第二十二章 原子核.doc

第二十二章原子核作业1原子的核式结构原子核一、选择题(每小题6分,共60分)1粒子散射实验首次表明了()A.粒子带正电. B.电子是原子产的组成部分.C.原子是一个正、负电荷均匀分布的球. D.原子中带正电的部分体积很小.2一种元素的几种同位素,它们的() A.中子数一定相同 B.质子数一定相同C.原子序数一定相同D.核外电子数一定相同3卢瑟福预想到原子核内除质于外,还有中子的事实依据是()A.电子数与质子数相等. B.原子核的质量大约是质子质量的整数倍.C.原子核的核电荷数只是质子数的一半或少一些. D.质子和中子的质量几乎相等.4在粒子散射实验中,选用金箔是由于()A.金具有很好的延展性,可以做成很薄的箔. B.金原子核质量大,被粒子轰击后不易移动.C.金核不带电. D.金核半径大,易形成大角度散射.5下列说法中,正确的是()A.氦4核中有4个质子,2个中子. B.氦4核与氦3核不是互为同位索.C.104Be中的质子数比中子数少6. D.3014Si中的质子数比中子数少2.6关于粒子散射实验,下列说法中正确的是()A.绝大多数粒子经过重金属箔后,发生了角度不太大的偏转.B.粒子接近原子核的过程中,动能减小,电势能减小.C.粒子在离开原子核的过程中,加速度逐渐减小.D.对粒子散射实验的数据分析,可以估算出原子核的大小.7在粒子散射实验中,如果一个粒子跟金箔中的电子相碰,那么()A.粒于发生大角度偏转. B.粒子不发生明显偏转.C.粒子被弹回. D.以上均不对.8如图所示为粒子散射实验中粒子穿过某金属原子核附近时的示意图,A、B、C三点分别位于两个等势而上,则下列说法中正确的是()A.粒子在A处的速度比在B处的速度小.B.粒子在B处的速度最大.C.粒子在A、C处的速度相同.D.粒子在B处的速度比在C处的速度小.9氢原子的核外电子绕核旋转时,它所受的力主要是()A.库仑引力 B.库仑斥力 C.万有引力 D.库仑力和万有引力10在粒子散射实验中,我们并没有考虑粒子跟电子的碰撞,这是由于 ()A.粒子并不跟电子作用.B.粒子跟电子相碰时,损失的能量很少,可忽略.C.电子的体积实在太小,粒子碰不到.D.由于电子是均匀分布的,粒子受电子的合力为零.二、填空题(每小题6分,共24分)11.一般而言,原子直径的数量级为_,而原子核直径的数量级为_,两者相差_倍.12.氢原子核外电子质量为m,绕核运动的半径为r,绕行方向如图所示,则电子在该轨道上运动的速度大小为_,假设核外电子绕核运动可等效为一环形电流,则这一等效电流的值为_若在垂直电子轨道平面加上一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面,则电子绕核运动的轨道半径将_.13.在粒子轰击金箔时,极个别粒子甚至会发生原路返回的情况,因为粒子接近金原子核时受到的力是_力,可算出粒子与金原子核的最短距离约为2x10-14m.已知金原于的相对原子质量为197,由此可估算出金原子核的密度约为_kgm3.(保留一位有效数字)14.现在,科学家们正在设法探寻“反物质”,所谓“反物质”是由“反粒子”构成的,“反粒子”跟与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量,但电荷的符号相反,据此,若有反粒子,则它的质量数为_,电荷数为_.三、计算题(共16分)15.已知氢原子核外电子绕核旋转的轨道半径r=O.5310-10m,电子带电荷量e=1.610-19C,电子质量m=9x10-13kg,试以卢瑟福的核式结构模型为依据,计算电子在核外运动时所形成的平均电流值.作业2天然放射现象衰变一、选择题(每小题5分,共50分)1使人类首次认识到原子核可变可分的事实依据是( )A.电子的发现 B.粒子散射实验C.天然放射现象 D.原子核的人工转变2衰变中放出的电子来自( )A.组成原于核的电子.B.核内质子转化为中子.C.