宁阳第四中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：原子核与放射性 单元测评（含解析）

原子核与放射性
1．下列史实正确的是（　　）
A．约里奥.居里夫妇首次发现了放射性元素钋和镭
B．卢瑟福用α粒子轰击氮核，打出了氢离子，并由此发现了质子
C．查德威克通过实验证实了原子核内存在质子
D．玻尔提出了自己的原子结构假说，并由此解释了所有的原子发光现象
2．下列核反应中，属于核裂变反应的是(　　)
A．
B．
C．
D．
3．下列有关放射性知识的说法中正确的是（ ）
A．放射现象说明原子具有核式结构
B．射线与射线都是电磁波，但射线穿透本领比射线强
C．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过3.8天后就一定只剩下2个氡原子核
D．衰变成要经过6次衰变和8次衰变
4．以下有关近代物理内容的叙述，正确的是
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应
B．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，动能减小
C．核反应前后核子数相等，所以生成物的总质量等于反应物的总质量
D．天然放射现象的发现揭示了原子有复杂的结构
5．19世纪末20世纪初物理学发展进入了一个新的时代，关于近代物理学，下列说法中正确的是（ ）
A．天然放射性现象中产生的射线速度与光速相当，贯穿能力很强
B．核反应方程： ，则是质子，
C．天然放射现象说明原子核内部有复杂的结构
D．玻尔首先发现电子并提出氢原子轨道模型
6．下列说法中正确的是
A．由能量守恒观点可知：在光电效应现象中，对于同一种金属而言，同颜色入射光的强度越大，飞出的光电子的最大初动能就越大
B．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定只剩下一个氡原字核．
C．大量的氢原子从n=4的能级向低能级跃迁时可以辐射三种不同频率的光
D．衰变成等Pb要经过6次β衰变和8次α衰变
7．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Pu，Pu衰变为U和X粒子，并释放出y光子．已知Pu、U和X粒子的质量
分别为mpu、mu、m，则
A．X粒子是He原子核
B．Pu与U的中子数相等
C．核电池使用过程由于发热会导致Pu的半衰期变短
D．一个Pu核衰变释放出的能量转变的电能为
8．下列关于核反应的说法正确的是
A．是铀核的裂变
B．是核聚变反应
C．核反应中的X是质子
D．卢瑟福发现中子的核反应方程是：
9．对下列各原子核变化的方程，表述正确的是（　　）
A．是核聚变反应
B．是α衰变
C．是核裂变反应
D．是β衰变
10．10．关于核反应下列说法正确的是
A．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变
B．核反应堆产生的能量来自轻核聚变
C．所有放射性元素衰变时一定同时释放出α、β、γ三种射线
D．把放射性元素置于大量水中不能使放射性衰变减缓
11．下列说法中正确的是
A．天然放射现象的发现，揭示了原子的核式结构
B．γ射线是波长很短的电磁波，它的穿透能力比β射线要强
C．一个氘核(H)与一个氦核(H)聚变生成一个氦核(He)的同时，放出一个中子
D．大量氢原子由n＝5的能级状态向基态跃迁，跃迁过程中可放出10种光子
12．天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知（ ）
A．②来自于原子核外电子
B．①的电离作用最强，是一种电磁波
C．③照射食品可以杀死腐败的细菌
D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子
13．某放射性原子核A经过一系列α衰变和β衰变后变为原子核B．若B核内质量数比A核内少8个，中子数比A核少7个．则发生了___次α衰变和____次β衰变．若核发生α衰变的半衰期为半年，则经过________年有的核发生了衰变．
14．1919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________粒子，B为________气．
15．钍232经过6次α衰变和4次β衰变后变成一种稳定的元素，这种元素的原子量为_________，核电荷数为__________．
16．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衰变成的同时放出另一种粒子，这种粒子是____________。是的同位素，被广泛应用于生物示踪技术。1mg随时间衰变的关系如图所示，请估算4mg的经多少天的衰变后还剩0.5mg？____________。
17．氘核与氚核的聚变反应： ，已知电子电量e=1.6×10-19C，普朗克常量h=6.6×10-34J·s，求：
(1) 这一过程的质量亏损是多少千克？
(2) 1g氘核完全参与上述反应，共释放核能多少（阿伏伽德罗常量NA=6.0×1023mol-1）？
18．已知钍234的半衰期是24天，1g钍234经过120天后还剩下多少？
参考答案
1．B
【解析】
A．居里夫人和她的丈夫皮埃尔·居里相继发现了两种新的元素"钋"和"镭，故A错误；
B．卢瑟福用α粒子轰击氮核，打出了氢离子，从而发现了质子，故B正确；
C．查德威克通过实验证实了原子核内存在中子，故C错误；
D．玻尔提出的原子结构理论只能解释氢原子发光规律，故D错误。
故选B。
2．D
【解析】A反应是原子核的人工转变方程；B反应是α衰变方程；C反应是原子核的人工转变方程；D反应是重核裂变反应；故选D.
3．D
【解析】
【详解】
A．粒子散射实验提出原子具有核式结构，天然放射现象说明原子核内部是有结构的，故A错误；
B．β射线是电子流，不是电磁波，穿透本领比γ射线弱，故B错误；
C．半衰期是对大量原子核的统计规律，对于单个或者少数是不成立的，故C错误；
D．衰变成质量数少32，则发生8次α衰变，电荷数少16，但是电荷数少10，可知发生了6次β衰变，故D正确；
【点睛】
粒子散射实验提出原子具有核式结构，天然放射现象说明原子核内部是有结构的，半衰期是对大量原子核的统计规律．
4．B
【解析】太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，选项A错误；氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，根据可知，可知动能减小，选项B正确；核反应前后核子数相等，即质量数守恒，但存在质量亏损，因此生成物的质量小于反应物的质量之和，故C错误；天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，选项D错误；故选B.
5．C
【解析】天然放射现象中产生的射线速度是光速的十分之一，电离能力较强，穿透能力较弱，故A错；B中核反应方程的不是质子，是中子，故B错；天然放射现象说明原子核内部有复杂结构，所以C选线正确；汤姆生发现电子，波尔提出氢原子轨道模型，故D错误．故选C.
6．D
【解析】
A、根据光电效应方程可知，光电子的初动能与光的强度无关，同颜色入射光，飞出的光电子的最大初动能都是相等的，故A错误；
B、半衰期是统计规律，针对的是大量的原子而言，对具体的少量原子没有这种关系，这是一个概数，故B错误；
C、大量的氢原子从n=4的能级向低能级跃迁时可以辐射种不同频率的光，故C错误；
D、根据质量数和电荷数守恒知，α衰变一次质量数减少4个，次数，β衰变的次数为，所以衰变成等Pb要经过6次β衰变和8次α衰变，故D正确；
故选D．
【点睛】考查到半衰期、光电效应、波尔理论以及物理学史的知识，都是一些记忆性的知识点的内容，在平时的学习中多加积累即可．
7．A
【解析】
A、衰变方程为，所以X粒子是原子核，故A正确；
B、Pu的中子数为239-94=145，而U的中子数为235-92=143，故Pu与U的中子数不相等，故B错误；
C、放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关，核电池使用过程Pu的半衰期不变，故C错误；
D、衰变过程的质量亏损为，放出的能量为，将放射性同位素衰变过程中释放出的能量部分转变为电能，故核衰变释放出的能量转变的电能小于，故D错误；
故选A．
【点睛】衰变方程质量数守恒，电荷数守恒；放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关．
8．B
【解析】是衰变方程，选项A错误； 是核聚变反应，选项B正确；核反应中的X质量数为1，电荷数为零，则X是中子，选项C错误；卢瑟福发现质子的核反应方程是： ，选项D错误；故选B.
