1、第五章原子核本章达标检测(满分:100分;时间:45分钟)一、选择题(本题共13个小题,每小题5分,共65分。其中110小题只有一个选项正确,1113小题有多个选项正确,全选对得5分,选对但不全得3分,选错或不选得0分)1.(2020北京高三网测)下列说法正确的是()A.根据E=mc2可以计算核反应中释放的核能B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应C.目前核电站利用的核反应是裂变,核燃料为氘D.目前核电站利用的核反应是聚变,核燃料为铀2.(2020黑龙江哈尔滨宾县二中高二下期中)关于放射性元素的衰变,以下说法正确的是()A.放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时,辐射
2、出射线B.发生衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了4C.当放射性元素原子的核外电子具有较高能量时,将发生衰变D.天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构3.(2019重庆西南大学附中高三月考)下列关于原子物理知识的叙述正确的是()A.衰变中产生的射线是原子的核外电子挣脱原子核的束缚形成的B.结合能越大,原子核内核子结合得越牢固,原子核越稳定C.两个轻核结合成一个中等质量的核,存在质量亏损D.对于一个特定的氡原子,如果知道了半衰期,就能准确地预言它在何时衰变4.(2020重庆一中高三月考)关于核反应的知识,下列说法正确的是()A.86222Rn84218Po+X,614C714N+Y,X
3、粒子的穿透本领比Y粒子弱B.24He+1327Al1530P+01n是聚变方程C.一个静止的硒核发生衰变,3482Se3682Kr+2-10e,反应前后质量守恒D.核反应方程92235U+01n56144Ba+3689Kr+301n是太阳中主要进行的热核反应之一5.(2020湖北黄石二中高三月考)238U发生一次衰变产生新核234Th,234Th又发生衰变,mU、m、mTh分别表示238U核、粒子和234Th核的质量。下列说法正确的是()A.238U发生衰变释放出能量并伴随有质量亏损,亏损的质量转变成能量B.射线本质上是高速电子流,来自核外电子C.粒子和234Th核的总结合能大于238U的结合
4、能D.238U发生衰变释放的能量E=(m+mTh-mU)c26.(2020四川成都第二十中学高三月考)下列四幅图的有关说法中正确的是()A.甲图中,球m1以速度v碰静止球m2,若两球质量相等,碰后m2的速度一定为vB.乙图中,在光颜色保持不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大C.丙图中,射线由电子组成,射线为电磁波,射线由粒子组成D.丁图中,重核的裂变需要吸收能量7.(2020山东济宁一中高二期中)科学家使用核反应获取氚,再利用氘和氚的核反应获得能量,核反应方程分别为X+Y24He+13H+4.9 MeV和12H+13H24He+X+17.6 MeV,下列表述正确的是()A.X是质子B.Y的质
5、子数是3,中子数是6C.氘和氚的核反应是核聚变反应D.两个核反应都没有质量亏损8.(2020吉林通榆一中高二下月考)对于有关中子的研究,下面说法正确的是()A.中子和其他微观粒子,都具有波粒二象性B.一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应C.卢瑟福通过分析粒子散射实验结果,发现了质子和中子D.核反应方程84210Po82yX+24He中的y=206,X中核子个数为1249.(2020安徽阜阳太和一中高二月考)下列说法正确的是()A.92238U衰变为86222Rn要经过4次衰变和2次衰变B.原子核的结合能越大,原子核越稳定C.83210Bi的半衰期是5天,4个83210Bi原子
6、核经过10天后剩下1个83210Bi原子核D.不管是轻核聚变还是重核裂变,都要满足质量守恒和电荷量守恒10.(2020四川棠湖中学高三月考)已知88226Ra、86222Rn、24He的静止质量分别是226.025 4 u、222.017 5 u、4.002 6 u, u为原子质量单位,且1 u相当于931.5 MeV。当88226Ra发生衰变时,下列说法正确的是()A.88226Ra的质量等于组成它的核子的质量之和B.88226Ra发生一次衰变释放的核能为4.936 95 MeVC.因88226Ra的比结合能比86222Rn小,所以88226Ra比86222Rn更稳定D.一个静止的88226
