原子核例题及习题解析(上)
高考物理新近代物理知识点之原子核专项训练解析含答案
高考物理新近代物理知识点之原子核专项训练解析含答案一、选择题1．下列核反应方程中，属于β衰变的是( )A．23490Th→23491Pa+ 01eB．23892U→23490Th+42HeC．147N+42He→178O+11HD．21H+31H→42He+1n2．科学家们对微观粒子的研究推动了科学的进步，下列符合历史事实的是A．普朗克发现了电子B．爱因斯坦提出能量子假说C．贝克勒尔发现了天然放射现象D．汤姆孙提出了原子的核式结构3．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。
下列说法符合历史事实的是（）A．卢瑟福在原子核人工转变的实验中发现了中子B．爱因斯坦为了解释光电效应的实验规律提出了光子说C．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核D．查德威克利用α射线轰击氮原子核获得了质子4．关于近代物理，下列说法正确的是（）A．射线是高速运动的氦原子B．核聚变反应方程，表示质子C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征5．中国大科学装置“东方超环”（EAST）近期实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破。
由于其内部核反应原理与太阳类似，因此“东方超环”也被称为“人造太阳”“人造太阳”采用的核反应方程可能是（）A．B．C．D．6．C发生放射性衰变成为N，半衰期为5700年。
已知植物存活期间，其体内C与C的比例不变；生命活动结束后，C的比例持续减少。
现通过测量得知，某古木样品中C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。
下列说法正确的是A．该古木采伐的年代距今约2850年B．C衰变为N的过程中放出射线C．C、C具有相同的中子数D．增加样品测量环境的压强将加速C的衰变7．若元素A 的半衰期为4天，元素B 的半衰期为5天，则相同质量的A 和B ，经过20天后，剩下的质量之比m A :m BA ．1:2B ．2:1．C ．30:3D ．31:30 8．一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出3个中子，核反应方程是可表示为2351448919256360U+X Ba+Kr+3n →，已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）A ．核反应方程中，X 粒子是正电子B ．核反应方程中，X 粒子是质子C ．23592U 、14456Ba 和8936Kr 相比，14456Ba 核的比结合能最大，它最稳定D ．23592U 、14456Ba 和8936Kr 相比，23592U 核的核子数最多，它的结合能最大9．下列核反应方程及其表述中错误的是（ ）A ．2424011121Na Mg e -→+是原子核的β衰变B ．427301213150He Al P n +→+是原子核的人工转变C ．42412121He H He H +→+是原子核的α衰变D ．235192141192036560U n Kr Ba 3n +→++是重核裂变10．某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束，如图所示，下列说法正确的是A ．射线1的电离作用在三种射线中最强B ．射线2贯穿本领最弱，用一张白纸就可以将它挡住C ．放出一个射线1的粒子后，形成的新核比原来的电荷数少1个D ．一个原子核放出一个射线3的粒子后，质子数和中子数都比原来少2个11．由核反应产生，且属于电磁波的射线是（ ）A ．α射线B ．γ射线C ．X 射线D ．阴极射线 12．原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等。
高中物理原子的核式结构模型课后习题答案及解析
高中物理原子的核式结构模型课后习题答案及解析1．加在阴极射线管内两个电极之间的电压为4×103 V，如果电子离开阴极表面时的速度为0，试求电子到达阳极时的速度。
解析：电子在两个电极间加速电场中进行加速，由动能定理eU＝12mv2－0得v＝√2eum＝3.75×107m/s。
2．一个半径为1.6×10-4 cm的带负电的油滴，在电场强度为1.92 V/m、方向竖直向下的匀强电场中，如果油滴受到的库仑力恰好与重力平衡，问：这个油滴带有几个电子的电荷？已知油的密度为0.851×103 kg/m3。
解析：3．一种测定电子比荷的实验装置如图4.3-5所示。
真空玻璃管内阴极K发出的电子经阳极A与阴极K之间的高压加速后，形成一细束电子流，以平行于平板电容器极板的速度进入两极板C、D间的区域，若两极板C、D间无电压，电子将打在荧光屏上的O点，若在两极板间施加电压U ，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P 点；若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B 的匀强磁场，则电子在荧光屏上产生的光点又回到O 点。
已知极板的长度为5.00 cm ，C 、D 间的距离为1.50 cm ，极板区的中点M 到荧光屏中点O 的距离为12.50 cm ，电压U 为200 V ，磁感应强度B 为6.3×10-4 T ，P 点到O 点的距离y 为3.00 cm 。
试求电子的比荷。
