上海市金山中学2019-2020学年高中物理沪科版选修3-5：从原子核到夸克 单元综合检测题（含解析）

从原子核到夸克
1．下列说法正确的是( )。
A．用加温或加压的方法不能改变原子核衰变的半衰期
B．某原子核经过一次α衰变后，核内质子数减少4个
C．与的核内具有相同的中子数和不同的核子数
D．放射性物质发生β衰变时所释放的电子来源于核外电子
2．在下列4个核反应方程中，x表示质子的是
A． B．
C． D．
3．核电站泄漏的污染物中含有人工核碘131等. 碘131（即）核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天，则下列说法中正确的是（　　）
A．碘131的半衰期随气温升高而逐渐减小
B．核电站中的核反应堆所发生的是轻核聚变反应
C．经过8天后，30个放射性碘131衰变的个数一定是15个
D．碘131核的衰变方程为（X表示衰变后的元素）
4．一质子束入射到静止靶核上，产生如下核反应：，p、n分别为质子和中子，则产生新核的核子数和电荷数分别为　　
A．27和12 B．27和14 C．28和13 D．28和15
5．一个原子核经过6次衰变和4次衰变，最后变成稳定的某种原子核，衰变后，原子核中的中子共减少　　
A．12个 B．4个 C．10个 D．16个
6．放射性元素发生衰变放出一个电子，这个电子　　
A．原来是原子的外层电子
B．原来是原子的内层电子
C．是在原子核内的质子转化为中子时产生的
D．是在原子核内的中子转化为质子时产生的
7．下列有关原子核和量子论初步的内容，正确的是　　
A．光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显
B．卢瑟福用粒子散射实验证明了原子核内存在中子
C．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，并提出了原子的核式结构模型
D．某放射性元素经过3次衰变和2次衰变，变成一种新原子核，新原子核比原来的原子序数减小5
8．重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚，这种钚239可由铀经过n次衰变而产生，则n为　　
A．2 B．239 C．145 D．92
9．关于、、三种射线，下列说法正确的是　　
A．三种射线都带电
B．三种射线都是电磁波
C．射线的电离能力最强
D．射线的穿透能力最强
10．朝鲜的“核危机”引起了全世界的瞩目，其焦点问题就是朝鲜生产供研制核武器用的钚239()，这种可由铀239()经过衰变而产生．则下列判断中正确的是( )
A．与的核内具有相同的中子数
B．与的核内具有相同的核子数
C．经过1次α衰变产生
D．经过2次β衰变产生
11．锌对人体的新陈代谢起着重要作用，在儿童生长发育时期测量其体内含锌量已成为体质检查的重要内容之一．取儿童的头发约50 mg，放在反应堆中经中子照射后，头发中的锌元素与中子反应生成具有放射性的锌的同位素，其反应方程式为.衰变放射出能量为115 MeV的γ射线，通过γ射线强度的测定可以计算出头发中锌的含量．关于以上叙述，下列说法正确的是 ( )
A．和有相同的核子数
B．和有相同的质子数
C．γ射线是由锌原子的内层电子激发的
D．γ射线在真空中传播的速度是3×108 m/s
12．原子核俘获一个慢中子后发生裂变，核反应方程式为，，其中X为某种粒子，a为X的个数．则以下说法正确的是（ ）
A．a＝3
B．X为电子
C．上述原子核中的核子数最多的是
D．上述原子核中的中子数最少的是
13．某原子核的衰变过程是，符号表示放出一个粒子，表示放出一个粒子，下列说法中正确的是　　
A．核C比核B的中子数少2
B．核C比核A的质量数少5
C．原子核为A的中性原子的电子数比原子核为B的中性原子的电子数多1
D．核C比核A的质子数少1
14．原子核X发生衰变后变成Y核，Y核吸收一个中子后生成Z核并放出一个粒子，则下面说法正确的是　　
A．X核比Z核多一个中子
B．X核比Z核多一个质子
C．X核的质量数比Z核质量数大3
D．X核的电荷数比Z核电荷数多
15．一静止的氡核()发生α衰变，放出一个速度为v0、质量为m的α粒子和一个质量为M的反冲核钋(Po)，则衰变方程为___________，反冲核的速度大小为____________；
16．某核反应过程中产生了一种新的原子核X，反应方程为He +N→O+ X，将该方程配平后，可知它的质量数m为________电荷数n为________
17．一个静止的铀核23290U（原子质量为232.0372u）放出一个α粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核 22890 Th（原子质量为228.0287u）．（已知原子质量单位1u=1.67×10﹣27kg，1u相当于931.5MeV的能量）
（1）写出铀核的衰变反应方程；
（2）求该衰变反应中释放出的核能为多少MeV。
18．如图所示，有界的匀强磁场磁感应强度为B=0.05T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界．在磁场中A处放一个放射源，内装 Ra， Ra放出某种射线后衰变成 Rn．
