第三章 原子核与放射性 单元检测（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
单元检测（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共60分）
1．如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场B，LL′是一厚纸板，MN是荧光屏，实验时，发现在荧光屏O、P两处有亮斑，则下列关于磁场方向、到达O点的射线、到达P点的射线的判断，与实验相符的是（　　）
磁场方向
到达O点射线
到达P点射线
A
竖直向上
β射线
α射线
B
竖直向下
α射线
β射线
C
垂直线面向内
γ射线
β射线
D
垂直线面向外
β射线
γ射线
A．A
B．B
C．C
D．D
2．在医疗技术中有时需要利用放射线治疗肿瘤，所用的放射源必须具备以下两个条件：
（1）放出的放射线有较强的穿透能力，以辐射到体内肿瘤所在处；
（2）能在较长的时间内提供比较稳定的辐射强度。
下表给出了四种放射性同位素的辐射线及半衰期，在表中所列的四种同位素中，最适宜做为放疗使用的放射源应是（　　）
同位素
钋210
锶90
鍀99
钴60
辐射线
半衰期
138年
28年
6小时
5年
A．钋210
B．锶90
C．鍀99
D．钴60
3．目前技术制造的人造心脏均采用锂电池作为能源，而锂电人造心脏的工作寿命仅仅只有两年。研究人员已经成功使用钚238衰变时所产生的能量为人造心脏提供长达一个世纪的稳定能量，来推动血液在人体中流动。钚238的衰变方程为，下列说法正确的是（　　）
A．
B．
C．升高温度，可以减小钚238的半衰期
D．衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子
4．下列关于放射性元素的半衰期的几种说法，正确的是（　　）
A．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比单质中长
B．把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变
C．放射性元素的半衰期与元素所处的物理状态和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核适用
D．钍的半衰期为24天，1
g钍经过120天后还剩0.2
g
5．某些放射性元素如的半衰期很短，在自然界很难被发现，可以在实验室使用人工的方法发现。已知经过一系列α衰变和β衰变后变成，下列说法正确的是（　　）
A．的原子核比的原子核少28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．β衰变过程中放出的β射线是来自于原子核外电子形成的高速电子流
D．若继续衰变成新核，需放出一个α粒子
6．有一名病人突然发病昏厥，医生用进行诊断，通过体外跟踪，迅速查出病因。这是利用了所放出的（　　）
A．热量
B．射线
C．射线
D．射线
7．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等材料，这些岩石都不同程度的含有放射性元素，如有些含有铀、钍的花岗岩会释放出放射性气体氡，氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线：已知氡的半衰期为3.8天，则下列说法正确的是（　　）
A．发生α衰变时，生成的核和原来相比，中子数少2
B．发生β衰变时，释放出电子，说明原子核内有电子存在
C．γ射线一般伴随着α和β射线产生，其中γ射线的穿透能力是最强的，电离子能力也是最强的
D．若只有4个氡核，经过7.6天一定只剩下一个氡核
8．天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知
A．①的电离作用最弱
B．核内中子转化为质子和电子，电子发射到核外，形成②射线
C．③的穿透能力最强
D．③属于原子核内释放的光子
9．历史上，为了说明光的性质，牛顿提出了光的微粒说，惠更斯提出了光的波动说，如今人们对光的性质有了更进一步的认识，下面四幅示意图中所表示的实验中能说明光的性质的是（　　）
A．
B．
C．
D．
10．下列说法正确的是(
)
A．查德威克通过α粒子轰击铍核的实验发现了中子
B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型并认为氢原子的能级是分立的
C．玻尔第一次把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统
D．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，并提出了原子的核式结构模型
11．一个原子核进行一次衰变后成为原子核，然后又进行一次衰变，成为原子核；，它们的质量数a，c，f及电荷数b，d，g之间应有的关系是　　
A．
B．
C．
D．
12．关于近代物理学史和常识，下列说法正确的是（　　）
A．卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的
B．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性
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，因此光子散射后波长变长
D．原子核发生一次衰变，该原子外层就失去一个电子
第II卷（非选择题）
二、解答题（共40分）
13．一个静止的质量为m1的铀核，放出一个质量为m2的α粒子后，衰变成质量为m3的钍核．（已知光速为c）
