针对3-5必修-第十九章原子核

第一节课后课时精练1．下列说法正确的是()A.贝克勒尔最早发现的天然放射现象B.只有原子序数大于或等于83的元素才能自发地发出射线C.β射线来自于核外电子的电离D.γ射线是一种电磁波，可见光也是电磁波，所以能看到γ射线E.原子核是由带正电的粒子组成F.具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素解析：原子序数小于83的元素有一些也具有放射性，B错，β射线来自原子核，C错，γ射线不可见，D错，原子核由带正电的质子和不带电的中子组成，E错。答案：AF2．天然放射现象说明()A．原子不是单一的基本粒子B．原子核不是单一的基本粒子C．原子内部大部分是空的D．原子是由带正电和带负电的基本粒子组成的解析：天然放射现象是原子核向外辐射出射线的现象，这一现象说明原子核有复杂的结构。故正确答案为B。答案：B3．如图所示，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外。已知放射源放出的射线有α、β、γ三种。下列判断正确的是()A．甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线B．甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线C．甲是γ射线，乙是α射线，丙是β射线D．甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线解析：γ射线不带电，故乙是γ射线；α射线带正电，由左手定则可判断丙是α射线；同理判断甲是β射线。答案：B4．放射性元素衰变时放出的三种射线，按电离本领由强到弱的排列顺序是()A．α射线、β射线、γ射线 B．γ射线、β射线、α射线C．γ射线、α射线、β射线 D．β射线、α射线、γ射线解析：α射线很容易把气体分子中的电子剥离，使气体带电，电离本领最强；其次是β射线，而γ射线的电离本领最弱，A正确。答案：A5．有关同位素，下列说法中正确的是()A．同位素具有相同的化学性质B．同位素具有相同的核子数C．同位素具有相同的质子数D．同位素具有相同的中子数解析：同位素具有相同的质子数、不同的中子数和不同的质量数，C正确，B、D错误；原子核的质子数决定了核外电子的数目，也决定了电子在核外分布的情况，进而决定了这种元素的化学性质，因同位素具有相同的质子数，故其化学性质相同，A正确。答案：AC6．两个同位素原子核符号分别为eq\o\al(M,A)X和eq\o\al(N,B)Y，则正确的是()A．M＝N B．A＝BC．M－A＝N－B D．M－N＝A－B解析：同位素是指质子数相同而中子数不同的粒子，B对。答案：B7．一个原子核eq\o\al(210,83)Bi，关于这个原子核，下列说法中正确的是()A．核外有83个电子，核内有127个质子B．核外有83个电子，核内有83个质子C．核内有83个质子，127个中子D．核内有210个核子解析：根据原子核的表示方法可知，这种原子核的电荷数为83，质量数为210。因为原子核的电荷数等于核内质子数，故该核内有83个质子。因为原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和，即等于核内核子数，故该核核内有210个核子，其中有127个中子。因为该原子电性未知，故不能确定核外电子数。答案：CD8．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地研究，发现α、β、γ射线的穿透本领不同。如图为这三种射线穿透能力的比较，图中射线①②③分别是()A．γ、β、α B．β、γ、αC．α、β、γ D．γ、α、β解析：α射线穿透能力最弱，不能穿透黑纸，故①为α射线，γ射线穿透能力最强，能穿透厚铝板和铅板，故③为γ射线，β射线穿透能力较强，能穿透黑纸，但不能穿透厚铝板和铅板，故②是β射线，故C正确。答案：C9．如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是()A．α和β的混合放射源 B．纯α放射源C．α和γ的混合放射源 D．纯γ放射源解析：此题考查运用三种射线的性质分析问题的能力。在放射源和计数器之间加上薄铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子。在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线。因此，放射源可能是α和γ的混合放射源。答案：C10．人类探测月球发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以作为未来核聚变的重要原料之一。氦的该种同位素应表示为()A.eq\o\al(4,3)He B.eq\o\al(3,2)HeC.eq\o\al(4,2)He D.eq\o\al(3,3)He解析：氦的同位素质子数一定为2，质量数为3，故可写作eq\o\al(3,2)He，B正确。答案：B11．静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核的轨道半径之比为44∶1，如图所示，则()A．α粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反B．原来放射性元素的核电荷数为90C．反冲核的核电荷数为88D．α粒子和反冲核的速度之比为1∶88解析：由于微粒之间相互作用的过程中动量守恒，初始总动量为零，则最终总动量也为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反，A正确；由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动，由qvB＝eq\f(mv2,R)得R＝eq\f(mv,qB)，若原来放射性元素的核电荷数为Q，则对α粒子：R1＝eq\f(p1,B·2e)对反冲核：R2＝eq\f(p2,BQ－2e)由p1＝p2，R1∶R2＝44∶1，得Q＝90，B、C正确；它们的速度大小与质量成反比，故D错误。