1．最早发现天然放射现象的科学家为( )
A．卢瑟福 B．贝可勒尔
C．爱因斯坦 D．查德威克
解析：选B.卢瑟福发现质子，查德威克发现中子，爱因斯坦发现了光电效应，贝可勒尔发现天然放射现象，故B正确，A、C、D不正确．
2．天然放射现象说明( )
A．原子不是单一的基本粒子
B．原子核不是单一的基本粒子
C．原子内部大部分是中空的
D．原子核是由带正电和带负电的基本粒子组成的
解析：选B.放射现象是从原子核内部发射出来的，这一点说明原子核可分，不是单一的基本粒子，故B正确，A错误；原子内部大部分是空的，是由α粒子散射实验得出的，故C错误；原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的，故D错误．
3．氢有三种同位素，分别是氕H、氘H、氚H，则( )
A．它们的质子数相等
B．它们的核外电子数相等
C．它们的核子数相等
D．它们的中子数相等
解析：选AB.氕H、氘H、氚H的质量数分别为1、2、3，质子数和核外电子数相同，都为1，中子数等于质量数减去质子数，故中子数各不相同，所以本题A、B选项正确．
4．一个原子核为Bi，关于这个原子核，下列说法中正确的是( )
A．核外有83个电子，核内有127个质子
B．核外有83个电子，核内有83个质子
C．核内有83个质子，127个中子
D．核内有210个核子
解析：选CD.根据原子核的表示方法得质子数为83，质量数为210，故中子数为210－83＝127个，而质子和中子统称核子，故核子数为210个，因此C、D正确．由于不知道原子的电性，就不能判断核外电子数，故A、B不正确．
5．天然放射物质的放射线包含三种成分，下面说法中正确的是( )
A．一张厚的黑纸可以挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线
B．某原子核在放出γ粒子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α射线
D．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子
答案：ACD
一、选择题
1．以下实验能说明原子核内有复杂结构的是( )
A．光电效应实验 B．原子发光产生明线光谱
C．α粒子散射实验 D．天然放射现象
解析：选D.光电效应实验是光子说的实验依据；原子发光产生明线光谱说明原子只能处于一系列不连续的能量状态中；α粒子散射实验说明原子具有核式结构；天然放射现象中放射出的粒子是从原子核中放出的，说明原子核内有复杂结构．
2．下面关于β射线的说法正确的是( )
A．它是高速电子流
B．β粒子是放射出来的原子内层电子
C．β粒子是从原子核中放射出来的
D．它的电离作用比较弱，但它的穿透能力很强，能穿透几厘米厚的铅板
解析：选AC.β射线是高速的电子流，它是原子核内部放射出来的，电离作用较弱，穿透能力较强，能穿透几毫米的铝板，故A、C正确．
3．关于γ射线，下列说法正确的是( )
A．它是处于激发状态的原子核放射的
B．它是原子内层电子受到激发时产生的
C．它是一种不带电的光子流
D．它是波长极短的电磁波
解析：选ACD.γ射线是激发状态的原子核发出的波长极短的电磁波，是一种光子．
4．关于天然放射现象，下列说法正确的是( )
A．是玛丽·居里夫妇首先发现的
B．说明了原子核不是单一的粒子
C．γ射线必须伴随α射线或β射线而产生
D．任何放射性元素都能同时发出三种射线
解析：选BC.首先发现天然放射性现象的是法国物理学家贝可勒尔，同时也是首次揭示出原子的可变性，即原子核不是单一粒子，原子核也是具有复杂结构的，γ射线是在原子核放射α粒子或β粒子时，多余的能量以极高频率的γ光子的形式产生的辐射，因此γ射线是伴随α射线或β射线而放出的．γ射线并不能单独向外辐射，但放射性元素在发生衰变时，虽不能单独放出γ射线，却能单独射出α射线或β射线，若有多余能量，就能同时伴随γ射线的产生，若无多余能量，则只单独放出α射线或β射线，不产生γ射线，因此，放射性元素发生衰变时不一定都能同时射出三种射线．
5.
图19－1－5
如图19－1－5所示，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外．已知放射源放出的射线有α、β、γ三种，下列判断正确的是( )
A．甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线
B．甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线
C．甲是γ射线，乙是β射线，丙是α射线
D．甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线
解析：选B.由三种射线的带电情况，运动方向可确定各自的偏转方向，由此选出答案为B.
6．人类探测月球发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以作为未来核聚变的重要原料之一，氦的这种同位素应表示为( )
A.He B.He
C.He D.He
解析：选B.氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故可写作He，因此B正确，A、C、D错．
7．一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源前面时，射线的强度减为原来的，而当用1 cm厚的铝板放在放射源前面时，射线的强度减小到几乎为零．由此可知，该放射源所放射出的( )
A．仅是α射线
B．仅是β射线
C．是α射线和β射线
D．是α射线和γ射线
解析：选C.三种射线中，γ射线贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板．本题中用1 cm厚的铝板即能挡住射线，说明射线中不含γ射线，用薄纸便可挡住部分射线，说明射线中含有贯穿本领较小的α射线，同时有大部分射线穿过薄纸，说明含有β射线．
8．下列说法正确的是( )
①β射线的粒子和电子是两种不同的粒子 ②红外线的波长比X射线的波长长 ③α粒子不同于氦原子核 ④γ射线的贯穿本领比α射线的强
A．①② B．①③
C．②④ D．①④
解析：选C.19世纪末20世纪初，人们发现了X、α、β、γ射线，经研究知道，X、γ射线均为电磁波，只是波长不同．可见光、红外线也是电磁波，由电磁波谱知红外线的波长比X射线的波长要长．另外，β射线是电子流，α粒子是氦核．就α、β、γ三种射线的贯穿本领而言，γ射线最强，α射线最弱．故选项C正确．
二、非选择题
9．(2011年江苏高二检测)现在，科学家正在设法探寻“反物质”．所谓的“反物质”是由“反粒子”组成的，“反粒子”与对应的正粒子具有相同的质量和电荷量，但电荷的符号相反，据此，反α粒子的质量数为________，电荷数为________．
解析：α粒子是氦核，它是由两个质子和两个中子构成，故质量数为4，电荷数为2.而它的“反粒子”质量数也是“4”，但电荷数为“－2”．
答案：4 －2
10．在匀强磁场中有一静止的原子核X，它自发地射出一个α粒子，α粒子的速度方向与磁感线垂直，若它在磁场中做圆周运动的半径为R，则反冲核的轨迹半径多大？
解析：α粒子与反冲核在垂直于磁场方向上动量守恒，有mαvα＝m核v核①
又洛伦兹力提供向心力
Bqv＝得R＝②
对α粒子有Rα＝③
对反冲核有R核＝④
将①代入③④得R核＝Rα
即R核＝R.
