19.1 原子核的组成
新提升·课时作业
基础达标
1．天然放射现象的发现揭示了( )
A．原子不可再分
B．原子的核式结构
C．原子核还可再分
D．原子核由质子和中子组成
【解析】 按照人们认识的发展过程，自汤姆生发现电子，以及原子是中性的这一事实，认为原子应由电子和带正电的部分组成，即原子还可再分，故A错．卢瑟福由α粒子散射的现象，提出了原子的核式结构学说，并为人们接受，即B亦不对．天然放射现象(贝克勒尔最早发现)表明原子核并非绝对稳定，也可以变化，即核还可再分，即C正确．原子核中发现中子、质子是在人工转变条件下发现的，故D也不正确．所以本题正确选项应为C.
【答案】 C
2．一个原来静止的U原子核，辐射出α粒子，它的两个产物在垂直于它们速度方向的匀强磁场中运动，它们的轨迹和运动方向(图中用箭头表示)可能是下图中哪一个(下图中半径大小没有按比例画)( )【来源：21cnj*y.co*m】
【解析】 由于发生的是α衰变，产生物是两个带正电的粒子，根据动量守恒Mv1＋mvα＝0知这两个新核的运动方向相反，受到的洛伦兹力方向相反，即轨迹应该是外切圆，再利用左手定则，判断洛伦兹力方向，可知选项D是正确的．21教育网
【答案】 D
3．(多选)已知Ra是Ra的一种同位素，则下列说法正确的是( )
A．它们具有相同的质子数和不同的质量数
B．它们具有相同的中子数和不同的原子序数
C．它们具有相同的核电荷数和不同的中子数
D．它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质
【解析】 原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的，且原子核内的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和．由此知这两种镭的同位素核内的质子数均为88，核子数分别为228和226，中子数分别为140和138；原子的化学性质由核外电子数决定，因为它们的核外电子数相同，所以它们的化学性质也相同．故选A、C.
【答案】 AC
4．如图(甲)是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图(乙)是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图(乙)中的检查是利用了哪种射线( )
A．α射线 B．β射线
C．γ射线 D．三种射线都可以
【解析】 由题意可知，工业上需用射线检查金属内部的伤痕，由题图(甲)可知，三种射线中γ射线穿透力最强，而α射线、β射线都不能穿透钢板，所以答案为C.
【答案】 C
5．如图所示，某种元素的不同同位素的原子核内的中子数N与原子核质量数A的关系是( )
【解析】 元素的不同同位素的原子核内质子数是一定的，只是中子数不同，设质子数为Q，则N＋Q＝A，故N＝A－Q，Q是定值，故选C.21·cn·jy·com
【答案】 C
6．关于γ射线，下列说法错误的是( )
A．它是处于激发状态的原子核放射的
B．它是原子内层电子受到激发时产生的
C．它是一种不带电的光子流
D．它是波长极短的电磁波
【解析】 γ射线是激发状态的原子核发出的波长极短的电磁波，是一种光子．错误的只有B.
【答案】 B
7．(多选)一个原子核为83Bi，关于这个原子核，下列说法中正确的是( )
A．核外有83个电子，核内有127个质子
B．核外有83个电子，核内有83个质子
C．核内有83个质子，127个中子
D．核内有210个核子
【解析】 根据原子核的表示方法得质子数为83，质量数为210，故中子数为210－83＝127个，而质子和中子统称核子，故核子数为210个，因此C、D项正确．由于不知道原子的电性，就不能判断核外电子数，故A、B项不正确．2·1·c·n·j·y
【答案】 CD
8．一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源前面时，强度减为原来的，而当用1 cm厚的铝板放在放射源前面时，射线的强度减小到几乎为零．由此可知，该放射源所放射出的( )www-2-1-cnjy-com
A．仅是α射线
B．仅是β射线
C．是α射线和β射线
D．是α射线和γ射线
【解析】 三种射线中，γ射线贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板，本题中用1 cm厚的铝板即能挡住射线，说明射线中不含γ射线，用薄纸便可挡住部分射线，说明射线中含有α射线．【出处：21教育名师】
【答案】 C
9.
在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直装置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生α、β、γ三种射线的射线源．从射线源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图所示．在与射线源距离为H高处，水平放置两张叠放着的、涂药面朝下的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药的纸)，经射线照射一段时间后两张印像纸显影．21*cnjy*com
(1)上面的印像纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？
(2)下面的印像纸显出一串三个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的距离之比？
(3)若在此空间再加上与电场方向垂直的匀强磁场，一次使α射线不偏转，一次使β射线不偏转，则两次所加匀强磁场的磁感应强度之比是多少？【版权所有：21教育】
(已知：mα＝4 u，mβ＝u，vα＝，vβ＝c)．
【解析】 (1)因α粒子贯穿本领弱，穿过下层纸的只有β射线、γ射线，β射线、γ射线在上面的印像纸上留下两个暗斑．www.21-cn-jy.com
(2)下面印像纸从左向右依次是β射线、γ射线、α射线留下的暗斑．设α射线、β射线暗斑到中央γ射线暗斑的距离分别为sα、sβ则21*cnjy*com
sα＝aα·2，sβ＝aβ·2，
aα＝，aβ＝.
由以上四式得＝.
(3)若使α射线不偏转，qαE＝qαvα·Bα，所以Bα＝，同理若使β射线不偏转，应加磁场Bβ＝，故＝＝10?1.【来源：21·世纪·教育·网】
【答案】 (1)两个暗斑 β射线，γ射线 (2)5?184 (3)10?1
能力提升
1.He可以作为核聚变材料(核聚变是利用轻核聚合为较重核释放出巨大能量为人类提供能源)，下列关于He的叙述正确的是( )21·世纪*教育网
A.He与H互为同位素
B.He原子核内中子数为2
C.He原子核外电子数为2
D.He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子
【解析】 He核内质子数为2，H核内质子数为1.两者质子数不等，不是同位素，A错误.He核内中子数为1，B错误．C正确.He代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子，D错误．21cnjy.com
【答案】 C
2．(多选)将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图表示射线偏转情况中正确的是(已知：mα＝4u，mB＝u)( )2-1-c-n-j-y
【解析】 可根据射线通过电场(或磁场)，对粒子的作用力判断轨迹的情况，然后依据粒子在电场(或磁场)中满足的规律确定偏转的不同．
已知α粒子带正电，β粒子带负电，γ射线不带电，根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向，可知，A、B、C、D四幅图中，α、β粒子的偏转方向都是正确的，但偏转的程度需进一步判断．
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径r＝，将其数据代入，则α粒子与β粒子的半径之比为
＝··＝××≈.
