第五章原子核单元检测

第五章　原子核 单元检测
一、单选题
1．下列说法中正确的是（ ）
A．一个氢原子处在n = 3的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出2种频率的光子
B．光电效应说明了光具有波动性
C．轻核聚变反应方程“”中，X表示质子
D．原子核中每个核子只与邻近核子产生核力作用，且比结合能越大的原子核越不稳定
2．下列说法中正确的有________
A．阴极射线是一种电磁辐射
B．所有原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的谱线一定不同
C．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的
D．古木的年代可以根据体内碳14放射性强度减小的情况进行推算
3．2020年12月4日我国新一代“人造太阳”——环流器二号M装置，正式建成并投入使用，如图所示。该装置是利用核反应实现的，其核反应方程为，这一科研成果是我国核物理学家艰苦奋斗的结果。关于“人造太阳”下列说法不正确的是（　　）
A．该反应是轻核聚变反应，比重核裂变更安全和清洁
B．该反应是热核反应，需要几百万摄氏度条件下才能进行
C．裂变反应相比聚变反应中平均每个核子释放的能量要多
D．目前我国核反应堆产生的能量主要来自重核裂变
4．下列说法不正确的是（　　）
A．经过一次衰变后变为
B．由核反应方程式可以判断为电子
C．核反应方程为轻核聚变
D．16g铋210经过15天时间，还剩2g未衰交，则铋210的半衰期为5天
5．关于原子核的结合能，下列说法正确的是
A．铯原子核（）的结合能大于铅原子核（）的结合能
B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
C．比结合能越大，原子核越不稳定
D．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
6．钍具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤，同时伴随有γ射线产生，其方程为，钍的半衰期为24天.则下列说法中正确的是( )
A．为质子
B．是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的
C．γ射线是镤原子核外电子跃迁放出的
D．1g钍经过120天后还剩0.2g钍
7．原子表示（　　）
A．核内有90个质子 B．核外有234个电子
C．核内有145个中子 D．核内有144个核子
8．下列说法中正确的是
A．氦4核中有4个质子，4个中子
B．氦4核与氦3核不是互为同位素
C．Be中的质子数比中子数少6
D．Si中的质子数比中子数少2
9．我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克” (英文名称：EAST，称“人造太阳”)．设可控热核实验反应前氘核（）的质量为m1，氚核（）的质量为m2，反应后氦核（）的质量为m3，中子（）的质量为m4，已知光速为c．下列说法中正确的是
A．核反应放出的能量等于 (m1+m2 – m3 – m4 )c2
B．由核反应过程质量守恒可知m1+m2= m3+m4
C．这种热核实验反应是衰变
D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同
10．下列关于原子核的说法正确的是（ ）
A．质子由于带正电，质子间的核力表现为斥力
B．原子核衰变放出的三种射线中，α粒子的穿透能力最强
C．比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定放出核能
D．铀核发生链式反应后能动延续去，维持该反应不需要其他条件
11．“玉兔号”月球车上有一种小型核能电池，以提供月球车长时间处于黑夜工作时需要的电能，核能电池中核反应方程为，下列说法正确的是（　　）
A．X是中子 B．X的电离能力比粒子强
C．该核反应为重核的裂变反应 D．的比结合能比的比结合能大
二、多选题
12．下面关于射线的说法中正确的是
A．它是高速电子流
B．粒子是放射出来的原子内层电子
C．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
13．氢有三种同位素，分别是氕、氘、氚，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
14．下列说法正确的是（　　）
A．如果某放射性元素的半衰期为3小时，则4个该元素的原子核经过6小时之后变成1个
B．原子核内部某个中子转变为质子和电子，产生的电子从原子核中放射出来，这就是β衰变
C．氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，在向低能级跃迁时放出光子频率不一定等于入射光的频率
D．铀核裂变的核反应方程为：
15．关于原子核的衰变和半衰期，下列说法正确的是（ ）
A．半衰期是指原子核的质量减少一半所需要的时间
B．半衰期是指原子核有半数发生衰变所需要的时间
C．发生衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向后移动2位
D．发生衰变时产生的新原子核在周期表中的位置向后移动1位
16．下列说法正确的是（ ）
A．与互为同位素
B．与互为同位素
C．与中子数相同
D．核内有92个质子，235个中子
三、解答题
17．2008年北京奥运会场馆周围 80％～90％的路灯将利用太阳能发电技术来供电，奥运会90％的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术．科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核（H）转化成一个氦核（He）和两个正电子（e）并放出能量.（已知质子质量mP= 1.0073u，a粒子的质量ma= 4.0015u，电子的质量me= 0.0005u． 1u的质量相当于931.MeV的能量．）