（1）写出上述衰变方程；
（2）若A处距磁场边界MN的距离OA=1.0m时，放在MN左侧边缘的粒子接收器收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器距过OA的直线1.0m．求一个静止 Ra核衰变过程中释放的核能有多少？（取1u=1.6×10﹣27 kg，e=1.6×10﹣19 C，结果保留三位有效数字）
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
原子核的半衰期与温度、压强无关，由原子核内部因素决定，故A正确；经过一次α衰变后，电荷数少2，质量数少4，知质子数减少2，故B错误；质量数等于核子数，知两种原子核具有相同的核子数，核子数等于中子数加上质子数，因为质子数不同，所以中子数不同，故C错误；放射性物质发生β衰变时所释放的电子来源于原子核，是原子核中的一个中子变成一个质子和一个电子，电子释放出来，故D错误。所以A正确，BCD错误。
2．C
【解析】
A中x表示正电子，B中x表示α粒子，C中x表示质子，D中x表示中子，故ABD错误，C正确．故选C．
3．D
【解析】
半衰期与温度无关，A错误；核电站中的核反应堆所发生的是重核裂变，B错误；半衰期是对大量原子核的一个统计规律，对少数粒子不适用，C错误；根据质量数和电荷数守恒知碘131核的衰变方程为，D正确；故选D.
4．B
【解析】
质子的电荷数为1，质量数为1，中子的电荷数为0，质量数为根据电荷数守恒、质量数守恒，X的质子数为，质量数为．故选B．
5．D
【解析】
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，质量数等于核子数，等于中子数加上质子数；
【详解】
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，则质量数少6×4=24个，电荷数少6×2-4=8个，中子数+质子数=质量数，则中子数少16个，故D正确，选项ABC错误．
【点睛】
解决本题的关键知道α衰变、β衰变的实质，知道核子数等于中子数和质子数之和．
6．D
【解析】
本题较简单，根据β衰变的本质来判断即可；
【详解】
在β衰变中，核内的一个中子转变为质子，同时释放一个电子，故ABC错误，D正确．
【点睛】
本类问题要求对原子物理的基础知识能熟练掌握，主要考查β衰变的特点，在β衰变的过程中，质量数不变，核电荷数增加1个的特点．
7．A
【解析】
根据公式：即可判断出光子的能量与波长之间的关系；掌握衰变和衰变的衰变实质以及电荷数和质量数之间的关系；
【详解】
A．根据公式：可知，光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显，故A正确；
BC．卢瑟福用α粒子散射实验证明了原子的核式结构，故BC错误；
D．某放射性元素经过3次α衰变和2次β衰变，质子数减小2×3+1×2=4个，变成一种新原子核，新原子核比原来的原子序数减小4．故D错误．
【点睛】
考查光子的能量、α粒子散射实验的作用、α衰变与β衰变，结合这个过程中释放出的α粒子和β粒子，分析质子数和中子数的变化即可，注意减少的质子数等于减小的原子的序数．
8．A
【解析】
β衰变是原子核内的中子转化为质子，并产生一个电子的过程，即发生β衰变时衰变前后质量数不变，电荷数增加，写出衰变方程即可；
【详解】
β衰变的过程中，质量数不变，核电荷数增加1个
所以衰变为的方程为：
所以：
故：，故选项A正确，选项BCD错误．
【点睛】
本题主要考查β衰变的特点，在β衰变的过程中，质量数不变，核电荷数增加1个的特点，写出衰变方程即可．
9．C
【解析】
α射线是氦核流，β射线是电子流，γ射线是电磁波，α射线的电离能力最强，γ射线的穿透能力最强；
【详解】
AB．α射线是氦核流，β射线是电子流，γ射线是电磁波，故AB错误；
C．三种射线中，α射线的电离能力最强，穿透能力最弱，故C正确；
D．三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故D错误．
【点睛】
解决本题的关键知道三种射线的实质，以及知道各种射线的穿透能力、电离能力等．
10．BD
【解析】
AB．的核子数是239，中子数为239－94＝145，而的核子数是239，中子数为239－92＝147，所以与的核内具有相同的核子数，不同的中子数，选项A错误，B正确；
C．经过1次α衰变，生成的新核的质子数为90，所以产生物不是，选项C错误；
D．根据质量数守恒和电荷数守恒可判断出，经过2次β衰变后产生的新核是，此过程中有2个中子转变为2个质子，故D正确；
故选BD．
【点睛】
解决本题的关键知道质量数等于质子数加上中子数，以及知道α衰变和β衰变的实质：α衰变电荷数少2，质量数少4，β衰变质量数不变，电荷数多1．
11．BD
【解析】
【详解】
AB．和质子数都是30，核子数分别为64和65，选项A错误，B正确；
CD．γ射线是原子核受激产生的高频电磁波，传播速度等于光速3×108 m/s，故C错误，D正确；
故选BD.
