卷子答案网-一个不只有答案的网站第五章 原子核 测试卷
本试卷共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. 下列说法正确的是( )
A. 汤姆生发现电子并提出了原子的核式结构模型
B. 卢瑟福通过粒子的散射实验发现质子
C. 贝克勒尔发现天然放射现象
D. 玻尔发现电子并提出了原子的核式结构模型
2. 下列说法中不正确的是( )
A. 目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变
B. 原子核内的中子转化成质子和电子，产生的电子发射到核外就是射线
C. 氢原子从激发态向基态跃迁时，电子的动能增加，电势能减少，原子总能量减少
D. 氡的半衰期为天，个氡原子核，经天后一定剩下个原子核
3. 用中子轰击产生了个某种粒子，核反应方程为：，方程中的粒子是( )
A. 粒子
B. 质子
C. 粒子
D. 中子
4. 的衰变方程可以表示为，衰变成和的过程中释放核能伴随着射线的产生，则下列说法正确的是( )
A. 衰变就是一种核裂变反应
B. 射线和射线实际都是电磁波
C. 的质量大于和的质量之和
D. 通过提供高温环境可以使得衰变加快以更好地利用核能
5. 年月日，新一代“人造太阳”装置中国环流器二号装置在成都建成并首次实现利用核聚变放电。下列方程中，正确的核聚变反应方程是( )
A.
B.
C.
D.
6. “玉兔号”月球车上有一种小型核能电池，以提供月球车长时间处于黑夜工作时需要的电能，核能电池中核反应方程为，下列说法正确的是
A. 是中子
B. 的电离能力比粒子强
C. 该核反应为重核的裂变反应
D. 的比结合能比的比结合能大
7. 一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为、、，普朗克常量为，真空中的光速为。下列说法正确的是( )
A. 核反应方程是
B. 聚变反应中的质量亏损
C. 辐射出的光子的能量
D. 光子的波长
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. 如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种衰变后，释放出来的粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹，可以判断( )
A. 原子核发生衰变
B. 原子核发生衰变
C. 大圆是释放粒子的运动轨迹，小圆是新核的运动轨迹
D. 大圆是新核的运动轨迹，小圆是释放粒子的运动轨迹
9. 核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设．核泄漏中的钚是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌症的风险。已知钚的一种同位素的半衰期为年，其衰变方程为，下列有关说法正确的是( )
A. 原子核中含有个质子
B. 个经过年后一定还剩余个
C. 由于衰变时释放巨大能量，根据，衰变过程总质量增加
D. 衰变发出的射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
10. 一静止的氡核发生了如下的核反应，在反应后放出一个速度为、质量为的氦核和一个质量为的反冲核钋，若氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为氦核和钋核的动能，则下列说法正确的是( )
A. 该反应中氡核发生的是衰变
B. 反应后产生的新核钋的比结合能小于反应前氡核的比结合能
C. 氡的同位素和反应物氡相比少了两个中子，因此他们的化学性质不同
D. 该反应产生的质量亏损
三、填空题：本题共2小题，每空2分，共10分。
11. 核污水中常含有氚等放射性核素，处置不当将严重威胁人类安全。氚衰变的半衰期长达年，衰变方程为，其中是质量可忽略不计的中性粒子，______，______。若将含有质量为的氚的核污水排入大海，即使经过年，排入海中的氚还剩______用分数表示）。
12. 如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子序数大于 的原子核发生某种衰变后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，则此原子核发生______ 衰变（填“”“”“”），其中辐射出来的射线轨迹是______（填“大圆”或“小圆”）
四、计算题：本题共3小题，13题12分，14题14分，15题18分，共44分。
13. 一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量，中子质量，氚核质量已知。
写出核聚变方程；
释放出的核能多大？
平均每个核子释放的能量是多大？
14. 一个静止的铀核原子质量为放出一个粒子（原子质量为后衰变成钍核原子质量为。（已知原子质量单位，相当于的能量）
写出铀核的衰变反应方程；
算出该衰变反应中释放出的核能；
若释放的核能全部转化为新核的动能，则粒子的动能为多少？
15. 在磁感应强度为的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次衰变。放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为以、分别表示粒子的质量和电荷量。
放射性原子核用表示，新核的元素符号用表示，写出该衰变的核反应方程。
粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。
设该衰变过程释放的核能都转为粒子和新核的动能，新核的质量为，求衰变过程的质量亏损。
答案解析
【答案】
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
8. 9. 10.
