人教新版高中物理训练题 选择性必修 第三册第 5 章 原子核 Word版含解析

1．下列说法正确的是(　　)
A．卢瑟福的α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的
B．钍的半衰期为24天，1
g钍经过120天后还剩0.2
g
C．氢原子从激发态向基态跃迁，会辐射光子
D．用能量等于氘核结合能的光子照射静止的氘核，能使氘核分解为一个质子和一个中子
2．铝箔被α粒子轰击后，发生的核反应方程为Al＋He→X＋n.方程中X的中子数为(　　)
A．15　B．16
C．30
D．31
3．(多选)下列关于原子核衰变的说法正确的是(　　)
A．放射性元素发生β衰变时所释放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
B．有6个放射性元素的原子核，有3个发生衰变所需的时间就是该元素的半衰期
C．钍发生一次α衰变，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4
D．铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
4．放射性元素钋(Po)发生衰变时，会产生He和一种未知粒子，并放出γ射线，其核反应方程为Po→
y82X＋He＋γ.下列说法正确的是(　　)
A.He的穿透能力比γ射线强
B．y＝214
C．X核的中子个数为124
D．这种核反应为裂变
5．如图所示，某放射性元素衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强磁场和匀强电场中，关于三种射线，下列说法正确的是(　　)
A．①④表示α射线，其速度最慢、电离能力最弱
B．②⑤表示γ射线，其穿透能力和电离能力都很强
C．②⑤表示γ射线，是原子核内释放出的高频电磁波
D．③⑥表示β射线，是高速电子流，可以穿透几毫米厚的铝板
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6．[2015·北京卷·17]实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图，则(　　)
A．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外
B．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外
C．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里
D．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里
7．[2016·全国卷Ⅲ·35](多选)一静止的铝原子核Al俘获一速度为1.0×107
m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核Si.下列说法正确的是(　　)
A．核反应方程为p＋Al→Si
B．核反应过程中系统动量守恒
C．核反应过程中系统能量不守恒
D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和
8．[2019·天津卷](多选)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础．下列关于聚变的说法正确的是(　　)
A．核聚变比核裂变更为安全、清洁
B．任何两个原子核都可以发生聚变
C．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加
D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加
9．[2019·全国卷Ⅱ]太阳内部核反应的主要模式之一是质子－质子循环，循环的结果可表示为
4H→He＋2e＋2ν
已知H和He的质量分别为mp＝1.007
8
u和mα＝4.002
6
u，1
u＝931
MeV/c2，c为光速，在4个H转变成1个He的过程中，释放的能量约为(　　)
A．8
MeV　　B．16
MeV
C．26
MeV
D．52
MeV
10.[2018·北京卷·13]在核反应方程：He＋N→O＋X中，X表示的是(　　)
A．质子
B．中子
C．电子
D．α粒子
11．[2018·天津卷]国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台．下列核反应中放出的粒子为中子的是(　　)
A.N俘获一个α粒子，产生O并放出一个粒子
B.Al俘获一个α粒子，产生P并放出一个粒子
C.B俘获一个质子，产生Be并放出一个粒子
D.Li俘获一个质子，产生He并放出一个粒子
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12．[2020·贵州省黔东南州联考]由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi，下列说法正确的是(　　)
A．衰变过程中原子核的质量和电荷量守恒
B.Bi的原子核比Np的原子核少28个中子
C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变
D．经过两个半衰期后含有Np的矿石的质量将变为原来的四分之一
13．[2020·山东省淄博一中质检](多选)人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是(　　)
A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量
B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能
C．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度
D．在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止射线和射性物质的泄漏
14．[2019·湖北省武汉调研](多选)一种典型的铀核裂变时生成钡和氪，同时放出3个中子，核反应方程是U＋X→Ba＋Kr＋3n，已知部分原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．核反应方程中，X粒子是中子
B．核反应方程中，X粒子是质子
C.U、Ba、Kr相比，Ba的比结合能最大，它最稳定
D.U、Ba、Kr相比，U的核子数最多，它的结合能最大
