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- 2021-05-13 发布
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1
第二节 原子与原子核
(建议用时:60 分钟)
一、单项选择题
1.(2018·南昌十所省重点中学模拟)下列说法正确的是( )
A.光子像其他粒子一样,不但具有能量,也具有动量
B.比结合能越大,原子核越不稳定
C.将由放射性元素组成的化合物进行高温分解,会改变放射性元素的半衰期
D.原子核的质量大于组成它的核子的质量之和,这个现象叫做质量亏损
解析:选 A.光子像其他粒子一样,不但具有粒子性,而且也有波动性,则不但具有能量,
也具有动量,故 A 正确;比结合能越大的原子核越稳定,B 错误;放射性元素的半衰期与外
界因素没有任何关系,只和本身性质有关,C 错误;原子核的质量小于组成它的核子的质量
之和,这个现象叫做质量亏损,故 D 错误.
2.铀核可以发生衰变和裂变,铀核的( )
A.衰变和裂变都能自发发生
B.衰变和裂变都不能自发发生
C.衰变能自发发生而裂变不能自发发生
D.衰变不能自发发生而裂变能自发发生
解析:选 C.铀是天然放射性元素,所以铀核的衰变是能自发发生的,而铀核的裂变是人工
实现的,是用中子轰击铀核实现的,所以铀核的裂变,不能自发发生,故 A、B、D 错误,C
正确.
3.23290 Th 经过一系列α衰变和 β 衰变后变成 20882 Pb,则 20882 Pb 比 23290 Th 少( )
A.16 个中子,8 个质子 B.8 个中子,16 个质子
C.24 个中子,8 个质子 D.8 个中子,24 个质子
解析:选 A.20882 Pb 比 23290 Th 质子数少(90-82)=8 个,核子数少(232-208)=24 个,所以中子
数少(24-8)=16 个,故 A 正确,B、C、D 错误.
4.(2018·哈尔滨六中模拟)静止在匀强电场中的碳 14 原子核,某时
刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直,且经过
相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b 表示长度).那么碳 14 的核
反应方程可能是( )
A.146 C→42He+104 Be B.146 C→01e+145 B
C.146 C→ 0-1e+147 N D.146 C→21H+125 B
解析:选 A.由轨迹弯曲方向可以看出,反冲核与放出的射线的受力方向均与电场强度方向
相同,均带正电,且由水平位移可得两者电荷量之比为 1∶2;所以放出的粒子为α粒子,
2
即发生 α 衰变,则核反应方程是 146 C→42He+104 Be,故 A 正确.
5.在垂直于纸面的匀强磁场中,有一原来静止的原子核,该核衰变后,放出的
带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中 a、b 所示,由图可以判定( )
A.该核发生的是α衰变
B.该核发生的是β衰变
C.磁场方向一定垂直纸面向里
D.磁场方向一定垂直纸面向外
解析:选 B.本题考查对α粒子及 β 粒子的性质的了解,对动量守恒定律以及左手定则的应
用能力.原来静止的核,放出粒子后,总动量守恒,所以粒子和反冲核的速度方向一定相反,
根据题图所示,它们在同一磁场中是向同一侧偏转的,由左手定则可知它们必带异种电荷,
故应为 β 衰变;由于不知它们的旋转方向,因而无法判定磁场是向里还是向外,即都有可
能.
6.(2015·高考北京卷)下列核反应方程中,属于α衰变的是( )
A.147 N+42He→178 O+11H B.23892 U→23490 Th+42He
C.21H+31H→42He+10n D.23490 Th→23491 Pa+ 0-1e
解析:选 B.α衰变是放射性元素的原子核放出α粒子(42He)的核反应,选项 B 正确.
7.(2018·四川遂宁模拟)不同色光的光子能量如下表所示;
色光 红 橙 黄 绿 蓝-靛 紫
光子能量
范围(eV)
1.61~
2.00
2.00~
2.07
2.07~
2.14
2.14~
2.53
2.53~
2.76
2.76~
3.10
氢原子部分能级的示意图如图所示.
大量处于 n=4 能级的氢原子,发射出的光的谱线在可见光范围内,其颜色分别为( )
A.红、蓝-靛 B.红、紫
C.橙、绿 D.蓝-靛、紫
解析:选 A.计算出各种光子能量,然后和表格中数据进行对比,便可解决本题.氢原子处
于第四能级,能够发出 12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV 的六种光
子,1.89 eV 和 2.55 eV 属于可见光,1.89 eV 的光子为红光,2.55 eV 的光子为蓝-靛.
