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粒子射向金核時被散射，其偏轉軌道可能是圖中的()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側，顯然只有c符合要求，而b是不帶電的，對于e則是帶負電，而d是不可能出現(xiàn)此軌跡的，故B項正確，A、C、D項錯誤．2．不同元素都有自己獨特的光譜線，這是因為各元素的()A．原子序數(shù)不同 B．原子質量數(shù)不同C．激發(fā)源能量不同 D．原子能級不同解析：D當原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時放出光子的能量等于前后兩個能級之差．由于原子的能級是分立的，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差不同，故每種元素都有自己獨特的光譜線，故A、B、C項錯誤，D項正確．3.如圖所示為研究某未知元素放射性的實驗裝置，實驗開始時在薄鋁片和熒光屏之間有圖示方向的勻強電場E，通過顯微鏡可以觀察到，在熒光屏的某一位置上每分鐘閃爍的亮點數(shù)．若撤去電場后繼續(xù)觀察．發(fā)現(xiàn)每分鐘閃爍的亮點數(shù)沒有變化；如果再將薄鋁片移開，觀察到每分鐘閃爍的亮點數(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．可貫穿鋁片，γ射線穿過能力極強．α射線帶正電，β射線帶負電，在電場中偏轉，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，下列說法中正確的是()A．過程①是β衰變，過程③是α衰變；過程②是β衰變，過程④是α衰變B．過程①是β衰變，過程③是α衰變；過程②是α衰變，過程④是β衰變C．過程①是α衰變，過程③是β衰變；過程②是β衰變，過程④是α衰變D．過程①是α衰變，過程③是β衰變；過程②是α衰變，過程④是β衰變解析：BBi經(jīng)過①變化為X，質量數(shù)沒有發(fā)生變化，為β衰變，X經(jīng)過③變化為Pb，質量數(shù)少4，為α衰變，Bi經(jīng)過②變化為Ti，電荷數(shù)少2，為α衰變，Ti經(jīng)過④變化為Pb，電荷數(shù)增加1，為β衰變．故A、C、D錯誤，B正確．5．如圖所示，圖甲為氫原子的能級，圖乙為氫原子的光譜，已知譜線a是氫原子從n＝4的能級躍遷到n＝2能級時的輻射光，譜線b可能是氫原子在下列哪種情形躍遷時的輻射光()A．從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級B．從n＝5的能級躍遷到n＝2的能級C．從n＝4的能級躍遷到n＝3的能級D．從n＝5的能級躍遷到n＝3的能級解析：B譜線a是氫原子從n＝4的能級躍遷到n＝2的能級時的輻射光，波長大于譜線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的能級差小于n＝4和n＝2的能級差；n＝5和n＝2間的能級差大于n＝4和n＝2間的能級差，A、C、D錯誤，B正確．6．已知處于某一能級n上的一群氫原子向低能級躍遷時，能夠發(fā)出10種不同頻率的光，下列能表示輻射光波長最長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能級向低能級躍遷，輻射光波長最長，則頻率最低，能級差最小，A正確．7.(2018·衡水模擬)碳14可以用來作示蹤劑標記化合物，也常在考古學中測定生物死亡年代，在勻強電場中有一個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)過相等的時間所形成的徑跡如圖所示，a、b均表示長度，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對圖線分析，根據(jù)類平拋運動，對放射出的粒子1有v1t＝b，eq\f(1,2)·eq\f(q1E,m1)t2＝4b，對反沖核2有v2t＝a，eq\f(1,2)·eq\f(q2E,m2)t2＝2a，又根據(jù)動量守恒定律可得m1v1＝m2v2，聯(lián)立解得q1＝2q2，故A正確．8.(2018·龍巖模擬)原子核的平均結合能與原子序數(shù)有如圖所示的關系．下列關于原子核結構和核反應的說法中正確的是()A．原子核a和b聚變成原子核c時會有質量虧損，要放出能量B．原子核f裂變成原子核d和e時會有質量增加，要吸收能量C．原子核c中核子的平均質量要比原子核b的大D．原子核f中核子的平均質量要比原子核e的小解析：A由圖可知，a、b的一平均結合能小于c，原子核a和b聚變成原子核c時會有質量虧損，要放出能量，故A項正確；原子核f裂變成原子核d和e時，有質量虧損，放出能量，故B項錯誤；a、b聚變成c時有質量虧損，可知原子核c中核子的平均質量小于b，故C項錯誤；f裂變成d和e時，有質量虧損，可知f中核子的平均質量比原子核e的大，故D項錯誤．9.钚的一種同位素eq\o\al(239,94)Pu衰變時釋放巨大能量，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合能小的核B．核反應中γ的能量就是eq\o\al(239,94)Pu的結合能C.eq\o\al(235,92)U核比eq\o\al(239,94)Pu核更穩(wěn)定，說明eq\o\al(235,92)U的結合能大D．