人教版物理高二选修2-3第六章第一节核反应和核能同步训练
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| 名称 | 人教版物理高二选修2-3第六章第一节核反应和核能同步训练 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 484.0KB | ||
| 资源类型 | 素材 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2016-05-26 10:34:06 | ||
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文档简介
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人教版物理高二选修2-3第六章
第一节核反应和核能同步训练
一．选择题
1．太阳内部持续不断地发生着4个质子（）聚变为1个氦核（）的热核反应，核反应方程是，这个核反应释放出大量核能。已知质子、氦核、X的质量分别为、、，真空中的光速为c.下列说法中正确的是( )
A．方程中的X表示中子（）
B．方程中的X表示正电子（）
C．这个核反应中质量亏损
D．这个核反应中释放的核能
答案：B
解析：解答：根据核电荷数守恒可知，X的核电荷数为，质量数为4×1-4=0，则X是，故A错误、B正确.核反应过程中的质量亏损，故C错误.这个核反应中释放的核能为，故D错误.故选B．
分析：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为何种粒子．根据质量亏损，通过爱因斯坦质能方程求出释放的核能
2．下列表示重核裂变的方程是（ ）
A．
B．
C．
D．
答案：D
解析：解答：重核裂变的过程是质量较大的核分解为两个质量较小的中等质量的核，选项A是两个质量较小的核结合成一个中等质量的核，为聚变反应，选项A错。该方程是衰变方程，而不是裂变，选项B错。是卢瑟福发现质子的反应方程，不是衰变，选项C错。为铀核裂变反应，选项D对。
分析：重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核
3．下列说法正确的是（ ）
A．天然放射现象说明原子具有核式结构
B．20个原子核经过一个半衰期后，还有10个未发生衰变
C．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁，最多可释放出3种频率的光子
D．是核裂变反应方程
答案：C
解析：解答：粒子散射实验说明原子具有核式结构，所以A错误；半衰期是大量事件的统计规律，少数的不符合，所以B错误；一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时，有的跃迁到n=2，有的直接跃迁到n=1，在n=2上的会跃迁到n=1上，故有3种频率的光子发出，所以C正确；是衰变反应方程，所以D错误。
分析：天然放射现象说明原子核具有复杂结构；半衰期只适用于大量原子核而言；根据数学组合，即可求解；裂变是粒子轰击重核后分裂的反应，而衰变是自发的
4．核反应方程式 + → + +k X ，式子中（ ）
A．X为质子，k=3 B．X为质子，k=4 C．X为中子，k =3 D．X为中子，k =4
答案：C
解析：解答：核反应方程知道：根据两边的质子数可知：X的质子数为零，根据质量守恒得：k个X的质量数为3，则X是中子，k=3，选项C 正确。
分析：核反应前后遵循质子数守恒和质量数守恒
5．在核反应方程：+x中，x表示（ ）
A．质子 B．中子 C．电子 D．正电子
答案：B
解析：解答：设X的质子数为m，质量数为n，则有：4+2=m+6，9+4=12+n，所以m=0，n=1，即X为中子．
故选：B
分析：根据核反应方程中的质量数和电荷数守恒判断出X的质子数和质量数，即可判断X是那种粒子
6．2011年3月11日，日本发生里氏9.0级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄露的污染物中含有和两种放射性元素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射，其中的衰变方程为 ，其半衰期为8天。下列说法不正确的是( )
A．该核反应是衰变
B．原子核中含有78个中子
C．经过16天，75％的原子核发生了衰变
D．虽然该反应出现质量亏损，但核反应前后的原子核总质量数不变
答案：A
