高中物理人教版选修3-5课后练习质量检测卷 第19章 原子核word含解析
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| 名称 | 高中物理人教版选修3-5课后练习质量检测卷 第19章 原子核word含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 172.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-12 16:57:18 | ||
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文档简介
原子核
(时间：90分钟 满分：100分)
一、单选题(本题共8小题，每小题3分，共24分)
1．(2018·郑州七中期末)下列说法正确的是( )
A．最早发现的轻子是电子，最早发现的强子是中子
B．质子、中子、介子和重子都属于强子
C．强子、轻子都发现有内部结构
D．τ子质量比核子质量大，τ子不属于轻子
解析：选B 最早发现的轻子是电子，最早发现的强子是质子，选项A错误；强子有内部结构，由夸克组成，轻子还未发现有内部结构，选项C错误；质子、中子、介子、重子都属于强子，τ子质量比核子质量大，但仍属于轻子，选项B正确，D错误．
2．一个放射性元素的原子核放出一个α粒子和一个β粒子后，其核内质子数和中子数的变化是( )
A．质子数减少3个，中子数减少1个
B．质子数减少2个，中子数减少1个
C．质子数减少1个，中子数减少3个
D．质子数减少1个，中子数减少2个
解析：选C 由α衰变和β衰变的本质可知，放出一个α粒子，质子数和中子数均减少2个，放出一个β粒子后，中子数减少1个，质子数增加1个，放出一个α粒子和一个β粒子后，中子数减少3个，质子数减少1个，选项C正确．
3．(2018·江苏卷)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
解析：选B 经过2T，对A来说是2个半衰期，A的质量还剩，经过2T，对B来说是1个半衰期，B的质量还剩，所以剩有的A和B质量之比为1∶2，选项B正确．
4．(2019·龙岩一中期末)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(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)( )
A．(M－m1－m2)u·c2
B．(m1＋m2－M)u×931.5
C．(m1＋m2－M)c2
D．(m1＋m2－M)×931.5 MeV
解析：选D 在核能计算时，如果质量的单位是kg，则用ΔE＝Δmc2进行计算，核能单位为J；如果质量的单位是u，则利用1 u相当于931.5 MeV进行计算，即ΔE＝Δm×931.5 MeV，选项D正确，选项A、B、C错误．
5．(2018·重庆八中期末)原子核U经放射性衰变①变为原子核Th，继而经放射性衰变②变为原子核Pa，再经放射性衰变③变为原子核U.放射性衰变①②和③依次为( )
A．α衰变、β衰变和β衰变
B．β衰变、α衰变和β衰变
C．β衰变、β衰变和α衰变
D．α衰变、β衰变和α衰变
解析：选A 由电荷数守恒与质量数守恒可分别写出衰变①为U→Th＋He，衰变②为Th→Pa＋e，衰变③为Pa→U＋e，故A正确．
6．(2019·天津中学期末)在未来的中国，从沿海的广东、浙江、福建到内陆的湖北、湖南、江西，几十座核电站将拔地而起．发展核电既是中国发展突破能源、交通、环保瓶颈的上策，也符合国家关于“节能减排”的号召．下列关于核电站的说法正确的是( )
A．核反应方程可能是U→Ba＋Kr＋2n
B．核反应过程中质量和质量数都发生了亏损
C．在核反应堆中利用控制棒吸收中子从而减小中子对环境的影响
D．核电站的能量转换过程是通过核反应堆将核能转化为热能，再通过汽轮机将热能转化为机械能，最后通过发电机将机械能转化为电能
解析：选D 核电站是核裂变的一种应用，其反应方程式是U＋n→Ba＋Kr＋3n，反应中，质量数不变但质量发生亏损，从而释放出核能，故A、B错误；在核反应中，核反应速度由参与反应的中子数目决定，控制棒通过改变插入的深度来调节中子的数目以控制链式反应的速度，故C错误；核电站的能量转换过程是通过核反应堆将核能转化为热能，再通过汽轮机将热能转化为机械能，最后通过发电机将机械能转化为电能，故D正确．
7．心脏起搏器中的微型核电池如图所示，它以钽铂合金作外壳，内装有钚238，整个电池只有160 g重，体积仅18 mm3.核电池的核心是静态热电换能器，它将热能转化为电能，工作效率只有20%，大部分热能被浪费掉．已知此核电池的输出功率为2.30×10－4 W，可以连续使用10年，1 g钚238能产生2.46×106 J热能，则此核电池中钚238的质量约为( )
A．0.05 g B．0.15 g
C．1 g D．5 g
解析：选B 一枚核电池所需钚238的质量约为 g≈0.15 g，故A、C、D错误，B正确．
