第五章 原子核 综合拔高练（Word版含答案）

人教版选择性必修第三册 第五章 第1~5节 综合拔高练
一、单选题
1．治疗性放射性同位素钪47在澳大利亚首次生产，这标志着癌症靶向治疗又向前迈进了一大步。已知钪47原子核表示为，下列说法正确的是（　　）
A．该原子核的质子数为26
B．该原子核的中子数为47
C．若的半衰期为n天，则10g经8n天全部发生了衰变
D．发生衰变时可能产生对人体有害的射线
2．下列说法正确的是（　　）
A．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的
B．宏观物体的物质波波长非常小，极不易观察到它的波动性
C．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
D．已知氡的半衰期是3.8天，则40个氡原子核经过3.8天还剩下20个氡原子核
3．下列关于原子和原子核的说法正确的是（　　）
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的
B．（铀衰变为（镤要经过1次衰变和2次衰变
C．质子与中子结合成氘核的过程中发生质量亏损并释放能量
D．β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流
4．下面列出的是两个核反应方程式，X1和X2各代表某种粒子。
①Be+H→B+X1 ②U→Th+X2
则以下判断中正确的是（　　）
A．X1是电子，X2是α粒子 B．X1是中子，X2是质子
C．X1是质子，X2是中子 D．X1是中子，X2是α粒子
5．以下有关近代物理内容的若干叙述正确的是（ ）
A．卢瑟福用实验得出原子核具有复杂的结构
B．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．重核的裂变过程质量增大，轻核的聚变过程有质量亏损
D．钍核Th，衰变成镤核Pa，放出一个中子，并伴随着放出光子
6．下列说法正确的是（　　）
A．原子核内相邻质子之间存在相互排斥的核力
B．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
C．铀核（）衰变为铅核（）的过程中，要经过8次衰变和6次衰变
D．的半衰期是5天，100克经过10天后还剩下50克
7．关于原子、原子核的相关知识，下列说法正确的是（　　）
A．核反应方程中的X是中子
B．轻核聚变的过程质量增加，重核裂变的过程质量亏损
C．当发生光电效应时，光电子的最大初动能随着入射光强度的增大而增大
D．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转
8．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界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
B．“人造太阳”的核反应方程是
C．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应小得多
D．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应相同
9．贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着重要作用，下列属于放射性元素衰变的是（　　）
A．
B．
C．
D．
10．下列核反应属于热核反应的是（ ）
A．
B．
C．
D．
11．一般烟雾报警器工作原理如图所示，半衰期为432年的放射性元素镅衰变所释放的射线可使空气分子电离成正、负离子，正、负离子分别向两极板运动，从而产生电流。当烟雾进入探测腔内时，烟雾会吸收部分射线，导致电流减少，外电路探测到两个电极之间电压电流的变化，从而触发警报。根据以上信息，下列说法正确的是（　　）
A．若图中电流表中电流方向从左向右，则正离子向右极板运动
B．镅放出的射线只有γ射线
C．1 kg的镅经1296年将有125 g发生衰变
D．根据欧姆定律，理想电流表中的电流与两极板间电压成正比、与两极板之间的电阻成反比
二、多选题
12．关于原子物理，下列说法正确的是
A．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变
B．若某光恰好能使锌发生光电效应，则改用波长更长的光照射锌也能发生光电效应
C．射线是高速运动的电子流
D．的半衰期是5天，32克经过10天后还剩下8克
13．下列说法中正确的是　　
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应
B．铀核衰变成新核和粒子，衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合
C．放射性元素的半衰期跟原子所处的化学状态有关系
D．用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伤害