解析：解答：本题考查的是原子核的组成.核反应.半衰期等原子物理知识。该核反应是β衰变，选项A错误；的中子数为131-53=78，选项B正确；16天为两个半衰期，有的发生了衰变，选项C正确；核反应前后，电荷数和质量数守恒，选项D正确。
分析：衰变过程是原子核自发的，满足质量数与质子数守恒，而原子核由中子与质子组成
7．下列说法正确的是 ( )
A.是衰变
B.是原子核的人工转变
C.是核裂变
D.是原子核的人工转变
答案：D
解析：解答：衰变是原子核不稳定自发产生射线，反应物只有一个，不需其它粒子轰击，选项A错误。是核聚变反应，选项B错误。是衰变，选项C错误。是原子核人工核转变，第一次人工发现放射性同位素，选项D正确。故选D。
分析：满足质量数与质子数守恒，而原子核由中子与质子组成
8．一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核，其核反应方程是，以下说法正确的是( )
A．X是质子，反应过程中有质量亏损
B．X是中子，反应过程中有质量亏损
C．X是质子，反应过程中没有质量亏损
D．X是中子，反应过程中没有质量亏损
答案：B
解析：解答：一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核，其核反应方程是，根据质量数和电荷数守恒，X应为，在反应过程中有能量释放，根据爱因斯坦的质能方程，有质量亏损，B正确。
分析：解答本题的关键是理解书写核反应方程的原则：质量数和电荷数守恒
9．以下说法正确的是（ ）
A．粒子散射实验说明原子具有复杂结构
B．具有放射性的物体发出的射线对人体都是有害的
C．氢原子能吸收任意频率光子并跃迁到高能态
D．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
答案：A
解析：解答：粒子穿过散射实验现象为绝大多数α粒子穿过金箔后按原方向运动，少数发生很大偏转，甚至有的被弹回．说明原子的绝大部分质量和所有的正电荷都集中在一个很小的核上，即原子具有复杂结构，选项A正确。放射性物质释放的射线对人体有没有害主要是看量的问题.放射量合适可以治疗疾病,可以保存食品等.如果多了就有危害了，选项B错误。根据波尔理论，氢原子只能吸收特定频率的光子从低能级跃迁至高能级，满足，选项C错误。太阳辐射能量来源于氢核的核聚变反应，选项D错误。故选A。
分析：天然放射现象说明原子核内部有复杂结构，α粒子散射实验说明原子有复杂的结构．卢瑟福第一次用α粒子轰击氮核完成了原子核的人工转变并发现了质子．玻尔原子模型提出能量量子化．一群氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子
10．下列说法中正确的是（ ）
A．重核裂变需要吸收能量
B．原子核经过6次衰变和4次衰变后成为原子核
C．用升温、加压或发生化学反应的方法可以改变放射性元素的半衰期
D．射线比射线的穿透能力更强
答案：B
解析：解答：重核裂变有质量亏损，由爱因斯坦质能方程知要释放大量核能，选项A错误。根据核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可得：，，，选项B正确。半衰期只有原子核本身决定，与外部因素无关，故C错误。射线的能量越大，穿透能力越强，故的穿透能力依次增强，选项D错误。故选B。
分析：太阳的辐射能量主要来自太阳内部的聚变反应，并非核裂变反应；写出衰变方程，根据原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4，一次β衰变后电荷数增加1，质量数不变，分析求解．半衰期是原子核本身的特性，与其它因素无关
11．下列关于原子和原子核的说法不正确的是（ ）
A．衰变现象说明电子是原予核的组成部分
B．波尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C．放射性元素的半衰期与温度的变化无关
D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越不牢固
答案：A
解析：解答：衰变释放的电子是原子核内的一个中子裂变为一个质子和一个电子，而不是来自于原子核内部的电子答案A错。波尔理论的假设两个主要的观点就是轨道量子化和能量的量子化，答案B对。放射性元素的半衰期是原子核内部的反应，温度变化不能影响原子核内部的变化因此半衰期与温度的变化无关答案C对。比结合能越小表示把原子核拆分成核子所需能量越小，即结合越不牢固。答案D对。
分析：原子核结构和原子核反应
12．如图所示为α粒子穿过充满氮气的云室时拍摄的照片，在许多α粒子的径迹中有一条发生了分叉，分叉后有一条细而长的径迹和一条粗而短的径迹，则( )
