第五章《原子核》单元测试
学校_______________ 姓名_______________ 班级____________ 考号_______________
评卷人得分
一、单选题（共21分）
1．（本题3分）下列关于放射线的说法中不正确的是（ ）
A．放射线可以用来进行工业探伤
B．放射线可以使细胞发生变异
C．放射同位素可以用来做示踪原子
D．放射线对人体无害
2．（本题3分）下列说法中正确的是（ ）
A．若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n =6能级向n= 2能级跃迁时辐射出的光能使该金属发生光电效应
B．玻尔通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型
C．原子核发生一次衰变，该原子的核外就失去一个电子
D．质子、中子、粒子的质量分别是m1、m2、m3，c为光速，则质子和中子结合成一个粒子释放的能量是
3．（本题3分）2023年4月12日，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。“人造太阳”主要利用了核聚变反应所释放的能量，其中一种聚变反应为两个核转变为一个核并放出一个X粒子，则X粒子是（ ）
A． B． C． D．
4．（本题3分）关于射线和衰变的规律，有如下几个观点：①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；②衰变所释放的电子是原子核外的电子发射出来而形成的③半衰期是放射性元素有半数核子发生衰变所需要的时间④8个氡原子经过两个半衰期的时间后，剩余2个氡原子；其中正确的观点有（ ）
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
5．（本题3分）某放射性元素X发生一次衰变、2次β衰变后的产物为Y，则下列判断正确的是（ ）
A．X与Y互为同位素 B．X比Y多6个核子
C．X比Y多5个中子 D．X比Y多4个质子
6．（本题3分）用轰击产生了m个某种粒子，核反应方程为+→++mX，则（ ）
A．方程式中的m=3
B．方程式中的X是粒子
C．该反应需要吸收热量
D．的比结合能一定大于的比结合能
7．（本题3分）已知氘核的比结合能为1.1MeV，氦核的比结合能为7.1MeV，则两个氘核结合成一个氦核时（ ）
A．释放出4.9MeV的能量 B．释放出6.0MeV的能量
C．释放出24.0MeV的能量 D．吸收4.9MeV的能量
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二、多选题（共12分）
8．（本题4分）太阳内部通过核反应释放出大量的能，其总功率达到。设太阳内部的核反应是由4个质子反应生成1个氢核同时放出2个中微子（中微子是质量远小于电子质量的中性粒子）和2个带电粒子，每一次这样的核反应质量亏损为，已知真空中的光速，则（ ）
A．该核反应是β衰变
B．该核反应不需要任何条件，可以自发进行
C．每分钟太阳产生中微子的个数约为个
D．该核反应生成物的总结合能大于反应物的总结合能
9．（本题4分）以下是有关近代物理学的若干叙述，其中正确的有（ ）
A．紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
B．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用
C．原子核式结构模型是由汤姆孙在粒子散射实验基础上提出的
D．关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象
10．（本题4分）下列说法中正确的是（ ）
A．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构
B．衰变成要经过6次α衰变和4次β衰变
C．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
D．对于某种金属，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大
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三、实验题（共18分）
11．（本题8分）（1）如图所示是研究光电效应规律的电路。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为 eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数 。（选填“为零”、或“不为零”）
（2）快中子增殖反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239（）很不稳定，经过 次β衰变后变成钚239（），写出该过程的核反应方程式： 。设静止的铀核发生一次β衰变生成的新核质量为M，β粒子质量为m，释放出的β粒子的动能为，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求一次衰变过程中的质量亏损 。
