1．(单选)(2010年高考大纲全国卷Ⅱ)原子核X与氘核H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知( )
A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2
C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2
解析：选D.写出核反应方程：X＋H→He＋H，由质量数守恒和电荷数守恒，列方程：A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，解得：A＝3，Z＝2，故答案为D.
2．(双选)下列说法正确的是( )
A.N＋H→C＋He是α衰变方程
B.H＋H→He＋γ是核聚变反应方程
C.U→Th＋He是核裂变反应方程
D.He＋Al→P＋n是原子核的人工转变方程
解析：选BD.选项A、D为原子核的人工转变，选项B为轻核聚变，选项C为原子核的衰变，故选项B、D正确．
3．(单选)(2010年高考北京卷)太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )
A．1036 kg B．1018 kg
C．1013 kg D．109 kg
解析：选D.因为ΔE＝Δmc2，而太阳每秒钟辐射的能量为4×1026 J，故太阳每秒钟减少的质量为Δm＝≈4.4×109 kg，D正确．
4．(单选)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为
H＋C→N＋Q1，H＋N→C＋X＋Q2
方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：
原子核 H He He C N N
质量/u 1.0078 3.0160 4.0026 12.0000 13.0057 15.0001
以下推断正确的是( )
A．X是He，Q2>Q1
B．X是He，Q2>Q1
C．X是He，Q2D．X是He，Q2解析：选B.由质量数守恒和电荷数守恒，可判断X为He，根据质能方程可求解Q2>Q1，故选B.
5．我国自行设计并研制的“人造太阳”——托卡马克实验装置运行获得重大进展，这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列．该反应所进行的聚变过程是H＋H―→He＋n，反应原料氘(H)富存于海水中，而氚(H)是放射性元素，自然界中不存在，但可以通过中子轰击锂核(Li)的人工核转变得到．
(1)请把下列用中子轰击锂核(Li)产生一个氚核(H)和一个新核的人工核转变方程填写完整：________＋n―→________＋H.
(2)在(1)中，每产生1 g氚的同时有多少个Li核实现了核转变？(阿伏加德罗常数NA取6.0×1023mol－1)
(3)一个氘核和一个氚核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为5.6×10－13 J，求该核聚变过程中的质量亏损．
解析：(1)核反应方程为：Li＋n―→He＋H.
(2)因为1 g氚为 mol，根据核反应方程，实现核转变的Li也为 mol，所以有2.0×1023个Li实现了核转变．
(3)根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，核聚变反应中有5个核子参加了反应，所以质量亏损为Δm＝3.1×10－29 kg.
答案：(1)Li He
(2)2.0×1023个 (3)3.1×10－29 kg
一、单项选择题
1．利用重核裂变释放核能时选铀235，主要原因是( )
A．它裂变放出核能比其他重核裂变放出的核能多
B．它可能分裂成三部分或四部分
C．它能自动裂变，与体积无关
D．它比较容易形成链式反应
解析：选D.铀235发生裂变时会生成2～3个中子，中子再去轰击铀核发生链式反应，但发生链式反应还必须要使铀块体积大于临界体积，所以选项A、B、C错误，选项D正确．
2．重核裂变和轻核聚变是人类获得核能的两种主要途径，下列判断正确的是( )
A．裂变和聚变过程中都有质量亏损
B．裂变过程中有质量亏损，聚变过程中质量有所增加
C．裂变过程中质量有所增加，聚变过程中有质量亏损
D．裂变、聚变过程中质量都增加
解析：选A.根据爱因斯坦的质能方程进行判断，人类利用原子能的主要途径是重核裂变和轻核聚变，在这两个过程中有原子能释放，由爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2可知，在获取能量的同时，质量是减少的，也就是发生质量亏损．所以A选项正确．
3．下列说法不正确的是( )
A.H＋H→He＋n是聚变
B.U＋n→Xe＋Sr＋2n是裂变
C.Ra→Rn＋He是α衰变
D.Na→Mg＋e是裂变
解析：选D.由于聚变是轻核结合为质量较大的原子核的反应，衰变是指放射性核自发地放射出某种粒子，而裂变是重核分裂为质量较小的几部分，由此可知D是不正确的．
4．下列说法正确的是( )
A．铀235只要俘获中子就能进行链式反应
B．所有的铀核俘获中子后都能裂变
C．太阳不断地向外辐射大量能量，太阳质量应不断减小，日地间距离应不断增大，地球公转速度应不断减小
D．粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的
解析：选C.要发生链式反应必须同时满足三个条件：①必须具有足够纯度的铀235(浓缩铀)；②铀块的体积必须大于或等于临界体积；③要有足够数量的慢中子，所以A错误；并不是所有的铀核都能发生裂变，所以B也是错误的；由于太阳在向外辐射能量的过程中，会出现质量亏损，由万有引力定律可知日地间的引力要减小，所以日地间的距离要不断增大，在向外运动的过程中由于要克服引力做功，故地球的公转速度要不断减小；粒子散射实验证明了原子是有核式结构的，所以D错误．只有C正确．故正确答案为C.
5．(2011年惠州高二测试)北京奥组委接受专家建议，为成功举办一届“绿色奥运”，场馆周围80%～90%的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻璃真空太阳能集热技术．太阳能是由太阳内部热核聚变反应形成的，其核反应主要是( )
A.H＋H→He＋n
B.N＋He→O＋H
C.U＋n→Xe＋Sr＋10n
D.U→Th＋He
解析：选A.太阳内部核聚变是氢原子核的聚变，故A正确；B项中为实现原子核人工转变的反应．C项中为裂变，D项中为衰变，均不属聚变反应．故B、C、D不正确．
6．1个铀235吸收1个中子发生核反应时，大约放出196 MeV的能量，则1 g纯铀235完全发生核反应放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)( )
A．NA×196 MeV B．235NA×196 MeV
C．235×196 MeV D.×196 MeV
解析：选D.1 g纯235U有×NA个235U.因此1 g235U吸收中子完全发生核反应可以释放出×196 MeV能量．
二、双项选择题
7．关于聚变，以下说法中正确的是( )
A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时放出能量
B．同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大好多倍
C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积
D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能
解析：选BD.两个轻核聚合为较大质量的原子核就可释放能量但不一定是中等质量的核，故A项错误．聚变反应放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大得多，这点由聚变反应的特点我们就可以知道，故B项正确．裂变反应的条件是裂变物质的体积达到临界体积，而聚变反应的条件是原子核间距达到10－15 m，故要求有足够大的动能才能克服原子核间的斥力做功，故C错，D正确．
8．当一个重核裂变时，它能产生的两个核( )
A．一定是稳定的
B．含有的中子数较裂变前重核的中子数少
C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量
D．可以是多种形式的两个核的组合
解析：选BD.重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出2～3个中子，故中子数会减少，重核裂变的产物是多种多样的，选项B、D正确．
9．2009年10月31日8时6分，中国科学界“两弹一星”巨星钱学森在北京逝世，享年98岁．人民群众深刻悼念这位有着“中国航天之父”称号的伟大科学家．下列核反应方程中属研究两弹的基本核反应方程式的是( )
A.N＋He―→O＋H
B.U＋n―→Sr＋Xe＋10n
C.U―→Th＋He
D.H＋H―→He＋n
解析：选BD.“两弹”指原子弹和氢弹，它们的核反应属于重核的裂变与轻核的聚变，故应选B、D.
