卷子答案网-一个不只有答案的网站第五章 原子核 章末测试
本试卷共4页，15小题，满分100分，考试用时75分钟。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 下列关于原子和原子核的说法正确的是( )
A. 卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的
B. （铀）衰变为镤）要经过次衰变和次衰变
C. 射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流
D. 质子与中子结合成氘核的过程中发生质量亏损并释放能量
2. 家庭装修中不合格的瓷砖、洁具会释放出氡，氡具有放射性，是白血病的重要诱因之一。氡衰变为钋，半衰期为天，则（ ）
A. 在高温天气里，氡的半衰期会缩短
B. 氡衰变放出的射线有很强的穿透能力
C. 氡发生一次衰变会减少个中子
D. 在密闭空间中，大量的氡经过天会减少
3. 中国自主研发的世界首座具有第四代核电特征的核电站华能石岛湾高温气冷堆核电站，位于山东省威海市荣成石岛湾。目前核电站使用的核燃料基本都是浓缩铀，有一种典型的铀核裂变方程是，下列关于的说法正确是( )
A. 是粒子，具有很强的电离本领
B. 是粒子，穿透能力比较弱
C. 是中子，中子是卢瑟福通过实验最先发现的
D. 是中子，中子是查得威克通过实验最先发现的
4. 放射性同位素钍经一系列、衰变后生成氡，以下说法正确的是( )
A. 每经过一次衰变原子核的质量数会减少个
B. 每经过一次衰变原子核的质子数会增加个
C. 放射性元素钍的原子核比氡原子核的中子数少个
D. 钍衰变成氡一共经过次衰变和次衰变
5. 我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的需要，研制了一种小型核能电池，将核反应释放的核能转变为电能，需要的功率并不大，但要便于防护其产生的核辐射。请据此猜测“玉兔号”所用核能电池有可能采纳的核反应方程是( )
A.
B.
C.
D.
6. 太阳内部核反应的主要模式之一是质子质子循环，循环的结果可表示为；已知和的质量分别为和，，为光速。在个转变成个的过程中，释放的能量约为( )
A.
B.
C.
D.
7. 山东海阳核电站是中国核电技术的标志性项目，其反应堆的核反应方程为。下列说法中正确的是( )
A. 该反应中是质子
B. 该反应中是电子
C. 中有个中子
D. 的结合能比的结合能大
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 与的核聚变发电不产生温室气体，不产生放射性物质，是一种十分清洁、安全和环保的能源，开发月球土壤中蕴藏丰富的氦资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义。该核反应可表示为表示某种粒子），若、和的质量分别为、、，则下列选项正确的是( )
A. 为中子
B. 这种核反应在月球上可自发进行
C. 高速的粒子可以用来工业探伤
D. 该反应释放的核能
9. 用盖革米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟次。若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线。天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟次。下列关于放射线性质及它的半衰期的说法，正确的是( )
A. 放射源放出的是射线
B. 放射源放出的是射线
C. 这种放射性元素的半衰期是天
D. 这种放射性元素的半衰期是天
10. 原子核的比结合能曲线如下图所示。根据该曲线，下列判断正确的有( )
A. 核的结合能约为
B. 核比核更稳定
C. 两个核结合成核时释放能量
D. 核中核子的平均结合能比核中的大
三、填空题：本题共2小题，每空2分，共10分。
11. 设中子质量为，质子质量为，粒子质量为，则质子和中子组成粒子时释放出能量为________________，粒子的比结合能为_______________。（真空中的光速用表示）
某考古队发现一古生物骸骨，考古专家根据骸骨中的的含量推断该生物死亡的年代。已知此骸骨中的的含量为活着的生物体中的的，的半衰期为年，该生物死亡时距今约_____________年。
12. 钚的放射性同位素 静止时衰变为铀核 和 粒子，并放出能量为 的 光子。已知 、 、 粒子的质量分别为 、、， 相当于。则：
衰变方程__________________________．
若衰变放出光子的动量可忽略，则 粒子的动能____________________．
四、计算题：本题共3小题，13题10分，14题16分，15题18分，共44分。
13. 一个质子的质量为，一个中子的质量为，氦核的质量为，光速为。
写出核子结合成氦核的核反应方程；
计算氦核的比结合能．
14. 在某些恒星内部，个氦核结合成个碳核。已知个氦核的质量为、个碳核的质量为，个质子的质量，个中子的质量，真空中的光速。求：（结果保留位有效数字）
核反应中释放出的核能；
碳核的比结合能。
15. 已知原子核的质量为，原子核的质量为，粒子的质量为，静止的核在衰变中放出粒子后变成核，求：（已知结果保留三位有效数字）
写出该衰变过程方程？
衰变过程中释放的能量？
衰变后的瞬间，粒子的动能是多少？
答案解析
【答案】
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
8. 9. 10.
