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第4章 從原子核到夸克 章末檢測試卷(四) (時(shí)間：90分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題共12小題，每小題5分，共60分，其中1～7題為單項(xiàng)選擇題，8～12題為多項(xiàng)選擇題) 1．下列現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是(　　) A．α粒子散射現(xiàn)象 B．天然放射現(xiàn)象 C．光電效應(yīng)現(xiàn)象 D．原子發(fā)光現(xiàn)象 答案　B 解析　α粒子散射現(xiàn)象說明了金箔原子中有一個(gè)很小的核；光電效應(yīng)現(xiàn)象說明了光的粒子性，原子發(fā)光現(xiàn)象說明核外電子躍遷具有量子化的特征；只有天然放射現(xiàn)象才能說明原子核具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)B正確． 2．下列與α粒子相關(guān)的說法中正確的是(　　) A．天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的α射線速度與光速相當(dāng)，穿透能力很強(qiáng) B.U(鈾238)核放出一個(gè)α粒子后就變?yōu)門h(釷234)核 C．高速α粒子轟擊氮核可從氮核中打出中子，核反應(yīng)方程為He＋N―→O＋n D．丹麥物理學(xué)家玻爾進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)并首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 答案　B 解析　α粒子的速度是，A錯(cuò)；根據(jù)核反應(yīng)遵循的電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒可知，B對(duì)，C錯(cuò)；D項(xiàng)中應(yīng)是盧瑟福，D錯(cuò)． 3．放射性元素(Rn)經(jīng)α衰變成為釙(Po)，半衰期約為3.8天；但勘測表明，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代后，目前地殼中仍存在天然的含有放射性元素Rn的礦石，其原因是(　　) A．目前地殼中的Rn主要來自于其他放射性元素的衰變 B．在地球形成的初期，地殼中元素Rn的含量足夠高 C．當(dāng)衰變產(chǎn)物Po積累到一定量以后，Po的增加會(huì)減慢Rn的衰變進(jìn)程 D.Rn主要存在于地球深處的礦石中，溫度和壓力改變了它的半衰期 答案　A 4．人們在海水中發(fā)現(xiàn)了放射性元素钚(Pu).Pu可由鈾239(U)經(jīng)過n次β衰變而產(chǎn)生，則n為(　　) A．2 B．239 C．145 D．92 答案　A 解析　β衰變規(guī)律是質(zhì)量數(shù)不變，質(zhì)子數(shù)增加1，Pu比U質(zhì)子數(shù)增加2，所以發(fā)生了2次β衰變，A正確． 5．物理學(xué)重視邏輯，崇尚理性，其理論總是建立在對(duì)事實(shí)觀察的基礎(chǔ)上．下列說法正確的是(　　) A．天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的 B．電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子具有核式結(jié)構(gòu) C．α粒子散射實(shí)驗(yàn)的重要發(fā)現(xiàn)是電荷是量子化的 D．密立根油滴實(shí)驗(yàn)表明核外電子的軌道是不連續(xù)的 答案　A 解析　放射現(xiàn)象中釋放出了其他粒子，說明原子核內(nèi)部具有一定的結(jié)構(gòu)，A正確；電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子是可以分割的，是由更小的微粒組成的，B錯(cuò)誤；α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了湯姆孫提出的棗糕式原子模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型，C錯(cuò)誤；密立根油滴實(shí)驗(yàn)測定了電子的電荷量，D錯(cuò)誤． 6．在勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)靜止的氡原子核(Rn)，由于衰變它放出一個(gè)粒子，此粒子的徑跡與反沖核的徑跡是兩個(gè)相互外切的圓，大圓與小圓的直徑之比為42∶1，如圖1所示，那么氡核的衰變方程應(yīng)為(　　) 圖1 A.Rn―→Fr＋e B.Rn―→Po＋He C.Rn―→At＋e D.Rn―→At＋H 答案　B 解析　由于粒子與反沖核的徑跡是外切的，據(jù)左手定則可知，該粒子一定帶正電．由于粒子與反沖核的動(dòng)量大小相等，據(jù)r＝，又由已知大圓與小圓的直徑之比為42∶1，所以粒子與反沖核的電荷量之比為1∶42，故B正確． 7．如圖2甲是α、β、γ三種射線穿透能力的示意圖，圖乙是工業(yè)上利用射線的穿透性來檢查金屬內(nèi)部傷痕的示意圖，請問圖乙中的檢查利用的射線是(　　) 圖2 A．α射線 B．β射線 C．γ射線 D．三種射線都可以 答案　C 8．對(duì)放射性的應(yīng)用和防護(hù)，下列說法正確的是(　　) A．放射線能殺傷癌細(xì)胞或阻止癌細(xì)胞分裂，對(duì)人體的正常細(xì)胞不會(huì)有傷害作用 B．核工業(yè)廢料要放在厚厚的重金屬箱內(nèi)，沉于海底 C．γ射線探傷儀中的放射源必須存放在特制的容器里，而不能隨意放置 D．對(duì)可能有放射性污染的場所或物品進(jìn)行檢測是很有必要的 答案　BCD 解析　放射線能殺傷癌細(xì)胞或阻止癌細(xì)胞分裂，但也會(huì)對(duì)人體的正常細(xì)胞有傷害，選項(xiàng)A錯(cuò)．正因?yàn)榉派湫跃哂袀ψ饔?，選項(xiàng)B、C、D均正確． 9．天然放射性元素Th(釷)經(jīng)過一系列α衰變和β衰變之后，變成Pb(鉛)．下列說法中正確的是(　　) A．衰變的過程共有6次α衰變和4次β衰變 B．鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子 C．β衰變所放出的電子來自原子核核外軌道 D．釷核比鉛核多24個(gè)中子 答案　AB 解析　由于β衰變不會(huì)引起質(zhì)量數(shù)的減少，故可先根據(jù)質(zhì)量數(shù)的減少確定α衰變的次數(shù)為：x＝＝6，再結(jié)合核電荷數(shù)的變化情況和衰變規(guī)律來判定β衰變的次數(shù)應(yīng)滿足：2x－y＝90－82＝8，y＝2x－8＝4.釷232核中的中子數(shù)為232－90＝142，鉛208核中的中子數(shù)為208－82＝126，所以釷核比鉛核多16個(gè)中子，鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子．β衰變所放出的電子來自原子核內(nèi)，所以選項(xiàng)A、B正確． 10．關(guān)于云室探測射線，下列說法中正確的是(　　) A．云室內(nèi)充滿過飽和蒸氣，射線經(jīng)過時(shí)可顯示射線運(yùn)動(dòng)的軌跡 B．云室中徑跡直而清晰的是α射線 C．云室中徑跡細(xì)而長的是γ射線 D．云室中顯示粒子徑跡的原因是蒸氣電離，即使放入磁場中也無法判斷射線所帶電荷的正負(fù) 答案　AB 解析　云室內(nèi)充滿過飽和蒸氣，射線經(jīng)過時(shí)使氣體電離，凝結(jié)成霧滴，霧滴沿射線的路線排列，顯示出射線的徑跡，故選項(xiàng)A正確；由于α粒子的質(zhì)量比較大，飛行時(shí)不易改變方向，電離本領(lǐng)大，產(chǎn)生的離子多，所以α射線在云室中的徑跡直而清晰，則選項(xiàng)B正確；由于γ射線的電離本領(lǐng)很弱，所以在云室中一般看不到它的徑跡，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；把云室放在磁場中，由射線徑跡的彎曲方向就可判斷射線所帶電荷的正負(fù)，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 11．美國科研人員正在研制一種新型鎳銅長效電池，它是采用半衰期長達(dá)100年的放射性同位素鎳63(Ni)和銅兩種金屬作為長壽命電池的材料，利用鎳63發(fā)生β衰變時(shí)釋放電子給銅片，把鎳63和銅片作電池兩極，外接負(fù)載為負(fù)載提供電能．下面有關(guān)該電池的說法正確的是(　　) A．鎳63的衰變方程是Ni―→Cu＋e B．鎳63的衰變方程是Ni―→Cu＋e C．外接負(fù)載時(shí)鎳63的電勢比銅片高 D．該電池內(nèi)電流方向是從銅片到鎳片 答案　CD 解析　鎳63的衰變方程為Ni―→Cu＋e，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；電流方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿?dòng)方向，在電池內(nèi)部電流從銅片到鎳片，鎳片電勢高，選項(xiàng)C、D均正確． 