济南历城四中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：原子核与放射性 单元测试题（含解析）

原子核与放射性
1．是一种半衰期是5 730年的放射性同位素，若考古工作者探测到某古水中的含量为原来的，则该古树死亡的时间距今大约
A．22 920年 B．11 460年
C．5 730年 D．17 190年
2．在日本福岛核电站的核泄漏事故中，泄露的污染物中含有和两种放射性元素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射，其中的衰变方程为，其半衰期为8天，下列说法正确的是
A．该核反应中放出的电子来自原子的外层电子
B．原子核中含有53个中子
C．因为该反应出现质量亏损，所以核反应后的原子核总质量数减少了
D．经过16天，75％的原子核发生了衰变
3．原子核Rn所含的核子数、中子数、质量数分别是
A． B．
C． D．
4．下列哪个选项不属于探测射线的探测器
A．威尔逊云室
B．气泡室
C．盖革-米勒计数器
D．质谱仪
5．通常情况下，生物体的每克碳内含有大约500亿个碳14原子，其中每分钟大约有10个碳14原子发生衰变。如果在某个生物体中含有碳的质量为6kg，那么，该生物体中1s内衰变的碳原子的个数大约是
A．8400 B．5000 C．1000 D．50000
6．关于核反应方程（为释放的核能，X为新生成的粒子），已知的半衰期为1.2min，则下列说法错误的是
A．此反应为β衰变
B．核和核具有相同的质量数
C．衰变过程中总质量减小
D．64g 经过6min还有1g 尚未衰变
7．下列说法正确的是(　　)
A．C-14的半衰期会随着周围环境温度的变化而改变
B．爱因斯坦为解释光的干涉现象提出了光子说
C．处于n＝3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出3种频率的光子
D．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了光子说
8．下列说法中正确的是
A．天然放射性元素（钍）共经历4次α衰变和6次β衰变边长（铅）
B．放射性元素的半衰期与温度、压强有关
C．“原子由电子和带正电的物质组成”是通过卢瑟福α散射实验判定的
D．玻尔理论认为，氢原子的核外电子轨道是量子化的
9．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是
A．α粒子散射实验
B．电子的发现
C．光电效应现象的发现
D．天然放射性现象的发现
10．下列说法正确的是（　　）
A．光电效应实验中，入射光的强度足够强就可以发生光电效应
B．由玻尔理论知道所所氢原子从激发态跃迁到基态时吸收光子
C．物体所受的冲量不为零，但物体的动量大小却不变
D．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关
11．关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是（ ）
A．α射线是原子核自发放射出氦核，它的穿透能力最强
B．β射线是原子核内中子转化为质子和电子时，从核里放射出来的电子流，它具有中等的穿透能力
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透能力最弱
D．γ射线是频率波长最长的电磁波，它的穿透能力最强．
12．下列说法正确的是
A．在光电效应实验中，入射光越强，逸出的光电子的初动能越大
B．处于基态的氢原子可以吸收任意频率的光子而跃迁到对应的激发态
C．某种放射性元素的样品经过6小时后还有没有衰变，它的半衰期是1．5小时
D．比结合能的大小决定着原子核的稳定程度
13．三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个个氦（42He）,则下面说法正确的是
A．X核比Z核多一个原子
B．X核比Z核少一个中子
C．X核的质量数比Z核质量数大3
D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍
14．贝克勒尔发现天然放射现象，揭开了人类研究原子核结构的序幕．如图中P未放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场中分成A、B、C三束．
（1）构成A射线的是_____________；构成B射线的是_____________；构成C射线的是_____________；
（2）三种射线中，穿透能力最强，经常用来对金属探伤的射线是_____________；电离作用最强的射线是_____________．（填：A、B或C）
15．1919年卢瑟福通过如图所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现________________．图中A为放射源发出的射线，银箔的作用是吸收________________．
16．14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700年．已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变，生命活动结束后，14C的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．该古木的年代距今约___________年，14C衰变为14N的过程中放出___________射线．
17．已知铀235的质量为235.043 9 u,钡141的质量为140.913 9 u,氪92 的质量为91.897 3 u,每个中子质量为1.0087 u,1 kg铀235发生的铀核裂变所放出的能量相当于多少吨优质煤完全燃烧时放出的能量?(1 kg优质煤完全燃烧时能产生 2.9×107 J的热量)
18．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.
