第五章、原子核 一、选择题（共 16 题） 1．关于近代物理知识，下列描述正确的是（　　） A．爱因斯坦首次提出能量子假说，成功解释了黑体辐射的实验规律 B．已知氡的半衰期是 3.8 天，则 40 个氡原子核经过 7.6 天还剩下 10 个氡原子核 C．一个处于 n=3 能级状态的氢原子自发跃迁时，能发出 3 种不同频率的光子 D．汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定阴极射线是电子流，并求出了其比荷 ） 2．以下有关近代物理内容的若干叙述正确的是（ A．卢瑟福用实验得出原子核具有复杂的结构 B．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 C．重核的裂变过程质量增大，轻核的聚变过程有质量亏损 D．钍核 234 90 Th，衰变成镤核 234 91  Pa，放出一个中子，并伴随着放出 光子 3．关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有（　　） A． 238 92 2 C． 1 4 U �234 90 Th  2 He H+13 H �42 He+10 n 是重核裂变 B． 14 7 1 N+42 He �17 8 O+1H 82 0 Se �82 36 Kr  2 -1e D． 34 是轻核聚变 是 β 衰变 是 α 衰变 4．现在太阳向外辐射的能量是由于太阳内部氢聚变产生的，大约在 40 亿年以后太阳内部将会启动另一种 核反应，其核反应方程为： 4 的，已知 2 A． He 的质量为 m1  3m2 m1 4 2 He  42 He  42 He �12 6 C 12 ，6 B． C 的质量为 3m1  m2 m2 ，那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应产生 ，则下列判断正确的是（ C． 3m1  m2 D． ） 3m1  m2 5．下列说法中正确的是（　　） A．核反应方程 9 4 Be  24 He �12 6 C x 中的 x 为质子 B．钍的半衰期为 24 天，1g 钍经过 120 天后还剩 0.2g 钍 C．一群处于 n=4 能级的氢原子，最终跃迁到 n=1 能级状态，在此过程中能放出 6 种不同频率的光子 D．丹麦物理学家玻尔进行了 α 粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型 6．下列铀核反应的有关说法中正确的是（　　） A． 238 92 23 B． 92 C． D． U U 的半衰期约为 45 亿年，随着地球环境的不断变化，其半衰期可能变短 原子核经过一次 235 92 U 235 92 U  衰变和两次  衰变后，核内中子数减少 2 个 发生衰变时同时释放出  粒子和  粒子 核受到一个快中子的轰击时，裂变为两个中等质量的原子核，其比结合能变大 7．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素， 下列有关放射性知识的说法中正确的是（ ） A．β 射线与 γ 射线一样是电磁波，但穿透本领远比 γ 射线弱 B．氡的半衰期为 3.8 天，4 个氡原子核经过 7.6 天后就一定只剩下 1 个氡原子核 衰变成 C． 要经过 8 次 β 衰变和 8 次 α 衰变 D．放射性元素发生 β 衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的 8．碘 131 的半衰期约为 8 天，若某药物含有质量为 m 的碘 131，经过 32 天后，该药物中碘 131 的含量大约 还有（ m A． 4 ） m B． 8 m m C． 16 D． 32 9．下列说法正确的是（　　） A．中子和质子结合成氘核，若亏损的质量为 m ，则需要吸收 mc 的能量 2 B． β 衰变中放出的 β 射线是核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 C．一群处于 n  3 能级的氢原子向低能级跃迁时最多能产生 3 种不同频率的光子 D．发生光电效应时，入射光的光照强度越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大 10．放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的。下表列出了一些放射性元素的半衰期和 可供利用的射线。某塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄，利用适 当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀，可利用的元素是（　　） 元素 射线 半衰期 钋 210 α 138 天 氡 222 β 3.8 天 锶 90 β 28 天 铀 238 α、β、γ 4.5×109 年 A．钋 210 11．一个 B．氡 222 234 91 Pa C．锶 90 D．铀 238 ( ) 原子核内的质子数、中子数、核子数分别为 　　 A．91 个 91 个 234 个 B．143 个 91 个 234 个 C．91 个 143 个 234 个 D．234 个 91 个 143 个 12．在核反应方程式 235 92 136 U 10 n �90 38 Sr  54 Xe  kX 中(　 　) A．X 是质子，k＝9 B．X 是质子，k＝10 C．X 是中子，k＝9 D．