12．（本题10分）小明同学用自己所学的电学知识来测量一未知电流表A的内阻Rg和电压表内阻RV，他设计如图所示的电路图，可供选择的器材有：
A．待测电压表V，量程为3.0V，内阻为20~35kΩ
B．待测电流表A，量程为0.6A，内阻为0~10Ω
C．电阻箱R0，阻值范围为0~99999.9Ω
D．滑动变阻器R1，阻值范围0~1000Ω，额定电流为0.5A
E．滑动变阻器R2，阻值范围0~20Ω，额定电流为2A
F．电池组，电动势为6.0V，内阻为0.5Ω
G．单刀单掷开关、单刀双掷开关各一个，导线若干
(1)下面是主要的实验操作步骤的两个过程，将所缺的内容补充完整：
①测待测电流表A的内阻
根据电路图连接实物电路，并将滑动变阻器R的滑动触头置于最左端；闭合S1，将单刀双掷开关S2置于触点2，调节滑动变阻器R，使电压表V的指针指在刻度盘第N格，然后将单刀双掷开关S2置于触点1，调节电阻箱R0使电压表V的指针指在 ，记下此时电阻箱R0的阻值可测出电流表A的内阻Rg，这种方法是应用 法；
②测待测电压表V的内阻
将单刀双掷开关S2置于触点1，电阻箱的阻值调为零，闭合开关S1，调节滑动变阻器使电压表V的指针满偏，保持滑动交阻器R的滑动触头位置不变，调节电阻箱R0，使电压表V的指针指在 ，记下电阻箱R0的阻值，便测出电压表V的内阻等于此时电阻箱R0的阻值；
(2)实验器材除选择A、B、C、F、G外，滑动变阻器R应选用 （用器材前的字母表示）；
(3)采用此电路图测量电压表V的内阻，会导致测量值与真实值相比 （选填“偏小”、“偏大”或“不变”），主要原因是 。
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四、解答题（共49分）
13．（本题13分）一个静止的铀核衰变为钍核时释放出一个粒子X。
（1）写出核反应方程（标上质量数和电荷数）；
（2）已知铀核的质量3.853131×10-25kg，钍核的质量为3.786567×10-25kg，粒子X的质量为6.64672×10-27kg，光速c=3×108m/s，则衰变过程中释放的能量是多少焦耳（结果保留两位有效数字）
（3）若的半衰期是4.5×109年，假设一块矿石中含有2kg，经过45亿年后，还剩多少？
14．（本题12分）原来静止的氡核（）发生一次α衰变生成新核钋（），并放出一个能量为的光子。已知放出的α粒子动能为。忽略放出光子的动量，但考虑其能量。相当于931.5MeV。
（1）写出衰变的核反应方程；
（2）衰变过程中总的质量亏损为多少u？（结果保留3位有效数字）。
15．（本题14分）一个原来静止的锂核俘获一个速度为 ，的中子后，生成一个氚核和一个氦核，已知氚核的速度为，方向与中子的运动方向相反。
（1）请写出核反应方程；
（2）求出氦核的速度v2。
16．（本题10分）天文学家估测：太阳已有50亿年的历史了。有人认为：50亿年来，因释放核能而带来的太阳质量变化几乎可以忽略。请你计算太阳质量的变化ΔM并说明这种观点的合理性。可能用到的数据：太阳的质量约为太阳辐射的总功率为1年≈3×107秒
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】A．射线具有比较强的穿透性，可以用来进行工业探伤，故A正确，不符合题意；
BD．射线具有比较的能量，可以使细胞发生变异，对人体有害，故B正确，不符合题意；D错误，符合题意；
C．放射性同位素可以利用它的放射性的特点，用来做示踪原子，故C正确，不符合题意。
故选D。
2．D
【详解】A．从辐射的光子能量大于从辐射的光子能量，根据光电效应方程可知从辐射的光子能量不能使该金属发生光电效应，A错误；
B．卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，B错误；
C．衰变的实质是原子核中的一个中子转化为一个质子的同时放出一个电子，与核外电子无关，C错误；
D．根据质能方程可知两个质子和两个中子结合成一个粒子释放的能量是，D正确。
故选D。
3．A
【详解】根据质量数守恒和质子数守恒可知，核反应方程为
即X粒子是。
故选A。
4．A
【详解】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，所以①正确；
β衰变所释放的电子是原子核内的一个中子转化为质子，而释放出的电子，所以②错误；
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，所以③错误；
半衰期是一个统计规律的物理量，适合大量的原子核衰变规律，对于少量原子核不适用，所以④错误。
故选A。
5．A
【详解】X发生一次衰变放出的两个中子，两个质子，发生2次衰变，又减少两个中子，增加两个质子，因此共减少4个核子，减少4个中子，质子数不变，因此X与Y互为同位素。
故选A。
6．D
