原子核的组成
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.天然放射现象说明（ ）?
A.原子不是单一的基本粒子?
B.原子核不是单一的基本粒子?
C.原子内部大部分是中空的?
D.原子核是由带正电和带负电的基本粒子组成的?
2.如图1，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外.已知放射源放出的射线有α、β、γ三种.下列判断正确的是( )?
图1
A.甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线?
B.甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线?
C.甲是γ射线，乙是α射线，丙是β射线?
D.甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线
3.α射线的本质是（ ）?
A.电子流 B.高速电子流?
C.光子流 D.高速氦核流?
4.下列关于β粒子的说法中正确的是（ ）?
A.它是从原子核内释放出来的?
B.它和电子有相同的性质?
C.当它通过空气时电离作用比α粒子更强?
D.它能贯穿纸板?
5.关于γ射线的说法中，错误的是（ ）?
Aγ射线是原子核衰变放射出来的?
B.γ射线是原子内层电子放射出来的?
C.γ射线是一种不带电的电子流?
D.γ射线是一种不带电的光子流?
6.同位素是指（ ）?
A.核子数相同而中子数不同的原子?
B.核子数相同而质子数不同的原子?
C.质子数相同而核子数不同的原子?
D.中子数相同而核子数不同的原子?
7.天然放射物质的放射线包含三种成分，下面说法中正确的是（ ）?
A.一张厚的黑纸可以挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线?
B.原子核可单独放出γ粒子?
C.三种射线中对气体电离作用最强的是α射线
D.β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子
8.将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图2表示射线偏转情况中正确的是( )
图2
9.α粒子可表示为,下列说法正确的是（ ）
A.α粒子原子核内有4个质子
B.α粒子原子核内有2个中子?
C.α粒子原子核内有2个质子?
D.α粒子实际就是He原子核
10.如图3所示，为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成三束，以下判断正确的是（ ）?
图3
A.为α射线、为β射线?
B.为β射线、为γ射线?
C.为γ射线、为α射线?
D.为α射线、为γ射线
二、填空题（本题共2小题，每小空3分，共18分.请将正确的答案填到横线上）
11.核的质子数为 ，中子数为 ，质量数为 ，核电荷数为 .
12.一置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场.进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图4所示，则图中的射线a为
射线，射线b为 射线.
图4
三、解答与计算题（本题共3小题，共42分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.（14分）试比较α、β、γ三种射线的本质和特点.?
14.（14分）已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226．试问：?
（1）镭核中有几个质子？几个中子？
（2）镭核所带的电荷量是多少？?
（3）若镭原子呈中性，它核外有几个电子？
15.（14分）已知镭的原子序数是88,原子核质量数是226.是镭的一种同位素，让和以相同速度垂直射入磁感应强度为的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？
第一节 原子核的组成 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11． 12.
三、解答与计算题
13.
14.
15.
第一节 原子核的组成 参考答案
一、选择题
1. B 解析：卢瑟福的α粒子散射实验说明了原子内部大部分是中空的；天然放射现象是由原子核内向外辐射射线，说明原子核不是单一的基本粒子.原子核是由质子和中子构成的.?
2. B 解析：由三种射线的带电情况，运动方向可确定各自的偏转方向，由此选出答案为B.?
3.D 解析：α粒子本质是氦的原子核——，故α射线本质是高速氦核流.?
4.ABD 解析：β射线是高速电子流，所以β粒子与电子有相同的性质；β粒子是从原子核内释放出来的，它的电离作用比较弱，但贯穿作用较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几厘米厚的铝板.
5.BC 解析：γ射线是由原子核衰变放出的不带电的光子流.?
6.C 解析：同位素是指质子数相同，中子数不同的原子.又因核子数等于质子数加中子数，故C正确.?
7.ACD 解析：本题应从三种射线的本质和特点入手，α射线贯穿本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A正确；γ射线是伴随α、β衰变而产生的一种电磁波.三种射线中α射线电离作用最强，故C正确；β粒子是电子，来源于原子核内的中子转变成一个质子同时释放出一个电子，故D正确.所以本题选A、C、D.?
8. AD 解析：α粒子和β粒子射入匀强磁场后，受到的洛伦兹力远大于重力，故可近似看作圆周运动.因洛伦兹力作为向心力，粒子运动半径大小为，由于电子质量为质子质量的，α粒子的质量大约是β粒子的7 360倍，速度是β粒子的约十分之一，电荷量是β粒子的2倍，可求得α粒子的运动半径是β粒子的运动半径的368倍，故α粒子的半径远比β粒子的半径大，B图中虽然两种粒子的偏转方向没错，但它们运动半径不符合事实，故A图正确，B图错误.?
当两种粒子射入匀强电场时，它们受到的电场力远大于重力，近似做类平抛运动，在电场力作用下的横向加速度，根据它们的质量、电荷量关系，可求得β粒子的加速度是α粒子加速度的3 680倍，α粒子的加速度远比β粒子要小，运动中α粒子偏转得慢而β粒子偏转得快，故选项C错误，选项D正确.
9. BCD 解析：根据原子的表示符号:表示质量数，表示质子数，X表示元素符号，综合分析，得B、C、D正确.
10.BC 解析：束射线向正极板偏转，可知它为带负电的β射线；束射线在电场中不偏转，可知它是不带电的γ射线；束射线向负极板偏转，可知它为带正电的α射线.
二、填空题
11.86 136 222 86?
12.γ β 解析：三种射线中α射线穿透力最弱，不能穿透铝箔，β是高速电子流，带负电，在磁场中能发生偏转，而γ是一种电磁波，在磁场中不发生偏转.所以射线为γ射线，射线为β射线.
三、解答与计算题
13.三种射线本质和特点总结如下表：?
种类
α射线
β射线
γ射线
组成
高速氦核流
高速电子流
光子流(高频电磁波)γ
带电荷量
2
0
质量
4?
=1.67×10-27 kg
静止质量为零
续表
种类
α射线
β射线
γ射线
速度
0.1
0.99
在电场或
磁场中
偏转
偏转（与α射线偏转方向相反）
不偏转
贯穿本领
最弱
用纸能挡住
较强
穿透几毫米厚的铝板
最强
穿透几厘米厚的铅板
对空气的电离作用
很强
较弱
很弱
在云室中的径迹
粗、短、直
细、较长、曲折
最长
通过胶片
感光
感光
感光
14.（1）88 138 （2）88 （3）88?解析：（1）由原子序数等于质子数，知质子数为88，由中子数等于质量数与质子数的差，得中子数为226-88=138.?
（2）镭核所带电荷量就是质子所带电荷量，为88e.?
（3）核外电子数等于质子数，所以核外有88个电子.
15. 113∶114 解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，故有，，两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故.
第七节 核聚变
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.（全国Ⅱ）现有三个核反应：?
①→+?
②+→++3?
③+→+?
下列说法正确的是（ ）?
A.①是裂变，②是β衰变，③是聚变?
B.①是聚变，②是裂变，③是β衰变?
C.①是β衰变，②是裂变，③是聚变?
D.①是β衰变，②是聚变，③是裂变
2.关于聚变，以下说法正确的是（ ）
A.两个轻原子核聚变为一个质量较大的原子核比一个重核分裂成两个中等质量的原子核放出的能量大很多倍?
B.一定质量的聚变物质聚变时放出的能量比相同质量的裂变物质裂变时释放的能量大很多倍
C.聚变发生的条件是聚变物质的体积要大于临界体积
D.发生聚变反应时，原子核必须有足够大的动能
3.北京奥委会接受专家的建议，大量采用对环境有益的新技术.如奥运会场馆周围的90%的路灯将采用太阳能光伏发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术.太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的核聚变反应产生的，其核反应方程是（ ）?
