第十九章 原子核 章末检测试卷（含答案）

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1、章末检测章末检测 (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、 选择题(本题共 10 小题， 每小题 5 分， 共 50 分。 其中 16 题为单项选择题， 710 题为多项选择题) 1.重核裂变和轻核聚变是人类获得核能的两种主要途径，关于裂变和聚变，下列 叙述正确的是( ) A.裂变过程有质量亏损，聚变过程无质量亏损 B.核聚变反应方程21H31H42HeX 中，X 表示电子 C.裂变释放能量，聚变吸收能量 D.氢弹的核反应属于聚变，原子弹的核反应属于裂变 解析 裂变和聚变都释放出巨大能量，都伴随着质量的亏损，故 A、C 错误；核 聚变反应方程21H31H42He10n 中，X 表示中子，B

2、 错误；原子弹的核反应属于 裂变，氢弹的核反应属于聚变，故 D 正确。 答案 D 2.如图 1 甲是 、 三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿 透性来检查金属内部伤痕的示意图，请问图乙中的检查利用的射线是( ) 图 1 A. 射线 B. 射线 C. 射线 D.三种射线都可以 答案 C 3.一块含铀的矿石质量为 M，其中铀元素的质量为 m。铀发生一系列衰变，最终 生成物为铅。已知铀的半衰期为 T，那么下列说法正确的有( ) A.经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了 B.经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m 4发生了衰变 C.经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m 8

3、 D.经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M 2 解析 经过两个半衰期后矿石中剩余的铀应该还有m 4；经过三个半衰期后还剩 m 8； 因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变。 答案 C 4.太阳放出的大量中微子向地球飞来，但实验测定的数目只有理论的三分之一， 后来科学家发现中微子在向地球传播过程中衰变成一个子和一个子。若在衰 变过程中子的速度方向与中微子原来的方向一致，则子的运动方向( ) A.一定与 子同方向 B.一定与 子反方向 C.一定与 子在同一直线上 D.不一定与 子在同一直线上 解析 中微子衰变成 子和 子，满足动量守恒， 子的速度方向与中微子原来 的方向一致，

4、 子必定也在这条直线上。 答案 C 5.(2017 全国卷，15)一静止的铀核放出一个 粒子衰变成钍核，衰变方程为238 92 U234 90Th42He，下列说法正确的是( ) A. 衰变后钍核的动能等于 粒子的动能 B. 衰变后钍核的动量大小等于 粒子的动量大小 C. 铀核的半衰期等于其放出一个 粒子所经历的时间 D. 衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 解析 静止的铀核在 衰变过程中，满足动量守恒的条件，根据动量守恒定律得 pThp0，即钍核的动量和 粒 子的动量大小相等，方向相反，选项 B 正确； 根据 Ek p2 2m可知，选项 A 错误；半衰期的定义是统计规律，对于一个

5、 粒子不 适用，选项 C 错误；铀核在衰变过程中，伴随着一定的能量放出，即衰变过程中 有一定的质量亏损，故衰变后 粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量， 选项 D 错误。 答案 B 6.下列说法正确的是 ( ) A.天然放射现象揭示了原子具有核式结构 B.238 92U 衰变成206 82Pb 要经过 6 次 衰变和 8 次 衰变 C.、 和 三种射线中 射线的穿透能力最强 D.氢原子向低能级跃迁后，核外电子的动能减小 解析 天然放射现象揭示了原子核具有复杂结构， 粒子散射实验说明原子具有 核式结构，选项 A 错误；根据 衰变规律和 衰变规律，铀 238(238 92U)衰变成铅 206(