11. ； ；
12. ；大圆
13. 解：核聚变方程为
质量亏损为
释放的核能为
平均每个核子放出的能量为
14. 解：。
质量亏损，
。
系统动量守恒，钍核和粒子的动量大小相等， 即，，
，，
所以粒子获得的动能：。
15. 解：由质量守恒及电荷守恒可得该衰变的核反应方程为；
粒子做圆周运动，洛伦兹力做向心力，设圆周运动的速率为，则有：，
则圆周运动的周期；
那么相当于环形电流在周期内通过的电量为，
则等效环形电流大小；
因为衰变时间极短，且衰变时内力远远大于外力，故认为在衰变过程中外力可忽略，则有动量守恒，设新核的速度为，
则有：；
由可得：，所以，，
则衰变过程使两粒子获得动能；
由于衰变过程，质量亏损产生的核能全部转化为粒子的动能，
故衰变过程的质量亏损
【解析】
1. 【分析】
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
【解答】
A.汤姆生发现电子，卢瑟福提出了原子核式结构模型，故A错误；
B.卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子核式结构模型，证实了原子是由原子核和核外电子组成的，而不能证实了原子核内存在质子，故B错误；
C.贝克勒尔发现天然放射现象，故C正确；
D.卢瑟福提出了原子核式结构模型，故D错误。
故选C。
2. 解：、核电站的能量来自于重核裂变，故A正确。
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，故B正确；
C、根据牛顿第二定律，结合库仑力提供向心力，当从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，电子的动能增加，电势能减小，原子的总能量减小，故C正确；
D、半衰期对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用。故D错误；
本题选择错误的，故选：。
解答本题知道核电站的能量来自于重核裂变，掌握衰变的实质，半衰期的适用条件，考查跃迁过程中，动能与电势能如何变化，难度不大，属于基础题．
3. 解：由质量数和电荷数守恒得：，故粒子的质量数为，且，
由，知粒子的质子数为，
所以该粒子为中子，故D正确，ABC错误。
故选：。
根据质量数守恒和电荷数守恒判断新生成的粒子的属性。
本题考查了核反应方程过程中质量数守恒和电荷数守恒，题目属于容易题。
4. 【分析】
由裂变反应定义分析；由射线的特点分析；核反应过程中存在质量亏损；放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关．
本题考查的知识点较多，要在平时的学习中多积累．要熟练掌握半衰期的特点。
【解答】
解：、衰变是放射出粒子的一种变化，而核裂变反应是一种重核分裂为两个或两个以上中等质量的原子核的情况．故A错误；
B、射线的本质是氦核，射线的本质是电磁波；故B错误；
C、衰变成和的过程中释放核能，质量减少，所以的质量大于和的质量之和，故C正确；
D、半衰期是由原子核内部自身决定的，与环境的温度无关．故D错误；
故选：
5. 【分析】
本题注意考查核聚变，核聚变反应是两轻核反应变成中等质量的核，由此分析解答即可，试题难度较易。
【解答】
A.，是轻核聚变，故A正确；
B.，此核反应反应物只有一个原子核且生成物由氦核，属于衰变，故B错误；
C.，此反应反应物和生成物都有中子，构成链式反应，且生产物至少有两个中等质量的核，故属于重核裂变，故C错误；
D.，此反应是用粒子轰击生成了同位素磷，是人工核转变，发现同位素磷和正电子的方程，故D错误；
故选A。
6. 【解析】
本题考查核反应方程式其质量数和核电荷数守恒。
根据质量数守恒与电荷数守恒求出；核反应的过程中有质量亏损；
【解答】
A.根据质量数、电荷数守恒可知，为电子粒子，项错误
B.粒子的电离能力比粒子弱，项错误
C.该核反应是原子核的衰变，项错误；
D.核反应过程有质量亏损，因此核子的平均质量比核子的平均质量小，的比结合能比的比结合能大，项正确。
7. 【分析】
解答本题需要掌握：核反应方程要遵循质量数和电荷数守恒；聚变反应后质量减小，放出能量；正确利用质能方程求释放的能量；掌握光子能量、频率、波长、光速之间关系。
爱因斯坦质能方程为人类利用核能打开了大门，要正确理解质能方程中各个物理量是含义。
【解答】
A.该核反应方程质量数不守恒，故A错误；
B.聚变反应中的质量亏损，故B正确；
C.聚变反应中亏损的质量转化为能量以光子的形式放出，故光子能量为，故C错误；
D.根据，得光子的波长为：，故D错误。
故选B。
8. 【分析】
静止的原子核发生衰变，根据动量守恒可知，发生衰变后的粒子的运动的方向相反，在根据粒子在磁场中运动的轨迹可以判断粒子的电荷的性质；衰变后的粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力可得半径公式，结合轨迹图分析。
【解答】
原子核发生衰变，粒子的速度方向相反，由图可知粒子的运动的轨迹在同一侧，根据左手定则可以得知，衰变后的粒子带的电性相反，所以释放的粒子应该是电子，所以原子核发生的应该是衰变；故A正确，B错误；
