21H 核结合成 42He 核时释放能量 D.235 92U 核中核子的平均结合能比 8936Kr 核中的大 答案 BC 【 精品教育资源文
12、库 】 解析 42He 核有 4 个核子，由比结合能图线可知， 42He 核的结合能约为 28 MeV， A 错误。比结合能越大， 原子核越稳定， B 正确。两个 21H 核结合成 42He 核时，核子的比结合能变大，结合时要放出能量， C 正确。由比结合能图线知， 235 92U 核中核子平均结合能比 8936Kr 核中的小， D错误。 13 (2015 江苏高考 )(1)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电， 235 92U 是核电站常用的核燃料。 235 92U 受一个中子轰击后裂变成 144 56Ba 和 8936Kr 两部分，并产生 _个中子，要使链式反应发生，裂变物质的体
13、积要 _(选填 “ 大于 ” 或 “ 小于 ”) 它的临界体积。 (2)取质子的质量 mp 1.672610 27 kg，中子的质量 mn 1.674910 27 kg， 粒子的质量 m 6.646710 27 kg，光速 c 3.010 8 m/s。请计算 粒子的结合能。 (结果保留两位有效数字 ) 答案 (1)3 大于 (2)4.310 12 J 解析 (1)核反应方程遵守质量数 守恒和电荷数守恒，且该核反应方程为： 235 92U 10n 144 56Ba 8936Kr 310n，即产生 3 个中子。临界体积是发生链式反应的最小体积，要使链式反应发生，裂变物质的体积要大于它的临界体积。
14、(2)组成 粒子的核子与 粒子的质量差为 m (2mp 2mn) m 结合能 E mc2 代入数据得 E4.310 12 J。 14 (2017 北京高考 )在磁感应强 度为 B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次 衰变。放射出的 粒子 (42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为 R。以 m、 q 分别表示 粒子的质量和电荷量。 (1)放射性原子核用 AZX 表示，新核的元素符号用 Y 表示，写出该 衰变的核反应方程； (2) 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小； (3)设该衰变过程释放的核能都转化为 粒子和新核的动能，新核的质量为 M，求衰变过程的质量亏损 m。 答案 (1)AZX A 4Z 2Y 42He (2)2 mqB q2B2 m (3) M m qBR22mMc2 解析 (1)AZX A 4Z 2Y 42He。 (2)设 粒子的速度大小为 v，由 qvB mv2R， T2 Rv ，得 粒子在磁场中运动周期 T 2 mqB 环形电流大小 I qT q2B2 m。 (