A.细而长的是α粒子的径迹
B.粗而短的是氧核的径迹
C.细而长的是氧核的径迹
D.粗而短的是质子的径迹
答案：B
解析：解答：根据电荷数守恒质量数守恒，α粒子与氮核发生核反应，产生氧核和质子，则粗而短的是氧核的径迹，细而长的是质子的径迹．故B正确，A、C、D错误．故选B．
分析：α粒子穿过充满氮气的云室，与氮核发生核反应，产生氧核和质子
13．以下几个原子核反应中，X代表α粒子的反应式是 ( )
A．He+Be→C+X
B．Th→Pa+X
C．H+H→n+X
D．P→Si+X
答案：C
解析：解答：据核反应过程中，反应前后反应物和生成物的质量数和电荷数守恒，A选项中X的质量数和电荷数分别是1和0，所以错误；B选项中，X的质量数和电荷数分别为0和-1，所以错误；C选项中，X的质量数和电荷数分别为4和2，C选项正确；D选项中，X的质量数和电荷数分别为0和1，所以错误。
分析：原子核在发生核反应时，反应前后的质量数守恒，核电荷数守恒．
14．某核反应方程为。已知的质量为2.0136，的质量为3.018，的质量为，X的质量为1.0087。则下列说法中正确的是（ ）
A. X是质子，该反应释放能量
B. X是中子，该反应释放能量
C. X是质子，该反应吸收能量
D. X是中子，该反应吸收能量
答案：B
解析：解答：据核反应过程中，反应前后质量数和电荷数守恒，则有：X的质量数为1，电荷数为0，所以X是中子；据质量亏损有：反应前的总质量为：5.0316u，反应后的总质量为：5.0113u，反应前的总质量大于反应后的总质量，所以该反应释放能量，B选项正确。
分析：根据核反应方程质量数和核电荷数守恒求出X．
应用质能方程△E=△mc2判断是吸收能量还是释放能量．
15．以下说法中正确的是（ ）
A．原子的核式结构学说，是卢瑟福根据天然放射实验提出来的
B．核反应方程：Be＋He―→C＋X中的X为质子
C.C的半衰期为5730年，若测得一古生物遗骸中的C含量只有活体中的，则此遗骸距今约有17 190年
D．一群氢原子处在n＝4的能级，跃迁到较低能级时，辐射的光谱线条数为4条
答案：C
解析：解答：卢瑟福的散射实验证实了原子的核式结构，选项A错误；由质量数、电荷数守恒知B选项中X应为中子，选项B错误；生物遗骸中的C含量只有活体中的，说明经过3个半衰期，既3×5730=17190年，选项C正确；一群氢原子从n＝4的能级向低能级跃迁时，辐射的光谱线条数为6条，选项D错误。
分析：从低能级向高能级跃迁时要吸收光子，根据半衰期求生物的年代，在α粒子散射实验中提出了核式结构，汤姆生发现电子，原子弹是利用了核裂变的原理
二．填空题
16．天然放射性元素Pu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Pb、Pb、Pb中的一种）
答案：8|4|Pb
解析：解答：设发生了x次α衰变和y次β衰变，设生成的铅的同位素质量数为m，则有：
2x-y+82=94，239=m+4x，根据题意m可能为206、207、208，而x，y为整数，由数学知识可知，m=207，x=8，y=4．
分析：根据衰变过程中质量数和电荷数守恒可以判断发生α和β衰变的次数，然后即可进一步确定是那种同位素
17．原子核经过 次衰变， 次衰变，变为原子核.
答案：1|2
解析：解答：设经过m次衰变，n次衰变，根据核反应方程中遵守电荷数和质量数守恒可知，，解得m=1，n=2．
分析：在α衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，在β衰变的过程中，电荷数增1，质量数不变，根据这一特点，求出α衰变和β衰变的次数
18．历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后的质子H轰击静止的X，生成两个He。上述核反应方程中的X核的质子数为 ，中子数为 。
答案：3|4
解析：解答：据核反应前后质量数和电荷数守恒得：A=8-1=7，Z=4-1=3，而中子数等于质量数减去电荷数：n=A-Z=7-3=4。
分析：根据质量数守恒和电荷数守恒进行配平，书写核反应方程式，即可求解
19．请将下列两个核反应方程补充完整。
①＋＋ ；②＋＋＋ ；
答案：|2
解析：解答：①产生的粒子质量数为：4＋14－17＝1，电荷数为：2＋7－8＝1，所以粒子为；②产生的粒子质量数为：235＋1－140－94＝2，电荷数为：92＋0－54－38＝0，所以粒子为2个中子，即2
分析：核反应方程中满足质量数、电荷数的守恒
20． U经过m次α衰变和n次β衰变，变成Pb，则m＝ ，n＝ .
