鲁科版高中物理选修3-5 第三章 原子核与放射性 测试卷（AB卷）

鲁科版高中物理选修3-5 第三章 原子核与放射性 测试卷
原子核与放射性（A卷）
1．太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循坏，循环的结果可表示为，已知和的质量分别为和，1u=931MeV/c2，c为光速。在4个转变成1个的过程中，释放的能量约为（ ）
A．8 MeV B．16 MeV C．26 MeV D．52 MeV

2．已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩有的A和B质量之比为（ ）
A． 1:4 B．1:2 C． 2:1 D．4:1

3．自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态．某些原子核的衰变情况如图所示(N表示中子数，Z表示质子数)，则下列说法正确的是（ ）
A．由Ra到Ac的衰变是α衰变
B．已知Ra的半衰期是T，则8个Ra原子核经过2T时间后还剩2个
C．从Th到Pb共发生5次α衰变和2次β衰变
D．图中发生的α衰变和β衰变分别只能产生α和β射线

4．核电池是通过半导体换能器，将放射性同位素衰变过程中释放出的能量转变为电能。有种核电池使用放射性同位素，衰变为和X粒子，并释放出光子。已知、和X粒子的质量分别为mPu、mU、m，则（ ）
A．X粒子是原子核
B．与的中子数相等
C．核电池使用过程由于发热会导致的半衰期变短
D．一个核衰变释放出的能量转变的电能为
5．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）

A．甲图中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
C．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由α粒子组成
D．丁图中，链式反应属于轻核裂变
6．下列说法正确的是 （ ）
A． γ射线比α射线的贯穿本领强
B． 外界环境温度升高，原子核的半衰期变大
C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变反应
D．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子
7．（多选）2019年10月9日国家安全局为福建漳州核电厂1、2号机组颁发了建造许可证好，核电正式落户漳州，关于核电站即核反应，下列说法正确的是（ ）
A．核电站造成的污染远小于相等发电能力的火电站
B．原子反应堆主要由原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统组成
C．目前我国的核电站核反应堆有核裂变和核聚变两种
D．重核裂变释放出大量的能量，产生明显的质量亏损，所以核子数减少

8． 2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄露的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射。在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs衰变过程，它们分别是_______和__________（填入正确选项前的字母）。131I和137Cs原子核中的中子数分别是________和_______.
A． X1→ B． X2→ C． X3→ D． X4→
9．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射出α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量。
（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程。
（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。
（3）设该衰变过程释放的核能都转为为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm。

10．两个氘核聚变时产生一个中子和一个氦核(氦的同位素)，已知氘核的质量mH＝2.014 1 u，氦核的质量为mHe＝3.016 0 u，中子的质量为mn＝1.008 7 u。(以上质量均指静质量)
(1)写出核反应方程；
(2)计算反应释放出的核能；
(3)如果反应前两个氘核的动能均为0.35 MeV，它们正面对碰发生聚变，且反应释放的核能全部转化为动能，计算反应生成的氦核和中子的动能。


原子核与放射性（B卷）

1．以下说法正确的是（ ）
A．贝克勒发现天然放射性，印证了卢瑟福提出的原子核式结构的正确性
B．在核反应：中，X为中子，a=3
C．根据波尔的原子模型，一群氢原子从量子数n=4的激发态跃迁到基态时可辐射3种不同频率的光子
D．在探究光电效应实验中，用两束频率分别为f1、f2的不同色光照射同一光电管，测得遏止电压分别为U1、U2，则

2．（多选）静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电子数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα，α粒子在磁场中运动的半径为R。则（ ）
A．衰变方程可表示为 B．核Y的结合能为（mX-mY-mα）c2
C．核Y在磁场中运动的半径为 D．核Y的动能为

3．（多选）卢瑟福通过用α粒子(He)轰击氮核(N)的实验，首次实现了原子核的人工转变，则下列说法中正确的是（ ）
A．该核反应的方程为He＋N→O＋H
B．通过此实验发现了质子
C．原子核在人工转变的过程中，电荷数可以不守恒
D．在此实验中，核子反应前的总质量一定等于反应后的总质量

4．（多选）U放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成Bi，而Bi可以经一次衰变变成X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成Ti，X和Ti最后都变成Pb，衰变路径如图所示，则图中（ ）
A．a＝82，b＝206
B．a＝84，b＝206
C．①是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子和电子而生成的
D．②是α衰变，放出的是正电子，正电子是由质子转变成中子和一个正电子而生成的

5．（多选）静止的原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图所示，大小圆半径分别为R1、R2；则下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值判断正确的是（ ）
A． B．
C． D．

