济南济北中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：原子核与放射性 单元测试（含解析）

原子核与放射性
1．下列表述正确的是
A．α粒子散射实验结果说明原子内部正电荷是均匀分布的
B．β衰变说明原子的原子核外部存在自由电子
C．玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的
D．轻核聚变更为清洁、安全，目前大型核电站都是利用轻核的聚变发电的
2．下列说法中正确的是（ ）
A．放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核的质量减少为原来的一半需要的时间
B． 衰变为要经过1次衰变和1次衰变
C．中子和质子结合成氘核时吸收能量
D．当氢原子从的状态向的状态跃迁时，发射出光子
3．下列说法正确的是
A．光电效应说明光具有粒子性,康普顿效应说明光具有波动性
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，由于电子的动能减少，所以原子总能量减少
C．碳14的半衰期为5730年，若测得一古生物遗骸中碳14含量只有活体中的，则此遗骸距今约有17190年
D．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，若增大紫外线的照射强度，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
4．许多科学家为物理学的进步做出重大贡献。下列说祛符合事实的是
A．卢型福α粒子散射实验中，α粒子与金原子核多次碰撞导致大角度偏转
B．根据玻尔理论，原子从激发态向基态跃迁时将释放出核能
C．布拉凯特利用云室照片发现，α粒子击中氮原子形成复核，复核不稳定，会放出一个质子
D．爱因斯坦的光子说认为，只要增加光照时间，使电子多吸收几个光子，所有电子最终都能跃出金属表面成为光电子
5．下列说法正确的是
A．某元素的半衰期是3天,12g该元素经过6天后还有4g未衰变
B．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大轨道时,原子的总能量增大,电子的动能增大
C．紫外线照射到金属锌板表面时能发生光电效应,若增加紫外线的照射强度,则从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
D．质子中子、粒子的质量分别是m1、m2、m3,2个质子和2个中子结合成一个粒子,释放的能量是(2m1+2m2-m3)c2
6．下列说法正确的是
A．原子核发生一次β衰变时，新核与原来的原子核相比，核子数减少了1
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
C．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小
D．用能量大于氢原子两能级差（E2-E1）的光子照射处于E1能级上的氢原子，一定可使其跃迁到E2能级
7．物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上．下列说法不正确的是（ ）
A．射线是高速运动的电子流
B． 的半衰期是天，克经过天后还剩下克
C．粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的
D．天然放射现象说明原子核内部是有结构的
8．下列说法正确的是
A．全息照片的拍摄利用了光的干涉原理
B．观看立体电影的3D眼镜，利用了光的偏振原理
C．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子
D．在核反应堆中，为了使快中子的速度减慢，可用普通水作为慢化剂
9．下列说法正确的是（　　）
A．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能因为这束光的强度太小
B．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
C．一群氢原子从量子数n=3的激发态跃迁到基态时最多可辐射3种不同频率的光子
D．考古专家发现某一骸骨中C的含量为活着的生物体中C的，已知C的半衰期为5730年，则确定该生物死亡时距今约11460年
10．关于核反应方程，下列说法正确的是________．
A．＋→＋是核聚变反应
B．铀核裂变的核反应为：
C．在衰变方程→X＋He＋γ中，X原子核的质量数是234
D．卢瑟福发现了质子的核反应方程为：
11．下列说法正确的是
A．一群处于n=5的激发态的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出10 种不同频率的光
B．在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W0越大
C．氡元素的半衰期为3.8 天，若有8个氡原子核，则7.6 天后还剩2个氡原子核未衰变
D．某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变，核内中子数减少了5个
12．放射性同位素被广泛应用，下列说法正确的是（ ）
A．放射性同位素的半衰期都比较短，对环境的危害较小
B．放射性同位素能够消除静电是因为其发出的γ射线
C．用放射性同位素参与化学反应可以起到示踪的作用
D．放射性同位素可以作为核燃料进行发电
13．质子是谁发现的_______ 中子是发现的_______
14．完成下列各核反应方程；
(1)＋―→＋（______）
(2)＋（______）―→＋
(3)＋（______）―→＋
(4)＋―→＋（______）
(5)＋（______）―→＋
(6)＋―→＋（______）；
―→＋（______）
并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和正电子的（______）．
15．原子核C在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特殊，因此在实验中很难探测．1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中的核反应，间接地证实了中微子的存在．
（1）中微子与水中的核发生反应，产生中子（）和正电子（），即：中微子+→ + ，可以判定，中微子的质量数为____，电荷数为____；
（2）在上述过程中产生的正电子与水中的电子相遇，形成几乎静止的整体，然后转变为两个光子（γ）释放出来，即+→2γ，这一过程叫做正负电子湮灭．正电子与电子相遇不可能只转化为一个光子，原因是_______________________________________．
16．完成下列核反应方程，并说明反应类型.
