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1、1第十九章 原子核测评(时间:60 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题共 8 小题,每小题 6 分,共 48 分。其中第 15 题为单选题;第 68 题为多选题,全部选对得 6 分,选不全得 3 分,有选错或不答的得 0 分)1.根据近代物理知识,你认为下列说法中正确的是( )A.相同频率的光照射不同金属,则从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越大B.已知氢原子从基态跃迁到某一激发态需要吸收的能量为 12.09 eV,则动能等于 12.09 eV 的另一个氢原子与这个氢原子发生正碰,可以使这个原来静止并处于基态的氢原子跃迁到该激发态C.在原子核中,比结合能越大表示原子

2、核中的核子结合得越牢固D.铀核 U)衰变为铅核 Pb)的过程中,中子数减少 21 个(23892 (20682解析 根据 Ekm=h-W 0知,频率相同,从金属表面逸出的光电子最大初动能越大,金属的逸出功越小,故 A 错误;已知氢原子从基态跃迁到某一激发态需要吸收的能量为 12.09 eV,用动能等于 12.09 eV的另一个氢原子与这个氢原子发生正碰,能量部分被吸收,不能从基态跃迁到该激发态,故 B 错误;在原子核中,比结合能越大,原子核中的核子结合的越牢固,故 C 正确;铀核( U)衰变为铅核 23892Pb)的过程中,质子数少 10,质量数少 32,则中子数少 22,故 D 错误;选 C

3、。(20682答案 C2.下列说法正确的是( )A.太阳是宇宙的中心B.太阳系中只存在太阳和它的八大行星C.太阳系是由太阳和若干行星以及它们的卫星还有彗星组成的D.太阳最终会变为中子星解析 太阳系中以太阳为中心,有八大行星绕太阳运行,有的行星还有卫星,此外还有 2 000 多颗比较小的小行星和彗星等,所以叙述较完整的是 C 项。通常我们所说的八大行星是指太阳系中较大的几颗行星,太阳系的组成中还有小行星和彗星。天体物理的研究表明,当恒星质量是太阳质量的 1.422倍,最终整个恒星成为中子星,故 D 错。答案 C3.由下图可得出结论( )A.质子和中子的质量之和小于氘核的质量B.质子和中子的质量之

4、和等于氘核的质量C.氘核分解为质子和中子时要吸收能量D.质子和中子结合成氘核时要吸收能量解析 由图可以看出,氘核分解为质子和中子的过程中是吸收能量的,因此两个核子质量之和大于氘核的质量,C 正确。2答案 C4. B 俘获 1 个 粒子,生成 N,放出 x 粒子,而 N 是不稳定的,它放出 y 粒子变成 C,那 105 137 137 136么 x 粒子和 y 粒子分别为( )A.中子和正电子B.中子和电子C.质子和正电子D.质子和中子解析 根据题意,写出该核反应的方程式为 He N+x C+y,由核反应中的电荷数和 105B+42 137 ,137N 136质量数守恒分别得 x、y 的电荷数、

5、质量数为 Zx=5+2-7=0,Ax=10+4-13=1,Zy=7-6=1,Ay=13-13=0,因此,x 为中子,y 为正电子。答案 A5.如图所示,一天然放射性物质发出三种射线,经过一匀强磁场和匀强电场共存的区域(方向如图),下面的判断正确的是( )A.射到 b 的一定是 射线B.射到 b 的一定是 射线C.射到 b 的一定是 射线或 射线D.射到 b 的一定是 射线解析 射线不带电,无论如何调整电场和磁场,都不偏转,所以 D 错;带电粒子通过调节都可以发生偏转,也可以不偏转,关键是看电场力和洛伦兹力的大小关系,所以 A、B 错,C 对。答案 C6.铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂

6、变反应式是 Ba Kr+ n。下列说 23592U+10n 14456 +8936 310法正确的有( )A.上述裂变反应中伴随着中子放出B.铀块体积对链式反应的发生无影响C.铀核的链式反应可人工控制D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响解析 根据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题。裂变反应式中的 n 为中子,铀块体积大 10于临界体积,才能发生链式反应,且铀核的链式反应是可控的,选项 A、C 正确,选项 B 错误;放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响,选项 D 错误。答案 AC7.下列说法正确的是( )A.康普顿发现了电子B.卢瑟福提出了原子的核式结构模型3C.贝可勒尔发现了铀和含

7、铀矿物的天然放射现象D.伦琴发现了 X 射线解析 1897 年汤姆孙发现了电子;1911 年卢瑟福根据 粒子散射实验提出了原子的核式结构模型;贝可勒尔发现铀和含铀矿物的天然放射现象;伦琴发现了 X 射线。故 B、C、D 正确,A 项错误。答案 BCD8.中子和质子结合成氘核时,质量亏损为 m,相应的能量 E= mc2=2.2 MeV 是氘核的结合能。下列说法正确的是( )A.用能量小于 2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核不能分解为一个质子和一个中子B.用能量小于 2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零C.用能量大于 2.2 MeV 的