由此可见，A正确，B错误．
带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为v0，垂直电场线方向位移为x，沿电场线方向位移为y，则有：
x＝v0t，y＝t2，消去t可得：y＝.
对某一确定的x值，α、β粒子沿电场线偏转距离之比为
＝··＝××＝.
由此可见，C错误，D正确．
【答案】 AD
3．(多选)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(图中半径大小没有按比例画)，如图所示，则( )21世纪教育网版权所有
A．α粒子与反冲核动量大小相等、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粒子和反冲核的速度之比为1?88
【解析】 粒子之间作用过程中满足动量守恒，由于初始动量为零，则末动量为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等，方向相反，由于释放α粒子和反冲核均处于垂直于磁场的平面内，且在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由qvB＝得R＝.若原来放射性元素的核电荷数为Z，则α粒子有R1＝，对反冲核R2＝21教育名师原创作品
由于P1＝P2，R1?R2＝44?1，得Z＝90
它们的速度大小与质量成反比，可知选项D错误．
【答案】 ABC
4．如图所示，是利用射线自动控制铝板厚度的装置．假如放射源能放射出α、β、γ三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3 mm厚的铝板，那么是三种射线中的________射线对控制厚度起主要作用．当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离调节得________些．
【解析】 α射线不能穿过3 mm厚的铝板，γ射线又很容易穿过3 mm厚的铝板，基本不受铝板厚度的影响．而β射线刚好能穿透几毫米厚的铝板，因此厚度的微小变化会使穿过铝板的β射线的强度发生较明显变化．即是β射线对控制厚度起主要作用．若超过标准值，说明铝板太薄了，应该将两个轧辊间的距离调节得大些．
【答案】 β 大
5．茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线，对宇航员构成了很大的威胁．现有一束射线(含有α，β，γ三种射线)
(1)在不影响β和γ射线的情况下，如何用最简单的办法除去α射线？
(2)余下的这束β和γ射线经过如图所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出β和γ射线进入磁场区域后轨迹的示意图．(画在题图上)
(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从β和γ射线束中分离出来，为什么？(已知α粒子的质量约是β粒子质量的8 000倍，α射线速度约为光速的十分之一，β射线速度约为光速)
【解析】 (1)由于α射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去α射线．(2)如图所示．(3)α粒子和电子在磁场中偏转，据R＝，对α射线R1＝，对β射线R2＝，故＝＝400.α射线穿过此磁场时，半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分离．
【答案】 见解析
19.2 放射性元素的衰变
新提升·课时作业
基础达标
1．原子核发生β衰变时，此β粒子是( )
A．原子核外的最外层电子
B．原子核外的电子跃迁时放出的光子
C．原子核内存在着的电子
D．原子核内的一个中子变成一个质子时，放出的一个电子
【解析】 原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的，原子核内并不含电子，但在一定条件下，一个中子可以转化成一个质子和一个电子，其转化可用下式表示：n→H＋e(β)．由上式可看出β粒子(电子)是由原子核内的中子转化而来的，故正确答案为D.
【答案】 D
2．某放射性元素的原子核A经α衰变得到新核B，B经β衰变得到核C，则( )
A．原子核C的中子数比A少2
B．原子核C的质子数比A少1
C．原子核C的中子数比B多1
D．原子核C的质子数比B少1
【解析】 AHe＋B，Be＋C.
【答案】 B
3．由原子核的衰变规律可知( )
A．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线
B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变
C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制
D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1
【解析】 一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线；原子核发生β衰变后，新核的核电荷数发生了变化，故新核(新的物质)的化学性质理应发生改变；发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数减少1.
【答案】 C
4．下列有关半衰期的说法正确的是( )
A．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快
B．放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素的半衰期也变长
C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度
D．降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰变速度
【解析】 放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半数发生衰变所需的时间，它反映了放射性元素衰变速度的快慢，若半衰期越短，衰变越快；某种元素的半衰期长短由其本身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关，故A正确，B、C、D错误．
【答案】 A
5．朝鲜的“核危机”引起全球的瞩目，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(Pu)，这种(Pu)可由铀239(U)经过n次β衰变而产生，则n为( )21世纪教育网版权所有
A．2 B．239
C．145 D．92
【解析】 由于239(U)和239(Pu)的质量数相等，而核电荷数增加2，因此，239(U)经2次β衰变，变为239(Pu)，故A正确．21教育网
【答案】 A
6．某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( )
A．11.4天 B．7.6天
C．5.7天 D．3.8天
【解析】 由于经过了11.4天还有没有衰变，由半衰期计算公式m＝nm0，可说明该放射性经过了3个半衰期，即可算出半衰期是3.8天，故D正确．21cnjy.com
【答案】 D
7．最近几年，原子核科学家在超重元素的探测方面取得重大进展，1996年科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核X经过6次α衰变后的产物是Fm，由此，可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是( )
A．112、265 B．112、277
C．124、259 D．124、265
【解析】 每经一次α衰变，质量数减少4，电荷数即原子序数减少2，故A＝253＋6×4＝277，Z＝100＋6×2＝112.故B选项正确．21·cn·jy·com
【答案】 B
8．核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是( )2·1·c·n·j·y
A．碘131释放的β射线由氦核组成
B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量
C．与铯137相比，碘131衰变更慢
D．铯133和铯137含有相同的质子数
【解析】 解答本题时要把握以下几点：(1)半衰期的长短代表了衰变的慢快．(2)光子能量大小由频率高低决定．(3)同位素的核电荷数相同．β射线是高速运动的电子流，不是氦原子核，A错误；γ射线的频率大于可见光的频率，根据E＝hν可知，γ射线光子能量大于可见光光子能量，B错误；半衰期越短，衰变越快，C错误；铯133和铯137都是铯元素，是质子数相同而中子数不同的同位素，所以D正确．21·世纪*教育网
【答案】 D
9．放射性元素6C射线被考古学家称为“碳钟”，可用它来测定古生物的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．2-1-c-n-j-y
(1)6C不稳定，易发生衰变，放出β射线，其半衰期为5 730年，试写出有关的衰变方程；
(2)若测得一古生物遗骸中6C的含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代距今约有多少年？
【解析】 (1)衰变方程为6C―→7N＋ 0－1e.
