怀仁县巨子高中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（含解析）

原子核与放射性
1．关于天然放射现象，下列说法中正确的是（ ）
A．β衰变说明原子核里有电子
B．放射性物质的温度升高，其半衰期将缩短
C．γ射线的电离作用很强，可用来消除有害静电
D．原子核经过一次β衰变后，核内中子数减少1个
2．下列射线中，属于原子核内的高速电子流是 （ ）
A．阴极射线 B．β射线
C．α射线 D．γ射线
3．衰变成先后释放了两个粒子，这两个粒子依次为
A．粒子， 粒子 B．粒子， 光子
C．粒子， 光子 D．粒子，中子
4．衰变成 先后释放了两个粒子，这两个粒子依次为 ( )
A．α粒子、β粒子 B．β粒子、γ光子 C．α粒子、γ光子 D．β粒子、中子
5．用于火灾报警的离子烟雾传感器如图所示,在网罩Ⅰ内有电极Ⅱ和Ⅲ,a、b端接电源,Ⅳ是一小块放射性同位素镅241,它能放射出一种很容易使气体电离的粒子.平时,镅放射出的粒子使两个电极间的空气电离,在a、b间形成较强的电流.发生火灾时,烟雾进入网罩内,烟尘颗粒吸收空气中的离子和镅发出的粒子,导致电流发生变化,电路检测到这种变化从而发生警报.下列有关这种报警器的说法正确的是
A．镅241发出的是α粒子,有烟雾时电流减弱
B．镅241发出的是α粒子,有烟雾时电流增强
C．镅241发出的是β粒子,有烟雾时电流减弱
D．镅241发出的是β粒子,有烟雾时电流增强
6．下列论述中，能够揭示原子核有复杂结构的是（ ）
A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立原子核式结构模型
B．汤姆孙发现了电子
C．贝克勒尔发现天然放射性现象
D．伦琴发现X射线
7．下列说法正确的是
A．汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构
B．在光电效应现象中，光电子的最大初动能与入射光强度成正比
C．根据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大
D．放射性元素发生1次β衰变，原子序数增加1
8．一质量为M的矿石中含有放射性元素钚，其中钚238的质量为m，已知钚的半衰期为88年，那么下列说法中正确的是(　　)
A．经过176年后，这块矿石中基本不再含有钚
B．经过176年后，原来含有钚元素的原子核有发生了衰变
C．经过88年后，该矿石的质量剩下
D．经过264年后，钚元素的质量还剩
9．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是

