1．下列射線不是來自于原子核內(nèi)的是（ ）
A．α射線B．β射線C．γ射線D．陰極射線
2．在核反應(yīng)堆中，為了使快中子的速度減慢，可選用作為中子減速劑的物質(zhì)是（ ）
A．氫B．鎘C．水D．壓力容器
3．放射性同位素發(fā)出的射線在科研、醫(yī)療、生產(chǎn)等諸多方面得到了廣泛的應(yīng)用，下列有關(guān)放射線應(yīng)用的說法中不正確的是（ ）
A．軋鋼廠的熱軋機(jī)安裝射線測厚儀對(duì)鋼板厚度進(jìn)行自動(dòng)控制
B．利用γ射線的貫穿性能進(jìn)行人體的透視
C．用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，經(jīng)過篩選可以培養(yǎng)優(yōu)良品種
D．用γ射線治療腫瘤時(shí)一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對(duì)人體正常組織造成太大的危害
4．科學(xué)家利用氘和氚核反應(yīng)獲得能量，核反應(yīng)方程為eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n。已知氘核、氚核、氦核和中子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，光在真空中的傳播速度為c，則在該核反應(yīng)中平均每個(gè)核子釋放的核能為（ ）
A．(m1＋m2－m3－m4)c2B．(m3＋m4－m1－m2)c2
C(m1＋m2－m3－m4)c2D．(m3＋m4－m1－m2)c2
5．福島第一核電站的核污水含銫、鍶、氚等多種放射性物質(zhì)，一旦排海將對(duì)太平洋造成長時(shí)間的污染。氚（eq \\al(3,1)H）有放射性，會(huì)發(fā)生β衰變并釋放能量，其半衰期為12.43年，衰變方程為eq \\al(3,1)H→eq \\al(A,Z)X＋eq \\al( 0,－1)e，以下說法正確的是（ ）
A．eq \\al(A,Z)X的中子數(shù)為3
B．衰變前的質(zhì)量與衰變后eq \\al(A,Z)X和eq \\al( 0,－1)e的總質(zhì)量相等
C．自然界現(xiàn)存在的eq \\al(3,1)H將在24.86年后衰變完畢
D．eq \\al(3,1)H在不同化合物中的半衰期相同
6．α粒子在很多物理實(shí)驗(yàn)中扮演著重要的角色，下列說法正確的是（ ）
A．圖甲表示的是α粒子散射實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)揭示了原子核是可再分的
B．圖乙表示的是磁場對(duì)α、β和γ射線的作用情況，其中③是α射線
C．圖丙表示的是用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子
D．圖丁表示的是鈾238放出一個(gè)α粒子后，質(zhì)量數(shù)減少4，變成鈾234
7．“軌道電子俘獲”是放射性同位素衰變的一種形式，它是指原子核（母核）俘獲一個(gè)核外電子，其內(nèi)部一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶?，從而變成一個(gè)新核（子核），并且放出一個(gè)中微子的過程。中微子的質(zhì)量極小，不帶電，很難探測到，人們最早就是通過子核的反沖而間接證明中微子存在的。若一個(gè)靜止的原子核發(fā)生“軌道電子俘獲”（電子的初動(dòng)量不計(jì)），則（ ）
A．母核的質(zhì)量數(shù)比子核的質(zhì)量數(shù)多1個(gè)
B．母核的電荷數(shù)比子核的電荷數(shù)多1個(gè)
C．子核的動(dòng)量與中微子的動(dòng)量大小相等
D．子核的動(dòng)能大于中微子的動(dòng)能
8．我國核電發(fā)展快速，2021年核能發(fā)電量達(dá)到了828. 84億千瓦時(shí)，同比增長超過20%。重核裂變是核電站中核反應(yīng)堆的主要反應(yīng)，某核反應(yīng)堆中的一種核裂變反應(yīng)方程為eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(144, 56)Ba＋eq \\al(89,36)Kr＋3X下列說法正確的是（ ）