12．關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用，下列說法正確的是(　　) A．利用γ射線使空氣電離，把靜電導(dǎo)走 B．利用γ射線照射植物的種子，使產(chǎn)量顯著增加 C．利用α射線來治療肺癌、食道癌等疾病 D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，作為示蹤原子 答案　BD 二、填空題(本題共2小題，共10分) 13．(4分)約里奧—居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性而獲得了1935年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素P衰變成Si的同時(shí)放出另一種粒子，這種粒子是________.P是P的同位素，被廣泛應(yīng)用于生物示蹤技術(shù).1mgP隨時(shí)間衰變的關(guān)系圖象如圖3所示，請估算4mg的P經(jīng)________天的衰變后還剩0.25mg. 圖3 答案　正電子　60 解析　衰變方程為P→Si＋e，即這種粒子是正電子．由題圖可以看出P的半衰期為15天，則4mg＝0.25mg，得t＝60天． 14．(6分)1934年，約里奧—居里夫婦在用α粒子轟擊鋁箔靶時(shí)，除探測到預(yù)料中的中子外，還探測到正電子，α粒子停止轟擊后，鋁箔靶仍繼續(xù)發(fā)射正電子，這是因?yàn)榉磻?yīng)生成了放射性同位素． (1)完成上述反應(yīng)的核反應(yīng)方程式 Al＋He→________＋n；________→Si＋e (2)放射性同位素的作用有_____________________________________________________． 答案　(1)P　P　(2)作為放射源；作為示蹤原子 三、計(jì)算題(本題共3小題，共30分) 15．(10分)P是人類首先制造出的放射性同位素，其半衰期為2.5min，能衰變?yōu)镾i和一個(gè)未知粒子． (1)寫出該衰變的方程； (2)已知容器中原有純P的質(zhì)量為m，求5min后容器中剩余P的質(zhì)量． 答案　(1)P→Si＋e(正電子)　(2)m 解析　(1)衰變的方程為：P→Si＋e(正電子) (2)半衰期為2.5 min，則經(jīng)過5 min后發(fā)生2次衰變，則容器中剩余P的質(zhì)量為：M＝ ＝m. 16．(10分)為測定某水庫的存水量，將一瓶放射性同位素溶液倒入水庫中，已知這瓶溶液每分鐘衰變8107次，這種同位素的半衰期為2天，10天以后從水庫取出1m3的水，并測得每分鐘衰變10次，求水庫的存水量為多少？ 答案　2.5105m3 解析　設(shè)放射性同位素原有質(zhì)量為m0,10天后其剩余質(zhì)量為m，水庫存水量為Q，由每分鐘衰變次數(shù)與其質(zhì)量成正比可得＝，由半衰期公式得：m＝m0，由以上兩式聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得＝＝()5，解得水庫的存水量為Q＝2.5105 m3. 17．(10分)如圖4甲所示，靜止在勻強(qiáng)磁場中的Li核俘獲一個(gè)速度為v0＝7.7104m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)，即Li＋n―→H＋He，若已知He的速度v2＝2.0104m/s，其方向與反應(yīng)前中子速度方向相同，試求： 圖4 (1)H的速度大小和方向； (2)在圖乙中，已畫出并標(biāo)明兩核的運(yùn)動(dòng)軌跡，請計(jì)算出軌道半徑之比； (3)當(dāng)He旋轉(zhuǎn)三周時(shí)，H旋轉(zhuǎn)幾周？ 答案　(1)1.0103m/s　方向與v0方向相反 (2)3∶40 (3)2周 解析　(1)以v0的方向?yàn)檎较?，反?yīng)前后動(dòng)量守恒：m0v0＝m1v1＋m2v2 (v1為氚核速度，m0、m1、m2分別代表中子、氚核、氦核的質(zhì)量) 代入數(shù)值可解得：v1＝－1.0103m/s，負(fù)號(hào)表示方向與v0方向相反． (2)H和He在磁場中均受洛倫茲力，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比r1∶r2＝∶＝3∶40 (3)H和He做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期之比 T1∶T2＝∶＝3∶2 所以它們的旋轉(zhuǎn)周數(shù)之比n1∶n2＝T2∶T1＝2∶3， 即He旋轉(zhuǎn)三周，H旋轉(zhuǎn)2周．