A.4→+2?
B.+→+?
C.+→++3?
D.→+?
4.下列核反应中属于核聚变的是（ ）?
A.+→+?
B.→+?
C.+→++2?
D.+→+
5.太阳辐射能量主要来自太阳内部的（ ）?
A.化学反应 B.放射性衰变?
C.裂变反应 D.热核反应?
6. (广东高考)科学家发现在月球上含有丰富的（氦3），它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为+→+2，关于聚变下列表述正确的是（ ）
A.聚变反应不会释放能量?
B.聚变反应产生了新的原子核?
C.聚变反应没有质量亏损?
D.目前核电站都采用聚变反应发电
7.已知：氦原子的质量为 u，电子的质量为 u，质子的质量为 u，中子的质量为 u,u为原子质量单位，且由爱因斯坦的质能方程可知：1 u对应于931 MeV的能量，若取光速=3×108 m/s，则每生成（聚变）一个氦原子核，释放的能量为（ ）?
A.×931 MeV?
B.×931 MeV
C. J?
D. J
8.一个氘核（)与一个氚核（)发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损，聚变过程中（ ）?
A.吸收能量，生成的新核是?
B.放出能量，生成的新核是?
C.吸收能量，生成的新核是?
D.放出能量，生成的新核是?
9.下列说法正确的是（ ）?
A.聚变反应中有质量亏损，所以必向外界放出能量
B.使核发生聚变反应必须使核之间的距离接近到1×10-15 m，也就是接近到核力能够发生作用的范围内
C.要使核发生聚变反应，必须克服核力做功?
D.热核反应只有在人工控制下才能发生
10.以下说法正确的是（ ）?
A.聚变是裂变的逆反应?
B.如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量
C.聚变须将反应物加热至数百万以上的高温，显然是吸收能量?
D.裂变与聚变均可释放巨大的能量?
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.中子的质量为1.008 7 u，质子的质量为，氘核的质量为2.013 6 u，中子和质子结合成氘核时释放的能量为 J.（保留两位有效数字,1 u=1.7×10-27 kg）?
12.在氢弹中合成1 kg的氦释放出的能量为 .(的质量为2.013 6 u,的质量为3.016 6 u,的质量为4.002 6 u,的质量为1.008 7 u)?
三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.(12分)已知氘核质量为2.014 1 u，氚核质量为3.0160 u，氦核质量为4.002 6 u,中子的质量为1.008 7 u，试计算聚变反应+→+中，平均每个核子放出的核能大小.?
14.(12分)太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应.这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源.?
（1）写出这个核反应方程；?
（2）这一核反应能释放多少能量？?
（3）根据太阳每秒释放能量3.8×1026 J计算每秒钟太阳的质量减少多少千克.?
（=1.007 3 u,=4.001 5 u,=0.000 55 u）
?
?
?
?
15.(12分)两个氘核结合成一个氦核，已知氘核质量为2.014 1 u，氦核质量为4.002 6 u.?
（1）写出核反应方程：?
（2）求出1 kg氘完全结合成氦时可以释放出多少能量.（阿伏伽德罗常量=6.0×1023 /mol，=2 g/mol）?
16.(12分)已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为，核的质量为3.015 0 u.?
(1)写出两个氘核结合成的核反应方程.?
(2)计算上述核反应中释放的核能.?
(3)若两个氘核以相等的动能0.35 MeV作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，则反应中生成的核和中子的动能各是多少?
?
?
?
?
第七节 核聚变 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11． 12.
三、计算题
13.
14.
15.
16.
第七节 核聚变 参考答案
一、选择题
1. C 解析：当原子核自发地放出某种粒子后成为新的原子核，叫做衰变，①为衰变.原子序数较大的重核分解成原子序数较小的原子核，叫做重核裂变，②为裂变.原子序数很小的原子核聚合成原子序数较大的原子核，叫做轻核聚变，③为聚变.所以C选项正确.
2.BD 解析：一个重核裂变释放的能量大于两个轻核聚变时释放的能量.如一个铀235核裂变成锶和氙，释放141 MeV能量，一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核，只释放17.6 MeV能量，但轻核的每个核子平均释放的能量（3.52 MeV）大于重核的每个核子平均释放的能量（0.6 MeV）.一定质量的轻核数目远大于同质量的重核的数目.所以一定质量的轻核聚变释放的能量远大于同质量的重核裂变释放的核能.??
只有在几百万度高温下，原子核获得足够的动能，才能克服相互间库仑斥力而互相靠近，当两原子核距离靠近到小于2×10-15 m时，在核力的作用下聚合成一个原子核.?
3. A 解析：太阳内部发生的是核聚变反应，由轻核结合成中等质量的核，B为原子核的人工转变，C为裂变，D为衰变，故A正确.?
4. A 解析：A项是轻核聚变，B项是衰变，C项是裂变;D项是人工转变.
5.D?
6. B 解析：该聚变反应释放了能量，是因为发生了质量亏损，A、C错；该聚变反应产生了新原子核，B对；目前核电站都是用重核裂变发电的而不是用轻核聚变，D错.
7.A 解析：质量亏损是核反应前所有原子核的质量减去反应后所有原子核的质量，再由可知，选项A是正确的.?
8. B 解析：在聚变过程中，出现质量亏损，一定是放出能量，由电荷数守恒和质量数守恒知，生成的新核是，故B正确.
9. AB 解析：由质能方程可知A正确.轻核结合成质量较大核，必须使轻核间的距离达到能发生核力的范围，才能使它们紧密地结合起来，B正确、C错.热核反应必须在很高的温度下才能发生，不一定要人工控制，D错.?
10. D 解析： A从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为二者的反应物和生成物完全不同.裂变是重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆反应. B既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量流向上也不必相反.C选项，要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万度的高温提供能量.但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量.因此，总的来说，聚变反应还是释放能量，故D正确.
二、填空题
11. 3.7×10-13?
解析：质量亏损=1.008 7 u+1.007 3 u-2.013 6 u=0.002 4 u，
因此释放的能量为=0.002 4×1.7×10-27×（3×108）2 J=3.7×10-13 J.?
12.2.64×1027 MeV
解析：首先根据聚变反应方程求出合成一个氦核所释放的能量，然后只要找出1 kg氦中所含的核数目，即可求出1 kg氦放出的能量.?
设弹壳内装的是氘和氚轻元素，它们在高温下聚变生成氦，
核聚变方程为：+→+，
当一个氘核与一个氚核发生反应时放出的能量为：
=（2.013 6+3.016 6-4.002 6-1.008 7）×931.5 MeV=17.6 MeV.?
1 kg氦中所含的原子核数目为：?
×6.02×1023个=1.5×1026个.?
这样合成1 kg氦核时所放出的总能量为：?
1.5×1026×17.6 MeV=2.64×1027 MeV.?
三、计算题
13. 3.5 MeV
解析：根据聚变反应方程，算出反应过程的质量亏损，然后利用爱因斯坦质能方程求出聚变反应放出的核能，再除以质量数便得答案.?
聚变以前总质量：2.014 1 u+3.0160 u=5.030 1 u，
聚变以后总质量：4.002 6 u+1.008 7=5.011 3 u?
质量亏损＝5.030 1 u-5.011 3 u＝0.018 8 u.?
放出核能 eV=17.5 MeV，?
平均每个核子释放的能量为＝3.5 MeV.?