A．該反應(yīng)生成物中X為中子B．該反應(yīng)生成物中X為質(zhì)子
C．eq \\al(144, 56)Ba的比結(jié)合能比eq \\al(89,36)Kr的小D．eq \\al(144, 56)Ba的比結(jié)合能比eq \\al(235, 92)U的小
9．原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)的關(guān)系圖像如圖所示，下列說法正確的是（ ）
A．eq \\al(89,36)Kr核比eq \\al(235, 92)U核更穩(wěn)定
B．結(jié)合能越大，質(zhì)量數(shù)越大，原子核越穩(wěn)定
C．eq \\al(4,2)He核比eq \\al(6,3)Li核結(jié)合能小，比結(jié)合能大
D．原子核的結(jié)合能等于把其完全分解成自由核子所需的最小能量
10．2021年9月，在甘肅省武威市全球首臺(tái)釷基熔鹽核反應(yīng)堆進(jìn)行試運(yùn)行放電，也標(biāo)志著我國成為世界上第一個(gè)對(duì)第四代核電技術(shù)進(jìn)行商業(yè)化試驗(yàn)運(yùn)營的國家。反應(yīng)堆工作原理如圖所示，釷232（）吸收一個(gè)中子后會(huì)變成釷233，釷233不穩(wěn)定，會(huì)變成易裂變核素鈾233（）。下列說法正確的是（ ）
A．釷232變成鈾233的核反應(yīng)方程式是：，
B．中間產(chǎn)生的新核鏷233（）從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)伴隨輻射
C．新核鈾233（）的結(jié)合能小于釷233（）
D．核反應(yīng)堆是通過核裂變把核能直接轉(zhuǎn)化為電能發(fā)電
二、非選擇題
11．核污水中常含有氚（eq \\al(3,1)H）等放射性核素，處置不當(dāng)將嚴(yán)重威脅人類安全。氚β衰變的半衰期長達(dá)12.5年，衰變方程為，其中是質(zhì)量可忽略不計(jì)的中性粒子，Z＝______，A＝______。若將含有質(zhì)量為m的氚的核污水排入大海，即使經(jīng)過50年，排入海中的氚還剩___________m（用分?jǐn)?shù)表示）。
12．硼中子俘獲療法是腫瘤治療的新技術(shù)，其原理是進(jìn)入癌細(xì)胞內(nèi)的硼核吸收慢中子，轉(zhuǎn)變成鋰核和α粒子，釋放出γ光子。已知核反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損為Δm，γ光子的能量為E0，硼核的比結(jié)合能為E1，鋰核的比結(jié)合能為E2，普朗克常量為h，真空中光速為c。
(1)寫出核反應(yīng)方程并求出γ光子的波長λ；
(2)求核反應(yīng)放出的能量E及氦核的比結(jié)合能E3。
13．鐳（Ra）是歷史上第一個(gè)被分離出來的放射性元素，已知能自發(fā)放出α粒子而變成新核Rn，已知的質(zhì)量m1＝226.0207u，Rn的質(zhì)量m2＝222.0101u，α粒子的質(zhì)量mα＝4.0026u。如圖所示，一個(gè)靜止的鐳核在勻強(qiáng)磁場中發(fā)生衰變，衰變后兩粒子運(yùn)動(dòng)平面與磁場垂直（涉及比值時(shí)，質(zhì)量可取整數(shù)）求：
(1)α粒子與Rn核在磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑之比和周期之比；
(2)衰變過程中放出的能量；
(3)α粒子的動(dòng)能。
14．我國首艘攻擊核潛艇，代號(hào)091型，西方稱其為漢級(jí)攻擊核潛艇，其核反應(yīng)堆采用的燃料是鈾235，一個(gè)鈾235裂變時(shí)釋放的能量為200 MeV。在核反應(yīng)堆中一般用石墨做慢化劑使快中子減速成為慢中子，達(dá)到有效裂變。已知碳核的質(zhì)量是中子的12倍，假設(shè)中子與碳核的每次碰撞都是彈性正碰，而且認(rèn)為碰撞前碳核都是靜止的。求：
(1)一個(gè)鈾235裂變對(duì)應(yīng)的質(zhì)量虧損；
(2)要想將動(dòng)能為E0的快中子減小到10－6E0的慢中子，至少經(jīng)過多少次碰撞。
答案與解析
1.【答案】D