(2)活体中6C含量不变，生物死亡后，6C开始衰变，设活体中6C的含量为m0，遗骸中为m，则由半衰期的定义得m＝m0，即0.125＝，解得＝3，所以t＝3T＝17 190年．21*cnjy*com
【答案】 (1)6C―→7N＋ 0－1e (2)17 190年
能力提升
1．美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片作电池两极，外接负载提供电能．下面有关该电池的说法正确的是( )
A．镍63的衰变方程是Ni―→e＋Cu
B．镍63的衰变方程是Ni―→e＋Cu
C．外接负载时镍63的电势比铜片高
D．该电池内电流方向是从镍到铜片
【解析】 Ni的衰变方程为Ni―→e＋Cu，选项A、B错．电流方向为正电荷定向移动方向，在电池内部电流从铜片到镍片，镍片电势高，选项C对D错．
【答案】 C
2．14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14C的质量．下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是( )【来源：21cnj*y.co*m】
【解析】 设衰变周期为T，那么m＝m0.可见，随着t的增长物体的质量越来越小，且变化越来越慢，很显然C选项图线符合衰变规律．www.21-cn-jy.com
【答案】 C
3．(多选)U是一种放射性元素，进行一系列放射性衰变，由下图可知( )
A．图中m是84，n是206
B．①是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的
C．②是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的
D．从U衰变成Pb要经过6次①衰变，8次②衰变
【解析】 从Bi到Po质量数不变，因此①是β衰变，中子放出电子而转变成质子，则m＝83＋1＝84，从Bi到Tl，核电荷数减少2，因此②是α衰变，n＝210－4＝206，选项A、B均正确，选项C错误；原子核衰变时β衰变不改变质量数，因此衰变次数先进行α衰变计算，α衰变次数N1＝＝8次，β衰变次数N2＝8×2＋82－92＝6次，选项D正确．
【答案】 ABD
4．在匀强磁场中有一个静止的氡原子核(Rn)，由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42?1，如图所示，那么氡核的衰变方程应是下列方程中的哪一个( )www-2-1-cnjy-com
A.Rn→Fr＋e
B.Rn→Po＋He
C.Rn→At＋e
D.Rn→At＋H
【解析】 原子核衰变过程中动量守恒，所以粒子与反冲核的动量等大反向，由径迹是两外切圆知，放出的是正粒子，是α衰变，由于粒子和反冲核均做匀速圆周运动，由r＝知，＝＝＝，所以反冲核的电荷数是84，由电荷数守恒和质量数守恒知，正确答案为B.
【答案】 B
5．为测定水库的存水量，将一瓶放射性溶液倒入水库中，已知这瓶溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素半衰期为2天，10天以后从水库取出1 m3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？【来源：21·世纪·教育·网】
【解析】 设放射性同位素原有质量为m0,10天后的剩余质量为m，水库存水量为Qm3，由每分钟衰变次数与其质量成正比可得＝，【出处：21教育名师】
由半衰期公式得：m＝m0，
由以上两式联立代入数据得
＝＝5，
解得水库存水量为Q＝2.5×105 m3.
【答案】 2.5×105 m3
19.3 探测射线的方法 19.4 放射性的应用与防护
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1．(多选)利用威尔逊云室探测射线，下列说法正确的 ( )
A．威耳逊云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示出射线运动的径迹
B．威耳逊云室中径迹直而粗的是α射线
C．威耳逊云室中径迹细而弯曲的是γ射线
D．威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是电离，所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负
【解析】 云室内充满过饱和蒸气，射线经过时把气体电离，过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴，雾滴沿射线的路线排列，显示出射线的径迹，故A选项正确；由于α粒子的电离本领大，贯穿本领小，所以α射线在云室中的径迹粗而短，即B选项正确，由于γ射线的电离本领很弱，所以在云室中一般看不到它的径迹，而细长径迹是β射线的，所以C选项错误；把云室放在磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正负，所以D选项错误．
【答案】 AB
2．盖革—米勒计数器对下列哪种粒子计数( )
A．α粒子 B．β粒子
C．γ粒子 D．三种粒子均可
【解析】 盖革—米勒计数器灵敏度很高，可以对α、β、γ三种射线计数，只是不能区分它们，故D项正确．
【答案】 D
3．现代建筑使用的花岗岩石材和家庭装修使用的花岗岩板材中也存在不同程度的放射性，某同学要测定附近建筑材料厂生产的花岗岩板材的放射性辐射是否超标，他选用哪种仪器较好( )【出处：21教育名师】
A．威尔逊云室
B．气泡室
C．盖革—米勒计数器
D．以上三种效果都很好
【解析】 花岗岩板材的放射性都比较弱，用云室、气泡室很难测出，而计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便．21教育名师原创作品
【答案】 C
4．美国医生用123I对老布什总统诊断，使其很快恢复健康.123I的特性是( )
A．半衰期长，并迅速从体内清除
B．半衰期长，并缓慢从体内清除
C．半衰期短，并迅速从体内清除
D．半衰期短，并缓慢从体内清除
【解析】 在人体内作为示踪原子应该半衰期短，并能迅速从体内清除，以减小危害和遗留．
【答案】 C
5．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的有( )
A．放射性改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，从而达到消除有害静电的目的
B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视
C．用放射线照射作物种子使其DNA发生变异，其结果一定是更优秀的品种
D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害
【解析】 利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电泄出．γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视．作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优良品种．用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地控制剂量．21教育网
【答案】 D
6．下面列出的是一些核反应方程：P→Si＋X，Be＋H→B＋Y，He＋He→Li＋Z，其中( )【来源：21·世纪·教育·网】
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
【解析】 依据核反应方程的两个基本规律：质量数守恒和电荷数守恒，即可得出选项D正确．
【答案】 D
7．完成下列各核反应方程
(1)B＋He―→N＋( )
(2)Be＋( )―→C＋n
(3)Al＋( )―→Mg＋H
(4)N＋He→O＋( )
(5)U―→Th＋( )
(6)Na＋( )―→Na＋H
(7)Al＋He→n＋( )；
P→Si＋( )
【答案】 (1)B＋He―→N＋n
(2)Be＋He―→C＋n
(3)Al＋n―→Mg＋H
(4)N＋He→O＋H
(5)U―→Th＋He
(6)Na＋H―→Na＋H
(7)Al＋He→n＋P(磷30放射性同位素)
P→Si＋e(正电子)
8．写出下列原子核人工转变的核反应方程．
(1)Na(钠核)俘获1个α粒子后放出1个质子；
(2)Al(铝核)俘获1个α粒子后放出1个中子；
(3)8O(氧核)俘获1个中子后放出1个质子；
(4)Si(硅核)俘获1个质子后放出1个中子．
【答案】 (1)Na＋He→Mg＋H；
(2)Al＋He→P＋n；
(3)8O＋n→7N＋H；
(4)Si＋H→P＋n.