（1）写出核衰变反应方程
（2）算出该核衰变反应中释放出的核能
（3）假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能有多大（用字母m1、m2、m3、c表示结果）
14．一个静止的质量为M的放射性原子核发生衰变，放出一个质量为m、速度大小为v的α粒子，设衰变过程中释放的核能全部转化为新原子核和α粒子的动能，真空中光速为c．求：
①衰变后新原子核速度大小为多少？
②衰变过程中质量亏损为多少？
15．已知钍234的半衰期是，钍234经过后还剩多少？若已知铋210的半衰期是，经过多少天后，铋210还剩？
16．如图所示，静止在匀强磁场中的一个粒子，俘获一个速度为v＝7.3×104m/s的中子发生核反应，生成一个氦核与一个新核，若测得氦核的速度为2×104m/s，方向与反应前中子运动方向相同．回答下面问题．
(1)写出核反应方程．
(2)画出核反应后两个粒子的运动轨迹及旋转方向的示意图．
(3)求出氦核与新核轨道半径之比．
参考答案
1．C
【详解】
由三种射线的本质知，γ射线在磁场中不偏转，O处亮斑为γ射线，能穿过厚纸板且在磁场中发生偏转的射线为β射线，再根据偏转方向，结合左手定则可知磁场方向垂直纸面向内。
故选C。
2．D
【详解】
AB．三种射线中γ射线的穿透能力最强，α射线与β射线的穿透性都相对于γ射线较弱，不适合用做医学的放射源，故AB错误；
CD．三种射线中γ射线的穿透能力最强，锝99的半衰期较短，而钴60的半衰期较长，钴60在较长时同内具有相对稳定的辐射强度，适合用做医学的放射源。故C错误，D正确。
故选D。
3．D
【详解】
AB．钚238的衰变方程为
即Z=95，A=238，选项A、B错误；
C．半衰期不随温度、压强等因素的改变而改变，选项C错误。
D．衰变的实质是原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，选项D正确；
故选D。
4．C
【详解】
AB．放射性元素的半衰期只取决于原子核的内部因素，与其是单质还是化合物无关，与其所处的物理、化学状态也无关，故A、B错误；
C．半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核适用，对于少量的原子核不适用，故C正确；
D．钍的半衰期为24天，1
g钍经过120天后，发生5次衰变，根据
m=m0=0.03125
g
选项D错误。
故选C。
5．B
【详解】
A．的原子核比少10个质子，质子数和中子数总共少237-209=28，所以
的原子核比少18个中子，故A错误；
B．令衰变为需要经过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，即衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变，故B正确；
C．β衰变过程中放出的β射线是来自于原子核内中子转化成质子同时放出电子而形成的高速电子流；故C错误；
D．根据衰变前后电荷数、质量数守恒可知，若继续衰变成新核，放出一个α粒子，则电荷数、质量数增加了，故D错误。
故选B。
6．D
【详解】
在射线、射线及射线中，射线贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板，因此利用射线穿透本领强进行体外跟踪。
故选D。
7．A
【详解】
A．发生α衰变时，生成的核和原来相比，电荷数少2，质量数少4，则中子数少2，故A正确；
B．发生β衰变时，释放出的电子是核内中子转化为质子时放出的电子，不能说明原子核内有电子存在，选项B错误；
C．
γ射线一般伴随着α和β射线产生，其中γ射线的穿透能力是最强的，电离子能力最弱，选项C错误；
D．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D错误。
故选A。
8．BCD
【详解】
A.α射线贯穿能力最弱，电离作用最强，一张纸就能把它挡住，故①是α射线，它的电离本领最强，故A错误．
B.天然放射性元素放出的三种射线都是原子核发生衰变造成的，β射线能贯穿几毫米厚的铝板，电离作用较强，故②是β射线，是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时释放出一个高速电子，该电子即β射线，故β射线来自原子核，故B正确；
C.γ射线穿透本领最强，甚至能穿透几厘米厚的铅板，电离本领很弱，故③是γ射线，③的穿透能力最强，故C正确．
D.③是γ射线，它的电离作用最弱，是原子核发生衰变时释放的能量以γ光子的形式辐射出来，故③属于原子核内释放的光子，故D正确．
9．BC
【详解】
A．图A是粒子散射实验，依据此实验卢瑟福提出了原子核式结构学说，与光的性质无关，故A错误；
B．光既有波动性又有粒子性，图B是研究双缝干涉实验装置，干涉是波的特有性质，因此双孔干涉实验说明光具有波动性，故B正确；
C．图C是光电效应的实验，说明光具有粒子性，故C正确；
D．图D是三种射线在磁场偏转的实验，能判定射线的电性，不能说明光的性质，故D错误。
故选BC。
10．AC
【详解】
A．查德威克通过α粒子轰击铍核的实验发现了中子，选项A正确；
B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，波尔认为氢原子的能级是分立的，选项B错误；
C．玻尔第一次把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统，选项C正确；
D．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，选项D错误；
故选AC.