14．下列说法正确的是（　　）
A．太阳辐射在黄绿光附近辐射最强，人眼对黄绿光最敏感
B．氘核分离成质子与中子的过程中需要吸收的最小能量就是氘核的结合能
C．高温能使原子核克服核力而聚变
D．对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多
15．放射性同位素电池是一种新型电池，它是利用放射性同位素衰变放出的高速带电粒子（α射线、β射线）与物质相互作用，射线的动能被阻止或吸收后转变为热能，再通过换能器转化为电能的一种装置。其构造大致是：最外层是由合金制成的保护层，次外层是防止射线泄漏的辐射屏蔽层，第三层是把热能转化成电能的换能器，最里层是放射性同位素。电池使用的三种放射性同位素的半衰期和发出的射线如下表：
同位素 90Sr 210Po 238Pu
射线 β α α
半衰期 28年 138天 89.6年
若选择上述某一种同位素作为放射源，使用相同材料制成的辐射屏蔽层，制造用于执行长期航天任务的核电池，则下列论述正确的是（　　）A．90Sr的半衰期较长，使用寿命较长，放出的β射线比α射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄
B．210Po的半衰期最短，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄
C．238Pu的半衰期最长，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄
D．放射性同位素在发生衰变时，出现质量亏损，但衰变前后的总质量数不变
16．室内氡的放射性污染具有长期性、隐蔽性和危害大、不易彻底消除等特点，装修材料中的石材瓷砖中的镭衰变产生的氡是放射性氡的主要来源。已知氡的半衰期约为4天，经衰变后产生一系列的物质，最后变成稳定的，在这一系列过程中，下列说法正确的是（　　）
A．镭衰变成氡的方程式中，粒子X是α粒子
B．衰变成的过程要经过6次α衰变和4次β衰变
C．氡核的质子数为86，中子数为136
D．40个氡核经过4天后一定有20个核发生了衰变
17．关于近代物理学的结论中，下面叙述中正确的是________
A．结合能越小表示原子核中的核子结合的越牢固
B．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
C．一个氘核（）与一个氚核（）聚变生成一个氦核（）的同时，放出一个中子
D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量也减小
E．质子、中子、α粒子的质量分别是m1、m2、m3， 质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是（2m1+2m2﹣m3）c2
18．下列说法正确的是 ．
A．爱因斯坦利用自己提出的能量量子化理论解释了光电效应
B．结合能越大的原子核，原子核越稳定
C．一群氢原子从n=4的激发态跃迁到基态时，能辐射6种不同频率的光子
D．天然的放射性现象使人类认识到原子核内部具有复杂的结构
19．下列说法正确的是
A．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了2
B．太阳辐射的能量最主要来自太阳内部的裂变反应
C．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小
D．用14eV的光子照射处于基态的氢原子，可使其电离
20．钍Th具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤Pa，同时伴随有γ射线产生，其方程为Th→Pa＋X，钍的半衰期为24天。则下列说法正确的是（　　）
A．X为质子
B．X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的
C．γ射线是镤原子核放出的
D．1 g钍Th经过120天后还剩0.3125 g
三、解答题
21．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．
22．太阳和许多恒星发光是内部核聚变的结果，核反应方程是太阳内部的许多核反应中的一种，其中为正电子，ve为中微子
（1）确定核反应方程中a、b的值；
（2）在质子与质子达到核力作用范围完成核聚变前必须要克服强大的库仑斥力．设质子的质量为m，电子质量相对很小可忽略，中微子质量为零，克服库仑力做功为W．若一个运动的质子与一个速度为零的质子发生上述反应，运动质子速度至少多大？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
AB．核电荷数=核内质子数，钪元素的核电荷数为21，则原子核内的质子数为21，相对原子质量=质子数+中子数，相对原子质量的值为47，则铁元素的原子核内
中子数=47-21=26
AB错误；