答案：ABC12．茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线，对宇航员构成了很大的威胁。现有一束射线(含有α、β、γ三种射线)(1)在不影响β和γ射线的情况下，如何用最简单的办法除去α射线？(2)余下的这束β和γ射线经过如下图所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出β和γ射线进入磁场区域后轨迹的示意图。(画在下图上)(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从γ射线束中分离出来，为什么？(已知α粒子的质量约是β粒子质量的8000倍，α射线速度约为光速的十分之一，β射线速度约为光速)。解析：(1)由于α射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去α射线。(2)如下图所示。(3)α粒子和电子在磁场中偏转，据R＝eq\f(mv,Bq)，对α射线R1＝eq\f(mαvα,Bqα)，对β射线R2＝eq\f(meve,Bqe)，故eq\f(R1,R2)＝eq\f(mαvαqe,meveqα)＝400。α射线穿过此磁场时，半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分离。答案：(1)用一张纸放在射线前即可除去α射线(2)见解析图(3)α射线的圆周运动的半径很大，几乎不偏转。故与γ射线无法分离。

第二节课后课时精练1．关于原子核的衰变和半衰期，下列说法正确的是()A．β粒子是电子，故应是核外电子B.α衰变是原子核释放出氦原子核，故衰变前的原子核内存在氦原子核C.放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制D.γ射线不能单独出现E.发生β衰变生成的新核在周期表中位置向前移一位F.半衰期是指原子核质量减半所需时间G.由m余＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up15(eq\f(t,T))可知放射性元素永远也不会完全衰变解析：β粒子是原子核内中子转变为质子生成的，A错。同理B错，发生β衰变生成的新核在周期表中位置向后移一位，E错。半衰期是指原子核数衰变一半所需的时间，F错。由半衰期为统计规律的说法可知G错。答案：CD2．一个放射性原子核发生一次β衰变，则它的A．质子数减少一个，中子数不变B．质子数增加一个，中子数不变C．质子数增加一个，中子数减少一个D．质子数减少一个，中子数增加一个解析：β衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，故中子减少一个而质子增加一个。故A、B、D错，C对。答案：C3．原子核X经过一次α衰变成原子核Y，原子核Y再经一次β衰变变成原子核Z，则下列说法中正确的是()A．核X的中子数比核Z的中子数多2B．核X的质子数比核Z的质子数多5C．核Z的质子数比核X的质子数少1D．原子核X的中性原子的电子数比原子核Y的中性原子的电子数少1解析：根据衰变规律，发生一次α衰变减少两个质子和两个中子，发生一次β衰变减少一个中子而增加一个质子。中性原子的电子数等于质子数。答案：C4．关于半衰期，下列说法正确的是()A．放射样品的质量减少一半所用的时间B．放射性元素的质量减少一半所用的时间C．放射性元素的原子核减少一半所用的时间D．放射样品的原子核减少一半所用的时间解析：由半衰期的定义可知，半衰期是指某种放射性元素的原子核有半数衰变为新原子核所用的时间，并非样品中所有原子核都减半，故选项B、C正确。答案：BC5．某放射性元素的原子核eq\o\al(M,Z)X连续经过三次α衰变和两次β衰变，若最后变成另外一种元素的原子核Y，则该新核的正确写法是()A.eq\o\al(M－14,Z－2)Y B.eq\o\al(M－14,Z－16)YC.eq\o\al(M－12,Z－6)Y D.eq\o\al(M－12,Z－4)Y解析：根据衰变的规律：新核的质量数为M′＝M－12，故A、B错。电荷数为Z′＝Z－6＋2＝Z－4，故C错D对。答案：D6．在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物。则()A.措施①可减缓放射性元素衰变B.措施②可减缓放射性元素衰变C.措施③可减缓放射性元素衰变D.上述措施均无法减缓放射性元素衰变解析：放射性元素的衰变快慢由其原子核内部结构决定，与外界因素无关，所以A、B、C错误，D正确。答案：D7．表示放射性元素碘131(13153I)β衰变的方程是()A.13153I→12751Sb＋eq\o\al(4,2)HeB.13153I→13154Xe＋0－1eC.13153I→13053I＋eq\o\al(1,0)nD.13153I→13052Te＋eq\o\al(1,1)H解析：β衰变的实质是放射出电子(eq\o\al(0,－1)e)，由核反应过程中的质量数和电荷数守恒可知B正确。答案：B8．关于半衰期，下列说法中正确的是()A．所有放射性元素都有一定的半衰期，半衰期的长短与元素的质量有关B．半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间C．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，经过7.6天就只剩下1个氡原子核了D．放射性元素在高温和高压的情况下，半衰期要变短，但它与其他物质化合后，半衰期要变长解析：半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，是表明放射性元素衰变快慢的物理量，半衰期的长短由核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件没有关系，B正确，A、D错误；半衰期是一种统计规律，只适用于大量原子核的衰变，对于一个特定的原子核，我们只知道它发生衰变的概率，但无法确定该原子核是否发生衰变，C错误。