第五章 原子核 单元知识点基础巩固练习 （word版含答案）

原子核
一、单选题
1．晴朗的夜空繁星闪烁，有的恒星颜色偏红，有的恒星颜色偏蓝关于“红星”和“蓝星”表面的温度，下列说法正确的是（　　）
A．恒星表面的温度越高，表面颜色越偏红，所以“红星”表面的温度高
B．恒星表面的温度越高，表面颜色越偏蓝，所以“蓝星”表面的温度高
C．“红星”和“蓝星”表面的温度一样高
D．恒星的表面颜色与其表面温度无关
2．2020年12月4日在成都，我国核聚变反应“人造太阳”已获得重大突破新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”（）正式建成并首次放电，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础，核聚变反应方程中，X表示（　　）
A．质子 B．正电子 C．负电子 D．中子
3．2021年11月4日，由我国自主研发的可控核聚变装置“人造太阳”迎来了全新突破，在高达1.2亿摄氏度下成功运行了101秒，引发全球关注。下列核反应方程属于核聚变的是（　　）
A． B．
C． D．
4．下列核反应中是α衰变的方程是（　　）
A． B．
C． D．
5．幽门螺杆菌可产生高活性的尿素酶，当病人服用碳14标记的尿素后，胃中的尿素酶可将尿素分解为氨和碳14标记的CO2，通过分析呼气中标记的CO2的含量即可判断患者胃中幽门螺杆菌的存在。半衰期是5730年，而且大部分是β衰变，其衰变方程为。则下列说法正确的是（　　）
A．X比多一个质子
B．β粒子来自于原子核X
C．含的化合物比单质衰变得可能慢些
D．2000个经过5730年会有1000个发生衰变
6．下列说法中正确的是（　　）
A．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上，提出了原子核内有质子
B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流
C．目前核电站内释放的核能来自于重核裂变
D．放射性元素的半衰期会随温度的变化而改变
7．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是（　　）
A．核潜艇是以核反应堆为动力来源的潜艇，其中一种核裂变方程为，式中的X原子核的比结合能比铀核的比结合能小
B．我国自主设计、研制了世界第一套全超导核聚变实验装置——“人造太阳”，其核反应方程是
C．人类第一次实现原子核的人工转变是查德威克用粒子轰击铍原子核，产生了碳原子核和一个中子
D．患癌症的病人可以接受钴60的放射治疗，这是利用了细胞分裂越快的组织对射线的耐受力越强的特点
8．秦山核电站是我国第一座核电站，第一期工程发电能力为30万千瓦。核电站是利用核裂变产生的能量进行发电，其核反应方程式之一是。则y是（　　）
A．质子 B．中子 C．电子 D．氢核
9．下列关于近代物理的说法，正确的是（　　）
A．在光电效应现象中，遏止电压与入射光的频率无关
B．比结合能小的原子核分裂成比结合能大的原子核时释放出核能
C．动能相同的质子和电子，它们的德布罗意波的波长相等
D．卢瑟福通过α粒子散射实验证明了原子核内部存在中子
10．硼中子俘获治疗是目前国际最先进的癌症治疗手段之一。其原理是先将携带B（硼的一种稳定无放射性的天然同位素）的靶向分子药物注射到人体，靶向药物的选择性使B高特异性地集聚在肿瘤组织内，再通过具有指向性的低能量超热中子束对肿瘤部位进行外照射，照射后肿瘤组织内B被激活、并发生霸中子俘获作用放出射线，使肿瘤细胞DNA双股螺旋断键，致使肿瘤细胞不可修复而彻底死亡，从而实现在细胞水平定点击杀癌细胞而不损伤正常组织的目的。其核反应方程为B+n→Li+X，则X为（　　）
A．电子 B．质子 C．中子 D．α粒子
11．2021年5月28日，中科院合肥物质科学研究院中国“人造太阳”核聚变技术创造了新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，将1亿摄氏度20秒的原纪录延长了5倍。下列关于核聚变的有关说法正确的是（ ）
A．轻核聚变的反应称为链式反应
B．轻核聚变后放出能量，则反应后核的比结合能减少
C．氘、氚的核聚变反应方程式为，其中X是中子
D．该核反应放出的能量来源于氘、氚原子中电子从高能级向低能级跃迁
12．下列说法正确的是（ ）
A．原子从低能级向高能级跃迁时，只有吸收光子才能实现
B．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
C．放射性β射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗
D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度
13．不同原子核的比结合能是不一样的，图示是按照实际测量结果画的图线。则下列说法正确的是（ ）
A．核的结合能约为64MeV
B．核的结合能小于核的
C．分裂成两个中等质量的核时吸收能量
D．3个核聚变生成核放出的核能约为7MeV
二、多选题
14．钍（Th）是一种放射性金属元素，带钢灰色光泽，质地柔软，广泛分布在地壳中，是一种前景十分可观的能源材料。已知钍发生衰变的半衰期为24天，关于钍的衰变，下列说法正确的是（　　）
