东营市胜利第三十九中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：原子核与放射性 综合测试（含解析）

原子核与放射性
1．现在的工业生产中，为保证产品质量，经常使用β射线测量仪测量产品的规格，下列核反应方程中属于β衰变的是
A．H+H→He+n B．C→N+e
C．N+He→O+H D．U→Th+He
2．对下列各项叙述正确的是（ ）
A．实物粒子只具有粒子性，没有波动性，光子具有粒子二象性
B．粒子散射实验中少数粒子发生较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
C．当入射光的波长低于极限波长时不会发生光电效应
D．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
3．下列说法中正确的是
A．结合能越大的原子核越稳定
B．经过6次α衰变和4次β衰变后成为
C．氢原子从较低能级跃迁到较高能级时，电势能减小
D．用绿光或紫光照射某金属发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能可能相等
4．钍核（Th）具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤核（Pa），同时伴随有射线产生，其方程为Th→Pa+X．则x粒子为（ ）
A．质子 B．中子 C．电子 D．粒子
5．2017年1月9日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖，大多数粒子发生核反应的过程中都伴随着微子的产生，例如核裂变、核聚变、衰变等，下列关于核反应的说法正确的是
A．衰变为，经过3次衰变，2次衰变
B．是衰变， 是衰变
C．是重核裂变方程，也是氢弹的核反应方程
D．高速粒子轰击氮核可以从氮核中打出中子，经过一小段时间之后，速度变为
6．下列说法正确的是( )
A． 的半衰期会随着周围环境温度的变化而改变
B．汤姆孙根据粒子散射实验提出了原子核式结构模型
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
7．下列说法中正确的是
A．—束光照射到某种金属上不能发生光电效应．可能赴因为这束光的光照强度太弱
B．氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道，电子的动能增大，但原子的能量减小
C．原子核发生一次衰变．该原子外层就失去一个电子
D．铀核裂变产物多样，其中一种核反应方程为
8．下列说法中正确的是（ ）
A．铀核裂变的某种核反应方程是
B．已知质子、中子、粒子的质量分别为、、，那么2个质子和2个中子结合成一个粒子，释放的能量是
C．卢瑟福通过粒子散射实验验证了在原子核内部存在质子
D．一群处于能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射12种不同频率的电磁波
9．下列说法中错误的是
A．用频率为v的光照射某金属研究光电效应，遏止电压为Uc，则该金属的逸出功为hv－eUc
B．一群处于n=3能级的氢原子自发跃迁时能发出3种不同频率的光子
C．某放射性物质的半衰期为τ，质量为m的该放射性物质，经过半个半衰期还剩m
D．核反应方程4H→+He+KX中，X是正电子，K=2
10．下列叙述中正确的是（ ）
A．电子的发现使人们认识到原子是可分割的
B．天然放射现象的研究说明原子核有复杂结构
C．卢瑟福通过粒子散射实验建立了核式结构模型
D．康普顿散射为物质波理论提供了实验支持
11．铋在现代消防、电气、工业、医疗等领域有广泛的用途。以前铋被认为是相对原子质量最大的稳定元素，但在2003年，人们]发现了铋有极其微弱的放射性，一个铋210核(Bi)放出一个β粒子后衰变成一个钋核(Po)，并伴随产生了γ射线。已知铋210的半衰期为5天，该反应中铋核、β粒子、钋核的质量分别为m1、m2、m3。下列说法正确的是（ ）
A．核反应中释放的能量是(m1-m2-m3)c2
B．若有16个铋210核，经过20天后只剩下一个铋原子核
C．β粒子是铋原子核外的电子电离形成的
D．该核反应中释放出的γ射线是由新产生的钋原子核发生能级跃迁产生的
12．关于原子和原子核下列说法正确的是
A．α粒子散射实验表明，原子是可分的
B．原子核发生β衰变，原子核的质子数会增加
C．外界的温度越高，原子半衰期越短
D．根据玻尔理论可知，氢原子从高能级向低能级跃迁时，可以辐射各种不同频率的光子
13．①如果大量氢原子处在n=5的能级，会辐射出______种频率的光．
②卢瑟福发现质子的核反应方程为： _____________查德威克发现中子的核反应方程为： _______________
14．某核反应方程为H＋H―→He＋X.已知H的质量为2.0136 u，H的质量为3.0180 u，He的质量为4.0026 u，X的质量为1.0087 u．则X是________，该反应________(选填“吸收”或“释放”)能量________________ MeV（取3位有效数字）．（1 u相当于931. 5 MeV的能量）
15．在一个 原子核衰变为一个 原子核的过程中，发生α衰变的次数为______次，发生β衰变的次数为______次。
16．放射性物质 和的核衰变方程为： 　方程中的X1代表的是________，X2代表的是________。
17．为测定水库的存水量，将一瓶放射性溶液倒入水库中，已知这瓶溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素半衰期为2天，10天以后从水库取出1 m3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？
18．某实验室工作人员，用初速度v0＝0.09c(c为真空的光速)的α粒子，轰击静止的氮原子核，产生了质子，若某次碰撞可看作对心正碰，碰后新核与质子同方向运动，垂直磁场方向射入磁场，通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为1:20，已知质子质量为m.
(1)写出核反应方程；
(2)求出质子的速度v.
参考答案
1．B
【解析】β衰变生成电子，而A是轻核聚变，C是人工核反应方程，是发现质子的核反应方程，D是α衰变方程，故B正确．
2．B
【解析】
任何物体都有波粒二象性，大到实物粒子，小到光子，选项A错误； α粒子散射实验中少数α粒子发生较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据，选项B正确；当入射光的频率低于极限频率时不会发生光电效应，选项C错误；半衰期不受外部条件的影响，选项D错误；故选B.