答案：R1．当一个重核裂变时，它所产生的两个核( )
A．含有的质子数较裂变前重核的质子数减少
B．含有的中子数较裂变前重核的中子数减少
C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量
D．可能是多种形式的两个核的组合
解析：选BD.由于在裂变反应中吸收一个中子而释放出几个中子，质子数没有发生变化，而两个新核的中子数较重核减少了，A错误，B正确；反应前后质量发生了亏损而释放出能量，并不等于俘获中子的能量，在裂变反应中，产物并不是唯一的，故C错误，D正确．
2．下列核反应中，表示核裂变的是( )
A.U→Th＋He
B.U＋n→Ba＋Kr＋3n
C.P→Si＋e
D.Be＋He→C＋n
解析：选B.选项A是α衰变，选项B是裂变，选项C是衰变，选项D是查德威克发现中子的人工转变方程，故B正确，A、C、D错误．
3．下列关于聚变的说法中，正确的是( )
A．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功
B．轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应
C．原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应
D．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应
解析：选ABCD.轻核聚变时，要使轻核之间距离达到10－15m，所以必须克服库仑斥力做功，A正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力能发生作用的范围，实验证实，原子核必须处在几百万摄氏度的高温下才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故B、C正确；在太阳和其他恒星内部都存在着热核反应，D正确．
4．以下核反应方程中属于核聚变的是( )
A.H＋H―→He＋n
B.N＋He―→O＋H
C.H＋n―→H＋γ
D．4H―→He＋2e
解析：选ACD.轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变．
5．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成．u夸克带电荷量为e，d夸克带电荷量为－e，e为元电荷．下列论断可能正确的是( )
A．质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
B．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
C．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
D．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成
解析：选B.质子带正电，电荷量为＋e，中子为中性．B选项中的2个u夸克和1个d夸克电荷量之和为(2×－)＝＋e；1个u夸克和2个d夸克电荷量之和为(－2×)＝0，故选项B正确．
一、选择题
1．以下说法正确的是( )
A．聚变是裂变的逆反应
B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量
C．聚变需将反应物加热至数百万度以上高温，显然是吸收能量
D．裂变与聚变均可释放巨大能量
解析：选D.聚变是轻核聚合成质量较大的核，裂变是重核分裂成中等质量的核，二者无直接关系，故A错误；聚变和裂变在能量流向上也无直接关系，故B错；聚变反应是热核反应，需数百万度的高温，但聚变反应一旦开始所释放的能量就远远大于所吸收的能量，因此聚变反应是释放能量的，故C错误，D正确．
2．在核反应方程式U＋n→Sr＋Xe＋kX中( )
A．X是中子，k＝9 B．X是中子，k＝10
C．X是质子，k＝9 D．X是质子，k＝10
解析：选B.铀核裂变反应方程满足电荷数、质量数守恒，由此可得X为中子，k＝10，故B正确，A、C、D错误．
3．原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到一定高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量．这几种反应的总效果可以表示为6H→kHe＋dH＋2n＋43.15 MeV由平衡条件可知( )
A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2
C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3
解析：选B.由电荷数守恒可得：6×1＝2k＋d
由质量数守恒可得：6×2＝4k＋d＋2×1
由以上两式解得：k＝2，d＝2，
故B正确．
4．现已建成的核电站发电的能量来自于( )
A．天然放射性元素衰变放出的能量
B．人工放射性同位素放出的能量
C．重核裂变放出的能量
D．轻核聚变放出的能量
解析：选C.现在核电站所用原料主要是铀，利用铀裂变放出的核能发电，故C项正确．
5．(2011年江苏省泰州市高二检测)2008年10月10日中国国际核聚变能源计划执行中心在北京揭牌，通过有关国家广泛合作，未来30年到50年将可能建成民用电站．下列有关核聚变的说法中不正确的是( )
A．核聚变的核反应方程式可以是H＋H→He＋n
B．在消耗相同质量的核燃料时，裂变反应释放的能量比聚变反应大得多
C．聚变时所释放的核能大小的计算公式是ΔE＝Δmc2
D．聚变反应必须在很高的温度下进行
解析：选B.在消耗相同质量的核燃料时，聚变反应放出的能量远大于裂变放出的能量．
6．关于粒子，下列说法正确的是( )
A．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子
B．强子都是带电的粒子
C．夸克模型是探究三大类粒子结构的理论
D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位
解析：选D.由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A、B错误；夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别为＋e和－e，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，故C错误，D正确．
7．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是( )
A．核反应方程是H＋n→H＋γ
B．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3
C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)c
D．γ光子的波长λ＝
解析：选B.此核反应的核反应方程为H＋n→H＋γ，A错；由质能方程，γ光子的能量为E＝(m1＋m2－m3)c2，C错；由E＝h 知，波长λ＝，D错；故B正确．
8．一个铀235吸收一个中子后发生的反应式是232U＋n→134Xe＋98Sr＋10n，放出的能量为E，铀235核的质量为M，中子的质量为m，氙136核的质量为m1，锶90核的质量为m2，真空中光速为c，则释放的能量E等于( )
A．(M－m1－m2)c2
B．(M＋m－m1－m2)c2
C．(M－m1－m2－9m)c2
D．(m1＋m2＋9m－M)c2
解析：选C.铀235裂变时的质量亏损：Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，由质能方程可得：E＝Δmc2＝(M－9m－m1－m2)c2.
二、非选择题
9．曾落在日本广岛上的原子弹，相当于2万吨TNT炸药放出的能量．原子弹放出的能量约8.4×1013J，试问有多少个U原子核进行分裂？该原子弹中含铀U的质量最小限度为多少千克？(一个铀U原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV)
解析：一个U原子核分裂时所产生的能量约为
200 MeV＝200×106 eV
＝2.0×108×1.6×10－19J
＝3.2×10－11J.
设共有n个U核发生裂变：
n＝＝2.6×1024(个)，
铀的质量m＝235×10－3×kg＝1.015 kg.
答案：2.6×1024个 1.015 kg
10．太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．
(1)写出这个核反应方程；
(2)这一核反应能释放多少能量？
(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026J，则太阳内部每秒参与热核反应的质子数是多少？
(mp＝1.0073 u，mHe＝4.0015 u，me＝0.00055 u,1 u相当于931 MeV能量)
解析：(1)核反应方程为4H―→He＋2e
(2)核反应中的质量亏损
Δm＝4mp－mHe－2me＝(4×1.0073－4.0015－2×0.00055) u＝0.0266 u
释放的能量ΔE＝0.0266×931 MeV≈24.8 MeV.
(3)核反应发生的次数N＝，参与核反应的质子数为
4N＝＝个≈3.8×1038个．
答案：(1)见解析 (2) 24.8 MeV (3)3.8×1038个1．关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是( )
A．原子核全部衰变所需时间的一半
B．原子核有半数发生衰变所需的时间
C．相对原子质量减少一半所需的时间
D．元素质量减少一半所需的时间
解析：选B.原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期，它与原子核全部衰变所需时间的一半不同，放射性元素发生衰变后成了一种新的原子核．发生不同的衰变，其质量数减小规律不同，原子核衰变时，原来的放射性元素原子核的个数不断减少，那么放射性元素的原子核的质量也不断减小，故上述选项只有B正确．
2．(2011年高考浙江理综卷)关于天然放射现象，下列说法正确的是( )
A．α射线是由氦原子核衰变产生
B．β射线是由原子核外电子电离产生
C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生
D．通过化学反应不能改变物质的放射性
解析：选D.α射线是氦核流，A错；β射线是原子核内的一个中子变成一个质子而放出的，B错；γ射线是原子核受激发而产生的，C错；物质的放射性和半衰期与温度以及化合状态等无关，由核本身的性质决定，故D项正确．
3.U经3次α衰变和2次β衰变，最后得到的原子核中的质子数为( )
A．92 B．88
C．138 D．226
解析：选B.质子数＝92－3×2＋2×1＝88.
4．放射性同位素Na的样品经过6小时还剩下1/8没有衰变，它的半衰期是( )
A．2小时 B．1.5小时
C．1.17小时 D．0.75小时
解析：选A.由＝ 得
＝ ∴τ＝2(小时)
A对．
5．一小瓶含有放射性同位素的液体，它每分钟衰变6000次．若将它注射到一位病人的血管中，15 h后从该病人身上抽取10 mL血液，测得此血样每分钟衰变2次．已知这种同位素的半衰期为5 h，求此病人全身血液总量．
解析：设衰变前原子核的个数为N0,15 h后剩余的原子核个数为N，则
N＝N0×() ＝()3N0＝N0，①
设人血液的总体积为V，衰变的次数跟原子核的个数成正比，即＝，②
由①②得＝，所以V＝3750 mL＝3.75 L.
原子核的个数越多，衰变的次数越多，两者成正比关系．
答案：3.75 L
一、选择题
1．(2011年高考上海单科卷)在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则( )
A．措施①可减缓放射性元素衰变
B．措施②可减缓放射性元素衰变
C．措施③可减缓放射性元素衰变
D．上述措施均无法减缓放射性元素衰变
解析：选D.放射性元素的衰变快慢由其原子核内部结构决定，与外界因素无关，所以A、B、C错误，D正确．
2．(2011年福建检测)建材中的放射物质，衰变成放射性的氡气，会导致肺癌，其中建材中放射性元素中含有很多的是钋222(Po)，它经过多少次β衰变能生成氡222(Rn)( )
A．222次 B．136次
C．2次 D．86次
解析：选C.钋(222)衰变成氡(222)质量数没有变，故仅发生了β衰变，次数为86－84＝2次，故A、B、D错，C对．
3.Th(钍)经过一系列的α衰变和β衰变，成为Pb(铅)( )
A．铅核比钍核少8个质子
B．铅核比钍核少16个中子
C．共经过4次α衰变和6次β衰变
D．共经过6次α衰变和4次β衰变
解析：选ABD.根据核符号AZX的物理意义可知，Z为质子数，A为质量数，中子数＝质量数－质子数．经计算可知A、B选项正确．根据衰变规律，只有α衰变影响质量数的变化(每一次α衰变质量数减少4)．所以先分析α衰变次数x＝(232－208)/4＝6次．再从电荷数变化分析β衰变次数．每一次α衰变电荷数少2，每一次β衰变电荷数加1.设发生y次β衰变，应满足90－2×6＋1×y＝82，解得：y＝4.即6次α衰变4次β衰变．
4.U衰变为Rn要经过m次α衰变和n次β衰变，则m、n分别为( )
A．2,4 B．4,2
C．4,6 D．16,6
解析：选B.由于β衰变不改变质量数，则m＝＝4，α衰变使电荷数减少8，但由U衰变为Rn，电荷数减少6，说明经过了2次β衰变，故B正确．
5．若干Bi放在天平左盘上，右盘放420 g砝码，天平平衡．当铋发生衰变经过1个半衰期，欲使天平平衡，应从右盘中取出砝码的质量为( )
A．210 g B．105 g
C．4 g D．2 g
解析：选C.有人选A，认为420 g铋经过1个半衰期元素质量减为原来的，即210 g，所以应取走砝码210 g．这是错误的．
其实，原有的2 mol Bi经一个半衰期后，有1 mol发生衰变生成1 mol新的原子核Ti，这种新元素质量为206 g．此时左盘中还有210 g未发生衰变的放射性元素，所以左盘中的总质量为416 g，应从右盘取走砝码4 g，选C.
