1、 第五章第五章 原子核原子核 第第 I I 卷（选择题）卷（选择题） 一、选择题（共一、选择题（共 48 分）分） 12021 年，日本政府决定 2 年后将福岛第一核电站的上百万吨核废水排入太平洋，此行为立刻遭到国际社 会的谴责和质疑。因为核废水中含有钴（ 60 27Co）等 63 种不能过滤的放射性物质。钴 60 会通过衰变生成镍 （ 60 28Ni） ，同时会放出 射线，其半衰期为 5.27 年，在医学上常用于癌症和肿瘤的放射治疗。下列说法不正 确的是（ ） A衰变方程为 60 27Co 60 28Ni+ 0 1 e，属于衰变 B钴 60 不可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收 C钻 60
2、 对肿瘤进行放射治疗是利用其衰变产生的射线 D温度升高钴 60 的半衰期不变 2关于原子物理的知识，下列说法正确的是（ ） A太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应 B放射性元素的半衰期与外界压强、原子的化学状态无关 C依据玻尔理论氢原子从高能级状态向低能级状态跃迁时会吸收光子 D卢瑟福粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构 3关于近代物理知识的描述，下列说法正确的是（ ） A温度越高，元素的半衰期越短 B核反应方程 6134 3012 nLiHHe为衰变 C原子核裂变过程，原子核的比结合能变大 D原子核聚变过程，原子核的比结合能变小 4下列说法正确的是（ ） A 151124 7162
3、NHCHe是衰变方程 B 2382344 92902 UThHe是核裂变反应方程 C射线是原子核外电子电离形成的，它具有中等的穿透能力 D90 232Th 经过 6 次衰变 4 次衰变后变化为 208 82 Pb 5氢弹的核反应方程为 234 112 HHHeX，下列说法正确的是（ ） A式中X为质子 B此核反应属于 衰变 C此核反应在超高温下才能发生 D核反应前、后核子的总质量不变 6下列说法正确的是（ ） A为了解释黑体辐射规律，爱因斯坦提出了能量量子化 B目前核电站多数是采用核聚变反应发电 C氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时，原子总能量增加 D卢瑟福通过对粒子散射实验
4、的研究，提出了原子的核式结构模型 7关于天然放射现象，以下叙述正确的是（ ） A若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小 B有 6 个放射性元素的原子核，当有 3 个发生衰变所需的时间就是该元素的半衰期 C在 、 衰变中伴随产生 射线，衰变前后的核子数不变但存在质量亏损 D铀核（ 235 92 U）衰变为铅核（ 236 82Pb）的过程中，要经过 8 次 衰变和 10 次 衰变 8对于核力，以下说法正确的是（ ） A核力是弱相互作用，作用力很小 B核力是强相互作用的表现，是强力 C核子之间的距离小于 15 0.8 10m 时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起 D人们对核力的了解很清楚，特
5、别是在小于 15 0.8 10m 时核力的变化规律更清楚 9用一个高速粒子 X 轰击一个锂核 7 3Li变成两个粒子，其核反应方程为 74 32 XLi2 He b a 。已知在这一核 反应过程中同时放出18MeV的能量，光速 8 3 10 m/sc ，电子所带电荷量 19 1.6 10Ce ，则下列说法正 确的是（ ） A 1a B0b C这一核反应过程的质量亏损为 29 3.2 10kg D这一核反应过程的质量亏损为 10 3.2 10kg 10以下说法正确的有（ ） A热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 B天然放射性元素衰变的快慢与化学、物理状态有关 C汤姆孙通过研究阴极射
6、线发现了电子，并精确测定了电子的电荷量 D普朗克根据黑体辐射的规律提出能量子的观点 11下列说法正确的是（ ） A单个核子结合为原子核时要释放出对应的结合能 B目前核电站工作的核反应是重核的裂变 C 衰变中发出的电子流来源于核外电子 D光具有波粒二象性，波长越长波动性越显著，波长越短粒子性越显著 121934 年，约里奥 居里夫妇用粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为 27430 13215 AlHePX，反应生成 物 30 15P像天然放射性元素一样发生衰变，放出正电子 0 1e，且伴随产生中微子 A Z ，核反应方程为 3030A 15141 0 Z PSie 。则下列说法正确的是（ ） A
