第五章 原子核 单元测试题1（Word解析版）

2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第三册
第五章
原子核
单元测试题1（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动虽不是分子运动，但它证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动
B．液体表面层内分子间距离大于液体内部分子间的距离，表现为引力
C．结合能越大的表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
D．经过6次a衰变，
2次β衰变后，新核与原来的原子核相比中子数少了12个
2．在下列描述核过程的方程中，属于α衰变的是（　　）
A．C→N＋e
B．P→S＋e
C．U→Th＋He
D．N＋He→O＋H
3．β衰变中所放出的电子，来自（　　）
A．原子核外内层电子
B．原子核内中子衰变为质子放出的电子
C．原子核内所含电子
D．原子核内质子衰变为中子放出的电子
4．下列说法正确的是（　　）
A．玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象
B．德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想
C．普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了光子的概念
D．卢瑟福通过α粒子轰击氮核实验的研究，发现了中子
5．人类在研究光、原子结构及核能利用等方面经历了漫长的过程，我国在相关研究领域虽然起步较晚，但是近年对核能的开发与利用却走在了世界的前列，有关原子的相关知识，下列说法正确的是（
）
A．卢瑟福最先发现电子，并提出了原子的核式结构学说
B．光电效应和康普顿效应都能说明光子具有粒子性，且前者可说明光子具有能量，后者除证明光子具有能量，还可证明光子具有动量
C．原子核发生β衰变时，产生的β射线本质是高速电子流，因核内没有电子，所以β射线是核外电子逸出原子形成的
D．一个铍核和一个α粒子反应后生成一个碳核，并放出一个中子和能量，核反应方程为
6．下列说法正确的是（　　）
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．衰变现象说明电子是原子核的组成部分
C．平均结合能越大表示原子核越不稳定
D．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长
7．静止的镭核放出一个粒子后衰变成氡核。粒子动能为，若衰变放出的能量全部变为氡核和粒子的动能。下列说法正确的是（　　）
A．该反应产生的氡核和粒子的动量相同
B．该核衰变反应方程为
C．真空中的光速为，该反应中的质量亏损为
D．镭的半衰期1620年，若取4个镭原子核，经1620年后就只剩下2个镭原子核了
8．关于原子结构和原子核结构，经过不断的实验探索，我们已经有了一定的认识，对于这个探索的过程，下列述正确的是（　　）
A．卢瑟福根据α粒子轰击金箔时发生散射，提出了原子的核式结构模型
B．为了解释原子的稳定性和辐射光谱的不连续性，波尔提出了氢原子结构模型
C．卢瑟福通过利用α粒子轰击铍原子核，最终发现了中子
D．人类第一次实现的原子核的人工转变核反应方程是
9．一个质子以1.0×107
m/s的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核。已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列说法正确的是（　　）
A．核反应方程为Al＋H→Si
B．核反应方程为Al＋n→Si
C．质子撞铝原子核的过程动量守恒
D．硅原子核速度的数量级为107
m/s，方向跟质子的初速度方向一致
10．关于原子结构和核反应的说法中正确的是（　　）
A．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型
B．发现中子的核反应方程是Be＋He→C＋n
C．200万个U的原子核经过两个半衰期后剩下50万个U
D．据图可知，原子核D和E聚变成原子核F要吸收能量
11．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．He核的结合能约为14
MeV
B．He核比Li核更稳定
C．两个H核结合成He核时释放能量
D．U核中核子的平均结合能比Kr核中的大