4．卢瑟福提出的原子结构的模型是怎样的？他提出这种模型的AK C D M OP图 4.3-5依据是什么？解析：卢瑟福的原子核式结构模型是：在原子的中间有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中于原子核，带负电的电子在核外空间里绕核旋转．原子核式结构的依据是α粒子散射实验．α粒子穿过原子时，电子对它的运动影响很小，影响α粒子运动的主体是原子核．α粒子进入原子区域后，由于原子核很小，大部分α粒子离核较远，受到的库仑力很小，运动方向几乎不变．极少数α粒子距核较近，因此受到很强的库仑力，发生大角度散射．5．按照原子的核式结构模型的比例，假如原子核有绿豆那么大，那么整个原子有多大？解析：原子大小的数量级是10-10m,原子核大小的数量级是10-15m，两者相差10万倍。
高中物理原子核200题(带问题详解)
评卷人得分一、多选题1．下面是铀核裂变反应中的一个：23592U＋1n―→13654Xe＋9038Sr＋101n已知铀235的质量为235.043 9u，中子质量为1.008 7u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2u，则此核反应中( )A．质量亏损为Δm＝235.043 9u＋1.008 7u－89.907 7 u－135.907 2uB．质量亏损为Δm＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)uC．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×(3×108)2JD．释放的总能量为ΔE＝(235.043 9＋1.008 7－89.907 7－135.907 2－10×1.0087)×931.5MeV【答案】BD【解析】计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用“u”或“kg”作单位，故A错，B对；质量单位为“u”时，可直接用“1u的亏损放出能量931.5MeV”计算总能量，故D对，当质量单位为“kg”时直接乘以(3.0×108)2，总能量单位才是焦耳，故C错。
2．关于原子结构和核反应的说法中正确的是( )A．卢瑟福在α粒子散射实验基础上提出了原子的核式结构模型B．天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的C．据图可知，原子核A裂变成原子核B和C要放出核能量D．据图可知，原子核D和E聚变成原子核F要放出能量【答案】ACD【解析】卢瑟福在α粒子散射实验基础上提出了原子的核式结构模型，即A正确；天然放射现象的发现，揭示了原子核具有复杂的结构，故B错误；A裂变为B和C，D和E 聚变为F，由于核子的平均质量都减少，所以都发生质量亏损，都放出了能量，故C、D 正确。
高考物理原子核专题训练附解析
高考物理原子核专题训练（附解析）高考物理原子核专题训练（附解析）1、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个得4分，选对3个得6分。
每错选1个扣3分，最低得分为0分）A．氢原子从第一激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子B．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小C．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4D．α粒子散射实验能揭示原子具有核式结构E．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应答案ADE2、下列说法正确的是__________（选对一个给3分，选对两个给4分，选对三个给5分。
选错一个扣3分，最低得分为0分）A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型B．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性C．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的D．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说E．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应F．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动加速度增大答案ACE。
由α粒子散射实验可知是卢瑟福通过该实验建立了原子核结构模型，A正确；B答案是很难观察到它的波动性，易看到粒子性，B错误；根据衰变中产生的β射线产生的机理可知C正确；受普朗克量子论的启发，爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说。
D错误；根据光电效应规律可知入射光的频率高于该材料的极限频率（入射光的波长必须小于这个波长）才能发生光电效应，E正确；根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能将减小，核外电子的加速度增大，F错误；故本题选择ACE。
3、以下关于天然放射现象，叙述正确的是（）A．若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将变短B．衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C．铀核衰变为铅核的过程中，要经过8次衰变和6次衰变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，电势能增大，原子的总能量不变答案C解析：A、半衰期的长度与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将不变，故A错误；B、β衰变所释放的电子是从原子核内释放出的电子，故B错误；C、铀核（23892U）衰变为铅核（20682Pb）的过程中，每经一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经一次β衰变质子数增1，中子数不变；由质量数和核电荷数守恒，要经过8次α衰变和6次β衰变，故C 正确；D、库仑力对电子做负功，所以动能变小，电势能变大（动能转为电势能）而因为吸收了光子，总能量变大，D错误；4、已知氘核的比结合能是1．09MeV，氚核的比结合能是2．78MeV，氦核的比结合能是7．03MeV。