6．一个氡核Rn衰变成钋核Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g氡经过7.6天衰变掉氡的质量，以及 Rn衰变成 Po的过程放出的粒子是( )
A．0.25 g，α粒子 B．0.75 g，α粒子
C．0.25 g，β粒子 D．0.75 g，β粒子
解析：选B.由半衰期公式得m＝m0 ＝m0，所以衰变掉的氡的质量为m0＝0.75 g，衰变方程为：Rn→Po＋X，所以衰变出的粒子是α粒子．
7．本题中用大写字母代表原子核．E经α衰变成为F，再经β衰变成为G，再经α衰变成为H.上述系列衰变可记为下式：
EFGH
另一系列衰变如下：
PQRS
已知P是F的同位素，则( )
A．Q是G的同位素，R是H的同位素
B．R是E的同位素，S是F的同位素
C．R是G的同位素，S是H的同位素
D．Q是E的同位素，R是F的同位素
解析：选B.因为P是F的同位素，其电荷数设为Z，则衰变过程可记为
Z＋2EZFZ＋1GZ－1H
ZPZ＋1QZ＋2RZS
显然E和R的电荷数均为Z＋2，则E和R为同位素，Q和G的电荷数均为Z＋1，则Q和G为同位素，S、P、F的电荷数都为Z，则S、P、F为同位素，故B正确，A、C、D错．
8．若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，则相同质量的A和B，经过20天后，剩下的元素A、B的质量之比mA∶mB为( )
A．30∶31 B．3∶30
C．1∶2 D．2∶1
解析：选C.根据半衰期公式得
mA＝m0 ＝m05，
mB＝m0 ＝m04，
所以mA∶mB＝1∶2.
二、非选择题
9．(2011年高考海南卷)2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs的衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母).131I和137Cs原子核中的中子数分别是________和________．
A．X1→Ba＋n
B．X2→Xe＋e
C．X3→Ba＋e
D．X4→Xe＋p
解析：衰变的种类有α衰变和β衰变两类，衰变中放出的粒子是氦核或电子而不会是质子或中子，故A、D错误，或从质量数守恒可知X1、X4的质量数分别是138、132，故他们不会是131I和137Cs的衰变．
由质量数守恒和电荷数守恒可知X2、X3分别是I、Cs，而中子数等于质量数与核电荷数的差值，故他们的中子数分别为78、82.
答案：B C 78 82
10.
图19－2－1
(2011年临川质检)静止在匀强磁场中的某放射性原子核，沿垂直于磁场方向放出一个α粒子后，α粒子和新核都做匀速圆周运动，如图19－2－1所示，测得α粒子和新核的轨道半径之比为44∶1，由此可知，该放射性原子核是哪种元素的原子核？
解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 ，洛伦兹力提供向心力，由Bqv＝m得圆周运动半径：r＝.
又衰变过程中α粒子和新核组成的系统动量守恒
mαvα＝m新v新
所以＝＝
新核核电荷数为q新＝44qα＝44×2＝88
可知原放射性元素原子核的核电荷数q原＝88＋2＝90
故该放射性元素为90号元素钍(Th)．
答案：该放射性元素为90号元素钍Th1．医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则14C的用途是( )
A．示踪原子 B．电离作用
C．催化作用 D．贯穿作用
解析：选A.用14C标记C60来查明元素的行踪，发现可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，因此14C的作用是作示踪原子，故A正确．
2．近几年，我国北京、上海、山东、洛阳、广州各地引进了十多台γ刀，治疗患者5000余例，效果极好，成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时内完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研制的旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务．问：γ刀治疗脑肿瘤主要是利用( )
A．γ射线具有很强的贯穿本领
B．γ射线具有很强的电离作用
C．γ射线具有很高的能量
D．γ射线能很容易地绕过阻碍物达到目的地
解析：选AC.γ射线是一种波长很短的电磁波，具有较高的能量，它的贯穿本领很强，甚至可以穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用很小．γ刀治疗肿瘤是应用了其贯穿本领和很高的能量，故A、C正确．
3．α粒子轰击硼10后，生成氮13，放出X粒子，而氮13是不稳定的，它放出Y粒子后变成碳13，那么X粒子和Y粒子分别是( )
A．质子和中子 B．质子和正电子
C．中子和负电子 D．中子和正电子
解析：选D.根据题意可以写出核反应方程为B＋He→N＋n，N→C＋e，所以选项D正确．
4．有关放射性同位素P的下列说法，正确的是( )
A.P与X互为同位素
B.P与其同位素有相同的化学性质
C．用P制成化合物后它的半衰期变长
D.P能释放正电子，可用其作示踪原子，观察磷肥对植物的影响
解析：选BD.同位素有相同的质子数，不同的质量数，故A错；同位素有相同的化学性质，故B对；半衰期与物理、化学状态无关，故C错；P为放射性同位素，可用作示踪原子，故D对．故正确选项为B、D.