6、206 82Pb)要经过(238206) 48次衰变， 经过8次衰变后电荷数应减少16， 而实际衰变中电荷数只减少了 10，所以还经过了 6 次 衰变，选项 B 正确；、 和 三种射线中， 射线的穿透能力最弱， 射线穿透能力最强，选项 C 错误； 根据玻尔理论，氢原子向低能级跃迁后，轨道半径减小，电子环绕原子核运动的 速度增大，核外电子的动能增大，选项 D 错误。 答案 B 7.物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的 发展，下列说法符合事实的是( ) A.赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B.查德威克用 粒子轰击14 7N 获得反冲核17 8O，

7、发现了中子 C.贝可勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D.卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型 解析 麦克斯韦预言了电磁波的存在， 赫兹通过实验证实了麦克斯韦的电磁理论， 选项 A 正确；卢瑟福用 粒子轰击14 7N，获得反冲核17 8O，发现了质子，选项 B 错 误；贝可勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核具有复杂结构，选项 C 正确； 卢瑟福通过对粒子散射实验的研究， 提出了原子的核式结构模型， 选项D错误。 答案 AC 8.下列说法正确的是( ) A.天然放射现象说明了原子核具有复杂结构 B.放射性物质的温度升高，其半衰期减小 C.核裂变与聚变都伴有质量亏损

8、D.氢原子从 n4 的能级跃迁到 n2 的能级要辐射光子 解析 天然放射现象说明了原子核具有复杂结构，故选项 A 正确；半衰期由原子 核本身决定，与外界因素无关，故选项 B 错误；核裂变与聚变都伴有质量亏损， 伴随能量释放，故选项 C 正确；氢原子从 n4 的能级跃迁到 n2 的能级要放出 光子，故选项 D 正确。 答案 ACD 9.一个静止的放射性原子核发生天然衰变时，在匀强磁场中得到内切圆的两条径 迹，如图 2 所示。若两圆半径之比为 441，则( ) 图 2 A.发生的是 衰变 B.轨迹 2 是反冲核的径迹 C.反冲核是逆时针运动，放射出的粒子是顺时针运动 D.该放射性元素的原子序数是

9、90 解析 由动量守恒可知：m1v1m2v2，而 Rmv qB，故 q1BR1q2BR2；可见半径越 小，则 q 越大，故轨迹 1 是放出粒子的轨迹，轨迹 2 是反冲核的径迹，故选项 B 正确；反冲核带正电，由洛伦兹力充当向心力，根据左手定则可知，反冲核速度 向下，则放出的粒子速度向上，由受力方向可知，放出粒子带负电，即发生 衰 变，故选项 A 错误，C 正确；由 q1R1q2R2及 衰变公式可知，放射性元素的原 子序数为 43，选项 D 错误。 答案 BC 10.(2018 11 月浙江选考)一个铍原子核(74Be )俘获一个核外电子(通常是最靠近原 子核的 K 壳层的电子)后发生衰变，生成

10、一个锂核(73Li )，并放出一个不带电的质 量接近零的中微子 e ，人们把这种衰变称为“K 俘获”，静止的铍核发生了“K 俘获”，其核反应方程为74Be 01e73Lie 。已知铍原子的质量为 MBe 7.016 929 u ，锂原子的质量为 MLi7.016 004 u，1u 相当于 931 MeV，下列说法 正确的是( ) A.中微子的质量数和电荷数均为零 B.锂核(73Li)获得的动能约为 0.86 MeV C.中微子与锂核(73Li)的动量之和等于反应前电子的动量 D.中微子与锂核(73Li)的能量之和等于反应前电子的能量 解析 中微子是不带电的，且质量接近于零，根据质量数的确定法，

11、可知中微子 的质量数和电荷数均为零，选项 A 正确；Li 核获得的动能约为由于核衰变时的质 量亏损放出的能量Emc29.31102(MBeMeMLi)0.86 MeV， 选项 B错误； 根据动量守恒定律可知中微子与锂核(73Li)的动量之和等于反应前电子的动量，但 能量不等，选项 C 正确，D 错误。 答案 AC 二、计算题(本大题共 4 小题，共 50 分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数 值计算的要注明单位) 11.(10 分)已知在铀 235 裂变成钡和氪的过程中， 质量亏损 m0.215 3 u， 则反应 中平均每个核子释放的能量为多少？ 解析 铀核裂变为不同的产物时，每个核子释放的