7、Ra发生一次衰变,产生的86222Rn和24He的速度之比约为111211.(2020浙江东阳中学高二下期中)“嫦娥二号”的任务之一是利用经技术改进的射线谱仪探测月球表面多种元素的含量与分布特征。月球表面一些元素(如钍、铀)本身就有放射性,发出射线;另外一些元素(如硅、镁、铝)在宇宙射线轰击下会发出射线。而射线谱仪可以探测到这些射线,从而证明某种元素的存在。下列关于射线的说法正确的是()A.射线经常伴随射线和射线产生B.射线来自原子核C.如果元素以单质存在具有放射性,那么元素以化合物形式存在不一定具有放射性D.射线的穿透能力比射线、射线都要强12.(2020河北承德一中高二下月考)下列说法正确
8、的是()A.天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构B.衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的C.核力是短程力,与核子间的距离有关,有时表现为引力,有时表现为斥力D.原子核所含核子单独存在时的总质量等于该原子核的质量13.(2020内蒙古集宁一中高二月考)关于天然放射现象,以下叙述正确的是()A.若使放射性物质的温度升高,其半衰期不变B.衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的C.在、这三种射线中,射线的穿透能力最强,射线的电离能力最强D.铀核92238U衰变为铅核82206Pb的过程中,要经过8次衰变和6次衰变二、非选择题(共3小题,共35分)14.(2019河南信
9、阳高级中学高二下检测)(10分)云室处于一个垂直于纸面向外的匀强磁场中,静止的原子核ZAX在云室中发生了一次衰变,其衰变产物在磁场中运动的圆轨迹如图所示。已知新核Y的质量为M,粒子的质量为m,衰变后粒子的速度大小为v,假设原子核衰变时释放的能量都转化为粒子和新核的动能。(1)试写出核衰变方程;(2)求原子核衰变时释放的能量。15.(2020重庆一中高二下期中)(12分)粒子以初速度v0轰击静止的氮14原子核打出一种新的粒子,同时产生原子核氧17,新的粒子速度为3v0,且方向与粒子初速度相同,反应过程中释放的能量完全转化为系统的动能。已知中子质量为m,质子质量和中子质量相等,质量数为A的原子核的
10、质量为m的A倍,光速为c。(1)写出该反应的核反应方程;(2)计算此反应过程中的质量亏损。16.(2020河南郑州中牟一中高二下月考)(13分)两个动能均为1 MeV的氘核发生正面碰撞,引起如下反应:12H+12H13H+11H。(已知12H的质量m0=2.013 6 u,13H的质量m1=3.015 6 u,11H的质量m2=1.007 3 u,1 u相当于931.5 MeV的能量。结果均保留2位有效数字。)(1)此核反应中放出的能量E为多少?(2)若放出的能量(包括最初的动能和核反应放出的能量)全部变为新生核的动能,则新生的氚核具有的动能是多少?答案全解全析1.A根据E=mc2可以计算核反
11、应中释放的核能,式中m是核反应中的质量亏损,选项A正确;太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应,选项B错误;目前核电站利用的核反应是核裂变,核燃料为铀,选项C、D错误。2.A放射性元素的原子核发生衰变后产生的新核,从高能级跃迁到低能级,放出射线,故A正确;发生衰变时,电荷数减少2,质量数减少4,中子数减少2,故B错误;衰变是原子核内的中子转化为一个质子和一个电子,与核外电子无关,故C错误;天然放射现象揭示了原子核具有内部结构,粒子散射实验揭示了原子的核式结构模型,故D错误。3.C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,实质是01n11H+-10e,而不是核外电子的电离,故
12、A错误;比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,结合能大,原子核不一定越稳定,故B错误;两个轻核结合成一个中等质量的核,会释放一定的能量,根据爱因斯坦质能方程E=mc2可知存在质量亏损,故C正确;大量的原子衰变满足统计规律存在半衰期,对于一个特定的原子,我们只知道它发生衰变的概率,并不知道它将何时发生衰变,故D错误。4.A由质量数和电荷数守恒知,X为24He,即粒子,Y为-10e,即电子,则X粒子的穿透本领比Y粒子弱,故A正确;24He+1327Al1530P+01n为人工转变,故B错误;衰变放出能量,质量发生亏损,故C错误;92235U+01n56144Ba+3689Kr+30
13、1n为核裂变,太阳中主要进行的热核反应为核聚变,故D错误。5.C238U发生衰变释放出能量并伴随有质量亏损,但并不是质量转变成能量,故A错误。射线本质上是中子转变为一个质子和一个电子,来自原子核,故B错误。238U发生衰变释放出能量,故粒子和234Th核的总结合能大于238U的结合能,故C正确。238U发生衰变释放的能量E=(mU-m-mTh)c2,故D错误。6.B甲图中,两球碰撞过程动量守恒,碰撞过程机械能不增加,如果两球质量相等,则碰撞后m2的速度不大于v,故A错误;乙图中,图中光的颜色保持不变的情况下,光照越强,光电子数目越多,则饱和电流越大,故B正确;丙图中,由左手定则可知,射线带正电
