第五章 原子核 复习与测试 （word版含答案）

第五章复习与测试
一、选择题（共14题）
1．下列叙述中符合物理学史的是（　　）
A．贝克勒尔提出了光电效应方程
B．卢瑟福通过对天然放射的研究，发现了放射性元素
C．汤姆逊发现了电子，并首先提出了原子的核式结构模型
D．密立根用油滴实验测量出了电子的电荷量
2．2020年我国完成了探月工程三期任务，实现月面无人采样返回。为应对月球夜晚的低温,“嫦娥五号”的电池除了太阳能电池板之外，还配有一块“核电池”。“核电池”利用了的衰变，其衰变方程为。则下列说法正确的是（　　）
A．m=92，n=4，比的中子数少4
B．HHHen为α衰变方程
C．Pu发生的是α衰变，α射线具有很强的电离能力
D．改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期
3．下列能揭示原子具有核式结构的实验是
A．光电效应实验 B．查德威克发现中子
C．粒子散射实验 D．氢原子光谱的发现
4．氚核发生β衰变成为氦核。假设含氚材料中发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2104 s时间内形成的平均电流为5.010-8 A。已知电子电荷量为1.610-19 C，在这段时间内发生β衰变的氚核的个数为（　　）
A． B． C． D．
5．正电子发射型计算机断层显像的基本原理是将放射性同位素15O注入人体，15O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像。已知15O的半衰期为2.03min，正、负电子的质量均为m，光速c，普朗克常量h，下列说法正确的是（　　）
A．辐射出γ光子的动量为2mc
B．正、负电子相遇湮灭过程的质量亏损为mc2
C．15O在人体内衰变的方程是
D．经过4.06min剩余15O为原来的四分之一
6．在人类对微观世界进行探索的过程中，下列说法符合历史事实的是
A．贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，发现了原子中存在原子核．
B．玻尔推翻了原子的核式结构，并提出了半经典的量子化原子模型．
C．卢瑟福通过α粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子和中子．
D．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，发现了原子并非不可再分．
7．有关核反应方程，下列说法正确的是(　　)
A．U→Th＋He属于α衰变
B． N＋He→O＋H是β衰变
C．核反应方程 Po→ X＋He中的y＝206，X的中子个数为128
D．铀核裂变的核反应为U→ Ba＋ Kr＋2n
8．在核反应方程中，X表示的是
A．质子 B．中子 C．电子 D．α粒子
9．在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的，其衰变方程为。以下说法正确的是（　　）
A．衰变方程中的X是电子
B．升高温度可以加快的衰变
C．与的质量差等于衰变的质量亏损
D．方程中的X来自于内质子向中子的转化
10．科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26，铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为，下列说法正确的是（　　）
A．Y是氦核
B．Y是质子
C．再经过72万年，现有的铝26衰变一半
D．再经过144万年，现有的铝26全部衰变
11．用粒子加速器加速后的质子轰击静止的锂原子核，生成两个动能均为8.919MeV的粒子（），其核反应方程式为：。已知质子质量为1.007825u，锂原子核的质量为7.016004u，粒子的质量为4.00260u，1u相当于931MeV。若核反应释放的能量全部转化为粒子的动能，则入射质子的动能约为（　　）
A．0.5MeV B．8.4MeV C．8.9MeV D．17.3MeV
12．关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是（　 ）
A．α 射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最弱
B．β 射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力
C．γ 射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透能力最强
D．γ 射线是电磁波，它的穿透能力最弱
13．我国核能发展实施“热堆—快堆—聚变堆”三步走战略，将聚变作为解决能源问题的最终一步。新一代“人造太阳”装置—中国环流器二号装置在成都建成并已经实现放电。某核反应方程为，下列说法正确的是（　　）
A．该核反应为聚变反应 B．该核反应为裂变反应
C． D．
14．如图所示是我国全超导托卡马克核聚变实验装置。2018年11月，该装置实现了1×108℃等离子体运行等多项重大突破，为未来和平利用聚变能量迈出了重要一步。关于核聚变，下列说法正确的是（　　）
A．聚变又叫热核反应
B．太阳就是一个巨大的热核反应堆
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
二、填空题
15．钍232经过6次衰变和4次衰变后变成一种稳定的元素。这种元素是___________，它的质量数是____________，原子序数是___________。
16．(1)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为，，方程中、表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：则是___________，___________（选填“大于”“等于”或“小于”）。
原子核
质量 1.0078 3.0160 4.0026 12.0000 13.0057 15.0001
(2)一个原子核中含有的中子个数是___________；具有放射性，现有元素16g，经15天，该元素还剩2g，则该元素的半衰期为___________天。