5．写出下列原子核人工转变的核反应方程．
(1)Na(钠核)俘获1个α粒子后放出1个质子；
(2)Al(铝核)俘获1个α粒子后放出1个中子；
(3)O(氧核)俘获1个中子后放出1个质子；
(4)Si(硅核)俘获1个质子后放出1个中子．
答案：(1)Na＋He―→Mg＋H；
(2)Al＋He―→P＋n；
(3)O＋n―→N＋H；
(4)Si＋H―→P＋n.
一、选择题
1．关于威耳逊云室探测射线，下述正确的是( )
A．威耳逊云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示出射线运动的径迹
B．威耳逊云室中径迹粗而直的是α射线
C．威耳逊云室中径迹细而长的是γ射线
D．威耳逊云室中显示粒子径迹原因是电离，所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负
解析：选AB.云室内充满过饱和蒸气，射线经过时把气体电离，过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴，雾滴沿射线的路线排列，显示出射线的径迹，故A正确；由于α粒子的电离本领大，贯穿本领小，所以α射线在云室中的径迹粗而直，即B正确；由于γ射线的电离本领很弱，所以在云室中一般看不到它的径迹，而细长径迹是β射线的，所以C错误；把云室放在磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正负，所以D错误．
2．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是( )
A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到了消除有害静电的目的
B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视
C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种
D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害
解析：选D.利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电导走，故A错；γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视，故B错；作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优秀品种，故C错；用γ射线治疗肿瘤对人体有副作用，因此要严格控制剂量，故D正确．
3．贫铀是从金属中提炼铀235以后的副产品，其主要成分为铀238，贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，而且残留物可长期危害环境．下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是( )
A．由于爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害
B．爆炸后的弹片不会对人体产生危害
C．铀238的衰变速率很快
D．铀的半衰期很长
解析：选AD.天然放射现象周期很长，会对环境和生物造成长期的影响，故A、D两项正确，B、C两项错．
4．用高能Kr(氪)离子轰击Pb(铅)，释放出一个中子后，生成了一个新核．关于新核的推断正确的是( )
A．其质子数为122 B．其质量数为294
C．其原子序数为118 D．其中子数为90
解析：选C.核反应方程为Pb＋Kr―→n＋X
新核质量数为293，质子数为118，中子数为293－118＝175.故正确选项为C.
5．关于天然放射现象，下列说法正确的是( )
A．放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期
B．放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强
C．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变
D．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线
解析：选D.半衰期是指有半数的原子核发生衰变，A错；α粒子电离本领强，贯穿本领弱，B错；β衰变是原子核内的一个中子转化成一个质子放出一个电子，不是原子的核外电子，因此C错；γ射线总是伴随着α射线或β射线放出，D正确．
6．以下几个核反应方程中，粒子X代表中子的方程是( )
A.N＋He―→O＋X
B.Be＋He―→C＋X
C.P―→Si＋X
D.C―→N＋X
解析：选B.由核反应过程中质量数和电荷数守恒可以判断出B正确．
7．(2011年邯郸市高二检测)下表给出了四种放射性同位素的辐射线和半衰期．在医疗技术中，常用放射线治疗肿瘤，其放射线必须满足：①具有较强的穿透能力，以辐射到体内的肿瘤处；②在较长时间内具有相对稳定的辐射强度．为此所选择的放射源应为( )
同位素 钋210 锝99 钴60 锶90
辐射线 α γ γ β
半衰期 138天 6小时 5年 28年
A．钋210 B．锝99
C．钴60 D．锶90
解析：选C.因放射线要有较强的穿透能力，所以应为γ射线，要使其在较长时间具有相对稳定的辐射强度，放射源应具有较长的半衰期，故C正确．
8．一个质子以1.0×107 m/s的速度碰撞一个静止的铝原子核后被俘获．铝原子核变为硅原子核．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，则下列判断正确的是( )
A．核反应方程为Al＋H→Si
B．核反应方程为Al＋p→Si
C．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
D．硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向跟质子的初速度方向一致
解析：选ABD.质子有两种表示方法，即H或p，故A、B均正确；由动量守恒定律1.0×107m＝28mv，
则v＝3.6×105 m/s，故C错，D正确．
二、非选择题
9．正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供了全新手段．PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13作示踪剂．氮13是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的．反应中同时还产生另一种粒子，试写出核反应方程．
解析：由题意可知：氧16(O)在质子(H)的轰击下产生了氮13(N)和另一种粒子，由质量数和电荷数守恒可知另外一种粒子是He，所以核反应方程为：
O＋H→N＋He.
答案：O＋H→N＋He
10．1934年约里奥?居里夫妇用α粒子轰击静止的Al，发现了放射性磷P和另一种粒子，并因这一伟大发现而获得诺贝尔物理学奖．
(1)写出这个过程的核反应方程式；
(2)若该种粒子以初速度v0与一个静止的12C核发生碰撞，但没有发生核反应，该粒子碰后的速度大小为v1，运动方向与原运动方向相反，求碰撞后12C核的速度．
解析：(1)核反应方程式为：He＋Al→P＋n.
(2)设该种粒子的质量为m，则12C核的质量为12m，碰撞后12C核的速度为v2.由动量守恒定律可得：
mv0＝m(－v1)＋12mv2
解得：v2＝
则碰撞后12C核的运动方向与该粒子原运动方向相同．
答案：见解析1．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是( )
A．核力、万有引力、库仑力
B．万有引力、库仑力、核力
C．库仑力、核力、万有引力
D．核力、库仑力、万有引力
解析：选D.核力是强相互作用力，氦原子核内的2个质子是靠核力结合在一起的，可见核力远大于库仑力；微观粒子的质量非常小，万有引力小于库仑力．故D选项正确．
2．核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为( )
A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力
B．核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力
C．核子间存在着强大的核力
D．核子间存在着复杂的电磁力
解析：选C.核力是短程力，由于核力很强大，所以将核子拆开需要大量的能量克服核力做功．相反，若核子结合成原子核，则放出大量的能量，所以选项C正确．
3．(2011年广州质检)为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是( )
A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B．根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的核能
C．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能表明此过程中出现了质量亏损
D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能
解析：选D.E＝mc2中的E表示物体具有的总能量，m表示物体的质量，故A说法正确；对于ΔE＝Δmc2表示的意义是当物体的能量增加或减小ΔE时，它的质量也会相应地增加或减少Δm，故B说法正确；只有当出现质量亏损时，才能释放核能，故C说法正确；公式E＝mc2中，E为质量为m的物体所对应的能量，而非核反应中释放的能量，D错误，故选D.