7、核反应生成物 X 是质子 B中微子的质量数0A，电荷数0Z C当温度、压强等条件变化时，放射性元素 30 15P的半衰期随之变化 D正电子产生的原因是原子核内的质子转化为中子和正电子时释放出来的 第第 IIII 卷（非选择题）卷（非选择题） 二二、解答解答题（共题（共 52 分）分） 13请设计和绘制一个合理的表格，在表格中填入相关的内容，全面概括你对粒子分类的了解。 14碳 14 的半衰期是 5730 年。现有一具古代生物遗骸，其中碳 14 在碳原子中所占的比例只相当于现代生 物中的 1 4 ，请推算生物的死亡时间。 15某恒星的周年视差为0.25，1 月份和 7 月份地球移动的直线距离为
8、11 3 10 m，试估算该恒星离地球的 距离 16已知氘核的质量为 2.0141u，中子的质量为 1.0087u，氦核的质量为 3.0160u，1u 相当于 931.5MeV。 (1)写出两个氘核聚变成氦核的核反应方程； (2)计算上述核反应中释放的核能为多少 MeV（结果保留三位有效数字） ； (3)若两个氘核以相同的动能 0.35MeV 做对心碰撞即可发生上述反应，且释放的核能全部转化为机械能，则 反应后生成的氦核和中子的动能各为多少 MeV？ 参考答案参考答案 1A 【详解】 A. 衰变方程为 60 27Co 60 28Ni+ 0 1 e 属于 衰变，选项 A 错误，符合题意； B.
9、钴 60 半衰期较长，则不可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收，选项 B 正确，不符合题意； C. 钻 60 对肿瘤进行放射治疗是利用其衰变产生的射线，选项 C 正确，不符合题意； D. 外界条件不影响半衰期，则温度升高钴 60 的半衰期不变，选项 D 正确，不符合题意； 故选 A。 2B 【详解】 A太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，选项 A 错误； B放射性元素的半衰期与外界压强、原子的化学状态无关，选项 B 正确； C依据玻尔理论氢原子从高能级状态向低能级状态跃迁时会释放光子，选项 C 错误； D 卢瑟福粒子散射实验得出了原子的核式结构理论， 放射性现象的发现说明原子核内部具有复
10、杂的结构， 选项 D 错误。 故选 B。 3C 【详解】 A放射性元素的半衰期与外界条件无关，选项 A 错误； B核反应方程 6134 3012 nLiHHe为原子核的人工转变方程，选项 B 错误； C原子核裂变过程，放出能量，则原子核的比结合能变大，选项 C 正确； D原子核聚变过程，放出能量，则原子核的比结合能变大，选项 D 错误。 故选 C。 4D 【详解】 A衰变是放射性元素的原子核自发放出一个粒子而转变成新核的过程，其不需要其他粒子的轰击，该反应 是原子核的人工转变，故 A 错误； B 2382344 92902 UThHe 是衰变方程，故 B 错误； C射线是电子流，原子核内一个中
11、子衰变成一个质子和电子，它具有中等的穿透能力，故 C 错误； D每次衰变引起质量数减少 4，衰变不引起质量数的变化，由质量数的变化首先可确定 衰变次数为 6；而 6 次衰变引起核电荷数减少 12，而一次衰变引起核电荷数增加 1，因电荷数共减少了 8，故应发 生了 4 次衰变，故 D 正确。 故选 D。 5C 【详解】 A氢弹的核反应方程为 2341 1120 HHHen 式中 X 为中子，A 错误； B此核反应属于核聚变，不属于 衰变，B 错误； C核聚变的产生需要特别高的温度，C 正确； D核反应中要有大量的能量释放，所以有质量亏损，因此核反应前、后核子的总质量产生变化，D 错误。 故选 C
12、。 6D 【详解】 A普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，A 错误； B目前核电站都采用核裂变反应发电，B 错误； C按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时要辐射光子，原子总能量减 小，C 错误； D卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，D 正确。 故选 D。 7C 【详解】 A半衰期由原子核本身决定，与温度无关，故 A 错误； B半衰期是针对大量原子核而言才具有的规律，故 B 错误； C在 、 衰变中伴随产生 射线，衰变前后的核子数不变，因为衰变释放能量，根据 2 Emc 可知，反应前后存在质量亏损，故 C 正确； D由质量
