原子核单元测试题一、选择题 ( 本题包括10 小题 , 共 45 分. 每小题给出的四个选项中, 有的只有一个选项正确 , 有的有多个选项正确, 全部选对的得 5 分 , 选对但不全的得 2 分 , 错选或不选的得0 分 )1. 下列说法错误的是 ()A.半衰期表示放射性元素衰变的快慢，半衰期越长，衰变越慢B.同位素的核外电子数相同，因而具有相同的化学性质C.阴极射线和β 射线都是电子流，它们的产生机理是一样的D.重核裂变过程中一定伴随着质量亏损2. 下列说法中正确的是()A.氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，电子的动能增加，电势能增加，原子的总能量增加B. α射线是原子核发出的一种粒子流，它的电离能力在α、β、γ三种射线中是最弱的C.原子核反应过程中的质量亏损现象违背了能量守恒定律D.将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低其温度，它的半衰期不发生改变3. 现在太阳向外辐射的能量是由于太阳内部氢聚变产生的，大约在40 亿年以后太阳内部将会启动另一种核反应，其核反应方程为:, 那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应产生的 . 已知的质量为m1，的质量为m2,则下列判断正确的是()A.3 m1＞m2B.3 m1＜m2C.3 m1=m2D. m1=3m24.2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过(钙48)轰击(锎249)发生核反应，成功合成了第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，则上述过程中的粒子X 是 ()A. 中子B. 质子C. 电子D.α粒子5. 下列说法正确的是()A. 研制核武器的钚239 由铀 239 经过 4 次β衰变而产生B. 发现中子的核反应方程是C.20 g的经过两个半衰期后其质量变为15 gD.在中子轰击下，生成和的核反应前后，原子核的核子总数减少6. 北京奥委会接受专家的建议，大量采用对环境有益的新技术，如2008 年奥运会场馆周围 80%～ 90%的路灯利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水采用全玻璃真空太阳能聚热技术 . 太阳能是由于太阳内部高温高压条件下的聚变反应产生的，下列核反应属于聚变反应的是 ()A.C.D.7. 关于天然放射现象，以下叙述正确的是()A. β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的B.若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小C.在α、β、γ这三种射线中，γ 射线的穿透能力最强，β 射线的电离能力最强D.铀核衰变为铅核的过程中，要经过8 次α衰变和 10 次β衰变8. 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B.“人造太阳”的核反应方程是2C.“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是E=mcD.“人造太阳”核能大小的计算公式是9. 静止的衰变成，静止的衰变为，在同一匀强磁场中的轨道如图 1 所示 . 由此可知 ()A. 甲图为的衰变轨迹，乙图为的衰变轨迹B. 甲图为的衰变轨迹，乙图为的衰变轨迹C.图中 2、 4 为新核轨迹，1、 3 为粒子轨迹D.图中 2、 4 为粒子轨迹，1、 3 为新核轨迹二、填空题 (10 题 6 分， 11 题 6 分，共 12 分)11. 人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程. 请按要求回答下列问题.(1)卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面作出了卓越的贡献. 请选择其中的两位，指出他们的主要成绩.①________________________________________________________________________ ；②________________________________________________________________________ 。
(2) 在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，图 3 为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请从三种射线中任选一种，写出它的名称和一种用途。
_____________________________________________________________ 。
三、计算题 ( 本题包括 3 小题 , 共 43 分 . 解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤 , 只写出最后答案的不能得分. 有数值计算的题目, 答案中必须明确写出数值和单位)12.(12分)在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂. 中子在重水中可与核碰撞减速，在石墨中与核碰撞减速. 上述碰撞可简化为弹性碰撞模型. 某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？13.(16分)太阳内部持续不断地发生着 4 个质子聚变为 1 个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源.