8．A、B两种放射性元素，原来都静止在匀强磁场中，磁场方向如图所示，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，α与β粒子的运动方向跟磁场方向垂直，图中a、b、c、d分别表示α粒子、β粒子以及两个剩余核的运动轨迹，则下列判断正确的是( )
A．a为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹
B．b为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹
C．a为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹
D．b为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹
解析：选B 放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度方向相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆．而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度方向相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆．故题右图放出的是β粒子，题左图放出的是α粒子．放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒，由半径公式r＝＝，可得轨迹半径与动量成正比，与电荷量成反比，而α粒子和β粒子的电荷量比反冲核的电荷量小，则α粒子和β粒子的半径比反冲核的半径都大，故b为α粒子的运动轨迹，c为β粒子的运动轨迹，选项B正确．
二、多选题(本题共7小题，每小题3分，共21分)
9．下列说法中正确的是( )
A．目前还未发现媒介子、轻子和夸克三类粒子的内部结构
B．自然界存在的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律，对基本粒子不适用
C．反粒子与其对应的正粒子相遇时，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
解析：选ACD 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；反粒子与其对应的正粒子带等量异种电荷，两者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．
10．(2019·天津二中期末)关于原子核的衰变，下列说法正确的是( )
A．α粒子来自于原子核，说明原子核里含有α粒子
B．β粒子来自于原子中的电子，正如光电效应一样
C．某些原子核发生衰变说明它们是不稳定的
D．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
解析：选CD 发生β衰变时，原子核内的中子转化为质子和电子，故B错误，D正确；原子核由质子和中子组成，并不含有α粒子，故A错误；某些原子核的核子间结合不太牢固、不稳定，会发生衰变，故C正确．
11．(2018·河东一中期末)下列说法正确的是( )
A．在原子核反应中，反应前后质子数、中子数、电子数都是守恒的
B．玻尔根据氢原子光谱分立的特性提出电子轨道和原子能量是量子化的
C．核力是强相互作用的一种表现，在原子核内核力比库仑力大得多
D．光电效应和α粒子散射实验都证明了原子核式结构模型
解析：选BC 核反应过程质量数和电荷总数不变，但反应前后的质子数、中子数、电子数可能会发生变化，选项A错误；玻尔为解释氢原子光谱，提出了玻尔原子模型，即电子轨道的量子化和原子能量的量子化，选项B正确；核力是原子核内的核子之间的强相互作用，核力是短程力，在原子核内比库仑力大得多，选项C正确；α粒子散射实验证明了原子核式结构模型，而光电效应说明光的粒子性，选项D错误．
12．(2019·重庆第二外国语学校期末)已知氘核的比结合能是1.09 MeV，氚核的比结合能是2.78 MeV，氦核的比结合能是7.03 MeV.在某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核并放出17.6 MeV的能量，下列说法正确的是( )
A．这是一个裂变反应
B．核反应方程式为H＋H→He＋n
C．目前核电站都采用上述核反应发电
D．该核反应会有质量亏损
解析：选BD 1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，这是聚变反应，根据质量数与电荷数守恒知同时有一个中子生成，反应方程为H＋H→He＋n，选项B正确，A错误；目前核电站都采用核裂变发电，选项C错误；该反应放出热量，所以一定有质量亏损，选项D正确．
13．(2018·江苏一模)下面四幅示意图中能正确反映核反应过程的是( )
