第五章 原子核 期末热身卷
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. 下列说法中正确的( )
A. 汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构
B. 氡的半衰期为天，若有个氡原子核，经过天就只剩下个
C. 按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加
D. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
2. 关于天然放射现象，叙述正确的是( )
A. 若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少
B. 衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
C. 在、、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强
D. 铀核衰变为铅核的过程中，要经过次衰变和次衰变
3. 关于核反应和核能，下列说法正确的是( )
A. 核子结合成原子核时，要克服核力做功，从外界吸收能量
B. 原子核分解为核子时，总质量数减少，向外界释放能量
C. 重核裂变释放出能量，的结合能比的大
D. 放射性原子核衰变为原子核，需要经次衰变和次衰变
4. 据悉我国第四代反应堆钍基熔盐堆能源系统研究已获重要突破。该反应堆以钍为核燃料，钍俘获一个中子后经过若干次衰变转化成铀；轴的一种典型裂变产物是钡和氪，同时释放巨大能量。下列说法正确的是（ ）
A. 钍核有个中子，个质子
B. 铀核裂变的核反应方程为
C. 放射性元素衰变的快慢与核内部自身因素无关，由原子所处的化学状态和外部条件决定
D. 重核分裂成中等大小的核，核子的比结合能减小
5. 人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法错误的是( )
A. 由图可知，原子核和聚变成原子核时会有质量亏损要放出能量
B. 由图可知，原子核裂变成原子核和时会有质量亏损，要放出核能
C. 已知原子核裂变成原子核和时放出的射线能使某金属板逸出光电子若增加射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大
D. 在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度
6. 铀核裂变的产物是多样的，一种典型的情形是生成钡和氪，同时放出个中子，核反应方程是，以下说法正确的是( )
A. 该反应质量数守恒，没有质量亏损
B. 的中子数比的多个
C. 的比结合能比的大
D. 的结合能比的大
7. 放射性元素的原子核往往需要经历一系列的衰变和衰变才能达到稳定的状态，如。若、、和的质量分别用、、和表示。则下列说法正确的是( )
A. 在中，，
B. 衰变过程中释放出的射线比射线的穿透能力强
C. 个核经过个半衰期后还剩个核
D. 一个核衰变成一个核释放的核能为
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. 年月日，“中国核潜艇之父”----黄旭华获评全国道德模范，颁奖典礼上，习总书记为他“让座”的场景感人肺腑，下列说法中正确的是( )
A. 目前核潜艇和核电站都是利用重核裂变提供能源
B. 重核裂变反应又叫热核反应
C. 铀核裂变后的新核比铀核的比结合能小
D. ，式中
9. 年月日，携带“月壤”的“嫦娥五号”返回器成功着陆。“月壤”中的氦是目前为止最理想的核聚变能源，它是一种高效、清洁、安全的核燃料，其参与的一种核反应为，其中辐射出一个光子。已知质子、氦、氦的质量分别为、、，普朗克常量为，真空中的光速为，则下列说法正确的是( )
A. 的比结合能比的小
B. 目前核电站使用的核燃料是
C. 辐射出的光子的能量
D. 辐射出的光子的波长
10. 现有两动能均为的在一条直线上相向运动，两个发生对撞后能发生核反应，得到和新粒子，且在核反应过程中释放的能量完全转化为和新粒子的动能。已知的质量为，的质量为，新粒子的质量为，核反应时质量亏损释放的核能约为如果涉及计算，结果保留整数）。则下列说法正确的是( )