14. （1）4→+2 （2）24.78 MeV （3）4.2×109 kg
解析：（1）核反应方程是4→+2?
（2）这一核反核的质量亏损是?
＝0.026 6 u?
=0.026 6×931.5 MeV＝24.78 MeV.?
（3）由得每秒太阳质量减少?
＝ kg=4.2×109 kg?
15.（1）+→ （2）3.6×1027 MeV
解析：本题可先求出一对氘核结合成一个氦核时放出的能量，再求出1 kg氘内有多少对氘核，二者的乘积就是1 kg氘完全结合成氦时放出的能量.?
（1）核聚变反应的方程为：+→.?
（2）两个氘核结合成一个氦核时的质量亏损为：?
=2×2.014 1 u-4.002 6 u=0.0256 u.?
则＝0.025 6×931.5 MeV=23.85 MeV.?
1 kg氘中含有氘的对数：=1.5×1026.?
所以，1千克氘完全结合成氦时可以放出的能量为：≈3.6×1027 MeV.?
16.（1）+→+ （2）3.26 MeV?（3）0.99 MeV 2.97 MeV?
解析：（1）+→+
（2）核反应中质量亏损=2.013 6 u×2-（3.015 0 u+1.008 7 u）=0.003 5 u?
释放的核能：=0.003 5 u×931.5 MeV=3.26 MeV?
（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：
× MeV=0.99 MeV，?
MeV=2.97 MeV.
第三节 探测射线的方法
第四节 放射性的应用与防护
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.用威耳逊云室探测射线，其中粒子在威耳逊云室中径迹直而粗的是（ ）?
A.α粒子 B.β粒子
C.γ粒子 D.以上都不是?
2.下列说法中错误的是（ ）?
A.威耳逊云室和盖革—米勒计数管都是利用了放射线使气体电离的性质?
B.盖革—米勒计数器除了来计数，还能区分射线的种类?
C.用威耳逊云室探测射线时，径迹比较细且常常弯曲的是β粒子的径迹?
D.根据气泡室中粒子径迹的照片上记录的情况，可以分析粒子的带电、动量、能量等情况?
3.如图1所示，为未知的天然放射源，为一张黑纸，为水平放置的一对平行金属板，板间有竖直方向的场强较大的匀强电场，为荧光屏，为固定不动的显微镜筒，整个装置放在真空中实验时，可以从显微镜内观察到荧光屏上闪烁的亮点，如果将电场撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数没有变化，如果再将黑纸移开，则从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数明显增加.由此可判定放射源发出的射线为（ ）?
图1
A.β射线和γ射线
B.α射线和β射线?
C.α射线和γ射线?
D.α射线和X射线
4.在核反应方程+→ +中，射线所代表的粒子是（ ）?
A. B.?
C. D.?
5.下面列出了一些核反应方程→, +→+Y,+→+Z，其中（ ）
A.X是质子，Y是中子，Z是正电子?
B.X是正电子，Y是质子，Z是中子?
C.X是中子，Y是正电子，Z是质子?
D.X是正电子，Y是中子，Z是质子?
6.（广东物理）铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：+→X+ .下列判断正确的是（ ）
A.是质子
B.是中子?
C.X是的同位素
D.X是的同位素
7.用盖革—米勒计数器测定某放射源的放射强度为每分钟404次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线.10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是（ ）?
A.放射源射出的是α射线?
B.放射源射出的是β射线?
C.这种放射性元素的半衰期是5天?
D.这种放射性元素的半衰期是2.5天?
8.在下列四个方程中、、、各代表某种粒子+→++3，+→+，→+，+→+，以下判断正确的是（ ）?
A.是中子 B.是质子?
C.是α粒子 D.是氘核
9.（全国Ⅰ）三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核（）.则下面说法正确的是（ ）?
A.X核比Z核多一个质子?
B.X核比Z核少一个中子?
C.X核的质量数比Z核质量数大3?
D.X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍
10.（创新题）“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核）俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核（称为子核），并且放出一个中微子的过程.中微子的质量很小，不带电，很难被探测到，人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的.一个静止的原子的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子.下面的说法中正确的是（ ）?
A.母核的质量数等于子核的质量数?
B.母核的电荷数大于子核的电荷数?
C.子核的动量与中微子的动量相同?
D.子核的动能大于中微子的动能
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.γ射线探伤是利用射线的 ，消除机器在运转中因摩擦而产生的有害静电是利用了射线的 ，人造放射性同位素的废料容易处理是因为 .
12.（宁夏理综）天然放射性元素经过次
α衰变和 次β衰变，最后变成铅的同位素 .（填入铅的三种同位素、、中的一种）
三、计算与简答题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.（10分）在云室中，为什么α粒子显示的径迹直而粗、β粒子显示的径迹细而曲？?
14.（10分）1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素.制取过程如下：（1）用质子轰出铍靶产生快中子；（2）用快中子轰击汞,反应过程可能有两种：①生成，放出氦原子核；②生成，同时放出质子、中子. (3)生成的铂发生两次衰变，变成稳定的原子核汞.写出上述核反应方程.
15.（14分）（物理与生活）为了临床测定病人血液的体积，可根据磷酸盐在血液中将被红血球所吸收这一事实，向病人体内输入适量含有做示踪原子的血液，先将含有的血液4 cm3分为两等份，其中一份留作标准样品，20 min测量出其放射性强度为10800 s-1；另一份则通过静脉注射进入病人体内，经20 min后，放射性血液分布于全身，再从病人体内抽出血液样品2 cm3，测出其放射性强度为5 s-1,则病人的血液体积为多少？?
?
?
?
?
?
?
?
?
16.（14分）（物理与科技生活）如图2所示是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图.?
（1）请简述自动控制的原理.?
(2)如果工厂生产的是厚度为1 mm的铝板，在α、β和γ三种射线中，哪一种对铝板的厚度控制起主要作用？为什么？?
图2
第三节 探测射线的方法
第四节 放射性的应用与防护 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11． 12.
三、计算与简答题
13.
14.
15.
16.
第三节 探测射线的方法
第四节 放射性的应用与防护 参考答案
一、选择题
1.A 解析：α粒子的质量比较大，在空气中飞行时不易改变方向.由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗，故A正确.β粒子的质量小，跟气体碰撞时易改变方向，并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，而且常常弯曲.γ粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的径迹.故B、C错误.?
2.B 解析：盖革—米勒计数器只能来计数，不能区分射线的种类，因为不同的射线在盖革—米勒计数器中产生的脉冲现象相同.故答案选B.?
3.C 解析：要明确α射线、β射线、γ射线的穿透本领、电离本领大小，黑纸B把α射线挡住，如果有β射线，那么在撤去电场后，显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数应该明显增加，而电场对γ射线没有影响，因此含有α射线和γ射线.?
4.A 解析：根据核反应方程中电荷数守恒、质量数守恒即可推断出为质子（）.
5.D 解析：根据核反应方程中电荷数守恒、质量数守恒，可知X为（正电子），Y为（中子），Z为（质子），故D正确.?
6. BD 解析：由核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知，X是，故选项C错误，选项D正确；为中子，故选项A错误，选项B正确.
7. AC 解析：因厚纸板能挡住这种射线，知这种射线是穿透能力最差的α射线，选项A正确，B错误.因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，10天后测出放射强度为原来的四分之一，说明10天后的放射性元素的原子核只有原来的四分之一，由半衰期公式知已经过了两个半衰期，故半衰期是5天.?