【解析】α射線、β射線、γ射線都是在放射性物質(zhì)衰變的過程中放射出的，來自于原子核的衰變，即它們均來自于原子核內(nèi)，而陰極射線是陰極受熱后，原子的核外電子受激發(fā)而發(fā)射出的電子，不是來自于原子核內(nèi)，故選D。
2.【答案】C
【解析】在可控核反應(yīng)堆中需要給快中子減速，輕水、重水和石墨等常用作減速劑，故選C。
3.【答案】B
【解析】軋鋼廠的熱軋機(jī)安裝射線測厚儀對(duì)鋼板厚度進(jìn)行自動(dòng)控制，A正確；利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷，但γ射線對(duì)人體細(xì)胞傷害太大，因此不能用來透視人體，B錯(cuò)誤；用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，經(jīng)過篩選可以培養(yǎng)優(yōu)良品種，C正確；用γ射線治療腫瘤時(shí)一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對(duì)人體正常組織造成太大的危害，D正確。本題選不正確的，故選B。
4.【答案】C
【解析】聚變時(shí)有質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，聚變時(shí)釋放的能量，總共有5個(gè)核子參與反應(yīng)，則平均每個(gè)核子釋放的核能為，故選C。
5.【答案】D
【解析】根據(jù)核電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，可得核反應(yīng)方程，衰變產(chǎn)物有，中子數(shù)為1，A錯(cuò)誤；氚（eq \\al(3,1)H）有放射性，會(huì)發(fā)生β衰變并釋放能量，故反應(yīng)會(huì)虧損質(zhì)量，衰變前的質(zhì)量大于衰變后eq \\al(A,Z)X和eq \\al( 0,－1)e的總質(zhì)量，B錯(cuò)誤；自然界現(xiàn)存在的eq \\al(3,1)H將在24.86年后即兩個(gè)半衰期，衰變剩下，未衰變完畢，C錯(cuò)誤；半衰期與化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，eq \\al(3,1)H在不同化合物中的半衰期相同，D正確。
6.【答案】CD
【解析】圖甲表示的是α粒子散射實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)理論，并沒有揭示原子核是可再分的，A錯(cuò)誤；圖乙表示的是磁場對(duì)α、β和γ射線的作用情況，因?yàn)棣亮Ｗ訋д?，根?jù)左手定則可知，其中①是α射線，B錯(cuò)誤；圖丙表示的是用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，C正確；根據(jù)核反應(yīng)方程要求質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可以知道，鈾238放出一個(gè)α粒子后，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2成為新核，故D正確。
7.【答案】BC
【解析】原子核（稱為母核）俘獲一個(gè)核外電子，使其內(nèi)部的一個(gè)質(zhì)子變?yōu)橹凶?，并放出一個(gè)中微子，從而變成一個(gè)新核（稱為子核），子核與母核相比，電荷數(shù)少1，質(zhì)量數(shù)不變，故A錯(cuò)誤，B正確；靜止的原子核（稱為母核）俘獲電子（電子的初動(dòng)量可不計(jì)）的過程中動(dòng)量守恒，初狀態(tài)系統(tǒng)的總動(dòng)量為0，則子核的動(dòng)量和中微子的動(dòng)量大小相等，方向相反，故C正確；子核的動(dòng)量大小和中微子的動(dòng)量大小相等，由于中微子的質(zhì)量很小，根據(jù)，中微子的動(dòng)能大于子核的動(dòng)能，故D錯(cuò)誤。
8.【答案】AC
【解析】根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，可得X的電荷數(shù)為0，質(zhì)量數(shù)為1，所以X為中子，故A正確，B錯(cuò)誤；因?yàn)橹械荣|(zhì)量的原子核比結(jié)合能最大，質(zhì)量數(shù)越大，比結(jié)合能越小，所以eq \\al(144, 56)Ba的比結(jié)合能比eq \\al(235, 92)U的大，eq \\al(144, 56)Ba的比結(jié)合能比eq \\al(89,36)Kr的小，故C正確，D錯(cuò)誤。