4．(2010年高考北京理综卷)太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )
A．1036kg B．1018kg
C．1013kg D．109kg
解析：选D.根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，得Δm＝＝kg≈109kg.
5.H的质量是3.016050 u，质子的质量是1.007277 u，中子质量是1.008665 u．求：
(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？
(2)氚核的结合能和比结合能各是多少？
(3)如果这些能量是以光子形式放出，则光子的频率是多少？
解析：(1)一个质子和两个中子结合成氚核的反应方程式是H＋2n→H，反应前各核子总质量为
mp＋2mn＝1.007277 u＋2×1.008665 u＝3.024607 u，
反应后新核的质量为mH＝3.016050 u，
质量亏损为
Δm＝3.024607 u－3.016050 u＝0.008557 u.
因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应为放能反应．
释放的核能为ΔE＝0.008557×931.5 MeV＝7.97 MeV.
(2)氚核的结合能即为ΔE＝7.97 MeV，
它的比结合能为＝2.66 MeV.
(3)放出光子的频率为
ν＝＝Hz
＝1.92×1021Hz.
答案：(1)放出能量 7.97 MeV
(2)7.97 MeV 2.66 MeV
(3)1.92×1021Hz
一、选择题
1．(2011年江苏南通中学高二期末)以下说法中正确的是( )
A．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用
B．在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多
C．核力不可能表现为斥力
D．原子核越大，它的结合能越大，原子核中核子结合越牢固
解析：选AB.核力是短程力，每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，核力在大于0.8×10－15 m时表现为引力，而在距离小于0.8×10－15 m时表现为斥力，所以A、B正确，C错误；原子核越大，它的结合能越大，但平均结合能越小，核中的核子结合越不牢固，D错误．
2．下列说法中正确的是( )
A．自由核子结合成原子核时，一定遵守质量数守恒
B．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应
C．发生核反应时，反应前的总质量一定等于反应后的总质量
D．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应必须吸收能量才能发生
答案：AB
3．质子、中子和氦核的质量分别为m1、m2和m3，真空中的光速为c，当质子和中子结合成氦核时，释放的能量是( )
A．(2m1＋2m2)c2 B．m3c2
C．(m3－2m1－2m2)c2 D．(2m1＋2m2－m3)c2
解析：选D.氦核由两个质子和两个中子结合而成，结合时总质量减小，质量亏损Δm＝(2m1＋2m2－m3)．
释放的能量为：ΔE＝(2m1＋2m2－m3)c2.
4．下列说法中，正确的是( )
A．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化
B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系
C．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成为能量
D．因在核反应中能产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒
解析：选B.质能方程反映了物体的能量和质量之间存在正比关系，但它们是不同的物理量，不能相互转化，B正确，A、C错误；核反应中，静止质量和运动质量之和守恒，总能量也守恒，D错误．
5．原子质量单位为u,1 u相当于931.5 MeV的能量，真空中光速为c，当质量分别为m1和m2的原子核结合为质量为M的原子核时释放出的能量是( )
A．(M－m1－m2)u·c2
B．(m1＋m2－M)u×931.5 J
C．(m1＋m2－M)c2
D．(m1＋m2－M)×931.5 eV
解析：选C.在计算核能时，如果质量的单位是kg，则用ΔE＝Δmc2进行计算．如果质量的单位是u，则利用1 u相当于931.5 MeV的能量，即ΔE＝Δm×931.5 MeV进行计算，故C正确，A、B、D错误．
6．某核反应方程为H＋H→He＋X.已知H的质量为2.0136 u，H的质量为3.0180 u，He的质量为4.0026 u，X的质量为1.0087 u．则下列说法中正确的是( )
A．X是质子，该反应释放能量
B．X是中子，该反应释放能量
C．X是质子，该反应吸收能量
D．X是中子，该反应吸收能量
解析：选B.设X的质量数为a，核电荷数为b，则由质量数守恒和电荷数守恒知：2＋3＝4＋a,1＋1＝2＋b.所以a＝1，b＝0，故X为中子．核反应方程的质量亏损为Δm＝(2.0136 u＋3.0180 u)－(4.0026 u＋1.0087 u)＝0.0203 u，由此可知，该反应释放能量．
7．中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD.现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，反应方程为
γ＋D―→p＋n.若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是( )
A.[(mD－mp－mn)c2－E]
B.[(mp＋mn－mD)c2＋E]
C.[(mD－mp－mn)c2＋E]
D.[(mp＋mn－mD)c2－E]
解析：选C.核反应因质量亏损释放的的核能ΔE＝(mD－mp－mn)c2，再加上原光子的能量也转化成动能，又两个粒子动能相等，所以有：Ek＝，选项C正确．
8．用质子轰击锂核(Li)生成两个α粒子，以此进行有名的验证爱因斯坦质能方程的实验．已知质子的初动能是0.6 MeV，质子、α粒子和锂核的质量分别是1.0073 u、4.0015 u和7.0160 u．已知1 u相当于931.5 MeV，则下列叙述中正确的是( )
A．此反应过程质量减少0.0103 u
B．生成的两个α粒子的动能之和是18.3 MeV，与实验相符
C．核反应中释放的能量是18.9 MeV，与实验相符
D．若生成的两个α粒子的动能之和是19.5 MeV，与实验相符
解析：选CD.此反应的质量亏损
Δm＝1.0073 u＋7.0160 u－2×4.0015 u＝0.0203 u，
释放的能量ΔE＝Δm×931.5 MeV＝18.9 MeV，故A错，C正确；
由能量守恒可知，释放的能量ΔE及反应前质子的动能转化成两个α粒子的总动能，
Ek＝18.9 MeV＋0.6 MeV＝19.5 MeV，
故B错，D正确．
二、非选择题
9．两个动能均为1 MeV的氘核发生正面碰撞，引起如下反应：H＋H→H＋H.试求：
(1)此核反应中放出的能量ΔE为多少？(已知：H、H、H的质量分别为1.0073 u,2.0136 u,3.0156 u)
(2)若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的氢核(H)具有的动能是多少？
解析：(1)此核反应中的质量亏损和放出的能量分别为
Δm＝(2×2.0136－3.0156－1.0073)u＝0.0043 u，
ΔE＝Δm×931.5 MeV＝0.0043×931.5 MeV
≈4.005 MeV.