答案：7|4
解析：解答：衰变方程为：U，在衰变过程中质量数守恒，电荷数守恒，
即：，，可得，，
分析：原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4，一次β衰变后电荷数增加1，质量数不变，
根据衰变过程中质量数和电荷数守恒求解m，n
三．计算题
21．“人造太阳”并不是像太阳一样悬挂在天空，而是建造在地球上的受控热核聚变反应堆或核聚变电站，它能像太阳一样通过核聚变反应放出能量，进而发电，在合肥科学岛，我国最新一代核聚变实验装置“EAST”首次成功获得电流超过200 kA．时间近3 s的高温等离子放电，人造太阳能来自下面的反应：4个质子(氢核)聚变成1个a粒子，同时发射2个正电子和2个没有静止质量的中微子，“人造太阳”的总功率为P，质子、氢核、正电的质分别为，真空中的光速为c．
(1)写出核反应方程；
答案：
(2)求核反应所释放的能量△E
答案：
(3)求在时间内参与上述热核反应的质子数目。
答案：
解析：解答：（1）核反应方程式：。（2）质量亏损为，根据爱因斯坦质能方程，核反应所释放的能量为。（3）设时间内参与热核反应的质子数为,依据能量关系有,解得。
分析：根据电荷数守恒、质量数守恒确定未知粒子的种类，根据爱因斯坦质能方程求出释放的核能
22．一个静止的铀核（原子质量为232.0372u）放出一个α粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核（原子质量为228.0287u）。（已知：原子质量单位1u=1.67×10—27kg，1u相当于931MeV）。
（1）写出核衰变反应方程并算出该核衰变反应中释放出的核能；
答案：根据质量数和能量束守恒可得：，在根据质能方程代入数据可求：释放出的核能为5.49MeV
（2）假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能有多大？
答案：根据动量守恒得：，由题意知核能全部转化为动能即：，代入数据可求：．
解析：解答：（1）根据质量数和能量束守恒可得：，在根据质能方程代入数据可求：释放出的核能为5.49MeV；（2）根据动量守恒得：，由题意知核能全部转化为动能即：，代入数据可求：．
分析：①根据质量亏损，结合爱因斯坦光电效应方程求出释放的核能．②根据动量守恒定律得出两粒子的动量大小关系，结合动能和动量的关系求出动能
23．静止的氮核被速度为v0的中子击中生成碳核和另一种原子核甲，已知与甲核的速度方向和碰撞前中子的速度方向一致，碰后碳核与甲核的动量之比为l：1．
（1）写出核反应方程式．
答案：
（2）求与甲核的速度各是多大
答案：设中子质量为m0，核质量12mC，氚核质量为m甲，的速度v1，氚核的速度v
由动量守恒得
m0v0=12mC v1+m甲v
即m0v0=12 m0 v1+3 m0v
又因为与氚核动量比为1：l，即12m0 v1= m甲 v
即12 m0 v1=3 m0v甲
联立以上两个方程，得：v1 =
v=
解析：解答：（1） 生成的甲核是氚核 （2）设中子质量为m0，核质量12mC，氚核质量为m甲，的速度v1，氚核的速度v
由动量守恒得
m0v0=12mC v1+m甲v
即m0v0=12 m0 v1+3 m0v
又因为与氚核动量比为1：l，即12m0 v1= m甲 v
即12 m0 v1=3 m0v甲
联立以上两个方程，得：v1 =
v=
分析：（1）在核反应中质量数与核电荷数守恒，根据质量数与核电荷数守恒，写出核反应方程式．（2）在核反应过程中，系统动量守恒定律可以求出原子核的速度
24．静止在匀强磁场中的原子核，俘获一个速度为7.7×104 m/s 的中子而发生核反应放出α粒子后变成一个新原子核，已知中子速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子速度为：2×104m/s，方向与中子速度方向相同，求：
（1）生成的新核是什么？写出核反应方程式。
答案：氚核
（2）生成的新核的速度大小和方向。
答案：，与速度方向与反应前中子速度方向相反
（3）若α粒子与新核间相互作用不计，则二者在磁场中运动轨道半径之比及周期之比各为多少？
答案：两粒子均由洛伦兹力提供向心力，其半径之比：
带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期：，故这两个粒子的周期之比为：
解析：解答：（1）生成的新核是氚核，核反应方程式： （2）由动量守恒定律 ，
故，与速度方向与反应前中子速度方向相反
（3）两粒子均由洛伦兹力提供向心力，其半径之比：
带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期：，故这两个粒子的周期之比为：
分析：根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程．
通过动量守恒定律求出未知粒子的速度大小和方向．
根据半径和周期公式可求解
25． 1928年，德国物理学家玻特用α粒子轰击轻金属铍时，发现有一种贯穿能力很强的中性射线．查德威克测出了它的速度不到光速的十分之一，否定了是γ射线的看法，他用这种射线与氢核和氮核分别发生碰撞，求出了这种中性粒子的质量，从而发现了中子．
（1）请写出α粒子轰击铍核（）得到中子的方程式．
答案：
（2）若中子以速度v0与一质量为mN的静止氮核发生碰撞，测得中子反向弹回的速率为v1，氮核碰后的速率为v2，则中子的质量m等于多少？
答案：由动量守恒定律有 ，解得
解析：解答：（1）（2）由动量守恒定律有 ，解得
分析：①根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程式；②根据动量守恒定律列式求解即可
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人教版物理高二选修2-3第六章
第一节核反应和核能同步训练
一．选择题
1．太阳内部持续不断地发生着4个质子（）聚变为1个氦核（）的热核反应，核反应方程是，这个核反应释放出大量核能。已知质子、氦核、X的质量分别为、、，真空中的光速为c.下列说法中正确的是( )
A．方程中的X表示中子（）
B．方程中的X表示正电子（）
C．这个核反应中质量亏损
D．这个核反应中释放的核能
答案：B
解析：解答：根据核电荷数守恒可知，X的核电荷数为，质量数为4×1-4=0，则X是，故A错误、B正确.核反应过程中的质量亏损，故C错误.这个核反应中释放的核能为，故D错误.故选B．
分析：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为何种粒子．根据质量亏损，通过爱因斯坦质能方程求出释放的核能
2．下列表示重核裂变的方程是（ ）
A．
B．
C．
D．
答案：D
解析：解答：重核裂变的过程是质量较大的核分解为两个质量较小的中等质量的核，选项A是两个质量较小的核结合成一个中等质量的核，为聚变反应，选项A错。该方程是衰变方程，而不是裂变，选项B错。是卢瑟福发现质子的反应方程，不是衰变，选项C错。为铀核裂变反应，选项D对。
分析：重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核
3．下列说法正确的是（ ）
A．天然放射现象说明原子具有核式结构
B．20个原子核经过一个半衰期后，还有10个未发生衰变
C．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁，最多可释放出3种频率的光子
D．是核裂变反应方程
答案：C
解析：解答：粒子散射实验说明原子具有核式结构，所以A错误；半衰期是大量事件的统计规律，少数的不符合，所以B错误；一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时，有的跃迁到n=2，有的直接跃迁到n=1，在n=2上的会跃迁到n=1上，故有3种频率的光子发出，所以C正确；是衰变反应方程，所以D错误。
分析：天然放射现象说明原子核具有复杂结构；半衰期只适用于大量原子核而言；根据数学组合，即可求解；裂变是粒子轰击重核后分裂的反应，而衰变是自发的
4．核反应方程式 + → + +k X ，式子中（ ）
A．X为质子，k=3 B．X为质子，k=4 C．X为中子，k =3 D．X为中子，k =4
答案：C
解析：解答：核反应方程知道：根据两边的质子数可知：X的质子数为零，根据质量守恒得：k个X的质量数为3，则X是中子，k=3，选项C 正确。
分析：核反应前后遵循质子数守恒和质量数守恒
5．在核反应方程：+x中，x表示（ ）
A．质子 B．中子 C．电子 D．正电子
答案：B
解析：解答：设X的质子数为m，质量数为n，则有：4+2=m+6，9+4=12+n，所以m=0，n=1，即X为中子．
故选：B
分析：根据核反应方程中的质量数和电荷数守恒判断出X的质子数和质量数，即可判断X是那种粒子
6．2011年3月11日，日本发生里氏9.0级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄露的污染物中含有和两种放射性元素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射，其中的衰变方程为 ，其半衰期为8天。下列说法不正确的是( )
A．该核反应是衰变
B．原子核中含有78个中子
