成都市第十七中学高中物理选修三第五章《原子核》测试卷(提高培优)

一、选择题

1．贝可勒尔在120 年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于核聚变的是（ ）

2341A．1H1H2He0n 1414C．6C7N01427301B．2He13Al13P0n 23511311031D．92U0n53I39Y20n

e

2．下列说法正确的是（ ） A．

232234U90ThX中X为电子，核反应类型为β衰变

234B．1H+1H2He+Y中Y为中子，核反应类型为人工核转变

235113690C．92U+0n54Xe+38Sr+K，其中K为10个中子，核反应类型为重核裂变 14417D．7N+2He8O+Z，其中Z为氢核，核反应类型为轻核聚变

3．141214

C发生放射性衰变变为14N，半衰期约为5700年。已知植物存活期间，其体内14C与

C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是（ ）

A．该古木的年代距今约为5700年 B．12C、13C、14C具有相同的中子数 C．14C衰变为14N的过程中放出α射线 D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变

4．2020年3月15日中国散列中子源利（CSNS）利用中子成像技术帮助中国科技大学进行了考古方面的研究。散射中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。CNSN是我国重点建设的大科学装置，将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源。下列关于中子研究的说法正确的是（ ）

1714A．α粒子轰击7N，生成8O，并产生了中子

B．

232U经过4次α衰变，2次β衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少了6个

C．放射性β射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗 D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度 5．静止的一氡核（ ） A．

22286Rn放出一个α粒子后变为一个新核，α粒子动能为Eα。若衰变放出

的能量全部变为新核和α粒子的动能。真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为

84Eα 86c2B．

86Eα 84c2C．

218Eα 222c2D．

222Eα 218c26．下列说法正确的是

A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫假设法 B．平均速度、瞬时速度以及加速度，是牛顿首先建立起来的

C．自然界的四个基本相互作用是：强相互作用、万有引力、弹力、电磁相互作用

xx，当△t极短时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该tt定义应用了物理的极限法

D．根据速度定义式v＝7．有一钚的同位素（ ）

A．放出的x粒子是2He C．该核反应是衰变反应 8．下列叙述中正确的是

A．牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了万有引力常量 B．奥斯特发现了电流的磁效应，总结出了电磁感应定律 C．美国科学家密立根通过油滴实验，测定出电子的荷质比

D．卢瑟福发现了质子，查德威克发现了中子，质子和中子统称为核子 9．下列哪些事实表明原子核具有复杂结构 A．粒子的散射实验 B．天然放射现象 C．阴极射线的发现 D．X射线的发现

10．关于天然放射线性质的说法正确的是（） A．γ射线就是中子流 C．β射线是高速电子流

242423994Pu核静止在匀强磁场中，该核沿与磁场垂直的方向放出x粒子后，

变成铀（U）的一个同位素原子核．铀核与x粒子在该磁场中的旋转半径之比为1：46，则

4B．放出的x粒子是1e

D．x粒子与铀核在磁场中的旋转周期相等

0B．α射线有较强的穿透性 D．电离本领最强的是γ射线

2411．11Na是人工产生的放射性元素，11Na产生后会自发的衰变为12Mg。关于11Na衰变为12Mg，下列描述正确的是（ ） A．上述核反应属于α衰变

B．11Na的半衰期随温度升高、压强增大而变小 C．上述核反应属于β衰变

D．11Na的半衰期随着数量的减少而增大 12．在β衰变中放出的电子来自( ) A．原子核外轨道上的电子 B．原子核内所含的电子

C．原子核内中子变成质子时放出的电子 D．原子核内质子变成中子时放出的电子

20623813．原子核92U在天然衰变为82Pb的过程中，所经过的衰变次数质子数减少的个数、

24242424中子数减少的个数依次为（ ） A．8、10、22

B．10、22、8

C．22、8、10

D．8、22、10

14．历史上，为了研究放射粒子的性质，科学家们做了大量的实验研究，下面四幅示意图中所表示的实验中是研究发射源产生不同射线的特性的是（ ）

A．

B．

C．

D．

234115．“人造太阳”实验中的可控热核反应的聚变方程是1H1H2He0n，反应原料氘2（1H）富存于海水中，氚（1H）可以用中子轰击锂核（3Li）得到，则关于中子轰击锂核（3Li）产生一个氚核（1H）和一个新核，下列说法正确的是（ ） A．该核反应方程为3Li0n2He1H

B．核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本领，但穿透能力较弱

C．在中子轰击锂核（3Li）的核反应生成物中有α粒子，故该核反应属于α衰变 D．核聚变的条件是要达到高温高压的热核反应状态，故核聚变过程不能释放出核能

66

336

6142二、填空题

16．核反应方程书写

（1）卢瑟福发现质子的核反应方程为∶ 7N+2He__________； __________。 （2）查德威克发现中子的核反应方程为∶ 4Be+2He?17．核电站利用核反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电。请解答以下问题，计算结果保留两位有效数字。

