1、阶段质量检测（三） 原子核一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第17小题只有一个选项正确，第812小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)1(2017全国卷)一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为UThHe。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：选B静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒，由于系统的总动量为零，因此衰变后产生的钍核和粒子的动量等大反向，即pThp
2、，B项正确；因此有，由于钍核和粒子的质量不等，因此衰变后钍核和粒子的动能不等，A项错误；根据半衰期的定义可知，C项错误；由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程有质量亏损，因此D项错误。2硼10俘获一个粒子后生成氮13放出x粒子，而氮13是不稳定的，它放出y粒子而变成碳13。那么x和y粒子分别是()A质子和电子 B质子和中子C中子和正电子 D中子和电子解析：选C整个过程的反应方程是BHeNn，NCe，即x和y粒子分别是中子和正电子，故选项C正确。3放射性元素氡(Rn)经衰变成为钋(Po)，半衰期约为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素
3、Rn的矿石，其原因是()A目前地壳中的Rn主要来自于其他放射性元素的衰变B在地球形成的初期，地壳中元素Rn的含量足够高C当衰变产物Po积累到一定量以后，Po的增加会减慢Rn的衰变进程D.Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期解析：选A本题考查原子物理的基础知识，意在考查考生对半衰期的理解。地壳中Rn主要来自其他放射性元素的衰变，则A正确，B错误；放射性元素的半衰期与外界环境等因素无关，则C、D错误。4雷蒙德戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(e)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
4、以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为eClAre。已知Cl核的质量为36.956 58 u，Ar核的质量为36.956 91 u，e的质量为0.000 55 u,1 u质量对应的能量为931.5 MeV。根据以上数据，可得参与上述反应的电子中微子的最小能量为()A0.82 MeV B0.31 MeVC1.33 MeV D0.51 MeV解析：选A反应后不释放能量时对应电子中微子的能量最小，为E(36.956 910.000 5536.956 58)931.5 MeV0.82 MeV，选项A正确。5太阳内部持续不断地发生着4个质子(H)聚变为1个氦核(He)的热核反应，核反应方程是4HH
5、e2X，这个核反应释放出大量核能。已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c。下列说法中正确的是()A方程中的X表示中子(n)B方程中的X表示电子(e)C这个核反应中质量亏损m4m1m2D这个核反应中释放的核能E(4m1m22m3)c2解析：选D由核反应质量数守恒和电荷数守恒可推断出X为e，A、B错；质量亏损为m4m1m22m3，释放的核能为Emc2(4m1m22m3)c2，C错、D对。6如果原子X是原子P的同位素，而且它们分别发生了如下的衰变：XYZ，PQR，则下列说法正确的是()AX的质量数和P的相同BY的质子数比Q的质子数多CX的中子数和P的相同DZ和R是同位素解析
6、：选D同位素是质子数相同中子数不同的原子，D正确，A、C错误；Y的质子数比Q的质子数少3，B错误。7.在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核发生了某种衰变，已知放射出的粒子速度方向及反冲核的速度方向均与磁场方向垂直，它们在磁场中运动的径迹是两个相内切的圆，两圆的直径之比为71，如图所示。则碳14的衰变方程为()A.CeB BCHeBeC.CeN D.CHB解析：选C根据r判断两电荷的电荷量之比为17。两圆内切，所以为异种电荷，因此C项正确。8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体内含锌量已成为体格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
7、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ZnnZn。Zn衰变放射出能量为1115 eV的射线，通过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.Zn和Zn有相同的核子数B.Zn和Zn有相同的质子数C射线是由锌原子的内层电子激发的D射线在真空中传播的速度是3108 m/s解析：选BDZn和Zn质子数都是30，中子数分别为34和35，射线是原子核受激发产生的高频电磁波，传播速度等于光速3108 m/s。9对于核力，下列说法正确的是()A核力是弱相互作用，作用力很小B核力是强相互作用，是强力C核子之间的距离小于0.81015 m时，核力表现为斥力，
8、因此核子不会融合在一起D人们对核力的了解很清楚，特别是在小于0.81015 m时，核力的变化规律更清楚解析：选BC核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在1.51015 m之内，核力比库仑力大得多，选项B正确，选项A错误。核力在大于0.81015 m时，表现为吸引力，且随距离增大而减小，在距离小于0.81015 m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起，选项C正确。人们对核力的了解还不是很清楚，这是科学家们正在奋力攻克的堡垒，故选项D错误。10一个质子以1.0107 m/s的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核。已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的2