17．贝克勒尔发现天然放射现象揭开了人类研究原子核结构的序幕。如图为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场中分成、、三束。
(1)三种射线中，穿透能力最强，经常用来对金属探伤的是___________射线；电离作用最强，动量最大，经常用来轰击原子核的是___________射线；当原子核中的一个核子由中子转化为质子时将放出一个___________粒子。
(2)请完成以下与上述粒子有关的两个核反应方程：___________；___________。
18．目前，我们学习过的核反应有4种类型：衰变、核裂变、核聚变和人工核转变。请在下列方程后的括号内填写正确的类型。
( )
( )
( )
( )
三、综合题
19．热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着。太阳就是一个巨大的热核反应堆，太阳的主要成分是氢，太阳的中心温度使氢核聚变成氦核的反应不停地进行着，不断地放出能量。太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。
（1）太阳内部的热核反应中4个质子聚变为1个氦核He，请写出核反应方程。
（2）若质子、氦核、正电子的静止质量分别为mp=1.6726×10-27kg，mα=6.6425×10-27kg，me=0.0009×10-27kg，则4个质子发生上述热核反应所释放的能量是多少 （结果保留三位有效数字）
（3）已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026J，则太阳每秒减少的质量为多少千克 （结果保留一位有效数字）
（3）太阳现在的质量约为2×1030kg，科学家预测太阳质量减少万分之三，热核反应将不能继续进行。请你计算推导太阳还能存在多少年 （结果保留一位有效数字）
20．天文学家测得银河系中氦的含量约为25%，有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条，一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的，二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部氢核聚变反应生成的。
（1）把氢核聚变反应简化为4个氢核（）聚变成氦核（）。同时放出2个正电子子（）和2个中微子（νe）。请写出该氢核聚变反应的方程式，并计算一次反应释放的能量（计算结果用焦耳表示，取两位有效数字）。
（2）研究表明，银河系的年龄为t = 3.8 × 1017 s，每秒钟银河系产生的能量P约为1.0 × 1037 J，现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应。试估算银河系中由上述氢核聚变所产生的氦的质量（计算结果保留一位有效数字）。
（3）根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断。
（可能用到的数据：银河系质量为M = 3 × 1041 kg，原子质量单位1 u = 1.66 × 10 27 kg，1 u相当于1.5 × 10 10 J的能量，电子质量me = 0.0005 u，氦核质量mα = 4.0026 u，氢核质量mp = 1.0078 u，中微子（νe）质量为零，阿伏加德罗常数NA = 6.02 × 1023 kg/mol。）
21．已知氘核的质量为，中子的质量为，的质量为．
（1）试写出两个氘核聚变生成的核反应方程．
（2）计算上述反应中释放的核能．
（3）若两个氘核以相等的动能做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成核和中子的动能各是多少？
22．一个粒子融合到一个核中，写出这个核反应的方程式。这个反应式左右两边的原子核相比，哪边具有较多的结合能？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
A．爱因斯坦提出了光电效应方程，故A错误；
B．贝克勒尔通过对天然放射的研究，发现了放射性元素，故B错误；
C．汤姆逊发现了电子，卢瑟福首先提出了原子的核式结构模型，故C错误；
D．密立根用油滴实验测量出了电子的电荷量，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】
A．的衰变方程为，根据质量数守恒与电荷数守恒可知
238=234+n
94=m+2
解得
m=92，n=4
可知发生的衰变为α衰变，衰变方程为
+γ
即比的中子数少2个，故A错误；
B．HHHen是核聚变方程，故B错误；
C．发生的是α衰变，α射线具有很强的电离能力，故C正确；
D．半衰期与环境条件无关，压力、温度或浓度不能改变放射性元素的半衰期，故D错误。
故选C。
3．C
【详解】
A. 光电效应证明光具有粒子性，故A项与题意不相符；
B. 查德威克发现中子揭示了原子核有复杂结构，故B项与题意不相符；
C. 粒子散射实验中少数粒子能发生大角度偏转，说明原子中绝大部分质量和全部正电荷都集中在原子核上，卢瑟福就此提出了原子具有核式结构学说，故C项与题意相符；
D. 氢原子光谱的发现是玻尔模型提出依据，故D项与题意不相符．
4．B
【详解】
根据
可得产生的电子数为
个
因在β衰变中，一个氚核产生一个电子，可知氚核的个数为1.0×1016个。
故选B．
5．D
【详解】
A．据题意可知，正负电子的能量转化为一对光子的能量，即
2mc2=2hν
一个光子的能量
单个光子的动量
故A错误；
B．根据质能方程可得
故B错误；
C．根据质量数守恒和电荷数守恒，15O人体内衰变的方程是
故C错误；
Ｄ．4.06min为2个半衰期，剩余15O为原来的四分之一，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，证明原子核有复杂结构，α粒子散射实验说明原子中存在原子核，故A错误；玻尔在原子的核式结构理论基础上提出了半经典的量子化原子模型，选项B错误．卢瑟福通过α粒子散射实验，建立了原子的核式结构理论，选项C错误；汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，发现了原子并非不可再分，选项D正确．故选D.