15．[2020·四川省南充一中测试]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＋X＋Q2，方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表，下列判断正确的是(　　)
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
A.X是He，Q2>Q1
B．X是He，Q2>Q1
C．X是He，Q2D．X是He，Q216．[2020·福建省质检]我国对中微子的研究处于世界领先地位，大亚湾反应堆中微子实验工程获2016年国家自然科学奖一等奖．太阳发生核反应时会放出大量中微子及能量．假设太阳释放的能量由“燃烧氢”的核反应4H→He＋2e＋2ν提供，式中ν为中微子，这一核反应平均每放出2个中微子相应释放28
MeV的能量．已知太阳每秒约辐射2.8×1039
MeV的能量，地球与太阳间的距离约为1.5×1011
m，则地球表面与太阳光垂直的每平方米面积上每秒接收到的中微子数目的数量级为(　　)
A．1011个
B．1014个
C．1017个
D．1020个
1．C　卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，故A错误；钍的半衰期为24天，1
g钍经过120天后，即经过5个半衰期，未衰变的质量m＝m0＝
g，故B错误；氢原子从激发态向基态跃迁时，会辐射光子，故C正确；原子核分解为核子，一般要在高温或高速撞击的条件下才能完成，故用能量等于氘核结合能的光子照射静止的氘核，不可能使氘核分解为一个质子和一个中子，故D错误．
2．A　根据核反应方程遵循电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数(质子数)为15，质量数为30，可知X的中子数为30－15＝15，选项A正确，B、C、D均错误．
3．AD　放射性元素发生β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，A正确；半衰期是大量原子的统计规律，研究少数原子没有意义，B错误；钍核发生一次α衰变，新核与原来的原子核相比，质量数减少了4，中子数减少了2，故C错误；根据238－206＝4×8可知发生了8次α衰变，由92－82＝2×8－6可知发生了6次β衰变，D正确．
4．C　He的穿透能力比γ射线弱，故A错误；根据核反应过程质量数守恒，y＝210－4＝206，故B错误；X核的中子个数为206－82＝124，故C正确；题设中的核反应为α衰变，故D错误．
5．C　α射线是高速粒子流，粒子带正电，β射线为高速电子流，带负电，γ射线为高频电磁波，根据电荷所受电场力特点及左手定则可知：①④为β射线，②⑤为γ射线，③⑥为α射线．α射线的速度最慢但电离能力最强，γ射线是由原子核内释放出的高频电磁波，其穿透能力很强但电离能力很弱，故选项C正确，A、B、D均错误．
6．D　原子核衰变前后动量守恒，故刚衰变后新核与电子的动量等大反向，由qvB＝，得r＝，新核带的电荷量多，故新核的半径小，因此轨迹2是新核的，故B项和C项错误；由左手定则，磁场方向垂直纸面向里，故A项错误，D项正确．
7．AB　核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，A项正确；微观粒子相互作用过程中，满足动量守恒定律，B项正确；题述核反应过程属于“二合一”形式的完全非弹性碰撞，机械能有损失，但对于封闭的系统，能量仍然守恒，C项错误；核反应过程中的机械能有损失，故存在质量亏损现象，D项错误．
8．AD　与核裂变相比轻核聚变更为安全、清洁，A正确；自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素氘与氚的聚变，不是任意两个原子核都能发生核聚变，B错误；两个轻核发生聚变结合成质量较大的核时，放出巨大的能量，根据E＝mc2可知，聚变反应中存在质量亏损，则总质量较聚变前减少，C错误；两个轻核结合成质量较大的核的过程中要释放能量，核子的平均质量减少，所以核子的比结合能增加，D正确．
9．C　核反应质量亏损Δm
＝4×1.007
8
u－4.002
6
u
＝0.028
6
u，释放的能量ΔE＝0.028
6×931
MeV＝26.6
MeV，选项C正确．
10．A　由核反应方程中，电荷数守恒和质量数守恒可知，X为H，选项A正确．
11．B　根据核反应过程中质量数守恒及电荷数守恒可知，N＋He→O＋H，A项错误；Al＋He→P＋n，B项正确；B＋H→Be＋He，C项错误；Li＋H→He＋He，D项错误．
12．C　衰变过程中有质量亏损，原子核的质量不守恒，A错误；Bi的原子核比Np的原子核质量数少28，电荷数少10，故中子少18个，B错误；设Np变为Bi需要经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：93－83＝2x－y，4x＝237－209，所以解得：x＝7，y＝4，C正确；经过两个半衰期后Np的原子核个数变为原来的四分之一，但含有Np的矿石质量大于原来的四分之一，D错误．
13．BCD　由题图图象可知，D和E核子的平均质量大于F核子的平均质量，原子核D和E聚变成原子核F时，核子总质量减小，有质量亏损，要释放出核能，A错误；由题图图象可知，A核子的平均质量大于B与C核子的平均质量，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能，B正确；在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度，C正确；在核反应堆的外面修建很厚的水泥层能防止射线和放射性物质的泄漏，D正确．
14．AD　根据质量数和电荷数守恒可得X为n，为中子，A正确，B错误；从题图中可知Kr的比结合能最大，C错误；原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，则原子核的核子越多，它的结合能越高，D正确．
15．B　在核反应过程中，据反应前后电荷数和质量数守恒有：X的质量数为4，电荷数为2，则X一定是氦原子核；又据释放的能量为：ΔE＝Δm·c2，前一个反应的质量亏损为Δm1＝1.007
8
u＋12.000
0
u－13.005
7
u＝0.002
1
u，后一个反应的质量亏损为：Δm2＝1.007
8
u＋15.000
1
u－12.000
0
u－4.002
6
u＝0.005
3
u，所以后一个反应释放能量较大，即Q116．B　由题中条件可算得太阳每秒放出2×＝2×1038个中微子，中微子向四面八方辐射，成球面形状分布，地表上每平方米每秒可接收到的数目为≈7×1014个，B正确．
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