A：→+______.属______
B：+→______+属______
C：+→______+.属______
D：+→++______.属______
17．为了临床测定病人血液的体积，可根据磷酸盐在血液中被红血球吸收这一事实，向病人体内输入适量含有的血液4 cm3分为两等分，其中一份留作标准样品，20 min后测量出其放射性强度为10 800 s－1；另一份则通过静脉注射进入病人体内，经20 min后，放射性血液分布于全身，再从病人体内抽出血液样品2 cm3，测出其放射性强度为5 s－1，则病人的血液体积大约为多少？
18．两个氘聚变产生—个中子和一个氦核的过程中会发生通量亏损，释放出核能．已知A核的质量为2.0136,中子质量1.0087，的质量为3.0150.若亏损质量△m：=l,则释放核能△E=931.5MeV.
（1）写出上述反应的核反应方程式
（2）计算上述核反应中释放的核能
参考答案
1．C
【解析】α粒子散射实验结果说明原子内部有核式结构，正电荷集中在原子核上，选项A错误；β衰变放出的电子是核内中子转化为质子时放出的，不能说明原子的原子核外部存在自由电子，选项B错误；玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的，选项C正确；重核裂变更为清洁、安全，目前大型核电站都是利用重核裂变发电的，选项D错误；故选C.
2．B
【解析】A、根据半衰期的定义可以知道,放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变需要的时间,故A错误;?
B、衰变为,质量数少4,知经过1次衰变,电荷数少1,知发生1次衰变,所以B选项是正确的;?
C、中子与质子结合成氘核时有质量亏损,释放能量,故C错误;?
D、当氢原子从的状态向的状态跃迁时，吸收光子,故D错误.?
综上所述本题答案是：B
点睛：氢原子从低能级向高能级跃迁时,吸收一定的能量;根据半衰期的定义分析;产生 粒子的核反应属于衰变;中子与质子结合成氘核时释放能量.
3．C
【解析】光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，故A错误；可按库仑力对电子做负功进行分析，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，电场力对电子做负功；故电子的动能变小，电势能变大（动能转为电势能）；由于发生跃迁时要吸收光子，故原子的总能量增加，故B错误；若测得一古生物遗骸中的含量只有活体中的，说明经过了三个半衰期，则此遗骸距今约有3×5730年=17190年，故C正确；光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，D错误．
4．C
【解析】发生α粒子偏转现象，主要是由于α粒子和原子核发生碰撞的结果，产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子，故A错误；根据玻尔理论，原子从激发态向基态跃迁时将释放不同频率的光子，辐射能量，选项B错误；布拉凯特利用云室照片发现，α粒子击中氮原子形成复核，复核不稳定，会放出一个质子，变成氧核，选项C正确；爱因斯坦的光子说认为，只要增加光的频率才能使电子跃出金属表面；不增大频率，即使增加光照时间，也不能使电子跃出金属表面成为光电子，选项D错误；故选C.
5．D
【解析】A、由公式 ，知12g该元素经过6天后还有3g未衰变，故A错误；
B、根据波尔理论可以知道,核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电场力做负功，动能减少，电势能增大，而总能量随半径的增大而增大.，故B错误；
C、据光电效应可以知道,紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,即光子个数增多,所以从锌板表面逸出的光电子的个数越多,但光电子的最大初动能不变.故C错误;?