A. 核反应方程为
B. 核反应前后不满足能量守恒定律
C. 新粒子的动能约为
D. 的动能约为
三、填空题：本题共2小题，每空3分，共12分。
11. 铀)核发生衰变后产生钍和另一个原子核，衰变方程为_____________；
铝核俘获一个粒子后放出一个中子，核反应方程为______________．
12. 图为查德威克发现新粒子的实验装置，用放射性元素发出的粒子轰击铍会产生粒子流，用粒子流轰击石蜡，会放出粒子流，则为______ ，为______ 。
四、计算题：本题共3小题，13题12分，14题15分，15题15分，共42分。
13. 放射性同位素被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古代生物体的年代，此项研究获得年诺贝尔化学奖。
宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成，很不稳定，易发生衰变，其半衰期为年，放出射线，试写出有关核反应方程；
若测得一古生物体遗骸中含量只有活体中的，则此遗骸的年代约有多少年？
14. 已知氘核的质量为，中子的质量为，核的质量为．
写出两个氘核聚变成核的反应方程．
计算上述核反应中释放的核能．
若两个氘核以相等的动能做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的核和中子的动能各是多少？
15. 用速度大小为的中子轰击静止的锂核，发生核反应后生成氚核和粒子。生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反，氚核与粒子的速度之比为：，中子的质量为，质子的质量可近似看成，光速为。
写出核反应方程；
求氚核和粒子的速度大小；
若核反应过程中放出的核能全部转化为粒子和氚核的动能，求出质量亏损。
答案解析
【答案】
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
8. 9. 10.
11. ；；
12. 中子；质子
13. 解：根据电荷数守恒、质量数守恒知，核反应方程为：，衰变方程为：。
活体中含量不变，生物死亡后，开始衰变，设活体中的含量为，遗骸中为，
则由半衰期的定义得：，即，解得，所以年。
14. 解：根据电荷数守恒、质量数守恒得：
在核反应中质量的亏损为：所以释放的核能为：
反应前总动量为，反应后总动量仍为，所以氦核与中子的动量相等。
由得：
由能量守恒定律得：
由可以算出：， 。
15. 解：根据质量与电荷数守恒，则有：；
由动量守恒定律得：；
由题意得：：，
解得：，
氚核和粒子的动能之和为
释放的核能为
；
由爱因斯坦质能方程得，质量亏损为
；
【解析】
1. 解：、汤姆生发现了电子，认为原子是枣糕式模型．故A错误．
B、半衰期是对大量原子核的统计规律，对于单个或者少数是不成立的．故B错误．
C、氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子能量增大，根据知，动能减小．故C正确．
D、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，又称热核反应．故D错误．
故选：
汤姆生发现电子，认为原子是枣糕式模型；太阳辐射的能量来自太阳内部的聚变反应；轨道半径越大，原子能量越大，根据库仑引力提供向心力，比较电子速度的变化，从而得知动能的变化；半衰期是对大量放射性元素的统计规律，是由元素本身决定，与原子核所处环境、状态无关．
本题考查了能级跃迁、原子结构、核反应等基础知识点，难度不大，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点，注意半衰期是对大量放射性元素的统计规律，及原子核式结构的提出者．
2. 解：、半衰期由原子核自身决定，与外界因素无关，故A错误；
B、所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的，故B错误；
C、在、、这三种射线中，电离本领依次减弱，穿透本领依次增强，故C正确；
D、根据质量数守恒和电荷数守恒，铀核衰变为铅核的过程中，设发生次衰变，次衰变，衰变方程为：
则：，解得：