能力提升
1.
如右图所示，X为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和盖革—米勒计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小；再在L和计数器之间再加垂直纸面向下的匀强磁场，计数器的计数率不变．则X可能是( )21·cn·jy·com
A．α和β的混合放射源
B．纯α放射源
C．α和γ的混合放射源
D．纯γ放射源
【解析】 此题考查运用三种射线的性质分析问题的能力，正确理解计数器的计数率的含义是解决本题的关键．在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子，在铝片和计数器之间再加垂直纸面向下的匀强磁场，计数器计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故此时只有γ射线，因此放射源可能是α和γ的混合放射源，正确答案是C.21·世纪*教育网
【答案】 C
2.
如图所示是原子核人工转变实验装置示意图，A是α粒子源，F是铝箔，调整F的厚度，使得S上刚好没有闪光，S是荧光屏，在容器中充入氮气后，屏S上出现闪光，该闪光产生的原因是( )www-2-1-cnjy-com
A．α粒子射到屏S上产生的
B．α粒子轰击氮核后产生的某种粒子射到屏上产生的
C．α粒子轰击铝箔F上打出的某种粒子射到屏上产生的
D．粒子源中放出的γ射线射到屏上产生的
【解析】 该实验的核反应方程是N＋He→O＋H
这是原子核的第一次人工转变，世界第一次发现质子的实验，而本题出现的闪光是α粒子从氮核里打出的质子穿过铝箔射到屏上产生的．21世纪教育网版权所有
【答案】 B
3．某校学生在进行社会综合实践活动时，收集列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射线(见下表)，并总结出它们的几种用途.2-1-c-n-j-y
同位素
放射线
半衰期
同位素
放射线
半衰期
同位素
放射线
半衰期
钋210
α
138天
锶90
β
28年
钴60
γ
5年
镅241
β
433天
锝99
γ
6小时
氡
α
3.8天
根据上表请你分析判断下面结论正确的是( )
A．塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让较厚的聚乙烯膜通过轧辊后变薄，利用α射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀21cnjy.com
B．钴60的半衰期为5年，若取4个钴60原子核，经10年后就一定剩下一个原子核
C．把放射性元素钋210掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的半衰期变短
D．用锝99可以作示踪原子，用来诊断人体内的器官是否正常．方法是给被检查者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物质，当这些物质的一部分到达要检查的器官时，可根据放射性同位素的射线情况分析器官正常与否www.21-cn-jy.com
【解析】 因为α射线不能穿透薄膜，无法测量薄膜的厚度，所以A不正确；钴60的半衰期为5年是指大量钴60原子核因衰变而减少到它原来数目的一半所需要的时间，因此，B、C错误；检查时，要在人体外探测到体内辐射出来的射线，而又不能让放射性物质长期留在体内，所以应选取锝99作为放射源，D正确．2·1·c·n·j·y
【答案】 D
4．(多选)一个质子以1.0×107 m/s的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核．已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列判断正确的是( )21*cnjy*com
A．核反应方程为Al＋H→Si
B．核反应方程为Al＋n→Si
C．硅原子核速度的数量级为107 m/s，方向跟质子的初速度方向一致
D．硅原子速度的数量级为105 m/s
【解析】 由核反应中电荷数和质量数守恒可知A选项正确、B选项错误．由动量守恒定律求得硅原子速度的数量级为105 m/s，即D选项正确．【来源：21cnj*y.co*m】
【答案】 AD
5.为了临床测定病人血液的体积，可根据磷酸盐在血液中被红血球吸收这一事实，向病人体内输入适量含有P的血液4 cm3分为两等分，其中一分留作标准样品，20 min后测量出其放射性强度为10 800 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，则病人的血液体积大约为多少？【版权所有：21教育】
【解析】 由于标准样品与输入体内的P的总量是相等的，因此两者的放射性强度与P原子核的总数均是相等的．设病人血液总体积为V，应有×V＝10 800.解得V＝4 320 cm3.
【答案】 4 320 cm3
19.5 核力与结合能
新提升·课时作业
基础达标
1．关于核力的说法正确的是( )
A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用
B．核力就是电磁力
C．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内
D．核力与电荷有关
【解析】 核力是短程力，超过1.5×10－15 m．核力急剧下降几乎消失，故C对．核力与万有引力、电磁力不同，故A、B不对．核力与电荷无关，故D错．21·cn·jy·com
【答案】 C
2．关于原子核中质子和中子的说法，正确的是( )
A．原子核中质子数和中子数一定相等
B．稳定的重原子核里，质子数比中子数多
C．原子核都是非常稳定的
D．由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，不可能无节制的增大原子核而仍稳定存在
【解析】 由稳定核的质子数与中子数的关系图象可知，质量越大的原子核内中子数越多于质子数．A、B错误；放射现象说明原子核也会发生变化，C错误；由核力作用特点可知，核子数越多的原子核越不稳定，D正确．2·1·c·n·j·y
【答案】 D
3．为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E＝mc2，科学家用中子轰击硫原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程中放出的能量，然后进行比较，精确验证了质能方程的正确性．设捕获中子前的原子质量为m1，捕获中子后的原子质量为m2，被捕获的中子质量为m3，核反应过程放出的能量为ΔE，则这一实验需验证的关系式是( )
A．ΔE＝(m1－m2－m3)c2
B．ΔE＝(m1＋m3－m2)c2
C．ΔE＝(m2－m1－m3)c2
D．ΔE＝(m2－m1＋m3)c2
【解析】 反应前的质量总和为m1＋m3，质量亏损Δm＝m1＋m3－m2，核反应释放的能量ΔE＝(m1＋m3－m2)c2，选项B正确．www-2-1-cnjy-com
【答案】 B
4．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )
A．1036 kg B．1018 kg
C．1013 kg D．109 kg
【解析】 根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，得Δm＝＝ kg≈109 kg.