9、8倍，则下列判断正确的是()A核反应方程为AlHSiB核反应方程为AlnSiC硅原子核速度的数量级为107 m/s，方向跟质子的初速度方向一致D硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向跟质子的初速度方向一致解析：选AD由核反应中电荷数和质量数守恒可知选项A正确，选项B错误；由动量守恒定律求得硅原子速度的数量级为105 m/s，方向与质子的初速度方向一致，选项D正确。11.由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪如图所示，它曾由航天飞机携带升空，将其安装在阿尔法国际空间站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物质。所谓的反物质即质量与正粒子相等，带电荷量与正粒子相等但电性相反，例如反质子即为H。假若使一束质子
10、、反质子、粒子和反粒子组成的射线，通过OO进入匀强磁场B2而形成图中的4条径迹，则()A1、2是反粒子径迹 B3、4为反粒子径迹C2为反粒子径迹 D4为反粒子径迹解析：选AC由左手定则判定质子、粒子受到洛伦兹力向右偏转；反质子、反粒子向左偏转，故选项A正确。进入匀强磁场B2的粒子具有相同的速度，由偏转半径R 知，反粒子、粒子在磁场中的半径大，C正确。12在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是()A贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核B居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素C卢瑟福通过粒子散射实验证实了在
11、原子核内部存在质子D汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷解析：选BD贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核具有复杂的结构，卢瑟福通过粒子散射实验确定了原子的核式结构模型，A项错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋和镭两种新元素，B项正确；卢瑟福用镭放射出的粒子轰击氮的原子核，从中找出了新的粒子，通过测定其质量和电荷，确定该粒子为氢的原子核，证实了原子核内部存在质子，C项错误；汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况确定了阴极射线的本质是带电的粒子流，并测出了这种粒子的比荷，D项正确。二、非选择题(本题共5小题，共52分。)13(
12、8分)2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射。在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs衰变过程，它们分别是_和_(填入正确选项前的字母)。131I和137Cs原子核中的中子数分别是_和_。AX1Ban BX2XeeCX3Bae DX4Xep解析：根据衰变过程电荷数守恒、质量数守恒，可知X1是Ba，X2是I，X3是Cs，X4是Cs，所以能分别反映I、Cs的衰变过程的是分别是B、C。I原子核中的中子数是1315378，Cs原子核中的中子数是1375582。答
13、案：BC788214(10分)(1)美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用铜和半衰期为100年的放射性同位素镍63(Ni)两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63(Ni)发生一次衰变变成铜(Cu)，同时释放电子给铜片，把镍63(Ni)和铜片做电池两极。镍63(Ni)的衰变方程为_。16 g镍63经过400年还有_g尚未衰变。(2)一静止的质量为M的镍核(Ni)发生衰变，放出一个速度为v0，质量为m的粒子和一个反冲铜核，若镍核发生衰变时释放的能量全部转化为粒子和铜核的动能。求此衰变过程中的质量亏损(亏损的质量在与粒子质量相比时可忽略不计)。解析：(1)Ni01eCu1(2)设衰变后铜
14、核的速度为v，由动量守恒mv0(Mm)v由能量守恒Emv(Mm)v2由质能方程Emc2解得m。答案：(1)Ni01eCu1(2)15(10分)(1)放射性物质Po和Co的核衰变方程分别为：PoPbX1，CoNiX2，方程中的X1代表的是_，X2代表的是_。(2)如图所示，铅盒内装有能释放、和射线的放射性物质，在靠近铅盒的顶部加上电场E或磁场B，在图(a)、(b)中分别画出射线运动轨迹的示意图(在所画轨迹上须标明是、和中的哪种射线)。解析：(1)由质量数守恒可知X1、X2的质量数分别为4、0，由电荷数守恒可知X1、X2的电荷数分别为2、1。故X1是He，X2是e。(2)粒子带正电，在(a)图电场
15、中向右偏，在(b)图的磁场受到指向左侧的洛伦兹力向左偏；粒子带负电，故在(a)图中向左偏而在(b)图中向右偏，粒子不带电，故不发生偏转，如图所示(曲率半径不作要求，每种射线可只画一条轨迹)。答案：(1)Hee(2)见解析图16(12分)一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH1.007 3 u，中子质量mn1.008 7 u，氚核质量m3.018 0 u(1)写出聚变方程；(2)释放出的核能多大？(3)平均每个核子释放的能量是多大？解析：(1)聚变方程：H2nH(2)质量亏损mmH2mnm(1.007 321.008 73.018 0) u0.006 7 u 释放的核能Emc20.0
16、06 7931.5 MeV6.24 MeV。(3)平均每个核子放出的能量为 MeV2.08 MeV。答案：(1)H2nH(2)6.24 MeV(3)2.08 MeV17(12分)某一年，7颗人造卫星同时接收到来自远方的中子星发射的光子，经分析确认，1个负电子和1个正电子发生湮灭时放出2个频率相同的光子。已知负电子、正电子的静止质量m09.11031 kg，又已知静止质量为m0的粒子，其能量E和发生湮灭前的动量p满足关系E2c2p2mc4，式中c为光速。若负电子、正电子发生湮灭前的总动量为零。(1)写出湮灭的核反应方程式；(2)用动量的有关知识说明上述核反应不可能只放出一个光子；(3)计算出光子的频率。解析：(1)核反应方程式为ee2。(2)若只放出一个光子，说明反应后总动量不为零，而反应前总动量为零，违反动量守恒定律，所以只放出一个光子是不可能的。(3)由于正、负电子湮灭前的总动量为零，光子的能量满足Eh，由能量守恒定律有m0c2m0c22h，即得光子的频率为 Hz1.241020 Hz。答案：(1)ee2(2)见解析(3)1.241020 Hz