X 是中子，k＝10 13．1932 年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验，验证了质能关系的正确性。在实验 中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个原子核，核反应方程为 7 3 Li 11 H �AZ Be � 2X 1 H 。已知 1 、 7 3 Li 、X 的质量分别为 m1  1.00728u 、 m2  7.01601u 、 m3  4.00151u ， 光在真空中的传播速度为 c，则在该核反应中（　　） m A．质量亏损 Δ4.02178u B．释放的核能 E   m1  m2  2m3  c 2 C．铍原子核内的中子数是 5 D．X 表示的是氚原子核 14．下列关于放射性元素的半衰期的说法正确的是( ) A．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长 B．放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适 用 C．氡的半衰期是 3.8 天，若有 4 g 氡原子核，则经过 7.6 天就只剩下 1 g D．氡的半衰期是 3.8 天，若有 4 个氡原子核，则经过 7.6 天就只剩下一个 15．关于爱因斯坦提出的质能方程 E  mc 2 和 E  mc 2 ，下列说法正确的是（　　） A． E  mc 表明物体具有的能量与其质量成正比 2 B． E  mc 中的 E 是发生核反应时释放的核能 2 C．根据 E  mc 2 ，可以计算核反应中释放的核能 D．两个质子和两个中子结合成一个氦核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损 16．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 222 86 Rn → 218 84 Po +X．已知 222 86 Rn 的半衰期约为 3.8 天，则 A．生成物中的 X 是 α 粒子 B．采用光照的方法可以减小铜 222 的半衰期 C．一克 D．2 个 222 86 222 86 Rn Rn 经过 3.28 天，还剩下 0.5 克 经过 3.8 天，还剩下一个 222 86 222 86 Rn Rn 二、填空题 17．星系是由宇宙中的一大群_________、大量_________和_________组成的物质系统，宇宙中的星系估 计有_________个以上，银河系以外的星系称为__________________． 18．  、  、  三种射线的电离作用由强到弱的顺序是______；贯穿本领由大到小的顺序是______。 19．1939 年 12 月，德国物理学家______________和他的助手发现，用中子轰击铀核时，铀核发生裂 变。1942 年意大利科学家______________领导了世界上第一座原子核反应堆的建设和试验工作。 20．一个原子核经过一次  衰变和一次  衰变，成为一新原子核，则新核与原来核相比，质子少了______ _____个，中子少了___________个。 三、综合题 21．科学家们研究出了一种能使铀 238 变成高效燃料，从而使核燃料越烧越多的“魔炉”——快中子增殖反 应堆、该型反应堆中使用的核燃料是钚 239，它裂变并释放出快中子，被装在反应区周围的铀 238 吸收后 变成铀 239，铀 239 极不稳定，经过两次 β 衰变后变成钚 239。请据此回答下列问题。 （1）请解释快中子增殖反应堆燃料增殖的秘密。 （2）根据材料中提供的信息，写出相关的核反应方程，并指明核反应类型。 22．用中子轰击 Li 发生核反应，生成氚核和 α 粒子，并放出 4.8 MeV 的能量(1 u 相当于 931.5 MeV 的能 量)． (1)写出核反应方程； (2)求出质量亏损； (3)若中子和 Li 是以等值反向的动量相碰,则生成的氚核和 α 粒子的动能之比是多少? 23．天文学家估测：太阳已有 50 亿年的历史了。有人认为：50 亿年来，因释放核能而带来的太阳质量变 化几乎可以忽略。请你计算太阳质量的变化 ΔM 并说明这种观点的合理性。可能用到的数据：太阳的质量 约为 M 0  2 �1030 kg; 太阳辐射的总功率为 P0  4 �10 26W ; 1 年≈3×107 秒 五、作图题 24．如右上图所示，铅盒内放有少量放射源，该放射源能放出 α 射线、β 射线以及 γ 射线三种射线，在铅 盒外部放置两块很大的平行带电金属板，能分离出三种射线．试画出分离后的三种射线的大致轨迹（标明 射线的名称）． 参考答案： 1．D 【详解】 A．普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，故 A 错 误； B．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对少数原子核不适用，故 B 错误； C．一个处于 n=3 能级状态的大量氢原子自发跃迁时，最多只能发出 2 种频率的光，分别为 n=3 跃迁到 n=2，n=2 跃迁到 n=1，故 C 错误； D．汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出 了该粒子的比荷，故 D 正确。 故选 D。 2．B 【详解】 卢瑟福用 α 粒子散射实验得出原子核具有核式结构，选项 A 错误；比结合能越大，表示原子核中核子结合 得越牢固，原子核越