8、光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零D.用能量大于 2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和不为零解析 用能量小于结合能的光子照射氘核时,氘核一定不能分解,所以 A 正确,B 错误。用能量大于结合能的光子照射氘核时,氘核可能分解,只要分解,分解出的质子和中子动能之和一定不为零(若动能之和为零就分不开了),所以 C 错误,D 正确。答案 AD二、填空题(本题共 2 小题,共 18 分。把答案填在题中的横线上)9.(8 分)1919 年卢瑟福通过如图所示的实验装置,第一次完成了原子核的人工转变,并由此发现 。图中 A

9、 为放射源发出的 粒子, B 为 气。完成该实验的下列核反应方程 + O+ 。 178解析 人类第一次完成原子核的人工转变的实验,是用 粒子轰击氮核发现质子的实验,由此可知,该实验发现了质子,图中 A 为 粒子, B 为氮气,其核反应方程为 He H。 42 +147N 178O+11答案 质子 氮 He H 42 147N 1110.(10 分)在铀核裂变成钡和氪的裂变反应中,质量亏损 m=0.215 3 u,那么,一个铀核裂变释放的能量为 ,反应中平均每个核子释放的能量为 。 解析 由爱因斯坦质能方程,可求得铀核裂变时放出的能量。 E= mc2=0.215 3931.5 MeV=200.6

10、 MeV铀核中含有 235 个核子,所以平均每个核子放出的能量为: MeV=0.85 MeV。200.6235答案 200.6 MeV 0.85 MeV4三、解答题(本题共 3 小题,共 34 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)11.(10 分)放射性同位素 C 被考古学家称为“碳钟”,它可以用来判定古生物体的年代,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,会形成很不稳定的 C,它很容易发生衰变, 146放出 射线变成一个新核,其半衰期为 5 730 年。试写出此衰变的核反应方程。

11、(2)若测得一古生物遗骸中的 C 含量只有活体中的 12.5%,则此遗骸距今约有多少年? 146解析 (1)此衰变的核反应方程:e。 147N+10n 146C+11H 146C 147N+ 0-1(2)活体中的 C 含量不变,生物死亡后,遗骸中的 C 按其半衰期变化,设活体中 C 的含 146 146 146量为 N0,遗骸中的 C 含量为 N,由半衰期的定义得: 146N= N0,即 0.125=(12)t (12)t所以 =3,= 5 730 年, t=17 190 年。t答案 (1 e)147N+10n 146C+11H 146C 147N+01(2)17 190 年12.(12 分

12、U 经一系列的衰变后变为 Pb。)23892 20682(1)求总共经过几次 衰变和几次 衰变?(2 Pb 与 U 相比,求质子数和中子数各少多少?)20682 23892(3)写出这一衰变过程的方程。解析 (1)设 U 衰变为 Pb 经过 x 次 衰变和 y 次 衰变。由质量数和电荷数守恒可得 23892 20682238=206+4x 92=82+2x-y 联立 解得 x=8,y=6,即总共经过 8 次 衰变和 6 次 衰变。(2)由于每发生一次 衰变质子数和中子数均减少 2,每发生一次 衰变中子数减少 1,而质子数增加 1,故Pb 较 U 质子数少 10,中子数少 22。 20682 2

13、3892(3)核反应方程为 Pb+ He+ e。 23892U 20682 842 60-1答案 (1)8 6 (2)10 22(3 Pb+ He+ e。)23892U 20682 842 60-113.(12 分)用中子轰击锂核 Li)发生核反应,生成氚核 H)和 粒子,并放出 4.8 MeV 的能量。(63 (31(1)写出核反应方程;(2)求出质量亏损;(3)若中子和锂核是以等值反向的动量相碰,则氚核和 粒子的动能之比是多少?(4) 粒子的动能是多大?解析 (1)核反应方程为 Li He+4.8 MeV。 63 +10n 31H+42(2)依据 E= m931.5 MeV 得 m= u=0.005 2 u4.8931.55(3)根据题意有 0=m1v1+m2v2,式中 m1、 v1、 m2、 v2分别为氚核和 粒子的质量和速度,由上式及动能 Ek= ,可得它们的动能之比为p22mEk1E k2= =m2m 1=4 3。p22m1 p22m2= 12m1 12m2(4) 粒子的动能Ek2= (Ek1+Ek2)= 4.8 MeV2 .06 MeV。37 37答案 (1 Li He+4.8 MeV (2)0.005 2 u (3)4 3 (4)2.06 MeV)63 +10n 31H+426