12．如图所示，M、N为中心开有小孔的平行板电容器的两极板，其右侧有一边长为的正三角形区域，区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，M、N两极板之间加上电压U后，M板电势高于N板电势。在孔的左侧紧靠一个小盒，盒里面装有放射性元素，设发生衰变后释放的粒子从M板的中央小孔处无初速度进入电容器，在电场力的作用下，穿过小孔后从P处垂直于的方向进入磁场。设粒子的质量为m，电荷量为q，其重力忽略不计，A、P两点间的距离为，则下列说法正确的是（　　）
A．发生衰变的核反应方程为
B．粒子进入磁场时的速度大小为
C．若粒子从A、C间离开磁场，磁感应强度的大小可能为
D．若粒子从A、C间离开磁场，磁感应强度的大小可能为
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．某些建筑材料可产生放射性气体一一氡，氡可以发生或衰变，如果人长期生活在氢浓度过高的环境中，氢经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健康。原来静止的氡核（）发生一次衰变生成新核钋（），并放出一个能量为的γ光子。已知放出的粒子动能为；忽略放出光子的动量，但考虑其能量。
(1)写出衰变的核反应方程；
(2)求新核钋（）的动能；
(3)衰变过程中总的质量亏损为多少？（保留三位有效数字）
14．用中子轰击铀核（），其中的一个可能反应是分裂成钡（）和氪（）两部分，放出3个中子。各个核和中子的质量如下（计算结果在小数点后保留两位小数）：
mU＝390.313
9×10－27
kg，mn＝1.674
9×10－27
kg；
mBa＝234.001
6×10－27
kg，mKr＝152.604
7×10－27
kg。
(1)试写出核反应方程
(2)求出反应中释放的核能。
(3)我国第一座核电站——秦山核电站总装机容量达到650万千瓦，求秦山核电站一年需要消耗多少千克的裂变原料？
15．假设每个铀发生核裂变时平均释放，则铀在裂变中所释放的能量是多少？三峡电站年均发电量，如果要建一座年发电量与三峡电站相同的核电站，则它每年要消耗多少铀？
16．如图所示，真空中的一直角坐标系y轴上安装有荧光屏，在x轴上方有高度为h的沿y轴正方向的匀强电场，电场强度为E，在x轴下方有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。坐标原点有一个原来静止的核，发生一次α衰变后，产生一个氦核和一个新核。新核立即进入x轴上方电场，氦核进入x轴下方磁场，最后沿x轴负方向打在荧光屏上P点（0，－h）。元电荷量为e，一个中子和质子质量均为m，不计粒子重力，新核元素符号用X表示。
(1)x轴下方匀强磁场的方向以及衰变方程；
(2)衰变后新核的速度大小；
(3)新核射出电场的坐标。
参考答案
1．B
【详解】
A．布朗运动是悬浮小颗粒的运动，不是分子运动，但能够反映液体或气体分子在做无规则运动，故A错误；
B．液体表面层内分子间距离大于液体内部分子间的距离，表现为引力，故B正确；
C．比结合能越大的表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故C错误；
D．根据一次α衰变质量数减少4，质子数减少2，而一次β衰变质量数不变，质子数增加1，当经过6次α衰变，2次β衰变后，新核与原来的原子核相比质量数减少了24，而质子数减少了10，由于质量数等于中子数与质子数之和，因此中子数少了14个，故D错误；
故选B。
2．C
【详解】
A．C→N＋e是β衰变方程，选项A错误；
B．P→S＋e是β衰变方程，选项B错误；
C．U→Th＋He是α衰变方程，选项C正确；
D．N＋He→O＋H是原子核的人工转变方程，选项D错误。
故选C。
3．B
【详解】
β衰变的实质是原子核中一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，可知β衰变的电子来自原子核。
故选B。
4．B
【详解】
A．普朗克最早提出了量子理论的相关概念，玻尔的原子模型成功解释了氢原子发光现象，对于其他原子的发光现象无法解释，故A错误；
B．德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想，选项B正确；
C．普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了能量子的概念，爱因斯坦在研究光电效应时，提出了光子的概念，故C错误；
D．查德威克通过α粒子轰击铍核实验的研究，发现了中子，选项D错误。
故选B。
5．B
【详解】
A．汤姆生发现电子，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，A错误；