11．ACD
【解析】
【分析】
根据电荷数守恒、质量数守恒，得出电荷数和质量数的关系，从而分析判断；
【详解】
进行一次衰变后成为原子核，方程式为，根据电荷数守恒、质量数守恒知，，，又进行一次β衰变，成为原子核，方程式为：，根据电荷数守恒、质量数守恒知，，，
可知，，，故ACD正确，B错误．
【点睛】
解决本题的关键知道衰变的实质，结合电荷数守恒、质量数守恒进行求解．
12．BC
【详解】
A．卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，证实了原子的核式结构模型，A错误；
B．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性，称为物质波，B正确；
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，因此光子散射后能量减少，波长变长，C正确；
D．原子核发生一次衰变，该原子内一个中子变成一个质子，D错误。
故选BC。
13．（1）
（2）(m1–
m2–m3)c2
（3）
【详解】
（1）
（2）核衰变反应中的质量亏损Δm=m1–
m2–m3
核衰变反应中释放出的核能ΔE=Δmc2=(m1–
m2–m3)c2
（3）系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，则：
由题知：
即
所以钍核获得的动能：
14．①；②Δm＝
【解析】
试题分析：①原子核衰变时动量守恒，由动量守恒定律可以求出衰变后新核的速度大小．
②原子核衰变释放的核能转换为原子核的动能，求出原子核释放的能量，然后由质能方程求出衰变过程中的质量亏损．
解：①衰变过程中动量守恒，选α粒子的速度方向为正，由动量守恒定律得：
mv﹣（M﹣m）v′=0，
解得：；
②由能量守恒定律得：，
由E=△m c2，
亏损的质量为：；
答：①衰变后新原子核速度大小为；
②衰变过程中质量亏损．
15．
，
【详解】
设钍234衰变前的质量为，半衰期为，衰变时间后剩余的质量为，则有
，代入数据解得；设铋210的质量为，半衰期为，衰变时间后剩余的质量为，则有
，代入数据解得。
16．(1)＋―→＋
(2)
(3)
【解析】
【详解】
（1）根据电荷数守恒、质量数守恒知，核反应方程为
＋―→＋
（2）由于α粒子和反冲核都带正电，由左手定则知，它们旋转方向分别是逆时针和顺时针方向，如图所示：
（3）核反应过程中，系统动量守恒，以中子初速度方向为正方向
由动量守恒定律得
mnv=mαvα+mLivLi
代入数据
1×7.3×104=4×2×104+7×vLi
解得
vLi=-1×103m/s，负号表示方向与中子方向相反
粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力
由牛顿第二定律得
解得
α粒子和新核的质量之比为4：7，速度之比为20：1，电量之比为2：3
则半径之比为120：7．
点睛：本题主要考查了动量守恒定律的应用，考查了原子核在磁场中的应用，核反应过程质量数与核电荷数守恒，分析清楚粒子运动过程，应用动量守恒定律、牛顿第二定律即可解题．