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在下列描述的核过程的方程中
人教版（新课标）高中物理选择性必修三-第五章原子核
6.
①❑ 12C→❑ 12N+❑ 0 e ②❑ 32P→❑ 32S+❑ 0 e
6 7 -1 15 16 -1
副标题
③❑ 238U→❑ 234Th+❑ 4He ④❑ 14N+❑ 4He→❑ 17O+❑ 1H
92 90 2 7 2 8 1
题号 一 二 三 四 总分
得分
⑤❑ 235U+❑ 1n→❑ 140Xe+❑ 94Sr+2❑ 1n ⑥❑ 3H+❑ 2H→❑ 4He+❑ 1n
92 0 54 38 0 1 1 2 0
A. 属于α衰变的是③⑥ B. 属于β衰变的是①②
C. 属于裂变的是③⑤ D. 属于聚变的是④⑥
一、单选题
7. 关于原子核、原子核的衰变、核能，下列说法正确的是( )
电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是( )
1. A. 电磁波不能产生衍射现象 A. 原子核的结合能越大，原子核越稳定
B. 常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机 B. 任何两个原子核都可以发生核聚变
C. 根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
C. ❑ 238U衰变成❑ 206Pb要经过8次β衰变和6次α衰变
92 82
D. 红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线
电子的发现是人类对物质结构认识上的一次飞跃，开创了探索物质微观结构的新时代，下列关于电子 D. 发生α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了2
2. 的说法正确的是( ) 232 208
8. 天然放射性元素90Th( 钍)经过一系形α衰变和β衰变之后，变成82Pb( 铅)。下列论断中正确的是
A. β射线是高速电子流，它的穿透能力比α射线和γ射线都弱
A. 铅核比钍核少24个中子 B. 铅核比钍核少8个中子
B. β衰变时原子核会释放电子，说明电子也是原子核的组成部分
C. 衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变 D. .衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变
C. 汤姆孙发现不同物质发出的阴极射线的粒子比荷相同，这种粒子即电子
D. 电子穿过晶体时会产生衍射图样，这证明了电子具有粒子性
二、多选题
下列核反应方程中，属于原子核的人工转变的是( )
9. 以下关于近代物理的相关叙述，说法正确的是( )
3.
A. ❑ 14C→❑ 14N+❑ 0 e B. ❑ 235U+n❑ 1→❑ 139I+❑ 95Y +2❑ 1n
6 7 −1 92 0 53 39 0 A. 铀核( 238U)衰变为铅核( 206Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
92 82
C. ❑ 2H+❑ 3H→❑ 4He+❑ 1n D. ❑ 4He+❑ 27Al→❑ 30P+❑ 1n B. 从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的强度无关，与照射光的频率成正比
1 1 2 0 2 13 15 0
C. 根据玻尔理论可知，一个氢原子从n=4能级向低能级跃迁最多可辐射6种频率的光子
在人类认识原子与原子核结构的过程中，符合物理学史的是( )
D. β射线的本质是电子流，β衰变是核内的某个中子转化为质子时放出电子的过程
4. A. 汤姆孙通过实验证实了卢瑟福关于中子的猜想是正确的
10. 下列说法正确的是
B. 查德威克首先提出了原子的核式结构学说
A. 核子结合成原子核时，新核质量小于核子的质量，这个差值称为质量亏损
C. 居里夫人首先发现了天然放射现象
B. 放射性元素的半衰期与其所处的物理和化学状态有关
D. 卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子
C. 太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变
235 1 1
铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应： 92U+0n→a+b+20n ，则a+b可 D. 原子的结合能越大，原子核越稳定
5. 11. 下列说法中正确的是 ( )
能是( )
140 93 141 92 141 93 140 94
A. 54Xe+36Kr B. 56Ba+36Kr C. 56Ba+38Sr D. 54Xe+38SrB.对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能E❑ 与照射光的频率成线性关系
A. 卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为❑ 4He+❑ 14N→❑ 17O+❑ 1H k