B．光电效应和康普顿效应都能说明光子具有粒子性，光电效应说明光子具有能量，康普顿效应可以说明光子具有动量，B正确；
C．β射线是高速电子流，来自原子核内部中子的衰变，C错误；
D．该核反应方程中，质量数不守恒，D错误。
故选B。
6．A
【详解】
A．电磁波在真空中的传播速度是固定的，与电磁波的频率无关，A正确；
B．衰变现象不能说明电子是原子核的组成部分，B错误；
C．比结合能越大，原子核中核子结合才能越稳定，C错误；
D．德布罗意指出，即
则微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，D错误。
故选A。
7．C
【详解】
A．衰变过程中动量守恒，所以该反应产生的氡核和粒子的动量大小相同，方向不相同，故A错误；
B．由质量数守恒和电荷守恒可得该核衰变反应方程为
故B错误；
C．由
知他们的动能之比为，因此可得释放的总能量为
由
解得
故C正确；
D．半衰期是统计规律，对大量的原子核衰变适用，对个别原子核衰变不适用，故D错误。
故选C。
8．ABD
【详解】
A．卢瑟福根据α粒子轰击金箔时发生散射，提出了原子的核式结构模型，A正确；
B．为了解释原子的稳定性和辐射光谱的不连续性，波尔提出了氢原子结构模型，B正确；
C．查德威克在α粒子轰击铍原子核时，实现原子核的人工转变，并最终发现了中子，C错误；
D．卢瑟福在利用α粒子轰击氮核时，第一次实现了原子核的人工转变，其核反应方程是
D正确。
故选ABD。
9．AC
【详解】
AB．由核反应中电荷数和质量数守恒可知，A正确，B错误；
CD．质子撞铝原子核的过程动量守恒。取质子的速度方向为正方向，质子的质量为m，则硅原子核的质量是28m。由动量守恒定律可知
mv=28mv′
解得硅原子速度的数量级为105m/s，方向跟质子的初速度方向一致，C正确，D错误。
故选AC。
10．AB
【详解】
A．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，A正确；
B．发现中子的核反应方程为
Be＋He→C＋n
B正确；
C．半衰期为统计规律，适用于大量的原子核发生衰变，C错误；
D．在核反应过程中，若有质量亏损，将放出能量，由题图中核子的平均质量可知，原子核D和E聚变成原子核F过程中，有质量亏损，要放出能量，D错误；
故选AB。
11．BC
【详解】
A．由题图图像可知He核的比结合能约为7
MeV，结合能为核子数与比结合能的乘积，即，A项错误；
B．He核比Li核的比结合能大，故He核比Li核稳定，B项正确；
C．两个H核结合成He核时比结合能增大，释放能量，C项正确；
D．U核中核子的平均结合能比Kr核中的小，D项错误。
故选BC。
12．BC
【详解】
A．根据核反应遵循质量数守恒、电荷数守恒得发生衰变的核反应方程为
A错误；
B．带电粒子在电场中运动时，由动能定理得
解得粒子进入磁场时的速度大小为
B正确；
CD．粒子从进入磁场到从A、C间离开，若粒子恰能到达边界。如图1所示
设此时的磁感应强度大小，根据几何关系。此时粒子的轨道半径为
由牛顿第二定律可得
由以上两式联立解得
粒子从进入磁场到从A、C间离开，若粒子恰能到达边界，如图2所示
设此时的磁感应强度大小为，根据几何关系有
由牛顿第二定律可得
由以上两式解得
综上所述要使粒子能从A、C间离开磁场，磁感应强度大小应满足
D错误，C正确。
故选BC。
13．(1)；(2)；(3)
【详解】
（1）衰变的核反应方程
（2）忽略放出光子动量，根据动量守恒定律得：
即新核动量大小与粒子动量大小相等，又根据
可求出新核动能为
得
（3）由题意
根据
得
14．(1)
(2)
3.22×10-11J??；(3)2.48×103kg
【详解】
(1)核反应方程
(2)一个铀发生反应的质量亏损
△m=mu+mn-mBa-mKr-3?mn=mu-mBa-mKr-2?mn
=390.313
9×10－27-234.001
6×10－27-152.604
7×10－27-2×1.674
9×10－27
=0.3578×10－27kg
一个铀核裂变释放能量为
△E=△mc2=0.3578×10－27×(3×108)2J=3.22×10-11J???
(3)秦山核电站一年需要消耗裂变原料
15．；
【详解】
1kg铀235中含有的铀原子核个数为：
个
则1kg铀释放的能量为：
每年要消耗铀的质量为：
16．(1)磁场方向垂直纸面向外；；(2)；(3)（）
【详解】
(1)由题意可知磁场方向垂直纸面向外，衰变方程：
(2)系统动量守恒
0=4mv1-234mv2
在磁场中由
得
由几何关系得
由上式可得新核速度为
(3)电场中竖直方向
水平方向，由上式可得
新核射出电场坐标为（）