10．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是( )
A．“人造太阳”的核反应方程是H＋H→He＋n
B．“人造太阳”的核反应方程是U＋n→Ba＋Kr＋3n
C．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc2
D．“人造太阳”核能大小的计算公式是E＝mc2
解析：选AC.“人造太阳”发生的是氢核聚变，所以核反应方程式为H＋H→He＋n，而B选项中的核反应是核裂变，故错误；“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc2，而核能大小的计算公式为E＝mc2，D错误，故选项A、C正确．
三、非选择题
11．四个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子，释放出2.8×106 eV的能量，写出核反应方程，并计算1 g氢核完成这个反应后释放出多少焦耳的能量．
解析：该反应的核反应方程为：4H→He＋2e.
由此可知，平均每个氢核反应释放出的能量为
E0＝2.8÷4×106 eV＝7×105 eV.
1 g氢核(即1 mol)所包含的氢核的粒子个数为6.0×1023个，应释放出的总能量E为：
E＝7×105×6.0×1023 eV＝4.2×1029 eV＝6.72×1010 J.
答案：4H→He＋2e 6.72×1010 J
12．设氢弹内装的是氘和氚，试求在氢弹中当合成1 kg的氦时所释放出的能量．(氘核H的质量为2.0136 u，氚核H的质量为3.0166 u，氦核He的质量为4.0026 u，中子的质量为1.0087 u)
解析：弹壳内装的氘和氚在高温下聚变生成氦，核聚变方程为H＋H→He＋n.
当一个氘核H与一个氚核H发生反应时放出的能量为ΔE＝Δm·c2＝(2.0136＋3.0166－4.0026－1.0087)×931.5 MeV＝17.6 MeV.
1 kg氦(He)中所含的原子核数目为
N＝nNA＝×6.02×1023个＝1.5×1026个．
这样合成1 kg氦核He时所放出的总能量为
E＝N·ΔE＝1.5×1026×17.6 MeV＝2.64×1027 MeV.
答案：2.64×1027 MeV1．(单选)氦原子核由两个质子与两个中子组成，两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则这三种力从大到小的排列顺序是( )
A．核力、万有引力、库仑力
B．万有引力、库仑力、核力
C．库仑力、核力、万有引力
D．核力、库仑力、万有引力
解析：选D.由三种力的性质和特点知D项正确．
2．(单选)对原子核的组成，下列说法正确的是( )
A．核力可使一些中子组成原子核
B．核力可使非常多的质子组成原子核
C．不存在只有质子的原子核
D．质量较大的原子核内一定有中子
解析：选D.由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的质子集聚在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”库仑力，A、B错误，自然界中存在一个质子的原子核，H，C错误；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原子核的稳定，故D正确．
3．(单选)核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为( )
A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力
B．核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力
C．核子间存在着强大的核力
D．核子间存在着复杂磁力
解析：选C.核子之间存在核力作用，核子结合成原子核或原子核分解为核子时，就要克服核力作用，故伴随着巨大的能量变化，选C.
4．(单选)为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是( )
A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B．根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的核能
C．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损
D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能
解析：选D.爱因斯坦质能方程E＝mc2，定量地指出了物体能量和质量之间的关系，A正确；由质能方程知，当物体的质量减少时，物体的能量降低，向外释放了能量；反之，若物体的质量增加了，则物体的能量升高，表明它从外界吸收了能量，所以由物体的质量变化能算出物体的能量变化，故B、C正确，D错误．
5．(2011年高考江苏卷)有些核反应过程是吸收能量的．例如，在X＋N→O＋11H中，核反应吸收的能量Q＝[(mO＋mH)－(mX＋mN)]c2.在该核反应方程中，X表示什么粒子？X粒子以动能Ek轰击静止的N核，若Ek＝Q，则该核反应能否发生？请简要说明理由．
解析：根据核反应中质量数和电荷数守恒，可求X粒子质量数和电荷数分别为4和2，所以粒子是He；He粒子轰击静止的N核，说明He粒子具有动量，由动量守恒知，反应后总动量不为零，则系统剩有能量，所以这样的核反应不能发生．
答案：He 不能实现，因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求．
一、单项选择题
1．下列说法中正确的是( )
A．质子与中子的质量不等，但质量数相等
B．两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力
C．同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同
D．除万有引力外，两个中子之间不存在其他相互作用力
解析：选A.质子与中子的质量数相同，各自质量不等，A项正确．粒子之间的核力随距离变化，并不总大于库仑力，故B错．同位素之间核电荷数相同，中子数不同，质量数不相同，故C项错误．核子之间除有万有引力外，还存在核力、库仑力，故D错．
2．在下列判断中，正确的是( )
A．组成U核的核子中任何两个核子之间都存在不可忽略的核力作用
B．组成U核的中子中任何两个中子之间都存在不可忽略的核力作用
C．组成U核的质子中任何两个质子之间都存在不可忽略的库仑斥力作用
D．组成U核的质子中任何两个质子之间，都存在不可忽略的核力作用
解析：选C.核力属于短程力，由于组成U核的核子较多，两核子之间的距离可能超过核力的作用范围，所以某些核子之间的作用力可能比较小，所以选项A、B、D错误，但两质子之间都存在库仑斥力的作用，所以选项C正确．
3．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，真空中光速为c，当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是( )
A．m3c2 B．(m1＋m2)c2
C．(m3－m2－m1)c2 D．(m1＋m2－m3)c2
解析：选D.质子和中子结合成原子核氘核时，总质量减小了，即质量亏损Δm＝m1＋m2－m3.依据质能方程可知，放出的能量为ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2.本题考查质能方程ΔE＝Δmc2的应用．解题关键是该题只要知道质子和中子(统称核子)结合成原子核时，质量有亏损，即m1＋m2>m3，就可迎刃而解．在思考过程中由于对质量亏损理解得不好，容易错选C.
