35第三章原子核练习题.doc

选修3-5 第三章 原子核 基础训练第1节原子核的组成与核力1某种元素的原子核用X表示，下列说法正确的是()A原子核的质子数为Z，中子数为A B原子核的质子数为Z，中子数为AZC原子核的质子数为A，中子数为Z D原子核的质子数为AZ，中子数为Z2关于核力的说法正确的是()A核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用 B核力就是电磁力C核力是短程力，作用范围在2×1015 m左右 D核力与电荷有关3下列说法正确的是()A质子和中子的质量不等，但质量数相等B质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子和中子的质量总和C同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同D中子不带电，所以原子核的总电荷量等于质子和电子的总电荷量之和4完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发现质子、中子和正电子的。(1)BHeN() (2)Be()Cn(3)Al()MgH (4)NHeO() (5)UTh()(6)Na()NaH (7)AlHen()；PSi()5已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226。试问：(1)镭核中有几个质子？几个中子？ (2)镭核所带的电荷量是多少？(3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？(4)Ra是镭的一种同位素，让Ra和Ra以相同的速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？第2、3节放射性_衰变及应用1一个原子核发生衰变时，下列说法中正确的是()A总质量数保持不变B总核子数保持不变 C总能量保持不变 D总动量改变2关于、三种射线，下列说法中正确的是()A射线是原子核自发发射出的氦核，它的穿透能力最强B射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透力C射线一般伴随着或射线产生，它的穿透力最强D射线是电磁波，它的穿透力最弱3.(福建高考)如图，放射性元素镭衰变过程中释放出、三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是_。(填选项前的字母)A表示射线，表示射线 B表示射线，表示射线C表示射线，表示射线 D表示射线，表示射线4.Th(钍)经过一系列衰变和衰变，变成Pb(铅)。以下说法正确的是()A铅核比钍核少8个质子 B铅核比钍核少16个中子C共经过4次衰变和6次衰变 D共经过6次衰变和4次衰变5.(江苏高考)氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤。它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一。其衰变方程是 Rn Po_。已知 Rn的半衰期约为3.8天，则约经过_天，16 g的 Rn衰变后还剩1 g。6(新课标全国卷)关于天然放射性，下列说法正确的是()A所有元素都可能发生衰变 B放射性元素的半衰期与外界的温度无关C放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D、和三种射线中，射线的穿透能力最强E一个原子核在一次衰变中可同时放出、和三种射线7放射性同位素C被考古学家称为“碳钟”，它可用来断定古生物的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖。(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成C，C不稳定，易发生衰变，放出射线，其半衰期为5730年。试写出有关的核反应方程。(2)若测得一古生物遗骸中C的含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代约有多少年？8.用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过40几种，而今天人工制造的同位素已达1 000多种，每种元素都有放射性同位素。放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面都得到广泛应用。(1)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放射线的贯穿作用 B放射线的电离作用 C放射线的物理、化学作用 D以上三个选项都不是 (2)图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图，如工厂生产的是厚度1 mm的铝板，在、三种射线中，你认为对铝板的厚度起主要作用的是_射线。(3)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素结晶是同一物质，为此曾采用放射性同位素14C作_。9.核能是一种高效的能源。(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳(见图3­3­2甲)。结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是_。(2)核反应堆中的核废料具有很强的放射性，目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中，然后()A沉入海底B放至沙漠 C运到月球 D深埋地下(3)图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射，当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图丙分析可知工作人员受到了_射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了_射线的辐射。10放射性同位素被用作示踪原子，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第4节原子核的结合能1下列关于结合能和比结合能的说法中正确的是()A核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大D中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大2.下列说法中正确的是()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Emc2可知，能量与质量之间存在着正比关系C核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成为能量D因在核反应中能产生能量，有质量的转化，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3中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD。现用光子能量E的射线照射静止氘核使之分解，反应方程为Dpn。若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是()A.(mDmpmn)c2E B.(mpmnmD)c2EC.(mDmpmn)c2E D.(mpmnmD)c2E4关于质能方程，下列哪些说法是正确的()A质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量B物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值C物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的5.如果要把O分成8个质子和8个中子，要给它多少能量？要把它分成4个He，要给它多少能量？已知的核子平均结合能是7.98 MeV，He的核子平均结合能是7.07 MeV。第5、6节 核_裂_变 与 聚 变1关于重核的裂变，以下说法正确的是()A核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量 B中子从铀块中通过时，一定发生链式反应C重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，但核子数不会减少D所有重核元素用中子轰击均能发生裂变反应2.我国秦山核电站第三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于U的裂变，现有4种说法：U原子核中有92个质子，有143个中子U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：UnXeSr2nU是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度，半衰期缩短一个U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×1011 J以上说法中正确的是()AB C D3.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4.铀核(U)裂变成钡(Ba)和氪(Kr)。已知U、Ba、Kr以及中子的质量分别是235.043 9 u、140.913 9 u、91.897 3 u和1.008 7 u。 (1)试写出铀核裂变反应方程，并计算1个235U核裂变时放出的核能；(2)我国秦山核电站的装机容量为3.0×105 kW，假如全部235U都能够发生这样的裂变，释放核能的1.2%可转化为电能，试由此估算电站1年要消耗多少U?5下列说法中正确的是()A聚变反应从外界吸收能量 B聚变反应向外界放出能量C聚变反应可以无条件地进行 D聚变反应必须使核之间的距离接近1015 m6.以下说法正确的是()A聚变是裂变的逆反应 B如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量C聚变必须将反应物加热至数百万摄氏度以上高温，显然是吸收能量 D裂变与聚变均可释放巨大的能量7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8.下列说法正确的是()A是裂变，是衰变，是聚变 B是聚变，是裂变，是衰变C是衰变，是裂变，是聚变 D是衰变，是聚变，是裂变9(北京高考)质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)()A(m1m2m3)c B(m1m2m3)c C(m1m2m3)c2 D(m1m2m3)c210我国自行设计并研制的“人造太阳”托卡马克实验装置运行获得重大进展，这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列，如图3­6­1所示。该反应所进行的聚变过程是HHHen，反应原料氘(H)富存于海水中，而氚(H)是放射性元素，自然界中不存在，但可以通过中子轰击锂核(Li)的人工核转变得到。(1)请把下列用中子轰击锂核(Li)产生一个氚核(H)和一个新核的人工核转变方程填写完整：_n_H。(2)在(1)中，每产生1 g氚的同时有多少个Li核实现了核转变？(阿伏加德罗常数NA取6.0×1023 mol1)(3)一个氚核和一个氘核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为5.6×1013 J，求该核聚变过程中的质量亏损。本章知识清单一、1.核反应常见核反应分为衰变、人工转变、裂变、聚变等几种类型：(1)衰变：衰变：UThHe(核内2H2nHe)衰变：ThPae(核内nH01e)衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。衰变反应的特点：衰变是原子核自发地转变成另一种原子核，反应物只有一个放射性核，生成物中除有一个新核外，还有粒子或粒子。(2)人工转变：7NHe8OH(发现质子的核反应) BeHe6Cn(发现中子的核反应)人工转变特点：以高能微观粒子轰击原子核为标志，反应物中除有一个原子核外，还有一个入射粒子，如粒子、质子、中子等。(3)裂变：UnBaKr3n裂变特点：质量较大的重核捕获中子分裂成两个以上中等质量的核，并放出几个中子。(4)聚变：HHHen聚变特点：反应物为n个质量较小的轻核，生成物包含一个质量较大的核。2核反应方程的书写(1)必须遵守电荷数守恒、质量数守恒规律，有些核反应方程还要考虑到能量守恒规律。(2)核反应方程中的箭头()表示核反应进行的方向，不能把箭头写成等号。(3)写核反应方程必须要有实验依据，决不能毫无根据地编造。(4)在写核反应方程时，应先将已知原子核和已知粒子的符号填入核反应方程一般形式的适当位置上；然后根据质量数守恒和电荷数守恒规律计算出未知核(或未知粒子)的电荷数和质量数；最后根据未知核(或未知粒子)的电荷数确定它们是哪种元素(或哪种粒子)，并在核反应方程一般形式中的适当位置填写上它们的符号。3.（1）.根据质量亏损计算核能方法一：用质能方程Emc2计算核能，其中m的单位取千克，E的单位是焦耳。方法二：根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即Em×931.5 MeV。其中m的单位是u，E的单位是MeV。（2）根据平均结合能计算核能原子核的结合能核子的平均结合能×核子数。核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能。（3）根据能量守恒和动量守恒来计算核能参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量和能量是守恒的，因此，在题设条件中没有涉及到质量亏损，或者核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而无光子辐射的情况下，从动量和能量守恒可以计算出核反应释放或吸收的能量。（4）根据阿伏加德罗常数计算核能若已知微观数目的原子核发生核反应释放的能量，要计算具有宏观质量的物质中所有原子核都发生核反应所放出的总能量，应用阿伏加德罗常数计算核能较为简便。