答案：B9．“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核(称为子核)的过程。中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，很难被探测到，人们最早就是通过核的反冲而间接证明了中微子的存在。一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变为子核并放出中微子，下列说法正确的是()A．母核的质量数等于子核的质量数B．母核的电荷数大于子核的电荷数C．子核的动量与中微子的动量相同D．子核的动能大于中微子的动能解析：原子核衰变时电荷数守恒，质量数守恒，母核俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，所以子核的核电荷数比母核小1，质量数不变，A、B正确；子核的动量与中微子的动量大小相等，方向相反，C错误；由Ek＝eq\f(p2,2m)知，动量大小相等的两粒子，质量大的动能小，因子核的质量大，所以子核的动能小，D错误。答案：AB10．一块氡222放在天平的左盘时，需要天平的右盘加444g砝码，天平才能处于平衡，氡222发生α衰变，经过一个半衰期以后，欲使天平再次平衡，应从右盘中取出的砝码为()A．222g B．8gC．2g D．4g解析：衰变前氡的质量为444g，摩尔质量为222g/mol,444g氡即2mol。经过一个半衰期，有1mol氡衰变，放出1molα粒子，则左盘质量减少了4g，故应从右盘中取出4g砝码，D正确。答案：D11．有甲、乙两种放射性元素，它的半衰期分别是T甲＝15天，T乙＝30天，它们的质量分别为M甲、M乙，经过60天这两种元素的质量相等，则它们原来的质量之比M甲∶M乙是()A．1∶4 B．4∶1C．2∶1 D．1∶2解析：对60天时间，甲元素经4个半衰期，乙元素经2个半衰期，由题知M甲(eq\f(1,2))4＝M乙(eq\f(1,2))2，则M甲∶M乙＝4∶1，故B正确。答案：B12．14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14解析：由公式m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up15(eq\f(t,T))可知，选项C正确。答案：C13．14C是一种半衰期为5730年的放射性同位素。若考古工作者测得某古木中14C的含量为原来的eq\f(1,4)，则该古树死亡时间距今大约为()A．22920年 B．11460年C．5730年 D．2865年解析：正在生长的植物中14C的含量稳定，死亡后发生衰变，14C含量降低。剩余14C与原来14C的个数比：eq\f(N,N0)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up15(eq\f(t,T))，t为死亡时间，T为半衰期。由题意有eq\f(N,N0)＝eq\f(1,4)，所以：eq\f(1,4)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up15(eq\f(t,T))，t＝5730×2年＝11460年。答案：B14．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个α粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示)，今测得两个相切圆半径之比r1∶r2＝44∶1。求：(1)这个原子核原来所含的质子数是多少？(2)图中哪一个圆是α粒子的径迹？(说明理由)解析：(1)设衰变后α粒子的电荷量为q1＝2e，新生核的电荷量为q2，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别为v1和v2，则原来原子核的电荷量q＝q1＋q2。根据轨道半径公式有：eq\f(r1,r2)＝eq\f(\f(m1v1,Bq1),\f(m2v2,Bq2))＝eq\f(m1v1q2,m2v2q1)又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m1v1＝m2v2以上三式联立解得q＝90e。即这个原子核原来所含的质子数为90。(2)由于动量大小相等，因此轨道半径与粒子的电荷量成反比。所以圆轨道1是α粒子的径迹，圆轨道2是新生核的径迹，两者电性相同，运动方向相反。答案：(1)90(2)轨道1第三、四节课后课时精练1．下列说法正确的是()A．在威尔逊云室中能观察三种粒子的径迹B．G－M计数器利用了射线的电离本领C．应用G－M计数器三种射线都能检测到D．现在人类利用的射线都是用人工放射性同位素，不用天然放射性物质E．射线在工业、农业、医疗等方面都有广泛应用，可以说“有百利无一害”，因此不需防护解析：在威尔逊云室中，γ射线的径迹观察不到，A错，G－M计数器并不能区分射线种类，C错，射线对人身体具有一定伤害性，E错。答案：BD2．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是()A．作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质B．作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可以被仪器探测到的特点C．γ射线探伤利用了γ射线贯穿能力很强的性质D．γ射线探伤利用了γ射线电离能力很强的性质解析：根据放射性同位素的性质分析放射性同位素的应用。作为示踪原子是利用放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点，利用它的射线探伤是利用了射线的贯穿能力强的性质，正确选项为B、C。答案：BC3．用α粒子照射充氮的云室，摄得如图所示的照片，下列说法中正确的是()A．A是α粒子的径迹，B是质子的径迹，C是新核的径迹B．