4．一个电子(质量为m、电荷量为－e)和一个正电子(质量为m、电荷量为e)，以相等的初动能Ek相向运动，并撞到一起发生“湮灭”，产生两个频率相同的光子，设产生光子的频率为ν.若这两个光子的能量都为hν，动量分别为p和p′，下面关系正确的是( )
A．hν＝mc2，p＝p′
B．hν＝mc2，p＝－p′
C．hν＝mc2＋Ek，p＝－p′
D．hν＝2(mc2＋Ek)，p＝－p′
解析：选C.根据能量守恒，两电子的动能和释放的核能完全转化为两光子的能量，则有2hν＝2mc2＋2Ek，可得hν＝mc2＋Ek；又由动量守恒得0＝p＋p′.
5．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(υe)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖，他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶，电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为υe＋Cl―→Ar＋e，已知Cl核的质量为36.95658 u，Ar核的质量为36.95691 u，e的质量为0.00055 u,1 u质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为( )
A．1.33 MeV B．0.82 MeV
C．0.51 MeV D．0.31 MeV
解析：选B.根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏能量，则ΔE＝Δm×931.5 MeV＝(36.95691＋0.00055－36.95658)×931.5 MeV＝0.82 MeV.
6．下列说法中，正确的是( )
A．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化
B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系
C．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成为能量
D．因在核反应中能产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒
解析：选B.质能方程反映了物体的能量和质量之间存在正比关系，但它们是不同的物理量，不能相互转化，B正确，A、C错误；核反应中，静止质量和运动质量之和守恒，总能量也守恒，D错误．
二、双项选择题
7．关于核力，下列说法中正确的是( )
A．核力是一种特殊的万有引力
B．原子核的任意两个核子间都有核力作用
C．核力是原子核稳定存在的原因
D．核力是一种短程强力作用
解析：选CD.核力是一种强相互作用，是一种短程力，只是相邻的核子间才有这种相互作用．核子之所以能够结合成原子核，正是由于它们之间有核力存在．故正确答案为C、D.
8．对结合能、比结合能的认识，下列正确的是( )
A．核子结合为原子核时，一定释放能量
B．核子结合为原子核时，可能吸收能量
C．结合能越大的原子核越稳定
D．比结合能越大的原子核越稳定
解析：选AD.由自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释放出能量．反之，将原子核分开变为自由核子它需要赋予相应的能量，该能量即为结合能，故A正确，B错误；对核子较多的原子核的结合能越大，但它的比结合能不一定大，比结合能的大小反映了原子核的稳定性，故C错误，D正确．
9．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE＝Δmc2＝2.2 MeV是氘核的结合能．下列说法正确的是( )
A．用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子
B．用能量等于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
C．用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
D．用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零
解析：选AD.氘核分解为一个质子和一个中子时，所需吸收的能量不能小于其结合能2.2 MeV，故A对；光子照射氘核时，光子和氘核组成的系统总动量不为零，由动量守恒定律得，光子被氘核吸收后，分解成的质子和中子的总动量不为零，故总动能也不为零，所以把氘核分解为质子和中子所需的能量应大于2.2 MeV，故D对，B、C错．
10．一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出γ光子，核反应方程是H＋n―→H＋γ，以下说法中正确的是( )
A．反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和
B．反应前后的质量数不变，因而质量不变
C．γ光子的能量为Δmc2，Δm为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速度
D．因存在质量亏损Δm，所以“物质不灭”的说法不正确
解析：选AC.核反应中质量数与电荷数及能量均守恒，由于反应中要释放核能，会出现质量亏损，反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和，所以质量不守恒，但质量数不变，且能量守恒，释放的能量会以光子的形式向外释放．故正确答案为A、C.
三、非选择题
11．一个铀核衰变为钍核时释放一个α粒子，已知铀核的质量为3.853131×10－25 kg，钍核的质量为3.786567×10－25 kg，α粒子的质量为6.64672×10－27 kg，在这个衰变过程中释放的能量为多少？(保留两位有效数字)
解析：反应前后的质量发生改变，根据ΔE＝Δmc2可以求解得出结果．
衰变前后质量变化为Δm＝mU－mTh－mα＝(3.853131×10－25－3.786567×10－25－6.64672×10－27) kg≈9.7×10－30 kg
衰变过程中释放的能量为ΔE＝Δmc2＝9.7×10－30×
(3×108)2 J≈8.7×10－13 J.
答案：8.7×10－13 J
12．已知氮核质量mN＝14.00735 u，氧核质量mO＝17.00454 u，氦核质量mHe＝4.00387 u，质子质量mH＝1.00815 u，试判断核反应：N＋He→O＋H是吸能反应还是放能反应，能量变化多少？
解析：反应前总质量mN＋mHe＝18.01122 u
反应后总质量mO＋mH＝18.01269 u
因为反应中质量增加，所以此反应是吸能反应，所吸能量为
ΔE＝Δmc2
＝[(mO＋mH)－(mN＋mHe)]c2
＝(18.01269－18.01122)×931.5 MeV
＝1.37 MeV.