解析：选AD 核反应过程中，电荷数守恒，质量数守恒，用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，其核反应方程为N＋He→O＋H，A选项正确，B选项错误；用α粒子轰击铍原子核，发现了中子，其核反应方程为He＋Be→C＋n，C选项错误，D选项正确．
14．质子数与中子数互换的核互为镜像核，例如He是H的镜像核，同样H也是He的镜像核，利用镜像核可研究短寿命不稳定核．下列说法正确的是( )
A.N和C互为镜像核
B.N和O互为镜像核
C．核反应H＋H→He＋n是α衰变
D．一个质子和两个中子结合成氚核(H)时一定放出能量
解析：选AD N的质子数Z1＝7，质量数A1＝13，故中子数n1＝A1－Z1＝13－7＝6；C质子数Z2＝6，质量数A2＝13，故中子数n2＝A2－Z2＝13－6＝7，得n1＝Z2＝6，n2＝Z1＝7，故N与C互为镜像核，故A正确；N的质子数Z1＝7，质量数A1＝15，故中子数n1＝A1－Z1＝15－7＝8，O质子数Z2＝8，质量数A2＝16，故中子数n2＝A2－Z2＝16－8＝8，得n1＝Z2＝8，n2≠Z1，故B错误；两个质量较小的核结合成一个质量较大的核同时释放出大量的能量的现象称为核聚变，故C项中的核反应是核聚变，而不是α衰变，故C错误；D项中一个质子和两个中子结合成氚核的反应是核聚变反应，一定会放出能量，故D正确．
15．一个铍原子核(Be)俘获一个核外电子(通常是最靠近原子核的K壳层的电子)后发生衰变，生成一个锂核(Li)，并放出一个不带电的质量接近零的中微子ve，人们把这种衰变称为“K俘获”．静止的铍核发生零“K俘获”，其核反应方程为Be＋e→Li＋ve.已知铍原子的质量为MBe＝7.016 929 u，锂原子的质量为MLi＝7.016 004 u，1 u相当于9.31×102 MeV.下列说法正确的是( )
A．中微子的质量数和电荷数均为零
B．锂核(Li)获得的动能约为0.86 MeV
C．中微子与锂核(Li)的动量之和等于反应前电子的动量
D．中微子与锂核(Li)的能量之和等于反应前电子的能量
解析：选AC 反应方程为Be＋e→Li＋ve，根据质量数和电荷数守恒可知中微子的质量数和电荷数均为零，故A正确；根据质能方程，核反应中产生的核能ΔE＝(7.016 929 u＋me－7.016 004)×9.31×102 MeV＝0.86 MeV，为释放的核能，不是锂核获得的动能，故B错误；衰变过程中内力远大于外力，故反应前后动量守恒，故中微子与锂核(Li)的动量之和等于反应前电子的动量，故C正确；由于反应过程中存在质量亏损，有核能放出，所以中微子与锂核(Li)的能量之和不等于反应前电子的能量，故D错误．
三、非选择题(本题共5小题，共55分)
16．(10分)Po经α衰变成稳定的Pb，其半衰期为138天．质量为64 g的钋210经过276天后，还剩多少克钋？生成了多少克铅？写出核反应方程．
解析：核反应方程为：Po→Pb＋He.
276天为钋的2个半衰期，还剩的钋没有衰变，故剩余钋的质量mPo＝×64 g＝16 g
另外的钋衰变成了铅，即发生衰变的钋的质量为×64 g＝48 g，则生成铅的质量mPb＝×48 g≈47.09 g
故生成铅的质量为47.09 g.
答案：16 g 47.09 g Po→Pb＋He
17．(10分)核反应堆的功率为104 kW,1 h消耗燃料8.75 g，已知每个铀235裂变时放出2×108 eV的能量，求该燃料中铀235的质量百分比．
解析：该反应堆每小时输出的能量为
E＝Pt＝107×3 600 J＝3.6×1010 J
设放出这些能量消耗的纯铀235的质量为m，则E＝×6.02×1023×2×108×1.6×10－19 J＝3.6×1010 J
则纯铀235的质量m≈0.439 g．铀235的质量百分比是×100%≈5%.
答案：5%
18．(10分)一个静止的铀核U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核Th(原子质量为228.028 7 u)．已知原子质量单位1 u＝1.66×10－27 kg，质量亏损1 u相当于释放931 MeV能量．
(1)写出核衰变反应方程；
(2)求该核衰变反应中释放出的核能；
(3)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？
解析：(1)根据电荷数守恒，质量数守恒有
U→Th＋He.
(2)质量亏损Δm＝(232.037 2－4.002 6－228.028 7)u＝0.005 9 u
则释放出的核能
ΔE＝Δm·c2＝0.005 9×931.5 MeV＝5.49 MeV.
(3)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，方向相反，即pTh＝pα，
根据动能与动量之间的关系Ek＝
而Ekα＋EkTh＝ΔE
则钍核获得的动能EkTh＝ΔE＝0.09 MeV.