核内中子转化为质子.D.原子核外轨道中的电子.3下列关于射线的叙述中,正确的是()A.射线都是电磁波.B.射线由高速氦原子核组成.C.高速运动的电子流就是射线.D.射线射入磁场时会发生偏转.4如图所示,x为未知放射源,若将磁铁移开后,计数器所得的计数率保持不变,其后将薄铝片L移开,计数率大幅上升,则( )A.纯放射源 B.纯放射源C.、混合放射源 D.、混合放射源5天然放射现象中,放射性元素放出的射线可分为射线、射线、射线,这说明放射性元素的原子核每次衰变时()A.可能同时放出射线B.可能同时放出a、射线C.可能同时放出射线D.可能只放出射线6如果某放射性元素经过x次衰变和y次衰变,变成一种新原子核,则这个新原子核的质子数比放射性元素原子核的质子数减小()A.2x+yB.x+yC.x-yD.2x-y7元索x是放射性元素Y的同位素,x与Y分别进行了如下的衰变过程：,则下列叙述中,正确的是()A.Q和S是同位素. B.X和R的原子序数相同.C.X和R的质量数相同. D.R的质子数多于上述任一元素的质子数.8关于放射性元素的半衰期,下列说法中正确的是()A.半衰期是原子核全部衰变所需时间的一半.B.半衰期是原子核有半数发生衰变所需时间.C.半衰期是原子量减少一半所需要的时间.D.半衰期是元素质量减少一半所需要的时间.9某原子核A的衰变过程如下：由A放射一个粒子衰变为B,再由B放射一个粒子衰变为C,则()A.核A比核C的中子数多2B.核A比核C的质量数多5C.核C的质子数比核A的质子数少1D.核A较核B在元素周期表中前移1格10光子的能量为h,动量的大小为,如果-个静止的放射性元索的原子核在发生衰变时只发出一个光子,则衰变后的原子核()A仍然静止B沿着与光子运动方向相同的方向运动C沿着与光子运动方向相反的方向运动D可能向任何方向运动二、填空题(每小题8分,共16分)11.23892U衰变成22286Rn共发生了_次衰变_次衰变,在上述变化过程中共减少了_个中子.12.一瓶无害放射性同位索溶液,其半衰期为2天,测得每分钟衰变6107次,今将这瓶溶液倒入一水库中,8天后认为溶液已均匀分布在水库中,取1m3水样,测得每分钟衰变20次,则该水库蓄水量为_m3三、计算题(共34分)13.(10分)原来静止的原子核参x,经衰变后变成Y原子核,写出核反应方程式,若测得反冲Y核的动能为Ek,则粒子的动能为多少?14(10分)静止在匀强磁场中的某原子核,经衰变产生一个新核MnX,设衰变后粒子的速度方向与磁场垂直,则当粒子在磁场中沿半径为R的圆周转动了n圈时,则新核的轨道半径及转动的圈数.15.(14分)在匀强磁场中的A点有一个静止的原子核发生衰变且衰变后形成如右图所示的两个内切圆,求：(1)该核发生的是何种衰变?(2)图中轨迹1、2分别是什么粒子形成的?(3)如果已知,r2：r1=44：1,则该放射性元素的原子序数为多少?作业3放射性的应用与防护核反应核能一、选择题(每小题5分,共50分)1.关于放射性同位素的应用,下列说法中正确的是( )A.利用射线的穿透性检查金属制品,测量物质的密度和厚度.B.利用射线的电离本领消除有害的静电.C.利用射线的生理效应来消毒杀菌和医治肿瘤.D.利用放射性作示踪原子.2.下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的( )A.射线探伤仪.B利用含有放射性碘131的油检测地下输油管道的漏油情况.C.利用钴60治疗肿瘤等疾病.D.把含有放射性元素的肥料施给农作物,用以检测确定农作物吸收养分的规律.3.氢核、中子、氘核质量分别为m1、m2、m3,那么氢核和中子结合成氘核时放出的能量是()A.m3c2 B.(m1+m2)c2 C.(m3-m2-m1)c2 D.(m1+m2-m3)c24.关于质能方程E=mc2,下列说法正确的是()A.质量和能量可以相互转化. B.物体的核能可以用mc2表示.C.mc2是物体的蕴藏能量的总和.D.