答案：吸能 1.37 MeV1．(单选)(2011年高考浙江卷)关于天然放射现象，下列说法正确的是( )
A．α射线是由氦原子核衰变产生
B．β射线是由原子核外电子电离产生
C．γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生
D．通过化学反应不能改变物质的放射性
解析：选D.α射线是原子核同时放出两个质子和两个中子产生的，选项A错；β射线是原子核内中子转化为质子和电子而放出的，选项B错；γ射线是衰变后的原子核从高能级向低能级跃迁产生的，选项C错；放射性是原子核的固有属性，选项D正确．
2．(单选)下列说法正确的是( )
①β射线的粒子和电子是两种不同的粒子 ②红外线的波长比X射线的波长长 ③α粒子不同于氦原子核 ④γ射线的贯穿本领比α射线的强
A．①② B．①③
C．②④ D．①④
解析：选C.19世纪末20世纪初，人们发现了X、α、β、γ射线，经研究知道，X、γ射线均为电磁波，只是波长不同．可见光、红外线也是电磁波，由电磁波谱知红外线的波长比X射线的波长要长．另外，β射线是电子流，α粒子是氦核．就α、β、γ三种射线的贯穿本领而言，γ射线最强，α射线最弱．故选项C正确．
3．(单选)(2010年高考大纲全国卷Ⅰ)原子核U经放射性衰变①变为原子核Th，继而经放射性衰变②变为原子核Pa，再经放射性衰变③变为原子核U.放射性衰变①、②和③依次为( )
A．α衰变、β衰变和β衰变
B．β衰变、α衰变和β衰变
C．β衰变、β衰变和α衰变
D．α衰变、β衰变和α衰变
解析：选A.UTh，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变.ThPa，质子数加1，质量数不变，说明②为β衰变，中子转化成质子，PaU，质子数加1，质量数不变，说明③为β衰变，中子转化成质子．故选A.
4．(单选)(2010年高考上海卷)某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( )
A．11.4天 B．7.6天
C．5.7天 D．3.8天
解析：选D.根据半衰期的定义，剩余原子个数N＝N总× ，t是经历的天数，T是半衰期，故11.4＝3T，T＝3.8 天，D项正确．
5．(2011年高考山东卷)碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．
(1)碘 131核的衰变方程：I→________(衰变后的元素用X表示)．
(2)经过________天有75%的碘131核发生了衰变．
解析：(1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：I→X＋e
(2)每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余，即有75%发生衰变，即经过的时间为16天．
答案：(1)X＋e (2)16
一、单项选择题
1．一个放射性原子核，发生一次β衰变，则它的( )
A．质子数减少一个，中子数不变
B．质子数增加一个，中子数不变
C．质子数增加一个，中子数减少一个
D．质子数减少一个，中子数增加一个
解析：选C.由β衰变的规律X―→Y＋e可知C正确．
2．关于γ射线，下列说法不正确的是( )
A．它是处于激发状态的原子核放射的
B．它是原子内层电子受到激发时产生的
C．它是一种不带电的光子流
D．它是波长极短的电磁波
解析：选B.γ射线是激发状态的原子核发出的波长极短的电磁波，是一种光子，故B错误．
3．朝鲜的“核危机”引起了全球的瞩目，其焦点问题就是朝鲜的核电站用轻水堆还是重水堆，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239(Pu)，这种Pu可由铀239(U)经过n次β衰变而产生，则n为( )
A．2 B．239
C．145 D．92
解析：选A.其衰变方程为：U―→Pu＋ne，β衰变时质量数不变，由电荷数守恒可以判断出发生β衰变的次数为2次．
4．(2011年青岛二中质检)原子序数大于83的所有元素，都能自发地放出射线．这些射线共有三种：α射线、β射线和γ射线．下列说法中正确的是( )
A．原子核每放出一个α粒子，原子序数减少4
B．原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4
C．原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1
D．原子核每放出一个β粒子，原子序数增加1
解析：选D.发生一次α衰变，核电荷数减少2，质量数减少4，原子序数减少2；发生一次β衰变，核电荷数增加1，原子序数增加1.
5．由原子核的衰变规律可知( )
A．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线
B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变
C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制
D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1
解析：选C.一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线，A错误；原子核发生β衰变后，新核的核电荷数发生了变化，故新核的化学性质应发生改变，B错误；发生正电子衰变，新核的质量数不变，核电荷数减少1，D错误．
图4－2－2
6．如图4－2－2所示，R是一种放射性物质，虚线方框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MN是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P点的射线种类应属于下表中的( )
选项 磁场方向 到达O点的射线 到达P点的射线
A 竖直向上 β α
B 竖直向下 α β
C 垂直纸面向里 γ β
D 垂直纸面向外 γ α
解析：选C.R放射出来的射线共有α、β、γ三种，其中α、β射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用，γ射线不偏转，故打在O点的应为γ射线；由于α射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是β射线；依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里．
二、双项选择题
7．下列说法中正确的是( )
A.Ra衰变为Rn要经过1次α衰变和1次β衰变
B.U衰变为Pa要经过1次α衰变和1次β衰变
C.Th衰变为Pb要经过6次α衰变和4次β衰变
D.U衰变为Rn要经过4次α衰变和4次β衰变
解析：选BC.由电荷数守恒和质量数守恒，可知A、D错．
8．将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图4－2－3表示射线偏转情况中正确的是( )
图4－2－3
解析：选AD.已知α粒子带正电，β粒子带负电，γ射线不带电，根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向，可知A、B、C、D四幅图中，α、β粒子的偏转方向都是正确的，但偏转的程度需进一步判断．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径r＝，将其数据代入，则α粒子与β粒子的半径之比为：
＝··＝××≈.
由此可见，A项正确，B项错误．
带电粒子垂直进入匀强电场，设初速度为v0，垂直电场线方向位移为x，沿电场线方向位移为y，则有：
x＝v0t，y＝·t2，消去t可得：y＝.
对某一确定的x值，α、β粒子沿电场线偏转距离之比为
＝··＝××≈.
由此可见，C项错误，D项正确．故正确选项是A、D.
9．关于放射性元素的半衰期，下列说法中正确的是( )
A．半衰期是原子核质量减少一半所需的时间
B．半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间
C．半衰期与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关
D．半衰期可以用于测定地质年代、生物年代等
解析：选BD.原子核的衰变是由原子核内部因素决定的，与外界环境无关，C错误；原子核的衰变有一定的速率，每隔一定的时间(即半衰期)，原子核就衰变掉总数的一半，A错误，B正确；利用铀238可测定地质年代，利用碳14可测定生物年代，D正确．
10．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( )
A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经过7.6天后就一定剩下一个原子核了
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱
D．发生α衰变时，生成核与原来的核相比，中子数减少了4个
解析：选BC.半衰期是对于大量原子核的统计规律，对个别原子核不适用，所以4个氡原子核经过7.6天(2个半衰期)发生衰变的个数是随机的，具有不确定性，所以选项A错误．β衰变所释放的电子实质上是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，所以选项B正确．在α衰变和β衰变过程中要伴随着γ射线的产生，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，所以选项C正确．发生α衰变时，生成核与原来的核相比，质子数和中子数都减少了2个，所以选项D错误．
三、非选择题
11.U核经一系列的衰变后变为Pb核，问：
(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？
(2)Pb与U相比，质子数和中子数各少了多少？
(3)综合写出这一衰变过程的方程．
解析：(1)设U衰变为Pb经过x次α衰变和y次β衰变．由质量数守恒和电荷数守恒
可得238＝206＋4x①
92＝82＋2x－y②
联立①②解得x＝8，y＝6.即一共经过8次α衰变和6次β衰变．
(2)因为原子核的电荷数等于质子数，
因此质子数减少92－82＝10个．
原子核的质量数为质子数与中子数的和．
故中子数减少量为
(238－92)－(206－82)＝22个．
(3)此核反应方程为U→Pb＋8He＋6e.