答案：(1)U→Th＋He
(2)5.49 MeV (3)0.09 MeV
19．(10分)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为H＋C→N＋Q1，H＋N→C＋Z＋Q2，方程式中Q1，Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：
原子核
H
He
He
C
N
N
质量/u
1.007 8
3.016 0
4.002 6
12.000 0
13.005 7
15.000 1
(1)原Z原子核的质量数x和电荷数y；
(2)已知1 u相当于931.5 MeV，求Q1，Q2(结果保留三位有效数字，单位MeV)．
解析：(1)根据质量数守恒可知：x＝1＋15－12＝4
根据电荷数守恒规律，得：y＝1＋7－6＝2
可知Z为氦的原子核He.
(2)根据爱因斯坦质能方程，H＋C→N的质量亏损
Δm1＝(1.007 8＋12.000 0－13.005 7)u＝0.002 10 u
Q1＝Δm1×931.5 MeV≈1.96 MeV
后一个核反应亏损的质量
Δm2＝(1.007 8＋15.000 1－12.000 0－4.002 6)u
＝0.005 3 u
所以Q2＝Δm2×931.5 MeV≈4.94 MeV.
答案：(1)4 2 (2)1.96 MeV 4.94 MeV
20．(15分)钍核Th发生衰变生成镭核Ra并放出一个粒子．设该粒子的质量为m、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行板电极S1和S2间电场时，其速度为v0，经电场加速后，沿Ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，Ox垂直平板电极S2，当粒子从P点离开磁场时，其速度方向与Ox方向的夹角θ＝60°，如图所示，整个装置处于真空中．
(1)写出钍核的衰变方程；
(2)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；
(3)求粒子在磁场中运动所用时间t.
解析：(1)根据质量数和电荷数守恒可得钍核的衰变方程：Th→Ra＋He.
(2)设粒子离开电场时速度为v，对加速过程，有
qU＝mv2－mv ①
粒子在磁场中，洛伦兹力提供向心力，有qvB＝m ②
由①②式得R＝ ③
即粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R为 .
(3)粒子做匀速圆周运动的周期T＝＝ ④
粒子在磁场中的运动时间：t＝ ⑤
由④⑤式得t＝
即粒子在磁场中运动所用时间t为.
答案：(1)Th→Ra＋He (2) (3)
(时间：90分钟 满分：100分)
一、单选题(本题共8小题，每小题3分，共24分)
1．(2018·郑州七中期末)下列说法正确的是( )
A．最早发现的轻子是电子，最早发现的强子是中子
B．质子、中子、介子和重子都属于强子
C．强子、轻子都发现有内部结构
D．τ子质量比核子质量大，τ子不属于轻子
解析：选B 最早发现的轻子是电子，最早发现的强子是质子，选项A错误；强子有内部结构，由夸克组成，轻子还未发现有内部结构，选项C错误；质子、中子、介子、重子都属于强子，τ子质量比核子质量大，但仍属于轻子，选项B正确，D错误．
2．一个放射性元素的原子核放出一个α粒子和一个β粒子后，其核内质子数和中子数的变化是( )
A．质子数减少3个，中子数减少1个
B．质子数减少2个，中子数减少1个
C．质子数减少1个，中子数减少3个
D．质子数减少1个，中子数减少2个
解析：选C 由α衰变和β衰变的本质可知，放出一个α粒子，质子数和中子数均减少2个，放出一个β粒子后，中子数减少1个，质子数增加1个，放出一个α粒子和一个β粒子后，中子数减少3个，质子数减少1个，选项C正确．
3．(2018·江苏卷)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
解析：选B 经过2T，对A来说是2个半衰期，A的质量还剩，经过2T，对B来说是1个半衰期，B的质量还剩，所以剩有的A和B质量之比为1∶2，选项B正确．
4．(2019·龙岩一中期末)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(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)( )
A．(M－m1－m2)u·c2
B．(m1＋m2－M)u×931.5
C．(m1＋m2－M)c2
D．(m1＋m2－M)×931.5 MeV
解析：选D 在核能计算时，如果质量的单位是kg，则用ΔE＝Δmc2进行计算，核能单位为J；如果质量的单位是u，则利用1 u相当于931.5 MeV进行计算，即ΔE＝Δm×931.5 MeV，选项D正确，选项A、B、C错误．
