第十二章第2講

一、選擇題(本題共12小題，1～8題為單選題，9～12題為多選題．)1.(2018·秦皇島模擬)如圖所示，＋Q表示金原子核，α粒子射向金核時(shí)被散射，其偏轉(zhuǎn)軌道可能是圖中的()A．b B．cC．d D．e解析：B在α粒子的散射現(xiàn)象中粒子所受金原子核的作用力是斥力，故斥力指向軌跡的內(nèi)側(cè)，顯然只有c符合要求，而b是不帶電的，對(duì)于e則是帶負(fù)電，而d是不可能出現(xiàn)此軌跡的，故B項(xiàng)正確，A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤．2．不同元素都有自己獨(dú)特的光譜線，這是因?yàn)楦髟氐?)A．原子序數(shù)不同 B．原子質(zhì)量數(shù)不同C．激發(fā)源能量不同 D．原子能級(jí)不同解析：D當(dāng)原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)放出光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差．由于原子的能級(jí)是分立的，所以放出光子的能量也是分立的，這就是產(chǎn)生原子光譜的原因；由于不同元素的能級(jí)差不同，故每種元素都有自己獨(dú)特的光譜線，故A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．3.如圖所示為研究某未知元素放射性的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)在薄鋁片和熒光屏之間有圖示方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E，通過(guò)顯微鏡可以觀察到，在熒光屏的某一位置上每分鐘閃爍的亮點(diǎn)數(shù)．若撤去電場(chǎng)后繼續(xù)觀察．發(fā)現(xiàn)每分鐘閃爍的亮點(diǎn)數(shù)沒(méi)有變化；如果再將薄鋁片移開(kāi)，觀察到每分鐘閃爍的亮點(diǎn)數(shù)大大增加．由此可以判斷，放射源發(fā)出的射線可能為()A．β射線和γ射線 B．α射線和β射線C．β射線和X射線 D．α射線和γ射線解析：D放射性元素放射出的射線為α射線、β射線和γ射線，α射線貫穿能力弱，一張薄紙就可擋住，β射線貫穿能力較強(qiáng)．可貫穿鋁片，γ射線穿過(guò)能力極強(qiáng)．α射線帶正電，β射線帶負(fù)電，在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，γ射線不帶電．由此可知，放射源發(fā)出的射線可能為α射線和γ射線．選項(xiàng)D正確．

4．(2018·肇慶模擬)eq\o\al(238,92)U的衰變有多種途徑，其中一種途徑是先衰變成eq\o\al(210,83)Bi，然后可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(210,a)X(X代表某元素)，也可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(b,81)Ti，最后都衰變變成eq\o\al(206,82)Pb，衰變路徑如圖所示，下列說(shuō)法中正確的是()A．過(guò)程①是β衰變，過(guò)程③是α衰變；過(guò)程②是β衰變，過(guò)程④是α衰變B．過(guò)程①是β衰變，過(guò)程③是α衰變；過(guò)程②是α衰變，過(guò)程④是β衰變C．過(guò)程①是α衰變，過(guò)程③是β衰變；過(guò)程②是β衰變，過(guò)程④是α衰變D．過(guò)程①是α衰變，過(guò)程③是β衰變；過(guò)程②是α衰變，過(guò)程④是β衰變解析：BBi經(jīng)過(guò)①變化為X，質(zhì)量數(shù)沒(méi)有發(fā)生變化，為β衰變，X經(jīng)過(guò)③變化為Pb，質(zhì)量數(shù)少4，為α衰變，Bi經(jīng)過(guò)②變化為T(mén)i，電荷數(shù)少2，為α衰變，Ti經(jīng)過(guò)④變化為Pb，電荷數(shù)增加1，為β衰變．故A、C、D錯(cuò)誤，B正確．5．如圖所示，圖甲為氫原子的能級(jí)，圖乙為氫原子的光譜，已知譜線a是氫原子從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)的輻射光，譜線b可能是氫原子在下列哪種情形躍遷時(shí)的輻射光()A．從n＝3的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)B．從n＝5的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)C．從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝3的能級(jí)D．從n＝5的能級(jí)躍遷到n＝3的能級(jí)解析：B譜線a是氫原子從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)的輻射光，波長(zhǎng)大于譜線b，所以a光的光子頻率小于b光的光子頻率，所以b光的光子能量大于n＝4和n＝2間的能級(jí)差，n＝3躍遷到n＝2，n＝4躍遷到n＝3，n＝5躍遷到n＝3的能級(jí)差小于n＝4和n＝2的能級(jí)差；n＝5和n＝2間的能級(jí)差大于n＝4和n＝2間的能級(jí)差，A、C、D錯(cuò)誤，B正確．6．已知處于某一能級(jí)n上的一群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能夠發(fā)出10種不同頻率的光，下列能表示輻射光波長(zhǎng)最長(zhǎng)的那種躍遷的示意圖是()解析：A根據(jù)躍遷規(guī)律可知，能夠發(fā)出10種不同頻率的光，則氫原子從第5能級(jí)向低能級(jí)躍遷，輻射光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，則頻率最低，能級(jí)差最小，A正確．7.