参考答案
1．D
【解析】
根据，探测到某古木中14C的含量为原来，知经历了3个半衰期，则t=3×5730年=17190年，故D正确，ABC错误．
2．D
【解析】该核反应中放出的电子来自原子核中的中子变成一个质子和一个电子，故A错误；
B、原子核中含有个中子，故B错误；
C、核反应释放能量，质量数不变，质量亏损，故C错误；
D、根据公式，解得，所以有75%的碘核发生了衰变，故D正确；
故选D。
【点睛】该核反应中放出的电子来自原子核中的中子变成一个质子和一个电子，核反应释放能量，质量数不变，质量亏损，衰变公式。
3．B
【解析】原子核Rn所含的核子数是86、质量数是222，中子数为222-86=136；故选B.
4．D
【解析】威尔逊云室是利用射线的电离本领不同，故A正确；气泡室也是利用射线的电离本领不同，故B正确；盖革-米勒计数器能自动将放射微粒计数出来的仪器，故C正确；质谱仪是测量粒子的质量的仪器，不是探测射线的，故D错误；本题选不属于探测射线的探测器的，故选D．
5．C
【解析】每克碳每分钟大约有10个碳14原子发生衰变，则每秒衰变的个数为10/60，则生物体中1s内衰变的碳原子的个数大约为n=10/60×6000＝1000，故C正确，ABD错误．故选C．
点睛：本题属于信息给予题，关键能够从题干中获取有用的信息，结合每克碳每秒衰变的个数进行求解，基础题．
6．D
【解析】A、根据电荷数守恒、质量数守恒知,X的电荷数为-1,质量数为0,该反应为衰变,所以A选项是正确的.
B、 核和核具有相同的质量数 ,故B正确
C、在此反应中释放出能量，由爱因斯坦的质能方程知道，此反应过程伴随着质量亏损，则总质量减小，故C正确；
D、6min经过了5个半衰期,则未衰变的质量 ,故D错误.
本题选不正确的是，所以应选D
综上所述本题答案是：D
7．C
【解析】A．元素的半衰期由原子核内部因素决定，与外界温度无关，故A错误；
B．爱因斯坦为解释光电效应提出了光子说，故B错误；
C．处于n＝3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出3种频率的光子，故C正确；
D．普朗克为了解释黑体辐射，提出了能量子假说，故D错误．
故选：C。
8．D
【解析】A. （钍）衰变成（铅）的过程，质量数减小28，而质子数减小8，对于β衰变，质量数不变，质子数增加1，因此经过7次α衰变，而α衰变质量数减小4，质子数减小2，所以要经过6次β衰变，故A错误；
B. 放射性元素的半衰期只与原子核自身有关，与温度、压强无关，故B错误；
C.卢瑟福通过α粒子散射实验判定的是原子具有核式结构，并不是判定：原子由电子和带正电的物质组成，故C错误；
D.玻尔理论认为原子只能处在能量不连续、轨道不连续的一系列状态，故D正确；
故选：D。
点睛：通过卢瑟福α粒子散射实验判定的是原子具有核式结构，玻尔理论认为原子只能处在能量不连续的一系列状态，放射性元素的半衰期只与原子核自身有关．
9．A
【解析】卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，而对阴极射线的研究，发现原子还可以再分，对于光电效应，揭示了光的粒子性，氢原子光谱实验说明了能量量子化的观念，故A正确，B，C，D错误；故选A．
【点睛】本题考查物理学史，掌握α粒子散射实验观察的结果，这是卢瑟福提出原子的核式结构模型的实验基础．
10．C
【解析】A、发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，入射光强，不一定能发生光电效应；故A错误；
B、根据波尔理论，原子从激发态跃迁到基态时，能级降低，释放能量，以光子形式放出，故B错误；
C、物体受到的冲量不为零，则动量一定发生变化，但可以只是方向的变化，大小可以不变，故C正确；
D、放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件都无关，故D错误；
故选C。
【点睛】发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率；根据波尔理论，原子从激发态跃迁到基态时，能级降低，释放能量，以光子形式放出；放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件都无关。
11．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．α?射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最弱，故A错误．
B．β?射线是原子核内的中子转变为质子时从核里放射出来的电子流的，它具有中等的穿透能力，故B正确；
CD．γ?射线一般伴随着α或β射线产生，频率很大，波长很短的电磁波，它的穿透能力最强，故CD错误；
故选B．
12．CD
【解析】A. 光电子的最大初动能越大与入射光强度无关，与入射光的频率有关，A错误；
B. 一个处于基态的氢原子不可以吸收任意频率的光子后跃迁到高能级，只能吸收等于两能级间能量差的光子，故B错误；
C. 还有的样品没有衰变，说明经过了4个半衰期，所以半衰期等于1.5小时，故C正确；
D. 比结合能越大表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D正确；
故选：CD.
