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1、1第四章第四章 从原子核到夸克从原子核到夸克章末检测章末检测( (第第 4 4 章章) )(时间：90 分钟 满分：100 分)一、选择题(17 题为单项选择题，812 题为多项选择题，每小题 5 分，共 60 分)1下列现象中，与原子核内部变化有关的是( )A 粒子散射现象 B天然放射现象C光电效应现象 D原子发光现象答案 B解析 粒子散射现象说明了金箔原子中有一个很小的核；光电效应现象说明了光的粒子性，原子发光现象说明核外电子跃迁具有量子化的特征；只有天然放射现象才能说明原子核具有内部结构，选项 B 正确2下列与 粒子相关的说法中正确的是( )A天然放射现象中产生的 射线速度与光速相当，穿
2、透能力很强B.U(铀 238)核放出一个 粒子后就变为Th(钍 234)核2389223490C高速 粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为 HeNO n4 214 716 81 0D丹麦物理学家玻尔进行了 粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型答案 B解析 粒子的速度是，A 错；根据核反应遵循的电荷数守恒、质量数守恒可知，B 对，c 10C 错；D 项中应是卢瑟福，D 错3放射性元素(Rn)经 衰变成为钋(Po)，半衰期约为 3.8 天；但勘测表明，经过漫2228621884长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素Rn 的矿石，其原因是( )222862A目前地壳中的R
3、n 主要来自于其他放射性元素的衰变22286B在地球形成的初期，地壳中元素Rn 的含量足够高22286C当衰变产物Po 积累到一定量以后，Po 的增加会减慢Rn 的衰变进程218842188422286D.Rn 主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期22286答案 A4人们在海水中发现了放射性元素钚(Pu). Pu 可由铀 239(U)经过n次 衰变而239942399423992产生，则n为( )A2 B239 C145 D92答案 A解析 衰变规律是质量数不变，质子数增加 1，Pu 比U 质子数增加 2，所以发生了23994239922 次 衰变，A 正确5物理学重视逻辑，
4、崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上下列说法正确的是( )A天然放射现象说明原子核内部是有结构的B电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C 粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的答案 A解析 放射现象中释放出了其他粒子，说明原子核内部具有一定的结构，A 正确；电子的发现使人们认识到原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的，B 错误； 粒子散射实验否定了汤姆孙提出的枣糕式原子模型，建立了核式结构模型，C 错误；密立根油滴实验测定了电子的电荷量，D 错误6在匀强磁场中有一个静止的氡原子核(Rn)，由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹22286与反冲
5、核的径迹是两个相互外切的圆，大圆与小圆的直径之比为 421，如图 1 所示，那么氡核的衰变方程应为( )图 1A.RnFre B.RnPo He22286222870122286218844 2C.RnAt e D.RnAt H22286222850 122286220852 1答案 B3解析 由于粒子与反冲核的径迹是外切的，据左手定则可知，该粒子一定带正电由于粒子与反冲核的动量大小相等，据r，又由已知大圆与小圆的直径之比为 421，所以粒子mv Bq与反冲核的电荷量之比为 142，故 B 正确7如图 2 甲是 、 三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部伤痕的示意
6、图，请问图乙中的检查利用的射线是( )图 2A 射线 B 射线C 射线 D三种射线都可以答案 C8对放射性的应用和防护，下列说法正确的是( )A放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用B核工业废料要放在厚厚的重金属箱内，沉于海底C 射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置D对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的答案 BCD解析 放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，但也会对人体的正常细胞有伤害，选项 A错正因为放射性具有伤害作用，选项 B、C、D 均正确9天然放射性元素Th(钍)经过一系列 衰变和 衰变之后，变成Pb(铅)下列说239902
7、0882法中正确的是( )A衰变的过程共有 6 次 衰变和 4 次 衰变B铅核比钍核少 8 个质子C 衰变所放出的电子来自原子核核外轨道D钍核比铅核多 24 个中子答案 AB解析 由于 衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定 衰变的次数为：x6，再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定 衰变的次数应满足：232208 42xy90828，y2x84.钍 232 核中的中子数为 23290142，铅 208 核中的中子数为 20882126，所以钍核比铅核多 16 个中子，铅核比钍核少 8 个质子 衰变所放4出的电子来自原子核内，所以选项 A、B 正确10关于云室探测射线，下列说法