9.【答案】ACD
【解析】由圖可知eq \\al(89,36)Kr核比eq \\al(235, 92)U核的比結(jié)合能大，比結(jié)合能越大，越穩(wěn)定，則eq \\al(89,36)Kr核比eq \\al(235, 92)U核更穩(wěn)定，故A正確；結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)之比越大，則原子核越穩(wěn)定，結(jié)合能越大，質(zhì)量數(shù)越大，他們之比不一定大，故B錯(cuò)誤；eq \\al(4,2)He核的結(jié)合能為，eq \\al(6,3)Li核的結(jié)合能為，結(jié)合題圖可得eq \\al(4,2)He核比eq \\al(6,3)Li核結(jié)合能小，比結(jié)合能大，故C正確；原子核的結(jié)合能等于把其完全分解成自由核子所需的最小能量，故D正確。
10.【答案】AB
【解析】根據(jù)核反應(yīng)的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知，釷233變成鈾233的核反應(yīng)方程式是，，A正確；中間產(chǎn)生的新核鏷233（）從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，放出能量，會(huì)伴隨輻射，B正確；整個(gè)過程中釋放能量，則生成的新核鈾233（）更加穩(wěn)定，則新核鈾233（）的結(jié)合能大于釷233（），C錯(cuò)誤；在核電站的核反應(yīng)堆內(nèi)部，核燃料具有的核能通過核裂變反應(yīng)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，然后通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，故D錯(cuò)誤。
11.【答案】2 3
【解析】根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得，；經(jīng)過50年，排入海水中的氚的剩余質(zhì)量為。
12.【解析】(1)核反應(yīng)方程為
根據(jù)
可求得光子的波長。
(2)由質(zhì)能方程可知，核反應(yīng)中放出的能量
由能量關(guān)系可得
解得。
13.【解析】(1)靜止的鐳核衰變時(shí)動(dòng)量守恒，α粒子與Rn核運(yùn)動(dòng)方向相反，因此均帶正電，在磁場中所受洛倫茲力方向相反，偏轉(zhuǎn)方向相反；又因粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故兩粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡為兩外切圓，由動(dòng)量守恒知
由可得
可知
由周期公式得。
(2)衰變過程中的質(zhì)量虧損
釋放的能量。
(3)由及
得
所以α粒子的動(dòng)能為。
14.【解析】(1)由愛因斯坦質(zhì)能方程可知，裂變時(shí)釋放的能量與質(zhì)量虧損的關(guān)系
解得
故一個(gè)鈾235裂變對(duì)應(yīng)的質(zhì)量虧損。
(2)設(shè)中子的質(zhì)量為，碳核的質(zhì)量為，第一次碰撞前中子的速度為，碰后中子和碳核的速度分別為和，由于中子與碳核碰撞是彈性正碰，故滿足動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒，則有
聯(lián)立解得
第一次碰撞后中子的動(dòng)能為
因?yàn)橹凶优c碳核的每次碰撞都是彈性正碰，而且碰撞前碳核都是靜止的，故每次碰撞滿足的規(guī)律與第一次碰撞一樣，則有
第二次碰撞后中子的動(dòng)能為
第三次碰撞后中子的動(dòng)能為
……
第 次碰撞后中子的動(dòng)能為
又
聯(lián)立有
即
解得
故要想將動(dòng)能為的快中子減小到的慢中子，至少經(jīng)過42次碰撞。

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