【详解】AB.由质量数和电荷说守恒可知m＝2，X是中子．故AB都错．
C. 重核裂变式反应是放热反应．故C错误．
D. 裂变后的产物比裂变前的稳定，越稳定比结合能越大，所以的比结合能一定大于的比结合能，故D正确．
7．C
【详解】根据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为
由于氘核的比结合能为1.1MeV，氦核的比结合能为7.1MeV，故结合前氘核的结合能为E1=2×1.1MeV，结合后氦核的结合能为E2=4×7.1MeV，故
ΔE=2E1-E2=-24.0MeV
负号表示释放能量。
故选C。
8．CD
【详解】A．该核反应是核聚变，不是β衰变，故A错误；
B．该核反应需要很高的温度，不可以自发进行，故B错误；
C．每分钟太阳产生中微子的个数
故C正确。
D．因为反应释放能量，该核反应生成物的总结合能大于反应物的总结合能，故D正确。
故选CD。
9．BD
【详解】A．紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的数目也随之增大，光电子的最大初动能不变，故A错误；
B．核力是短程力，每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，故B正确；
C．原子核式结构模型是由卢瑟福在粒子散射实验基础上提出的，故C错误；
D．关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象，故D正确；
故选BD．
10．BD
【详解】A.卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，但并不能说明原子核有复杂的结构，A错；
B.据α衰变、β衰变的实质可知→＋n＋m，则232=208+4n；90=82+2n-m；得n＝6，m＝4，故B正确；
C.β衰变中β射线是由原子核中的中子转变形成的，选项C错；
D.据光电效应方程Ek＝hν－W0得入射光频率ν越高，所产生的光电子的最大初动能Ek就越大，D正确．
11． 4.5 为零 2
【详解】（1）[1][2]根据光电效应方程可知
解得
光电子的最大初动能与入射光强度无关，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，光电子依然不能到达阳极，所以电流计的读数仍为零。
（2）[3] β衰变，电荷数增加1，质量数不变，铀239衰变成钚239，电荷数增2，质量数不变，知发生了2次β衰变．
[4] 该过程的核反应方程式为
[5] 运用动量守恒定律和能量守恒定律
解得
12． 刻度盘的第N格 替代 刻度盘的中央 E 偏大 增加了电阻箱的阻值后，使aP段的并联总电阻增大，aP两端的电压增大，电压表V两端电压由U减为，而电阻箱两端电压大于，造成测量值偏大
【详解】(1)①[1][2]当单刀双掷开关分别接1和2时，通过调节电阻箱的阻值使得两次电压表V的指针指在同一位置，则表明两次电路中电阻相同，即电阻箱的阻值等于电流表A的内阻，因此电压表V的指针应指在刻度盘的第N格，此方法是替代法；
②[3]在测量电压表V的内阻时，首先将电阻箱的阻值调为零，调节R的滑动触头使电压表V的示数满偏，然后保持滑动触头的位置不变，调节电阻箱R0的阻值使电压表V的指针指在刻度盘的中央，可认为电阻箱的阻值等于电压表V的内阻，此方法是半偏法．
(2)[4]由于滑动变阻器采用了分压式接法，因此滑动变阻器应选用最大阻值较小的E.
(3) [5][6]增加了电阻箱的阻值后，使aP段的并联总电阻增大，aP两端的电压增大，电压表V两端电压由U减为，而电阻箱两端电压大于，造成测量值偏大．
13．（1）；（2）8.7×10-13J；（3）1kg
【详解】（1）根据质量数和电荷数守恒，衰变方程为
（2）上述衰变过程的质量亏损为
放出的能量为
（3）总质量、衰变后剩余质量、衰变时间，半衰期之间关系为
代入解得
14．（1）；（2）
【详解】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒得衰变方程为
（2）忽略放出光子的动量，根据动量守恒定律
即新核钋（Po）的动量与α粒子的动量大小相等，又
可求出新核钋（Po）的动能为
由题意知，质量亏损对应的能量以光子的能量和新核、α粒子动能形式出现，衰变时释放出的总能量为
故衰变过程中总的质量亏损
15．（1）核反应方程：（2）
【详解】（1）核反应方程
（2）设氚核速度为v1，氦核的速度为v2，中子质量为m，则氚核质量为3m，氦核质量为4m；根据动量守恒定律得
mv0=3mv1+4mv2
代人数据得
v2=4×104m/s
16．见解析
【详解】50亿年太阳辐射的总能量为
根据质能方程
可知，50亿年太阳损失的总质量
损失的总质量和太阳质量之比
所以50亿年来，因释放核能而带来的太阳质量变化几乎可以忽略。
答案第1页，共2页
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