5．(2018·重庆八中期末)原子核U经放射性衰变①变为原子核Th，继而经放射性衰变②变为原子核Pa，再经放射性衰变③变为原子核U.放射性衰变①②和③依次为( )
A．α衰变、β衰变和β衰变
B．β衰变、α衰变和β衰变
C．β衰变、β衰变和α衰变
D．α衰变、β衰变和α衰变
解析：选A 由电荷数守恒与质量数守恒可分别写出衰变①为U→Th＋He，衰变②为Th→Pa＋e，衰变③为Pa→U＋e，故A正确．
6．(2019·天津中学期末)在未来的中国，从沿海的广东、浙江、福建到内陆的湖北、湖南、江西，几十座核电站将拔地而起．发展核电既是中国发展突破能源、交通、环保瓶颈的上策，也符合国家关于“节能减排”的号召．下列关于核电站的说法正确的是( )
A．核反应方程可能是U→Ba＋Kr＋2n
B．核反应过程中质量和质量数都发生了亏损
C．在核反应堆中利用控制棒吸收中子从而减小中子对环境的影响
D．核电站的能量转换过程是通过核反应堆将核能转化为热能，再通过汽轮机将热能转化为机械能，最后通过发电机将机械能转化为电能
解析：选D 核电站是核裂变的一种应用，其反应方程式是U＋n→Ba＋Kr＋3n，反应中，质量数不变但质量发生亏损，从而释放出核能，故A、B错误；在核反应中，核反应速度由参与反应的中子数目决定，控制棒通过改变插入的深度来调节中子的数目以控制链式反应的速度，故C错误；核电站的能量转换过程是通过核反应堆将核能转化为热能，再通过汽轮机将热能转化为机械能，最后通过发电机将机械能转化为电能，故D正确．
7．心脏起搏器中的微型核电池如图所示，它以钽铂合金作外壳，内装有钚238，整个电池只有160 g重，体积仅18 mm3.核电池的核心是静态热电换能器，它将热能转化为电能，工作效率只有20%，大部分热能被浪费掉．已知此核电池的输出功率为2.30×10－4 W，可以连续使用10年，1 g钚238能产生2.46×106 J热能，则此核电池中钚238的质量约为( )
A．0.05 g B．0.15 g
C．1 g D．5 g
解析：选B 一枚核电池所需钚238的质量约为 g≈0.15 g，故A、C、D错误，B正确．
8．A、B两种放射性元素，原来都静止在匀强磁场中，磁场方向如图所示，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，α与β粒子的运动方向跟磁场方向垂直，图中a、b、c、d分别表示α粒子、β粒子以及两个剩余核的运动轨迹，则下列判断正确的是( )
A．a为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹
B．b为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹
C．a为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹
D．b为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹
解析：选B 放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度方向相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆．而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度方向相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆．故题右图放出的是β粒子，题左图放出的是α粒子．放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒，由半径公式r＝＝，可得轨迹半径与动量成正比，与电荷量成反比，而α粒子和β粒子的电荷量比反冲核的电荷量小，则α粒子和β粒子的半径比反冲核的半径都大，故b为α粒子的运动轨迹，c为β粒子的运动轨迹，选项B正确．
二、多选题(本题共7小题，每小题3分，共21分)
9．下列说法中正确的是( )
A．目前还未发现媒介子、轻子和夸克三类粒子的内部结构
B．自然界存在的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律，对基本粒子不适用
C．反粒子与其对应的正粒子相遇时，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
解析：选ACD 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；反粒子与其对应的正粒子带等量异种电荷，两者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．
10．(2019·天津二中期末)关于原子核的衰变，下列说法正确的是( )
A．α粒子来自于原子核，说明原子核里含有α粒子
B．β粒子来自于原子中的电子，正如光电效应一样
C．某些原子核发生衰变说明它们是不稳定的