二、多项选择题
8.14C 发生放射性衰变为 14N,半衰期约为 5 700 年.已知植物存活期间,其体内 14C 与 12C
的比例不变;生命活动结束后,14C 的比例持续减少.现通过测量得知,某古木样品中 14C
3
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为 5 700 年
B.12C、13C、14C 具有相同的中子数
C.14C 衰变为 14N 的过程中放出β射线
D.增加样品测量环境的压强将加速 14C 的衰变
解析:选 AC.因古木样品中 14C 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,选项 A 正确;12C、13C、14C 具有相
同的质子数,由于质量数不同,故中子数不同,选项 B 错误;根据核反应方程可知,14C 衰
变为 14N 的过程中放出电子,即发出β射线,选项 C 正确;外界环境不影响放射性元素的半
衰期,选项 D 错误.
9.(2015·高考广东卷)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→42He+31H+4.9 MeV 和 21H+31H→42He+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:选 AD.核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒,则由 21H+31H→42He+X+17.6 MeV
知 X 为 10n,由 X+Y→42He+31H+4.9 MeV 知 Y 为 63Li,其中 Y 的质子数是 3,中子数也是 3,
选项 A 正确,选项 B 错误;两个核反应都释放出核能,故都有质量亏损,选项 C 错误;X+Y→
42He+31H+4.9 MeV 是原子核的人工转变,21H+31H→42He+10n+17.6 MeV 为轻核聚变,选项 D 正
确.
10.在花岗岩、大理石等装饰材料中,都不同程度地含有放射性元素,下列有关放射性元素
的说法中正确的是( )
A.β射线与γ射线一样都是电磁波,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
C.23892 U 衰变成 20682 Pb 要经过 6 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
解析:选 CD.β射线是电子流,γ射线才是电磁波,选项 A 错误;半衰期的意义只有对大量
原子核才成立,选项 B 错误;23892 U 衰变成 20682 Pb,质量数减少了 32,因此发生了
32
4 =8 次α衰
变,α衰变 8 次则核电荷数要减少 16,实际核电荷数减少 10,因此发生了 16-10=6 次β
衰变,C 正确;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,D 正确.
三、非选择题
4
11.在匀强磁场中,一个原来静止的原子核,由于放出一个α粒子,结果
得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示),今测得两个相切圆半径之比
r1∶r2=1∶44.则:
(1)图中哪一个圆是α粒子的径迹?(说明理由)
(2)这个原子核原来所含的质子数是多少?
解析:(1)因为动量守恒,所以轨道半径与粒子的电荷量成反比,所以圆轨道 2 是α粒子的
径迹,圆轨道 1 是新生核的径迹,两者电性相同,运动方向相反.
(2)设衰变后新生核的电荷量为 q1,α粒子的电荷量为 q2=2e,它们的质量分别为 m1 和 m2,
衰变后的速度分别为 v1 和 v2,所以原来原子核的电荷量 q=q1+q2.
根据轨道半径公式有
r1
r2=
m1v1
Bq1
m2v2
Bq2
=
m1v1q2
m2v2q1,
又由于衰变过程中遵循动量守恒定律,则
m1v1=m2v2,
以上三式联立解得 q=90e.
即这个原子核原来所含的质子数为 90.
答案:(1)圆轨道 2 是α粒子的径迹 理由见解析 (2)90
12.(2017·高考北京卷)在磁感应强度为B 的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了
一次α衰变.放射出的α粒子(42He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为 R.以
m、q 分别表示α粒子的质量和电荷量.
(1)放射性原子核用 AZX 表示,新核的元素符号用 Y 表示,写出该α衰变的核反应方程.
(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小.
(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能,新核的质量为 M,求衰变过程
的质量亏损Δm.
解析:(1)AZX―→A-4Z-2Y+42He.
(2)设α粒子的速度大小为 v,
由 qvB=m
v2
R ,T=
2πR
v ,得
α粒子在磁场中运动周期 T=
2πm
qB
环形电流大小 I=
q
T=
q2B
2πm.
(3)由 qvB=m
v2
R ,得 v=
qBR
m
5
设衰变后新核 Y 的速度大小为 v′,系统动量守恒
Mv′-mv=0
v′=
mv
M =
qBR
M
由Δmc2=
1
2Mv′2+
1
2mv2
得Δm=
(M+m)(qBR)2
2mMc2 .
答案:见解析
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