第五章 原子核 基础练习（Word版含答案）

第五章、原子核
一、选择题（共16题）
1．关于近代物理知识，下列描述正确的是（　　）
A．爱因斯坦首次提出能量子假说，成功解释了黑体辐射的实验规律
B．已知氡的半衰期是3.8天，则40个氡原子核经过7.6天还剩下10个氡原子核
C．一个处于n=3能级状态的氢原子自发跃迁时，能发出3种不同频率的光子
D．汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定阴极射线是电子流，并求出了其比荷
2．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
3．关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有（　　）
A．是重核裂变 B．是β衰变
C．是轻核聚变 D．是α衰变
4．现在太阳向外辐射的能量是由于太阳内部氢聚变产生的，大约在亿年以后太阳内部将会启动另一种核反应，其核反应方程为：，那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应产生的，已知的质量为，的质量为，则下列判断正确的是（ ）
A． B． C． D．
5．下列说法中正确的是（　　）
A．核反应方程中的x为质子
B．钍的半衰期为24天，1g钍经过120天后还剩0.2g钍
C．一群处于n=4能级的氢原子，最终跃迁到n=1能级状态，在此过程中能放出6种不同频率的光子
D．丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型
6．下列铀核反应的有关说法中正确的是（　　）
A．的半衰期约为45亿年，随着地球环境的不断变化，其半衰期可能变短
B．原子核经过一次衰变和两次衰变后，核内中子数减少2个
C．发生衰变时同时释放出粒子和粒子
D．核受到一个快中子的轰击时，裂变为两个中等质量的原子核，其比结合能变大
7．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性知识的说法中正确的是（ ）
A．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱
B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核
C．衰变成要经过8次β衰变和8次α衰变
D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
8．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有（ ）
A． B． C． D．
9．下列说法正确的是（　　）
A．中子和质子结合成氘核，若亏损的质量为，则需要吸收的能量
B．衰变中放出的射线是核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
C．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多能产生3种不同频率的光子
D．发生光电效应时，入射光的光照强度越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大
10．放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的。下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线。某塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀，可利用的元素是（　　）
元素 射线 半衰期
钋210 α 138天
氡222 β 3.8天
锶90 β 28天
铀238 α、β、γ 4.5×109年
A．钋210 B．氡222 C．锶90 D．铀238
11．一个原子核内的质子数、中子数、核子数分别为　　
A．91 个 91 个 234 个
B．143 个 91 个 234 个
C．91 个 143 个 234 个
D．234 个 91 个 143 个
12．在核反应方程式中(　 　)
A．X是质子，k＝9 B．X是质子，k＝10
C．X是中子，k＝9 D．X是中子，k＝10
13．1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验，验证了质能关系的正确性。在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个原子核，核反应方程为。已知、、X的质量分别为、、，光在真空中的传播速度为c，则在该核反应中（　　）
A．质量亏损
B．释放的核能
C．铍原子核内的中子数是5
D．X表示的是氚原子核
14．下列关于放射性元素的半衰期的说法正确的是( )
A．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长
B．放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用
C．氡的半衰期是3.8天，若有4 g氡原子核，则经过7.6天就只剩下1 g
D．氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天就只剩下一个
15．关于爱因斯坦提出的质能方程和，下列说法正确的是（　　）
A．表明物体具有的能量与其质量成正比