（1）写出该热核反应方程；
（2）一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能量 （结果保留四位有效数字）
18．根据巴耳末公式，指出氢原子光谱巴耳末线系的最长波长和最短波长所对应的，并计算其波长．
19．钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态和α粒子，而铀核激发态立即衰变为铀核，并放出能量为0.0097MeV的γ光子．已知：、和 α粒子的质量分别为,和．且1u= 931.5MeV ．
（1）写出衰变方程；
（2）求衰变过程放出的核能；
（3）已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能．
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
A．一个氢原子处在n = 3的能级，由较高能级跃迁到较低能级时，最多可以发出3→2和2→1两种频率的光，A正确；
B．光电效应说明光具有粒子性，B错误；
C．“”中，X的质量数为
电荷数为
可知X表示中子，C错误；
D．原子核内每个核子只跟相邻近的核子发生核力作用，且比结合能越大的原子核越稳定，D错误。
故选A。
2．B
【解析】
【详解】
A．阴极射线是高速电子流，故A错误；
B．原子光谱，是由原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的光谱，原子光谱都不是连续的，每一种原子的光谱都不同，称为特征光谱，故B正确；
C．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的，故C错误；
D．原子核的衰变是由原子核内部因素决定的，与外界环境无关，不随时间改变，故D错误。
故选B。
3．C
【解析】
【详解】
A．核反应方程
由两个轻核聚变为质量较大的重核及放出中子，所以该反应是轻核聚变反应，轻核聚变没有核污染，重核裂变的原料具有放射性，所以该反应是轻核聚变反应，比重核裂变更安全和清洁，故A正确；
B．轻核聚变反应为是热核反应，需要几百万摄氏度条件下才能进行，故B正确；
C．聚变反应平均每个核子释放的能量比裂变反应中平均每个核子释放的能量大3到4倍，所以聚变反应相比裂变反应中平均每个核子释放的能量要多，故C错误；
D．目前我国核反应堆产生的能量主要来自重核裂变，故D正确。
本题选不正确项，故选C。
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．粒子的质量数是4，电荷数是2，所以经过一次衰变后变为，故A正确，不符合题意；
B．根据电荷数守恒、质量数守恒知，的电荷数为
质量数为
可知为电子，故B正确，不符合题意；
C．核反应方程
为人工核反应方程，是发现质子的核反应方程，故C错误，符合题意；
D．铋210的半衰期是5天，经过1个半衰期，有半数发生衰变；铋210还剩时，根据
代入数据可得，那么经过3个半衰期。所以铋的半衰期
天天
故D正确，不符合题意。
故选C。
5．B
【解析】
【详解】
A项：原子核越大，它的结合能越高，所以铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能，故A错误；
B项：一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，B正确；
C项：比结合能越大，原子核越稳定，故C错误；
D项：自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，故D错误．
点晴：比结合能：原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量，用于表示原子核结合松紧程度；
结合能：两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量．自由原子结合为分子时放出的能量叫做化学结合能，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能．
6．B
【解析】
【详解】
A、根据电荷数和质量数守恒知钍核衰变过程中放出了一个电子，即X为电子，故A错误；
B、β衰变的实质：β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时产生的,故B正确；
C、γ射线是镤原子核放出的，故C错误；
D、钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后，发生5个半衰期，1g钍经过120天后还剩0.03125g，故D错误；
故本题正确答案选B．
7．A
【解析】
【分析】
【详解】
原子核其中234是质量数，90是电荷数，所以Th内有90个质子，中子数为
234-90=144
个，质子和中子统称为核子，所以核内有234个核子。故选A。
8．D
【解析】
【详解】
A．氦4核中有2个质子，2个中子，故A错误；
B．氦4核与氦3核是互为同位素，故B错误；
C．Be中质子数为4，中子数为6，则质子数比中子数少2，故C错误；
D．Si的质子数比中子数少2，故D正确；
故选D．
9．A
【解析】
【详解】
核反应过程中的质量亏损△m=m1+m2-m3-m4，释放的核能△E=△mc2=（m1+m2-m3-m4）c2，故A正确；核反应过程中质量数守恒，但质量不守恒，核反应过程中存在质量亏损，因此m1+m2≠m3+m4，故B错误；这种装置的核反应是核聚变，我国大亚湾核电站所使用核装置是核裂变，它们的核反应原理不相同，故CD错误；故选A.