11. ；；
12. ；。
13. 解：根据质量数与电荷数守恒，由题意可知反应方程式是：；
核反应前后发生的静止质量亏损为：，由质能方程得，核反应释放的能量为：
氦原子核的比结合能为：
14. 解：核反应的质量亏损为：，
释放的核能，
代入数据解得：。
由碳核的组成可知，碳核是由个质子与个中子组成
核子总质量与碳核质量差：，
由爱因斯坦质能方程，碳核的结合能，
碳核的比结合能，
代入数据解得。
15. 解：根据质量数与质子数守恒规律，则有，衰变方程：；
衰变过程中质量亏损为：
反应过程中释放的能量为： ；
衰变前后系统的动量守恒，衰变前的动量为零，则根据动量守恒定律得知，衰变后粒子和铅核的动量大小相等、方向相反，即有：Pb
，得：
因核反应释放的能量只转化为两者的动能，根据能量守恒定律得：
所以衰变后的瞬间，粒子的动能：
【解析】
1. 解：、卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子的核式结构，并不是提出了原子核是由质子和中子组成的，故A错误；
B、经过次衰变和次衰变后，则质量数减小，而中子减小，因此铀衰变为镤要经过次衰变和次衰变，故B错误；
C、衰变中产生的射线实际上是原子核内的中子转化为质子同时释放一个电子，故C错误；
D、中子与质子结合成氘核的过程中能释放能量，故D正确；
故选：。
卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子的核式结构，并不是提出原子核是由质子和中子组成的，裂变是生成两个中等质量的核，衰变中产生的射线实际上是原子核内的中子转化为质子同时释放一个电子。
掌握卢瑟福的粒子散射实验内容及结论，知道衰变的实质和半衰期的特点，注意衰变和衰变的区别，并掌握质能方程与质量亏损的内涵。
2. 【分析】
根据衰变过程的质量数变化和质子数变化判断衰变过程释放的粒子，根据半衰期公式判断衰变所需的时间；
本题考查了半衰期的定义以及有关半衰期运算，理解其含义，同时理解有关半衰期公式中各个物理量的含义。
【解答】
氡衰变为钋的衰变方程为，释放出来的粒子是粒子，粒子电离能力较强，穿透能力较弱，氡发生一次衰变会减少个中子，
放射性元素的半衰期与原子核所处的物理环境和化学状态无关，由原子核内部因素决定，
半衰期为天，经过天经过了个半衰期，减少的氡为，故D正确，ABC错误。
3. 【分析】
根据核反应方程要求质量数和电荷数守恒写出核反应方程，得到是中子。中子是查得威克通过实验最先发现的。
本题关键在于理解核反应方程满足质量数和电荷数守恒。基础题。
【解答】
根据质量数和电荷数守恒，核反应方程为，是中子，中子是查得威克通过实验最先发现的。故D正确，ABC错误。
故选D。
4. 【分析】
解决本题的关键理解、衰变的实质，正确根据衰变过程中质量数和电荷数守恒进行解题。
经过一次衰变，电荷数多，质量数不变，经过一次衰变，电荷数少，质量数少，结合电荷数守恒、质量数守恒分析判断。
【解答】
A.经过一次衰变，电荷数少，质量数少，故A错误；
B.经过一次衰变，电荷数多，质量数不变，质子数等于电荷数，则质子数增加个，故B正确；
C.元素钍的原子核的质量数为，质子数为，则中子数为，氡原子核的质量数为，质子数为，则中子数为，可知放射性元素钍的原子核比氡原子核的中子数多个，故C错误；
D.钍衰变成氡，可知质量数少，电荷数少，因为经过一次衰变，电荷数少，质量数少，经过一次衰变，电荷数多，质量数不变，可知经过次衰变，次衰变，故D错误。
故选B。
5. 【分析】
核裂变和核聚变反应能量剧烈释放，人工放射性同位素的衰变反应，便于控制，是小型核能电池主要采用的反应方式。
本题考查核能的利用，掌握核裂变和核聚变及原子核的人工转变及衰变特点是解题的关键。
【解答】
是聚变反应，反应剧烈，至今可控聚变反应还处于实验研究阶段；
是裂变反应，虽然实现了人工控制，但因反应剧烈，防护要求高，还不能小型化；
是人工放射性同位素的衰变反应，是小型核能电池主要采用的反应方式；
是原子核的人工转变，需要高能粒子。
故C正确，ABD错误。
故选C。
6. 解：反应过程中的质量亏损约为：
，
由于，
根据爱因斯坦质能方程可得：，故C正确，ABD错误。
故选：。
求出核反应过程中的质量亏损，再根据爱因斯坦质能方程进行求解。
本题主要是考查核反应过程中的能量计算，会计算质量亏损，能够利用爱因斯坦质能方程进行解答是关键。
7. 【分析】
核电站发生的核反应是重核裂变，在重核裂变时，有能量放出，有质量亏损，反应时产生的新核的平均结合能比发生反应的核的平均结合能大．
【解答】
核电站发生的核反应是重核裂变，核反应方程为，重核裂变有质量亏损，中有个中子，反应时产生的新核的平均结合能比发生反应的核的平均结合能大，故C正确，ABD错误。
故选C。
8. 【分析】
