第19章 原子核

(高考体验)

一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项正确;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.(2015·北京理综)下列核反应方程中,属于α衰变的是( ) AHeH BThHe CHen

DThPae

解析:A选项为卢瑟福发现质子的核反应,为人工转变;B选项为α衰变;C选项为轻核聚变;D选项为β衰变。

答案:B

2.(2015·广东理综)科学家使用核反应获取氚,再利用氘和氚的核反应获得能量,核反应方程分别为:X+Y→H+4.9 MeV和 He+X+17.6 MeV。下列表述正确的有( )

A.X是中子

B.Y的质子数是3,中子数是6 C.两个核反应都没有质量亏损 D.氘和氚的核反应是核聚变反应

解析:由He+X,核反应遵循质量数和电荷数守恒,可知X为中子n),故选项A正确;同理由n+Y→H,可知Y为锂核Li),所以Y的质子数为3,中子数为6-3=3,故选项B错误;两个核反应都释放核能,所以两个核反应都存在质量亏损,故选项C错误;氘核和氚核的核反应是两个质量数较小的核结合成质量大的核,核反应为核聚变反应,故选项D正确。

答案:AD

3.(2015·重庆理综)

右图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹,气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是( )

A.a、b为β粒子的径迹 B.a、b为γ粒子的径迹 C.c、d为α粒子的径迹 D.c、d为β粒子的径迹

解析:带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用而发生偏转,根据左手定则可知,曲线a、b为带正电的α粒子的径迹,曲线c、d为带负电的β粒子的径迹,选项D正确。

答案:D

1

4.导学号97280127(2015·安徽理综)图示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹,M、N、P、Q是轨迹上的四点,在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是( )

A.M点

B.N点

C.P点

D.Q点

解析:α粒子在某点时的加速度方向,应沿该点和重金属原子核所在位置的连线,且指向轨迹的内侧,选项C正确。

答案:C

5.(2015·福建理综)下列有关原子结构和原子核的认识,其中正确的是( ) A.γ射线是高速运动的电子流

B.氢原子辐射光子后,其绕核运动的电子动能增大 C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 DBi的半衰期是5天,100克Bi经过10天后还剩下50克

解析:γ射线是不带电的电磁波,选项A错误;氢原子辐射光子后,绕核运动的电子的轨道半径变小,由库仑引力提供向心力得=m,可得mv=,所以r变小后电子的动能增大,选项B正确;太阳辐射能量主要来源于太阳中发生的氢核聚变,选项C错误;由m=m0(可知,经过两个半衰期后应该剩下,即25克,选项D错误。

答案:B

6.(2014·课标全国Ⅱ)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α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子

E.汤姆逊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

解析:密立根通过油滴实验测得了电子的电荷量,选项A正确;贝克勒尔发现了天然放射现象,表明原子核具有复杂结构,选项B错误;居里夫妇发现了钋(Po)和镭(Ra)两种元素,选项C正确;卢瑟福的α粒子散射实验说明原子中存在原子核,选项D错误;汤姆逊发现阴极射线,并测出了组成阴极射线粒子的比荷,选项E正确。

答案:ACE

7.(2014·课标全国Ⅰ)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

2

2

D.α、β和γ三种射线中,γ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α、β和γ三种射线

解析:只有放射性元素才能发生衰变,A项错误;半衰期由原子核的内部自身的因素决定,与原子核所处的化学状态和外部条件无关,B、C两项正确;γ射线的穿透力最强,D项正确;原子核衰变时,不能同时放出α、β射线,E项错误。

答案:BCD

8.(2015·山东理综)C发生放射性衰变成为N,半衰期约5 700年。已知植物存活期间,其体内C与C的比例不变;生命活动结束后,C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5 700年 B.C、C、C具有相同的中子数 C.C衰变为N的过程中放出β射线 D.增加样品测量环境的压强将加速C的衰变

解析:因古木样品中C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一,则可知经过的时间为一个半衰期,即该古木的年代距今约为5 700年,A项正确;C、C、C具有相同的质子数,由于质量数不同,故中子数不同,B项错误;根据核反应方程可知,C衰变为N的过程中放出电子,即发出β射线,C项正确;外界环境不影响放射性元素的半衰期,D项错误。

答案:AC

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97280128(8分)(2013·山东理综)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应,当温度达到10 K时,可以发生“氦燃烧”。

(1)完成“氦燃烧”的核反应方程He+ →Be+γ。

(2Be是一种不稳定的粒子,其半衰期为2.6×10 s。一定质量的Be,经7.8×10 s后所剩Be占开始时的 。

解析:(1)根据电荷数守恒和质量数守恒可知参加核反应的原子核质量数为4,电荷数为2。 (2)7.8×10 s为3个半衰期 剩余Be占原来的()=。 答案:(1He (2)或12.5%

10.(8分)(2015·江苏高考)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电,U是核电站常用的核燃料。U 受一个中子轰击后裂变成Ba和Kr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”或“小于”)它的临界体积。

解析:组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm=(2mp+2mn)-mα 结合能ΔE=Δmc

代入数据得ΔE=4.3×10 J。 答案:3 大于

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)

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3

11.(8分)(2015·江苏高考)取质子的质量mp=1.672 6×10 kg,中子的质量mn=1.674 9×10 kg,α粒子的质量mα=6.646 7×10 kg,光速c=3.0×10 m/s。请计算α粒子的结合能。(计算结果保留两位有效数字)

解析:组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm=(2mp+2mn)-mα 结合能ΔE=Δmc

代入数据得ΔE=4.3×10 J。 答案:4.3×10 J

12.(13分)一个静止的氮核N俘获了一个速度为2.3×10 m/s 的中子生成一个复核A,A又衰变成B、C两个新核,设B、C的速度方向与中子方向相同,B的质量是中子的11倍,速度是10 m/s,B、C在同一磁场中做圆周运动的半径之比RB∶RC=11∶30。

(1)求C核的速度大小; (2)根据计算判断C核是什么; (3)写出核反应方程。

解析:氮核吸收了一个中子变成复核不稳定,发生衰变,整个过程中,中子、氮核以及两个新核组成的系统,在反应过程前后都不受外界的干扰,所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒,利用这一点,可求出C核的速度,然后根据粒子在磁场中的运动情况就可以判断出新核的种类,写出核反应方程。氮核俘获中子到衰变成B、C两个新核的过程中动量守恒

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-278

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mnvn=mBvB+mCvC①

根据衰变规律,可知C核的质量数为14+1-11=4 由此解得vC=3×10 m/s

再由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的知识R=可得

6

② qB+qC=7③

将②③联立可得qC=2,而mC=4,则C核是氦原子核,核反应方程式是He。 答案:(1)3×10 m/s (2)氦原子核 (3N+n→He

13.导学号97280129(15分)如图所示,有界的匀强磁场磁感应强度为B=0.05 T,磁场方向垂直于纸面向里,MN是磁场的左边界。在磁场中A处放一个放射源,内装 Ra放出某种射线后衰变成Rn。

6

(1)写出上述衰变方程。

(2)若A处距磁场边界MN的距离OA=1.0 m时,放在MN左侧边缘的粒子接收器收到垂直于边界

MN方向射出的质量较小的粒子,此时接收器距过OA的直线1.0 m。求一个静止Ra核衰变过程中释

放的核能有多少?(取1 u=1.6×10 kg,e=1.6×10 C,结果保留三位有效数字)

解析:(1RaRnHe。

(2)衰变过程中释放的α粒子在磁场中做匀速圆周运动,半径R=1.0 m,

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