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1、第19章 原子核(基础过关)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。第15题为单选题,第68题为多选题。全部选对的得6分,选不全的得3分,有选错或不答的得0分)1.下列关于原子和原子核的说法正确的是()A.衰变现象说明:电子是原子核的组成部分B.玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化C.放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D.比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固解析:原子核是由质子和中子组成,衰变是核内中子转变成为质子同时生成电子,即粒子,故A错;半衰期由原子核本身决定,与外界环境因素无关,C错;比结合能越大表示原子核中核子结合得越牢固,D错;玻尔提出的氢原子能级不连续就是原子能量
2、量子化,B对。答案:B2.导学号97280124正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是将放射性同位素O注入人体,参与人体的代谢过程O在人体内衰变放出正电子,与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图像,则根据PET原理判断下列表述不正确的是()AO在人体内衰变方程是eB.正、负电子湮灭方程是e2C.在PET中O主要用途是作为示踪原子D.在PET中O主要用途是参与人体的新陈代谢解析:由题意知A、B正确,显像的原理是采集光子,即注入人体内的O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为光子,因此O主要用途是作为示踪原子,故C对,D错。答案:D3.卢瑟福用
3、粒子轰击氮核发现质子。发现质子的核反应为HeH。已知氮核质量为mN=14.007 53 u,氧核的质量为mO=17.004 54 u,氦核质量mHe=4.003 87 u,质子(氢核)质量为mp=1.008 15 u,(u为质量单位,已知1 u=)对于这一核反应,下列说法正确的是()A.放出热量0.001 29 MeVB.吸收热量0.001 29 MeVC.放出热量1.20 MeVD.吸收热量1.20 MeV解析:质量亏损m=mN+mHe-mO-mp=-0.001 29 u,由质能方程得E=mc2=-1.20 MeV,故这一核反应是吸收能量的反应,吸收的能量为1.20 MeV,D项正确。答案:
4、D4.下列关于放射性现象的说法中,正确的是()A.原子核发生衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了4B.原子核发生衰变时,生成核与粒子的总质量等于原来的原子核的质量C.原子核发生衰变时,生成核的质量数比原来的原子核的质量数多1D.单质的铀238与化合物中的铀238的半衰期是相同的解析:原子核发生衰变时,生成的核与原来的原子核相比,中子数减少了2,A错误;生成的核与粒子的总质量小于原来的原子核的质量,B错误;原子核发生衰变时,生成核的质量数与原来的原子核的质量数相同,C错误;放射性元素的半衰期由原子核的内部因素决定,跟元素的化学状态无关,所以单质的铀238与化合物中的铀238的半衰期是相
5、同的,D正确。答案:D5.加拿大萨德伯里中微子观察站的研究,揭示了中微子失踪之谜,即观察到的中微子数目比理论值少,是因为部分中微子在运动过程中(速度很大)转化为一个子和一个子。对上述转化过程有以下说法,其中正确的是()A.牛顿运动定律依然适用B.动量守恒定律不再适用C.若发现子和中微子的运动方向一致,则子的运动方向也可能与中微子的运动方向一致D.若发现子和中微子的运动方向相反,则子的运动方向也可能与中微子的运动方向相反解析:牛顿运动定律仅仅适用宏观低速的物体,不适用微观高速的中微子;动量守恒定律适用任何情况,若发现子和中微子的运动方向一致,由动量守恒定律可知子的运动方向也可能与中微子的运动方向
6、一致;若子和中微子的运动方向相反,则子的运动方向一定与中微子的运动方向相同。故C正确。答案:C6.2013年12月中旬,中国自行研制的“玉兔”号月球车,在38万千米之外的月球表面闲庭信步。月球的表面长期受到宇宙射线的照射,使得“月壤”中的He含量十分丰富,科学家认为He是发生核聚变的极好原料,将来He也许是人类重要的能源,所以探测月球意义十分重大。关于He,下列说法正确的是()A.He的原子核内有三个中子、两个质子BHe的原子核内有一个中子、两个质子CHe发生核聚变,放出能量,一定会发生质量亏损DHe原子核内的核子靠万有引力紧密结合在一起解析He是氦元素的一种同位素,质量数是3,电荷数是2,原