B是α粒子的径迹，A是质子的径迹，C是新核的径迹C．C是α粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹D．B是α粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹解析：α粒子轰击氮核的核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，入射的是α粒子，所以B是α粒子产生的径迹，质量大电离作用强的新核eq\o\al(17,8)O，径迹粗而短，故A是新核径迹，质子电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细而长的径迹是质子的径迹，所以正确选项为D。答案：D4．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是()A．利用γ射线使空气电离，把静电荷泄去B．利用α射线照射植物的种子，使产量显著增加C．利用β射线来治肺癌、食道癌D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作为示踪原子解析：β或α射线的电离本领较大，可以消除工业上有害的静电积累，A错误。β射线或γ射线的穿透性强，可以辐射育种、辐射保鲜、消毒杀菌和医治肿瘤等，B、C错误．放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作示踪原子，D正确。答案：D5．放射性同位素被用做示踪原子，主要是因为()A．放射性同位素不改变其化学性质B．放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多C．半衰期与元素所处的物理、化学状态无关D．放射性同位素容易制造解析：放射性同位素被用做示踪原子，主要是用放射性同位素代替没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物过程，既要利用化学性质相同，也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响，同时还要考虑放射性废料容易处理，因此选项A、B、C正确，选项D错误。答案：ABC6．用中子轰击氧原子核的核反应方程式为eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(a,7)N＋eq\o\al(0,b)X，对式中X、a、b的判断正确的是()A．X代表中子，a＝17，b＝1B．X代表电子，a＝17，b＝－1C．X代表正电子，a＝17，b＝1D．X代表质子，a＝17，b＝1解析：根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X表示正电子，故C项正确，A、B、D项错误。答案：C7．带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失。其原因是()A．射线的贯穿作用 B．射线的电离作用C．射线的物理和化学作用 D．以上三个选项都不是解析：因放射线的电离作用，空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与之中和，从而使验电器所带电荷消失。答案：B8．如图是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹，云室放置在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里。云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用。分析此径迹可知粒子()A.带正电，由下往上运动B.带正电，由上往下运动C.带负电，由上往下运动D.带负电，由下往上运动解析：由于金属板对粒子有阻碍作用，穿过金属板后速度减小，由R＝eq\f(mv,qB)可知在同一匀强磁场中运动半径减小，由图片知板下面半径大于上面的半径，所以粒子从下向上穿过金属板，磁场方向垂直于照片向里，所受洛伦兹力方向指向圆心位置。根据左手定则判断该粒子应带正电荷。故A项正确。答案：A9．放射性同位素可作为示踪原子，例如在医学上可以确定肿瘤的位置，对此，若今有四种不同的放射同位素R、P、Q、S，它们的半衰期分别为半年、38天、15天和2天，则应选用的同位素是()A．S B．QC．P D．R解析：应用放射性同位素作为示踪原子时，应选择半衰期较短、衰变较快的同位素，这样可减轻对人体的伤害。答案：A10．将威耳逊云室置于磁场中，一个静止在磁场中的放射性同位素原子核eq\o\al(30,15)P放出一个正电子后变成原子核eq\o\al(30,14)Si，能近似反映正电子和Si核轨迹的是()解析：把放出的正电子和衰变生成物Si核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，放出的正电子的方向跟Si核运动方向一定相反。由于它们都带正电荷，在洛伦兹力作用下一定形成两个外切圆的轨道，C、D可排除。因为由洛伦兹力作为向心力，即qvB＝eq\f(mv2,r)，所以做匀速圆周运动的半径为r＝eq\f(mv,qB)，衰变时，放出的正电子与反冲核Si的动量大小相等，因此在同一个磁场中做圆周运动的半径与它们的电荷量成反比，即可见正电子运动的圆半径较大。故选B。答案：B11．为了临床测定病人血液的体积，可根据磷酸盐在血液中被红血球吸收这一事实，向病人体内输入适量含有eq\o\al(32,15)P作示踪原子的血液。先将含有eq\o\al(32,15)P的血液4cm3分为两等份，其中一份留作标准样品，20min后测量出其放射性强度为10800s－1；另一份则通过静脉注射进入病人体内，经20min后，放射性血液分布于全身，再从病人体内抽出血液样品2cm3，测出其放射性强度为5s－1，则病人的血液体积大约为多少？解析：由于标准样品与输入体内的eq\o\al(32,15)P的总量是相等的，因此两者的放射性强度与eq\o\al(32,15)P原子核的总数均是相等的。