第五章 原子核 同步练习(Word版含答案)

第五章、原子核
一、选择题（共15题）
1．物理学发展推动人类文明的进程。下列说法正确的是（　　）
A．法拉第发现电磁感应现象
B．汤姆生发现天然放射现象
C．牛顿测出万有引力常量
D．贝克勒尔发现中子
2．下列反应中属于核聚变反应的是（ ）
A．
B．
C．
D．
3．用α粒子轰击得到了和一种粒子，这种粒子是（　　）
A．电子 B．质子 C．中子 D．正电子
4．原子弹和核电站的根本区别是（　　）
A．原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变
B．原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变
C．原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速度
D．原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速度
5．物理学史上揭示原子核有结构的现象是（　　）
A．阴极射线现象 B．重核裂变现象 C．天然放射性现象 D．α粒子散射实验现象
6．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）
A．甲图中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
C．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由α粒子组成
D．丁图中，链式反应属于轻核聚变
7．放射性元素钋发生衰变时，会产生和一种未知粒子，并放出射线，其核反应方程为，则（　　）
A．原子核的中子数为206
B．利用射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，所以人体可以经常照射
C．射线的电离作用很强，可用来消除有害静电
D．为防止射线泄漏，可将放射性元素钋密封于铅盒中
8．下列说法正确的是（　　）
A．所谓布朗运动就是液体分子的无规则运动
B．质能方程表明：物体具有的能量与它的质量有简单的正比关系
C．在光电效应的实验中，入射光强度增大，光电子的最大初动能随之增大
D．光的偏振现象说明光是一种纵波
9．2002年初，美国制成了第一台磁冰箱，其效率比普通冰箱效率高30%以上，生产磁冰箱所用的材料中含稀土元素钆（Gd），钆元素的一种原子的相对原子质量为157，核电荷数为64，则其原子中子数为（ ）
A．64 B．57 C．93 D．128
10．下列说法正确的是( )
A．某种放射性元素的半衰期为T,则这种元素的12个原子核在经过2T时间后，这些原子核一定还有3个没有发生衰变
B．根据爱因斯坦的光电效应方程EK=hv一W，若频率分别为和 (<)的光均能使某种金属发生光电效应，则频率为的光照射该金属时产生的光电子的初动 能一定比频率为的光照射该金属时产生的光电子的初动能更大
C．氢原子由高能级向低能级跃迁时，从n=4能级跃迁到n=2能级所放出的光子恰能使某种金属发生光电效应，则处在n=4能级的一大群氢原子跃迁时所放出的光子中有4种光子能使该金属发生光电效应
D．放射性元素发生衰变时，放射性元素的原子放出核外电子，形成高速电子流 射线．
11．关于原子物理学知识，下列说法正确的是（　　）
A．升高放射性物质的温度，其半衰期变短
B．发生光电效应现象时，增大照射光的频率，同一金属的逸出功变大
C．经过7次衰变和5次衰变后变成
D．根据玻尔理论，氢原子向低能级跃迁时只放出符合两能级能量差的光子
12．关于天然放射性，下列说法正确的是（　　）
A．所有元素都可能发生衰变
B．、和三种射线，射线的穿透力最强
C．放射性元素的半衰期与外界的温度有关
D．放射性元素与别的元素形成化合物时就没有放射性
13．下列说法中正确的有
A．结合能越大的原子核越稳定
B．光电效应揭示了光具有粒子性
C．动量相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长相等
D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布规律与黑体的温度无关
14．目前，在居家装修中，经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩等都会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( )
A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的
B．已知氡的半衰期为3.8天,若取1g氡放在天平左盘上,砝码放于右盘,左右两边恰好平衡,则7.6天后,需取走0.75g砝码天平才能再次平衡
C．发生α衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了4
D．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
15．下列五幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）
A．图甲：原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成，而质子和中子则由更小的微粒组成
B．图乙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
C．图丙：用中子轰击铀核使其发生聚变……，链式反应会释放出巨大的核能
D．图丁：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
E．图戊：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的
二、填空题