又：，得：
即要经过次衰变和次衰变，故D错误。
故选：。
半衰期由原子本身决定，与外界环境无关，衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的，、、这三种射线中，电离本领依次减弱，穿透本领依次增强，根据守恒方程判断，从而即可求解．
本题考查影响半衰期的因素、掌握衰变的本质、注意射线的特性，及掌握核反应方程书写规律．
3. 【分析】
本题考查了核反应和核能，知道在核反应过程中满足电荷数守恒和质量数守恒。
【解答】
A.核子结合成原子核时，核子间的核力做正功，所以要向外界释放能量，项错误；
B.原子核分解为核子时，向外界吸收能量，但总质量数不变，项错误；
C.重核裂变过程释放出能量，组成原子核的核子越多，一般结合能越大，项错误；
D.设经过次衰变和次衰变后变为，根据电荷数和质量数守恒可得和，解得，，即放射性原子核经过次衰变和次衰变后变为，项正确。
故选D。
4. 【分析】
原子核常用表示，表示核的质量数，表示核的电荷数；核裂变方程遵循质量数守恒、电荷数守恒；放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，与原子所处的化学状态和外部条件无关；使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核的比结合能均会增大。
本题主要考查了半衰期、核反应方程、结合能以及原子核的组成等的应用，难度一般，基础题。
【解答】
A.原子核常用表示，表示核的质量数，表示核的电荷数，所以钍核有个质子，个中子，故A错误；
B.铀核裂变的核反应方程为 ，核裂变方程遵循质量数守恒、电荷数守恒，故B正确；
C.放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故C错误；
D.比结合能越大的原子核越稳定，如果使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核的比结合能均会增大，故D错误。
故选B。
5. 解：、由图象可知，和核子的平均质量大于核子的平均质量，原子核和聚变成原子核时，核子总质量减小，有质量亏损，要释放出核能，故A正确；
B、由图象可知，的核子平均质量大于与核子的平均质量，原子核裂变成原子核和时会有质量亏损，要放出核能，故B正确；
C、光电子的最大初动能是由入射光的频率决定的，与入射光的强度无关，增加入射光的强度，光电子的最大初动能不变，故C错误；
D、在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度，故D正确。
故选C。
根据图象判断出各原子核质量关系，然后判断发生核反应时质量变化情况，最后根据质能方程分析答题；为了控制核反应速度，常在铀棒之间插入镉棒；
解决该题的关键是能根据图象正确读出各种原子核的平均质量大小关系，掌握核反应中镉棒所起到的作用，知道影响光电效应现象中最大初动能的因素。
6. 【分析】
核反应前后质量数和电荷数都守恒，但质量不守恒，有质量亏损；比结合能越大，原子核越稳定；而原子核的结合能与核子数有关。
解决本题的关键是知道核反应前后质量数和电荷数都守恒，在重核裂变的过程中有质量亏损，向外放出能量。同时要明确，在所有的核反应中，质量数是守恒的，但质量不守恒，二者不可混淆。
【解答】
A.该反应质量数守恒、电荷数守恒，但有质量亏损，故A错误；
B.的中子数为个，的中子数为个，所以的中子数比的多个，故B错误；
C.比结合能越大，原子核越稳定，所以的比结合能比的小，故C错误；
D.原子核的结合能随核子数的增大而增大，故的结合能比的大，故D正确。
故选D。
7. 【分析】
由质量数和电荷数守恒可知，每经过一次衰变，电荷数少，质量数少，每经过一次衰变就会有一个中子转变为质子，同时放出一个电子，同时电荷数增加；射线的穿透力最弱；半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用；根据质能方程计算释放的核能。
【解答】
A.由质量数和电荷数守恒可知，每经过一次衰变，质量数少，电荷数减少，所以需经过次衰变，每经过一次衰变就会有一个中子转变为质子，同时放出一个电子，同时电荷数增加，所以共经过次衰变，故 A正确；