C．经过8n天，剩余的质量为
C错误；
D．放射性元素，在衰变时，会释放出射线，这些射线对人体有害，D正确。
故选D。
2．B
【解析】
【详解】
A．根据玻尔理论，原子中的电子绕原子核告诉运转的轨道半径是特定的，故A错误；
B．宏观物体的物质波波长非常小，极不易观察到它的波动性，故B正确；
C．β衰变中产生的β射线实际上是原子核内的中子转化为质子时放出的电子，故C错误；
D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核不适用，故D错误。
故选B。
3．C
【解析】
【详解】
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，并不是提出来了原子核是由质子和中子组成的，故A错误；
B．经过1次衰变和1次衰变，则质量数减小4，而质子减小1，因此（铀衰变为（镤要经过1次衰变和1次衰变，故B错误；
C．中子与质子结合成氘核的过程中能释放能量，故C正确；
D．衰变中产生的射线实际上是原子核内的中子转化为质子同时释放一个电子，故D错误。
故选C。
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
根据质量数守恒与电荷数守恒，可知x1的质量数为1，电荷数为0。故是中子；x2的质量数为4，电荷数为2，故是α粒子。
故选D。
5．B
【解析】
【详解】
卢瑟福用α粒子散射实验得出原子核具有核式结构，选项A错误；比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项B正确；裂变和聚变过程都有质量亏损，质量减小，释放能量．故C错误．钍核 ，衰变成镤核，放出一个电子，并伴随着放出光子，选项D错误；故选B.
6．C
【解析】
【详解】
A．核力属于短程强相互作用，是引力，A错误；
B．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，B错误；
C．铀核（）衰变为铅核（）的过程中，要经过次衰变和次衰变，则
联立解得
，
C正确；
D．的半衰期是5天，100克经过10天后还剩下，D错误。
故选C。
7．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据质量数和电荷数守恒，X是中子，A正确；
B．轻核聚变和重核裂变的过程质量都亏损，B错误；
C．当发生光电效应时，光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，C错误；
D．天然放射现象中产生的γ射线不带电，故其不能在电场或磁场中发生偏转，D错误。
故选A。
8．A
【解析】
【详解】
AB．“人造太阳”的核反应方程是，是氢核聚变方程，故A项正确，B项错误；
CD．根据氢核聚变特点，相同质量的核燃料，氢核聚变释放的能量比裂变反应大得多，故CD项错误。
故选A。
9．A
【解析】
【详解】
A．该选项的反应释放出α粒子，属于α衰变，故A正确；
B．该选项属于重核裂变，故B错误；
C．该选项属于轻核聚变，故C错误；
D．该选项是原子核的人工转变，不是放射性衰变，故D错误．
故选A。
10．C
【解析】
【详解】
A.A为衰变方程，选项A错误；
B.B为核裂变，选项B错误；
C.C为核聚变，属于热核反应，选项C正确；
D.D为原子核的人工转变，选项D错误.
11．A
【解析】
【详解】
A．若图中电流表中电流方向从左向右，说明电容器右极板为正极板，则正离子向右极板运动，故A正确；
B．镅衰变所释放的射线可使空气分子电离成正、负离子，从而产生电流，α射线才能使空气电离，故B错误；
C．半衰期为432年，经1296年，发生三次衰变，还剩下
没有衰变，则衰变了875g，故C错误；
D．对于电离的空气导体这类非线性元件，电流与电压不成正比，理想电流表中的电流与两极板间电压不成正比，故D错误。
故选A。
12．AD
【解析】
【详解】
太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，故A正确；波长越长的光的频率越小、能量越小，所以改用波长更长的光照射，锌不会发生光电效应，故 B错误；β射线是高速运动的电子流，故 C错误；的半衰期是5天，32克经过10天后还剩下8克，故D正确；故选AD
13．BD
【解析】
【详解】
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，故A错误；
B．衰变后的产物相对于衰变前要稳定，所以铀核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能，故B正确；
C．放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，与原子所处的化学状态无关，故C错误；
D．射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来人体透视，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，故D正确；
