第4章从原子核到夸克章末检测试卷沪科版选修3_5

第4章 从原子核到夸克
章末检测试卷(四)
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分，其中1～7题为单项选择题，8～12题为多项选择题)
1．下列现象中，与原子核内部变化有关的是(　　)
A．α粒子散射现象 B．天然放射现象
C．光电效应现象 D．原子发光现象
答案　B
解析　α粒子散射现象说明了金箔原子中有一个很小的核；光电效应现象说明了光的粒子性，原子发光现象说明核外电子跃迁具有量子化的特征；只有天然放射现象才能说明原子核具有内部结构，选项B正确．
2．下列与α粒子相关的说法中正确的是(　　)
A．天然放射现象中产生的α射线速度与光速相当，穿透能力很强
B.U(铀238)核放出一个α粒子后就变为Th(钍234)核
C．高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为He＋N―→O＋n
D．丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型
答案　B
解析　α粒子的速度是，A错；根据核反应遵循的电荷数守恒、质量数守恒可知，B对，C错；D项中应是卢瑟福，D错．
3．放射性元素(Rn)经α衰变成为钋(Po)，半衰期约为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素Rn的矿石，其原因是(　　)
A．目前地壳中的Rn主要来自于其他放射性元素的衰变
B．在地球形成的初期，地壳中元素Rn的含量足够高
C．当衰变产物Po积累到一定量以后，Po的增加会减慢Rn的衰变进程
D.Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期
答案　A
4．人们在海水中发现了放射性元素钚(Pu).Pu可由铀239(U)经过n次β衰变而产生，则n为(　　)
A．2 B．239
C．145 D．92
答案　A
解析　β衰变规律是质量数不变，质子数增加1，Pu比U质子数增加2，所以发生了2次β衰变，A正确．
5．物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上．下列说法正确的是(　　)
A．天然放射现象说明原子核内部是有结构的
B．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
C．α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的
D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
答案　A
解析　放射现象中释放出了其他粒子，说明原子核内部具有一定的结构，A正确；电子的发现使人们认识到原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的，B错误；α粒子散射实验否定了汤姆孙提出的枣糕式原子模型，建立了核式结构模型，C错误；密立根油滴实验测定了电子的电荷量，D错误．
6．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1所示，那么氡核的衰变方程应为(　　)
图1
A.Rn―→Fr＋e B.Rn―→Po＋He
C.Rn―→At＋e D.Rn―→At＋H
答案　B
解析　由于粒子与反冲核的径迹是外切的，据左手定则可知，该粒子一定带正电．由于粒子与反冲核的动量大小相等，据r＝，又由已知大圆与小圆的直径之比为42∶1，所以粒子与反冲核的电荷量之比为1∶42，故B正确．
7．如图2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伤痕的示意图，请问图乙中的检查利用的射线是(　　)
图2
A．α射线 B．β射线
C．γ射线 D．三种射线都可以
答案　C
8．对放射性的应用和防护，下列说法正确的是(　　)
A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用
B．核工业废料要放在厚厚的重金属箱内，沉于海底
C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置
D．对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的
答案　BCD
解析　放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，但也会对人体的正常细胞有伤害，选项A错．正因为放射性具有伤害作用，选项B、C、D均正确．
9．天然放射性元素Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后，变成Pb(铅)．下列说法中正确的是(　　)
A．衰变的过程共有6次α衰变和4次β衰变
B．铅核比钍核少8个质子
C．β衰变所放出的电子来自原子核核外轨道
D．钍核比铅核多24个中子
答案　AB
解析　由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为：x＝＝6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数应满足：2x－y＝90－82＝8，y＝2x－8＝4.钍232核中的中子数为232－90＝142，铅208核中的中子数为208－82＝126，所以钍核比铅核多16个中子，铅核比钍核少8个质子．β衰变所放出的电子来自原子核内，所以选项A、B正确．
10．关于云室探测射线，下列说法中正确的是(　　)
A．云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示射线运动的轨迹
B．云室中径迹直而清晰的是α射线
C．云室中径迹细而长的是γ射线
D．云室中显示粒子径迹的原因是蒸气电离，即使放入磁场中也无法判断射线所带电荷的正负
答案　AB
解析　云室内充满过饱和蒸气，射线经过时使气体电离，凝结成雾滴，雾滴沿射线的路线排列，显示出射线的径迹，故选项A正确；由于α粒子的质量比较大，飞行时不易改变方向，电离本领大，产生的离子多，所以α射线在云室中的径迹直而清晰，则选项B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，所以选项C错误；把云室放在磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可判断射线所带电荷的正负，所以选项D错误．
11．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，外接负载为负载提供电能．下面有关该电池的说法正确的是(　　)
A．镍63的衰变方程是Ni―→Cu＋e
B．镍63的衰变方程是Ni―→Cu＋e
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铜片到镍片
答案　CD
解析　镍63的衰变方程为Ni―→Cu＋e，选项A、B错误；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、D均正确．
12．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是(　　)
A．利用γ射线使空气电离，把静电导走
B．利用γ射线照射植物的种子，使产量显著增加
C．利用α射线来治疗肺癌、食道癌等疾病
D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作为示踪原子
答案　BD
二、填空题(本题共2小题，共10分)
13．(4分)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P衰变成Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是________.P是P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术.1mgP随时间衰变的关系图象如图3所示，请估算4mg的P经________天的衰变后还剩0.25mg.