答案：(1)8 6 (2)10 22
(3)U→Pb＋8He＋6e
12．放射性元素C射线被考古学家称为“碳钟”，可用它来测定古生物的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．
(1)C不稳定，易发生衰变，放出β射线，其半衰期为5730年．试写出有关的衰变方程．
(2)若测得一古生物遗骸中C的含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代距今约有多少年？
解析：(2)活体中C含量不变，生物死亡后，C开始衰变，设活体中C的含量为m0，遗骸中为m，则由半衰期的定义得m＝m0·，即0.125＝，解得＝3，所以t＝＝17190年．
答案：(1)C→N＋ e (2)17190年(时间：90分钟，满分：100分)
一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)
1．下列关于放射性现象的说法中，正确的是( )
A．原子核发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4
B．原子核发生α衰变时，生成核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量
C．原子核发生β衰变时，生成核的质量数比原来的原子核的质量数多1
D．单质的铀238与化合物中的铀238的半衰期是相同的
解析：选D.原子核发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2，A错误；生成核与α粒子的总质量小于原来的原子核的质量，B错误；原子核发生β衰变时，生成核的质量数与原来的原子核的质量数相同，C错误；放射性元素的半衰期由原子核的内部因素决定，跟元素的化学状态无关，所以单质的铀238与化合物中的铀238的半衰期是相同的，D正确．
2．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是( )
A．核反应方程是H＋n→H＋γ
B．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3
C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)c
D．γ光子的波长λ＝
解析：选B.根据核反应过程质量数守恒和电荷数守恒可知，得到的氘核为H，故A错误；聚变反应过程中辐射一个γ光子，质量减少Δm＝m1＋m2－m3，故B正确；由质能方程知，辐射出的γ光子的能量为E＝Δmc2＝(m2＋m1－m3)c2，故C错误；由c＝λν及E＝hν得λ＝，故D错误．
3．原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，并放出能量．这几种反应的总效果可以表示为6H―→kHe＋dH＋2n＋43.15 MeV，由平衡条件可知( )
A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2
C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3
解析：选B.由质量数守恒和电荷数守恒，分别有4k＋d＝10,2k＋d＝6，解得k＝2，d＝2.正确选项为B.
4．(2010年高考上海卷)现已建成的核电站的能量来自于( )
A．天然放射性元素衰变放出的能量
B．人工放射性同位素放出的能量
C．重核裂变放出的能量
D．化学反应放出的能量
解析：选C.重核的裂变与轻核的聚变都发生质量亏损，释放出核能，但是，就建成的核电站来说，都是利用重核的裂变，目前轻核的聚变只能用于制造核武器，人类还不能和平利用轻核的聚变释放出的能量．
5．(2010年高考福建卷)14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14C的质量．下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是( )
图4－3
解析：选C.设半衰期为T，那么.可见，随着t的增长物体的质量越来越小，且变化越来越慢，很显然C选项图线符合衰变规律．
6．静止的氡核Rn放出α粒子后变成钋核Po，α粒子动能为Eα.若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为( )
A.· B．0
C.· D.·
解析：选C.由于动量守恒，反冲核和α粒子的动量大小相等，由Ek＝∝，它们的动能之比为4∶218，因此衰变释放的总能量是Eα，由质能方程得质量亏损是·.
二、双项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有两个选项正确，全部选对的得6分，只选一个且正确的得3分，不选或有选错的得0分)
7．(2011年启东中学高二测试)关于天然放射现象和对放射性的研究，下列说法正确的是( )
A．是玛丽·居里夫妇首先发现的
B．说明了原子核不是单一的粒子
C．γ射线伴随α射线或β射线而产生
D．任何放射性元素都能同时发出三种射线
解析：选BC.首先发现天然放射现象的是法国的贝克勒尔，A错误；放射现象的研究揭示出原子的可变性，即原子核不是单一粒子，原子核也是具有复杂结构的，B正确；γ射线是在原子核放射α粒子或β粒子的时候，多余的能量以极高频率的γ光子的形式产生的辐射，因此，γ射线是伴随(不是一定伴随)α射线或β射线而放出的．但放射性元素在发生衰变时，一般不能单独放出γ射线，却能单独放射出α射线或β射线，若有多余能量，则就同时伴随有γ射线产生，若无多余能量，则只单独放出α或β射线，不产生γ射线．因此，放射性元素发生衰变时不一定都能同时发出三种射线．C正确，D错误．
8．对核子结合成原子核的下列说法正确的是( )
A．原子核内的核子间均存在核力
B．原子核内的质子间均存在核力和库仑力
C．当n个核子靠近到核力作用的范围而结合为原子核时，其间“势能”一定减小
D．对质子数较多的原子核，其中的中子起到增加核力、维系原子核稳定的作用
解析：选CD.由于核力为短程力，只会发生在相邻核子之间，由此知A、B错误；当n个核子靠近到核力作用范围内，而距离大于0.5×10－15 m时核力表现为引力，在此过程中核力必做正功，其间势能必定减小，形成原子核后距离一般不小于0.5×10－15 m，故C正确；对质子数较多的原子核由于只有相邻的质子间才有核力，但各个质子间均有很强的库仑斥力，随着质子数的增加，其库仑力增加，对于稳定的原子核，必须存在较多的中子才能维系二者的平衡，故D正确．
9．“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核(称为子核)并且放出一个中微子的过程．中微子的质量很小，不带电，很难被探测到，人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的．一个静止的原子的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子．下面的说法中正确的是( )