A．衰变放出的γ射线具有很强的电离能力
B．钍原子发生一次β衰变，原子核放出一个电子
C．β射线是高速电子流，它的穿透能力比α射线强
D．现在有80个钍原子，经过96天后，未衰变的钍原子个数为5个
15．关于四种基本相互作用，下列说法正确的是（　　）
A．原子核中质子间的万有引力和电磁力可以达到平衡
B．核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大
C．弱相互作用是引起原子核衰变的原因
D．强相互作用的力程大于弱相互作用的力程
16．在居室装修中经常使用到花岗岩、大理石等材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素。比如，有一些含镭的材料会释放出放射性惰性气体氡，而氡产生后很快衰变成一系列放射性产物，对人的健康是有危害的。已知氡的半衰期为3. 8天，根据有关放射性知识，下列说法正确的是 （　　）
A．氡被吸入人体后，放射性衰变将会停止
B．随着气温的升高，氡的半衰期不会变化
C．衰变的本质是中子转化成一个质子和一个电子
D．10个氡原子核经过3. 8 天后还剩5个氡原子核
17．具有放射性，如静止的发生α衰变时，产生同时伴有γ光子辐射。若核、核和α粒子的质量分别为m1、m2和m3，下列说法正确的是（　　）
A．的结合能为（m1-m2-m3）C2
B．核、核和α粒子中，核的结合能最大
C．γ光子是衰变过程中核辐射的
D．核与α粒子能量之和等于反应前的能量
三、填空题
18．的含有的质子数是________个，含有的中子数是________，含有的电子数是________个.
19．临界体积和临界质量：核裂变物质能够发生________反应的________体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。
20．1939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。
21．核能与其他能源相比具有能量大、地区适应性强的优势。在核电站中，核反应堆释放的核能转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。
(1)核反应方程式，是反应堆中发生的许多核反应中的一种，为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为__，a=__。
以分别表示核的质量，分别表示中子、质子的质量，c为真空中的光速，则在上述核反应过程中放出的核能=_____。
(2)已知有一种同位素，比核多2个中子。某时刻，有一个这样的同位素核由静止状态发生衰变时放出的粒子的速度大小为，已知锕系元素周期表部分如图。
试写出衰变的方程______，并求出衰变后的残核初速度___
四、解答题
22．铋210的半衰期是5天，经过多少天后，20 g铋还剩1.25 g ？
23．一个静止的铀核（原子质量为）放出一个粒子（原子质量为）后衰变成钍核（原子质量为）。（已知，相当于）
（1）写出核衰变反应方程；
（2）算出该核衰变反应中释放出的核能。
24．已知中子的质量是mn＝1.6749×10－27kg，质子的质量是mp＝1.6726×10－27kg，氦核的质量m＝6.6467×10－27kg，真空中光速c＝3.00×108m/s。
（1）写出2个质子和2个中子结合成氦核的核反应方程；
（2）求氦核的平均结合能。（结果保留三位有效数字）
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
恒星的表面颜色取决于它的表面温度，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝。
故选B。
2．D
【详解】
根据核反应过程中，质量数和电荷数守恒，可得出该核聚变的反应方程为
所以，X表示的是中子。
故选D。
3．A
【解析】
【详解】
A．是核聚变方程，故A符合题意；
B．是β衰变方程，故B不符合题意；
C．是α粒子轰击氮原子核生成氧的同位素和质子的核反应方程，属于原子核的人工转变，故C不符合题意；
D．是核裂变方程，故D不符合题意。
故选A。
4．C
【详解】
A．是β衰变，故A错误；
B．是聚变反应，故B错误；
C．是α衰变，故C正确；
D．是人工转变，故D错误。
故选C。
5．A
【解析】
【详解】
A．X为，比多一个质子，A项正确；
B．β粒子来自于原子核，B项错误；
C．含的化合物和单质衰变一样快，C项错误；
D．半衰期是大量原子核的统计规律，对少量原子核的衰变不适用，D项错误。
故选A。
6．C
【详解】
A．卢瑟福在α粒子散射实验的基础上，提出了原子的核式结构模型，故A错误；
B．α射线是氦核、β射线是高速电子流、γ射线是光子流，不带电，故B错误；
C．目前核电站内释放的核能来自于重核裂变，故C正确；
D．放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故D错误。
故选C。
7．B
【解析】
【详解】
A．重核的裂变是由比结合能小的重核在中子的轰击下裂变成比结合能较大的中等质量的原子核，所以X原子核的比结合能比铀核的比结合能大，故A错误；
B．“人造太阳”的核反应是利用氘核和氚核进行聚变的，故B正确；