【答案】 D
5．在下列判断中，正确的是( )
A．组成92U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92U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92U核的质子中任何两个质子之间都存在不可忽略的库仑斥力作用
D．组成92U核的质子中任何两个质子之间都存在不可忽略的核力作用
【解析】 核力属于短程力，由于组成92U核的核子较多，两核子之间的距离可能超过核力的作用范围，所以某些核子之间的作用力可能比较小，所以选项A、B、D错误，但任何两质子之间都存在库仑力的作用，所以选项C正确．21cnjy.com
【答案】 C
6．核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为( )
A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力
B．核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力
C．核子间存在强大的核力
D．核子间存在着复杂磁力
【解析】 核反应中核能的变化是因为核子间存在着特别强大的核力，不是因为万有引力，也不是因为库仑力或磁场力，这些力与核力相比都很小，故C正确．2-1-c-n-j-y
【答案】 C
7．如图所示是描述原子核核子的平均质量m与原子序数Z的关系曲线，由图可知下列说法正确的是( )
A．将原子核A分解为原子核B、C可能吸收能量
B．将原子核D、E结合成原子核F可能吸收能量
C．将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量
D．将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量
【解析】 因B、C核子平均质量小于A的核子平均质量，故A分解为B、C时，出现质量亏损，放出核能，故A项错；同理可得B、D项错，C项正确．21·世纪*教育网
【答案】 C
8．一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3.853131×10－25 kg，钍核的质量为3.786567×10－25 kg，α粒子的质量为6.64672×10－27 kg.在这个衰变过程中释放出来的能量等于________J．(保留两位有效数字)【来源：21cnj*y.co*m】
【解析】 先计算质量亏损：
Δm＝[3.853131×10－25－(3.786567×10－25)－6.64672×10－27] kg＝9.68×10－30kg.
再由质能方程：ΔE＝Δmc2＝9.68×10－30×(3×108)2 J＝8.7×10－13 J.
【答案】 8.7×10－13
9．如果要把O分成8个质子和8个中子，需给它多少能量？要把它分为4个He，需给它多少能量？已知O的核子平均结合能是7.98 MeV，He的核子平均结合能是7.07 MeV.
【解析】 将O分成8个质子和8个中子所提供的能量为O的结合能，即为其核子数与平均结合能的乘积．将O分成4个He可以看做两个过程：一是将O分成8个质子和8个中子，然后再将8个质子和8个中子结合成4个He，需提供的能量为此两个过程的能量之差．
把O分成8个质子和8个中子需提供的能量为：
ΔE1＝16×7.98 MeV＝127.68 MeV.
将2个质子和2个中子结合成一个He所放出的能量为：
ΔE2＝4×7.07 MeV＝28.28 MeV.
则将O分成4个He需提供的能量为：ΔE′＝ΔE1－4ΔE2＝127.68 MeV－4×28.28 MeV＝14.56 MeV.21教育网
【答案】 127.68 MeV 14.56 MeV
能力提升
1．原子质量单位为u,1 u相当于931. 5 MeV的能量，真空中光速为c，当质量分别为m1和m2的原子核结合为质量为M的原子核时释放出的能量是( )【来源：21·世纪·教育·网】
A．(M－m1－m2) u·c2
B．(m1＋m2－M) u×931.5 J
C．(m1＋m2－M)c2
D．(m1＋m2－M)×931.5 eV
【解析】 在核能计算时，如果质量的单位是kg，则用ΔE＝Δmc2进行计算，如果质量的单位是u，则利用1 u相当于931.5 MeV的能量计算，即ΔE＝Δm×931.5 MeV进行计算，故C正确，A、B、D错．www.21-cn-jy.com
【答案】 C
2．(多选)对结合能、比结合能的认识，下列正确的是( )
A．一切原子核均具有结合能
B．自由核子结合为原子核时，可能吸收能量
C．结合能越大的原子核越稳定
D．比结合能越大的原子核越稳定
【解析】 由自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释放出能量．反之，将原子核分开变为自由核子它需要赋予相应的能量，该能量即为结合能，故A正确，B错误；对核子较多的原子核的结合能越大，但它的比结合能不一定大，比结合能的大小反映了原子核的稳定性，故C错误．D正确．21*cnjy*com
【答案】 AD
3．某核反应方程为H＋H―→He＋X.已知H的质量为2.0136 u，H的质量为3.0180 u，He的质量为4.0026 u，X的质量为1.0087 u．则X是________，该反应________(选填“吸收”或“释放”)能量．【出处：21教育名师】
【解析】 设“X”的质量数为a，核电荷数为b则由质量数守恒和电荷数守恒知：2＋3＝4＋a,1＋1＝2＋b，所以a＝1，b＝0，故X为中子．【版权所有：21教育】
核反应方程的质量亏损为
Δm＝(2.0136 u＋3.0180 u)－(4.0026 u＋1.0087 u)＝0.0203 u，由此可知，该反应释放能量．21教育名师原创作品
【答案】 中子 释放
4．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H轰击静止的X，生成两个动能均为8.9 MeV的He.(1MeV＝1.6×10－13 J)21*cnjy*com
(1)上述核反应方程为
________________________________________________________________________；
(2)质量亏损为________kg.
【解析】 (1)由核反应过程中质量数和电荷数守恒得
Z＋2＋2－1＝3，
A＝4＋4－1＝7.
所以核反应方程为：
H＋X→He＋He或H＋Li→He＋He
(2)由能量守恒得，核反应中释放的核能
ΔE＝2×8.9 MeV－0.5 MeV＝17.3 MeV＝27.68×10－13 J
根据质能方程ΔE＝Δmc2
可得质量亏损
Δm＝＝ kg＝3.1×10－29kg.