3．B
【解析】比结合能越大的原子核越稳定,选项A错误;成为要经过次α衰变和次β衰变,选项B正确; 氢原子从较低能级跃迁到较高能级时，电势能增大,选项C错误; 绿光和紫光的频率不相等,根据光电效应方程可知,用绿光或紫光照射某金属发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能不相等,选项D错误;故选B.
4．C
【解析】
根据电荷数和质量数守恒知钍核衰变过程中放出的X粒子质量数为0，电荷数为-1,即X为电子，故选C.
【点睛】衰变过程中满足质量数守恒，β粒子质量数为0；β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子同时释放出来的；衰变过程中满足质量数、电荷数守恒．
5．A
【解析】设经过了m次衰变，则：4m=234-222=12，所以m=3；经过了n次衰变，有：2m-n=90-86=4，所以n=2．故A正确；核反应方程是轻核聚变， 是β衰变，故B错误； 是重核裂，也是原子弹的核反应方程，C错误； 粒子轰击氮核可打出质子的核反应方程应，故D错误；故选A．
6．C
【解析】半衰期是原子核的原因，不会随着周围环境的温度的变化而改变；故A错误；卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子核式结构模型，选项B错误；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；普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，建立了量子论；故D错误；故选C。
7．B
【解析】能不能发生光电效应，和入射光的频率有关，和入射光的强度无关，A错误；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时，释放光子，原子的能量减小；电子受到的库仑力提供向心力，则，r越小，动能越大，B正确；β衰变的实质是原子核内一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，不是来自核外电子，故C错误； ，D错误．
8．B
【解析】A、铀核裂变的核反应是，故A错误；
B、已知质子、中子、粒子的质量分别为、、，那么2个质子和2个中子结合成一个粒子，根据质能方程可得释放的能量是，故B正确，
C、.卢瑟福通过粒子散射实验验证了原子核式结构模型，故C错误；
D、一群处于能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射 种不同频率的电磁波，故D错误；
故选B。
9．C
【解析】用频率为ν的光照射某金属研究光电效应，遏止电压为Uc，则光电子的最大初动能Ek=eUc，根据爱因斯坦光电效应方程，hν=Ek+W0，因此该金属的逸出功为W0=hν-eUc，故A项正确；一群处于n=3能级的氢原子自发跃迁时能发出种不同频率的光子，故B项正确；某放射性物质的半衰期为τ，质量为m，该放射性物质经一个半衰期还剩m，故C项错误；根据质量数和电荷数守恒，核反应方程中，X是正电子，k=2，D项正确；此题选择错误的选项，故选C.
点睛：本题考查了光电效应方程、半衰期、跃迁的种类判定，及核反应方程的书写规律等知识点，比较简单，关键要熟悉教材，多加积累，牢记这些基础知识点．
10．ABC
【解析】A、原先人们认为原子是最小的单位，电子的发现使人们认识到原子有复杂的结构，故A正确；B、人们认识到原子核具有复杂结构是从发现天然放射现象开始的，故B正确；C、卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，确定了原子的组成结构，故C正确．D、电子是实物粒子，能发生衍射现象，从而为物质波理论提供了实验支持，故D错误；故选ABC.
【点睛】本题考查了近代物理中的基本知识，对于这部分基本知识要注意加强理解和应用．
11．AD
【解析】反应中亏损的质量为，根据爱因斯坦的质能方程，得释放的能量是，故A正确；半衰期具有统计意义，对大量的原子核适用，故B错误；粒子是铋原子核内的中子转化为质子同时释放一个电子，C错误；放射性的原子核在发生衰变后产生的新核往往处于高能级，这时它要向低能级跃迁，辐射光子，即射线，故D正确 ；故选AD.
12．AB
【解析】
【详解】
A．卢瑟福由α粒子散射实验提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转，这一模型也被称为“行星模型”，即原子是可分的，A正确；
B．经过一次β衰变，电荷数多1，质量数不变，质子数等于电荷数，则质子数增加1个，B正确；
C．原子的半衰期与外界因素无关，C错误；
D．据玻尔理论可知，氢原子从高能级向低能级跃迁时，可以辐射特定频率的光子，D错误．
13．10
【解析】
【详解】
①[1]．根据=10可知大量氢原子处在n=5的能级，会辐射出10种频率的光；
②[2][3]．根据电荷数守恒，质量数守恒得，卢瑟福用α粒子轰击氮核（）发现质子
查德威克用α粒子轰击铍核（）发现中子
．
14． 中子 释放 18.9
【解析】核反应方程为，根据核反应方程质量数和核电荷数守恒得：X的质量数为1，核电荷数为0．所以X是中子；反应前质量为2.0136u+3.018u=5.0316u，反应后质量为4.0026u+1.0087u=5.0113u，反应过程质量亏损为，反应过程释放的能量．
15． 8 6
【解析】设经过了n次α衰变，m次β衰变．有：4n=32，2n-m=10，解得n=8，m=6．
点睛：α衰变的过程中电荷数少2，质量数少4，β衰变的过程中电荷数多1，质量数不变．
16．
【解析】根据质量数和电荷数守恒可求X1是；X2代表的是
17．2.5×105 m3
【解析】设放射性同位素原有质量为m0,10天后的剩余质量为m，水库存水量为Qm3，由每分钟衰变次数与其质量成正比可得＝，
由半衰期公式得：m＝m0，
由以上两式联立代入数据得
＝＝，
解得水库存水量为Q＝2.5×105 m3.
18． (1)＋→＋ (2)0.20c
【解析】 (1)＋→＋
(2)设α粒子、新核质量分别为4m、17m，质子速度为v
由于对心碰撞，满足动量守恒，故4mv0＝17m＋mv
解得v＝0.20c