衰变后，粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，故： 解得：；静止的原子核发生衰变，根据动量守恒可知，衰变前后，动量守恒，故两个粒子的动量相等，磁感应强度也相等，故越大，轨道半径越小；故大圆是释放粒子的运动轨迹，小圆是新核的运动轨迹；故C正确，D错误。
故选AC。
9. 【分析】
根据电荷数守恒、质量数守恒守恒求出的电荷数和质量数，求出质子数。半衰期具有统计规律，对于大量的原子核适用。
本题考查了核反应方程、半衰期、质能方程等基础知识点，比较简单，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点。
【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，则原子核中含有质子 ，故A正确；
B.半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，故B错误；
C.由于衰变时释放巨大能量，根据，衰变过程总质量减小，故C错误；
D.衰变发出的放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，故D正确。
故选AD。
10. 【分析】
解决本题时要知道核反应遵守的基本规律是动量守恒定律和能量守恒定律，书写核反应方程式要遵循电荷数守恒和质量数守恒。
该反应中氡核发生的是衰变；比结合能越大原子核越稳定；根据质量数守恒和电荷数守恒分析反应前后中子数关系；根据动量守恒定律求出核钋的速度，从而求出反应放出的核能，再根据爱因斯坦质能方程求质量亏损。
【解答】
A、该反应放出氦核即粒子，故氡核发生的是衰变，故A正确；
B、反应后产生的新核钋的比结合能大于反应前氡核的比结合能，故B错误；
C、根据质量数守恒和电荷数守恒分析知，氡的同位素和反应物氡相比少了两个中子，但原子序数相同，他们的化学性质相同，故C错误；
D、设核钋的速度为。取氦核的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
该反应放出的核能为
根据爱因斯坦质能方程得
联立解得，故D正确。
故选：。
11. 解：衰变方程为，根据电荷数守恒和质量数守恒可得，，解得：
，解得：；
经过年，排入海水中的氚的剩余质量为：
故答案为：；；。
依据电荷数守恒和质量数守恒，即可判定；再由半衰期公式：，即可求解。
考查半衰期的应用，知道衰变方程书写的规律，注意衰变后剩余质量与衰变质量的区分。
12. 解：原子核发生衰变，粒子的速度方向相反，由图可知粒子的运动的轨迹在两侧，
根据左手定则可以得知，衰变后的粒子带的电性相同，所以释放的粒子应该是氦核，所以原子核发生的应该是衰变；
衰变后，粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，故：
解得：，
静止的原子核发生衰变，根据动量守恒可知，衰变前后，动量守恒，故两个粒子的动量相等，磁感应强度也相等，故越大，轨道半径越小；
故大圆是释放粒子的运动轨迹，小圆是新核的运动轨迹；
故答案为：，大圆．
静止的原子核发生衰变，根据动量守恒可知，发生衰变后的粒子的运动的方向相反，在根据粒子在磁场中运动的轨迹可以判断粒子的电荷的性质；衰变后的粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力可得半径公式，结合轨迹图分析．
根据粒子的速度的方向相反和两个粒子的运动的轨迹由左手定则可以分析判断粒子的带电的情况．
13. 根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程；
根据质量亏损，结合爱因斯坦质能方程求出该反应中释放的核能．
平均每个核子放出的能量为。
解决本题的关键知道在核反应中电荷数守恒、质量数守恒，掌握爱因斯坦质能方程，并能灵活运用，基础题．
解：。
质量亏损，
。
系统动量守恒，钍核和粒子的动量大小相等， 即，，
，，
所以粒子获得的动能：。
14. 解：。
质量亏损，
。
系统动量守恒，钍核和粒子的动量大小相等， 即，，
，，
所以粒子获得的动能：。
15. 由质量守恒及电荷守恒写出核反应方程；
由粒子做圆周运动，洛伦兹力做向心力求得运动周期，进而根据一个周期通过的电量为粒子所带电荷量得到等效电流；
由求得粒子的速度，再通过动量守恒求得新核的速度，进而求得两粒子的动能，即可得到衰变过程的核能，再由爱因斯坦质能方程即可求得质量亏损。
解：由质量守恒及电荷守恒可得该衰变的核反应方程为；
粒子做圆周运动，洛伦兹力做向心力，设圆周运动的速率为，则有：，
则圆周运动的周期；
那么相当于环形电流在周期内通过的电量为，
则等效环形电流大小；
因为衰变时间极短，且衰变时内力远远大于外力，故认为在衰变过程中外力可忽略，则有动量守恒，设新核的速度为，
则有：；
由可得：，所以，，
则衰变过程使两粒子获得动能；
由于衰变过程，质量亏损产生的核能全部转化为粒子的动能，
故衰变过程的质量亏损
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