9．A
【解析】是核聚变反应，故A正确，B错误；重核分裂成质量较小的核的反应较核裂变反应，需要其它粒子轰击，不能自发地进行，故C错误． 是重核裂变反应，故D错误．故选A．
【点睛】重核分裂成质量较小的核的反应较核裂变反应，两个轻核结合成质量较大的核的反应叫聚变反应．
10．D
【解析】太阳辐射的能量主要来源于轻核聚变，故A错误；核反应堆产生的能量来自重核裂变，B错误；元素衰变时，不一定同时释放处三种射线，比如衰变只释放处射线，C错误；放射性元素的半衰期和外界因素无关，只和本身的性质有关，D正确．
11．BCD
【解析】天然放射现象的发现，揭示了原子核有复杂结构．故A错误；γ射线是波长很短的电磁波，它的穿透能力比β射线要强．故B正确；一个氘核（）与一个氚核（）聚变生成一个氦核（）的同时，放出一个中子．故C正确．大量氢原子由n＝5的能级状态向基态跃迁，跃迁过程中可放出种光子，选项D正确；故选BCD.
12．CD
【解析】天然放射性元素放出的三种射线都是原子核发生衰变造成的，β射线能贯穿几毫米厚的铝板，电离作用较强，故②是β射线．是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时释放出一个高速电子，该电子即β射线，故β射线来自原子核，故A错误．α射线贯穿能力很弱，电离作用很强，一张纸就能把它挡住，故①是α射线．α射线是高速氦核流，是实物粒子，不是电磁波．故B错误．γ射线穿透本领最强，甚至能穿透几厘米厚的铅板，但几乎没有电离本领．故③是γ射线，是一种频率很高的光子，射食品可以杀死腐败的细菌．故C正确．③是γ射线，它的电离作用最弱，是原子核发生衰变时释放的能量以γ光子的形式辐射出来．所以D正确．故选CD．
点睛：本题考查天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力比较：α射线是高速氦核流，贯穿能力很弱，电离作用很强，一张纸就能把它挡住；β射线是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时释放出β射线，能贯穿几毫米厚的铝板，电离作用较强；γ射线是原子核发生衰变时释放的能量以γ光子的形式辐射出来的，它的穿透本领最强，甚至能穿透几厘米厚的铅板．
13．2 3 1
【解析】
【分析】
【详解】
设原子核A变为原子核B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：4x=8，2x-y=1，所以解得：x=2，y=3；若核发生α衰变的半衰期为半年，则 解得t=1年.
14．质子； a； 氮；
【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，B为氮气．该核反应方程为．故答案为质子，α，氮．
15．208； 82；
【解析】
设衰变后的元素为M，质量数为y，核电荷数为x，衰变方程为：．质量数：232=y+6×4，得y=208；核电荷数：90=x+2×6-4，得x=82
16． 正电子 42天
【解析】由核反应过程中电荷数和质量数守恒可写出核反应方程：，可知这种粒子是正电子．由图象可知的半衰期为14天，4mg的衰变后还剩0.5mg，则，解得经历了3个半衰期，所以为42天．
【点睛】根据质量数和电荷数守恒书写核反应方程，在半衰期计算这一块，剩余质量计算公式为．
17．
【解析】
试题分析：根据质能方程，△E=△mC2，即可求解；根据摩尔质量，即可求解摩尔数，结合第一问，即可解得共释放核能．
（1）根据爱因斯坦质能方程，△E=△mC2，可得：．
（2）氘核的摩尔质量为2×10-3kg/mol；那么1g氘核的数目为：个，些氘完全反应共释放能量为：E=N△E=3×1023×17.6×106×1.6×10-19J=8.45×1011J．
点睛：本题主要考查了质能方程的内容，掌握求解摩尔数的方法，注意正确的计算是解题的关键．
18．1/32 g
【解析】已知钍234的半衰期是24天，经过120天后，发生5个半衰期，剩下的质量为