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《原子核》章末测试
(时间：60分钟 满分：100分)
一、选择题(每小题4分，共40分，把正确选项前的字母填在题后的括号内)
1．硼10俘获1个α粒子，生成氮13，放出x粒子，而氮13是不稳定的，它放出y粒子变成碳13，那么，x粒子和y粒子分别为( )
A．中子和正电子 B．中子和电子
C．质子和正电子 D．质子和中子
解析 由核反应方程B＋He→N＋n，N→C＋e，所以A选项正确．
答案 A
2．以下几个核反应方程式中，x代表质子的是( )
A.F＋He→Ne＋x
B.Hg＋n→Pt＋2H＋x
C.H＋H→n＋x
D.Na→Mg＋x
答案 A
3．一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m.铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的有( )
A．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了
B．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m/4发生了衰变
C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m/8
D．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M/2
解析 经过两个半衰期后矿石中剩余的铀应当还有m/4；经过三个半衰期后还剩m/8；由于衰变产物大部分仍旧留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的转变．
答案 C
4．在匀强磁场中，某一处于静止状态的放射性原子核X，发生了α衰变，从X核中放出了一个α粒子，其速度方向垂直于磁场方向，并测得α粒子的轨道半径为R，则反冲核的运动半径是R的( )
A.倍 B.倍
C.倍 D.倍
解析 在α衰变中动量守恒，故有mαvα＝mxvx，依据R＝知＝，反冲核的半径Rx＝R，Rx＝R，故选项C正确．
答案 C
5．(多选题)如图所示，两个相切的圆表示一静止的原子核发生某种核反应后，产生的两种粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能是( )
A．原子核发生了α衰变 B．原子核发生了β衰变
C．原子核放出了一个正电子 D．原子核放出了一个中子
答案 AC
6．(多选题)三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦(He)，则下面说法正确的是( )
A. X核比Z核多一个原子
B. X核比Z核少一个中子
C. X核的质量数比Z核质量数大3
D. X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍
解析 依据核反应前后，质量数和电荷数守恒，设X核的质量数为Ax，电荷数为Zx，则Y核的质量数为Ax，电荷数为Zx－1，则核反应分别为AxZxX→e＋Ax Zx－1Y
Ax Zx－1Y＋H→He＋Ax－3Zx－2Z
由此可知X核的质量数比Z核质量数大，故C选项正确；Zx＋Zx－2＝2Zx－2＝2(Zx－1)故D选项正确．
答案 CD
7．现有三个核反应
①Na→Mg＋e ②U＋n→Ba＋Kr＋3n ③H＋H→He＋n
下列说法正确的是( )
A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变
B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变
C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变
D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变
答案 C
8．太阳放出的大量中微子向地球飞来，但试验测定的数目只有理论的三分之一，后来科学家发觉中微子在向地球传播过程中衰变成一个μ子和一个τ子．若在衰变过程中μ子的速度方向与中微子原来的方向全都，则τ子的运动方向( )
A．肯定与μ子同方向
B．肯定与μ子反方向
C．肯定与μ子在同始终线上
D．不肯定与μ子在同始终线上
解析 中微子衰变成μ子和τ子，满足动量守恒，μ子的速度方向与中微子原来的方向全都，τ子必定也在这条直线上．
答案 C
9．14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年月测定的方法．若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14C的质量．下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是( )
A
B
C
D
解析 据半衰期的计算公式知，经时间t，剩余的14C的质量为m＝m0()，对应图象为一指数函数图象，C选项符合题意．
答案 C
10．(多选题)用质子轰击锂核(73Li)生成两个α粒子，以此进行出名的验证爱因斯坦质能方程的试验．已知质子的初动能是0.6 MeV，质子、α粒子和锂核的质量分别是1.007 3 u、4.001 5 u和7.016 0 u．已知1 u相当于931.5 MeV，则下列叙述中正确的是( )
A．此反应过程质量削减0.010 3 u
B．生成的两个α粒子的动能之和是18.3 MeV，与试验相符
C．核反应中释放的能量是18.9 MeV，与试验相符
D．若生成的两个α粒子的动能之和是19.5 MeV，与试验相符
解析 此反应的质量亏损
Δm＝1.007 3 u＋7.016 0 u－2×4.001 5 u＝0.020 3 u，
释放的能量ΔE＝Δm×931.5 MeV＝18.9 MeV，故A项错，C项正确；
由能量守恒可知，释放的能量ΔE及反应前质子的动能转化成两个α粒子的总动能，
Ek＝18.9 MeV＋0.6 MeV＝19.5 MeV，故B项错，D项正确．
答案 CD
二、填空题(共2小题，每小题8分，共16分)
11．一置于铅盒中的放射源放射出的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场，进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为______射线，射线b为______射线．
解析 射线穿过铝箔，由于α粒子的贯穿力量很弱，因此经过铝箔后的射线为β射线和γ射线，γ射线不带电，β射线是高速电子流，故a为γ射线，b为β射线．
答案 γ β
12．某放射性元素经20天后剩下原有质量的6.25%，可知，其半衰期为________，再经10天，剩下质量为最初质量的________．
解析 依据半衰期公式6.25%＝()得T＝5天，再经过10天，即共经过6个半衰期，可知剩余该放射性元素的质量为最初质量的()6＝.