235(1)核反应堆中的“燃料”是92U，请完成核反应方程式：

1449423592901U10nSr54Xe100n；（_______）（________）

(2)铀核的质量mU为235.0439u，中子的质量mn为1.0087u，锶（Sr）核的质量mSr为

.9077u，氙（Xe）核的质量mXe为135.9072u，1u为1.661027kg，浓缩铀中铀

235的含量占2%。求一座100万千瓦的核电站每年（t3.15107s）大约需要多少吨浓缩铀？（________） 18．一静止的氡核

22286218222Rn衰变为钋核21884Po和α粒子，其中80Rn、84Po、α粒子的质量

分别为m1、m2、m3，设释放的核能全部转化钋核和α粒子的动能： (1)写出衰变方程式______； (2)求α粒子的动能______。

19．核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，

2359223592U是核电站常用的核燃料。

U受一个中子轰击后裂变成14456Ba和36Kr两部分，并产生___个中子。要使链式反应发

生，裂变物质的体积要____（选填“大于”、“等于”或“小于”）临界体积。

20．质子与中子发生核反应生成氘核，放出能量，其核反应方程为_______________；已知

27中子的质量mn1.674910kg，质子的质量mp1.67261027kg，氘核的质量

mD3.34361027kg，真空中的光速为3.00108m/s，则氘核的比结合能为________

（保留两位有效数字）。

21．不同的原子核的比结合能是不一样的，比结合能_________（填“越大”或“越小”）的原

23413子核越稳定，氘核和氚核聚变的核反应方程为1H+1H2He+0n，已知1H的比结合能是

22.78MeV，1H的比结合能是1.09MeV，42He的比结合能是7.03MeV，则该核反应所

_________（填“释放”或“吸收”）的能量为_________MeV。

22．如图所示实验装置可实现原子核的人工转变，当装置的容器内通入气体B时，荧光屏上观察到闪光。图中气体B是________，该原子核人工转变的核反应方程式是_________。

23．用中子轰击3Li发生核反应生成1H和粒子，并放出4.8Mev的能量（1u相当于

6

3931.5Mev的能量）

(1)写出核反应方程 _________________________________ ; (2)质量亏损为____________ u

(3)0n和3Li等值反向碰撞，则1H和粒子的动能之比 _____________________ .

16

324．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为：

13① 11H＋6C→7N ；

12②11H＋7N→6C＋X

试完成下列（1）、（2）（3）题：

（1）用上述辐射中产生的波长为λ=4×10-7m的单色光去照射 逸出功为W=3．0×10-19J金s，光在属材料铯时产生的光电子的最大初动能为________．（普朗克常量h=6．63×10-34J·

1512空气中的速度c=3×108m/s）（结果保留三位有效数字） （2）写出原子核X是：_________

13（3）已知原子核11H、6C、7N的质量分别为mH=1．0078u、mC=12．0000u、

12mN=13．0057u，1u相当于931MeV．则每发生一次上述聚变反应①所释放的核能___________（结果保留三位有效数字）

25．放射源中有三种不同的粒子，其中一种不带电，另两种分别带正负电荷，置于磁场中，相成如图三条轨迹，则带正电的粒子的轨迹是______，不带电的粒子的轨迹是______。

26．在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，把粒子符号分别填在下列核反应式的横线上。 (1)92U→90Th＋________； (2)4Be＋2He→6C＋________； (3)90Th→91Pa＋________；

(4)92U＋________→56Ba＋36Kr＋30n； (5)7N＋0n→6C＋________。

1423423423234412235141921114三、解答题

27．核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源。“国际热核聚变实验堆（ITER）计划”俗称”“人造太阳”，即为人工可控热核反应堆。该装置中发生的核聚变反应是1H和1H聚变生成2He，释放能量。1H可以自海水中提取，1H可由锂矿中制得。已知1H的质量为2.0141u，1H的质量为3.0160u，2He的质量为4.0026u，

1023234234n的质量为1.0083u，1uc2931.5MeV。

(1)写出该聚变的核反应方程；

(2)计算一次这样的热核反应过程释放出的能量；

(3)若将“人造太阳”产生的电能输送到城市，送电功率为P11.810kW，采用超高压输电，输电电压为U2500kV，而这种人造太阳发电机输出的电压为U118kV，要使输电线上损耗的功率小于输送电功率的5%，求输电线的总电阻。

2346623828．写出90Th（钍核）与29Cu（铜核）两种放射性元素的衰变方程。92U（铀核）

6222衰变为86Rn（氡核）要经过几次衰变，几次衰变？

29．静止在匀强磁场中的锂核3Li获一个速度为v0=7.7×104m/s的中子而发生核反应，反应中放出α粒子及一个新核，已知α粒子的速度大小为v2=2×104m/s，方向与反应前的中子速度方向相同，如图所示，设质子质量与中子质量相等。 (1)写出核反应方程式并求出新生核的速度；

(2)在图中画出α粒子与新生核的运动轨迹，并求出轨道半径之比； (3)α粒子旋转3周时，新生核旋转几周。

6

14112

30．静止的氮核7N被速度为v0的中子0n击中生成碳核子6C和另一种原子核甲，已知

126126C与甲核的速度方向与碰撞前中子的速度方向致，碰撞过程系统动量守恒，碰后碳核C与甲核的动量之比为1：1

(1)写出核反应方程式；

12(2)求6C与甲核的速度各是多大。