【点睛】
本题考查了核反应、半衰期、结合能、射线特点等基础知识点，比较简单，关键要熟悉教材，掌握并牢记这些基础知识点．
14．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
A．太阳辐射在黄绿光附近辐射最强，而人眼也对黄绿光最敏感，A正确；
B．质子与中子结合成氘核的过程中会放出的能量或者氘核分离成质子与中子的过程中需要吸收的最小能量就是氘核的结合能，B正确；
C．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10-15m以内，核力才能起作用，那么热核反应时要将轻核加热到很高的温度，使它们具有足够的动能来克服库仑斥力而聚变在一起形成新的原子核，即高温能使轻核克服库仑斥力而聚变，而不是克服核力而聚变，C错误；
D．轻核的聚变过程中亏损的质量比较大，根据质能方程可知对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多，D正确。
故选ABD。
15．CD
【解析】
【详解】
ABC．表格中显示Sr的半衰期为28年、Po的半衰期为138天、Pu的半衰期为89.6年，故Pu的半衰期最长，其使用寿命也最长，α射线的穿透能力没有β射线强，故较薄的屏蔽材料即可挡住α射线的泄漏，C正确；AB错误；
D．原子核衰变时，释放出高速运动的射线，这些射线的能量来自原子核的质量亏损，即质量减小，但质量数不变，D正确；
故选CD。
16．AC
【解析】
【详解】
A．根据电荷数和质量数守恒可知X的电荷数是2，质量数是4，所以X是α粒子，故A正确；
B．设衰变成的过程要经过m次α衰变和n次β衰变，则222=206+4m，86=82+2m-n，解得m=4、n=4，故B错误；
C．氡核的质子数为86，中子数为136，故C正确；
D．半衰期是针对大量放射性元素的统计规律，对少量放射性元素不适用，故D错误。
故选AC
17．BCE
【解析】
【详解】
比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故A错误．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B正确．
根据电荷数守恒和质量数守恒，一个氘核（）与一个氚核（）聚变生成一个氦核（）的同时，放出一个中子，故C正确．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小， 电势能变大，原子总能量增大，选项D错误；因2个质子和2个中子结合成一个α粒子，根据质能方程可知，释放的能量是，选项E正确；故选BCE.
18．CD
【解析】
【详解】
A．普朗克提出的能量量子化理论，爱因斯坦解释了光电效应，A错误；
B．比结合能越大的原子核，原子核越稳定，B错误；
C．一群氢原子从n=4的激发态跃迁到基态时，能辐射6种不同频率的光子，C正确；
D．天然的放射性现象产生的射线均来自原子核内部,所以天然的放射性现象使人类认识到原子核内部具有复杂的结构，D正确．
19．AD
【解析】
【详解】
Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，质量数少4，质子数少2，则中子数减少了2，选项A正确； 太阳辐射的能量最主要来自太阳内部的聚变反应，选项B错误；半衰期与外界条件无关，选项C错误；用大于13.6eV的光子照射处于基态的氢原子均可以使氢原子电离，则14eV的光子照射处于基态的氢原子，可使其电离，选项D正确；故选AD.
20．BC
【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，A错误；
B．发生β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子时产生的，B正确；
C．γ射线是镤原子核放出的，C正确；
D．钍的半衰期为24天，1 g钍Th经过120天即经过5个半衰期，故经过120天后还剩0.03125 g，D错误。
故选BC。
21．(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．
22．①核反应方程中a、b的值分别为1和2；②运动质子速度至少为
【解析】
【分析】
根据电荷数守恒、质量数守恒判断中微子的质量数和电荷数；反应过程中根据动量守恒和能量守恒列式即可求解．
【详解】
（1）根据质量数守恒、电荷数守恒，知a=1，b=2．
（2）设运动质子速度为v，且以该速度方向为正方向，此过程中动量守恒，则有：mv0=2mv
根据能量守恒得：
解得：
【点睛】
解决本题的关键知道核反应方程中电荷数守恒、质量数守恒，知道反应过程中根据动量守恒和能量守恒．
答案第1页，共2页
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