8. AC 解析：根据电荷数守恒可得、、、的电荷数分别为0、1、2、1，根据质量数守恒可得、、、的质量数分别为1、2、4、1，则、、、分别为中子、氘核、α粒子、质子，故A、C正确.
9. CD 解析：设原子核X的符号为，则原子核Y为，→，+→+，故原子核Z为.
10. AB 解析：“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，设母核为，子核为Y，衰变方程为+→，可知A、B选项正确.新核放出一个中微子的过程，满足动量守恒，子核的动量与中微子的动量大小相等、方向相反，故选项C错误.子核的动能可以表示为，子核的质量大，动能小，故选项D错误.
二、填空题
11.贯穿本领 电离作用 半衰期短
12.8 4? 解析：设经次α衰变，质量数守恒，，据电荷数守恒，设经次β衰变，，所以=4，铅的同位素为.
三、计算与简答题
13.因为α粒子带电荷量多，它的电离本领强，穿越云室时，在1 cm路程上能使气体分子产生104对离子.过饱和酒精蒸发凝结在这些离子上，形成很粗的径迹，且由于α粒子质量大，穿越云室时不易改变方向，所以显示的径迹较直.β粒子带电荷量少，电离本领较小，在1 cm路程上仅产生几百对离子，且β粒子质量小，容易改变运动状态，所以显示的径迹细而弯曲.
14.制得的过程，可根据每个过程中已知的原子核、粒子，依据电荷数、质量数守恒的原则写出核反应方程.?
根据质量数守恒、电荷数守恒，确定新生核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程.如下：?
（1）+→+.
（2）①+→+.?
②+→+2+.?
(3)→+,→.?
15. 4 320 cm3 解析：由于标准样品与输入体内的的总量是相等的，因此两者的放射性强度与原子核的总数均是相等的.?
设病人血液总体积为 cm3，应有?
10 800?
解得=4 320 cm3.
16.解析：（1）放射线具有穿透本领，如果移动的铝板的厚度有变化，则探测器接收到的放射线的强度就会随之变化，将这种变化转变为电信号输入到相应的装置，使之自动地控制题图中右侧的两个轮间的距离，达到自动控制铝板厚度的目的.?
（2）β射线起主要作用.因为α射线的贯穿本领很小，一张薄纸就能把它挡住，更穿不过1 mm的铝板；γ射线的贯穿本领很强，能穿过几毫米的铅板，1 mm左右的铝板厚度发生变化时，透过铝板的γ射线强度变化不大；β射线的贯穿本领较强，能穿过几厘米的铝板，当铝板厚度发生变化时，透过铝板的β射线强度变化较大，探测器可明显地反映出这种变化，使自动化系统做出相应的反应.
第二节 放射性元素的衰变
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.放射性原子核经3次α衰变和2次β衰变后，新原子核中含有的中子数是（ ）?
A.226 B.138?
C.92 D.88?
2.近段时间，朝鲜的“核危机”引起了全球的瞩目，其焦点问题是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆，重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239（），这种可由铀239（）经过次β衰变而产生，则为（ ）
A.2 B.239?
C.145 D.92?
3.天然放射性元素（钍）经过一系列α衰变和β衰变之后，变成（铅）.下列论断中正确的是（ ）?
A.铅核比钍核少24个中子?
B.铅核比钍核少8个质子?
C.衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变?
D.衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变?
4.关于半衰期，下面各种说法中正确的是（ ）
A.所有放射性元素都有一定的半衰期，半衰期的长短与元素的质量有关?
B.半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间?
C.一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量仅剩下一半?
D.放射性元素在高温和高压的情况下，半衰期要变短，但它与其他物质化合后，半衰期要变长
5.静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44∶1，则（ ）?
A.α粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反
B.原来放射性元素的原子核电荷数为90?
C.反冲核的核电荷数为88?
D.α粒子和反冲粒子的速度之比为1∶88
6.β衰变中所放出的电子，来自（ ）?
A.原子核外层电子?
B.原子核内所带的电子?
C.原子核内中子转化成质子放出的电子?
D.原子核内质子转化成中子放出的电子?
7.下列关于放射性元素半衰期的几种说法中，正确的是（ ）?
A.利用半衰期，我们能预言某个原子核何时发生衰变?
B.我们不能预计为数很少的原子核（如几个或几十个）衰变掉一半需要多少时间?
C.同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长?
D.升高温度可以使半衰期缩短
8.铀裂变的产物之一氪90()是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90（），这些衰变是（ ）?
A.1次α衰变，6次β衰变?
B.4次β衰变?
C.2次α衰变?
D.2次α衰变，2次β衰变?
9.在垂直于纸面的匀强磁场中有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图1中所示，由图可以判定（ ）?
图1
A.该核发生的是α衰变?
B.该核发生的是β衰变?
C.磁场方向一定垂直纸面向里?
D.无法确定磁场方向?
10.一个氡核衰变成钋核并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g氡经过7.6天衰变掉氡的质量，以及衰变成的过程放出的粒子是（ ）?
A.0.25 g,α粒子 B.0.75 g,α粒子?
C.0.25 g,β粒子 D.0.75 g,β粒子
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.完成下列核衰变方程，并在横线上注明属于哪类衰变.
（1）→+( )?
（2）→+( ) ? ?
（3）→( )+? ?
（4）( )→+? ?
12.（上海物理）放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时，往往会同时伴随着
辐射.已知两种放射性元素的半衰期分别为和，时间后测得这两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比 .
三、计算与简答题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.（11分）已知的半衰期为24天，1 g经过120天后还剩下多少？?
14.（11分）放射性元素衰变成，需要经过多少次α衰变和多少次β衰变？试写出其核反应方程式.
15.（15分）足够强的匀强磁场中有一个原来静止的氡核，它放射出一个α粒子后变为Po核.假设放出的α粒子运动方向与磁场方向垂直，求：
（1）α粒子与Po核在匀强磁场中的径迹圆半径之比，画出它们在磁场中运动轨迹的示意图；
（2）若某种放射性元素在匀强磁场中垂直磁场方向发生β衰变，则β粒子和反冲核在磁场中运动轨迹的示意图与上述α衰变轨迹示意图有何不同？
16.（11分）（江苏高考）约里奥·居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素衰变成的同时放出另一种粒子，这种粒子是 .是的同位素，被广泛应用于生物示踪技术.1 mg随时间衰变的关系如图1所示，请估算4 mg的经多少天衰变后还剩0.25 mg？
图1
第二节 放射性元素的衰变 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11．（1）? ? （2）? ? （3）? ? （4）? ?
12.
三、计算与简答题
13.
14.
15.
16.
第二节 放射性元素的衰变 参考答案
一、选择题
1.B 解析：由衰变方程→3+2+知，原子核中含有（个）中子，B项正确.?
2.A 解析：经β衰变而成时质量数不变，核电荷数增加，则，故选A项.?
3.BD 解析：铅核核子数比钍核核子数少24个，而不是中子数少24个，A项错；铅核质子数为82，钍核质子数为90，故铅核比钍核少8个质子，B项对；钍核的衰变方程为
→++，式中分别为α和β的衰变次数.?
由质量数守恒和电荷数守恒有?
?
解得=6，=4?
即衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变，C项错而D项对.?
综上所述，本题正确选项为B、D.?
4.B 解析：半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，是表明放射性元素原子核衰变快慢的物理量，与元素的质量无关，故B项?正确?.?
5. ABC 解析：微粒在相互作用的过程中遵守动量守恒.由于初始总动量为零，则末动量也为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反.?
由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动，
由得.?
若原来放射性元素的核电荷数为，反冲粒子的核电荷数为，则?
对α粒子?
对反冲核?
由，=44∶1，得:，选项B、C正确.