当物体向外释放能量时,其质量必然减少,且减少的质量m与释放的能量E满足E=mc2.5.用刀治疗肿瘤,不用麻醉,时间短,因而刀被誉为“神刀”,那么刀治疗肿瘤是利用()A.射线具有很强的贯穿本领. B.射线具有很强的电离作用.C.射线具有很强的能量. D.射线很容易绕过阻碍物到达目的地.6.下列原子核反应式中,x代表粒子的反应式是()A. B.C. D.7光子的能量h,动量的大小为hc,如果一个静止的放射性元素的原子核在发生衰变时只发出一个光子,则衰变后的原子核()A.仍然静止. B.沿着与光子运动方向相同的方向运动.C.沿着与光子运动方向相反的方向运动. D.可能向任意方向运动.8.贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器,贫铀是提炼铀235以后的副产品,其主要成分为铀238,贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力,而且残留物可长期对环境起破坏作用,这种破坏作用的原因是()A.爆炸的弹片存在放射性. B.未爆炸的部分存在放射性.C.铀的衰变速率很快. D.铀的半衰期很长.9.镭核在衰变中放出能量为4.78MeV的粒子和能量为0.19MeV的光子,镭核每发生1次衰变时的质量亏损(1u=931.5MeV)()A.等于1个粒子的质量 B.等于0.005335uC.等于6.6410-24kg D.等于8.6410-24kg10.一个质子与一个中子结合成一个氘核时释放2.2MeV的能量,两个中子与两个质子结合成一个氦核时,释放28.3MeV的能量,现在把两个中于与两个质子先结合成两个氘核,再把两个氘核结合成一个氦核,那么在整个过程中释放的能量为( )A.不知氘结合成氦核时释放的能量,故无法判断. B.23.9MeVC.26.1MeV D.28.3MeV二、填空题(每小题8分,共16分)11完成下列核反应方程(1)2311Na+42He()+11H(2)()+10n2712Mg+11H(3)23490Th()Pa+0-1e(4)199F+11H()+168O12写出下列核反应方程式(1)卢瑟福用粒子轰击氮14核发现质子_；(2)查德威克用粒子轰击铍9核发现中子_；(3)钠23俘获一个中子后变为钠的同位素,这个同位索具有放射性,再进行衰变变为一种新核,这两个核反应过程的核反应方程式分别是_,_.三、计算题(共34分)13.(10分)将一计数器放在实验桌上,打开开关,在连续3min内,计数器的示数是每分钟11、9和16,将一放射源放在计数器附近,在连续3min内,计数器的示数变为每分钟1310、1270和1296,现将一块厚纸板放在放射源和计数器之间,每分钟降为1250、1242和1236,又将一块厚为2mm的铅板代替厚纸板,则计数降为每分钟13、12和11,问：(1)为什么没有放射源时,计数器会有示数?(2)根据上述的实验数据,你对放射线的性质有何推断?为什么?14(10分)云室处在磁感强度为B的匀强磁场中,一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次衰变,粒子的质量为m,电荷量为q,其运动轨迹在与磁场垂直的平面内,现测得粒子运动的轨迹半径为R,试求在衰变过程中的质量亏损(涉及动量问题时,亏损的质量可以忽略不计)15.(14分)已知氘核(21H)质量为2.0136u,中于质量1.0087u,氦核(32He)的质量为3.015u,求：(1)写出两个氘核转变成氦的同位素32He的核反应方程；(2)计算上述反应中释放出的核能；(3)若上述反应前两个氘核以相等的动能Ek0=O.35MeV进行对心碰撞,设反应中释放的核能全部转化为新粒子的动能,则反应中产生的两个新粒子的动能各多大?作业4裂变轻核的聚变一、选择题(每小题5分,共50分)1.