7、子核内有两个质子、一个中子,所以A错误,B正确;发生核聚变放出能量就会有质量亏损,C正确;原子核内的核子是靠核力紧密结合在一起的,而不是靠万有引力紧密结合在一起,D错误。答案:BC7.朝鲜的“核危机”引起了全世界的瞩目,其焦点问题就是朝鲜生产供研制核武器用的钚239Pu),这种Pu可由铀239U)经过衰变而产生。则下列判断中正确的是()APu与U的核内具有相同的中子数BPu与U的核内具有相同的核子数CU经过1次衰变产生PuDU经过2次衰变产生Pu解析Pu的核子数是239,中子数为239-94=145,而U的核子数是239,中子数为239-92=147,所以 Pu 与U的核内具有相同的核子数,不
8、同的中子数,选项A错误,B正确U经过1次衰变,生成的新核的质子数为90,所以产生物不是Pu,选项C错误;根据质量数守恒和电荷数守恒可判断出U经过2次衰变后产生的新核是Pu,选项D正确。答案:BD8.原来静止的原子核X,质量为m1,处在区域足够大的匀强磁场中,经衰变成质量为m2的原子核Y,粒子的质量为m3,已测得粒子的速率垂直于磁场B,且动能为E0。假定原子核X衰变时释放的核能全部转化为动能,则下列四个结论中,正确的是()A.核Y与粒子在磁场中运动的周期之比为B.核Y与粒子在磁场中运动的半径之比为C.此衰变过程中的质量亏损为m1-m2-m3D.此衰变过程中释放的核能为解析:原子核发生衰变时核子质
9、量数减小4而核电荷数减小2,由题意知X核原先静止,则衰变后粒子和反冲核Y的动量大小相等,由R=知RYR=qqY=2(Z-2),故B项正确;而周期之比由T=知TYT=,故A项错误;该过程质量亏损m=m1-(m2+m3),故C项正确;由Ek=知,Y核的动能EkY=,则释放的核能E=Ek+EkY=,故D项正确。答案:BCD二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)9.导学号97280125(8分)放射性元素Po衰变为Pb,此衰变过程的核反应方程是;用此衰变过程中发出的射线轰击F,可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子,此核反应过程的方程是。解析:根据核反应中的质量数、电荷数
10、守恒规律,可以求出新生射线为He,另一粒子为H。方程式中一定要使用箭头,不能用等号。答案PoPbHeHeNeH10.(8分)碘131核不稳定,会发生衰变,其半衰期为8天。经过天有75%的碘131核发生了衰变。解析:根据m=m0(得0.25m0=m0(,解得t=16天。答案:16三、解答题(本题共3小题,共36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)静止的氮核N被速度为v0的中子n击中生成碳核C和另一种原子核甲,已知C与甲核的速度方向与碰撞前中子的速度方向一致,碰后C核与甲核的动量之比为21。(1)写出核反应方程式;(2
11、)求C与甲核的速度大小。解析:(1H。(2)设中子质量为m0C核质量为mC、速度为vC,甲核质量为m甲、速度为v甲,由动量守恒得m0v0=mCvC+m甲v甲,即m0v0=12m0vC+3m0v甲,又因为C与甲核动量比为21,即mCvC=2m甲v甲,12m0vC=23m0v甲,联立求得vC=,v甲=。答案:(1H(2)12.导学号97280126(12分)如图甲所示,静止在匀强磁场中的Li核俘获一个速度为v0=7.7104 m/s的中子而发生核反应,即 He,若已知He的速度v2=2.0104 m/s,其方向与反应前中子速度方向相同,试求:(1)H的速度大小和方向。(2)在图乙中,已画出并标明两
12、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?解析:(1Li核俘获n的过程中,系统动量守恒mnv0=mHv1+mHev2,所以v1=,代入数据mn=1 u,mHe=4 u,mH=3 u,得v1=-1.0103 m/s,负号表示跟v0的方向相反。(2H和He在磁场中的半径之比为rHrHe=,代入数据得rHrHe=340。(3H和He的周期之比为THTHe=,代入数据得THTHe=32,所以它们的转动周期数之比为23,当粒子转动3周时,粒子H转动2周。答案:(1)1.0103 m/s方向与v0相反(2)340(3)2周13.(14分)钚的放射性同位素Pu静止时衰变为
13、铀核激发态U*和粒子,而铀核激发态U*立即衰变为U,并放出能量为0.097 MeV的光子。已知Pu、U 和粒子的质量分别为mPu=239.052 1 u、mU=235.043 9 u 和m=4.002 6 u。u为质量单位,1 u=。(1)写出衰变方程。(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略,求粒子的动能。解析:(1)衰变方程为PuU*+U*U+,或合起来有 U+。(2)上述衰变过程的质量亏损m=mPu-mU-m放出的能量E=mc2这些能量是铀核U的动能EU、粒子的动能E和光子的能量E之和,即E=EU+E+E由式得EU+E=(mPu-mU-m)c2-E设衰变后的铀核和粒子的速度分别为vU和v,则由动量守恒定律有mUvU=mv又由动能的定义知EU=mU,E=m由式得由式得E=(mPu-mU-m)c2-E代入数据得E=5.034 MeV。答案:(1PuU*+U*U+,或 PuU+(2)5.034 MeV
