第三章 原子核与放射性 单元达标测试（word版含解析）

2021-2022学年鲁科版选修3-5
第三章
原子核与放射性
单元达标测试（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．下面列出的是两个核反应方程式，X1和X2各代表某种粒子。
①Be+H→B+X1
②U→Th+X2
则以下判断中正确的是（　　）
A．X1是电子，X2是α粒子
B．X1是中子，X2是质子
C．X1是质子，X2是中子
D．X1是中子，X2是α粒子
2．下列叙述正确的是（　　）
A．“牛顿”是物理学中的基本单位
B．10个核经过一个半衰期后，一定剩下5个没有衰变的核
C．高处跳下的人总有屈膝动作，这是利用增加作用时间来减小所受的冲击力
D．以卵击石，卵破而石不破，可见石对卵的力大于卵对石的力
3．用粒子轰击铍时得到原子核，同时放出一种射线，关于这种射线，与事实不符的是（
）
A．它来自原子核
B．它能穿透几厘米的铅
C．它在磁场中不发生偏转
D．它是一种带电粒子流
4．铀是一种放射性元素，能放射出和射线，在自然界中分布极少，主要用来产生原子能。一块含铀矿石的质量为，其中铀的质量为，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅。已知铀的半衰期为，则经过时间（　　）
A．这块矿石的质量为
B．这块矿石中铀的质量为
C．这块矿石的质量为
D．这块矿石中铅的质量为
5．静止的核发生衰变后生成核，核能放出一个粒子而变成，下列说法不正确的是（　　）
A．粒子本质是电子，来源于原子核
B．核发生衰变的核反应方程为
C．核放出一个粒子的核反应方程为
D．10个原子核经过一个半衰期，将产生5个粒子
6．美国医生使用对布什总统诊断，使其很快恢复健康。可知的特性是（
）
A．半衰期长，并可迅速从体内消除
B．半衰期长，并可缓慢从体内消除
C．半衰期短，并可迅速从体内消除
D．半衰期短，并可缓慢从体内消除
7．关于原子物理，下列说法正确的是（　　）
A．碳14的半衰期约为5700年，若取8个碳14，则约11400年后就一定剩下2个碳14
B．氢原子核外电子从低能级跃迁到高能级会向外放出光子
C．光子的能量由光子的速度决定
D．衰变为，要经过4次衰变及2次衰变
8．天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是（
）
A．一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线
B．某原子核在放出γ射线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射线
D．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子
9．有些建材中的放射性物质会释放出α、β、γ射线，根据有关放射性知识，下列说法中正确的是（
）
A．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少2
B．发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内中子数减少1
C．β粒子来自原子中的电子，正如光电效应一样
D．在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱
10．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，在使用人工的方法制造后才被发现。已知Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi，下列论述中正确的是（　　）
A．核Bi比核Np少18个中子
B．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变
C．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变
D．发生β衰变时，核内中子数不变
11．下列说法正确的是(
)
A．
经过6次α衰变和4次β衰变后，成为稳定的原子核
B．发现中子的核反应方程为
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱
D．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，电势能增大，原子能量减小
12．下列叙述中正确的是（
）
A．电子的发现使人们认识到原子是可分割的
B．天然放射现象的研究说明原子核有复杂结构
C．卢瑟福通过粒子散射实验建立了核式结构模型
D．康普顿散射为物质波理论提供了实验支持
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．放射性同位素经α、β衰变会生成，其衰变方程为，求x和y的值。
14．8克的氡()经过19天后，有7.75克衰变成钋(
)，写出核反应方程，并求出氡的半衰期
15．1930年英国物理学家考克饶夫和瓦尔顿建造了世界上第一台粒子加速器，他们获得了高速运动的质子，用来轰击静止的锂（）原子核，形成一个不稳定的复合核后分解成两个相同的原子核．
（1）写出核反应方程．
（2）已知质子的质量为，初速度为，反应后产生的一个原子核速度大小为，方向与质子运动方向相反，求反应后产生的另一个原子核的速度以及反应过程中释放的核能（设反应过程释放的核能全部转变为动能）．
16．原来静止的原子核，经过一次α衰变后生成新原子核Th，并放出一个动能为E0的α粒子，求：
(1)写出α衰变的反应方程式
(2)生成的新原子核Th的动能是多少？用E0来表示
(3)若α粒子与新原子核间相互作用不计，已知α粒子速度方向与磁场方向垂直，则二者在磁场中运动的周期Tα：TTh是多少？
参考答案
1．D
【详解】
根据质量数守恒与电荷数守恒，可知x1的质量数为1，电荷数为0。故是中子；x2的质量数为4，电荷数为2，故是α粒子。
故选D。
2．C
【详解】
A．“牛顿”是导出单位，而非基本单位，A错误；
B．半衰期是一个宏观量，满足统计规律，对大量（可与阿伏伽德罗常数相比）的核而言才有意义，10个核不符合“大量”这一条件，经过一个半衰期后，不一定剩下5个核没有衰变，B错误；
C．高处跳下的人利用屈膝动作增加了作用时间，根据动量定理，在动量变化一定的情况下，减小了冲击力，C正确；
D．以卵击石，相互作用力的大小是相等的，卵破而石不破只是因为卵的承受能力小而已，D错误。
故选C。
3．D
【详解】
用粒子轰击铍时得到原子核和中子，中子来自原子核，不带电，在电场中不发生偏转，穿透能力很强，故ABC正确，D错误；
故选D。
4．B
【详解】
经过一个半衰期，含铀矿石中的铀核有一半发生衰变，故经过时间T，这块矿石中铀的质量为0.5m。由于不知道矿石中原来是否具有铅，所以无法判断矿石中铅的质量。由于不知道衰变过程中发生的质量亏损，所以也无法计算这块矿石最终的质量。
故选B。
5．D
【详解】
A．β衰变中产生的电子来源于原子核的内部，故A正确；
B．根据质量数守恒，电荷数守恒，核发生衰变的核反应方程为
故B正确；
C．根据质量数守恒，电荷数守恒，核放出一个粒子的核反应方程为
故C正确；
D．放射性元素的半衰期是统计规律，对少量原子核不适用，故D错误；
本题选择错误的，故选D。
6．C
【详解】
由题意可知，的半衰期较短，可以迅速从体内消除，不至于因为长时间辐射而对身体造成损害。
故选C。
7．D
【详解】
A．原子核衰变的半衰期是针对大量的统计规律，而对少量的碳14不满足半数衰变的规律，故A错误；
B．氢原子核外电子从低能级跃迁到高能级，原子的能量增大，需要吸收一定频率的光子，故B错误；
C．由光子的能量可知，光子的能量由光子的频率决定，而光子的速度c都相同，故C错误；
D．衰变为，设经过了x次衰变和y次衰变，由质量数守恒和电荷数守恒有
解得
，
故D正确；
故选D。
8．ACD
【详解】
A．由三种射线的本质和特点可知，α射线穿透本领最弱，一张黑纸就能挡住，β射线需要铝板才能够阻挡，γ射线的穿透能力最强，需要混凝土才能阻挡，故A正确；
B．γ射线是一种波长很短的光子，不会使原子核变成新核，故B错误；
C．三种射线中α射线电离作用最强，故C正确；
D．β粒子是电子，来源于原子核内中子转变为质子和电子，故D正确.
9．BD
【详解】
A．粒子为，故发生衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内质量数减少4，A错误；
B．发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，电荷数多1，质量数不变，B正确；
C．衰变中产生的射线实际上是原子核中的中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，而光电效应是核外电子吸收能量发生跃迁，C错误；
D．在这三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力最弱，D正确．
故选BD。
10．AB
【详解】
A．Bi的原子核比Np少93-83=10个质子，质子数和中子数总共少237-209=28，故Bi的原子核比Np少18个中子，故A正确；
BC．设Np变为Bi需要经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数和电荷数守恒则有
93=2x-y＋83
4x=237-209
所以解得
x=7
y=4
故B正确，C错误；
D．β衰变是原子核内的中子转化为质子释放一个电子，所以中子数减少，故D错误。
故选AB。
11．ABC
【详解】
经过6次α衰变和4次β衰变后，质量数是：m＝232－6×4＝208，电荷数：z＝90－2×6＋4＝82，成为稳定的原子核Pb，故A正确；发现中子的核反应方程是，故B正确；γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故C正确；根据波尔理论可知，核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，氢原子的电势能增大，核外电子遵循：，据此可知电子的动能减小；再据能级与半径的关系可知，原子的能量随半径的增大而增大，故D错误；故选ABC．
【点睛】
此题考查的知识较多，解题的关键是掌握核反应方程、玻尔理论、天然放射现象和光电效应的规律，注意核外电子的动能、电势能和能量与轨道半径的关系．
12．ABC
【解析】A、原先人们认为原子是最小的单位，电子的发现使人们认识到原子有复杂的结构，故A正确；B、人们认识到原子核具有复杂结构是从发现天然放射现象开始的，故B正确；C、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，确定了原子的组成结构，故C正确．D、电子是实物粒子，能发生衍射现象，从而为物质波理论提供了实验支持，故D错误；故选ABC.
【点睛】本题考查了近代物理中的基本知识，对于这部分基本知识要注意加强理解和应用．
13．x=3，y=2
【详解】
核反应方程为
由质量数、电荷数守恒分别可得
232=220+4x
90=86+2x-y
联立可得x=3，y=2。
14．
天
【解析】（1）根据衰变过程中质量数和电荷数守恒可知：该核反应的方程是
，
（2）根据
得：
解得n=5，知经过了5个半衰期，则t=天=3.8天．
点睛：知道放射性元素的半衰期是有一半该元素的原子核发生衰变所用的时间．求解时注意m为剩余的质量.
15．（1）（2）；
【详解】
（1）根据质量数与电荷数守恒，则有
（2）由动量守恒定律得
解得
释放的核能为
解得
．
16．（1）；（2）；（3）10:13
【详解】
(1)该衰变的反应方程式为：
；
(2)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即
又由动量与动能的关系：
故二者的动能之比为：
联立解得钍核获得的动能：
?；
(3)二者在磁场中，由洛伦兹力提供向心力，由周期公式
得：?