第三章 原子核与放射性 单元过关检测（word解析版）

2021-2022学年鲁科版选修3-5
第三章
原子核与放射性
单元过关检测（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是（　　）
A．汤姆孙发现了电子，并提出了“原子的核式结构模型”
B．卢瑟福用粒子轰击获得反冲核，发现了质子
C．查德威克发现了天然放射现象，说明原子核有复杂结构
D．原子核在人工转变的过程中，一定放出能量
2．现代考古采用生物体残骸中放射性同位素碳14的量来测量生物的年代。形成碳14及碳14衰变的反应方程分别为.上述反应中（　　）
A．a为质子
B．a为电子
C．b为质子
D．b为中子
3．如图所示，x为未知放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是（　　）
A．α和β的混合放射源
B．纯α放射源
C．α和γ的混合放射源
D．纯γ放射源
4．下列说法正确的是（　　）
A．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了光子说
B．发生光电效应时，光电子的最大初动能一定等于金属的逸出功
C．康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略大
D．由可知，在密闭的容器中混合存放一定比例的氦气和氮气，几天后将有氧气生成
5．下列说法正确的是（　　）
A．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是α射线
B．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性
C．红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的
D．半衰期跟放射性元素以单质或化合物形式存在有关
6．A、B是两种放射性元素的原子核，原来都静止在同一匀强磁场，真中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，运动方向都与磁场方向垂直。图中a、b与c、d分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中正确的是（　　）
A．A放出的是α粒子，B放出的是β粒子
B．a为α粒子运动轨迹，d为β粒子运动轨迹
C．α轨迹中的粒子比b轨迹中的粒子动量小
D．磁场方向一定垂直纸面向外
7．某原子研究实验室发生放射性同位素泄漏事故。已知该元素的半衰期为3天，总放射量为人体最大允许量的8倍，则研究人员至少需等待几天后才能进入该实验室（　　）
A．3天
B．6天
C．9天
D．24天
8．下列说法正确的是（　　）
A．电子衍射现象的发现为物质波理论提供了实验支持
B．玻尔认为，原子中电子的轨道是量子化的，能量也是量子化的
C．对粒子散射实验的研究使人们认识到中子是原子核的组成部分
D．天然放射现象的发现使人们认识到原子核具有复杂的结构
9．下列说法正确的是
A．卢瑟福通过分折α粒子的大角度散射实验数据，提出了原子的核式结构模型
B．根据故射性元素的半衰期可以确定某个特定的原子核何时发生衰变
C．原子核外的电子电离后可以产生β射线
D．比较超声波的反射波的频率与波源频率的变化可以用于医学诊断
10．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合事实的是（　　）
A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值
B．查德威克用α粒子轰击获得反冲核，发现了中子
C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构
D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型
11．与的核聚变反应不产生温室气体，不产生放射性物质，是一种十分清洁、环保的能源，对今后人类社会的可持续发展具有深远意义，该核反应可表示为（X表示某种粒子），则下列说法正确的是（　　）
A．该核反应很容易发生，是目前利用核能的主要方式
B．原子核比原子核稳定
C．X为中子，是原子核的组成部分，最早由查德威克通过实验发现
D．X具有较强的电离能力
12．A、B为原来都静止在同一匀强磁场中的两个放射性元素原子核的变化示意图，其中一个放出一α粒子，另一个放出一β粒子，运动方向都与磁场方向垂直．下图中a、b与c、d分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中正确的是(　　)
A．磁场方向一定为垂直纸面向里
B．尚缺乏判断磁场方向的条件
C．A放出的是α粒子，B放出的是β粒子
D．b为α粒子的运动轨迹，c为β粒子的运动轨迹
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．放射线对人体有伤害作用。在用作示踪原子时，应该选用半衰期较长的放射性元素，还是半衰期较短的放射性元素，为什么。
14．一质子束入射到静止靶核上．产生如下核反应：
，
式中P代表质子．n代表中子，X代表核反应产生的新核，由反应式可知．新核X的质子数为多少？中子数为多少？
15．原子核的人工转变与放射性元素的衰变有什么区别？
16．1930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）．
参考答案
1．B
【详解】
A．汤姆孙发现了电子，卢瑟福提出了“原子的核式结构模型”，故A错误；
B．卢瑟福用粒子轰击；获得反冲核，核反应方程为
发现了质子，故B正确；
C．贝可勒尔发现了天然放射现象，说明原子核有复杂结构，故C错误；
D．原子核在人工转变的过程中，可能放出能量，也可能吸收能量，故D错误。
故选B。
2．A
【详解】
AB．根据电荷数守恒、质量数守恒，原子核a的质量数为14+1-14=1，电荷数为7+0-6=1，所以原子核a为质子，故A正确，B错误；
CD．原子核b的质量数为14-14=0，电荷数为6-7=-1，所以原子核b为电子，故CD错误。
故选A。
3．C
【详解】