D、根据质能方程 知2个质子和2个中子结合成一个粒子,释放的能量是(2m1+2m2-m3)c2，故D正确；
综上所述本题答案是：D
点睛：库仑力对电子做负功,所以动能变小,电势能变大(动能转为电势能),因为吸收了光子,总能量变大;根据光电效应发生条件,可以知道,光电子的最大初动能与入射频率有关,与入射的强度无关
6．B
【解析】原子核发生一次β衰变后，新核与原来的原子核相比，核子数不变，而质子数增加了1，A错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，B正确；半衰期的大小由原子核内部因素决定，与温度、压强无关，C错误；只有用能量等于氢原子两能级差（E2-E1）的光子照射处于E1能级上的氢原子，才能使其跃迁到E2能级，D错误．
7．ABC
【解析】
A．射线是高速运动的光子流，A错误．
B．10天是两个半衰期，有 ，所以剩下的了25克，故B错误
C．粒子散射实验的重要发现是原子核式结构，而不是电荷的量子化，故C错误．
D．天然放射现象是原子核发生变化而产生的，说明原子核内部是有结构的，故D正确．
本题选不正确的，故选ABC
8．ABD
【解析】全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，A正确；戴上特制的眼镜观看3D电影产生立体视觉，是利用光的偏振现象，在两只眼睛中产生的视觉差，B正确；β衰变是原子核中的中子转化为质子同时产生电子的过程，但电子不是原子核的组成部分，也不是核外的电子，C错误；在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂，D正确．
9．BCD
【解析】A、只有当入射光的频率大于极限频率时，才会发生光电效应，与光照强度太小无关，故A错误；
B、铀核（ U）衰变为铅核（Pb）的过程中，质量数少32，可知α衰变的次数为8次，经过8次α衰变电荷数少16，但是衰变的过程中电荷数少10，可知发生了6次β衰变，故B正确；
C、一群氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，任意两个能级间跃迁一次，共能辐射种不同频率的光子，故C正确；
D、该核剩下，说明正好经过两个半衰期时间，故该生物死亡时距今约2×5730年=11460年，故D正确；
故选BCD。
10．AD
【解析】
A. ＋→＋是轻核变成质量较大的原子核，是核聚变反应，故A正确；
B. 铀核裂变是铀核俘获一个中子后裂变成两个中等质量的原子核，故B错误；
C．核反应中质量数守恒，电荷数守恒，He原子核的质量数为4，γ是电磁波，所以X原子核的质量数是235，故C错误；
D．卢瑟福发现了质子的核反应方程为：，故D正确．
故选AD．
11．AD
【解析】一群处于n=5 的激发态的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出种不同频率的光，选项A正确；在光电效应实验中，根据可知，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek 越大，则这种金属的逸出功W0 越小，选项B错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数的原子核的衰变不适应，选项C错误；某放射性原子核经过2 次α 衰变中子数减小4，一次β 衰变中子数减小1，故最终核内中子数减少了5 个，选项D正确；故选AD.
12．AC
【解析】
A项：人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质短的多，对环境的危害较小，故A正确；
B项：利用放射线消除有害静电是利用射线的电离性,使空气分子电离成导体,将静电放出，故B错误；
C项：用放射性同位素参与化学反应，做示踪原子，故C正确；
D项：放射性材料衰变释放出热能，热能通过一系列热电偶被转换成电能，所以放射性材料不能作为核燃料进行发电，故D错误．
13．卢瑟福 查德威克
【解析】
卢瑟福通过粒子轰击氮核得到质子，查德威克通过粒子轰击铍核发现了中子．
点睛：本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，注重积累．
14． （4）为发现质子的方程式，（1）为发现中子的方程式，（6）为发现正电子的方程式．
【解析】
【分析】
【详解】
根据质量数守恒和电荷数守恒知粒子分别为：
(1) [1]．
(2) [2]．
(3) [3]．
(4)[4]．
(5) [5]．
(6)[6][7]．；；
[8]．其中（4）为发现质子的方程式，（1）为发现中子的方程式，（6）为发现正电子的方程式．
15．0 0 若只释放一个光子不遵守动量守恒定律
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由质量数守恒和电荷数守恒，可判断中微子的质量数和电荷数均为0．
（2）相遇前总动量为零，相遇后总动量也为零，故不可能转变为一个光子，即若只释放一个光子不遵守动量守恒定律．
16． α衰变 轻核聚变 人工转变 重核裂变
【解析】
A反应方程为：；属于α衰变方程；
B反应方程为：；属于轻核聚变方程；
C反应方程为：；属于人工转变方程；
D反应方程为： ；属于重核裂变方程.
17．4 320 cm3
【解析】由于标准样品与输入体内的的总量是相等的，因此两者的放射性强度与原子核的总数均是相等的．设病人血液总体积为V，应有×V＝10 800.解得V＝4 320 cm3.
18．（1）（2）3.26MeV
【解析】
（1）根据质量数和电荷数守恒可得：
（2）由题可知，反应过程中亏损的质量为=（2.0136×2-3.0150-1.0087）=0.0035
则释放的核能为：MeV×0.0035=3.26MeV