C．经过16天，75％的原子核发生了衰变
D．虽然该反应出现质量亏损，但核反应前后的原子核总质量数不变
答案：A
解析：解答：本题考查的是原子核的组成.核反应.半衰期等原子物理知识。该核反应是β衰变，选项A错误；的中子数为131-53=78，选项B正确；16天为两个半衰期，有的发生了衰变，选项C正确；核反应前后，电荷数和质量数守恒，选项D正确。
分析：衰变过程是原子核自发的，满足质量数与质子数守恒，而原子核由中子与质子组成
7．下列说法正确的是 ( )
A.是衰变
B.是原子核的人工转变
C.是核裂变
D.是原子核的人工转变
答案：D
解析：解答：衰变是原子核不稳定自发产生射线，反应物只有一个，不需其它粒子轰击，选项A错误。是核聚变反应，选项B错误。是衰变，选项C错误。是原子核人工核转变，第一次人工发现放射性同位素，选项D正确。故选D。
分析：满足质量数与质子数守恒，而原子核由中子与质子组成
8．一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核，其核反应方程是，以下说法正确的是( )
A．X是质子，反应过程中有质量亏损
B．X是中子，反应过程中有质量亏损
C．X是质子，反应过程中没有质量亏损
D．X是中子，反应过程中没有质量亏损
答案：B
解析：解答：一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核，其核反应方程是，根据质量数和电荷数守恒，X应为，在反应过程中有能量释放，根据爱因斯坦的质能方程，有质量亏损，B正确。
分析：解答本题的关键是理解书写核反应方程的原则：质量数和电荷数守恒
9．以下说法正确的是（ ）
A．粒子散射实验说明原子具有复杂结构
B．具有放射性的物体发出的射线对人体都是有害的
C．氢原子能吸收任意频率光子并跃迁到高能态
D．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
答案：A
解析：解答：粒子穿过散射实验现象为绝大多数α粒子穿过金箔后按原方向运动，少数发生很大偏转，甚至有的被弹回．说明原子的绝大部分质量和所有的正电荷都集中在一个很小的核上，即原子具有复杂结构，选项A正确。放射性物质释放的射线对人体有没有害主要是看量的问题.放射量合适可以治疗疾病,可以保存食品等.如果多了就有危害了，选项B错误。根据波尔理论，氢原子只能吸收特定频率的光子从低能级跃迁至高能级，满足，选项C错误。太阳辐射能量来源于氢核的核聚变反应，选项D错误。故选A。
分析：天然放射现象说明原子核内部有复杂结构，α粒子散射实验说明原子有复杂的结构．卢瑟福第一次用α粒子轰击氮核完成了原子核的人工转变并发现了质子．玻尔原子模型提出能量量子化．一群氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子
10．下列说法中正确的是（ ）
A．重核裂变需要吸收能量
B．原子核经过6次衰变和4次衰变后成为原子核
C．用升温、加压或发生化学反应的方法可以改变放射性元素的半衰期
D．射线比射线的穿透能力更强
答案：B
解析：解答：重核裂变有质量亏损，由爱因斯坦质能方程知要释放大量核能，选项A错误。根据核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可得：，，，选项B正确。半衰期只有原子核本身决定，与外部因素无关，故C错误。射线的能量越大，穿透能力越强，故的穿透能力依次增强，选项D错误。故选B。
分析：太阳的辐射能量主要来自太阳内部的聚变反应，并非核裂变反应；写出衰变方程，根据原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4，一次β衰变后电荷数增加1，质量数不变，分析求解．半衰期是原子核本身的特性，与其它因素无关
11．下列关于原子和原子核的说法不正确的是（ ）
A．衰变现象说明电子是原予核的组成部分
B．波尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C．放射性元素的半衰期与温度的变化无关
D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越不牢固
答案：A
解析：解答：衰变释放的电子是原子核内的一个中子裂变为一个质子和一个电子，而不是来自于原子核内部的电子答案A错。波尔理论的假设两个主要的观点就是轨道量子化和能量的量子化，答案B对。放射性元素的半衰期是原子核内部的反应，温度变化不能影响原子核内部的变化因此半衰期与温度的变化无关答案C对。比结合能越小表示把原子核拆分成核子所需能量越小，即结合越不牢固。答案D对。
分析：原子核结构和原子核反应