高考物理近代物理知识点之原子核专项训练及解析答案(1)
高考物理近代物理知识点之原子核专项训练及解析答案(1)一、选择题1．一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出3个中子，核反应方程是可表示为2351448919256360U+X Ba+Kr+3n →，已知部分原子核的比结合能与核子数的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）A ．核反应方程中，X 粒子是正电子B ．核反应方程中，X 粒子是质子C ．23592U 、14456Ba 和8936Kr 相比，14456Ba 核的比结合能最大，它最稳定 D ．23592U 、14456Ba 和8936Kr 相比，23592U 核的核子数最多，它的结合能最大2．关于原子、原子核以及核反应，以下说法正确的是（ ）A ．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线，且γ射线穿透能力最强B ．一个氢原子从n =3的能级发生跃迁，可能只辐射1种频率的的光子C ．10个23592U 原子核经过一个半衰期后，一定还剩5个23592U 原子核没发生衰变D ．核泄漏事故污染物铯(Cs)137能够产生对人体有危害的辐射，其衰变方程为1371375556Cs Ba+x →，由方程可判断x 是正电子3．某一放射性元素放出的射线通过电场后分成三束，如图所示，下列说法正确的是A ．射线1的电离作用在三种射线中最强B ．射线2贯穿本领最弱，用一张白纸就可以将它挡住C ．放出一个射线1的粒子后，形成的新核比原来的电荷数少1个D ．一个原子核放出一个射线3的粒子后，质子数和中子数都比原来少2个4．太阳内部有多种热核反应，其中的一个反应方程是：234112H+H He+x →，若已知21H 的质量为1m ，31H 的质量为2m ，42He 的质量为3m ，x 的质量为4m ，则下列说法中正确的是A ．x 是质子B ．x 是电子C ．这个反应释放的核能为()21234E m m m m c ∆=+--D ．21H 和31H 在常温下就能够发生聚变5．一个氘核（）与一个氚核（）发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损，则聚变过程中 A ．吸收能量，生成的新核为 B ．吸收能量，生成的新核为 C ．放出能量，生成的新核为D ．放出能量，生成的新核为6．关于近代物理，下列说法正确的是（ ）A ．射线是高速运动的氦原子B ．核聚变反应方程，表示质子C ．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D ．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征7．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，下列有关放射性知识的说法中正确的是（ ） A ．射线与射线一样是电磁波，但穿透本领远比射线强 B ．氡的半衰期为天，个氡原子核经过天后就一定只剩下个氡原子核C ．衰变成要经过次衰变和次衰变D ．放射性元素发生衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的 8．物理教材中有很多经典的插图能够形象的表现出物理实验、物理现象及物理规律，下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是A ．甲图中，卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子B ．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C ．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由粒子组成D ．丁图中，链式反应属于轻核裂变 9．关于天然放射性，下列说法正确的是 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有关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射线的穿透能力最弱 10．下列说法正确的是（ ）A ．2382349290U Th →+X 中X 为中子，核反应类型为衰变B ．234112H+H He →+Y 中Y 为中子，核反应类型为人工核转变C ．2351136909205438U+n Xe+Sr →+K ，其中K 为10个中子，核反应类型为重核裂变 D ．14417728N+He O →+Z ，其中Z 为氢核核反应类型为轻核聚变11．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）A ．图（甲）：用紫外线照射到金属锌板表面时会发生光电效应，当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大B ．图（乙）：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型C ．