D．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
解析：选CD 发生β衰变时，原子核内的中子转化为质子和电子，故B错误，D正确；原子核由质子和中子组成，并不含有α粒子，故A错误；某些原子核的核子间结合不太牢固、不稳定，会发生衰变，故C正确．
11．(2018·河东一中期末)下列说法正确的是( )
A．在原子核反应中，反应前后质子数、中子数、电子数都是守恒的
B．玻尔根据氢原子光谱分立的特性提出电子轨道和原子能量是量子化的
C．核力是强相互作用的一种表现，在原子核内核力比库仑力大得多
D．光电效应和α粒子散射实验都证明了原子核式结构模型
解析：选BC 核反应过程质量数和电荷总数不变，但反应前后的质子数、中子数、电子数可能会发生变化，选项A错误；玻尔为解释氢原子光谱，提出了玻尔原子模型，即电子轨道的量子化和原子能量的量子化，选项B正确；核力是原子核内的核子之间的强相互作用，核力是短程力，在原子核内比库仑力大得多，选项C正确；α粒子散射实验证明了原子核式结构模型，而光电效应说明光的粒子性，选项D错误．
12．(2019·重庆第二外国语学校期末)已知氘核的比结合能是1.09 MeV，氚核的比结合能是2.78 MeV，氦核的比结合能是7.03 MeV.在某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核并放出17.6 MeV的能量，下列说法正确的是( )
A．这是一个裂变反应
B．核反应方程式为H＋H→He＋n
C．目前核电站都采用上述核反应发电
D．该核反应会有质量亏损
解析：选BD 1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，这是聚变反应，根据质量数与电荷数守恒知同时有一个中子生成，反应方程为H＋H→He＋n，选项B正确，A错误；目前核电站都采用核裂变发电，选项C错误；该反应放出热量，所以一定有质量亏损，选项D正确．
13．(2018·江苏一模)下面四幅示意图中能正确反映核反应过程的是( )
解析：选AD 核反应过程中，电荷数守恒，质量数守恒，用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，其核反应方程为N＋He→O＋H，A选项正确，B选项错误；用α粒子轰击铍原子核，发现了中子，其核反应方程为He＋Be→C＋n，C选项错误，D选项正确．
14．质子数与中子数互换的核互为镜像核，例如He是H的镜像核，同样H也是He的镜像核，利用镜像核可研究短寿命不稳定核．下列说法正确的是( )
A.N和C互为镜像核
B.N和O互为镜像核
C．核反应H＋H→He＋n是α衰变
D．一个质子和两个中子结合成氚核(H)时一定放出能量
解析：选AD N的质子数Z1＝7，质量数A1＝13，故中子数n1＝A1－Z1＝13－7＝6；C质子数Z2＝6，质量数A2＝13，故中子数n2＝A2－Z2＝13－6＝7，得n1＝Z2＝6，n2＝Z1＝7，故N与C互为镜像核，故A正确；N的质子数Z1＝7，质量数A1＝15，故中子数n1＝A1－Z1＝15－7＝8，O质子数Z2＝8，质量数A2＝16，故中子数n2＝A2－Z2＝16－8＝8，得n1＝Z2＝8，n2≠Z1，故B错误；两个质量较小的核结合成一个质量较大的核同时释放出大量的能量的现象称为核聚变，故C项中的核反应是核聚变，而不是α衰变，故C错误；D项中一个质子和两个中子结合成氚核的反应是核聚变反应，一定会放出能量，故D正确．
15．一个铍原子核(Be)俘获一个核外电子(通常是最靠近原子核的K壳层的电子)后发生衰变，生成一个锂核(Li)，并放出一个不带电的质量接近零的中微子ve，人们把这种衰变称为“K俘获”．静止的铍核发生零“K俘获”，其核反应方程为Be＋e→Li＋ve.已知铍原子的质量为MBe＝7.016 929 u，锂原子的质量为MLi＝7.016 004 u，1 u相当于9.31×102 MeV.下列说法正确的是( )
A．中微子的质量数和电荷数均为零
B．锂核(Li)获得的动能约为0.86 MeV
C．中微子与锂核(Li)的动量之和等于反应前电子的动量
D．中微子与锂核(Li)的能量之和等于反应前电子的能量
解析：选AC 反应方程为Be＋e→Li＋ve，根据质量数和电荷数守恒可知中微子的质量数和电荷数均为零，故A正确；根据质能方程，核反应中产生的核能ΔE＝(7.016 929 u＋me－7.016 004)×9.31×102 MeV＝0.86 MeV，为释放的核能，不是锂核获得的动能，故B错误；衰变过程中内力远大于外力，故反应前后动量守恒，故中微子与锂核(Li)的动量之和等于反应前电子的动量，故C正确；由于反应过程中存在质量亏损，有核能放出，所以中微子与锂核(Li)的能量之和不等于反应前电子的能量，故D错误．
三、非选择题(本题共5小题，共55分)
16．(10分)Po经α衰变成稳定的Pb，其半衰期为138天．质量为64 g的钋210经过276天后，还剩多少克钋？生成了多少克铅？写出核反应方程．
解析：核反应方程为：Po→Pb＋He.