甲：粒子散射实验示意图 乙：链式反应示意图

丙：氢原子能级示意图 丁：汤姆孙气体放电管示意图
A．图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
B．图乙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能
C．图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的
D．图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构
10．经过一次衰变，原子核（ ）
A．少一个中子 B．少一个质子 C．少一个核子 D．多一个核子
11．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因提高患癌症的风险。已知钚的一种同位素的半衰期为24100年，其衰变方程为，下列有关说法正确的是（ ）
A．生成物的X原子核中含有92个中子
B．通过高温处理可缩短Pu的半衰期，降低核泄漏的危害
C．由于衰变时释放巨大能量，根据，衰变过程总质量增加
D．衰变发出的射线是波长很短的光子，具有有很强的穿透能力
12．下面说法正确的有: .
A．观察太阳光谱和月亮光谱,我们可以确定太阳和月亮表面大气层内所含的元素组成
B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显
C．的半衰期是5天，则100克经过10天后还剩下50克
D．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同
13．完成下列核反应方程式，并注明反应类型
(1) （______）；类型____________
(2) （_____） ；类型________
(3) （_____） ；类型_______
14．是人类首先制造出的放射性同位素，其半衰期为2.5 min，能衰变为和一个未知粒子。则该衰变的方程为______________________。已知容器中原有纯的质量为m，则5 min后容器中剩余的质量为_________。
15．天然放射性元素经过___________次衰变和_________次衰变,最后变成铅的同位素.
16．铀要经过______次α衰变和______次β衰变，才能变为铅？
17．用中子轰击锂核（）发生核反应，产生氚和核α粒子并亏损了质量△m．
（1）写出核反应方程式；
（2）求上述反应中的释放出的核能为多少；
（3）若中子与锂核是以等大反向的动量相碰，则α粒子和氚的动能之比是多少？
18．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝1∶44.求：
(1)这个原子核原来所含的质子数是多少？
(2)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
AD．β衰变时，原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子，释放出来的电子就是β粒子，可知β衰变现象不是说明电子是原子核的组成部分，故A错误，D正确；
半衰期是由原子核内部性质决定的，与温度无关，所以升高放射性物质的温度，不能缩短其半衰期，故B错误；γ射线的电离作用很弱，不能用来消除有害静电，故C错误．所以D正确，
故选D
2．B
【解析】
A．阴极射线是电子流，是金属原子核外放出的，故A错误；
B．β射线是原子核内中子转化成电子和质子，放出的高速电子流，故B正确；
C．α射线是氦原子核，故C错误；
D. γ射线是电磁波，故D错误．
故选：B
3．C
【解析】根据电荷数守恒、质量数守恒。可知发生了衰变， ，释放出的是粒子和光子，故C正确。
4．C
【解析】根据电荷数守恒、质量数守恒，U衰变成Th，释放的粒子电荷数为2，质量数为4，为α粒子；如果衰变时产生的新核处于激发态，向低能级跃迁时辐射一个粒子为γ光子．故选C.
5．A
【解析】
放射性同位素镅241，它能放射出一种很容易使气体电离的粒子，知该粒子是α粒子．发生火灾时，烟雾进入网罩内，烟尘颗粒吸收空气中的离子和镅发出的粒子，使得电流减弱．故A正确，BCD错误．故选A.
点睛：解决本题的关键知道三种射线，α射线的电离能力最强，穿透能力最弱，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱．
6．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立原子核式结构模型，说明了原子得结构，不是原子核，故A不符合题意；
B．汤姆孙发现了电子，说明原子内有电子，也说明了原子由复杂的结构，而不是原子核，故B不符合题意；
C．天然放射性是原子核的反应，说明了原子核有复杂的结构，故C符合题意；
D．伦琴发现X射线使人类对原子的结构有了更深的了解，当不是原子核，故D不符合题意。
故选C。
7．D
【解析】汤姆生发现电子，表明原子具有复杂结构，选项A错误；在光电效应现象中，光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，选项B错误；根据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后，原子的总能量减小，氢原子的电势能减小，动能增大，选项C错误；放射性元素发生1次β衰变，质子数增加1，则原子序数增加1，选项D正确；故选D.
8．D
【解析】
半衰期的公式为
A、半衰期表示有一半原子核发生衰变的时间,经过176年后,也就是2个半衰期,则还剩 质量的原子核没有发生衰变,故AB错误;
C、经过88年后该矿石的质量不变,只是其中钚238的质量变成 ,故C错误
D、经过264年后,也就是3个半衰期,钚元素的质量还剩,所以D选项是正确的;.
故选D
点睛：半衰期表示有一半原子核发生衰变的时间,衰变后的质量可由半衰期公式: 进行计算,其中M为反应前原子核质量,m为反应后原子核质量,t为反应时间,T为半衰期.
9．C
【解析】
【分析】
【详解】
图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型．故A错误．图乙：用中子轰击铀核使其发生裂变，裂变反应会释放出巨大的核能．故B正确．图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故C正确；图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子有一定结构，天然放射现象的发现揭示了原子核内还有复杂结构．故D错误．故选BC．
【点睛】
本题关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点．
【考点】
α粒子散射实验、链式反应、氢原子能级以及天然放射现象
10．A
【解析】
【详解】
β衰变中原子核内的中子转化为质子，并放出一个负电子，则经过一次衰变，原子核少一个中子；
A．少一个中子，与结论相符，选项A正确；
B．少一个质子，与结论不相符，选项B错误；
C．少一个核子，与结论不相符，选项C错误；
D．多一个核子，与结论不相符，选项D错误；
故选A.
11．D
【解析】A、根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为92，质量数为235，则有92质子，143个中子，A错误；
B、改变元素所处的物理环境和化学状态，不会影响半衰期，B错误；
C、衰变后释放巨大能量，根据爱因斯坦质能方程知，有质量亏损，C错误；
D、衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，D正确；
故选：D
12．BD
【解析】
月亮是反射太阳光，月球没有大气层，故观察月亮光谱，不可以确定月亮的化学组成，只能反映太阳的化学组成，故A错误；悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显，选项B错误；的半衰期是5天，则100克经过10天，两个半衰期，则还剩下100×()2克=25克，选项C错误；内能与温度、体积及物质的量等有关，则内能不同的物体，可能温度相同，它们分子热运动的平均动能可能相同，选项D正确；故选BD.
13． 轻核聚变 原子核人工转变 α衰变
【解析】
（1）根据电荷数和质量数守恒，核反应方程式为：，属轻核聚变；
（2）根据电荷数和质量数守恒，核反应方程式为：，属原子核人工转变；
（3）根据电荷数和质量数守恒，核反应方程式为：，属α衰变方程．
点睛：此题关键是知道核反应质量数和电荷数守恒；四种反应类型：衰变方程、原子核的人工转变方程、核聚变方程和核裂变方程.
14．
【解析】
【详解】
[1]衰变的方程为
[2]半衰期为2.5min，则经过5min后发生2次衰变，则容器中剩余的质量为
15．8； 4；
【解析】
【详解】
设发生了x次衰变和y次衰变，根据质量数和电荷数守恒可知
由数学知识可知
x=8
y=4．
【点睛】
设发生x次衰变，y次衰变，写出衰变方程，求解x，y即可．原子核经过一次衰变，电荷数减小2，质量数减小4，一次衰变后电荷数增加1，质量数不变．
16．8 6
【解析】
【分析】
【详解】
设发生x次α衰变，y次β衰变，衰变方程为：

则：238=206+4x，解得：x=8
又：92=82+8×2-y，得：y=6
【点睛】
设发生x次α衰变，y次β衰变，写出衰变方程，求解x，y即可．原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4，一次β衰变后电荷数增加1，质量数不变．
17．（1）核反应方程式为（2）△mc2（3）3：4
【解析】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒得：
（2）反应中的释放出的核能为：△E=△mc2
（3）设m1、m2、v1、v2分别为氦核、氚核的质量和速度，取碰撞前中子的速度方向为正，由动量守恒定律得：0=m1v1+m2v2
氦核、氚核的动能之比为：Ek1：Ek2==m2：m1=3：4．
点睛：本题的核反应与碰撞相似，遵守动量守恒定律和能量守恒定律，书写核反应方程式时要遵循质量数守恒和电荷数守恒的原则．
18．(1)90 (2)见解析
【解析】(1)设衰变后新生核的电荷量为q1，α粒子的电荷量为q2＝2e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别为v1和v2，所以原来原子核的电荷量q＝q1＋q2.
根据轨道半径公式有＝＝，
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m1v1＝m2v2，
以上三式联立解得q＝90e.
即这个原子核原来所含的质子数为90.
(2)因为动量相等，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比．所以圆轨道2是α粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹．