上海 華東師范大學(xué)第四附屬中學(xué)高中物理選修三第五章《原子核》測試題(答案解析)

一、選擇題1．(0分)[ID：130931]下列有關(guān)原子、原子核的說法中正確的是（ ）A．天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部有電子B．盧瑟福用αC．平均結(jié)合能越大，原子核中的核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定D2．(0分)[ID：130918]月球車長時(shí)間處于黑夜工作的需要，研制了一種小型核能電池，將核反應(yīng)釋放的核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，需要的功率并不大，但要便于防“”所用核能電池有可能采納的核反應(yīng)方程是（）A．3H+2H4n1 1 2 0B．235nn92 0 56 36 0C．238Pu

Am+0e94 95 1D．27Al+4He30n13 2 15 03．(0分)[ID：130917]太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著4個(gè)質(zhì)子（1H）聚變?yōu)?個(gè)氦核1（4He）的熱核反應(yīng)，核反應(yīng)方程是41H4He+2X，這個(gè)核反應(yīng)釋放出大量核能。已2 1 21 2 Xmmm1 2 （ ）方程中的X方程中的X表示電子

1n00e0-1C．這個(gè)核反應(yīng)中質(zhì)量虧損m4mmC1 2

2m3D．這個(gè)核反應(yīng)中釋放的核能E4mD1

mc234．(0分)[ID：130909]現(xiàn)有核電站是利用核能發(fā)電，對于緩解能源危機(jī)起到了重要作用。我們現(xiàn)在利用核能發(fā)電主要是利用了（ ）重核的裂變?nèi)緡?yán)重

輕核的聚變 C．兩種方式共存 D．核能發(fā)電對環(huán)境污5．(0分)[ID：130898]靜止的氡核弱222Rn放出粒子后變成釙核218Po粒子動(dòng)能為86 84kE.若衰變放出的能量全部變?yōu)榉礇_核和粒子的動(dòng)能，真空中的光速為c的質(zhì)量虧損為k4 EA． k

B．0218 c2222 E

218 EC． k D． k218 c2 222 c26．(0分)[ID：130895]一靜止的鈾核放出一個(gè)粒子衰變成釷核，衰變方程為238U

Th+4He.下列說法正確的是（）92 90 2A．衰變后釷核的動(dòng)能等于α粒子的動(dòng)能B．衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)量大小C．鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間D．衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量7．(0分)[ID：130882]有一钚的同位素239Pu核靜止在勻強(qiáng)磁場中，該核沿與磁場垂直的方94向放出x粒子后，變成鈾的一個(gè)同位素原子核．鈾核與x粒子在該磁場中的旋轉(zhuǎn)半之比為1：46，則（ ）放出的x粒子是4He2

放出的x0e1該核反應(yīng)是衰變反應(yīng)

D．x粒子與鈾核在磁場中的旋轉(zhuǎn)周期相等8．(0分)[ID：130871]麻省理工學(xué)院要建人類史上第一個(gè)可控核聚變發(fā)電站．該發(fā)電站的核反應(yīng)方程可能是A．2H1

3H1

4He2 0B．

4He92C．

901n

289Kr144Ba31n92 0 36 56 0D．14N

4He17O1H7 2 8 19．(0分)[ID：130869]238U變成206Pb要經(jīng)過m次衰變、n次衰變，中子數(shù)減少的個(gè)數(shù)為92 82q，則（）A．m=8，n=6，q=32B．m=6，n=8，q=32C．m=8，n=6，q=22D．m=6，n=8，q=2210．(0分)[ID：130861]在勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)原來靜止的碳14原子核，它放射出的粒子與反沖核的徑跡是兩個(gè)內(nèi)切的圓，兩圓的直徑之比為7：1，如圖所示，那么碳14的衰變方程為A．14C

0e14B

B．14C

4He10Be6 1 5 6 2 4C．14C

2H14B

D．14C

0e14N6 1 5 6 -1 711．(0分)[ID：130952]202011270415號機(jī)組首次并網(wǎng)成的核能，其裂變方程為235nn，則下列敘述正確的是（ ）92 0 38 0A．裂變后粒子的總核子數(shù)減少C．裂變反應(yīng)前后質(zhì)量沒有變化

B．X原子核中含有85個(gè)中子D．裂變過程后新核的比結(jié)合能比鈾核的小12．(0分)[ID：130945]下列關(guān)于原子和原子核的說法正確的是（ A．β衰變現(xiàn)象說明電子是原子核的組成部分B．玻爾理論的假設(shè)之一是原子能量的量子化C．放射性元素的半衰期隨溫度的升高而變短D．平均結(jié)合能越小表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固二、填空題13．(0分)[ID：131042]核電站利用核反應(yīng)堆工作時(shí)釋放出的熱能使水汽化以推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。請解答以下問題，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字?！笆?35U，請完成核反應(yīng)方程式：92235U1

n90

Sr Xe101n；（ ）（ ）92 0

54 0鈾核的質(zhì)量mU

為235.0439u，中子的質(zhì)量mn

為1.0087u，鍶（Sr）核的質(zhì)量m 為Sr89.9077u，氙（Xe）核的質(zhì)量m 為135.9072u，1u為1.661027kg，濃縮鈾中鈾Xe235的含量占2%。求一座100萬千瓦的核電站每年（t3.15107s）大約需要多少噸濃縮鈾？（ ）14．(0分)[ID：131034]14C發(fā)生放射性衰變?yōu)?4N，半衰期約為5700年。已知植物存活其間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動(dòng)結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減少?，F(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的四分之一、可以推測該古木的年代距今約年，寫出14C衰變?yōu)?4N的衰變方。15．(0分)[ID：131030]在勻強(qiáng)磁場中，一個(gè)原來靜止的原子核，由于衰變放射出某種粒子12的徑跡照片(如圖所示)r

，則有無可能是衰，有無可能是衰變 ，徑跡1 2 (12)可能是衰變后新核的徑跡，若衰變方程是238U234Th4He，則r：92 90 2 1r= 。216．(0分)[ID：131009]粒子轟擊27Al核后，變成磷的同位素，同時(shí)放出一個(gè)中子，這個(gè)磷的同位素又衰變放出一個(gè)正電子，變成硅的同位素，后一個(gè)衰變的半衰期是2.5min,上述兩個(gè)核反應(yīng)方程式和 ．這個(gè)磷的同位素若有87.5%的質(zhì)量發(fā)生衰變；則經(jīng)過的時(shí)間min.17．(0)[ID：131006]遼寧紅沿河核電站位于瓦房店市東崗鎮(zhèn)，是中國首次一次性同意4臺百萬千瓦級核電機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；ㄔO(shè)的核電項(xiàng)目，是東北地區(qū)第一個(gè)核電站。如圖所示，1號機(jī)組2013年2月17日15時(shí)09分并網(wǎng)成功。核電站能最終化為電能。核電站一臺發(fā)電功率為106kW的核電機(jī)組每天能一天按24h計(jì)算）。18．(0分)[ID：130981]電子俘獲是指原子核俘獲一個(gè)核外軌道電子，使核內(nèi)一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)中子．則發(fā)生電子俘獲的核反應(yīng)方程式；若該核反應(yīng)中釋放出的能量一個(gè)頻率為的光子能量相等，已知真空中光速和普朗克常量分別為c和則該光子的動(dòng)量．19．(0分)[ID：130978]用人工方法得到放射性同位素，這是一個(gè)很重要的發(fā)現(xiàn)，天然的放射性同位素只不過40多種，而今天人工制造的放射性同位素已達(dá)1000多種，每種元素都有放射性同位素，放射性同位素在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究的許多方面得到了廣泛的應(yīng)用．帶電的驗(yàn)電器在放射線照射下電荷會很快消失．其原因是A．射線的貫穿作用B．射線的電離作用CD．以上三個(gè)選項(xiàng)都不是下圖是工廠利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置示意圖．如果工廠生產(chǎn)的是厚度為1米的鋁板，在αβγ三種射線中，你認(rèn)為對鋁板的厚度控制起主要作用的射線．在我國首先用人工方法合成牛胰島素時(shí)，需要證明人工合成的牛胰島素結(jié)晶跟天然牛島素的結(jié)晶是同一種物質(zhì)，為此曾采用放射性同位素做 。20．(0分)[ID：130977]如圖，縱坐標(biāo)表示某放射性物質(zhì)中未衰變的原子核數(shù)（N）與原來總原子核數(shù)（N0）的比值，橫坐標(biāo)表示衰變的時(shí)間，則由圖線可知該放射性物質(zhì)的半衰期為 天，若將該放射性物質(zhì)放在高溫、高壓或強(qiáng)磁場等環(huán)境中，則它的半衰期將 （“、“或變短”）三、解答題21．(0分)[ID：131133]在可控核反應(yīng)堆中需要使快中子減速，輕水、重水和石墨等用作慢化劑。中子在重水中可與核碰撞減速，在石墨中與核碰撞減速。上述碰撞可簡化為彈性碰撞模型。某反應(yīng)堆中快中子與靜止的靶核發(fā)生對心正碰，通過計(jì)算說明，僅從一次碰撞考慮，用重水和石墨作減速劑，哪種減速效果更好？22．(0分)[ID：131132]兩個(gè)氘核聚變產(chǎn)生一個(gè)中子和一個(gè)氦核，已知氘核質(zhì)量mD＝2.0136u，氦核質(zhì)量mHe＝3.0150u，中子質(zhì)量mn＝1.0087u。(1)計(jì)算釋放出的結(jié)合能；(2)若反應(yīng)前兩氘核的動(dòng)能均為Ek0＝0.35MeV，它們正撞發(fā)生聚變，且反應(yīng)后釋放的核能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，則反應(yīng)產(chǎn)生的氦核和中子的動(dòng)能各為多大？23．(0分)[ID：131126]請分析：在地球上實(shí)現(xiàn)受控?zé)岷朔磻?yīng)的必要性、可能性和困難是什么？24．(0分)[ID：131114]一個(gè)粒子融合到一個(gè)16O核中，寫出這個(gè)核反應(yīng)的方程式。這個(gè)8反應(yīng)式左右兩邊的原子核相比，哪邊具有較多的結(jié)合能？25．(0分)[ID：131113]把鈾礦石放在一只玻璃管內(nèi)，過幾天在管內(nèi)發(fā)現(xiàn)了氦氣。怎樣解釋這一現(xiàn)象？26．(0分)[ID：131096]碰撞在宏觀、微觀世界中都是十分普遍的現(xiàn)象。1所示，在水平光滑的桌面上有兩個(gè)大小相同的小球、Bm1m2，Av1的速度與靜止的B球相碰。碰撞后ABv1'、v2'。如果碰撞過程中非彈性碰撞。若m1=2kg、m2=1kg，某次碰撞滿足v1=2m/s、v2'=2m/s。通過計(jì)算碰撞前后的機(jī)械能說明該次碰撞屬于彈性碰撞還是非彈性碰撞。降下來，從而影響裂變反應(yīng)的反應(yīng)速度。如圖2v與慢化劑中靜止的原子核發(fā)生彈性正碰，中子的質(zhì)量為m，慢化劑中靜止的原子核的質(zhì)量為M，而且M＞m。為把中子的速率M大小各不相同的幾種材料可以作為慢化劑，通過計(jì)算碰撞后中子速度的大小，說明慢化劑中的原子核M還是質(zhì)量較小的?！緟⒖即鸢浮?016-2017年度第*次考試試卷參考答案**科目模擬測試一、選擇題1．C2．C3．C4．A5．C6．B7．A8．A9．C10．D11．B12．B二、填空題13．13627噸14．15．有；無；1；1:4516．5核【解析】由題意可知核反應(yīng)方程為Bβ示蹤原子20．8天不變?nèi)?、解答題21．22．23．24．25．26．2016-2017年度第*次考試試卷參考解析【參考解析】**科目模擬測試一、選擇題1．C解析：CA錯(cuò)誤；盧瑟福用αC正確；D錯(cuò)誤。故選C。2．C解析：CA．是聚變反應(yīng)，反應(yīng)劇烈，至今可控聚變反應(yīng)還處于實(shí)驗(yàn)研究階段，所以不宜采用，故A錯(cuò)誤；B目前只是一些大型的核電站采用，故B錯(cuò)誤；C．是人工放射性同位素的衰變反應(yīng)，是小型核能電池主要采用的反應(yīng)方式，故C正確；DD錯(cuò)誤。故選C。3．C解析：CAB．根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量為0，電荷數(shù)為1，所以X表示正電子．AB錯(cuò)誤；這個(gè)核反應(yīng)中質(zhì)量虧損C正確；根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程

m4mm1

2m3可知，這個(gè)核反應(yīng)中釋放的核能

Emc2D。4．A解析：A

E4mm1 2m3

c2核能發(fā)電是利用鈾原子核裂變時(shí)發(fā)出的核能來發(fā)電的，即利用了重核的裂變，故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。5．C2mEk2mEk核反應(yīng)中動(dòng)量守恒，釙核與p4E

可求出釙核動(dòng)能E kPo

kα218根據(jù)E

mc2可知

E

EkPo

222 E218 k44

m222Ek218 c2，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；218 c20，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；222EkC．218 c2D．218D222 c2

，與結(jié)論相符，選項(xiàng)C正確；，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；C.6．BEk

p22m

可知，衰變后釷核的動(dòng)能小于α粒子的動(dòng)能，故A

錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知，生成的釷核的動(dòng)量與α粒子的動(dòng)量等大反向，故B正確；C．鈾核的半衰期等于一半數(shù)量的鈾核衰變需要的時(shí)間，而放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間是一個(gè)原子核衰變的時(shí)間，故兩者不等，故C錯(cuò)誤；D．由于該反應(yīng)放出能量，由質(zhì)能方程可知，衰變后αD錯(cuò)誤．7．A解析：A【解析】出粒子為電子，則新核的電荷數(shù)為95，據(jù)rmv可得鈾核與x粒子在該磁場中的旋轉(zhuǎn)半qB徑之比為1：95，則放出粒子不是電子，核反應(yīng)不是衰變．若放出粒子為4He，則新核292，據(jù)r

mvqB可得鈾核與x粒子在該磁場中的旋轉(zhuǎn)半徑之比為1：46，則放出粒子是4He．故A項(xiàng)正確，BC兩項(xiàng)錯(cuò)誤；2D．由以上分析可知，新核是235U，x粒子是4He，據(jù)T

2m

可得，x粒子與鈾核在磁92 2 qB場中的旋轉(zhuǎn)周期不相等．故D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選A。8．A解析：AA2H

3H

4He

1n

4He為α衰變，1 1 2 0 92 90 2α粒子轟擊氮核得到質(zhì)子的核反應(yīng)，故選A．【點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵知道各種核反應(yīng)的類型，知道它們的區(qū)別．可控核聚變反應(yīng)為輕核聚變．由較小的核結(jié)合，會釋放很高的能量．9．C解析：C【解析】試題分析：241律判斷衰變的次數(shù)．抓住質(zhì)量數(shù)等于中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之和求出中子數(shù)減少的個(gè)數(shù)．根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，4m32mn10，解m，n6；因?yàn)殡姾蓴?shù)10103222q=22，C正確．10．D解析：D【分析】核衰變過程動(dòng)量守恒，反沖核與釋放出的粒子的動(dòng)量大小相等，根據(jù)左手定則判斷粒子與反沖核的電性關(guān)系．結(jié)合帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式可得粒子與反沖核的電荷量之比．原來靜止的14C原子核衰變，原子核的衰變過程滿足動(dòng)量守恒，粒子與反沖核的速度方向6相反，根據(jù)左手定則判斷得知，粒子與反沖核的電性相反，則知粒子帶負(fù)電，所以該衰變ββ

0e,可得兩帶電粒子動(dòng)量大小相等，方向相反，就動(dòng)1量大小而言有：m

v=mv,由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式可得：rmv，11 22 qBrq成反比．由題意，大圓與小圓的直徑之比為7:17:1，則得粒子與1:77e7，其符號為14N.147的衰變方程應(yīng)為14C0e+14N.故選D．【點(diǎn)睛】

6 1 7原子核的衰變過程類比于爆炸過程，滿足動(dòng)量守恒，而帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式中的分子恰好是動(dòng)量的表達(dá)式，要巧妙應(yīng)用.11．B解析：BAB．設(shè)Xxy，則92x382351y9512解得所以設(shè)X原子中含有中子數(shù)為B正確；

x54，y139yx85C錯(cuò)誤；D12．B解析：BA．β衰變時(shí)，原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，釋放出來的電子就是β子，可知β錯(cuò)誤；B正確；C錯(cuò)誤；D錯(cuò)誤。故選B。二、填空題13．13627噸解析：136 27噸(1)[1][2]根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得，核反應(yīng)方程式為235U1

n

Sr136Xe101n92 0(2)[3]核反應(yīng)的質(zhì)量虧損是

38 54 0m235.0439u1.0087u89.9077u135.9072u101.0087u0.1507u根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，每個(gè)235U發(fā)生裂變釋放的能量為92Emc20.15071.6610273108 J2.251011J一座100萬千瓦的核電站每年產(chǎn)生的電能為QPt1093.15107J3.151016J設(shè)需要濃縮鈾中鈾235的質(zhì)量為m，總個(gè)數(shù)為Nm2%由能量守恒得代入數(shù)據(jù)解得所以大約需要27噸濃縮鈾。14．