在放射源和计数器之间加上薄铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子。在薄铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线。因此放射源可能是α和γ的混合放射源。
故选C。
4．C
【详解】
A．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说：光子是一份一份的，每一份能量为hγ，故A错误；
B．根据光电效应方程，发生光电效应时，光电子的最大初动能等于光子的能量与金属的逸出功之差，选项B错误；
C．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据，知有些散射波的波长比入射波的波长略大，故C正确；
D．核反应是人工核反应方程，不能自然发生，即在密闭的容器中混合存放一定比例的氦气和氮气，几天后不会有氧气生成，选项D错误。
故选C。
5．B
【详解】
A．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线，其次是射线，最弱是
，故A错误；
B．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性，故B正确；
C．红外体温计是依据人体发射红外线来测体温的，故C错误；
D．半衰期只与原子核种类有关，与环境无关，与状态无关，故D错误。
故选B。
6．A
【详解】
A．放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆。而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆。故B放出的是β粒子，A放出的是α粒子。故A正确；
B．根据带电粒子在磁场中的运动的半径计算公式可得
即
其中发出的粒子与反冲核的动量相等，而反冲核的电荷量大，故轨迹半径小，故b为α粒子运动轨迹，c为β粒子运动轨迹，故B错误；
C．根据动量守恒定律可知a轨迹中粒子和b轨迹中的粒子动量大小相等。故C错误；
D．粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子旋转的方向相反，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向。故D错误。
故选A。
7．C
【详解】
设放射性同位素的总量为，则人体最大允许量为，半衰期为，由半衰期公式可知
故当时，可得
故有
即研究人员至少需等待9天后才能进入该实验室。
故选C。
8．ABD
【详解】
A．电子衍射现象的发现为物质波理论提供了实验支持，选项A正确；
B．玻尔认为，原子中电子的轨道是量子化的，能量也是量子化的，选项B正确；
C．对粒子散射实验的研究使人们认识到原子具有核式结构，不能说明中子是原子核的组成部分，选项C错误；
D．天然放射现象的发现使人们认识到原子核具有复杂的结构，选项D正确。
故选ABD。
9．AD
【解析】
卢瑟福通过分析α粒子的大角度散射实验数据，提出了原子的核式结构模型，故A正确；放射性元素的半衰期是大量放射性原子衰变的统计规律，对个别的原子没有意义．故B错误；β衰变中产生的β射线是原子核内部的中子转化为质子而同时生成一个电子，故C错误；多普勒效应在科学技术中有十分广泛的应用．医生向人体内发射频率已知超声波，比较超声波的反射波的频率与波源频率的变化可以用于医学诊断．故D正确故选AD．
10．AC
【详解】
A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值，选项A正确；
B．查德威克用α粒子轰击铍核，产生中子和碳12原子核，故B错误；
C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构，选项C正确；
D．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，选项D错误。
故选AC。
11．BC
【详解】
A．该核反应是聚变反应，需要在超高温和超高压的环境下进行的，不容易发生，故A错误；
B．反应过程放出能量，说明后面的能量低，更稳定，则原子核比原子核稳定，故B正确；
C．根据质量数守恒和电荷数守恒有
可知X为，是中子，是原子核的组成部分，最早由查德威克通过实验发现，故C正确；
D．由于中子不带电，因此它的电离能力较弱，故D错误。
故选BC。
12．BCD
【解析】
AB．粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子旋转的方向相反，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向．故A错误，B正确；
C.
放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆．而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆．故B放出的是β粒子，A放出的是α粒子．故C正确；
D.
放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒．由半径公式可得轨迹半径与动量成正比，与电量成反比，而α粒子和β粒子的电量比反冲核的电量小，则α粒子和β粒子的半径比反冲核的半径都大，故b为α粒子的运动轨迹，c为β粒子的运动轨迹，故D正确．
故选：BCD
13．见解析
【详解】
应该选用半衰期较短的放射性元素作为示踪原子；因为这样，放射性元素的放射性强度可以很快减弱，从而减少对人体的伤害。
14．14，13
【解析】
质子的电荷数为1，质量数为1，中子的电荷数为0，质量数为1．根据电荷数守恒、质量数守恒，X的质子数为1+13﹣0=14，质量数为1+27﹣1=27．因为质量数等于质子数和中子数之和，则新核的中子数为27﹣14=13．
15．一个是人工转变，一个是自发转变
【详解】
原子核的人工转变主要指的是通过加速器或反应堆等产生的粒子轰击原子核使原子核发生核反应，而放射性元素的衰变是指放射性元素的原子核自发的释放出一些粒子之后转变成其他原子核，区别为一个是人工转变，一个是自发转变。
16．（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
．