(2018·衡水模擬)碳14可以用來(lái)作示蹤劑標(biāo)記化合物，也常在考古學(xué)中測(cè)定生物死亡年代，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一個(gè)初速度可以忽略的放射性碳14原子核，它所放射的粒子與反沖核經(jīng)過(guò)相等的時(shí)間所形成的徑跡如圖所示，a、b均表示長(zhǎng)度，那么碳14的衰變方程可能為()A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(10,4)Be B.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(14,5)BC.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N D.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(12,5)B解析：A對(duì)圖線分析，根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)，對(duì)放射出的粒子1有v1t＝b，eq\f(1,2)·eq\f(q1E,m1)t2＝4b，對(duì)反沖核2有v2t＝a，eq\f(1,2)·eq\f(q2E,m2)t2＝2a，又根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得m1v1＝m2v2，聯(lián)立解得q1＝2q2，故A正確．8.(2018·龍巖模擬)原子核的平均結(jié)合能與原子序數(shù)有如圖所示的關(guān)系．下列關(guān)于原子核結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的說(shuō)法中正確的是()A．原子核a和b聚變成原子核c時(shí)會(huì)有質(zhì)量虧損，要放出能量B．原子核f裂變成原子核d和e時(shí)會(huì)有質(zhì)量增加，要吸收能量C．原子核c中核子的平均質(zhì)量要比原子核b的大D．原子核f中核子的平均質(zhì)量要比原子核e的小解析：A由圖可知，a、b的一平均結(jié)合能小于c，原子核a和b聚變成原子核c時(shí)會(huì)有質(zhì)量虧損，要放出能量，故A項(xiàng)正確；原子核f裂變成原子核d和e時(shí)，有質(zhì)量虧損，放出能量，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；a、b聚變成c時(shí)有質(zhì)量虧損，可知原子核c中核子的平均質(zhì)量小于b，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；f裂變成d和e時(shí)，有質(zhì)量虧損，可知f中核子的平均質(zhì)量比原子核e的大，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．9.钚的一種同位素eq\o\al(239,94)Pu衰變時(shí)釋放巨大能量，如圖所示，其衰變方程為eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(4,2)He＋γ，則()A．核燃料總是利用比結(jié)合能小的核B．核反應(yīng)中γ的能量就是eq\o\al(239,94)Pu的結(jié)合能C.eq\o\al(235,92)U核比eq\o\al(239,94)Pu核更穩(wěn)定，說(shuō)明eq\o\al(235,92)U的結(jié)合能大D．由于衰變時(shí)釋放巨大能量，所以eq\o\al(239,94)Pu比eq\o\al(235,92)U的比結(jié)合能小解析：AD核燃料總是利用比結(jié)合能小的核，這樣通過(guò)核反應(yīng)才能放出原子能，選項(xiàng)A正確．核反應(yīng)中γ的能量是放出的能量，遠(yuǎn)小于eq\o\al(239,94)Pu的結(jié)合能，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.eq\o\al(235,92)U核比eq\o\al(239,94)Pu核更穩(wěn)定，說(shuō)明eq\o\al(235,92)U的比結(jié)合能大，但不能說(shuō)明結(jié)合能大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．由于衰變時(shí)釋放巨大能量，所以eq\o\al(239,94)Pu比eq\o\al(235,92)U的比結(jié)合能小，選項(xiàng)D正確．10．(2018·新余模擬)放射性物質(zhì)碘131的衰變方程為eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)Xe＋Y.根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A．生成的eq\o\al(131,54)Xe處于激發(fā)態(tài)，放射γ射線．γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力也最強(qiáng)B．若eq\o\al(131,53)I的半衰期大約是8天，取4個(gè)碘原子核，經(jīng)16天就只剩下1個(gè)碘原子核了C．Y粒子為β粒子D.eq\o\al(151,53)I中有53個(gè)質(zhì)子和131個(gè)核子解析：CD生成的eq\o\al(131,54)Xe處于激發(fā)態(tài)，還會(huì)放射γ射線．γ射線的穿透能力最強(qiáng)，γ射線是高能光子，即高能電磁波，它是不帶電的，所以γ射線的電離作用很弱，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量的原子核才適用，對(duì)少數(shù)原子核是不適用的．所以，若取4個(gè)碘原子核，經(jīng)16天剩下幾個(gè)碘原子核無(wú)法預(yù)測(cè)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)方程中，eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)Xe＋Y，根據(jù)衰變過(guò)程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，Y粒子為β粒子，故C項(xiàng)正確；電荷數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，可知eq\o\al(131,53)I中有53個(gè)質(zhì)子，131表示質(zhì)量數(shù)即核子數(shù)，故D項(xiàng)正確．