A．母核的质量数等于子核的质量数
B．母核的电荷数大于子核的电荷数
C．子核的动量与中微子的动量相同
D．子核的动能大于中微子的动能
解析：选AB.衰变时母核与子核的质量数是相等的，A正确；母核中的质子由于变为中子，则子核中的电荷数减少1，所以B正确；由动量守恒知中微子与子核的动量大小相等，但方向相反，C错误；由Ek＝知中微子的动能要大于子核的动能，D错误．
10．如图4－4所示，两个相切的圆表示
图4－4
一个静止的原子核发生某种衰变后，释放出来的粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹，可以判断( )
A．原子核发生β衰变
B．原子核发生α衰变
C．大圆是释放粒子的运动轨迹，小圆是新核的运动轨迹
D．大圆是新核的运动轨迹，小圆是释放粒子的运动轨迹
解析：选AC.释放粒子和反冲核运动方向相反，且衰变后释放粒子与反冲核动量大小相等．由于它们在磁场中，洛伦兹力提供向心力，则R＝，在同一磁场中运动半径与电量q成反比．(用左手定则可判断α粒子和β粒子，以及新核的洛伦兹力方向，从而确定轨迹的旋转方向．)
图4－5
11．如图4－5所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种核反应后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能是( )
A．原子核发生了α衰变
B．原子核发生了β衰变
C．原子核放出了一个正电子
D．原子核放出了一个中子
解析：选AC.径迹为两个外切的圆，由左手定则知放出的粒子一定带正电荷，因此该衰变可能是α衰变，也可能是正β衰变．
12．如图4－6所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图中所示)，
图4－6
调整电场强度E和磁感应强度B的大小．使得在MN上只有两个点受到射线照射．下面的哪种判断是正确的( )
A．射到b点的可能是α射线
B．射到b点的一定是β射线
C．射到b点的一定是α射线或β射线
D．射到b点的一定是γ射线
解析：选AC.γ射线不带电，在电场或磁场中都不受力的作用，只能射到a点，因此D选项不对；调整E和B的大小，既可以使带正电的α射线沿直线前进，也可以使带负电的β射线沿直线前进．沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即Eq＝Bqv.已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多，当我们调节使α粒子沿直线前进时，速度大的β粒子向右偏转，有可能射到b点；当我们调节使β粒子沿直线前进时，速度较小的α粒子也将会向右偏，也有可能射到b点，因此A、C选项正确，而B选项不对．
三、非选择题(本题共4小题，共40分．把答案填在题中横线上或按要求解答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(8分)完成下列核反应方程，并指出核反应的类型．
(1)He＋________―→He＋H，是________变．
(2)Na―→Mg＋________，是________变．
(3)Na＋________―→Na＋H，是________变．
(4)U＋n―→Ba＋Kr＋3________，是________变．
解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可判断粒子种类．
答案：(1)H 聚 (2)e β衰 (3)H 人工转 (4)n 裂
14．(10分)核反应堆的功率为104 kW,1 h消耗燃料8.75 g，已知每个铀235裂变时放出2×108 eV的能量，求该燃料中铀235的质量百分比．
解析：该反应堆每小时输出的能量为：
E＝Pt＝107×3600 J＝3.6×1010 J.
设放出这些能量消耗的纯铀235的质量为m(g)，则
E＝×6.02×1023×2×108×1.6×10－19 J≈8.2×1010m J，
则纯铀235的质量m＝ g≈0.439 g.
铀235的质量百分比是≈0.05＝5%.
答案：5%
15．(10分)两个氘核聚变产生一个中子和氦核(氦的同位素)．已知氘核的质量mD＝2.01360 u，氦核的质量mHe＝3.0150 u，中子的质量mn＝1.0087 u.
(1)写出聚变方程并计算释放的核能．
(2)若反应前两个氘核的动能为0.35 MeV.它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转化为动能，则产生的氦核和中子的动能各为多大？
解析：(1)聚变的核反应方程2H→He＋n，核反应过程中的质量亏损为Δm＝2mD－(mHe＋mn)＝0.0035 u
释放的核能为ΔE＝0.0035×931.5 MeV＝3.26 MeV.
(2)对撞过程动量守恒，由于反应前两氘核动能相同，其动量等值反向，因此反应前后系统的动量为0，即
0＝mHevHe＋mnvn，反应前后总能量守恒，得
mHev＋mnv＝ΔE＋2Ek0，
解得EkHe＝0.99 MeV，Ekn＝2.97 MeV.
答案：见解析
16．(12分)如图4－7甲所示，静止在匀强磁场中的Li核俘获一个速度为v0＝7.7×104 m/s的中子而发生核反应：Li＋n→H＋He，若已知He的速度v2＝2.0×104 m/s，其方向与反应前中子速度方向相同，试求：
图4－7
(1)H的速度大小和方向；
(2)在图乙中，已画出并标明两粒子的运动轨迹，请计算出轨道半径之比；
(3)当He旋转三周时，粒子H旋转几周？
解析：(1)反应前后动量守恒：m0v0＝m1v1＋m2v2(v1为氚核速度，m0、m1、m2分别代表中子、氚核、氦气质量)
代入数值可解得：v1＝－1.0×103 m/s，方向与v0相反．
(2)H和He在磁场中均受洛伦兹力f，做匀速圆周运动的半径之比r1∶r2＝∶＝3∶40.
(3)H和He做匀速圆周运动的周期之比
T1∶T2＝∶＝3∶2.
所以它们的旋转周数之比：n1∶n2＝T2∶T1＝2∶3，即He转三周，H转2周．
答案：(1)大小为1.0×103 m/s，方向与v0相反 (2)3∶40
(3)2周1．(单选)人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从( )
A．发现电子开始的
B．发现质子开始的
C．进行α粒子散射实验开始的
D．发现天然放射现象开始的
解析：选D.自从贝克勒尔发现天然放射现象后，科学家对放射性元素、射线的组成、产生的原因进行了大量研究，逐步认识到原子核的复杂结构，故D正确．
2．(双选)铀235的原子核符号常写成U，由此可知( )
A．铀235的原子核中有质子92个
B．铀235的原子核中有电子92个
C．铀235的原子核中有中子235个
D．铀235的原子核中有中子143个
解析：选AD.原子核符号中AZX为元素符号，A为原子核的质量数，Z为核电荷数．核电荷数等于质子数，中子数等于质量数减去质子数，质子数等于核外电子数．因而，A、D正确．
3．有J、K、L三种原子核，已知J、K的核子数相同，K、L的质子数相同，试完成下列表格.