图（丙）：氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会吸收一定频率的光子D ．图（丁）：原有50个氡核，经过一个半衰期的时间，一定还剩余25个 12．有关放射性知识，下列说法正确的是（ ）A ．β衰变是原子核内的中子转化成质子和电子从而放出电子的过程B ．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个氡原子核C ．23892U→23490Th ＋42He ＋γ，其中γ只是高能光子流，说明衰变过程中无质量亏损 D ．γ射线一般伴随着α或β射线产生，这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强13．下列关于原子核相关知识的说法，正确的是 A ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的链式反应B ．人类对原子核变化规律的认识是从α粒子散射实验开始的C ．中等质量核的平均结合能比重核的平均结合能大，所以重核裂变要释放能量D ．钚(239)可由铀239()经过1次α衰变和2次β衰变而产生14．关于原子和原子核的组成，说法正确的是（ ）A ．汤姆孙通过对阴极射线一系列研究，发现了原子核内部放出的β射线B ．玻尔将量子观念引入原子领域，建立了氢原子量子化模型C ．卢瑟福分析α粒子散射实验数据，发现了原子核内部的质子D ．贝克勒尔研究了铀的天然放射性，建立了原子核式结构模型 15．由于放射性元素镎的半衰期很短，在自然界很难被发现，只有通过人工的方法制造，已知镎经过一系列α衰变和β衰变后变成铋，下列说法正确的是（ ） A ．镎原子核比铋原子核多28个质子B ．发生了7次α衰变和6次衰变C ．一定量的放射性该元素，随着存放时间的推移，放射线的穿透力越来越弱D ．镎原子核的平均结合能小于衰变后生成的原子核的平均结合能16．下列对题中四幅图的分析，其中正确的是（）A．从图①可知，光电效应实验中b光的频率比a光的大B．从图②可知，能量为5eV的光子不能被处于第二能级的氢原子吸收C．从图③可知，随着放射性物质质量的不断减少，其半衰期不断增大D．从图④可知，α粒子散射实验表明原子核由中子和质子组成17．下列说法正确的是( )A．卢瑟福的原子核式结构模型很好的解释了α粒子散射实验B．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子核是有复杂结构的C．β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的D．查德威克发现了天然放射现象说明原子具有复杂的结构18．下列叙述中，符合物理学史事实的有（）A．卢瑟福通过人工转变的方法发现了中子B．汤姆孙在对阴极射线研究的过程中发现了质子C．卢瑟福通过对α粒子散射的研究，提出了原子的核式结构学说D．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现了原子核是由质子和中子组成的19．2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过（钙48）轰击（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充数最大的元素．实验表面，该元素的原子核先放出3个相同的粒子，再连续经过3次衰变后，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是A．中子B．质子C．电子D．粒子20．中子、质子、氘核的质量分别为、、。
高三物理原子核试题答案及解析
高三物理原子核试题答案及解析1. 假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是2.013 6 u ，中子的质量是1.008 7 u ，氦核同位素的质量是3.015 0 u.(1)聚变的核反应方程式是________，在聚变核反应中释放出的能量为______ MeV.(保留两位有效数字)(2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核，反应方程式为H ＋He→Li ，已知各核子比结合能分别为E H ＝1.112 MeV 、E He ＝7.075 MeV 、E Li ＝5.603 MeV ，求此核反应过程中释放的核能 ． 【答案】(1) H ＋H→He ＋n 3.3 (2)7.585 MeV 【解析】(1)在核反应前后质量数和核电荷数守恒，由爱因斯坦的质能方程可知在聚变核反应中释放出的能量为（2.013 6 u+2.013 6 u-1.008 7 u-3.015 0 u ）×931.5MeV="3.3"MeV(2)比结合能为平均每个核子的能量，所以释放的能量为1.112 MeV×3+7.075 MeV×4-5.603 MeV×7="7.585" MeV2. 中子和质子结合成氘核时,质量亏损为Δm,相应的能量ΔE=Δmc 2="2.2" MeV 是氘核的结合能.下列说法正确的是( )A ．用能量小于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核不能分解为一个质子和一个中子B ．用能量等于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零C ．用能量大于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零D ．用能量大于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和不为零【答案】AD【解析】用能量小于等于结合能的光子照射氘核时,氘核一定不能分解,所以A 正确,B 错误.