13．CD
【解析】
试题分析：设原子核X的质量数为x，电荷数为y，根据质量数守恒和电荷数守恒，可得原子核Y的质量数为x，电荷数为，原子核Z的质量数为，电荷数为．由此可得X核的质子（y）比Z核的质子（）多2个， X核的中子比Z核的中子多1个，故AB错误；X核的质量数（x）比Z核的质量数（x-3）多3个，故C正确；X核与Z核的总电荷（2y-2）是Y核电荷（y-1）的2倍，故D正确．
考点：考查了核反应方程
名师点睛：关键是知道反映前后质量数和核电荷数守恒的知识，属于基础知识，应仔细阅读题目，一步一步向下分析．
14．电子（或β粒子） γ光子 氦核（或α粒子） B C
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2][3]A偏向正极板，可知A带负电，则构成A射线的是电子（或β粒子）；B不偏转，则构成B射线的是γ光子；C向负极偏转，则构成C射线的是氦核（或α粒子）；
(2)[4][5]三种射线中，穿透能力最强，经常用来对金属探伤的射线是γ光子，即B；电离作用最强的射线是α粒子，即C.
15．质子 α粒子
【解析】
卢瑟福第一次用α粒子轰击氮核完成了原子核的人工转变并发现了质子，因此图中的A为放射源发出的α粒子； 实验装置中银箔的作用是刚好阻挡α粒子打到荧光屏，但是不能阻挡其它粒子的穿过，这样可判断是否有新的粒子产生．
16．5700 β
【解析】
古木样品中14C的比例正好是现代样品的二分之一说明该古木恰好经历了一个半衰期的时间，则该古木的年代距今约5700年；14C的衰变方程：，则放出β射线.
17．2.84×103 t
【解析】质量亏损为Δm=(mU+mn)-(mBa+mKr+3mn)=236.052 6u-235.837 3 u=0.2153u。
释放的能量ΔE=Δmc2≈201 MeV
1 kg铀235 含有的铀原子核数目为N=×6.02×1023=2.56×1024个
1 kg铀完全反应释放的总能量为E总=N·ΔE=2.56×1024×201×106×1.60×10-19 J=8.23×1013 J
1 t煤完全燃烧释放的能量为E=1000×2.9×107 J=2.9×1010 J
故 1kg 铀完全反应相当于这样的煤完全燃烧的质量为n=2.84×103t。
【点睛】解决本题的关键知道在核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，以及掌握爱因斯坦质能方程和能量守恒定律．
18．（1）（2）1×103 m/s　运动方向与氦核相反
【解析】
【分析】
根据质量数守恒和电荷数守恒，书写核反应方程；
俘获中子发生核反应的过程，动量守恒，根据动量守恒定律求解另一个粒子的速度大小；
【详解】
①根据质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为：；
②设中子、氦核、新核的质量分虽为m1，m2，m3，它们的速度分别为v1，v2，v3
根据动量守恒有：，则：，负号说明新核运动方向与氦核相反．
【点睛】
微观粒子的碰撞与宏观物体的碰撞相似，也遵守动量守恒，书写核反应方程是基本功，要熟练掌握．