(1)写出这个核反应方程；(2)这一核反应能释放多少能量？(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8 ×10 26 J ，则太阳每秒减少的质量为多少？(4) 若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳能存在多少年.( 太阳质量 M＝2×1030kg, m＝1.007 3 u， m ＝4.001 5 u， m＝0.000 55 u)p He e14.(15分)已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为 1.008 7 u,的质量为 3.015 0 u.(1)写出两个氘核聚变成的核反应方程；(2)计算上述核反应中释放的核能；(3)若两氘核以相等的动能 0.35 MeＶ做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的和中子的动能各是多少?参考答案一、选择题1.解析 : 由基本概念可知 ABD说法是对的 . 阴极射线和β射线都是电子流 , 但产生机理不同, 故应选 C.答案 : C2.解析 : 氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，由于电场力做正功，电势能减少,又因氢原子放出光子，所以原子的总能量减少，故 A 错. α射线的电离能力在α、β、γ三种射线中是最强的，所以 B 错 . 据爱因斯坦质能方程可知，原子核反应过程中的质量亏损现象并不违背能量守恒定律，故 C 错 . 放射性元素的半衰期不因其物理、化学状态的变化而变化，故D 正确 .答案 : D3.解析 : 由于发生上述核聚变时释放核能，根据爱因斯坦质能方程，可知该反应存在质量亏损，所以 3m1＞m2, 即选项 A 正确 .答案 : A4. 解析 : 综合上述反应可得总的核反应方程为, 根据质量数和电荷数守恒可得m=0、 n=1,所以 X 是中子， A 正确 .答案 : A5. 解析 : 发生 2 次β衰变， A 错误 .20g 经过两个半衰期后其质量C错误 . 在核反应中质量数、电荷数都守恒， D 错误 . 所以只有 B 正确 .答案 : B6. 解析 : 把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变，四个选项中只有A 为聚变反应， B 是发现质子的核反应， C 是铀核的裂变反应， D 是铀核的α衰变 .答案 : A7.解析 : A 选项正确，核反应方程为 B 选项错误，放射性物质的半衰期只与物质本身有关，与该物质所处的物理、化学状态无关.C选项错误，在α、β、γ 三种射线中，α 射线的电离能力最强，穿透能力最弱；γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱.D 选项错误，核反应中电荷数和质量数都守恒，则解得即8 次α衰变和6 次β衰变 .答案 : A8. 解析 : “人造太阳”是利用海水中的2H 和3H 聚变而产生大量能量的.放出的能量可利11用爱因斯坦质能方程E＝mc2求出，其中m为质量亏损，所以A、 C 项正确 .答案 : AC9.解析 : 衰变成时，放出正电子，两者均带正电，运动方向相反，根据左手定则，轨迹应是外切圆，如题图乙 . 根据动量守恒和可知 3 为正电子的轨迹， 4 为的轨迹 . 同理可分析衰变为时，放出负电子，轨迹应是内切圆，如题图甲， 1 为负电子的轨迹， 2 为的轨迹 . 故选项 B、C 正确 .答案 : BC二、填空题10.解析 : (1) ①卢瑟福 : 提出了原子的核式结构模型 ( 或其他成就 ) ；②玻尔 : 首次把量子理论引入到原子结构中，提出了轨道量子化和能量量子化的思想，进一步发展了原子结构理论，并成功解释了氢光谱 ( 或其他成就 ) ；③查德威克 : 首先发现了中子 ( 或其他成就 ).(2)1 为α射线，利用它的电离作用很强，可消除静电.2为γ 射线，利用它的穿透本领很强，可用于工业探伤.3为β 射线，利用它的穿透本领较强，可用于控制工业生产线上某些金属板的厚度.判断方法 : 用左手定则 . 依据磁场方向及“运动轨迹”弯曲方向即洛伦兹力方向，可断定射线 1、3 的电性，从而确定射线种类 .答案 : 见解析三、计算题11.解析 : 设中子质量为M n，靶核质量为M，由动量守恒定律得M n v0=M n v1 +Mv2由能量守恒得解得在重水中靶核质量M H=2M n在石墨中靶核质量M C=12M n与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好.答案 : 略12. 解析 : (1)(2)m＝4×1.007 3 u－(4.001 5＋2×0.000 55) u＝ 0.026 6 uE＝2×931.5 MeV＝ 24.78 MeV ＝4× 10－ 12J. mc＝0.026 6(3)太阳每秒钟释放的能量为 3.8 ×10 26 J ，则太阳每秒钟减少的质量为30(4) 太阳的质量为2×10 kg ，太阳还能存在的时间为( 年).答案 :(1) 略 (2)4 ×10 －12 J(3)0.4×10 10 kg (4)5 ×10 9年13. 解析 : 应用质量数守恒和核电荷数守恒不难写出核反应方程为:由题给条件可求出质量亏损为:m＝2.013 6 u×2－(3.015 0＋ 1.008 7) u＝ 0.003 5 u所以释放的核能为E＝2×0.003 5 MeV ＝ 3.26 MeV mc＝931.5因为该反应中释放的核能全部转化为机械能，即转化为和中子的动能. 若设和中子的质量分别为 m1、m2，速度分别为v1、 v2，则由动量守恒及能的转化和守恒定律，得m1v1－ m2v2＝0， E k1＋ E k2＝2E k0＋E又由可得则答案 : (1)(2)3.26 MeV (3)0.99 MeV 2.97 MeV。