【答案】 (1)H＋X―→He＋He或H＋Li―→He＋He
(2)3.1×10－29 kg
5．一静止的氡核(Rn)发生α衰变，放出一个速度为v0，质量为m的α粒子和一个质量为M的反冲核钋(Po)，若氡核发出衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能．
(1)写出衰变方程；
(2)求出反冲核的速度；(计算结果不得使用原子量表示)
(3)求出这一衰变过程中亏损的质量；(计算结果不得使用原子量表示)
(4)若氡核发生衰变时，释放出一个频率为ν0的光子，则氡核在衰变过程中释放的结合能又是多少？
【解析】 (1)设生成物的原子核为X，根据质量守恒A＝222－4＝218，据电荷数守恒Z＝86－2＝84.21世纪教育网版权所有
即原子序数为84是钋(Po)，核反应方程为Rn→Po＋He.
(2)设钋核的反冲速度大小为v，由动量守恒定律，
得0＝mv0－Mv，v＝.
(3)在衰变过程中产生的核能
ΔE＝mv＋Mv2＝
由质能方程ΔE＝Δmc2
可知质量亏损为Δm＝＝.
(4)在衰变过程中释放的结合能
ΔE＝mv＋Mv2＋hν0
又v＝
得ΔE＝＋hν0.
【答案】 (1)Rn→Po＋He (2)
(3) (4)＋hν0
19.6 核裂变
新提升·课时作业
基础达标
1.U吸收一个慢中子后，分解成Xe和Sr，并放出( )
A．一个α粒子 B．一个氘核
C．三个中子 D．两个中子
【解析】 核反应方程为U＋n→Xe＋Sr＋3n，故C正确．
【答案】 C
2．为使链式反应平稳进行，可采用下列办法中的( )
A．铀块可制成任何的体积
B．铀核裂变释放的中子可直接去轰击另外的铀核
C．通过慢化剂将产生的中子减速
D．用镉棒作为慢化剂使中子减速
【解析】 使铀块发生链式反应的体积应大于临界体积，故A错误；铀核裂变释放出的为快中子，不能直接再去轰击铀核，必须用慢化剂减速，而镉棒是用于控制中子数量的，故C正确，B、D错误．21·世纪*教育网
【答案】 C
3．一个U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U＋n→X＋Sr＋2n，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E＝mc2，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
【解析】 首先根据裂变反应中质量数、电荷数守恒确定X的核电荷数和核子数，然后由于235 92U裂变为中等质量的原子核，平均结合能增加，必定释放能量，发生质量亏损进行分析判断．21世纪教育网版权所有
【答案】 A
4．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是( )
A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度
B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量
C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量
D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度
【解析】 镉棒并不能释放中子，也不能使中子减速，对铀核裂变也没有阻碍作用，而是利用对中子吸收能力强的特点，控制中子数量的多少而控制核反应速度，故C正确．
【答案】 C
5．镉棒在核反应堆中所起的作用是( )
A．使快中子变成慢中子
B．使慢中子变成快中子
C．使反应速度加快
D．控制反应速度，调节反应速度的快慢
【解析】 在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用．镉棒又叫控制棒，起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用，故D正确．【来源：21·世纪·教育·网】
【答案】 D
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＋n→Li＋He
B.U→Th＋He
C.N＋He→O＋H
D.U＋n→Ba＋Kr＋3n
【解析】 核裂变反应是指重核分裂成中等质量的核的反应，裂变时放出2～3个中子再引起其他核裂变，即能发生链式反应，符合上述特征的只能是D项．www-2-1-cnjy-com
【答案】 D
7．(多选)下面是铀核裂变反应中的一个：U＋n→Xe＋Sr＋10n，已知铀235的质量为235.0439 u，中子质量为1.0087 u，锶90质量为89.9077 u，氙136质量为135.9072 u，则此核反应中( )【出处：21教育名师】
A．质量亏损为
Δm＝235.0439 u＋1.0087 u－89.9077 u－135.9072 u
B．质量亏损为
Δm＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087) u
C．释放总能量为
ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×(3×108)2J
D．释放总能量为
ΔE＝(235.0439＋1.0087－89.9077－135.9072－10×1.0087)×931.5 MeV
【解析】 计算质量亏损时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者差值可用“u”或“kg”作单位，前者直接用“1 u的亏损放出能量931.5 MeV”计算总能量，后者得到的核能单位是“J”．21cnjy.com
【答案】 BD
8．1945年7月，为了加速日本军国主义的灭亡，促使日本早日无条件投降，美国在日本的广岛、长崎投下了两枚原子弹，落在日本广岛的原子弹，其爆炸释放的能量相当于2×104 t TNT爆炸的能量(约8.4×1013 J)，由此可知该原子弹中铀235的质量是多少千克？(已知裂变的核反应方程为92U＋n→56Ba＋Kr＋3n＋201 MeV，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1)21教育名师原创作品
【解析】 由核反应方程知，一个铀核裂变能放出201 MeV的能量，则1 mol铀核裂变放出的能量为E0＝6.02×1023×201 MeV＝1.936×1013 J,1 mol铀核的质量为0.235 kg，则原子弹中铀核的质量为m＝×0.235 kg＝×0.235 kg＝1.02 kg.