11．PET(正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像)的基本原理是：將放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人體，參與人體的代謝過(guò)程.eq\o\al(15,8)O在人體內(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對(duì)光子，被探測(cè)器探測(cè)到，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后產(chǎn)生清晰的圖像．根據(jù)PET原理，下列說(shuō)法正確的是()A.eq\o\al(15,8)O衰變的方程式為eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,1)eB．將放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人體，eq\o\al(15,8)O的主要用途作為示蹤原子C．一對(duì)正負(fù)電子湮滅后也可能只生成一個(gè)光子D．PET中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)較長(zhǎng)解析：AB由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，eq\o\al(15,8)O的衰變方程式為eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,)1e，故A正確；將放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人體，eq\o\al(15,8)O的主要用途作為示蹤原子，故B正確；正負(fù)電子湮滅后生成兩個(gè)光子，故C錯(cuò)誤；氧在人體內(nèi)的代謝時(shí)間不長(zhǎng)，PET中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)較短，故D錯(cuò)誤．12．月球土壤里大量存在著一種叫作“氦3(eq\o\al(3,2)He)”的化學(xué)元素，是核聚變的重要原料之一．科學(xué)家初步估計(jì)月球上至少有100萬(wàn)噸“氦3”，如果相關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)成功，將可為地球帶來(lái)取之不盡的能源．關(guān)于“氦3”與“氘核(eq\o\al(2,1)H)”聚變生成“氦4(eq\o\al(4,2)He)”，下列說(shuō)法中正確的是()A．核反應(yīng)方程為eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)HB．核反應(yīng)生成物的質(zhì)量大于參加的反應(yīng)物的質(zhì)量C．該核反應(yīng)出現(xiàn)質(zhì)量將虧損，釋放能量D．因?yàn)椤昂?”比“氦4”的比結(jié)合能小，所以“氦3”比“解析：AC該核反應(yīng)方程為eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)H，電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)守恒，故A正確；關(guān)于“氦3(eq\o\al(3,2)He)”與“氘核(eq\o\al(2,1)H)”聚變生成“氦4(eq\o\al(4,2)He)”和質(zhì)子，有大量的能量放出，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，知有質(zhì)量虧損，生成物的質(zhì)量小于參加的反應(yīng)物的質(zhì)量，故B錯(cuò)誤，C正確；比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，故D錯(cuò)誤．二、計(jì)算題(需寫(xiě)出規(guī)范的解題步驟)13．钚的放射性同位素eq\o\al(239,94)Pu靜止時(shí)衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)eq\o\al(235,92)U*、α粒子，而鈾核激發(fā)態(tài)eq\o\al(235,92)U*立即衰變?yōu)殁櫤薳q\o\al(235,92)U，并放出能量為0.097MeV的γ光子．已知：eq\o\al(239,94)Pu、eq\o\al(235,92)U和α粒子的質(zhì)量分別為mPu＝239.0521u、mU＝235.0439u和mα＝4.0026u,1u＝931.5MeV/c2.(1)寫(xiě)出衰變方程；(2)已知衰變放出的光子的動(dòng)量可忽略，求α粒子的動(dòng)能．解析：(1)衰變方程為eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U*＋α①eq\o\al(235,92)U*→eq\o\al(235,92)U＋γ②或合起來(lái)有eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U＋α＋γ③(2)上述衰變過(guò)程的質(zhì)量虧損為Δm＝mPu－mU－mα④放出的能量為ΔE＝Δm·c2⑤ΔE是鈾核eq\o\al(235,92)U的動(dòng)能EU、α粒子的動(dòng)能Eα和γ光子的能量Eγ之和，ΔE＝EU＋Eα＋Eγ⑥可得EU＋Eα＝(mPu－mU－