一、单项选择题(本大题共4小题，每小题6分，共24分，每小题只有一个选项符合题意)
1.下列现象中，与原子核内部变化有关的是( )
A.α粒子散射现象 B.天然放射现象
C.光电效应现象 D.原子发光现象
2.(创新题)如图所示为卢瑟福发现质子的实验装置.M是显微镜，S是荧光屏，窗口F处装有金箔，氮气从阀门T充入，A是放射源.下列说法中正确的是( )
A.该实验的核反应方程为：He＋N―→O＋H
B.充入氮气后，调整金箔厚度，使S上见不到质子引起的闪烁
C.充入氮气前，调整金箔厚度，使S上能见到α粒子引起的闪烁
D.充入氮气前，调整金箔厚度，使S上见不到α粒子引起的闪烁
3.(创新题)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，比如有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( )
A.氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经3.8天后就一定剩下两个氡原子核了
B.β射线是速度约为光速的的氦核流
C.γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱
D.发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4
4.(2012·惠州模拟)静止的氡核Rn放出α粒子后变成钋核Po，α粒子动能为E0，若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为( )
A. B.0 C. D.
二、双项选择题(本大题共5小题，每小题8分，共40分，每小题有两个选项符合题意)
5.下列说法中正确的是( )
A.天然放射现象的发现揭示了原子具有核式结构
B.大量氢原子从n＝5的激发态向低能态跃迁时，产生的光谱线数有10条
C.天然放射性元素的半衰期与温度有关
D.核反应方程He＋N→X＋H中X是O的同位素
6.(2012·广州模拟)北京奥运会的相关场馆建设大量采用对环境有益的新技术，如奥运会场馆周围80%的路灯利用了太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水采用了全玻真空太阳能集热技术.太阳能的产生是太阳内部高温高压条件下的核反应形成的，下列说法正确的是( )
A.该核反应的方程可能是4H→He＋2e
B.该核反应的方程可能是U＋n→Xe＋Sr＋10n
C.4H→He＋2e反应之所以释放出能量，是因为H核子的平均质量较He的大
D.4H→He＋2e反应之所以释放出能量，是因为H核子的平均质量较He的小
7.在下列四个方程中，X1、X2、X3、X4各代表某种粒子.
①U＋n→Sr＋Xe＋3X1
②H＋X2→He＋n[Ks5u.com]
③U→Th＋X3
④Mg＋He→Al＋X4
则以下判断中正确的是( )
A.X1是中子 B.X2是质子
C.X3是α粒子 D.X4是氘核
8.氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m1、m2、m3和m4，如果氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是( )
A.核反应方程为H＋H→He＋n
B.这是一个裂变反应
C.核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3
D.核反应过程中释放的核能ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2
9.(易错题)如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种衰变后，释放出来的粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹，可以判断( )
A.原子核发生β衰变
B.原子核发生α衰变
C.大圆是释放粒子的运动轨迹，小圆是新核的运动轨迹[高考资源网KS5U.COM]
D.大圆是新核的运动轨迹，小圆是释放粒子的运动轨迹
三、综合题(本大题共2小题，共36分，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)
10.(预测题)(18分)(1)(双选)我国中科院等离子体研究所经过艰辛的努力，率先建成了世界上第一个全超导的托克马克试验装置并调试成功，这种装置被称为“人造太阳”，它能够承受上亿摄氏度的高温且能够控制等离子态的核子发生聚变并稳定持续地输出能量，就像太阳一样为人类提供无限的能源.下列关于“人造太阳”的说法中正确的是( )
A.“人造太阳”的核反应方程是H＋H→He＋n
B.“人造太阳”的核反应方程是U＋n→Ba＋Kr＋3n
C.核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多
D.核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同
(2)一个静止的铀核U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核Th(原子质量为228.028 7 u).(已知原子质量单位
1 u＝1.67×10－27 kg，1 u相当于931.5 MeV的能量)[高考资源网]
①写出铀核的衰变反应方程；
②算出该衰变反应中释放出的核能.
11.(18分)一个原来静止的锂核(Li)俘获一个速度为7.7×104 m/s的中子后，生成一个氚核和一个氦核，已知氚核的速度大小为1.0×103 m/s，方向与中子的运动方向相反.
(1)试写出核反应方程；
(2)求出氦核的速度；
(3)若让一个氘核和一个氚核发生聚变时，可产生一个氦核同时放出一个中子，求这个核反应释放出的能量.(已知氘核质量mD＝2.014 1 u，氚核质量为mT＝3.016 0 u，氦核的质量mHe＝4.002 6 u，中子质量mn＝1.008 7 u，1 u＝[高考资源网]
1.660 7×10－27 kg)
[Ks5u.com]
答案解析
1.【解析】选B.α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，故A项错误；天然放射现象是原子核内部发生变化自发地放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，故B项正确；光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故C项错误；原子发光是原子跃迁形成的，也没有涉及到原子核的变化，故D项错误.