α粒子和反冲粒子的速度比与质量比成反比，故D错.?
课后巩固——求提高?
6. C 解析：β衰变产生的电子是由原子核中的中子向质子转化时产生的，β衰变的衰变方程为→+.
7. B 解析：半衰期是大量放射性原子核衰变的统计规律，对某个原子核或少数原子核不成立，其半衰期与其存在形式、环境、温度无关.
8.B 解析：发生一次α衰变质量数减4，质子数减2，发生一次β衰变质量数不变，质子数加1，由于题中衰变后质量数不变，质子数加4，故发生了4次β衰变，答案选B.?
9.BD 解析：原子核发生衰变，是由于原子核内部的相互作用，因此衰变前后动量守恒，发射出的带电粒子与反冲核动量大小相等，方向相反，在匀强磁场中受洛伦兹力作用，做匀速圆周运动.由知，生成的新粒子带电荷量较小，其轨道半径较大.由于两圆内切，则受洛伦兹力方向相同，根据左手定则可知，带电粒子必带负电（新核带正电），故该核发生的是β衰变，磁场方向向里或向外对运动轨迹没有影响.故选B、D.?
10. B 解析：由半衰期公式得，所以衰变掉的氡的质量为0.75 g，衰变方程为：→→+，所以衰变出的粒子是α粒子.?
二、填空题
11. （1） β衰变 （2） 衰变 （3） ?β衰变 （4）?α衰变
12.γ ?解析：放射性元素的原子核在发生α衰变、β衰变时，蕴藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以γ光子的形式辐射出来，因此，γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的；设时间后放射性元素的质量均为，由衰变规律知：，.
三、计算与简答题
13. 0.031 25 g
解析：120天内经过半衰期的个数?
据半衰期定义得?
= g g0.031 25 g
14.5 4 →+5 +4
解析：如果经过次α衰变，新核质量数应减少,核电荷数减少;如果经过次β衰变，新核质量数不变，核电荷数增加.根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒，得
,
.
解出：,.
所以经过5次α衰变和4次β衰变而变成，其核反应方程是：→+5 +4.
15.(1)42∶1 如图1?（2）见解析
解析：（1）氡核经α衰变的核反应方程为→→，
衰变的极短过程系统动量守恒，设α粒子速度方向为正，则由动量守恒定律，
即
α粒子与反冲核在匀强磁场中，洛伦兹力提供做匀速圆周运动的向心力,,
故
它们在磁场中运动轨迹的示意图如图1所示，两粒子做转动方向相同的匀速圆周运动，其轨迹圆是外切的.
图1 图2
(2)若放射性元素在匀强磁场中垂直磁场方向发生β衰变,则β粒子和反冲核衰变过程仍符合动量守恒定律，它们也在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，但由于β粒子带负电，反冲核带正电，它们两个衰变时运动方向相反，但受的洛伦兹力方向相同，所以它们的轨迹圆是内切的，且β粒子的轨迹半径大于新核的轨迹半径，其运动轨迹的示意图如图2所示.
16.正电子 =56天（5458天都对）
解析：衰变方程为→,这种粒子是正电子.由题图象可以看出
的半衰期为14天左右，则mg＝0.25 mg，得=56天.
第五节 核力与结合能
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.原子核能是（ ）
A.使原子核分解成核子时放出的能量?
B.使核子结合成原子核时需要供给的能量?
C.核子结合成原子核时吸收的能量或原子核分解成核子时放出的能量?
D.核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解成核子时吸收的能量?
2.下面是一核反应方程+→+,用表示光速，则（ ）?
A.X是质子，核反应方程放出的能量等于质子质量乘以?
B.X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘以?
C.X是质子，核反应方程放出的能量等于氘核与氚核质量和减去氦核与质子的质量和再乘以
D.X是中子，核反应方程放出的能量等于氘核与氚核质量和减去氦核与中子的质量和再乘以
3.（北京高考）为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”.对于爱因斯坦提出的质能方程,下列说法中不正确的是（ ）?
A.表明物体具有的能量与其质量成正比
B.根据可以计算核反应中释放的核能
C.一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损
D.中的是发生核反应时释放的核能
4.静止的镭核发生α衰变，释放出的α粒子的动能为，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，则衰变过程中总的质量亏损是（ ）
A. B.
C. D.?
5.在自然界中，对于较重的原子核，中子数和质子数的比例关系，下列说法正确的是（ ）?
A.中子数等于质子数?
B.中子数小于质子数?
C.中子数大于质子数?
D.无法确定?
6.下列关于原子内的库仑力和原子核内的核力说法中正确的是（ ）?
A.组成核的核子中任何两个核子之间都存在不可忽略的核力作用?
B.组成核的中子中任何两个中子之间都存在不可忽略的核力作用?
C.组成核的质子中任何两个质子之间都存在不可忽略的库仑力作用?
D.组成核的质子中任何两个质子之间，除库仑斥力之外还都存在不可忽略的核力作用
7.一个质子与一个中子结合成一个氘核时，释放2.2 MeV的能量，两个质子与两个中子结合成一个氦核时，释放28.3 MeV的能量，那么两个氘核结合成一个氦核过程中释放能量为（ ）?
A.23.9 MeV B.26.1 MeV?
C.28.3 MeV D.30.5 MeV
8.（全国Ⅱ）中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量2.2 MeV是氘核的结合能.下列说法正确的是（ ）?
A.用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子
B.用能量等于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
C.用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
D.用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零
9.（北京西城区三月理综）一个氘核质量为，一个氚核质量为,它们结合成一个质量为的氦核.核反应方程如下：+→+.在这一核反应过程中释放的能量为.已知光速为,则以下判断正确的是（ ）?
A.X是质子?
B.X是正电子?
C.X的质量为?
D.X的质量为
10.（北京高考）一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子.已知质子、中子、氘核的质量分别为，普朗克常量为，真空中的光速为.下列说法正确的是（ ）
A.核反应方程是→+γ?
B.聚变反应中的质量亏损
C.辐射出的γ光子的能量
D.γ光子的波长
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.（山东高考）历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5 MeV的质子轰击静止的,生成两个动能均为8.9 MeV的.
（1）上述核反应方程为 .
（2）质量亏损为 kg. （1 MeV=1.6×10-13 J）
12.一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的质量为3.853 131×10-25 kg，钍核的质量为3.786 567×10-25 kg，α粒子的质量为6.646 72×10-27 kg，在这个衰变过程中释放出的能量等于
J（结果保留两位有效数字）.
三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.(11分)已知氘核的质量为2.013 6ｕ，中子的质量为1.008 7ｕ，核的质量为3.015 0ｕ.
（1）写出两氘核聚变成的核反应方程.
（2）计算上述核反应中释放的核能.
14.(11分)一个锂受到一个质子的轰击，变成两个α粒子.已知一个氦原子核的质量是6.646 6×10-27 kg,一个锂原子核的质量是1.165 06×10-26 kg,一个氢原子核的质量是1.673 6×10-27 kg,（1）试写出这一过程的核反应方程；?
（2）计算这一过程中的质量亏损；?
（3）计算这一过程中所释放的核能.
15. (11分)已知：氮核质量=14.007 53 u，氧核的质量为=17.004 54 u，氦核质量=4.003 87 u，氢核质量为=1.008 15 u?
试判断：+→+这一核反应吸收能量还是放出能量？能量变化为多少？?
16.(15分)一个静止的氡核放出一个α粒子后衰变为钋核.假设放出的核能完全转变为钋核与α粒子的动能，求α粒子的动能多大？（=222.086 63 u,=4.003 87 u, =218.076 6 u)?