12、能量不同，一般来说平均每个 核子释放的能量为 1 MeV。由爱因斯坦质能方程，可求得铀核裂变时放出的能量 Emc20.215 3931.5 MeV201 MeV 铀核中含有 235 个核子，所以平均每个核子释放的能量为201 235 MeV0.86 MeV。 答案 0.86 MeV 12.(12 分)两个中子和两个质子结合成一个氦核，同时释放一定的核能，若已知中 子质量为 1.008 7 u，质子质量为 1.007 3 u，氦核质量为 4.002 6 u。试计算用中子 和质子生成 1 kg 的氦时，要释放的核能。(1 u 相当于 931.5 MeV) 解析 两个中子和两个质子结合成氦核的反应方

13、程 210n211H42He 质量亏损 m21.008 7 u21.007 3 u4.002 6 u0.029 4 u 放出的核能 E0.029 4931.5 MeV27.386 MeV， 生成 1 kg 氦释放的总核能：E1 000 4 6.02102327.3861061.610 19 J 6.591014 J。 答案 6.591014 J 13.(14 分)用速度几乎为零的慢中子轰击静止的硼核(10 5B)， 产生锂核(73Li)和 粒子。 已知中子质量 mn1.008 665 u，硼核质量 mB10.016 77 u，锂核质量 mLi7.018 22 u， 粒子质量 m4.002 60

14、 u。 (1)写出该反应的核反应方程； (2)求出该反应放出的能量 E； (3)若核反应中放出的能量全部变成生成核的动能，则锂核和 粒子的动能各是多 少？(1 u 相当于 931.5 MeV) 解析 (1)核反应方程为10 5B10n73Li42He。 (2)核反应过程中的质量亏损为 m(10.016 77 u1.008 665 u)(7.018 22 u4.002 60 u)0.004 615 u 释放出的能量为 E0.004 615931.5 MeV4.3 MeV。 (3)根据动量守恒定律有 mLivLimv 由动能定义式有 EkLi1 2mLiv 2 Li Ek1 2mv 2 ，联立有E

15、 kLi Ek m mLi 4 7 根据能量守恒有 EkLiEkE4.3 MeV 解得锂核和 粒子的动能分别为 EkLi1.56 MeV，Ek2.74 MeV。 答案 (1)10 5B10n73Li42He (2)4.3 MeV (3)1.56 MeV 2.74 MeV 14.(14 分)如图 3 甲所示， 静止在匀强磁场中的63Li 核俘获一个速度为 v07.7104 m/s 的中子而发生核反应， 即63Li10n31H42He， 若已知42He 的速度 v22.0104 m/s，其方向与反应前中子速度方向相同，试求： 图 3 (1)31H 的速度大小和方向； (2)在图乙中，已画出并标明两

16、粒子的运动轨迹，请计算出轨道半径之比； (3)当42He 旋转三周时，粒子31H 旋转几周？ 解析 (1)反应前、后动量守恒：m0v0m1v1m2v2(v1为氚核速度，m0、m1、m2 分别代表中子、氚核、氦核质量) 代入数值可解得：v11.0103 m/s，方向与 v0相反。 (2)31H 和42He 在磁场中均受洛伦兹力，做匀速圆周运动的半径之比 r1r2 m1v1 Bq1 m2v2 Bq2 340。 (3)31H 和42He 做匀速圆周运动的周期之比 T1T22m1 Bq1 2m2 Bq2 32 所以它们的旋转周数之比： n1n2T2T123， 即42He 旋转三周，31H 旋转 2 周。 答案 (1)1.0103 m/s，方向与 v0相反 (2)340 (3)2 周