【答案】 1.02 kg
能力提升
1．1个U吸收1个中子发生核反应时，大约放出200 MeV的能量，则1 g纯U完全发生核反应放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)( )www.21-cn-jy.com
A．NA×200 MeV B．235NA×200 MeV
C.×200 MeV D.×200 MeV
【解析】 U的摩尔质量M＝235 g/mol,1 g纯U含有的原子个数N＝NA＝，故放出的能量为×200 MeV，D正确．21·cn·jy·com
【答案】 D
2．(多选)为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风能和再生能源的政策，在《核电中长期发展规划》中要求2020年核电运行装机总容量达到4 000万千瓦的水平，请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是( )2-1-c-n-j-y
A．核能发电对环境的污染比火力发电要小
B．核能发电对环境的污染比火力发电要大
C．现有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能
D．现有核电站既可以利用重核裂变，又可以利用轻核裂变释放大量的原子能
【解析】 目前，核电站都用核裂变，其原料是轴，且核裂变在核反应堆中应用的是比较清洁的能源，故A、C正确，B、D错误。21*cnjy*com
【答案】 AC
3．下列说法正确的是( )
A．研制核武器的钚239(94Pu)由铀239(92U)经过4次β衰变而产生
B．发现中子的核反应方程是Be＋He→6C＋n
C．20 g的92U经过两个半衰期后其质量变为15 g
D.92U在中子轰击下，生成Sr和54Xe的核反应前后，原子核的核子总数减少
【答案】 B
4．(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是92U＋n→56Ba＋Kr＋3n.下列说法正确的有( )【来源：21cnj*y.co*m】
A．上述裂变反应中伴随着中子放出
B．铀块体积对链式反应的发生无影响
C．铀核的链式反应可人工控制
D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响
【解析】 由质量数守恒可知有3个中子放出，故A正确．铀块的体积和纯度都对链式反应的发生产生影响，故B错误．核反应堆的铀核链式反应可人工控制，放射性元素的半衰期由核本身决定，故C正确，D错误．21*cnjy*com
【答案】 AC
5．利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电，这就是核电站．核电站消耗的“燃料”很少，但功率却很大，目前，核能发电技术已经成熟，我国已经具备了发展核电的基本条件．21教育网
(1)核反应堆中的“燃料”是92U，完成下面的核反应方程式92U＋n→ 90( )Sr＋54Xe＋10n；2·1·c·n·j·y
(2)一座100万千瓦的核电站，每年需要多少浓缩铀？已知铀核的质量为235.043 9 u，氙核质量为135.907 2 u，锶核质量为89.907 7 u．1 u＝1.66×10－27 kg，浓缩铀中铀235的含量占2%.
【解析】 (1)92U＋n→ 90(38)Sr＋Xe＋10n.
(2)核电站每年放出的热量：Q＝P·t＝1.0×109×3.6×103×24×365 J＝3.2×1016 J.
一个92U裂变放出的热量：ΔE＝Δm·c2＝(235.043 9－89.907 7－135.907 2－9×1.008 7)×1.66×10－27×(3×108)2 J＝2.3×10－11 J.【版权所有：21教育】
需要浓缩铀：m＝＝2.7×104 kg.
【答案】 (1) U＋n→Sr＋Xe＋10n
(2)2.7×104 kg
第十九章 原子核
章末检测
时间：90分钟 分值：100分
第Ⅰ卷(选择题 共48分)
一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．其中1～9题为单选题，10～12题为多选题)
1．放射性元素衰变时放出三种射线，按电离由强到弱的排列顺序是( )
A．α射线，β射线，γ射线
B．γ射线，β射线，α射线
C．γ射线，α射线，β射线
D．β射线，α射线，γ射线
【解析】 三种射线的电离本领不同，电离本领最强的是α射线，β射线次之，γ射线最弱，故正确答案选A.
【答案】 A
2．发现在月球上含有丰富的He(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He＋He→2H＋He.关于He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He聚变反应发电
【解析】 聚变反应时将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变过程会有质量亏损，要放出大量的能量．但目前核电站都采用铀核的裂变反应．因此B正确．
【答案】 B
3．1956年，李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用Co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.Co→Ni＋ 0－1e ＋e，其中e是反中微子，它的电荷为零，静止质量可认为是零，则衰变产物Ni的质量数和核电荷数分别为( )21教育网
A．60,28 B．60,26
C．59,26 D．59,28
【解析】 本题考查学生对原子核变化过程遵守的两个规律的掌握．要求学生能根据质量数守恒和核电荷数守恒判断出核变化方程中粒子的核电荷数和质量数．
【答案】 A
4．原来静止的原子核X发生α衰变时，放出α粒子的动能为E0.假设衰变时产生的能量全部以动能的形式释放出来，则在此衰变过程中的质量亏损是 ( )
A. B.
C. D.
【解析】 衰变方程为X→He＋Y，设新核动能为Ek′，由动量守恒＝，
则Ek′＝E0，总动能Ek＝E0＋Ek′＝，
由质能方程Ek＝Δmc2得质量亏损Δm＝，故A、B、C错，D对．
【答案】 D
5．关于放射性同位素应用的下列说法中正确的是( )
A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到了消除有害静电的目的
B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视
C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种
D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害
【解析】 利用放射线消除有害静电是利用α射线的电离性，使空气分子电离成导体，将静电泄出；γ射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来人体透视，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量；DNA变异并不一定都是有益的，也有时发生变害的一面．21世纪教育网版权所有
【答案】 D
6.
在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核，它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切圆，圆直径比为7?1，如图，则碳14的衰变方程为( )2·1·c·n·j·y
A． C→e＋B B．C→He＋Be
C．C→H＋B D．C→e＋N
【解析】 根据动量守恒定律，碳14放射粒子后的反冲核与放射的粒子速度方向相反，且动量mv的大小相同．这两个速度方向相反的带电粒子，在同一方向的磁场中所受的洛伦兹力方向相同，根据左手定则两个粒子的电性相反，又反冲的原子核是带正电的，可知放射的粒子是带负电的．另外根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径公式反冲核与粒子的mv相等，B相等，R之比为1?：7，则它们的电量之比7?：1，所以正确答案为D.