13、数守恒知 2382064 8 经过 8 次 衰变，再由电荷数守恒知 92822 8 6 可知经过 6 次 衰变，故 D 错误。 故选 C。 8BC 【详解】 AB核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在 15 1.5 10m 之内，核力比库仑力大得多。 故 A 错误；B 正确； C核力在大于 15 0.8 10m 时表现为吸引力，且随距离增大而减小；在距离小于 15 0.8 10m 时，核力表现 为斥力，因此核子不会融合在一起。 故 C 正确； D人们对核力的了解还不是很清楚，这是科学家们奋力攻克的堡垒。 故 D 错误。 故选 BC。 9AC 【详解】 AB由于核反应前后质量数与电荷数均不变
14、，所以 1a ，1b，选项 A 正确、B 错误； CD由爱因斯坦质能方程 2 Emc 可得 619 29 2 8 18 101.6 10 kg3.2 10kg 3 10 m 选项 C 正确、D 错误。 故选 AC。 10AD 【详解】 A衍射是波的特性，说明中子具有波动性，故 A 符合题意； B天然放射性元素衰变的快慢由自生内部决定，与外界化学、物理状态无关，故 B 不符合题意； C汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，密里根精确测定了电子的电荷量，故 C 不符合题意； D普朗克根据黑体辐射的规律提出能量子的观点，故 D 符合题意。 故选 AD。 11ABD 【详解】 A单个核子结合为原子核时要释
15、放出对应的结合能，故 A 正确； B目前核电站工作的核反应是重核的裂变，也就是核裂变，故 B 正确； C 衰变时所释放的电子来源于原子核中子转变质子而放出的，故 C 错误； D光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著，故 D 正确； 故选 ABD。 12BD 【详解】 A根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，核反应生成物 X 质量数为 1，电荷数为 0，是中子，选项 A 错 误； B根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，中微子的质量数0A，电荷数0Z ，选项 B 正确； C温度、压强等条件对半衰期无影响，选项 C 错误； D正电子产生的原因是原子核内的质子转化为中子和正电子时释放出来
16、的，选项 D 正确。 故选 BD。 13见解析。 【详解】 对粒子进行分类，可分为强子、轻子、规范玻色子、希格斯玻色子，可绘制表格如下 强子 轻子 规范玻色子 希格斯玻色子 质子、中子等 电子、电子中微子、 子、子中微子、 子、子中微子 光子、中间玻色子 (W 和 Z 玻色子)、 胶 子 希格斯玻色子 1411460 年 【详解】 生物遗骸的碳 14 在碳原子中所占的比例只相当于现代生物中的 1 4 ，说明遗骸中碳 14 经历了漫长时间的衰 变，剩余的碳 14 的质量是开始时的 1 4 。因此有 1/2 1 0 0 1 24 T m mm 所以 1/2 211460tT （年） 1526 l.
17、y. 【详解】 如图所示，由题意 11 23 10 mR ，0.25，由于很小，故该恒星离地球距离可表示为 sin RR L 代入数据可得 17 2.47 10 m26l.yL 16(1) 231 120 2 HHen；(2) 3.26MeV；(3) 0.99MeV，2.97MeV 【分析】 【详解】 (1)聚变的核反应方程 231 120 2 HHen (2)核反应过程中的质量亏损为 m=2mD-（mHe+mn）=0.0035u 释放的核能为 E= mc2=0.0035 931.5MeV=3.26MeV (3)对撞过程动量守恒，由于反应前两氘核动能相同，其动量等值反向，因此反应前后系统的动量为 0即 0=mHevHe+mnvn 反应前后总能量守恒，得 22 0 11 2 22 nnHeHe m vvmEE 解得 EkHe=0.99MeV Ekn=2.97MeV