图3
答案　正电子　60
解析　衰变方程为P→Si＋e，即这种粒子是正电子．由题图可以看出P的半衰期为15天，则4mg×＝0.25mg，得t＝60天．
14．(6分)1934年，约里奥—居里夫妇在用α粒子轰击铝箔靶时，除探测到预料中的中子外，还探测到正电子，α粒子停止轰击后，铝箔靶仍继续发射正电子，这是因为反应生成了放射性同位素．
(1)完成上述反应的核反应方程式
Al＋He→________＋n；________→Si＋e
(2)放射性同位素的作用有_____________________________________________________．
答案　(1)P　P　(2)作为放射源；作为示踪原子
三、计算题(本题共3小题，共30分)
15．(10分)P是人类首先制造出的放射性同位素，其半衰期为2.5min，能衰变为Si和一个未知粒子．
(1)写出该衰变的方程；
(2)已知容器中原有纯P的质量为m，求5min后容器中剩余P的质量．
答案　(1)P→Si＋e(正电子)　(2)m
解析　(1)衰变的方程为：P→Si＋e(正电子)
(2)半衰期为2.5 min，则经过5 min后发生2次衰变，则容器中剩余P的质量为：M＝
＝m.
16．(10分)为测定某水库的存水量，将一瓶放射性同位素溶液倒入水库中，已知这瓶溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素的半衰期为2天，10天以后从水库取出1m3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？
答案　2.5×105m3
解析　设放射性同位素原有质量为m0,10天后其剩余质量为m，水库存水量为Q，由每分钟衰变次数与其质量成正比可得＝，由半衰期公式得：m＝m0，由以上两式联立代入数据得＝＝()5，解得水库的存水量为Q＝2.5×105 m3.
17．(10分)如图4甲所示，静止在匀强磁场中的Li核俘获一个速度为v0＝7.7×104m/s的中子而发生核反应，即Li＋n―→H＋He，若已知He的速度v2＝2.0×104m/s，其方向与反应前中子速度方向相同，试求：
图4
(1)H的速度大小和方向；
(2)在图乙中，已画出并标明两核的运动轨迹，请计算出轨道半径之比；
(3)当He旋转三周时，H旋转几周？
答案　(1)1.0×103m/s　方向与v0方向相反
(2)3∶40
(3)2周
解析　(1)以v0的方向为正方向，反应前后动量守恒：m0v0＝m1v1＋m2v2
(v1为氚核速度，m0、m1、m2分别代表中子、氚核、氦核的质量)
代入数值可解得：v1＝－1.0×103m/s，负号表示方向与v0方向相反．
(2)H和He在磁场中均受洛伦兹力，做匀速圆周运动的半径之比r1∶r2＝∶＝3∶40
(3)H和He做匀速圆周运动的周期之比
T1∶T2＝∶＝3∶2
所以它们的旋转周数之比n1∶n2＝T2∶T1＝2∶3，
即He旋转三周，H旋转2周．