276天为钋的2个半衰期，还剩的钋没有衰变，故剩余钋的质量mPo＝×64 g＝16 g
另外的钋衰变成了铅，即发生衰变的钋的质量为×64 g＝48 g，则生成铅的质量mPb＝×48 g≈47.09 g
故生成铅的质量为47.09 g.
答案：16 g 47.09 g Po→Pb＋He
17．(10分)核反应堆的功率为104 kW,1 h消耗燃料8.75 g，已知每个铀235裂变时放出2×108 eV的能量，求该燃料中铀235的质量百分比．
解析：该反应堆每小时输出的能量为
E＝Pt＝107×3 600 J＝3.6×1010 J
设放出这些能量消耗的纯铀235的质量为m，则E＝×6.02×1023×2×108×1.6×10－19 J＝3.6×1010 J
则纯铀235的质量m≈0.439 g．铀235的质量百分比是×100%≈5%.
答案：5%
18．(10分)一个静止的铀核U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核Th(原子质量为228.028 7 u)．已知原子质量单位1 u＝1.66×10－27 kg，质量亏损1 u相当于释放931 MeV能量．
(1)写出核衰变反应方程；
(2)求该核衰变反应中释放出的核能；
(3)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？
解析：(1)根据电荷数守恒，质量数守恒有
U→Th＋He.
(2)质量亏损Δm＝(232.037 2－4.002 6－228.028 7)u＝0.005 9 u
则释放出的核能
ΔE＝Δm·c2＝0.005 9×931.5 MeV＝5.49 MeV.
(3)系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，方向相反，即pTh＝pα，
根据动能与动量之间的关系Ek＝
而Ekα＋EkTh＝ΔE
则钍核获得的动能EkTh＝ΔE＝0.09 MeV.
答案：(1)U→Th＋He
(2)5.49 MeV (3)0.09 MeV
19．(10分)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为H＋C→N＋Q1，H＋N→C＋Z＋Q2，方程式中Q1，Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：
原子核
H
He
He
C
N
N
质量/u
1.007 8
3.016 0
4.002 6
12.000 0
13.005 7
15.000 1
(1)原Z原子核的质量数x和电荷数y；
(2)已知1 u相当于931.5 MeV，求Q1，Q2(结果保留三位有效数字，单位MeV)．
解析：(1)根据质量数守恒可知：x＝1＋15－12＝4
根据电荷数守恒规律，得：y＝1＋7－6＝2
可知Z为氦的原子核He.
(2)根据爱因斯坦质能方程，H＋C→N的质量亏损
Δm1＝(1.007 8＋12.000 0－13.005 7)u＝0.002 10 u
Q1＝Δm1×931.5 MeV≈1.96 MeV
后一个核反应亏损的质量
Δm2＝(1.007 8＋15.000 1－12.000 0－4.002 6)u
＝0.005 3 u
所以Q2＝Δm2×931.5 MeV≈4.94 MeV.
答案：(1)4 2 (2)1.96 MeV 4.94 MeV
20．(15分)钍核Th发生衰变生成镭核Ra并放出一个粒子．设该粒子的质量为m、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行板电极S1和S2间电场时，其速度为v0，经电场加速后，沿Ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，Ox垂直平板电极S2，当粒子从P点离开磁场时，其速度方向与Ox方向的夹角θ＝60°，如图所示，整个装置处于真空中．
(1)写出钍核的衰变方程；
(2)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；
(3)求粒子在磁场中运动所用时间t.
解析：(1)根据质量数和电荷数守恒可得钍核的衰变方程：Th→Ra＋He.
(2)设粒子离开电场时速度为v，对加速过程，有
qU＝mv2－mv ①
粒子在磁场中，洛伦兹力提供向心力，有qvB＝m ②
由①②式得R＝ ③
即粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R为 .
(3)粒子做匀速圆周运动的周期T＝＝ ④
粒子在磁场中的运动时间：t＝ ⑤
由④⑤式得t＝
即粒子在磁场中运动所用时间t为.
答案：(1)Th→Ra＋He (2) (3)