设病人血液总体积为V，应有eq\f(5,2)×V＝10800，解得V＝4320cm3。答案：4320cm312．钚的同位素粒子eq\o\al(239,94)Pu发生α衰变后生成铀(U)的一个同位素粒子，同时放出能量为ε＝0.09MeV的光子。从静止的钚核中放出的α粒子垂直进入正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动。已知匀强电场的电场强度为E＝2.22×104N/C，匀强磁场的磁感应强度为B＝2.00×10－4T。(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，真空中的光速为c＝3×108m/s，电子电量为e＝1.6×10－19C)(1)写出该核反应方程式；(2)求该光子的波长；(3)求放出的α粒子的速度大小；(4)若不计光子的动量，求α粒子和铀核的动能之比。解析：(1)eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(4,2)He(2)ε＝hν，λ＝c/ν，λ＝eq\f(hc,ε)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,0.09×106×1.6×10－19)m＝1.38×10－11(3)由受力平衡得：qαE＝qαvαB，vα＝eq\f(E,B)＝1.11×108m/s(4)Ek＝eq\f(p2,2m)，动量大小相等，动能大小与质量成反比，所以：eq\f(Ekα,EkU)＝eq\f(235,4)。答案：(1)eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(4,2)He(2)1.38×10－11m(3)1.11×108m/s(4)eq\f(235,4)第五节课后课时精练1．下列说法正确的是()A.中子不带电，故相邻中子间无核力作用B.由E＝mc2可知：质量和能量可以相互转化C.β衰变是由弱相互作用引起的D.比结合能越大的原子核越稳定E.核力表现为吸引力，与万有引力性质相同F.核反应过程中一定存在质量亏损，一定有核能释放解析：质子和中子统称为核子，中子间也有核力作用，A错。公式E＝mc2指能量与质量存在正比关系，B错，核力与万有引力是性质完全不同的两种力，E错，由比结合能图象可知，F错。答案：CD2．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是()A.核力、万有引力、库仑力 B.万有引力、库仑力、核力C.库仑力、核力、万有引力 D.核力、库仑力、万有引力解析：核力为强相互作用力。答案：D3．关于质能方程，下列说法正确的是()A．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度C．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成了能量D．因在核反应中产生能量，有质能的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒解析：根据爱因斯坦质能方程可知，物体具有的能量与质量有简单的正比关系。物体质量增大，能量也增大，认为能量与质量可以相互转化的观点是错误的，故A、C错，B对；在核反应中系统的总能量是守恒的，故D错。质能方程中反映的是能量与质量的对应关系，但不能理解为能量转化为质量，也不能认为质量转化为能量。答案：B4．科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用，我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上属于()A．引力相互作用B．电磁相互作用C．强相互作用和弱相互作用的共同作用D．四种基本相互作用的共同作用解析：分子力作用范围约在10－10m数量级上，强相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范围在10－15m和10－答案：B5．如图所示是原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是()A．若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量B．若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量C．若C、B能结合成A，结合过程一定要释放能量D．若F、C能结合成B，结合过程一定要释放能量解析：D、E平均核子质量大于F平均核子质量，D、E结合成F，出现质量亏损，要释放能量，A对B错，C、B结合成A，F、C结合成B都是质量增加，结合过程要吸收能量，C、D错。答案：A6．一个铍原子核(eq\o\al(7,4)Be)从最靠近核的K层电子轨道上俘获一个电子后发生衰变，生成一个锂核(eq\o\al(7,3)Li)，并放出一个不带电的、质量接近零的中微子νe(质量不计)，人们把这种衰变叫做铍核的EC衰变，核反应方程为：eq\o\al(7,4)Be＋eq\o\al(0,－1)e→eq\o\al(7,3)Li＋νe。已知一个铍原子质量为m1，一个锂原子质量为m2，一个电子质量为me，光速为c，则一个铍原子核发生上述核反应释放的能量为()A．(m1－m2)c2 B．(m1＋me＋m2)c2C．(m1＋me－m2)c2 D．(m2－m1－me)c2解析：铍原子核的质量为m1－4me，锂原子核的质量为m2－3me，则质量亏损为(m1－4me＋me)－(m2－3me)＝m1－m2，故核反应中释放的能量为(m1－m2)c2。A项正确。答案：A7．原子质量单位为u,1u相当于931.5MeV的能量，真空中光速为c。当质量分别为m1kg和m2kg的原子核结合为质量为A．(M－m1－m2)u·c2JB．(m1＋m2－M)u×931.5JC．(m1＋m2－M)c2JD．