7．A
【详解】
A．α衰变是重核自发地放出α粒子的天然放射现象，其中α粒子是He，故A正确；
B． N＋He→O＋H是发现质子的原子核人工转变，故B错误；
C．根据质量数守恒：y＝210－4＝206，X的中子个数为206－82＝124，故C错误；
D．铀核裂变属于重核裂变，不能自发进行，铀核裂变的核反应为U＋n→Ba＋Kr＋3n，故D错误.
8．A
【详解】
设X为：，根据核反应的质量数守恒：，则：
电荷数守恒：，则，即X为：为质子，故选项A正确，BCD错误．
点睛：本题考查了核反应方程式，要根据电荷数守恒、质量数守恒得出X的电荷数和质量数，从而确定X的种类．
9．A
【详解】
A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X是电子，A正确；
B．半衰期非常稳定，不受温度，压强，以及该物质是单质还是化合物的影响，B错误；
C．与和电子X的质量差等于衰变的质量亏损，C错误；
D．方程中的X来自于内中子向质子的转化，D错误。
故选A。
10．C
【详解】
AB．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，该核反应是
即Y是正电子，选项AB错误；
CD．因72万年是一个半衰期，可知再过72万年，现有的铝26衰变一半；再过144万年，即两个半衰期，现有的铝26衰变四分之三，选项C正确，D错误；
故选C。
11．A
【详解】
该反应放出能量
入射质子的动能
故选A。
12．AC
【详解】
A．α 射线是原子核内两个质子和两个中子结合自发放射出的氦核，它的穿透能力最弱，故A正确；
B．β 射线是原子核内中子转变为质子时放射出的高速电子形成的电子流，它具有中等的穿透能力，故B错误；
CD．γ 射线一般伴随着α或β射线产生，它是高频电磁波，它的穿透能力最强，故C正确，D错误。
故选AC。
13．AC
【详解】
AB．该核反应为聚变反应， B错误A正确；
CD．根据反应前后电荷数守恒和质量数守恒可知
D错误C正确。
故选AC。
14．ABD
【详解】
A．聚变又叫热核反应，选项A正确；
B．太阳就是一个巨大的热核反应堆，选项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核力而聚变在一起形成新的原子核，即高温能使轻核克服核力而聚变，但不是能使所有的原子核克服核力而聚变，选项C错误；
D．对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多，选项D正确；
故选ABD。
15． 铅 208 82
【详解】
钍232的衰变方程为
则
得
质量数为208，原子序数为82，所以该元素为铅。
16． 大于 127 5
【详解】
(1) 中质量亏损为
根据电荷数守恒和质量数守恒可知中的电荷数为2、质量数为4，故为粒子即，质量亏损为
根据爱因斯坦的质能方程可知
，
因为，则。
(2)一个原子核中含有的中子个数为。
根据
知
所以
天
17．
【详解】
根据电荷所受电场力特点可知，为射线，为射线，为射线。
(1)三种射线中，穿透能力最强，经常用来对金属探伤的是射线；电离作用最强，动量最大，经常用来轰击原子核的是射线；当原子核中的一个核子由中子转化为质子时将放出一个粒子。
(2)根据质量数和电荷数守恒则有：
；
18． 衰变 核裂变 人工核转变 核聚变
【详解】
原子核衰变释放一个粒子，形成新核，属于衰变。
原子核经中子撞击后形成两个中等质量的核，属于核裂变。
和结合成新的原子核，属于人工核转变。
氘核和氚核结合成，属于核聚变。
19．（1）HHe+e；（2）4.15×10-12J；（3）4×109kg；（4）5×109年
【详解】
（1）根据质量数与电荷数守恒，其核反应方程为
HHe+e
（2）由核反应方程可知
ΔE=（4mp-mα-2me）c2=4.15×10-12J
（3）太阳每秒释放的能量为E=3.8×1026J，则太阳每秒减少的质量为
Δm=
解得
Δm=4×109kg
（4）太阳还能存在的时间为
t==s=1.5×1017s=5×109年
20．（1）4.14 × 10 12 J；（2）6.1 × 1039 kg；（3）银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的
【详解】
（1）由质量数与核电荷数守恒可知，核反应方程式为
核反应中的质量亏损
释放出的核能
（2）核反应产生的氦的质量
氦的含量
（3）由估算结果可知，k ≈ 2%远小于25%的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的。
21．（1）（2）3.26Mev （3）0.99Mev 2.97Mev
【详解】
（1）
（2）核反应中质量亏损
释放的核能：．
（3）设核和中子的质量分别为、，速度分别为、，则由动量守恒定律及能量守恒定律得：
，
解方程组可得：
22．；右边结合能较多
【详解】
原子核发生核反应时，反应前后的质量数守恒，核电荷数守恒，核反应的方程式为：
根据反应式两边原子核质量关系即可判断，核反应释放能量，右边结合能较多。
答案第1页，共2页