原子核 原子序数 质量数 质子数 中子数
J 9 18
K
L 10 19
解析：质子数与原子序数相同，中子数等于质量数减去质子数．
答案：如下表所示
原子核 原子序数 质量数 质子数 中子数
J 9 18 9 9
K 10 18 10 8
L 10 19 10 9
4.有什么事实和理由可以说明放射性元素放出的射线来自原子核的内部？天然放射现象的发现对物质微观结构的研究有什么意义？
答案：实验发现，如果一种元素具有放射性，那么无论它是以单质形式存在，还是以化合物形式存在，都具有放射性，而且放射性的强度也不受温度、外界压强的影响．由于元素的化学性质决定于原子核外的电子，这说明射线与核外电子无关．也就是说，射线来自原子核内部．
天然放射现象的发现，使人们认识到原子核的结构，而且原子核可以发生变化，成为另一种原子核．实际上，人们认清原子核的结构就是从天然放射现象开始的．
一、单项选择题
1．下列说法不正确的是( )
A．康普顿发现了电子
B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型
C．贝克勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象
D．伦琴发现了X射线
解析：选A.由物理学史可知，汤姆生发现电子，所以A错误，B、C、D正确．
2．下列说法正确的是( )
A．任何元素都具有放射性
B．同一元素，单质具有放射性，化合物可能没有
C．元素的放射性与温度无关
D．放射性就是该元素的化学性质
解析：选C.原子序数大于83的所有元素都有放射性，小于等于83的元素有的就没有放射性，所以A错；放射性是由原子核内部因素决定的，与该元素的物理、化学状态无关，所以C对，B、D错，故选C.
3．(2010年高考上海卷)卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是( )
A．α粒子的散射实验 B．对阴极射线的研究
C．天然放射性现象的发现 D．质子的发现
解析：选A.卢瑟福根据α粒子的散射实验的结果，提出原子的核式结构模型，所以A项正确．
4．卢瑟福预想到原子核内除质子外，还有中子的事实依据是( )
A．电子数与质子数相等
B．原子核的质量大约是质子质量的整数倍
C．原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些
D．质子和中子的质量几乎相等
解析：选C.本题考查原子核结构的发现过程．
5．最早提出原子核是由质子和中子组成的科学家是( )
A．贝可勒尔 B．居里夫人
C．卢瑟福 D．查德威克
解析：选C.由于卢瑟福通过α粒子轰击氮原子核发现了质子，并从其他原子核中都打出了质子，卢瑟福认为质子是原子核的组成部分，并依据质子数与质量数不相等的情况预言了中子的存在，提出了原子核是由质子和中子组成的理论，故C正确．
二、双项选择题
6．下列说法正确的是( )
A．玛丽·居里首先提出原子的核式结构
B．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子
C．查德威克在实验中发现了中子
D．爱因斯坦为解释光电效应的实验现象提出了光子说
解析：选CD.原子核式结构是卢瑟福提出的；电子是汤姆生发现的；查德威克发现了中子，证实了卢瑟福的猜想；光子说是爱因斯坦受普朗克量子论的启发，为解释光电效应现象而提出的．
7．原子序数的意义是( )
A．元素在周期表中的次序
B．原子核内质子的个数
C．原子核的中子数
D．原子核内核子的个数
答案：AB
8．以下说法中正确的是( )
A．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电
B．原子核中的质子数一定跟核外电子数相等
C．用α粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分
D．绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子
解析：选CD.原子中除了带负电的电子外，还有带正电的质子，整个原子可能呈电中性，故A错；对于中性原子来说原子核中的质子数才跟核外电子数相等，故B不确切；正是用α粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故C正确；因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，才确定原子核内必还有别的中性粒子存在，故D正确．
三、非选择题
9．求以下原子核的质子数、中子数：(1)钾40；(2)Cu；(3)Rn.
解析：(1)钾的原子序数为19，即电荷数为19，质子数为19，则中子数为40－19＝21.
(2)Cu的电荷数为29，所以质子数为29，则中子数为66－29＝37.
(3)Rn的电荷数为86，所以质子数为86，则中子数为222－86＝136.
答案：(1)19 21 (2)29 37 (3)86 136
10．已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问：
(1)镭核中有几个质子？几个中子？
(2)镭核所带的电荷量是多少？
(3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？
(4)Ra是镭的一种同位素，让Ra核和Ra核以相同速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？
解析：(1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138.
(2)镭核所带电荷量：
Q＝Ze＝88×1.6×10－19C≈1.41×10－17C.
(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.
(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，故有qvB＝m，r＝，两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故＝＝.
答案：(1)88 138 (2)1.41×10－17C (3)88
(4)1．(双选)关于同位素的下列说法中，正确的是( )
A．一种元素的几种同位素在元素周期表中的位置相同
B．一种元素的几种同位素的化学性质、物理性质都相同
C．同位素都具有放射性
D．互称同位素的原子含有相同的质子数
解析：选AD.同位素的质子数相同，在元素周期表中的位置相同，具有相同的化学性质，但物理性质不一定相同，所以选项A、D正确，B错误．同位素不一定具有放射性，所以选项C错误．
2．(单选)下列应用中放射性同位素不是作为示踪原子的是( )
A．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
B．把含有放射性元素的肥料施给农作物，根据探测器的测量，找出合理的施肥规律
C．利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹
D．给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，诊断甲状腺的疾病
解析：选C.利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用γ射线穿透能力强的特点，因此选项C不属于示踪原子的应用．
3．(单选)放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的．下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线.
元素 射线 半衰期
钋210 α 138天
氡222 β 3.8天
锶90 β 28年
铀238 α、β、γ 4.5×109年
某塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀．可利用的元素是( )
A．钋210 B．氡222
C．锶90 D．铀238
解析：选C.要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．
4．(双选)元素X是Y的同位素，分别进行下列衰变过程，XPQ，YRS.则下列说法正确的是( )
A．Q与S是同位素
B．X与R原子序数相同
C．R比S的中子数多2
D．R的质子数少于上述任何元素
解析：选AC.上述变化过程为：X P QY A＋1R S，由此可知，Q与S为同位素，R比S多两个中子，故A、C正确，B、D错误．
5．完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程．
(1)N＋n→C＋________
(2)N＋He→O＋________
(3)B＋n→________＋He
(4)Be＋He→________＋n
(5)Fe＋H→Co＋________
答案：(1)H (2)H，发现质子的核反应方程 (3)Li (4)C，发现中子的核反应方程 (5)n
一、单项选择题
1．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( )
A．放射性改变了布料的性质使其不再因摩擦而起电，并以此达到消除有害静电的目的
B．利用γ射线的贯穿本领可以为金属探伤，也能进行人体的透视
C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定会成为更优秀的品种
D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常的组织造成太大的伤害
解析：选D.利用放射性消除有害静电是利用放射线的电离作用，使空气分子电离为导体，将静电泄出，故A错误；γ射线对人体细胞伤害太大，不适合用来进行人体透视，B错误；作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优良的品种，C错误；用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地严格控制剂量，D正确．故正确答案为D.