6．γ射线暴是来自天空中某一方向的γ射线强度在短时间内突然增强，随后又迅速减弱的现象，它是仅次于宇宙大爆炸的爆发现象。下列关于γ射线的论述中正确的是（ ）
A．γ射线同α、β射线一样，都是高速带电粒子流
B．γ射线的穿透能力比α射线强，但比β射线弱
C．γ射线是原子核能级跃迁时产生的
D．利用γ射线可以使空气电离，消除静电

7．完成下列核反应方程，并指出核反应的类型：
He＋________→He＋H，是________变。
Na→Mg＋________，是________变。
Na＋________→Na＋H，是________变。
92U＋n→56Ba＋________＋3n，是________变。

8．如图，纵坐标表示某放射性物质中未衰变的原子核数（N） 与原来总原子核数（N0）的比值，横坐标表示衰变的时间，则由图线可知该放射性物质的半衰期为 天，若将该放射性物质放在高温、高压或强磁场等环境中，则它的半衰期将 （填“变长”、“不变”或“变短”）

9．静止的Li核俘获一个速度v1＝7.7×104 m/s的中子而发生核反应，生成两个新核．已知生成物中He的速度v2＝2.0×104 m/s，其方向与反应前中子速度方向相同．
(1)写出上述反应方程．
(2)求另一生成物的速度．




10．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44。则：
(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)
(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？


参考答案
原子核与放射性（A）

1． C 2． B 3． C 4． A 5． B
6．A
7． AB
【解析】只要措施得当，核电站造成的污染很小，A正确；原子反应堆主要由原子燃料、慢化剂、冷却系统和控制调节系统组成，B正确；目前核电站反应只有核裂变一种，C错误；重核裂变的质量亏损远小于一个核子的质量，核子数不会减少，D错误

8． B C 78 82
9．【解析】
（1）
（2）设α粒子的速度大小为v，由，
α粒子在磁场中运动周期 环形电流大小
（3）由，得
设衰变后新核Y的速度大小为，系统动量守恒
由 得
说明：若利用解答，亦可。


10．【解析】(1)H＋H→He＋n。
(2)Δm＝2.014 1×2 u－3.016 0 u－1.008 7 u＝0.003 5 u
ΔE＝0.003 5×931.5 MeV≈3.26 MeV。
(3)核反应过程中动量守恒，设氦核质量为m1，速度大小为v1，中子质量为m2，速度大小为v2
m1v1＝m2v2＝p
根据Ek＝，＝＝
可得Ek1＝E总＝×(0.35×2＋3.26)MeV＝0.99 MeV
Ek2＝E总＝×(0.35×2＋3.26)MeV＝2.97 MeV。

原子核与放射性（B）

1． B 2． AC
3．AB
【解析】由质量数守恒和电荷数守恒，可知核反应方程为：He＋N→O＋H，选项A正确；卢瑟福通过此实验发现了质子，选项B正确；在原子核的人工转变过程中，其电荷数守恒，选项C错误；由于在核反应中有能量转化，所以质量数守恒，质量不守恒，选项D错误。
4. BC
【解析】衰变①的方程式为：Bi→X＋e，为β衰变，放出电子，选项C正确；衰变②的方程式为： Bi→Ti＋He，为α衰变，选项A、D错误，B正确；U需经过8次α衰变和6次β衰变后可生成新核Pb，选项E正确．
5. BC 6．C 7. 解析：He＋H→He＋H，是轻核聚变。
Na→Mg＋　e，是β衰变。
Na＋　0＋1e→Na＋H，是人工转变。
eq \o\al(,92)U＋n→eq \o\al(eq \o\al(, ), 56)Ba＋Kr＋3n，是重核裂变。
答案：H　轻核聚　　e　β衰　　e　人工转　Kr　重核裂
8．3.8__， _不变_

9．【解析】
(1)Li＋n→He＋H
(2)设中子、氦核、新核的质量分别为m1、m2、m3，它们的速度分别为v1、v2、v3，根据核反应动量守恒有：m1v1＝m2v2＋m3v3 v3＝＝－1×103 m/s 负号说明新核运动方向与氦核相反．
答案：(1) Li＋n→He＋H (2)大小是1×103 m/s，方向与氦核速度方向相反

10. 【解析】(1)因为动量守恒，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹，两者电性相同，运动方向相反。
(2)设衰变后新生核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别为v1和v2，所以原来原子核的电荷量q＝q1＋q2。
粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB＝m，
则＝＝，
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则
m1v1＝m2v2，
联立解得q＝90e。
即这个原子核原来所含的质子数为90。



B