4、（1）.半衰期T半衰期是指由大量原子组成的放射性样品中，放射性元素的原子核有一半发生衰变所需的时间。（2）计算公式NN0()n或mm0()n，其中nt/T。(式中N、m为衰变后剩余的原子数量和质量，N0、m0为衰变前原子数量和质量，n为半衰期个数，t是所用时间)。（3）决定因素半衰期是指放射性元素的大量原子核半数发生衰变所需要的时间，表示大量原子核衰变的快慢程度。半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度)或化学状态(如单质、化合物)无关，放射性仅与原子核有关。第三章 原子核章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)1某放射性元素经过x次衰变，y次衰变得到新核，与原来的放射性元素原子核相比较()A质子数减少(2xy)，中子数减少(2xy) B质子数减少(2xy)，中子数减少2yC质子数减少2x，中子数减少2y D质子数减少2y，中子数减少(2xy)2锌对人体的新陈代谢起着重要作用，在儿童生长发育时期测量体内含锌量已成为体格检查的重要内容之一。取儿童的头发约50 mg，放在反应堆中经中子照射后，头发中的锌元素与中子反应生成具有放射性的锌的同位素，其反应方程式为ZnnZn。Zn衰变放射出能量为1115 eV的射线，通过射线强度的测定可以计算出头发中锌的含量。关于以上叙述，下列说法正确的是()A.Zn和Zn有相同的核子数 B.Zn和Zn有相同的质子数C射线是由锌原子的内层电子激发的 D射线在真空中传播的速度是3×108 m/s3硼10俘获一个粒子后生成氮13放出x粒子，而氮13是不稳定的，它放出y粒子而变成碳13。那么x和y粒子分别是()A质子和电子B质子和中子C中子和正电子 D中子和电子4.关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()A.UThHe是衰变 B.NHeOH是衰变C.HHHen是轻核聚变 D.SeKr2e是重核裂变5 太阳能是由于太阳内部高温高压条件下的聚变反应产生的，下列核反应属于聚变反应的是() A.HHHen B.7NHe8OHC.92Un54XeSr10nD.92U90ThHe6太阳内部持续不断地发生着4个质子(H)聚变为1个氦核(He)的热核反应，核反应方程是4HHe2X，这个核反应释放出大量核能。已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c。下列说法中正确的是()A方程中的X表示中子(n)B方程中的X表示电子(01e)C这个核反应中质量亏损m4m1m2D这个核反应中释放的核能E(4m1m22m3)c27如果原子X是原子P的同位素，而且它们分别发生了如下的衰变：XYZ，PQR，则下列说法正确的是()AX的质量数和P的相同BY的质子数比Q的质子数多CX的中子数和P的相同DZ和R是同位素8在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核发生了某种衰变，已知放射出的粒子速度方向及反冲核的速度方向均与磁场方向垂直，它们在磁场中运动的径迹是两个相内切的圆，两圆的直径之比为71，所示。则碳14的衰变方程为()A.CeB B.CHeBeC.CeN D.CHB9由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪如图3所示，它曾由航天飞机携带升空，将其安装在阿尔法国际空间站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物质。所谓的反物质即质量与正粒子相等，带电荷量与正粒子相等但电性相反，例如反质子即为H。假若使一束质子、反质子、粒子和反粒子组成的射线，通过OO进入匀强磁场B2而形成图中的4条径迹，则()A1、2是反粒子径迹B3、4为反粒子径迹C2为反粒子径迹 D4为反粒子径迹10(新课标全国卷)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是()A密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值B贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核C居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素D卢瑟福通过粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子E汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷二、填空题(本题共3小题，共20分。把答案填在题中横线上，或按题目要求作答)11(6分)核反应堆中的燃料是_，用石墨、重水等作为_使裂变时产生的中子速度减小，用镉棒来_以控制核反应的_。答案：铀235减速剂吸收中子速度12(6分)2019年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射。在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs衰变过程，它们分别是_和_(填入正确选项前的字母)。131I和137Cs原子核中的中子数分别是_和_。AX1Ban BX2XeeCX3Bae DX4Xep13(8分)完成核反应方程：ThPa_，若Th衰变为Pa的半衰期是1.2 min，则64 g Th经过6 min 还有_ g尚未衰变。三、简答题(本题共3小题，共30分。解答应写出必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)14(8分)(1)美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用铜和半衰期为100年的放射性同位素镍63(Ni)两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63(Ni)发生一次衰变变成铜(Cu)，同时释放电子给铜片，把镍63(Ni)和铜片做电池两极。镍63(Ni)的衰变方程为_。16 g镍63经过400年还有_g尚未衰变。(2)一静止的质量为M的镍核(Ni)发生衰变，放出一个速度为v0，质量为m的粒子和一个反冲铜核，若镍核发生衰变时释放的能量全部转化为粒子和铜核的动能。求此衰变过程中的质量亏损(亏损的质量在与粒子质量相比时可忽略不计)。15(10分)(1)放射性物质Po和Co的核衰变方程分别为：PoPbX1，CoNiX2，方程中的X1代表的是_，X2代表的是_。(2)如图4所示，铅盒内装有能释放、和射线的放射性物质，在靠近铅盒的顶部加上电场E或磁场B，在图(a)、(b)中分别画出射线运动轨迹的示意图(在所画轨迹上须标明是、和中的哪种射线)。16(12分)一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH1.007 3 u，中子质量mn1.008 7 u，氚核质量m3.018 0 u(1)写出聚变方程； (2)释放出的核能多大？ (3)平均每个核子释放的能量是多大？第 15 页