C．卢瑟福用粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素——氧17和一个质子，这是人类第一次实现原子核的人工转变，故C错误；
D．放射治疗是利用了细胞分裂越快的组织对射线的耐受能力越弱的特点，故D错误。
故选B。
8．B
【解析】
【详解】
根据质量数和电荷数守恒可知，y为中子，ACD错误，B正确。
故选B。
9．B
【解析】
【详解】
A．在光电效应现象中，遏止电压与入射光的频率有关
A错误；
B．比结合能小的原子核分裂成比结合能大的原子核时释放出核能，B正确；
C．由
知，动能相同的质子和电子，质子的德布罗意波的波长较小，C错误；
D．卢瑟福通过α粒子散射实验说明了原子核式结构模型，D错误。
故选B。
10．D
【解析】
【详解】
根据质量数守恒和电荷数守恒可知，核反应方程式为
所以X为粒子，ABC错误，D正确。
故选D。
11．C
【解析】
【详解】
A．轻核裂变时能发生链式反应，轻核聚变不能发生链式反应，A错误；
B．比结合能小的核子结合成比结合能大的原子核时有质量亏损，释放核能。轻核聚变后，比结合能增大，B错误；
C．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，是中子，C正确；
D．该核反应放出的能量来源于原子核聚变反应质量亏损，而不是核外电子的跃迁，D错误。
故选C。
12．D
【解析】
【详解】
A．原子从低能级向高能级跃迁时，可能吸收光子，也可能是吸收实物粒子如自由电子使原子获得能量，不吸收光子也能实现，A错误；
B．根据质能方程可知，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，B错误；
C．放射性β射线其实质是高速电子流；放射性γ射线可用于医学的放射治疗，C错误；
D．核电站可通过控制慢中子的数目来控制核反应剧烈程度，D正确。
故选D。
13．D
【解析】
【详解】
A．由图知核的比结合能约为8MeV，所以核的结合能约为128MeV，A错误；
B．由题图可知核的结合能约为33MeV，核的结合能约为28MeV，B错误；
C．分裂成两个中等质量的核，产物的比结合能增大，分裂时放出能量，C错误；
D．3个核的结合能之和约为84MeV，核的结合能约为91.2MeV，则3个核聚变生成核放出的核能约为7.2MeV，D正确。
故选D。
14．BC
【详解】
A．衰变放出的γ射线是高能电磁波，电离能力弱。故A错误；
B．钍原子发生一次β衰变，核内一个中子变为质子，释放一个电子。故B正确；
C．β射线是高速电子流，它的穿透能力比α射线强。故C正确；
D．半衰期是大量统计的结果，对少量的粒子没有意义。故D错误。
故选BC。
15．CD
【详解】
A．根据万有引力和库仑力的公式计算可知，原子核中质子间电磁力远大于万有引力，不可能达到平衡，选项A错误；
B．强相互作用是短程力，库仑力是长程力，故选项B错误；
C．原子核发生衰变的原因是弱相互作用，选项C正确；
D．强相互作用、弱相互作用都是短程力，但弱相互作用的力程更短，选项D正确。
故选CD。
16．BC
【详解】
A．氡被吸入人体后，放射性衰变不会停止，选项A错误；
B．半衰期与外部条件无关，则随着气温的升高，氡的半衰期不变，选项B正确；
C．衰变的本质是中子转化成一个质子和一个电子，选项C正确；
D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核衰变不适应，选项D错误。
故选BC。
17．BC
【详解】
A．由质能方程可知，（m1-m2-m3）c2为核衰变中因质量亏损释放的能量，不是的结合能，A错误；
B．在核、核和α粒子中，的核子数最多，结合时需要最多的能量，即结合能最大，B正确；
C．衰变中，处于激发态，当它向低能级跃时辐射出γ光子，C正确；
D．核与α粒子能量、γ光子辐射将带走的一部分能量之和等于反应前的能量，D错误。
故选BC。
18．
【解析】
【详解】
1个中的质子数为92个，核外电子数为92，中子数为146，故中的质子数、电子数为
中子数为
19． 链式 最小
【详解】
根据定义可知，核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。
20． 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。
21． X为中子 3
【解析】
【详解】
根据电荷数守恒、质量数守恒，知aX的电荷数为0，质量数为3，知X的电荷数为0，质量数为1，为中子，a=3
根据爱因斯坦质能方程得，释放的核能
根据电荷数守恒、质量数守恒写出衰变方程
设衰变后的残核初速度大小为v，规定放出的α粒子的速度方向为正方向，由动量守恒定律，得
解得
22．20天
【详解】
根据
代入数据解得
天
23．（1）；（2）
【详解】
24．（1）2H＋2n→；（2）1.09×10－12J
【详解】
（1）核反应方程为：
（2）该反应过程中的质量亏损为
Δm＝2mn＋2mp－m＝0.0483×10－27kg
该反应释放的核能
ΔE＝Δmc2＝0.0483×10－27×9×1016J＝4.347×10－12J
氦核的平均结合能为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页