B. 由于在三种射线中， 射线的穿透力最弱，所以衰变过程中释放出的射线的穿透能力比弱，故B错误；
C.半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对于少数的原子核不适用，故 C错误；
D.由质能方程可知，释放的核能为，D错误。
故选：．
8. 【分析】
该题主要考查核裂变、核聚变和比结合能等相关知识。熟知各相关概念是解决本题的关键。
核潜艇和核电站都是利用重核裂变释放的核能的；轻核聚变又叫热核反应；比结合能越小表示原子核中的核子结合得越不牢固；根据质量数守恒和电荷数守恒求解。
【解答】
A.核潜艇和核电站都是利用重核裂变释放的核能来提供能源的，故A正确；
B.轻核聚变又叫热核反应，故B错误
C.比结合能是结合能与核子数的比值，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越不牢固；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，核裂变后的新核更稳定，故比结合能更大，故C错误
D.根据质量数守恒知，故D正确；
故选AD。
9. 【分析】
本题考查了原子核的结合能、裂变反应和聚变反应、质量亏损、爱因斯坦质能方程；本题涉及的知识点多，关键平时要多掌握基础知识。
比结合能大的原子核稳定；
核电站采用重核裂变发电；
由爱因斯坦的质能方程和光子的能量公式分析辐射出的光子的能量和波长。
【解答】
A.核聚变过程中，质量亏损，释放核能，则新生成物的原子核更加稳定，原子核越稳定，比结合能越大，故的比结合能比的比结合能大，故A正确；
B.目前核电站都采用铀核裂变反应发电，故B错误；
C.根据爱因斯坦质能方程知，辐射的光子能量，故C错误；
D.根据得，波长，故D正确。
故选AD。
10. 【分析】
根据质量数和电荷数守恒，书写核反应方程；
核反应前满后足能量守恒定律 ；
根据质能方程求出质量亏损，再根据爱因斯坦质能方程求解核反应释放出的能量，结合动量守恒求解粒子动能。
核反应遵守两大基本规律：能量守恒定律和动量守恒定律，注意动量守恒定律的矢量性。
【解答】
A.由核反应过程中的质量数守恒和电荷数守恒可知：，则新粒子为中子，故A错误；
B.核反应过程中有质量亏损，释放能量，仍然满足能量守恒定律，故B错误；
由题意可知：，根据核反应中系统的能量守恒有：，根据核反应中系统的动量守恒有：，由，可知，解得：，，故CD正确。
故选CD。
11. 根据质量数守恒和电荷数守恒即可写出正确的核反应方程，熟记物理学史上的典型核反应方程将有助于快速解决此类问题。
12. 解：用放射源钋的射线轰击铍时，能发射出一种穿透力极强的中性射线，这就是所谓铍“辐射”，即中子流，中子轰击石蜡，将氢中的质子打出，即形成质子流。
故答案为：中子，质子
天然放射性元素钋放出的射线轰击铍时会产生高速中子流，轰击石蜡时会打出质子．
本题考查了天然放射现象，核反应产生的粒子．
13. 解：根据电荷数守恒、质量数守恒知，核反应方程为：，衰变方程为：。
活体中含量不变，生物死亡后，开始衰变，设活体中的含量为，遗骸中为，
则由半衰期的定义得：，即，解得，所以年。
14. 对于核反应书写核反应方程，要抓住微观粒子的碰撞，相当于弹性碰撞，遵守两大守恒：动量守恒和能量守恒。
根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程；
通过爱因斯坦质能方程求出在核反应中释放的核能；
根据动量守恒、能量守恒求出反应中生成的核和中子的动能。
解：根据电荷数守恒、质量数守恒得：
在核反应中质量的亏损为：所以释放的核能为：
反应前总动量为，反应后总动量仍为，所以氦核与中子的动量相等。
由得：
由能量守恒定律得：
由可以算出：， 。
15. 根据质量数和电荷数守恒，书写核反应方程；
根据动量守恒定律求解氚核和粒子的速度大小；
根据动能表达式，结合爱因斯坦质能方程求解核反应释放出的能量，再求出质量亏损。
考查核反应方程书写规律，与质能方程的内容，掌握核反应遵守两大基本规律：能量守恒定律和动量守恒定律，注意动量守恒定律的矢量性。
解：根据质量与电荷数守恒，则有：；
由动量守恒定律得：；
由题意得：：，
解得：，
氚核和粒子的动能之和为
释放的核能为
；
由爱因斯坦质能方程得，质量亏损为
；
第1页，共1页