N235.04391.661027QNEm2.7104kg14C14N+0e6 7 1設(shè)原來14CMM，則有61nM M02 1其中n為發(fā)生半衰期的次數(shù)，由題意可知剩余質(zhì)量為原來的4，即1M4M0

1nM02 解得n=2，所以死亡時(shí)間為25700年=11400年根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，可得14C衰變?yōu)?4N的衰變方程為14C14N+

0e15．有；無；1；1:456 7 1有；無；1；1:45[1][2]原子核發(fā)生衰變后，兩個(gè)新的粒子向相反方向運(yùn)動(dòng)，只有兩個(gè)粒子都帶正電荷時(shí)才滿足兩圓外切，故有可能是衰變，不可能是衰變；根據(jù)磁場中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)由洛倫茲力提供向心力v2Bqvmr得rmv pBq Bq根據(jù)r pBq由于原子核衰變前后總動(dòng)量守恒，故兩個(gè)新粒子的動(dòng)量等大反向，核電荷數(shù)越大半徑越小，故徑跡1為新核的徑跡。根據(jù)r pBq可知，半徑之比等于核電荷數(shù)的反比，故r:r1

1:4516．527Al+4He

P+1

30P

Si+0e513

15 0

14 1[1][2]根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，得兩個(gè)核反應(yīng)方程分別為：27Al+4He30

P+1n13 230P30

15 0Si+0e[3]根據(jù)公式

15 14 1m 1tm( )T02有87.5%12.5%，則t7.5min17．核解析：核2.4107核電站主要是依靠可控的核裂變，將核能最終轉(zhuǎn)化為電能的；一臺核電機(jī)組一天的發(fā)電量：WPt106kW×24h2.4107kW?h。【解析】由題意可知核反應(yīng)方程為h1H1【解析】

0e1n-1 0 c

h h 由題意可知，核反應(yīng)方程為1H1

0e-1

1n，p0

c/c ．Bβ示蹤原子解析：B β 示蹤原子(1)[1]因放射線的電離作用，空氣中的與驗(yàn)電器所帶電性相反的離子與之中和，從而使驗(yàn)電器所帶電荷消失；(2)[2]α射線穿透物質(zhì)的本領(lǐng)弱，不能穿透厚度為11毫米厚的鋁板和幾毫米厚的鋁板打在探測器上很難分辨。β1毫米甚至幾毫米厚的鋁板，但厚度不同，穿透后β(3)[3]把摻入14C的人工合成的牛胰島素與天然牛胰島素混合在一起，經(jīng)過多次重新結(jié)晶后，得到了放射性14C分布均勻的牛胰島素結(jié)晶，這就證明了人工合成的牛胰島素與天然牛20．8天不變解析：8天不變[1][2]3.8天，半衰期由元素本身決定，與原子核所處環(huán)境、狀態(tài)無關(guān)；所以若將該放射性物質(zhì)放在高溫、高壓或強(qiáng)磁場等環(huán)境中，則它的半衰期將不變．三、解答題21．用重水作減速劑減速效果更好MnMnv0＝Mnv1＋Mv2由能量守恒定律得1 1 1Mv2＝ Mv2＋ Mv22 n0 2 n1 2 2解得M Mv＝ n v在重水中靶核質(zhì)量

1 M M 0nH M＝2H M M 1v ＝ n Hv＝－v在石墨中靶核質(zhì)量

1H M M 0 30n HMC＝12MnM M 11v ＝ n Cv＝－ v1C M M 0n C

130與重水靶核碰后中子速度較小，故重水減速效果更好。22．kHe (1)3.26MeV；(2)E ＝0.99MeV，E ＝kHe 核反應(yīng)方程為設(shè)反