14、,则射线由粒子组成,射线不带电,则射线是射线,射线粒子带负电,则射线由电子组成,故C错误;重核裂变需要释放能量,故D错误。7.C在12H+13H24He+X+17.6 MeV反应中,根据电荷数守恒、质量数守恒,则X的电荷数为0,质量数为1,可知X是中子,故A错误。根据X+Y24He+13H+4.9 MeV可知,Y的质子数是3,质量数为6,则中子数是3,选项B错误;氘和氚的核反应是核聚变反应,选项C正确;两个核反应都放出能量,则都有质量亏损,选项D错误。8.A所有粒子都具有波粒二象性,故A正确;裂变是较重的原子核分裂成较轻原子核的反应,而该反应是较轻的原子核的聚变反应,故B错误;卢瑟福通过分析粒
15、子散射实验结果,提出了原子的核式结构模型,查德威克通过粒子轰击铍核获得碳核的实验发现了中子,故C错误;根据质量数守恒可得y=210-4=206,X中核子个数为206,中子数为206-82=124,故D错误。9.A92238U衰变为86222Rn质量数减小16,电荷数减小6,则4x=16,2x-y=6,解得x=4,y=2,即经过4次衰变和2次衰变,选项A正确;原子核的比结合能越大,原子核越稳定,选项B错误;半衰期是大量原子核衰变的统计规律,对少量原子核的衰变不适用,选项C错误;不管是轻核聚变还是重核裂变,都要满足质量数守恒和电荷数守恒,但是质量会亏损,选项D错误。10.B原子核的质量小于组成它的
16、核子的质量之和,这个现象就是质量亏损,A不符合题意;88226Ra发生一次衰变释放的核能E=(226.025 4-222.017 5-4.002 6)931.5 MeV=4.936 95 MeV,B符合题意;原子核的比结合能越大,说明把它分成单个的核子需要更多的能量,因此原子核更稳定,88226Ra的比结合能比86222Rn小,所以86222Rn比88226Ra更稳定,C不符合题意;由衰变时动量守恒可知,86222Rn与24He的速度之比为两者质量的反比,质量之比约为质量数之比,故86222Rn与24He的速度之比约为2111,D不符合题意。11.ABD射线是原子核发生变化时伴随射线和射线放出
17、来的,故A、B正确;元素的放射性与其为单质还是化合物无关,故C错误;射线本质是高速光子,穿透能力比射线、射线都要强,故D正确。12.ABC天然放射性现象说明原子核内部具有复杂的结构,故A正确;衰变所释放的电子不是来源于原子核外面的电子,而是原子核内的中子转化成质子时所产生的,故B正确;核力是短程力,在其作用范围内,随核子间距离的变化可以表现为引力也可以表现为斥力,故C正确;由于质量亏损,原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量,故D错误。13.ACD半衰期由原子核本身决定,与温度无关,故A正确;衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的,故B错误;在、这三种射线中,射线的穿透
18、能力最强,射线的电离能力最强,故C正确;由质量数守恒知238=206+48,即经过8次衰变,再由电荷数守恒知92=82+28-6,即经过6次衰变,故D正确。14.答案(1)ZAXZ-2A-4Y+24He(2)(M+m)mv22M解析(1)静止的原子核发生衰变时,根据动量守恒可知,衰变后新核与粒子的速度方向相反,由图可知两粒子的运动轨迹在异侧,根据左手定则可以得知,衰变后粒子与新核带的电性相同,所以释放的粒子是氦核,原子核发生的是衰变,衰变方程为ZAXZ-2A-4Y+24He。(5分)(2)原子核在衰变前后的动量守恒,设衰变后新核的速度大小为v1,则Mv1=mv(2分)根据题意可知,衰变时释放的
19、总能量E=12Mv12+12mv2(2分)联立解得E=(M+m)mv22M(1分)15.答案(1)24He+714N817O+11H(2)43mv0217c2解析(1)根据质量数和电荷数守恒知,新的核子为11H,则该核反应方程为24He+714N817O+11H(5分)(2)反应过程遵循动量守恒,则有4mv0=3mv0+17mv(3分)反应过程能量守恒,则有12m(3v0)2+1217mv2=mc2+124mv02(3分)联立解得m=43mv0217c2(1分)16.答案(1)4.0 MeV(2)1.5 MeV解析(1)此核反应中的质量亏损m=(22.013 6-3.015 6-1.007 3) u=0.004 3 u(2分)根据E=mc2可得此核反应中放出的能量为E=0.004 3931.5 MeV4.0 MeV。(3分)(2)因碰前两氘核动能相等,相向正碰,则碰前的总动量为零;因核反应中的动量守恒,则碰后氚核和质子的总动量也为零。设其动量分别为p1、p2,必有p1=-p2(3分)设碰后氚核和质子的动能分别为Ek1和Ek2,根据Ek=p22m可得Ek1Ek2=m2m1=13(3分)由题可知,新生氚核的动能为Ek1=14(2E0+E)=1.5 MeV。(2分)