16．核电站由核岛（主要包括________和________）、常规岛(主要包括________和________)及配套设施组成．核电站与其他发电厂的不同点，主要在________部分．
17．写出下列衰变的核反应方程：
(1)发生衰变：________________
(2)发生衰变：________________．
(3)发生衰变：________________
18．完成下列核反应方程，并指出核反应的类型．
①He+_____→He+ 2H，是_____变．
②Na→Mg+_____，是_____变．
③F+_____→Ne+H，是_____变．
④U+n→Ba+Kr+3_____，是_____变．
19．不同的原子核的比结合能是不一样的，比结合能________（填“越大”或“越小”）的原子核越稳定，氘核和氚核聚变的核反应方程为H＋H→He＋n，已知H的比结合能是2.78 MeV，H的比结合能是1.09 MeV，He的比结合能是7.03 MeV，则该核反应所________（填“释放”或“吸收”）的能量为______MeV。
三、综合题
20．的半衰期是5天，10克的铋210经过20天后还剩下多少？
21．静止的锂核（）俘获一个速度为10.7×106m/s的中子，发生核反应后若只产生两个新的粒子．其中一个粒子为氦核（），它的速度大小为8×106m/s，方向与反应前中子的速度方向相同．则：
（1）写出核反应方程：
（2）求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向：
（3）通过计算说明此反应过程中是否产生了质量亏损：
22．有一种聚变反应是四个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子。求：
（1）若1g氢完全聚变，能释放多少能量？
（2）1g氢完全聚变，释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的热能？（已知煤的燃烧值q=3.36×107J/kg，氢核质量为1.008142u，氦核质量为4.001509u，电子的质量为0.000549u，质量亏损为1u时，释放的能量为931.5MeV，结果均保留3位有效数字）
23．如右上图所示，铅盒内放有少量放射源，该放射源能放出α射线、β射线以及γ射线三种射线，在铅盒外部放置两块很大的平行带电金属板，能分离出三种射线．试画出分离后的三种射线的大致轨迹（标明射线的名称）．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
A．法拉第发现电磁感应现象，所以A正确；
B．贝克勒尔发现天然放射现象，所以B错误；
C．卡文迪许测出万有引力常量，所以C错误；
D．查德威克发现中子，所以D错误；
故选A。
2．D
【详解】
A. ，是衰变方程，故A错误；
B. ，是衰变方程，故B错误；
C. ，是铀核的裂变反应，故C错误；
D. ，是轻核的聚变反应，故D正确。
故选D。
3．C
【详解】
根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，这种粒子的质量数为4+9-12=1，电荷数为2+4-6=0，即为中子。
故选C。
4．C
【详解】
原子弹利用核能的破坏能力，所以其对裂变的链式反应不加控制，核电站利用核能发电，所以需要控制裂变的链式反应速度。
故选C。
5．C
【详解】
A．汤姆孙通过研究阴极射线发现电子，A错误；
B．重核裂变是在揭示原子核结构之后，B错误；
C．天然放射性现象揭示了原子核内部有复杂结构，C正确；
D．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构，D错误。
故选C。
6．B
【详解】
A．卢瑟福通过分析α散射实验结果，得出原子的核式结构模型，故A错误；
B．图中在光的颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，故B正确；
C．根据左手定则可得，射线甲是α粒子，射线乙为电磁波，射线丙是由电子组成，故C错误；
D．丁图中的链式反应属于重核的裂变，故D错误；
故选B。
7．D
【详解】
A．根据核反应方程遵循质量数守恒有，则中的中子数为，故A错误；
B．大剂量的射线照射会对人体和动物造成某些损害，放射性元素也能损伤遗传物质，引起基因突变和染色体畸变，使一代甚至几代受害，故B错误；
C．射线的穿透作用很强，射线的电离作用很强，故C错误；
D．为了防止射线的泄漏，可将放射性元素密封于铅盒中以避免射线对人体造成伤害和放射性物质对环境造成放射性污染，故D正确。
故选D。
8．B
【详解】
A．所谓布朗运动就是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的表现，选项A错误；
B．质能方程表明：物体具有的能量与它的质量有简单的正比关系，选项B正确；
C．在光电效应的实验中，入射光频率增大，光电子的最大初动能随之增大，与入射光的强度无关，选项C错误；
D．光的偏振现象说明光是一种横波，选项D错误。
故选B。
9．C
【详解】
根据在原子中质子数等于核电荷数等于核外电子数，钆元素的原子核电荷数为64，相对原子质量约等于质子数加中子数，其相对原子质量为157，则中子数为157-64=93，故C正确。
10．C
【详解】
原子核有半数发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期，是大量原子核衰变的统计结果，对少量的放射性元素的原子核，无法确定，故A错误；根据爱因斯坦的光电效应方程Ek=hγ-W，若频率分别为γ1和γ2（γ1<γ2）的光均能使某种金属发生光电效应，则频率为γ1的光照射该金属时产生的光电子的最大初动能一定比频率为γ2的光照射该金属时产生的光电子的最大初动能更小，故B错误；氢原子由高能级向低能级跃迁时，从n=4能级跃迁到n=2能级所放出的光子恰能使某种金属发生光电效应，从n=4能级跃迁到n=3能级所放出的光子不能使某种金属发生光电效应，从n=3能级跃迁到n=2能级所放出的光子不能使某种金属发生光电效应，其余跃迁时所放出的光子都能使某种金属发生光电效应，即则处在n=4能级的一大群氢原子跃迁时所放出的光子中有4种光子能使该金属发生光电效应．故C正确；β射线的本质是原子核内部一个中子变成一个质子和电子产生的，故D错误．所以C正确，ABD错误．