吸收一个慢中子后,分裂成和,同时还放出()A.1个粒子 B.1个氘核 C.2个中子 D.3个中子2关于铀核裂变,下列说法中正确的是()A.铀核裂变的产物是多种多样的,但只能裂变成两块.B.铀核裂变时还能同时放出23个中子.C.为了使裂变的链式反应容易发生,最好用纯铀235.D.铀块的体积对于产生链式反应无影响.3一核反应方程为10n+11H21H+2.22MeV,以下说法中不正确的是()A.10n和11H结合成21H要释放2.22MeV核能.B.该逆过程的反应式是:21H+10n+11H.C.把21H分解成一个质子和一个中子至少要吸收222MeV的能量才行.D.10n和11H结合成21H要吸收222MeV核能.4.一个铀235吸收一个中子发生核反应时,大约放出196MeV的能量,则1g纯铀235完全核反应放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)()A.196NAMeV B.196235NAMeV C.235196MeV D.NA/235196MeV5原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置,它主要有哪四部分组成()A.原于燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统.B.原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统.C.原子燃料、调速剂、碰撞系统和传热系统.D.原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统.6下列核反应方程式中,表示轻核聚变过程的是()A.30153014Si+01e B.21H+31H42He+10n C.146C147N+0-1e D.23892U23490Th+42He7.氘核、氚核、中子、氮核的质量分别是m1、m2、m3和m4,如果氘核和氚核结合生成氦核,则下列说法中正确的是()A.核反应方程为21H+31H42He+10n. B.这是一个裂变反应.C.核反应过程中的质量亏损m=m1+m2-m3.D.核反应过程中释放的核能E=(m1+m2-m3-m4)c2.8重核的裂变和轻核的聚变是人类利用原子能的两种主要方法,以下关于它们的说法中正确的是( )A.裂变聚变过程都有质量亏损.B.裂变过程有质量亏损,聚变过程质量有所增加.C.裂变过程质量有所增加,聚变过程质量有所亏损.D.裂变聚变过程质量都有所增加.9镉棒在核反应堆中的作用是()A.使快中子变慢中子. B.使慢中子变快中子.C.使反应速率加快. D.控制反应速率,调节反应速率快慢.10.中子和质子结合成氘核,同时释放出光子,核反应方程是：11H+10n21H+,以下说法中,正确的是( )A.反应后氘核的质量定小于反应前质子和中子的质量和.B.反应前后的质量数不变,因而质量不变.C.核子结合成原子核时,一定放出核能.D.光子具有的能量为mc2,m为核反应中的质量亏损.二、填空题(每小题8分,共32分)11.正电子与反电子相碰将“湮灭”变为两个相同的光子,每个光子的能量等于_J,频率等于_Hz.(忽略电子与反电子碰撞前的动能,电子质量为911O-31kg)12.某铀核裂变释放出141MeV的能量等于_J,核反应前后的质量亏损为_u,等于_kg.13.利用核反应堆工作时释放的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电,这就是核电站的工作原理,核电站消耗的“燃料”很少,但功率却很大.(1)核反应堆的“燃料”是23592U,完成下面的核反应式：23592U十10n90()sr+()54Xe+1010n(2)核电站在热量传递的循环系统中应用钠钾合金做传热介质,试根据钠钾合金的性质说明这一应用的两点理由：1_,2_.(3)电站的运行过程中,如发生核泄漏