点睛：本题考查了核反应方程式、质能方程的应用、核反应的分类，核反应分为核聚变与核裂变，要注意它们的区别；本题难度不大，是一道基础题，熟练掌握基础知识，即可正确解题．
10．C
【解析】
【详解】
A.核力与电荷无关，原子核中质子间的核力都表现为引力，选项A错误；
B.原子核衰变放出的三种射线中，α粒子的速度最小，穿透能力最弱，选项B错误；
C.比结合能小的原子核结合能比结合能大的原子核是有质量亏损，一定会放出核能，选项C正确；
D.铀核发生链式反应后能自动延续下去，要维持链式反应，铀块的体积必须达到其临界体积，选项D错误。
11．D
【解析】
【详解】
A．根据电荷数守恒和质量数守恒可知X为β粒子（即电子），故A错误；
B．β粒子的电离能力比α粒子弱，故B错误；
C．该反应为重核的β衰变，故C错误；
D．核反应生成物比反应物稳定，则比稳定，所以的比结合能比的比结合能大，故D正确。
故选D。
12．AC
【解析】
【详解】
射线是原子核内的中子转化成质子同时释放出一个电子而形成高速电子流，射线有很强的穿透能力，AC正确．
13．AB
【解析】
【详解】
AD．它们具有相同的质子数，质量数不同，质量数等于质子数加中子数，则中子数不同，故A正确，D错误。
B．同位素的质子数相同，则核外电子数相同，故B正确；
C．核子数等于质子数加中子数，可知核子数不同，故C错误。
故选AB．
14．BC
【解析】
【详解】
A．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适用，故A错误；
B．原子核内部某个中子转变为质子和电子，产生的电子从原子核中放射出来，这就是β衰变，故B正确；
C．氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，然后再向低能级跃迁过程中可能放出多种频率的光子，因此放出光子的频率不一定等于入射光子的频率，故C正确；
D．所谓核裂变是指重核俘获一个中子后分裂为几个中等质量的核的反应过程，所以裂变反应的反应物必须要有中子参加，故D错误。
故选BC。
15．BD
【解析】
【详解】
AB.半衰期是指原子核有半数发生衰变所需要的时间，故A错误，B正确；
C.经过衰变后，新核的原子核质子数减少2个，在元素周期表中的位置较旧核前移2位，故C错误；
D.经过衰变后，原子核质子数增加1个，在元素周期表中的位置较旧核后移1位，故D正确．
16．BC
【解析】
【详解】
A.A选项中，X核与Y核的质子数不同，不能互为同位素,故A错误；
B.B选项中核与核质子数都为m，而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位素，故B正确；
C.C选项中核内中子数为n－m，核内中子数为，所以中子数相同, 故C正确；
D.内有143个中子，而不是235个中子,故D错误．
17．解：（1）4H →He +2e （2）24.86 MeV
【解析】
【详解】
①4H →He +2e
②亏损得质量为Δm = 4mP－ mα－2me = 4×1.0073u－4.0015u－2×0.0005u =" 0.0267" u
因此有质能方程ΔE= Δmc2 =" 0.0267" u×931.5MeV/u＝24.86 MeV
18．当时，波长最长为6.55×10－7m；当时，波长最短为3.64×10－7m
【解析】
【详解】
对应的n越小，波长越长，故当n=3时，氢原子发光所对应的波长最长．
当n=3时，
解得．
当n=∞时，波长最短，
19．（1） （2）5.216MeV；（3）5.034MeV
【解析】
【详解】
(1)根据质量数守恒与电荷数守恒得衰变方程为： ①
(2)上述衰变过程的质量亏损为△m=mPu mU mα ②
放出的能量为△E=c2 △m=5.2164 MeV ③
(3)此能量是铀核的动能EU、α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和为：△E=EU+Eα+Eγ ④
由②③④式得：EU+Eα=( mPu mU mα )c2 Eγ ⑤
设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为vU和vα
则由动量守恒，选取U核运动的方向为正方向,有：mUvU=mαvα ⑥
又由动能的定义知：EU=⑦
又：Eα= ⑧
联立，代入题给数据得Eα≈5.034 MeV.
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页