(m1＋m2－M)×931.5eV解析：在核能计算时，如果质量单位是kg，则用ΔE＝Δmc2进行计算，单位是J；若质量单位是u，则利用ΔE＝Δm×931.5MeV进行计算，则选项C正确。答案：C8．中子质量为1.0087u，质子质量为1.0073u，氘核的质量为2.0136u,1个中子和1个质子结合成氘核时发生的质量亏损是________kg，释放的能量为________J。(计算结果保留两位有效数字，1u＝1.7×10－27kg解析：由ΔE＝Δmc2求解，Δm＝(1.0087＋1.0073－2.0136)u＝0.0024u＝0.0024×1.7×10－27＝4.1×10－30kgΔE＝Δmc2＝(4.1×10－30)×(3×108)2＝3.7×10－13J。答案：4.1×10－303.7×10－139．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是()A．核反应方程是eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋γB．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波长λ＝eq\f(h,m1＋m2－m3c2)解析：根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒可知该核反应方程为：eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H＋γ，故选项A错误；聚变过程中辐射出γ光子，质量亏损Δm＝m1＋m2－m3，故选项B正确；由质能方程知，辐射出的γ光子的能量E＝(m1＋m2－m3)c2，故选项C错误；由E＝eq\f(hc,λ)知，γ光子的波长λ＝eq\f(h,m1＋m2－m3c2)，故选项D错误。答案：B10．一个电子(质量为m、电荷量为－e)和一个正电子(质量为m、电荷量为e)，以相等的初动能Ek相向运动，并撞到一起，发生“湮灭”，产生两个频率相同的光子，设产生的光子频率为ν，若这两个光子的能量都为hν，动量分别为p和p′，下面关系中正确的是()A．hν＝mc2，p＝p′B．hν＝eq\f(1,2)mc2，p＝p′C．hν＝mc2＋Ek，p＝－p′D．hν＝eq\f(1,2)(mc2＋Ek)，p＝－p′解析：能量守恒定律和动量守恒定律为普适定律，故以相等动能相向运动发生碰撞而湮灭的正负电子总能量为：2Ek＋2mc2，化为两个光子后，总动量守恒，为零，故p＝－p′，且2Ek＋2mc2＝2hν，即hν＝Ek＋mc2。答案：C11．原来静止的原子核eq\o\al(a,b)X发生α衰变时，放出α粒子的动能为E0。假设衰变时产生的能量全部以动能的形式释放出来，则在此衰变过程中的质量亏损是()解析：α粒子与新核质量之比为eq\f(4,a－4)；衰变过程满足动量守恒，有mαvα＝m新v新，即α粒子与新核动量大小相等，根据动量和动能的关系p2＝2mEk可知，新核的动能为eq\f(4,a－4)E0。由质能方程ΔE＝Δmc2，得Δm＝＝，D项正确。答案：D12．静止的氮核eq\o\al(14,7)N被速度是v0的中子eq\o\al(1,0)n击中生成甲、乙两核。已知甲、乙两核的速度方向同碰撞前中子的速度方向一致，甲、乙两核动量之比为1∶1，动能之比为1∶4，它们沿垂直磁场方向进入匀强磁场做圆周运动，其半径之比为1∶6。问：甲、乙各是什么核，速度各是多大？写出核反应方程。解析：设甲、乙两核的质量分别为m甲、m乙，电荷量分别为q甲、q乙。由动量与动能关系p＝eq\r(2mEk)和p甲＝p乙，可得m甲∶m乙＝Ek乙∶Ek甲＝4∶1又由R＝eq\f(mv,Bq)＝eq\f(p,Bq)，可得q甲∶q乙＝R乙∶R甲＝6∶1因为m甲＋m乙＝15m0，q甲＋q乙＝7所以m甲＝12m0，m乙＝3m0，q甲＝6e，q乙甲为eq\o\al(12,6)C，乙为eq\o\al(3,1)H由动量守恒定律，可得m0v0＝m甲v甲＋m乙v乙将m甲＝12m0，m乙＝3m0代入，解得v甲＝eq\f(v0,24)，v乙＝eq\f(v0,6)核反应方程为eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(3,1)H。答案：甲为eq\o\al(12,6)C，乙为eq\o\al(3,1)H'甲的速度v甲＝eq\f(v0,24)，乙的速度v乙＝eq\f(v0,6)'核反应方程为eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(3,1)H第六节课后课时精练1．下列说法正确的是()A．裂变与衰变相同，也能自发进行B．铀块的体积对链式反应有影响C．核电站应用的是原子核的天然放射性D．核反应堆中链式反应速度可人工控制E．核电站用的核燃料必须是纯铀棒F．核武器——原子弹，应用的是重核裂变解析：裂变不能自发进行，A错，原子核的天然放射较慢，C错。答案：BDF2．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是()A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度解析：镉棒并不能释放中子，也不能使中子减速，对铀核裂变也没有阻碍作用，而是利用其对中子吸收能力强的特点，控制中子数量的多少而控制核反应速度，故C正确。答案：C3．关于重核的裂变，以下说法中正确的是()A．一种重核只能存在一种裂变方式B．一种重核可以有多种裂变方式C．重核核子的平均质量比中等质量核的核子的平均质量大，因而裂变时，存在质量亏损，释放大量核能D．中等质量核的核子平均质量比重核的核子平均质量大，因而裂变时存在质量亏损，释放大量核能解析：一种重核可以有多种裂变方式，A错，B对，重核核子的平均质量比中等质量核的核子的平均质量大，C对，D错。答案：BC4．下列说法中正确的是()A．核能发电对环境的污染比火力发电要小B．核能发电对环境的污染比火力发电要大C．所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能D．