B．中的是发生核反应时释放的核能
C．根据，可以计算核反应中释放的核能
D．两个质子和两个中子结合成一个氦核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损
16．氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤，它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一，其衰变方程是→+X．已知的半衰期约为3.8天，则
A．生成物中的X是α粒子
B．采用光照的方法可以减小铜222的半衰期
C．一克经过3.28天，还剩下0.5克
D．2个经过3.8天，还剩下一个
二、填空题
17．星系是由宇宙中的一大群_________、大量_________和_________组成的物质系统，宇宙中的星系估计有_________个以上，银河系以外的星系称为__________________．
18．、、三种射线的电离作用由强到弱的顺序是______；贯穿本领由大到小的顺序是______。
19．1939年12月，德国物理学家______________和他的助手发现，用中子轰击铀核时，铀核发生裂变。1942年意大利科学家______________领导了世界上第一座原子核反应堆的建设和试验工作。
20．一个原子核经过一次衰变和一次衰变，成为一新原子核，则新核与原来核相比，质子少了___________个，中子少了___________个。
三、综合题
21．科学家们研究出了一种能使铀238变成高效燃料，从而使核燃料越烧越多的“魔炉”——快中子增殖反应堆、该型反应堆中使用的核燃料是钚239，它裂变并释放出快中子，被装在反应区周围的铀238吸收后变成铀239，铀239极不稳定，经过两次β衰变后变成钚239。请据此回答下列问题。
（1）请解释快中子增殖反应堆燃料增殖的秘密。
（2）根据材料中提供的信息，写出相关的核反应方程，并指明核反应类型。
22．用中子轰击Li发生核反应，生成氚核和α粒子，并放出4.8 MeV的能量(1 u相当于931.5 MeV的能量)．
(1)写出核反应方程；
(2)求出质量亏损；
(3)若中子和Li是以等值反向的动量相碰,则生成的氚核和α粒子的动能之比是多少
23．天文学家估测：太阳已有50亿年的历史了。有人认为：50亿年来，因释放核能而带来的太阳质量变化几乎可以忽略。请你计算太阳质量的变化ΔM并说明这种观点的合理性。可能用到的数据：太阳的质量约为太阳辐射的总功率为1年≈3×107秒
五、作图题
24．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．D
【详解】
A．普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，故A错误；
B．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对少数原子核不适用，故B错误；
C．一个处于n=3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，最多只能发出2种频率的光，分别为n=3跃迁到n=2，n=2跃迁到n=1，故C错误；
D．汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷，故D正确。
故选D。
2．B
【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.
3．C
【详解】
A．是α衰变方程，选项A错误；
B．是原子核的人工转变方程，选项B错误；
C．是轻核聚变，选项C正确；
D．是β衰变，选项D错误。
故选C。
4．D
【详解】
太阳向外辐射的能量是由于太阳内能氢核聚变产生的，所以核反应前后质量会减少，反应前的质量为，反应后的质量为，所以，故D正确，ABC错误．
故选D
5．C
【详解】
A．根据质量数守恒：x的质量数为
根据电荷数守恒：x的电荷数为
所以x为中子，故A错误；
B．天，，天，则1g钍经过120天剩余的质量为
故B错误；
C．一群处于能级的氢原子，最终跃迁到能级状态，在此过程中能放出种不同频率的光子，故C正确；
D．卢瑟福进行了粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型，故D错误。
故选C。
6．D
【详解】
A．半衰期是由原子核的内部本身决定的，与所处的物理、化学环境无关，故A错误；
B．原子核经过一次α衰变电荷数减少2，质量数减少4，经过两次β衰变电荷数增加2，质量数不变，整个过程中质量数减小4，电荷数不变，所以核内中子数减少4个，故B错误；
C．发生衰变时释放出α粒子或β粒子的同时，伴随着γ射线的产生，不可能同时释放出α粒子和β粒子，故C错误；
D．核受到一个快中子的轰击时，裂变为两个中等质量的原子核，存在质量亏损，释放巨大的核能，其比结合能变大，故D正确。
故选D。
7．D
【详解】
试题分析：β射线是电子流，γ射线是电磁波，β射线穿透本领远比γ射线弱，选项A错误；半衰期是对大量原子的统计规律，对少数原子不适应，故选项B错误；U衰变成Pb要经过6次β衰变和8次α衰变，选项C错误；放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，选项D正确；故选D.
8．C
【详解】
放射性物质发生衰变时，由原子核的衰变公式
其中
为半衰期的次数，解得
故选C.