由于衰變時釋放巨大能量，所以eq\o\al(239,94)Pu比eq\o\al(235,92)U的比結合能小解析：AD核燃料總是利用比結合能小的核，這樣通過核反應才能放出原子能，選項A正確．核反應中γ的能量是放出的能量，遠小于eq\o\al(239,94)Pu的結合能，選項B錯誤.eq\o\al(235,92)U核比eq\o\al(239,94)Pu核更穩(wěn)定，說明eq\o\al(235,92)U的比結合能大，但不能說明結合能大，選項C錯誤．由于衰變時釋放巨大能量，所以eq\o\al(239,94)Pu比eq\o\al(235,92)U的比結合能小，選項D正確．10．(2018·新余模擬)放射性物質碘131的衰變方程為eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)Xe＋Y.根據(jù)有關放射性知識，下列說法正確的是()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，電離能力也最強B．若eq\o\al(131,53)I的半衰期大約是8天，取4個碘原子核，經(jīng)16天就只剩下1個碘原子核了C．Y粒子為β粒子D.eq\o\al(151,53)I中有53個質子和131個核子解析：CD生成的eq\o\al(131,54)Xe處于激發(fā)態(tài)，還會放射γ射線．γ射線的穿透能力最強，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項錯誤；半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，只對大量的原子核才適用，對少數(shù)原子核是不適用的．所以，若取4個碘原子核，經(jīng)16天剩下幾個碘原子核無法預測，故B項錯誤；反應方程中，eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)Xe＋Y，根據(jù)衰變過程中質量數(shù)和電荷數(shù)守恒，Y粒子為β粒子，故C項正確；電荷數(shù)等于質子數(shù)，可知eq\o\al(131,53)I中有53個質子，131表示質量數(shù)即核子數(shù)，故D項正確．

11．PET(正電子發(fā)射型計算機斷層顯像)的基本原理是：將放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人體，參與人體的代謝過程.eq\o\al(15,8)O在人體內衰變放出正電子，與人體內負電子相遇而湮滅轉化為一對光子，被探測器探測到，經(jīng)計算機處理后產(chǎn)生清晰的圖像．根據(jù)PET原理，下列說法正確的是()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．一對正負電子湮滅后也可能只生成一個光子D．PET中所選的放射性同位素的半衰期應較長解析：AB由質量數(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；正負電子湮滅后生成兩個光子，故C錯誤；氧在人體內的代謝時間不長，PET中所選的放射性同位素的半衰期應較短，故D錯誤．12．月球土壤里大量存在著一種叫作“氦3(eq\o\al(3,2)He)”的化學元素，是核聚變的重要原料之一．科學家初步估計月球上至少有100萬噸“氦3”，如果相關技術開發(fā)成功，將可為地球帶來取之不盡的能源．關于“氦3”與“氘核(eq\o\al(2,1)H)”聚變生成“氦4(eq\o\al(4,2)He)”，下列說法中正確的是()A．核反應方程為eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)HB．核反應生成物的質量大于參加的反應物的質量C．該核反應出現(xiàn)質量將虧損，釋放能量D．因為“氦3”比“氦4”的比結合能小，所以“氦3”比“解析：AC該核反應方程為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，質量數(shù)守恒，故A正確；關于“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)”和質子，有大量的能量放出，根據(jù)愛因斯坦質能方程，知有質量虧損，生成物的質量小于參加的反應物的質量，故B錯誤，C正確；比結合能越大，原子核越穩(wěn)定，故D錯誤．二、計算題(需寫出規(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粒子的質量分別為mPu＝239.0521u、mU＝235.0439u和mα＝4.0026u,1u＝931.5MeV/c2.(1)寫出衰變方程；(2)已知衰變放出的光子的動量可忽略，求α粒子的動能．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或合起來有eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U＋α＋γ③(2)上述衰變過程的質量虧損為Δm＝mPu－mU－mα④放出的能量為ΔE＝Δm·c2⑤ΔE是鈾核eq\o\al(235,92)U的動能EU、α粒子的動能Eα和γ光子的能量Eγ之和，ΔE＝EU＋Eα＋Eγ⑥可得EU＋Eα＝(mPu－mU－