(2)因碰前两氘核动能相同，相向正碰，故碰前的总动量为零．因核反应中的动量守恒，故碰后质子和氚核的总动量也为零．设其动量分别为p1、p2，必有p1＝－p2.
设碰后质子和氚核的动能分别为Ek1和Ek2，质量分别为m1和m2.则：＝＝＝＝.
故新生的氢核的动能为
Ek1＝(ΔE＋Ek0)＝(4.005＋2)MeV≈4.5 MeV.
答案：(1)4.005 MeV (2)4.5 MeV
10．已知Po原子核质量为209.98287 u，Pb原子核的质量为205.97446 u，He原子核的质量为4.00260 u，静止的Po核在α衰变中放出α粒子后变成Pb，求：
(1)在衰变过程中释放的能量；
(2)α粒子从Po核中射出时的动能；
(3)反冲核的动能(已知1 u＝931.5 MeV，且核反应释放的能量只转化为动能)．
解析：(1)衰变方程为Po―→Pb＋He.
衰变过程中质量亏损为
Δm＝(209.98287－205.97446－4.00260)u
＝0.00581 u.
反应后释放的能量为ΔE＝0.00581×931.5 MeV＝5.412 MeV.
(2)因衰变前、后动量守恒，则衰变后α粒子和铅核的动量大小相等、方向相反，而p＝mv＝，
则＝，
即mαEkα＝mPbEkPb，
则4Ekα＝206EkPb，
又因核反应释放的能量只转化为两者的动能，故
Ekα＋EkPb＝ΔE＝5.412 MeV.
由上式得α粒子从钋核中射出的动能
Ekα＝5.31 MeV.
(3)反冲核即铅核的动能EkPb＝0.102 MeV.
答案：(1)5.412 MeV (2)5.31 MeV (3)0.102 MeV(时间：90分钟，满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
1．下列说法正确的是( )
A．γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转
B．β射线比α射线更容易使气体电离
C．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变
D．核反应堆产生的能量来自轻核聚变
解析：选A.γ射线是不带电的电磁波，在电场和磁场中都不会偏转，故A正确；因为α射线比β射线的电离能力强，所以B错；太阳辐射的能量来源是轻核聚变，核反应中进行的裂变反应，故C、D错．
2．(2010年高考天津理综卷)下列关于原子和原子核的说法正确的是( )
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
解析：选B.原子核是由质子和中子组成的，β衰变是核内中子转变成为质子同时生成电子，即β粒子，故A错．半衰期由原子核本身决定，与外界环境因素无关，C错．比结合能越大表示原子核中核子结合得越牢固，D错．玻尔提出的氢原子能级不连续就是原子能量的量子化，B对．
3．2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过(钙48)轰击(锎249)发生核反应，成功合成了第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素．实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x，再连续经过3次α衰变后，变成质量为282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子x是( )
A．中子 B．质子
C．电子 D．α粒子
解析：选A.从118号元素衰变到112号元素，电荷数少了6个，3次α衰变就使得原子核的质子数少6，因此3次x衰变，电荷数不变，只是改变了质量数，所以x是中子．
??4.(2010年高考福建理综卷)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( )
图19－1
解析：选C.据半衰期的计算公式知，经时间t，剩余的14C的质量为m＝m0()，对应图象为一指数函数图象，C选项符合题意．
5．(2011年高考北京理综卷)表示放射性元素碘131(I)β衰变的方程是( )
A.I→Sb＋He B.I→Xe＋e
C.I→I＋n D.I→Te＋H
解析：选B.β衰变的实质是放射出电子(e)，由核反应过程中的质量数和电荷数守恒可知B正确．
6．根据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界上第一套全超导核聚变实验装置，又称“人造太阳”，已完成了首次工程调试，下列关于“人造太阳”的说法正确的是( )
A．“人造太阳”的核反应方程是H＋H→He＋n
B．“人造太阳”的核反应方程是U＋n→Ba＋Kr＋3n
C．“人造太阳”释放的能量大小计算公式是ΔE＝Δmc2
D．“人造太阳”核能大小计算公式是E＝Δmc2
解析：选AC.“人造太阳”是全超导核聚变实验装置，核反应是轻核聚变，而不是重核裂变，故A项对，B项错；“人造太阳”是利用海水中的H和H轻核聚变而产生大量的能量，放出的能量是用质量亏损计算的，释放核能大小的计算依据是爱因斯坦质能方程，C项对，D项错．
7．(2011年高考重庆理综卷)核电站泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是( )
A．碘131释放的β射线由氦核组成
B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量
C．与铯137相比，碘131衰变更慢
D．铯133和铯137含有相同的质子数
解析：选D.β射线的本质是电子，并非氦核，A项错；γ光子的频率大于可见光光子的频率，由E＝hν可知γ光子的能量大于可见光光子的能量，B项错误；半衰期越小表示元素衰变越快，C项错；同位素含有相同的质子数但中子数不同，故D项正确．
8．1个铀235吸收1个中子发生核反应时，大约放出196 MeV的能量，则1 g纯铀235完全发生核反应放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)( )
A．NA×196 MeV B．235NA×196 MeV
C．235×196 MeV D.×196 MeV