11．D
【详解】
A．升高放射性物质的温度，其半衰期不受影响，故A错误；
B．发生光电效应现象时，增大照射光的频率，同一金属的逸出功不变，故B错误；
C．经过7次α衰变和5次β衰变后变成，故C错误；
D．根据玻尔理论，氢原子向低能级跃迁时只放出符合两能级能量差的光子 ，故D正确。
故选D。
12．B
【详解】
A．有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，A错误；
B．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的穿透能力最弱，B正确；
CD．放射性元素的半衰期由原子本身的性质决定的，与所处的物理、化学状态无关，因此无论是单质还是化合物，无论是高温还是低温，半衰期都不会发生变化，CD错误。
故选B。
13．BC
【详解】
试题分析：比结合能越大的原子核越稳定，选项A错误；光电效应揭示了光具有粒子性，选项B正确；根据可知，动量相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长相等，选项C正确；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布规律与黑体的温度有关，选项D错误；故选BC．
14．AD
【详解】
β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，故A正确；氡的半衰期为3.8天，经7.6天后，有0.75克衰变成新核，故取走的砝码小于0.75克，天平才能再次平衡，故B错误；α衰变时，电荷数少2，质量数少4，核子数少4，故C错误；γ射线一般伴随α或β射线产生，三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故D正确．
15．ADE
【详解】
试题分析：A图原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成．故A正确．B图为α粒子散射实验装置图，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型．故B错误．C图用中子轰击铀核使其发生裂变．故C错误．D图普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一．故D正确．E图玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的．故E正确．故选ADE．
16． 反应堆 蒸汽发生器 汽轮机 发电机 核岛
【详解】
核岛是核电站安全壳内的核反应堆及与反应堆有关的各个系统的统称，核岛的主要功能是利用核裂变能产生蒸汽，所以核岛（主要包括反应堆和蒸汽发生器）；[3][4]常规岛的主要功能是将核岛产生的蒸汽的热能转换成汽轮机的机械能，再通过发电机转变成电能，所以常规岛(主要包括汽轮机和发电机及配套设施组成；[5]核电站与其他发电厂(火电站)获得内能的方式不同，核电站是把裂变释放的核能转化为内能，火力发电站是把燃料的化学能转化为内能，所以核电站与其他发电厂(火电站)的不同点，主要在核电站的核岛部分。
17．
【详解】
(1)根据质量数和电荷数守恒可知发生衰变的核反应方程为：
(2)根据质量数和电荷数守恒可知发生衰变的核反应方程为：
(3)根据质量数和电荷数守恒可知发生衰变核反应方程为：
18． He 聚 衰 He 人工转 裂
【详解】
①He+He→He+ 2H，是聚变。
②Na→Mg+，是衰变。
③F+He→Ne+H，是人工转变。
④U+n→Ba+Kr+3n，是裂变。
19． 越大 释放
【详解】
比结合能用于表示原子核结合松紧程度，比结合能越大，原子核越稳定。
聚变反应前和的总结合能为
反应后生成的氦核的结合能为
所以反应释放的核能
20．0.625g
【详解】
因为20天相当于铋210半衰期5天的4倍，所以20天后剩下的铋是原来的，所以10克铋20天后只剩下
21．（1）
（2）方向与反应前中子速度方向相反
（3）质量亏损
【详解】
根据质量数守恒和电荷数守恒，书写核反应方程；Li俘获中子发生核反应的过程，动量守恒，根据动量守恒定律求解未知粒子X的速度大小和方向；表示出反应前后得总动能进行比较解答；
解：(1)
(2)用m1、m2和m3分别表示中子()、氦核()和氚核（ )的质量，用v1、v2和v3分别表示中子、氦核和氚核的速度，由动量守恒定律得，则有，代入数值，得，即反应后生成的氚核的速度大小为8.1×106m/s，方向与反应前中子的速度方向相反；
(3)反应前的总动能
反应后的总动能
经计算知
故可知反应中发生了质量亏损．
22．（1）6.73×1011J；（2）2.00×104kg
【详解】
（1）核反应方程为
所以
Δm=4mH-mHe-2me=4×1.008142u-4.001509u-2×0.000549u=0.029961u
根据ΔE=Δmc2有
ΔE=Δmc2=0.029961uc2=0.029961×931.5MeV=27.91MeV=4.47×10-12J
1g氢完全聚变释放的能量为
E=×6.02×1023×4.47×10-12J=6.73×1011J
（2）1g氢完全聚变，释放的能量相当于煤完全燃烧的质量为
m=kg=2.00×104kg
23．
【详解】
α射线是带正电的氦核，β射线是带负电的电子流，γ射线是不带电的光子流；根据它们在电场中的受力情况可画出偏转方向.
答案第1页，共2页