核能是非常清洁的能源，无任何污染解析：目前核电站都用核裂变，其原料是铀，且核裂变在核反应堆中应用的是比较清洁的能源，但也有一定的污染，故A、C正确，B、D错误。答案：AC5．下列核反应中，表示核裂变的是()A.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeB.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,56)Ba＋eq\o\al(94,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(14,)6C→eq\o\al(14,)7N＋0－1eD.eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,)6C＋eq\o\al(1,0)n解析：裂变是重核分裂成中等质量的原子核的核反应，选项B正确。选项A为α衰变，选项C为β衰变，选项D为发现中子的人工核转变。答案：B6．人类通过链式反应来利用核能的方式有下列哪两类()A．利用可控制的快中子链式反应，制成原子弹B．利用不可控制的快中子链式反应，制成原子弹C．利用可控制的慢中子链式反应，建成原子反应堆D．利用不可控制的慢中子链式反应，建成原子反应堆解析：原子弹爆炸时，铀块的体积大于临界体积，快中子直接被铀核吸收，发生裂变反应，放出核能，链式反应速度不可控制，极短的时间内释放出大量的核能；原子反应堆释放核能的速度是稳定的，链式反应的速度可以控制，因此答案选B、C。答案：BC7．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．使反应速度加快D．控制反应速度，调节反应速度的快慢解析：在核反应堆中石墨起变快中子为慢中子的作用，镉棒起吸收中子、控制反应速度、调节功率大小的作用。答案：D8．一个eq\o\al(235,92)U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程式为eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n，X原子核中含有多少个核子？多少个中子？解析：X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，中子数为140－(92－38)＝86个。答案：140869．1个铀235吸收1个中子发生核反应时，大约放出196MeV的能量，则1g纯铀235完全发生核反应放出的能量为(NA为阿伏加德罗常数)()A．NA×196MeVB．235NA×196MeVC．235×196MeVD.eq\f(NA,235)×196MeV解析：1g纯铀235物质的量为eq\f(1,235)mol，其包含的铀核数为eq\f(NA,235)，故其完全反应放出的能量为eq\f(NA,235)×196MeV，D正确。答案：D10.eq\o\al(235,92)U受中子轰击时会发生裂变，产生eq\o\al(141,)56Ba和eq\o\al(92,36)Kr，同时放出200MeV的能量。现要建设发电能力是50万千瓦的核电站，用eq\o\al(235,92)U作为原子锅炉的燃料。假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多大？(阿伏加德罗常数为6.02×1023mol－1)解析：铀235释放的能量等于一天发电的电能。计算出50万千瓦的核电站一天发出的电能，也就是一天所需的铀235释放的核能，进而求得铀235的质量。先根据发电功率计算出每天应发电能的总量为：E＝24×3.6×103×P＝4.32×1013J。要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目为n＝eq\f(4.32×1013,2×108×1.6×10－19)＝1.35×1024。则对应的质量为m＝eq\f(n,NA)·μ＝eq\f(1.35×1024,6.02×1023)×235×10－3kg＝0.527kg。答案：0.527kg11．一个钚的同位素eq\o\al(239,94)Pu静止在匀强磁场中，离子垂直于磁场方向释放一个α粒子，变成铀的同位素，同时辐射能量为E＝0.09MeV的光子。钚离子质量为M0＝238.999655u，α粒子质量m＝4.001509u，反冲铀核质量为M＝234.993470u。(1)写出核衰变方程；(2)α粒子和铀核的动能各是多少MeV。解析：(1)eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(235,92)U＋E(2)α粒子和反冲核的总动能为Eα＋EU＝(M0－m－M)×931.5－E＝4.26MeV不计光子动量，根据动量守恒，α粒子和反冲核动量大小相等，方向相反，而动能Ek＝eq\f(p2,2m)所以eq\f(Eα,EU)＝eq\f(M,m)则α粒子动能Eα＝eq\f(M,M＋m)(Eα＋EU)＝4.19MeV铀核动能EU＝eq\f(m,M＋m)(Eα＋EU)＝0.07MeV。答案：(1)eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(235,92)U＋E(2)4.19MeV0.07MeV12．处于静止状态的某原子核X，发生α衰变后变成质量为M的原子核Y，被释放的α粒子垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，测得其圆周运动的半径为r，设α粒子质量为m，质子的电荷量为e，试求：(1)衰变后α粒子的速率vα和动能Ekα；(2)衰变后Y核的速率vY和动能EkY；(3)衰变前X核的质量MX。解析：(1)因为Bqvα＝meq\f(v\o\al(2,α),r)，α粒子的带电荷量为q＝2e，有vα＝eq\f(2Ber,m)，Ekα＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,α)＝eq\f(2B2e2r2,m)。