第五节 核力与结合能 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11． 12.
三、计算题
13.
14.
15.
16.
第五节 核力与结合能 参考答案
一、选择题
1.D 解析：在核子结合成原子核时，核力做正功，发生质量亏损，放出核能.原子核分解为核子时，核力做负功，吸收能量，质量增加.?
2.D 解析：由质量数守恒和核电荷数守恒可得X为中子，根据质能方程可得核反应放出的能量为反应前后质量亏损和的乘积，故D正确.?
3. D 解析：中为质量为的物质所对应的能量，不是核反应中释放的能量，所以D选项错误.
4.D 解析：镭226发生α衰变生成氡222，由动量守恒定律得：
，?
已知，则?
衰变后增加的动能?
由公式得.?
5. C 解析：原子核越重，原子间库仑斥力就越大，而中子数多于质子数，因中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以才有助于维系原子核的稳定.故稳定的重原子核里，中子数要比质子数多.
6. C 解析：核力与库仑力是两种不同性质的力，核力是短程力、是强相互作用（强力）的一种表现.当距离超过1.5×10-15 m时，核力急剧下降几乎消失，故A、B、D错，只有C正确.
7. A 解析：→++2.2 MeV ①?
2→+28.3 MeV ②?
2→+(为释放的能量) ③?
4.4 MeV+=28.3 MeV，=23.9 MeV?
8. AD 解析：根据核的结合能概念，核子结合成核所释放的核能与逆过程所需要的能量相等，A、D正确.根据动量守恒定律，用光子照射静止氘核时总动量不为零，因为，故照射后总动能不为零，B、C错.
9. D 解析：由电荷数守恒，X的质子数为0，由质量数守恒，X的质量数为1，故X为中子，设X的质量为，反应中的质量亏损Δ=，释放的核能，则X的质量为，故选项D正确.
10. B 解析：根据该反应过程中质量数守恒、电荷数守恒可知核反应方程为：→+γ，故选项A错误；聚变过程中辐射出γ光子，质量亏损，故选项B正确；由质能方程知，辐射出的γ光子的能量，故选项C错误；由知，γ光子的波长，故选项D错误.
二、填空题
11.见解析 解析：→+或→+
设反应前质子的动能为,反应后的动能为，由于质量亏损而释放的能量为?
MeV=17.3 MeV?
根据爱因斯坦质能方程，有?
kg=3.1×10-29 kg?
12. 8.7×10-13?解析：先计算质量亏损：?
Δ=3.853 131×10-25 kg3.786 567×10-25 kg6.646 72×10-27 kg=9.68×10-30 kg?
再由质能方程：=9.68×10-30×(3×108)2 J=8.7×10-13 J.?
三、计算题
13. (1)+→+ (2)3.26 MeV
解析：（1）应用质量数守恒和电荷数守恒不难写出核反应方程为：+→+.?
（2）由题给条件可求出质量亏损为?
=2.013 6 u×2-(3.015 0+1.008 7) u=0.003 5 u??
因此释放的核能为?
=931.5×0.003 5 MeV=3.26 MeV.?
14.（1）→2 (2)3.1×10-29 kg（3）2.79×10-12 J?
解析：（1）这一过程的核反应方程为：
→2?
(2)质量亏损
=11.650 6×10-27 kg+1.673 6×10-27 kg2×6.646 6×10-27 kg=3.1×10-29 kg?
（3）释放核能=3.1×10-29×(3×108)2 J=2.79×10-12 J.
15.见解析 解析：反应前总质量=18.011 40 u?
反应后总质量＝18.012 69 u?
因为反应中质量增加，所以此反应为吸能反应，所吸收能量为
Δ=(18.012 69-18.011 40)×931.5 MeV=1.2 MeV.
16.5.63×106 eV 解析：我们把核子之间的引力叫做核力.核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间都可以有核力作用，核力只在1.5×10-15 m的极短距离内才有作用，超过这个距离核力就迅速减小到零，由于质子和中子的半径为0.8×10-15 m，所以每个核子只能跟它相邻的核子间有核力作用.克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干单个核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量，叫做原子核的结合能，简称核能.?
核能的计算方法有两种：（1）由爱因斯坦质能方程（2）由1 u相当于931.5 MeV能量，931.5 MeV（式中Δm的单位是u）.?
根据上述分析，所以衰变时的质量亏损0.006 16 u.?放出的核能：=0.006 16×931.5×106 eV=5.738×106 eV.依据两个守恒定律，设为α粒子的速度，为钋核反冲的速度，则：?
?
?
解得： eV.?
第八节 粒子和宇宙
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.下列说法中正确的是（ ）?
A.日前还未发现媒介子、轻子和夸克这三类粒子的内部结构?
B.自然界存在着能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律，对基本粒子不适用?
C.反粒子与其对应的粒子相遇时，会发生湮灭现象
D.强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子?
2.为了探究宇宙起源，“阿尔法磁谱仪”（AMS）将在太空中寻找“反物质”.所谓“反物质”是由“反粒子”构成的.“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷的符号相反,则反氢原子是（ ）
A.由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成?
B.由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成?
C.由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成?
D.由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成?
3.目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成.u夸克带电荷量为,d夸克带电荷量为,为元电荷.下列论断可能正确的是（ ）?
A.质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成?
B.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成?
C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成
4. 介子衰变的方程为→+，其中介子和介子带负的基元电荷，介子不带电荷，一个介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧，衰变后产生的介子的轨迹为圆弧，两轨迹在点相切，如图1所示.它们的半径与之比为2∶1.介子的轨迹未画出.由此可知的动量大小与的动量大小之比为（ ）?
图1
A.1∶1 B.1∶2?
C.1∶3 D.1∶6
5.下列说法中正确的是（ ）?
A.太阳是宇宙的中心?
B.太阳系中只存在太阳和它的八大行星?
C.太阳系是由太阳和若干行星以及它的卫星和彗星组成
D.以上说法都正确
6.正电子是电子的反粒子，它跟普通电子电荷量相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质.1997年年初和年底，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布；他们分别制造出9个和7个反氢原子.这是人类探索反物质的一大进步，你推测反氢原子的结构是（ ）?
A.由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成?
B.由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成?
C.由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成?
D.由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
7.加拿大萨德伯里中微子观察站的结果揭示了中微子失踪的原因，即观察到的中微子数目比理论值少是因为中微子在运动过程中转化为一个μ子和一个τ子.在上述研究中有以下说法，正确的是（ ）?
①若发现μ子和中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向相反.?
②若发现μ子和中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能一致.?
③若发现μ子和中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定一致.?
④若发现μ子和中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能相反.?
A.①③ B.②③?
C.③④ D.①②
8.阿尔法磁谱仪（简称AMS），是人类送入太空的第一台磁谱仪，其核心部分是中国研制的一台用铷铁硼材料制成的大型永磁体.AMS将在太空中寻找反物质、暗物质等，来回答有关宇宙起源的重要问题.反物质是指由质量相同但电荷符号相反的反电子（即正电子）、反质子和反中子组成的反原子构成的物质.AMS原理是利用这些物质的粒子在磁场中运动时表现出的不同特点来探测的.如图1所示，是三种等速粒子在永磁体形成的磁场内的运动轨迹，下面对这三种粒子判断可能正确的是（ ）
图1
A.粒子是反质子，粒子是反电子
B.粒子是反质子，粒子是反电子
C.粒子是反质子，粒子是反电子
D.粒子是反质子,粒子是反电子
9.下列说法中正确的是（ ）
A.质量相同、电荷等值而电性相反的粒子叫做反粒子
B.光子是传递电磁相互作用的，属于媒介子
C.轻子就是质量很轻的粒子
D.强子就是强相互作用的粒子
10. 1956年，李政道和杨振宁提出在弱相互作用中动量不守恒，并由吴健雄用放射源进行了实验验证，1957年李、杨两人为此获得诺贝尔物理学奖.的衰变方程是：→++，是反中微子，它的电荷量为零，静止质量可认为是零，则衰变产物的质量数和核电荷数分别为（ ）
A.60，28 B.60，26
C.59，26 D.59，28
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.按照现代的粒子理论，可以将粒子分为 、
和 三大类，从目前的观点看， 、 和 可以认为是今日的“基本粒子”.?