9．C
【详解】
A．核子结合成原子核的过程中存在质量亏损，该过程会释放能量，故选项A错误；
B．衰变的实质是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，并不是核外电子挣脱原子核的束缚而形成的，故选项B错误；
C．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多能产生3种不同频率的光子，故选项C正确；
D．光子的能量由光的频率决定，与光照强度无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能就越大，故选项D错误．
10．C
【详解】
要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适。
故选C。
11．C
【详解】
原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子．
的原子序数为91，即质子数为91，核子数为234，中子数等于核子数减去质子数，即为234 91=143，故C正确，ABD错误．
故选C．
12．D
【详解】
根据核反应过程前后，质量数守恒，电荷数守恒可知，k个X的为零，质量数为10，所以X是中子，k＝10，D正确、ABC错误．
故选D．
13．B
【详解】
CD．根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知方程为
则，，铍原子核内的中子数是4，X表示的是氦核，故CD错误；
AB．核反应质量亏损为
则释放的核能为
故A错误，B正确；
故选B。
14．BC
【详解】
ABD．半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，半衰期是个统计规律，只对大量的原子核才适用，半衰期不能指少数原子，"单个的微观事件是无法预测的"，半衰期是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关，故A、D错误，B正确．
C．氡的半衰期是T=3.8天，若有M=4g氡原子核，经t=7.6天剩余的氡原子核的质量
m=M=M=1g
故C正确．
故选BC。
15．ACD
【详解】
A．表明物体具有的能量与其质量成正比，所以A正确；
B．中的是物体蕴含的能量，不是发生核反应时释放的核能，所以B错误；
C．根据，可以计算核反应中释放的核能，所以C正确；
D．两个质子和两个中子结合成一个氦核时，释放出核能，根据爱恩斯坦的质能方程，表明此过程中出现了质量亏损，所以D正确；
故选ACD。
16．AC
【详解】
A、根据电荷数守恒、质量数守恒得，X的电荷数为2，质量数为4，为α粒子，故A正确；B、半衰期的大小由原子核内部因素决定，与所处的物理环境和化学状态无关，故B错误；C、经过一个半衰期，剩余一半的质量，即1克经过3.8天还剩下0.5克，故C正确；D、半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对少数的原子核不适用，故D错误．故选AC.
17． 恒星 气体 尘埃 1000亿 河外星系
【详解】
一大群恒星、大量气体和尘埃构成星系，宇宙中的星系估计有1000亿个以上，银河系以外的星系统称为河外星系。
18． 射线、射线、射线 射线、射线、射线
【详解】
、、三种射线的电离作用由强到弱的顺序是射线、射线、射线。α射线穿透本领较差、β射线穿透本领较强、γ射线穿透本领更强，贯穿本领由大到小的顺序是射线、射线、射线。
19． 哈恩 费米
【详解】
1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手发现，用中子轰击铀核时，铀核发生裂变。
1942年意大利科学家费米领导了世界上第一座原子核反应堆的建设和试验工作。
20． 1 3
【详解】
某放射性元素经过1次α衰变和1次β衰变共产生：一个氦原子核一个电子，所以质子数减少：2×1+1×（-1）=1，中子数减少：2+1=3。
21．(1)见解析；(2)见解析。
【解析】
(1)钚239裂变并释放出快中子，被装在反应区周围的铀238吸收后变成铀239，铀239极不稳定，经过两次β衰变后变成钚239。这样的过程周而复始，从而使核燃料越烧越多。
(2) 钚239裂变的核反应方程
铀238吸收中子的核反应方程(原子核的人工转变)
铀239经过两次β衰变后变成钚239
22．（1） （2） （3）
【详解】
（1）核反应方程：
（2）根据质能方程
可得： （或8.35×10-31kg）
（3）设m1、m2、V1、V2分别为氦核和氚核的质量和速度
根据动量守恒：
所以α粒子和氚核的动能之比为：
23．见解析
【解析】
50亿年太阳辐射的总能量为
根据质能方程
可知，50亿年太阳损失的总质量
损失的总质量和太阳质量之比
所以50亿年来，因释放核能而带来的太阳质量变化几乎可以忽略。
24．
【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