2.【解析】选D.根据质量数和核电荷数守恒判断A项错误；充入氮气前，调整金箔厚度，使S上见不到α粒子引起的闪烁，B、C项错误，D项正确.
3.【解析】选C.对4个氡原子核来说，经过3.8天，不一定衰变两个原子核，A错误；β射线是速度接近光速的电子流，B错误；γ射线一般伴随着α或β射线产生，而且在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，C正确；发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，质子数和中子数均减少2，故D错误.
【变式备选】美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过Ca(钙48)轰击
Cf(锎249)发生核反应，成功合成了第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素.实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x，再连续经过3次α衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子x是( )
A.中子 B.质子 C.电子 D.α粒子
【解析】选A.第118号元素的原子核，三次α衰变后核电荷数变为112，说明先前放出的3个相同的粒子x是不带电的中子，故A正确.
4.【解析】选C.由于衰变过程中动量守恒，则反冲核和α粒子的动量大小相等，由Ek＝∝可得它们的动能之比为，因此衰变释放的总能量是，由质能方程ΔE＝Δmc2可得质量亏损Δm＝.即正确答案为C项.
5.【解析】选B、D.天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂结构，A错误；大量氢原子从n＝5的激发态向低能态跃迁时，产生的光谱线为C＝10条，B正确；天然放射性元素的半衰期由核本身决定，与温度无关，C错误；由质量数和核电荷数守恒可以得出，X是O，是O的同位素，故D正确.
6.【解析】选A、C.太阳能是由太阳内部核聚变反应产生的，反应中释放出能量是因为H核子的平均质量较He的平均质量大，在聚变过程中发生质量亏损，释放出核能，故A、C正确.
7.【解析】选A、C.原子核反应前后，原子核的质量数守恒、核电荷数守恒，由此可以判断X1为中子，X2为氘核，X3为α粒子，X4为质子，故A、C正确.
8.【解析】选A、D.由氘核和氚核的结合以及电荷数、质量数守恒可知选项A正确；该核反应为聚变反应，选项B错误；核反应过程中的质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3－m4，选项C错误；由爱因斯坦质能方程可知核反应过程中释放的核能ΔE＝Δmc2，可知选项D正确.
9.【解析】选A、C.释放粒子和反冲核运动方向相反，且衰变后释放粒子与反冲核动量大小相等，由于它们在磁场中，洛伦兹力提供向心力，则r＝，在同一磁场中运动半径与电荷量q成反比，由左手定则可判断，原子核发生的是β衰变，大圆是释放出的β粒子的轨迹，A、C正确，B、D错误.
【总结提升】原子核衰变类问题的方法总结
(1)轨迹的判断.
静止的原子核发生衰变时，因动量守恒，放出的粒子与生成的新核的速度方向一定相反，在同一磁场中受到的洛伦兹力方向可由左手定则判断.若为α衰变，因α粒子和新核均带正电，一定形成外切圆形轨迹；若为β衰变，因β粒子带负电，一定形成内切圆形轨迹.
(2)半径大小判断.
因m粒v粒＝m新v新，由r＝可知，r粒∶r新＝q新∶q粒，因生成的新核的原子序数较大，即q新>q粒，故有r粒>r新，因此，大圆一定是放出粒子的轨迹.
10.【解析】(1)由于太阳的核反应为聚变反应，故选项A正确、B错误；核燃料的质量相同时，聚变反应时的质量亏损大于裂变反应时的质量亏损，所以聚变反应释放的能量多，选项C正确、D错误. (8分)
(2)①U→Th＋He (4分)
②质量亏损Δm＝mU－mα－mTh＝0.005 9 u (3分)
ΔE＝Δmc2＝0.005 9×931.5 MeV＝5.50 MeV (3分)
答案：(1)A、C (2)①见解析 ②5.50 MeV
11.【解题指南】解答本题应把握以下三点：
(1)核反应满足质量数、电荷数守恒.
(2)核反应满足动量守恒.
(3)根据ΔE＝Δmc2计算核能.
【解析】(1)Li＋n→H＋He. (4分)
(2)由动量守恒定律得
mnv0＝－mTv1＋mHev2 (4分)
v2＝
＝ m/s
≈2.02×104 m/s (4分)
(3)质量亏损为：
Δm＝mD＋mT－mHe－mn＝(2.014 1＋3.016 0－4.002 6－1.008 7)u＝0.018 8 u＝3.122×10－29kg
根据爱因斯坦质能方程：
ΔE＝Δmc2＝3.122×10－29×(3×108)2 J
＝2.81×10－12 J (6分)
答案：见解析
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