2 7 8 1
C.一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量仅剩下一半
D.按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子
B. 铀核裂变的核反应是❑ 235U→❑ 141Ba+❑ 92Kr+2❑ 1n
92 56 36 0
的能量也减小了
C. 已知质子、中子、α粒子的质量分别为m 、m 、m ，那么，质子和中子结合成一个α粒子，释放
1 2 3 E.将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用
(2)(9分)如图所示为两块质量均为m，长度均为L的木板放置在光滑的水平桌面上，木块1质量
的能量是(m +m −m )c2
1 2 3 也为m(可视为质点)，放于木板2的最右端，木板3沿光滑水平桌面运动并与叠放在下面的木板2发生
碰撞后粘合在一起，如果要求碰后木块1停留在木板3的正中央，木板3碰撞前的初速度v❑ 为多大？
0
D. 铀(❑ 238U)经过多次α、β衰变形成稳定的铅(❑ 206Pb)的过程中，有6个中子转变成质子
92 82
已知木块与木板之间的动摩擦因数为m。
12. 下列说法正确的是( )
A. X射线是处于激发态的原子核辐射出的
B. 如果大量氢原子处于n=3的能级，它们自发跃迁时能发出3种不同频率的光 四、计算题
C. 放射性元素发生一次β衰变，原子序数增加1 15. 如图为一装放射源氡的盒子，静止的氡核经过一次α衰变成钋Po，
D. 核电站是利用轻核的聚变发电的
新核Po的速率约为2×105m/s。衰变后的α粒子从小孔P进入正交的电磁场区域Ⅰ，且恰好可沿中心
线匀速通过，磁感应强度B=0.1T.之后经过A孔进入电场加速区域Ⅱ，加速电压U=3×106V .从区
三、实验题
❑√3
域Ⅱ射出的α粒子随后又进入半径为r= m的圆形匀强磁场区域Ⅲ，该区域磁感应强度B =0.4T、
13. (1)关于下面四个实验的说法正确的是______ 3 0
方向垂直纸面向里。圆形磁场右边有一竖直荧光屏与之相切，荧光屏的中心点M和圆形磁场的圆心O、
q
电磁场区域Ⅰ的中线在同一条直线上，α粒子的比荷为 =5×107C/kg。
m
甲 乙 丙 丁
A. 图甲实验可以说明α粒子的贯穿本领很强
B. 图乙实验现象可以用爱因斯坦的光电效应方程解释
C. 图丙是利用α射线来监控金属板厚度的变化
D. 图丁进行的是裂变反应
⑵在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块A和B，两者相距为d。现给A一初速度，使A与B发生弹性
正碰，碰撞时间极短。当两木块都停止运动后，相距仍然为d。已知两木块与桌面之间的动摩擦因数
均为μ，B的质量为A的2倍，重力加速度大小为g。求A的初速度的大小。
14.
(1)请写出衰变方程，并求出α粒子的速率(保留一位有效数字)；
(1)(6分)下列的若干叙述中，正确的是__________(填正确答案标号。选对一个给3分，选对两个
(2)求电磁场区域Ⅰ的电场强度大小；
给4分，选对3个给6分。每选错一个扣3分，最低得0分)
A.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关(3)粒子在圆形磁场区域Ⅲ的运动时间多长？ 轨道最低点M，质量为m 的小球B用长度为2R的
2
(4)求出粒子打在荧光屏上的位置。
16. 中子的发现是物理史上的一件大事。1920年英国物理学家卢瑟福通过人工核转变发现了质子，在研
究原子核的带电量与质量时发现原子核的质量大于核中所有质子的质量和，于是预言：可能有一种质
量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子。1930年科学家在真空条件下用α射线轰击
铍核❑
9Be时，发现一种看不见、贯穿能力极强的不知名射线和另一种粒子产生。这种不知名射线具
4
有如下特点：
①在任意方向的磁场中均不发生偏转；
②这种射线的速度远小于光速；
细线悬挂于轨道最高点P。现将小球B向左拉起，
③用它轰击含有氢核的物质，可以把氢核打出来；用它轰击含有氮核的物质，可以把氮核打出来。 使细线水平，以竖直向下的速度v =4m/s释放小球
0
实验中测得，被打出氢核的最大速度为3.3×107m/s，氮核的最大速度为4.7×106m/s，假定该射
B，小球B与小球A碰后粘在一起恰能沿半圆形轨
线中的粒子均具有相同的能量，氢核和氮核碰前可认为是静止的，碰撞过程中没有机械能的损失。 道运动到P点。两球可视为质点，g=10m/s2。试求
已知氢核质量M 与氮核质量M 之比为1:14。根据以上信息，不考虑相对论效应，完成下列问题。 ①B球与A球相碰前的速度大小；
H N
(1)请通过分析说明该射线是否带电，是否为γ射线； ②A、B两球的质量之比m 1 ∶m 2 ．
(2)请判断该射线中的粒子是否为卢瑟福所预言的中子，并通过分析说明依据； 18. 用中子轰击锂核( 6Li)发生核反应，产生氚和α粒子并放出4.8MeV的能量．
3
(3)写出用α射线轰击铍核❑ 9Be发现该射线的核反应方程。
4 (1)写出核反应方程式；