根据电荷数守恒、质量数守恒得出未知粒子的电荷数和质量数，确定未知粒子为何种粒子；根据爱因斯坦质能方程求出反应中释放的核能。
解决本题的关键知道核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，以及掌握爱因斯坦质能方程，并能灵活运用，基础题。
【解答】
A.根据电荷数守恒、质量数守恒知，的电荷数为，质量数为，可知为中子，故A正确。
B.该反应为聚变反应，不能自发进行，故B错误。
C.高速的中子不能用来工业探伤，故C错误。
D.根据爱因斯坦质能方程得，释放的能量为：，故D正确。
故选AD。
9. 【分析】
本题考查知识较为综合，涉及射线的种类和性质、探测射线方法；注意半衰期是一半的原子发生衰变所用的时间。
【解答】
由题意可知，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线，可知该射线的穿透性很弱，能被纸板挡住，故该放射源射出的是射线，故A正确，B错误；
由题意可知，经过天衰变后放射性强度是原来的，可知经历了个半衰期，则半衰期为天，故C正确，D错误。
故选AC。
10. 【分析】
由图得出氦核的比结合能，抓住比结合能等于结合能与核子数的比值得出氦核的结合能；比结合能越大，原子核越稳定，通过图示得出比结合能的大小。
【解答】
A.由题图可知核的比结合能约为，所以结合能约为，选项A错误；
B.核比核的比结合能大，所以更稳定，选项B正确；
C.两个核结合成核时，即由比结合能小的反应生成比结合能大的，释放能量，选项C正确；
D.由题图知核中核子的平均结合能比核中的小，选项D错误。
故选BC。
11. 【分析】
考查质量亏损、质能方程和比结合能。
根据爱因斯坦质能方程求出该核反应释放的核能，从而得知粒子的比结合能。
【解答】
根据核反应方程书写规律，则有：，
因此质量亏损为，
根据质能方程可得：释放的能量为，
故粒子的比结合能为。
故答案为 ：；；
【分析】
本题考查了半衰期的计算，要明确公式中各个物理量的含义，注意平时多加练习，加深对公式的理解。
根据半衰期的物理意义以及剩余质量和总质量之间的关系可正确求解。
【解答】
设原来的质量为，衰变后剩余质量为，则有：
，其中为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的，，故，
所以死亡时间为：年。
故答案为：。
12. 【分析】
本题主要考查衰变的相关计算，注意动量守恒和能量守恒在原子物理中的应用，尤其是列能量守恒方程时不要漏掉部分能量。
根据电荷数守恒、质量数守恒写出衰变方程；
根据爱因斯坦质能方程，抓住衰变放出的能量等于铀核的动能，粒子的动能和光子的能量之和，结合动量守恒求出粒子的动能。
【解答】
根据电荷数守恒、质量数守恒得，衰变方程为：
设衰变放出的能量为，这些能量是铀核的动能，粒子的动能和光子的能量之和，即为：
即：，
设衰变后的铀核和粒子的速度分别为和，则由动量守恒有：
又由动能的定义知：，
解得：，
联立解得：
代入数据解得：。
故答案为：；。
13. 根据质量数和电荷数守恒可正确书写出该核反应方程；
由各粒子的质量可以求出亏损的质量，由质能方程可以求得释放的核能，据此可计算氦核的结合能和比结合能。
本题比较简单考查了核反应方程、核能计算、能量守恒等，题目难度不大，应牢牢固掌握基础知识，灵活应用基础知识是即可正确解题。
解：根据质量数与电荷数守恒，由题意可知反应方程式是：；
核反应前后发生的静止质量亏损为：，由质能方程得，核反应释放的能量为：
氦原子核的比结合能为：
14. 根据质量亏损，结合爱因斯坦质能方程求出该核反应释放的核能。
碳核由个质子与个中子组成，结合爱因斯坦质能方程求出碳核的结合能，比结合能等于核能除以核子数。
解决本题的关键掌握爱因斯坦质能方程，知道比结合能等于结合能与核子数的比值，基础题。
解：核反应的质量亏损为：，
释放的核能，
代入数据解得：。
由碳核的组成可知，碳核是由个质子与个中子组成
核子总质量与碳核质量差：，
由爱因斯坦质能方程，碳核的结合能，
碳核的比结合能，
代入数据解得。
15. 核反应方程满足质量数守恒和核电荷数守恒；
求出质量亏损，根据爱因斯坦质能方程求解释放的能量；
根据动量守恒定律和动能与动量的关系，以及能量守恒定律得到衰变后的瞬间，粒子的动能。
该题基于衰变考查动量守恒定律、质能方程和能量守恒等，要注意质能方程对应的质量为亏损的质量。
解：根据质量数与质子数守恒规律，则有，衰变方程：；
衰变过程中质量亏损为：
反应过程中释放的能量为： ；
衰变前后系统的动量守恒，衰变前的动量为零，则根据动量守恒定律得知，衰变后粒子和铅核的动量大小相等、方向相反，即有：Pb
，得：
因核反应释放的能量只转化为两者的动能，根据能量守恒定律得：
所以衰变后的瞬间，粒子的动能：
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