12.现在科学家们正在设法探寻“反物质”.所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，与其对应的正粒子具有相同的质量数和相同的电荷量，但电荷的符号相反.据此，若有“反α粒子”，则它的质量数为 ，电荷数为 .
三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.(10分)一个负电子和一个正电子相遇会发生湮灭而转化为一对光子，计算核反应中放出的能量（电子的质量为9.1×10-31 kg）.
14.(13分)太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和11H、42He等原子核组成的，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程为2+4→，并释放核能，这些核能最后转化为辐射能.根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段.为了简化，假定目前太阳全部由电子和H核组成.?
(1)为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量.已知地球半径=6.4×106 m，地球质量=6.0×1024 kg，日地中心的距离=1.5×1011 m,地球表面处的重力加速度10 m/s2,1年约为3.2×107 s，试估算目前太阳的质量.
(2)已知质子质量=1.6726×10-27 kg，质量=6.645 8×10-27 kg，电子质量=0.9×10-30 kg，光速c=3×108 m/s，求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能.?
(3)又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能1.35×103 W/m2.试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命？（估算结果只要求保留一位有效数字）?
15.（12分）已经证实，质子、中子都是由上夸克和下夸克的两种夸克组成，上夸克带电荷量为，下夸克带电荷量为，为电子所带电荷量的大小，如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离都是，=1.5×10-15 m，试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力（库仑力）.?
16.（13分）某一年，7颗人造卫星同时接收到来自远方的中子星发射的γ光子，经分析确认，1个负电子和1个正电子湮灭时放出2个频率相同的γ光子.已知负电子、正电子的静止质量=9.1×10-31 kg，又已知静止质量为的粒子，其能量和湮灭前的动量满足关系.式中为光速，若负电子、正电子的动量为零，求：（1）写出湮灭的核反应方程式；
（2）用动量的有关知识说明上述核反应不可能只放出一个光子；
（3）计算出γ光子的频率.
?
第八节 粒子和宇宙 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11． 12.
三、计算题
13.
14.
15.
16.
第八节 粒子和宇宙 参考答案
一、选择题
1. ACD 解析：媒介子、轻子和夸克在现代实验中还没有发现其内部结构，故A正确.反粒子带等量异种电荷，反粒子与其对应的粒子相遇时会发生湮灭现象，故C正确.质子是最早发现的强子，故D正确.
2. B 解析：根据反粒子的定义可以知道反氢原子是由和构成的.
3.B 解析：题目中给出的信息是u夸克与d夸克的带电荷量，故应从质子带一个元电荷的电荷量、中子不带电的角度考虑.?
4.C 解析：设带电荷量为，动量大小为的带电粒子垂直进入磁感应强度为的匀强磁场，其轨迹半径为，由牛顿第二定律和洛伦兹力公式，得?
有，
对于、介子，因电荷量相同，?
所以 ①?
考虑动量的矢量性，由图可知，与介子动量方向相反.?
据动量守恒定律，有：
②?
由①②得
所以.?
5.C 解析：太阳系中以太阳为中心，有八大行星绕太阳运行，有的行星还有卫星，此外还有2 000多颗比较小的小行星和彗星等，所以叙述较完整的是C项.通常我们所说的八大行星是指太阳系中较大的几颗行星，太阳系的组成中还有小行星和彗星.
6.B 解析：氢原子是由质子和电子构成，那么反氢原子也应由它们的反粒子构成，即反质子和反电子，因此选项B正确，选项A、C、D错误.
6.B 解析：对微观粒子运用动量守恒定律，关键在于明确动量守恒定律的适用条件，它包括高速运动物体和低速运动物体，包括宏观物体和微观物体，因此可由动量守恒定律得B正确.
8.C 解析：首先由左手定则可知，向左偏转的粒子带正电，向右偏转的粒子带负电，根据可知，等速的反质子比反电子的运动半径大；反质子带负电，反电子带正电，由此可得:可能为反质子，可能为反电子.
9.ABD 解析：所谓反粒子，即质量相同且电荷等值而电性及其他一些物理性质相反的粒子；强子是参与强相互作用的粒子；轻子的质量不一定很轻，如τ子的质量比核子的质量还大.
10.A 解析:根据核电荷数守恒得：，；根据质量数守恒得：，.故选项A是正确的.
二、填空题
11.媒介子 轻子 强子 媒介子 轻子 夸克?
12.4 -2?
三、计算题
13. ?
解析：负电子和一个正电子相遇会湮灭的核反应方程式为+→2γ，
由得
一个负电子和一个正电子相遇后湮灭放出的能量为
14.（1）2×1030 kg （2）4.2×10-12 J （3）1百亿年?
解析：（1）设为地球绕日心做匀速圆周运动的周期，则=3.2×107 s，
由万有引力定律和牛顿定律可知
①
地球表面处的重力加速度为
②?
由①②式联立解得太阳质量为?
kg=2×1030 kg.?
（2）根据太阳内部核聚变反应方程及质能方程，可求得该核反应每发生一次释放的核能为?
代入数值，得 J.?
（3）由题意可知太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应的次数为
×10%，?
太阳总共辐射出的能量为?
设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能为
?
所以太阳继续保持在主序星阶段的时间为
?
由以上各式解得
将题给数据代入，并以年为单位，可得?
1×1010 年1百亿年.
15.见解析 解析：质子带电，所以它是由2个上夸克和1个下夸克组成的，且三个夸克都位于等边三角形的三个顶点处，这时上夸克与上夸克之间的静电力应为
?
代入数值，得＝46 N，为斥力?
上夸克与下夸克之间的静电力为
?
代入数值，得23 N，为引力.
16.(1)+→2γ (2)见解析 （3）1.24×1020 Hz
解析：（1）+→2γ
（2）若只放出一个γ光子，则反应后总动量不为零，而反应前总动量为零，违反动量守恒定律，所以只放出一个γ光子是不可能的.?
（3）正、负电子湮灭前的动量为零，即项为零，可知其对应的能量为，光子的能量满足，得频率，代入数据解得≈1.24×1020 Hz.
第六节 核裂变
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.吸收一个慢中子后，分裂成和,还放出（ ）?
A.1个α粒子 B.3个中子?
C.10个中子 D.10个质子?
2.关于重核的裂变，以下说法正确的是（ ）
A.核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量?
B.中子从铀块中通过时，一定发生链式反应?
C.重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小?
D.由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核
时，要发生质量亏损，放出核能
3.重核的裂变就是（ ）?
A.重核分裂成核子的核反应?
B.重核分裂成许多质量很小的轻核的核反应?
C.重核分裂成两个或两个以上中等质量的核的核反应?
D.中等质量的核分裂为质量很小的轻核的核反应?
4.利用重核裂变释放核能时选用铀235核，主要原因是（ ）?
A.它裂变放出核能比其他重核裂变多?