【答案】 D
7．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)( )21*cnjy*com
A．(m1＋m2－m3)c
B．(m1－m2－m3)c
C．(m1＋m2－m3)c2
D．(m1－m2－m3)c2
【解析】 一个质子和一个中子结合成氘核时，质量亏损Δm＝m1＋m2－m3，根据质能方程，释放的能量ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2，选项C正确，ABD错误．【出处：21教育名师】
【答案】 C
8．静止的氡核Rn放出α粒子后变成钋核Po，α粒子动能为Eα.若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为( )
A.· B．0
C.· D.·
【解析】 由于动量守恒，反冲核和α粒子的动量大小相等，由Ek＝∝，它们的动能之比为4?218，因此衰变释放的总能量是·Eα，由质能方程得质量亏损是·，故C正确．21·世纪*教育网
【答案】 C
9．太阳放出的大量中微子向地球飞来，但实验测定的数目只有理论的三分之一，后来科学家发现中微子在向地球传播过程中衰变成一个μ子和一个τ子．若在衰变过程中μ子的速度方向与中微子原来的方向一致，则τ子的运动方向( )
A．一定与μ子同方向
B．一定与μ子反方向
C．一定与μ子在同一直线上
D．不一定与μ子在同一直线上
【解析】 中微子衰变成μ子和τ子，满足动量守恒，μ子的速度方向与中微子原来的方向一致，τ子的运动方向必定也在这条直线上，选项C是正确的．21·cn·jy·com
【答案】 C
10. “中国月球着陆探测器”在中国航天馆揭开神秘面纱．它将带着中国制造的月球车，在38万千米之外的月球表面闲庭信步．月球的表面长期受到宇宙射线的照射，使得“月壤”中的He含量十分丰富，科学家认为，He是发生核聚变的极好原料，将来He也许是人类重要的能源，所以探测月球意义十分重大．关于He，下列说法正确的是( )
A.He的原子核内有三个中子两个质子
B．He的原子核内有一个中子两个质子
C.He发生核聚变，放出能量，一定会发生质量亏损
D.He原子核内的核子靠万有引力紧密结合在一起的
【解析】 He是氦元素的一种同位素，质量数是3，电荷数是2，原子核内有两个质子一个中子，所以A错误、B正确；发生核聚变放出能量就会有质量亏损，C正确；原子核内的核子是靠核力紧密结合在一起的，而不是靠万有引力紧密结合在一起的，D错误．
【答案】 BC
11．正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素8O注入人体，8O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．则根据PET原理判断下列表述正确的是( )
A.8O在人体内衰变方程是8O―→7N＋ 0＋1e
B．正、负电子湮灭方程是e＋ 0－1e―→2γ
C．在PET中，8O主要用途是作为示踪原子
D．在PET中，8O主要用途是参与人体的新陈代谢
【解析】 由题意知A、B正确，显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子，因此O主要用途是作为示踪原子，故C对、D错．www-2-1-cnjy-com
【答案】 ABC
12．带电粒子进入云室会使云室中的气体分子电离，从而显示其运动轨迹．如图是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨道，a和b是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里．该粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是 ( )21*cnjy*com
A．粒子先经过a点，再经过b点
B．粒子先经过b点，再经过a点
C．粒子带负电
D．粒子带正电
【解析】 由r＝可知，粒子的动能越小，圆周运动的半径越小，结合粒子运动轨迹可知，粒子先经过a点，再经过b点，选项A正确；根据左手定则可以判断粒子带负电，选项C正确．【来源：21cnj*y.co*m】
【答案】 AC
第Ⅱ卷(非选择题 共52分)
二、实验题(本题有2小题，共15分，请将答案写在题中的横线上)
13．(6分)中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD.现用能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，核反应方程为γ＋D→p＋n，若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是________．【版权所有：21教育】
【解析】 核反应过程中质量增加，需要的能量为ΔE＝(mp＋mn－mD)c2，由能量守恒有，2Ek＝E－ΔE，所以Ek＝[E－(mp＋mn－mD)c2]＝[E＋(mD－mp－mn)c2]．【来源：21·世纪·教育·网】
【答案】 [(mD－mp－mn)c2＋E]
14．(9分)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Rn→Po＋________.已知Rn的半衰期约为3.8天，则约经过________天，16 g的Rn衰变后还剩1 g.
【解析】 根据质量数守恒和电荷数守恒可知，衰变方程为Rn→Po＋He.根据衰变方程m余＝原，得1＝16×，解得t＝15.2天．21教育名师原创作品
【答案】 He或(α) 15.2
三、计算题(本题有3小题，共37分，解答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)
15．(12分)一个铍核(Be)和一个α粒子反应后生成一个碳核，放出一个中子并释放出5.6 MeV的能量．(保留两位有效数字)
(1)写出这个核反应过程；
(2)如果铍核和α粒子共130 g，且刚好反应完，求共放出多少能量？
(3)这130 g物质反应过程中，其质量亏损是多少？
【解析】 (1) Be＋He→12 6C＋n.
(2)铍核和氦核的摩尔质量之和μ＝μBe＋μα＝(9＋4)g/mol＝13 g/mol
铍核和氦核各含的摩尔数n＝＝ mol＝10 mol
∴放出的能量ΔE＝n·NA·E放＝10×6.02×1023×5.6(MeV)＝3.371×1025(MeV)＝5.4×1012 Jwww.21-cn-jy.com
(3)质量亏损Δm＝＝ kg＝6.0×10－5 kg.
【答案】 (1)Be＋He→12 6C＋n (2)5.4×1012 J (3)6.0×10－5 kg
16．(13分)一个速度为7.7×104 m/s的中子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场，击中一个原来静止的锂核Li后产生一个氦核和另一个新核．测得氦核的速度是2.0×104m/s，方向与反应前中子的运动方向相同．2-1-c-n-j-y
(1)写出核反应方程式；
(2)求出氦核和新核的轨道半径之比；
(3)当氦核转6周时，另一新核转几周？
【解析】 中子击中静止锂核后，产生氦核和新核过程中系统动量守恒，设中子的动量为m1v1，氦核的动量为m2v2，新核的动量为m3v3，则m1v1＝m2v2＋m3v321cnjy.com
又由核反应方程可知，m2＝4m1，m3＝3m1
∴7.7×104m1＝2.0×104×4m1＋3m1v3
v3＝－1×103 m/s(方向与氦核相反)
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，半径公式为：
R＝
＝＝＝＝
带电粒子圆运动的周期公式：T＝
＝＝＝＝
∴氦核转6周时，新核转4周．
【答案】 (1)Li＋n→He＋H (2) (3)4
17. (12分)一静止的质量为M的镍核(Ni)发生β衰变，放出一个速度为v0，质量为m的β粒子和一个反冲铜核，若镍核发生衰变时释放的能量全部转化为β粒子和铜核的动能．求此衰变过程中的质量亏损(亏损的质量在与粒子质量相比时可忽略不计)．
【解析】 设衰变后铜核的速度为v，
由动量守恒mv0＝(M－m)v①
由能量守恒ΔE＝mv＋(M－m)v2②
由质能方程ΔE＝Δmc2③
解得 Δm＝.
【答案】