17. (2)求上述反应中的质量亏损为多少(保留两位有效数字)；
(1)(6分)关于天然放射性，下列说法正确的是________.(填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个 (3)若中子与锂核是以等大反向的动量相碰，则α粒子和氚的动能之比是多少？
得4分，选对3个得6分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)
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
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
(2)(9分)如图所示，光滑半圆形轨道MNP竖直固定在水平面上，直径MP垂直于水平面，轨道半径
R=0.5m。质量为m 的小球A静止于
12πR
又T= …⑧
v
1.【答案】C
2.【答案】C 1
由几何关系可知：α粒子在磁场中偏转角θ=60°，所以α粒子在磁场中的运动时间t= T…⑨
6
3.【答案】D
4.【答案】D
π
联立⑧⑨可得：t= ×10−7s
6
5.【答案】D
6.【答案】B (4)α粒子的入射速度过圆心，由几何关系可知，出射速度方向也必然过圆心O，几何关系如图：
7.【答案】D
8.【答案】D
9.【答案】AD
10.【答案】AC
11.【答案】AD
12.【答案】BC
13.【答案】(1)BCD(2)
14.【答案】(1)ABE；
x
tan60°= ，所以x=1m，α粒子打在荧光屏上的M点上方1 m处
r
(2)
答：
15.【答案】解： (1)方程为❑ 222Rn→❑ 218Po+❑ 4He，α粒子的速率为1×107 m/s；
86 84 2
(2)电磁场区域Ⅰ的电场强度大小为1×106V /m；
(1)衰变方程：❑ 222Rn→❑ 218Po+❑ 4He…①
86 84 2
π
衰变过程动量守恒：0=m v −m v …② (3)粒子在圆形磁场区域Ⅲ的运动时间为 ×10−7s
Po 1 He 0 6
(4)打在荧光屏上的M点上方1 m处。
联立①②可得：v =1.09×107 m/s≈1×107 m/s…③
0
16.【答案】解：(1)若该射线带电，在磁场中受到洛伦兹力会发生偏转。由①知该射线在任意方向的磁场
(2)α粒子匀速通过电磁场区域Ⅰ：qE=q v B…④
0 中均不发生偏转，因此该射线不带电，由电中性的粒子流组成。由②可知这种射线的速度远小于光速，
联立③④可得：E=1×106V /m…⑤
而γ射线是光子流，其速度就是光速，因此该射线不是γ射线。 (2)下面分析该射线
1 1 粒子与质子的质量间的关系。设组成该射线的粒子质量为m，轰击含有氢核或氮核的物质时速度为v。由
(3)α粒子在区域Ⅱ被电场加速：qU= mv2− mv2
2 2 0
于碰撞过程中没有机械能损失，当被打出的氢核和氮核的速度为最大值时，表明其碰撞为弹性碰撞。设与
所以v=2×107m/s…⑥
氢核发生弹性正碰后粒子速度为v ，氢核速度为v ，与氮核发生弹性正碰后粒子速度为v ，氮核速度为
1 H 2
v2 v ，根据动量守恒和机械能守恒知轰击氢核：
α粒子在区域Ⅲ中做匀速圆周运动：qvB=m 所以R=1m…⑦ N
R mv=mv +M v
1 H H1 1 1 18.【答案】解：(1)根据质量数和电荷数守恒得
mv2= mv 2+ M v 2
2 2 1 2 H H
解得v = 2mv ❑ 3 6Li+1 0 n−→ 1 3H+ 2 4He+4.8 MeV
H m+M
H
(2)依据△E=△mc2，
轰击氮核：
mv=mv +M v
2 N N
1 mv2= 1 mv 2+ 1 M v 2 △m= △E = 4.8×106×1.6×10−19 kg≈8.5×10−30 kg
2 2 2 2 N N c2 (3×108 ) 2
2mv
解得 v = (3)设m 、m 、v 、v 分别为氦核、氚核的质量和速度，
N m+M 1 2 1 2
N
由动量守恒定律得
联立解得m=1.16M ≈M
H H
0=m v +m v
计算得该射线粒子的质量与质子(氢核)的质量近似相等，表明这种射线粒子就是卢瑟福所预言的中子。 1 1 2 2
(3) 4He+9Be→12C+1n
2 4 6 0
(m v ) 2 (m v ) 2
氦核、氚核的动能之比E ：E = 1 1 ： 2 2 =m ：m =3：4．
k1 k2 m 2m 2 1
1 1
17.【答案】(1)BCD；
(2)①B球与A球碰前的速度为v ，碰后的速度为v 答：(1)核反应方程式为❑ 6Li+1n−→3H+4He+4.8 MeV
1 2 3 0 1 2
B球摆下来的过程中机械能守恒，
(2反应中的质量亏损为)8.5×10−30 kg
解得 ： m/s；
(3)α粒子和氚的动能之比是3：4．
②碰后两球恰能运动到P点，根据向心力公式有 ，解得：v = =
p
m/s；
碰后两球机械能守恒，有 ，解得：v =5m/s；
2
两球碰撞过程中动量守恒，有m v =(m +m )v
2 1 1 2 2
解得：m ∶m =1∶5。
1 2
故①B球与A球相碰前的速度大小为6m/s；②A、B两球的质量之比m ∶m =1∶5 。
1 2