2．香港一代巨星梅艳芳因患子宫癌而于2004年新年前夕永别世人追随“哥哥”去了．这可使成千上万的歌迷与“梅迷”们伤透了心！其实梅艳芳也曾积极治疗过，多次到医院接受化疗．医院用放射性同位素Ho放出的γ射线来治癌．请问其原理是利用了γ射线的( )
A．电离作用，使肿瘤细胞转化
B．贯穿本领，导致基因突变
C．高能量，杀死肿瘤细胞
D．热作用，减轻病人痛苦
解析：选C.利用γ射线来治癌主要利用了γ射线的穿透能力和高能量，目的是杀死癌细胞，所以只有选项C正确．
3．放射性同位素被用作示踪原子的下列说法中不正确的是( )
A．放射性同位素不改变其化学性质
B．放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多
C．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关
D．放射性同位素容易制造
解析：选D.放射性同位素用作示踪原子，主要是用放射性同位素替代没有放射性的同位素参与的正常的物理、化学、生物的过程，既要利用化学性质相同，也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响，同时还要考虑放射性的危害，因此，选项A、B、C正确，选项D错误．
4．现在很多心血管专科医院引进了一种被称为“心脏灌注显像”的检测技术，方法是将若干毫升含放射性元素锝(Tc)的注射液注入被检测者的动脉，经过40 min后，这些含放射性物质的注射液通过血液循环均匀地分布在血液中，这时对被检测者的心脏进行造影．心脏血管正常的位置由于有放射性物质随血液到达而显示出有射线射出．心脏血管被堵塞的部分由于无放射性物质到达，将无射线射出，医生根据显像情况就可以判定被检测者心脏血管有无病变并判定病变位置．你认为检测用放射性元素锝的半衰期应该接近下列数据中的( )
A．10 min B．10 h
C．10 s D．10 y(年)
解析：选B.所选放射性元素半衰期即不能太长，也不能太短；半衰期过长，对人体造成长期辐射；半衰期过短，在检查过程中，强度变化明显，影响检查．
5．2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过
Ca(钙48)轰击Cf(锎249)发生核反应，成功合成第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素．实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x，再连续经过3次α衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中粒子x是( )
A．中子 B．质子
C．电子 D．α粒子
解析：选A.由于最终经3次α衰变变成原子核X，由此可知原来的核应为X，而该核是由某原子核放出了3个粒子x形成的．而Ca和Cf的总质子数为118，质量数为297，由此可知Ca＋Cf→X，X→X＋3n，故A正确．
6．(2011年启东模拟)用高能Kr(氪)离子轰击Pb(铅)，释放出一个中子后，生成了一个新核．关于新核的推断正确的是( )
A．其质子数为122 B．其质量数为294
C．其原子序数为118 D．其中子数为90
解析：选C.本题考查核反应方程及原子核的组成．核反应方程为Pb＋Kr―→n＋X，新核质量数为293，质子数为118，中子数为293－118＝175.故正确选项为C.
二、双项选择题
7．氕、氘、氚是同位素，则它们( )
A．具有相同的质子数 B．具有相同的中子数
C．具有相同的核子数 D．具有相同的化学性质
解析：选AD.氕、氘、氚的核子数分别是1、2、3，所以C错误，质子数和电子数均为1，选项A正确，中子数等于核子数减去质子数，故中子数分别为0、1、2，选项B错误，同位素在元素周期表中位置相同，具有相同的化学性质，选项D正确．
8．有关放射性同位素P的下列说法，正确的是( )
A.P与X互为同位素
B.P与其同位素有相同的化学性质
C．用P制成化合物后它的半衰期变长
D．含有P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响
解析：选BD.同位素应具有相同的质子数，故A错；同位素具有相同的化学性质与半衰期，B对、C错；放射性同位素可作为示踪原子，故D对．
9．放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度容易控制，这使得γ射线得到广泛应用．下列选项中，属于γ射线的应用的是( )
A．医学上制成γ刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤
B．机器运转时常产生很多静电，用γ射线照射机器可将电荷导入大地
C．铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制
D．用γ射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期
解析：选AD.γ射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，B错误；γ射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，C错误．
10．三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核(He)．则下面说法正确的是( )
A．X核比Z核多一个质子
B．X核比Z核少一个中子
C．X核的质量数比Z核质量数大3
D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍
解析：选CD.设原子核X的符号为X，则原子核Y为Y，X―→e＋Y，H＋Y―→He＋Z，故原子核Z为Z.
三、非选择题
11．在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上．
(1)U→Th＋________；
(2)Be＋He→C＋________；
(3)Th→Pa＋________；
(4)P→Si＋________；
(5)U＋________→Sr＋Xe＋10n；
(6)N＋He→O＋________.
解析：在核反应过程中，遵循反应前后电荷数守恒，质量数守恒规律．对参与反应的所有基本粒子来用左下角(电荷数)配平，左上角(质量数)配平．未知粒子可根据其电荷数和质量数确定．如(1)电荷数为92－90＝2，质量数为238－234＝4，由此可知为α粒子(He)，同理确定其他粒子分别为：中子(n)，电子(e)，正电子(e)，中子(n)质子(H)．
答案：(1)He (2)n (3)e (4)e (5)n (6)H
12．正电子发射计算机断层扫描(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新的手段．
PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13作示踪剂．氮13是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的．反应中同时还产生另一种粒子，试写出该反应方程．
解析：由题意可知：氧16(O)在质子(H)的轰击下产生了氮13()和另外一种粒子，由质量数和电荷数守恒可知另一种粒子是He，所以核反应方程为：
O＋H→N＋He.
答案：O＋H→N＋He