解析：选D.1 g纯铀235有×NA个铀235的原子核，因此1 g纯铀吸收中子完全发生核反应，可以放出的能量为×196 MeV，即D正确，A、B、C错误．
9．由图19－2可得出结论( )
图19－2
A．质子和中子的质量之和小于氘核的质量
B．质子和中子的质量之和等于氘核的质量
C．氘核分解为质子和中子时要吸收能量
D．质子和中子结合成氘核时要吸收能量
解析：选C.该反应是吸能反应，所以两个核子质量之和大于氘核的质量．
10．光子的能量是hν，动量的大小为hν/c.如果一个静止的放射性元素的原子核在发生γ衰变时只发出一个γ光子．则衰变后的原子核( )
A．仍然静止
B．沿着与光子运动方向相同的方向运动
C．沿着与光子运动方向相反的方向运动
D．可以向任何方向运动
解析：选C.本题考查放射性元素发生衰变时除满足质量数、电荷数守恒外还需满足动量守恒，因此一个静止的放射性元素的原子核发出一个γ光子后，衰变后的原子核必沿着与光子运动方向相反的方向运动．
11．浙江秦山核电站第三期工程两个6.0×109kW发电机组并网发电，发电站的核能来源于U的裂变，现有四种说法，你认为正确的是( )
A.U原子核中有92个质子、143个中子
B.U的一种典型的裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：U＋n→Ba＋Kr＋3n
C.U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度时半衰期将缩短
D．若一个U裂变，反应质量亏损为0.3578×10－27kg，则释放的能量约201 MeV，合3.2×10－11J
解析：选ABD.原子核中的质子数即为原子序数，所以U的质子数为92，中子数为235－92＝143个，A正确；由电荷数和质量守恒可判断B正确；半衰期与外部环境无关，C错误；由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2可判断D正确．
12．“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，即原子核俘获一个核外电子，核内一个质子变为中子，原子核衰变成一个新核，并且放出一个中微子(其质量小于电子质量且不带电)．若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”(电子的初动量可不计)，则( )
A．生成的新核与衰变前的原子核质量数相同
B．生成新核的电荷数增加
C．生成的新核与衰变前的原子核互为同位素
D．生成的新核与中微子的动量大小相等
解析：选AD.发生“轨道电子俘获”时，一个质子变为中子，质子与中子的总量不变，所以发生“轨道电子俘获”后新核与原核质量数相同，A正确；新核质子数减少，故核电荷数减少，B错；新核与原核质子数不同，不能称它们互为同位素，C错；以静止原子核及被俘获电子为系统．系统动量守恒，系统初动量为零，所以生成的新核与中微子的动量大小相等，方向相反，D正确．选A、D.
二、计算题(本题共4小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(8分)用加速后动能Ek0的质子H轰击静止的原子核X，生成两个动能均为Ek的He核，并释放出一个频率为ν的γ光子．写出上述核反应方程并计算核反应中的质量亏损．(光在真空中传播速度为c)
解析：H＋X→2He(或H＋Li→2He)
该核反应释放出来的核能为ΔE＝2Ek＋hν－Ek0
由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2得
质量亏损Δm＝.
答案：见解析
14．(8分)(2011年高考天津理综卷)回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展．
当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子．碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程．若碳11的半衰期τ为20 min，经2.0 h剩余碳11的质量占原来的百分之几？(结果取2位有效数字)
解析：核反应方程为
N＋H→C＋He
设碳11原有质量为m0，经过t1＝2.0 h剩余的质量为mr，根据半衰期定义有
＝ ＝ ≈1.6%.
答案：N＋H→C＋He 1.6%
15．(10分)(2011年浙江金华质检)若U俘获一个中子裂变成Sr及Xe两种新核，且三种原子核的质量分别为235.0439 u、89.9077 u和135.9072 u，中子质量为1.0087 u(1 u＝1.6606×10－27kg,1 u相当于931.50 MeV)
(1)写出铀核裂变的核反应方程；
(2)求9.2 kg纯铀235完全裂变所释放的能量是多少？(取两位有效数字)
解析：(1)U＋n→Sr＋Xe＋10n.
(2)因为一个铀核裂变的质量亏损
Δm＝(235.0439 u＋1.0087 u)－(89.9077 u＋135.9072 u＋10×1.0087 u)＝0.1507 u，
故9.2 kg的铀裂变后总的质量亏损为
ΔM＝6.02×1023×0.1507×9.2×103/235 u＝3.55×1024 u，
所以ΔE＝ΔMc2＝3.55×1024×931.50 MeV＝3.3×1027MeV.
答案：(1)U＋n→Sr＋Xe＋10n
(2)3.3×1027 MeV
图19－3
16．(14分)静止在匀强磁场中的锂核俘获一个速度为7.7×104 m/s的中子而发生核反应，反应中放出的α粒子的速度为2×104 m/s，其方向与反应前的中子相同，如图19－3所示．
(1)写出核反应方程式；
(2)求反冲核的速度；
(3)当α粒子旋转6周时，反冲核旋转几周．
解析：(1)Li＋n―→H＋He.
(2)核反应前后满足动量守恒则
mnvn＝mHvH＋mαvα
vH＝
＝ m/s
＝－1.0×103 m/s.
方向与反应前中子方向相反．
(3)α粒子和H在磁场中做匀速圆周运动，其周期为
Tα＝ TH＝
设α粒子转6周的时间内，反冲核旋转n周，则有
n·＝6×
n＝＝
＝4周．
答案：见解析