答案 5天
三、计算题(本题共3小题，共44分，计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
13．(14分)“原子质量单位”是原子物理中常用的一个特殊单位，符号为u,1 u＝1.660 6×10－27 kg.已知12C原子的质量是12.000 000 u，一个12C原子可以看做是由6个氢原子(每个氢原子的质量是1.007 825 u)和6个中子组成(每个中子的质量是1.008 665 u)，则C原子核的结合能为多少？(保留三位有效数字)．
解析 6个中子的总质量
6mn＝6×1.008 665 u＝6.051 990 u
6个氢原子的总质量6mH＝6×1.007 825 u＝6.046 950 u
中子和氢原子的质量和6mn＋6mH＝12.098 940 u
12C原子核的质量mC＝12.000 000 u
质量亏损Δm＝6mn＋6mH－mC＝0.098 940 u＝1.643×10－28 kg
12C原子核的结合能ΔE＝Δmc2＝1.643×10－28×(3×108)2 J＝1.48×10－11 J
答案 1.48×10－11
14．(14分)在茫茫宇宙空间存在大量宇宙射线，对航天员构成了很大的威逼，现有一束射线(含有α、β、γ三种射线)，
(1)在不影响β和γ射线的状况下，如何用最简洁的方法除去α射线；
(2)余下的这束射线经过如图所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出β和γ射线进入该磁场区域后轨迹的示意图．
(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从γ射线束中分别出来，为什么？(已知α粒子的质量约是β粒子质量的8 000倍，α射线速度约为光速的格外之一，β射线速度约为光速)．
解析 (1)由于α射线贯穿力量很弱，用一张纸放在射线前即可除去α射线．
(2)β射线带负电，由左手定则可知向上偏转，γ射线方向不变，轨迹如图所示．
(3)α粒子和电子在磁场中偏转，据R＝，对α射线R1＝，对β射线 R2＝，故＝＝400.
α射线穿过此磁场时，半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分别．
答案 (1)用一张纸放在射线前即可除去α射线
(2)见解析图
(3)α射线的圆周运动的半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分别．
15．(16分)一个静止的氮核N俘获一个速度为2.3×107 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的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106 m/s，B、C在同一匀强磁场中做圆周运动的半径比为RBRC＝1130.求：
(1)C核的速度大小；
(2)依据计算推断C核是什么核；
(3)写出核反应方程．
解析 (1)设中子的质量为m，则氮核的质量为14m，B核的质量为11m，C核的质量为4m，依据动量守恒可得：mv0＝11mvB＋4mvC，
代入数值解得vC＝3×106 m/s.
(2)依据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径公式：R＝可得：＝＝
所以＝
又qC＋qB＝7e，解得：qC＝2e，qB＝5e，所以C核为He.
(3)核反应方程N＋n→B＋He.
答案 (1)3×106 m/s (2)He
(3)N＋n→B＋He
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