12．如图所示为α粒子穿过充满氮气的云室时拍摄的照片，在许多α粒子的径迹中有一条发生了分叉，分叉后有一条细而长的径迹和一条粗而短的径迹，则( )
A.细而长的是α粒子的径迹
B.粗而短的是氧核的径迹
C.细而长的是氧核的径迹
D.粗而短的是质子的径迹
答案：B
解析：解答：根据电荷数守恒质量数守恒，α粒子与氮核发生核反应，产生氧核和质子，则粗而短的是氧核的径迹，细而长的是质子的径迹．故B正确，A、C、D错误．故选B．
分析：α粒子穿过充满氮气的云室，与氮核发生核反应，产生氧核和质子
13．以下几个原子核反应中，X代表α粒子的反应式是 ( )
A．He+Be→C+X
B．Th→Pa+X
C．H+H→n+X
D．P→Si+X
答案：C
解析：解答：据核反应过程中，反应前后反应物和生成物的质量数和电荷数守恒，A选项中X的质量数和电荷数分别是1和0，所以错误；B选项中，X的质量数和电荷数分别为0和-1，所以错误；C选项中，X的质量数和电荷数分别为4和2，C选项正确；D选项中，X的质量数和电荷数分别为0和1，所以错误。
分析：原子核在发生核反应时，反应前后的质量数守恒，核电荷数守恒．
14．某核反应方程为。已知的质量为2.0136，的质量为3.018，的质量为，X的质量为1.0087。则下列说法中正确的是（ ）
A. X是质子，该反应释放能量
B. X是中子，该反应释放能量
C. X是质子，该反应吸收能量
D. X是中子，该反应吸收能量
答案：B
解析：解答：据核反应过程中，反应前后质量数和电荷数守恒，则有：X的质量数为1，电荷数为0，所以X是中子；据质量亏损有：反应前的总质量为：5.0316u，反应后的总质量为：5.0113u，反应前的总质量大于反应后的总质量，所以该反应释放能量，B选项正确。
分析：根据核反应方程质量数和核电荷数守恒求出X．
应用质能方程△E=△mc2判断是吸收能量还是释放能量．
15．以下说法中正确的是（ ）
A．原子的核式结构学说，是卢瑟福根据天然放射实验提出来的
B．核反应方程：Be＋He―→C＋X中的X为质子
C.C的半衰期为5730年，若测得一古生物遗骸中的C含量只有活体中的，则此遗骸距今约有17 190年
D．一群氢原子处在n＝4的能级，跃迁到较低能级时，辐射的光谱线条数为4条
答案：C
解析：解答：卢瑟福的散射实验证实了原子的核式结构，选项A错误；由质量数、电荷数守恒知B选项中X应为中子，选项B错误；生物遗骸中的C含量只有活体中的，说明经过3个半衰期，既3×5730=17190年，选项C正确；一群氢原子从n＝4的能级向低能级跃迁时，辐射的光谱线条数为6条，选项D错误。
分析：从低能级向高能级跃迁时要吸收光子，根据半衰期求生物的年代，在α粒子散射实验中提出了核式结构，汤姆生发现电子，原子弹是利用了核裂变的原理
二．填空题
16．天然放射性元素Pu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Pb、Pb、Pb中的一种）
答案：8|4|Pb
解析：解答：设发生了x次α衰变和y次β衰变，设生成的铅的同位素质量数为m，则有：
2x-y+82=94，239=m+4x，根据题意m可能为206、207、208，而x，y为整数，由数学知识可知，m=207，x=8，y=4．
分析：根据衰变过程中质量数和电荷数守恒可以判断发生α和β衰变的次数，然后即可进一步确定是那种同位素
17．原子核经过 次衰变， 次衰变，变为原子核.
答案：1|2
解析：解答：设经过m次衰变，n次衰变，根据核反应方程中遵守电荷数和质量数守恒可知，，解得m=1，n=2．
分析：在α衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，在β衰变的过程中，电荷数增1，质量数不变，根据这一特点，求出α衰变和β衰变的次数
18．历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后的质子H轰击静止的X，生成两个He。上述核反应方程中的X核的质子数为 ，中子数为 。
答案：3|4
解析：解答：据核反应前后质量数和电荷数守恒得：A=8-1=7，Z=4-1=3，而中子数等于质量数减去电荷数：n=A-Z=7-3=4。
分析：根据质量数守恒和电荷数守恒进行配平，书写核反应方程式，即可求解
19．请将下列两个核反应方程补充完整。
①＋＋ ；②＋＋＋ ；
答案：|2
解析：解答：①产生的粒子质量数为：4＋14－17＝1，电荷数为：2＋7－8＝1，所以粒子为；②产生的粒子质量数为：235＋1－140－94＝2，电荷数为：92＋0－54－38＝0，所以粒子为2个中子，即2
分析：核反应方程中满足质量数、电荷数的守恒
20． U经过m次α衰变和n次β衰变，变成Pb，则m＝ ，n＝ .