8、中正确的是( )A云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示射线运动的轨迹B云室中径迹直而清晰的是 射线C云室中径迹细而长的是 射线D云室中显示粒子径迹的原因是蒸气电离，即使放入磁场中也无法判断射线所带电荷的正负答案 AB解析 云室内充满过饱和蒸气，射线经过时使气体电离，凝结成雾滴，雾滴沿射线的路线排列，显示出射线的径迹，故选项 A 正确；由于 粒子的质量比较大，飞行时不易改变方向，电离本领大，产生的离子多，所以 射线在云室中的径迹直而清晰，则选项 B 正确；由于 射线的电离本领很弱，所以在云室中一般看不到它的径迹，而径迹细长的是 射线，所以选项 C 错误；把云室放在磁场中，由射线径迹的弯曲方向就
9、可判断射线所带电荷的正负，所以选项 D 错误11美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达 100 年的放射性同位素镍 63(Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍 63 发生 衰变时释放电子6328给铜片，把镍 63 和铜片作电池两极，外接负载为负载提供电能下面有关该电池的说法正确的是( )A镍 63 的衰变方程是NiCu 01e63286327B镍 63 的衰变方程是NiCu 01e63286429C外接负载时镍 63 的电势比铜片高D该电池内电流方向是从铜片到镍片答案 CD解析 镍 63 的衰变方程为NiCue，选项 A、B 错误；电流方向为正电荷定向63286
10、32901移动方向，在电池内部电流从铜片到镍片，镍片电势高，选项 C、D 均正确12关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是( )A利用 射线使空气电离，把静电荷导走B利用 射线照射植物的种子，使产量显著增加C利用 射线来治疗肺癌、食道癌等疾病D利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同，作为示踪原子答案 BD二、填空题(本题共 2 个小题，共 10 分)13(5 分)约里奥居里夫妇因发现人工放射性而获得了 1935 年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素P 衰变成Si 的同时放出另一种粒子，这种粒子是_.P 是P30153014321530155的同位素，被广泛应用于生物示踪技术.1
11、 mg P 随时间衰变的关系如图 3 所示，请估算 4 3215mg 的P 经_天的衰变后还剩 0.25 mg.3215图 3答案 正电子 60解析 衰变方程为PSi e，即这种粒子是正电子由图像可以看出P 的半衰期为301530140 1321515 天，则 4 mg0.25 mg，得t60 天(1 2)t 1514(5 分)1934 年，约里奥居里夫妇在用 粒子轰击铝箔靶时，除探测到预料中的中子外，还探测到正电子， 粒子停止轰击后，铝箔靶仍继续发射正电子，这是因为反应生成了放射性同位素(1)完成上述反应的核反应方程式Al He_ n；_Si e27134 21 030140 1(2)放射性
12、同位素的作用有_答案 (1)P P (2)作为放射源；作为示踪原子30153015三、计算题(本题共 3 个小题，共 30 分)15(10 分)P 是人类首先制造出的放射性同位素，其半衰期为 2.5 min，能衰变为Si30153014和一个未知粒子(1)写出该衰变的方程；(2)已知容器中原有纯P 的质量为m，求 5 min 后容器中剩余P 的质量30153015答案 (1)PSi 01e(正电子) (2)m301530141 4解析 (1)衰变的方程为：PSi 01e(正电子)30153014(2)半衰期为 2.5 min，则经过 5 min 后发生 2 次衰变，则容器中剩余P 的质量为：M
13、m(3015)m.1 2t T1/21 416(10 分)1930 年发现，在真空条件下用 粒子( He)轰击铍核( Be)时，会产生一种看不4 29 4见的、贯穿能力极强且不带电的粒子后来查德威克证实了这种粒子就是中子(1)写出 粒子轰击铍核的核反应方程6(2)若一个中子与一个静止的碳核发生正碰，已知中子的质量为mn、初速度为v0，与碳核碰后的速率为v1，运动方向与原来运动方向相反，碳核质量为 12mn，求碳核与中子碰撞后的速率(3)若与中子碰撞后的碳核垂直于磁场方向射入匀强磁场，测得碳核做圆周运动的半径为R，已知元电荷的电荷量为e，求该磁场的磁感应强度的大小答案 (1) He BeC n4
14、 29 412 61 0(2)v1v0 12(3)mnv1v06eR解析 (1) He BeC n4 29 412 61 0(2)中子与碳核的碰撞满足动量守恒则mnv0mnv112mnv2，得v2v1v0 12(3)碳核垂直进入磁场后，洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动则有B6ev2，解得B.12mnv2 2 Rmnv1v06eR17(10 分)如图 4 甲所示，静止在匀强磁场中的 Li 核俘获一个速度为v07.7104 m/s6 3的中子而发生核反应，即 Li n H He，若已知 He 的速度v22.0104 m/s，其6 31 03 14 24 2方向与反应前中子速度方向相同，试求：图 4
15、(1) H 的速度大小和方向；3 1(2)在图乙中，已画出并标明两粒子的运动轨迹，请计算出轨道半径之比；(3)当 He 旋转三周时，粒子 H 旋转几周？4 23 1答案 (1)1.0103 m/s 方向与v0方向相反(2)340(3)2 周解析 (1)反应前后动量守恒：m0v0m1v1m2v2(v1为氚核速度，m0、m1、m2分别代表中子、氚核、氦核的质量)代入数值可解得：v11.0103 m/s，负号表示方向与v0方向相反(2) H 和 He 在磁场中均受洛伦兹力，做匀速圆周运动的半径之比3 14 27r1r2340m1v1 Bq1m2v2 Bq2(3) H 和 He 做匀速圆周运动的周期之比3 14 2T1T2322m1 Bq12m2 Bq2所以它们的旋转周数之比n1n2T2T123，即 He 旋转三周， H 旋转 2 周4 23 1