(2)由动量守恒mvα－MvY＝0，所以vY＝eq\f(2Ber,M)，EkY＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,Y)＝eq\f(2B2e2r2,M)。(3)由质能方程：ΔE＝Δmc2，而ΔE＝Ekα＋EkY，所以Δm＝eq\f(2B2e2r2,c2)(eq\f(1,m)＋eq\f(1,M))，衰变前X核的质量：MX＝m＋M＋Δm＝m＋M＋eq\f(2B2e2r2,c2)(eq\f(1,m)＋eq\f(1,M))。答案：(1)eq\f(2Ber,m)eq\f(2B2e2r2,m)(2)eq\f(2Ber,M)eq\f(2B2e2r2,M)(3)m＋M＋eq\f(2B2e2r2,C2)(eq\f(1,m)＋eq\f(1,M))第七八节课后课时精练1.下列说法正确的是()A.聚变是裂变的逆过程B.聚变需要一个高温条件，因此聚变吸收能量，反应后质量会增加C.核武器氢弹是由原子弹引爆的D.质子、中子都是强子，其中质子是最早发现的强子E.光子很轻，没有静止质量，故光子属于轻子F.夸克模型指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷解析：聚变并非裂变逆过程，聚变释放能量，AB错，光子属于基本粒子，E错。答案：CDF2.关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是()A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多B．聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量大C．聚变反应中粒子的比结合能变小D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增加解析：在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多。但平均每个核子释放的能量一定大，故A错误，B正确；由于聚变反应中释放出巨大能量，则比结合能一定增加，质量发生亏损，故C、D错误。答案：B3.发生轻核聚变的方法是()A.用中子轰击B.保持室温环境，增大压强C.把物质加热到几百万摄氏度以上的高温D.用γ光子照射解析：轻核聚变的条件是高温，C对。答案：C4.热核反应是一种理想能源的原因是()A．就每一个核子平均来说，比重核裂变时释放的能量多B．对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理C．热核反应的原料在地球上储量丰富D．热核反应的速度容易控制解析：热核反应速度不易控制，D错。答案：ABC5.关于粒子，下列说法正确的是()A．电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子B．强子都是带电的粒子C．夸克模型是探究三大类粒子结构的理论D．夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位解析：由于质子、中子是由不同夸克组成的，它们不是最基本的粒子，不同夸克构成强子，有的强子带电，有的强子不带电，故A、B错误；夸克模型是研究强子结构的理论，不同夸克带电不同，分别为＋eq\f(2,3)e和－eq\f(e,3)，说明电子电荷不再是电荷的最小单位，C错误，D正确。答案：D6.[2014·河北石家庄检测]2002年，美国《科学》杂志评出的《2001年世界十大科技突破》中，有一次是加拿大萨德伯里中微子观测站的结果，该站揭示了失踪的部分中微子在运动过程中转化为一个μ子和一个τ子。在上述研究中有以下说法，正确的是()①若发现μ子和中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定相反②若发现μ子和中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能一致③若发现μ子和中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定一致④若发现μ子和中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能相反A.①③ B.②③C.③④ D.①②解析：中微子在转化为μ子和τ子的前后过程中满足动量守恒定律。答案：B7.现在科学家正在设法寻找“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”组成的，则反α粒子的符号是()A.eq\o\al(4,2)He B.eq\o\al(－4,2)HeC.eq\o\al(4,－2)He D.eq\o\al(－4,－2)He解析：反物质是质量相同，而电荷及其他一些物理性质相反的粒子，α粒子的符号为eq\o\al(4,2)He，因而反α粒子的质量数为4，而电荷数为－2，符号为eq\o\al(4,－2)He，A、B、D错，C对。答案：C8.太阳能的产生是由于太阳内部所发生的一系列核反应形成的，其主要的核反应过程可表示为()A．4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)eB.eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,)8O＋eq\o\al(1,1)HC.eq\o\al(235,)92U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(238,)92U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He解析：太阳内部发生的核反应主要是轻核聚变，是轻核反应生成较大核的过程，A正确；B是人工核反应的方程，C是裂变反应方程，D是衰变反应方程，B、C、D不正确。答案：A9.氘和氚发生聚变反应的方程式是21H＋31H→42He＋10n＋17.6MeV，若有2g氘和3g氚全部发生聚变，NA为阿伏加德罗常数，则释放的能量是()A．NA×17.6MeV