答案：7|4
解析：解答：衰变方程为：U，在衰变过程中质量数守恒，电荷数守恒，
即：，，可得，，
分析：原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4，一次β衰变后电荷数增加1，质量数不变，
根据衰变过程中质量数和电荷数守恒求解m，n
三．计算题
21．“人造太阳”并不是像太阳一样悬挂在天空，而是建造在地球上的受控热核聚变反应堆或核聚变电站，它能像太阳一样通过核聚变反应放出能量，进而发电，在合肥科学岛，我国最新一代核聚变实验装置“EAST”首次成功获得电流超过200 kA．时间近3 s的高温等离子放电，人造太阳能来自下面的反应：4个质子(氢核)聚变成1个a粒子，同时发射2个正电子和2个没有静止质量的中微子，“人造太阳”的总功率为P，质子、氢核、正电的质分别为，真空中的光速为c．
(1)写出核反应方程；
答案：
(2)求核反应所释放的能量△E
答案：
(3)求在时间内参与上述热核反应的质子数目。
答案：
解析：解答：（1）核反应方程式：。（2）质量亏损为，根据爱因斯坦质能方程，核反应所释放的能量为。（3）设时间内参与热核反应的质子数为,依据能量关系有,解得。
分析：根据电荷数守恒、质量数守恒确定未知粒子的种类，根据爱因斯坦质能方程求出释放的核能
22．一个静止的铀核（原子质量为232.0372u）放出一个α粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核（原子质量为228.0287u）。（已知：原子质量单位1u=1.67×10—27kg，1u相当于931MeV）。
（1）写出核衰变反应方程并算出该核衰变反应中释放出的核能；
答案：根据质量数和能量束守恒可得：，在根据质能方程代入数据可求：释放出的核能为5.49MeV
（2）假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能有多大？
答案：根据动量守恒得：，由题意知核能全部转化为动能即：，代入数据可求：．
解析：解答：（1）根据质量数和能量束守恒可得：，在根据质能方程代入数据可求：释放出的核能为5.49MeV；（2）根据动量守恒得：，由题意知核能全部转化为动能即：，代入数据可求：．
分析：①根据质量亏损，结合爱因斯坦光电效应方程求出释放的核能．②根据动量守恒定律得出两粒子的动量大小关系，结合动能和动量的关系求出动能
23．静止的氮核被速度为v0的中子击中生成碳核和另一种原子核甲，已知与甲核的速度方向和碰撞前中子的速度方向一致，碰后碳核与甲核的动量之比为l：1．
（1）写出核反应方程式．
答案：
（2）求与甲核的速度各是多大
答案：设中子质量为m0，核质量12mC，氚核质量为m甲，的速度v1，氚核的速度v
由动量守恒得
m0v0=12mC v1+m甲v
即m0v0=12 m0 v1+3 m0v
又因为与氚核动量比为1：l，即12m0 v1= m甲 v
即12 m0 v1=3 m0v甲
联立以上两个方程，得：v1 =
v=
解析：解答：（1） 生成的甲核是氚核 （2）设中子质量为m0，核质量12mC，氚核质量为m甲，的速度v1，氚核的速度v
由动量守恒得
m0v0=12mC v1+m甲v
即m0v0=12 m0 v1+3 m0v
又因为与氚核动量比为1：l，即12m0 v1= m甲 v
即12 m0 v1=3 m0v甲
联立以上两个方程，得：v1 =
v=
分析：（1）在核反应中质量数与核电荷数守恒，根据质量数与核电荷数守恒，写出核反应方程式．（2）在核反应过程中，系统动量守恒定律可以求出原子核的速度
24．静止在匀强磁场中的原子核，俘获一个速度为7.7×104 m/s 的中子而发生核反应放出α粒子后变成一个新原子核，已知中子速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子速度为：2×104m/s，方向与中子速度方向相同，求：
（1）生成的新核是什么？写出核反应方程式。
答案：氚核
（2）生成的新核的速度大小和方向。
答案：，与速度方向与反应前中子速度方向相反
（3）若α粒子与新核间相互作用不计，则二者在磁场中运动轨道半径之比及周期之比各为多少？
答案：两粒子均由洛伦兹力提供向心力，其半径之比：
带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期：，故这两个粒子的周期之比为：
解析：解答：（1）生成的新核是氚核，核反应方程式： （2）由动量守恒定律 ，
故，与速度方向与反应前中子速度方向相反
（3）两粒子均由洛伦兹力提供向心力，其半径之比：
带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期：，故这两个粒子的周期之比为：
分析：根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程．
通过动量守恒定律求出未知粒子的速度大小和方向．
根据半径和周期公式可求解
25． 1928年，德国物理学家玻特用α粒子轰击轻金属铍时，发现有一种贯穿能力很强的中性射线．查德威克测出了它的速度不到光速的十分之一，否定了是γ射线的看法，他用这种射线与氢核和氮核分别发生碰撞，求出了这种中性粒子的质量，从而发现了中子．
（1）请写出α粒子轰击铍核（）得到中子的方程式．
答案：
（2）若中子以速度v0与一质量为mN的静止氮核发生碰撞，测得中子反向弹回的速率为v1，氮核碰后的速率为v2，则中子的质量m等于多少？
答案：由动量守恒定律有 ，解得
解析：解答：（1）（2）由动量守恒定律有 ，解得
分析：①根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程式；②根据动量守恒定律列式求解即可
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