B.它可能分裂成三部分或四部分?
C.它能自动裂变，与体积无关?
D.它比较容易发生链式反应?
5.（北京高考）目前核电站利用的核反应是（ ）
A.裂变，核燃料为铀?
B.聚变，核燃料为铀?
C.裂变，核燃料为氘?
D.聚变，核燃料为氘
6.原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等.在下列核反应中，属于核裂变反应的是（ ）
A.→+
B.→+
C.+→+?
D.+→++3
7.某国太平洋舰队一艘核潜艇在试航时，因消防系统出现意外故障，导致二十多人死亡.出事核潜艇型号为一攻击型核潜艇，核潜艇的动力来源为（ ）?
A.放射性元素衰变释放的能量?
B.重金属放出的化学能?
C.重核裂变释放的核能?
D.轻核聚变释放的核能
8.（天津高考）一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为+→++2,则下列叙述正确的是（ ）
A.X原子核中含有86个中子?
B.X原子核中含有 141个核子?
C.因为裂变时释放能量，根据,所以裂变后的总质量数增加
D.因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少
9.在核反应中，控制铀235核裂变反应速度的方法是（ ）?
A.使用浓缩铀?
B.改变铀块的临界体积?
C.通过自动控制装置改变镉棒插入的深度，以改变中子数?
D.利用石墨与中子的碰撞，来改变中子的速度
10.（福建福州质量检测）如图1所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象.下列说法中正确的是（ ）
图1
A.若能结合成，结合过程一定要释放能量
B.若能结合成，结合过程一定要吸收能量
C.若能分裂成，分裂过程一定要释放能量
D.若能分裂成，分裂过程一定要吸收能量
二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）
11.核反应堆中的燃料是 ，用石墨、重水等作为 使裂变时产生的中子速度减小，易于被铀核吸收，用镉棒来 以控制核反应的 ，再用水等流体在反应堆内外循环流动传输反应中产生的热量.?
12.裂变反应是目前核能利用中常用的反应.以原子核为燃料的反应堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为
+ → + + 3
235.0439 1.0087 138.9178 93.9154
反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量（以原子质量单位u为单位）.已知1 u的质量对应的能量为9.3×102 MeV，此裂变反应释放出的能量是 MeV.
三、计算题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.（12分）铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是+→++3
(1)试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量（、、、的质量分别为235.043 9u、140.913 9 u、91.897 3 u、1.008 7 u）;
（2）1 kg铀235原子核发生上述裂变时能放出多少核能？它相当于燃烧多少煤释放的能量？（煤的热值为2.94×107 J/kg）?
14.（12分）现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：+→+Zr+3+8+.?
(1)核反应方程中的是反中微子，它不带电，质量数为零.试确定生成物锆（Zr)的电荷数与质量数.
(2)已知铀（U)核的质量为235.043 9 u，中子的质量为1.008 7 u，钕（Nd)核的质量为,锆核的质量为89.904 7 u；又知1 u=1.660 6×10-27 kg.?
试计算1 kg铀235大约能产生的能量是多少？
15.（11分）核反应+→++10是铀核裂变反应中的一个，已知：的原子质量为，的原子质量为,的原子质量135.907 2 u，中子的质量为，求这个反应中释放的核能为多少MeV？(保留三位有效数字)?
16.（13分）在所有能源中核能具有能量密度大，地区适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能，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+→++X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，为X的个数，则X为 ，= ，以、、分别表示、、核的质量，、分别表示中子、质子的质量，为光在真空中的传播速度，则在上述核反应过程中放出的核能= .
（2）有一座发电能力为=1.00×106 kW的核电站，核能转化为电能的效率=40%，假定反应堆中发生的裂变反应全是本题（1）中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能=2.78×10-11 J，核的质量=390×10-27 kg，求每年（1年=3.15×107 s）消耗的的质量.
第六节 核裂变 答题纸
得分：
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11． 12.
三、计算题
13.
14.
15.
16.
第六节 核裂变 参考答案
一、选择题
1. C 解析：设放出的粒子的质量数为，电荷数为，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒.由题意可得?
?
则，
由此判定核反应放出的一定是中子，且个数是10，C选项正确.
2.D?
3.C 解析：核反应中把重核分裂成中等质量的核，并释放出核能的反应，称为裂变.?
4.D 解析：铀235俘获任何能量的中子都会发生裂变反应，吸收低能量的中子裂变的几率更大，D项正确.??
5. A 解析：目前核电站利用的核反应是重核裂变，主要原料是铀.所以A选项正确.
6.D 解析：裂变是重核俘获中子后变成中等质量的原子核，同时还要放出几个中子，故选项D正确.?
7.C 解析：核电站、核动力航空母舰、原子弹爆炸等都是利用重核裂变放出的核能.?
8. A 解析：核反应方程必须遵循电荷数和质量数守恒，则该核反应方程为：+→++2，则X原子核中有140个核子，有个中子，所以A正确，B错误.因为裂变时放出能量，由爱因斯坦质能方程，一定有质量减少，而原子核反应中的质量数仍守恒，所以C、D均错误.
9.C 解析：控制核反应堆中核反应的速度是靠调节中子数来实现的.?
10. AC解析：结合成时，平均质量减少，一定释放能量，选项A正确.裂变成时，原子核平均质量减少，也要释放能量，选项C正确.?
二、填空题
11.铀235 减速剂 吸收中子 速度?
12.1.8×102 解析：由题给核反应方程及其下面的数据可知：裂变之前的总质量为?
235.043 9 u+1.008 7 u=236.052 6 u，?
裂变之后的总质量为
138.917 8 u+93.915 4 u+3×1.008 7 u=235.859 3 u，?
质量亏损=236.052 6 u-235.859 3 u=0.193 3 u.??
因为1 u相当的能量为9.3×102 MeV?
所以0.193 3×9.3×102 MeV=1.8×102 MeV.?
三、计算题
13. (1)200.6 MeV （2）5.14×1026 MeV，相当于燃烧2 800 t煤.??
解析：（1）裂变反应的质量亏损为?
=(235.043 9+1.008 7-140.913 9-91.897 3-3×1.008 7) u=0.215 3 u?
一个铀235原子核裂变后释放的能量为?
0.215 3×931.5 MeV=200.6 MeV.?
（2）1 kg铀235原子核发生裂变时释放的总能量?
==2.56×1024×200.6 MeV＝5.14×1026 MeV?
设为煤的热值，1为煤的质量，?
有，所以?
kg=2 800 t?
14.（1）40 90 （2）8.12×1013 J?
解析：（1）锆的电荷数，质量数；核反应方程中应用符号表示.?
（2）1 kg铀235的铀核数为×6.02×1023，不考虑反应中生成的电子的质量，一个铀核反应发生的质量亏损为=0.212 u，1 kg铀235完全裂变产生的能量约为
=8.12×1013 J.?
15.141?解析：裂变反应的质量亏损为?
=(235.043 9+1.008 67-89.907 7-135.907 2-10×1.008 67) u=0.150 97 u?
所以这个反应中释放的核能为
0.150 97×931.5 MeV=141 MeV.?
16.（1） 3 ? (2)1 103.7 kg?
解析：（1）由反应方程可知：X为，为3，释放的能量为
＝.?
（２）因电站发电效率为40%，故电站消耗的功率为
＝2.5×106 kW?
电站每年消耗的能量为2.5×109×3.15×107 J=7.875×1016 J?
产生这些能量消耗的铀核的数目：2.83×1027 (个)?
每年消耗的质量为=2.83×1027×390×10-27 kg=1 103.7 kg.?