12．AC
【解析】
【详解】
AB．根据电荷数和质量数守恒有：92=56+36+0知X为中子，235+1=a+141+92知a=3，A正确，B错误；
C．核子数=质量数，则原子核中的核子数最多的是，故C正确；
D．中子数235-92=143，141-56=85，92-36=56，上述原子核中的中子数最少的是，故D错误．
故选AC．
13．AD
【解析】
【分析】
发生一次α衰变，电荷数少2，质量数少4，发生一次β衰变，电荷数多1，质量数不变；
【详解】
A．B到C，电荷数少2，质量数少4，因为电荷数等于质子数，质量数等于质子数加上中子数，所以核C比核B中子数少2．故A正确；
B．A到B，质量数不变，B到C质量数少4，则核C比核A质量数少4，故B错误；
C．中性原子的电子数等于质子数，核B比核A电荷数多1，则核A的中性原子的电子数比核B中性原子的电子数少1，故C错误；
D．A到B电荷数多1，B到C电荷数少2，则A到C电荷数少1，则核C比核A质子数少1，故D正确．
故选AD.
【点睛】
解决本题的关键知道α衰变和β衰变的实质，以及知道质量数等于质子数加中子数，质子数等于电荷数．
14．BCD
【解析】
【分析】
根据题意写出核反应方程，再由质量守恒定律和核电荷数守恒来判断各选项；
【详解】
原子核X发生β衰变后变成Y核，核反应方程为，Y核吸收一个中子后生成Z核并放出一个α粒子，核反应方程为；
A．X核的中子数为A-Z，Z核的中子数为A-Z-2，可知X核比Z核多2个中子，故A错误；
B．X核的质子数为Z，Z核的质子数为Z-1，可知X核比Z核多一个质子，故B正确；
C．X核的质量数为A，Z核的质量数为A-3，可知X核的质量数比Z核质量数大3，故C正确；
D．X核的电荷数为Z，Z核的电荷数为Z-1，可知X核的电荷数比Z核电荷数多，故D正确．
故选BCD.
【点睛】
本题考查了核反应方程中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．
15．
【解析】
【详解】
根据电荷数守恒和质量数守恒，衰变方程为：，设钋核的反冲速度大小为v，由动量守恒定律有：0＝mv0﹣Mv，v．
16．1 1
【解析】
【详解】
由核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数m为：4+14-17=1；电荷数n为：2+7-8=1.
17．（1） 23290U→22890 Th+24He （2） 5.50 MeV
【解析】（1）由质量数与核电荷数守恒可知，核衰变反应方程为
（2）该核衰变反应中质量亏损为： ，
根据爱因斯坦质能方程得，释放出的核能；
18．（1）衰变方程 ；（2）一个静止 核衰变过程中释放的核能有 ．
【解析】
(1)Ra→Rn＋He
(2)衰变过程中释放的α粒子在磁场中做匀速圆周运动，半径R＝1.0 m，由2evB＝得
α粒子的速度v＝
衰变过程中系统动量守恒，Rn、He质量分别为222 u、4 u，则
222 u×v′＝4 u×v
得Rn的速度v′＝v
释放的核能E＝×222 u×v′2＋×4 u×v2＝
代入数据解得E＝2.04×10－14J.