用能量大于结合能的光子照射氘核时,氘核可能分解,只要分解,分解出的质子和中子动能之和一定不为零(若动能之和为零就分不开了),所以C 错误,D 正确.3. (山东临沂一模)如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z 的关系图象.下列说法中正确的是( )A ．若D ､E 能结合成F,结合过程一定要释放能量B ．若D ､E 能结合成F,结合过程一定要吸收能量C ．若A 能分裂成B ､C,分裂过程一定要释放能量D ．若A 能分裂成B ､C,分裂过程一定要吸收能量【答案】AC【解析】核反应过程中,核子数守恒,反应后比反应前核子平均质量减小,则反应过程一定要放出能量,反之,反应后核子平均质量增大,则反应过程中一定要吸收能量,由图象易知A ､C 正确.实际上在这里A 项为轻核的聚变反应,C 项为重核的裂变反应.4. 放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时,往往会同时伴随__________辐射.已知A､B两种放射性元素的半衰期分别为T1和T2,经过t=T1·T2时间后测得这两种放射性元素的质量相等,那么它们原来的质量之比mA mB=__________.【答案】γ 2T22T1【解析】由半衰期公式m=m0结合题意可得mA·mB·所以5.太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．(1)写出这个核反应方程．(2)这一核反应能释放出多少能量？(3)已知太阳每秒释放能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少kg?(4)若太阳质量减小万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳还能存在多少年？(mp＝1.0073u，mα＝4.0015 u，me＝0.00055 u，太阳的质量为2×1030 kg)【答案】(1)4H―→He＋2e(2)24.78 MeV (3)4.2×109 kg(4)4.5×109年【解析】(1)核反应方程是4H―→He＋2 e.(2)这一核反应的质量亏损是Δm＝4mp －mα－2me＝0.0266 uΔE＝Δmc2＝0.0266×931.5 MeV≈24.78 MeV.(3)由ΔE＝Δmc2得每秒太阳质量减少Δm＝＝ kg≈4.2×109 kg.(4)太阳的质量为2×1030 kg，太阳还能存在的时间为t＝＝s≈1.4×1017 s即为4.5×109年．6.太阳的能量来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看做是4个氢核结合成1个氦核同时放出2个正电子．试写出核反应方程，并由表中数据计算出该聚变反应过程中释放的能量(取1 u＝×10－26 kg)．粒子名称质子pα粒子电子e中子n质量/u 1.0073 4.00150.00055 1.0087【答案】：见解析【解析】核反应方程为4H―→He＋2e,4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损为Δm＝(1.0073×4－4.0015－2×0.00055)u＝0.0266 u＝4.43×10－29 kg由爱因斯坦质能方程得，聚变反应过程中释放的能量为ΔE＝Δmc2＝4.43×10－29×(3×108)2 J＝4.0×10－12 J.7.（2010·北京·15）太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。
(必考题)初中高中物理选修三第五章《原子核》经典习题(含答案解析)
一、选择题1．下列有关原子、原子核的说法中正确的是（ ） A ．天然放射现象说明原子核内部有电子B ．卢瑟福用α粒子散射实验证明了原子核内存在中子C ．平均结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定D ．放射性元素的半衰期与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关2．我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的需要，研制了一种小型核能电池，将核反应释放的核能转变为电能，需要的功率并不大，但要便于防护其产生的核辐射。
请据此猜测“玉兔号”所用核能电池有可能采纳的核反应方程是（ ）A ．32411120H H He n +→+B ．235114192192056360U n Ba kr 3n +→++C ．238238094951Pu Am e -→+D ．274301132150Al He P n +→+3．下列说法中正确的是（ ） A ．钍的半衰期为24天。
1g 钍23490Th 经过 120 天后还剩0.2g 钍B ．一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，延长入射光照射时间，光电子的最大初动能不会变化 C ．放射性同位素23490Th 经α、β衰变会生成22286Rn ，其中经过了2次α衰变和 3 次β衰变D ．大量处于n =4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光子 4．下列说法正确的是A ．在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应B ．铀元素的半衰期为T ，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化C ．比结合能越小，原子核结合得越牢固，原子核越稳定D ．轻核聚变后，比结合能减少，因此反应中释放能量5．K -介子方程为0ππK --→+，其中K -介子和π-介子是带负电的基元电荷，0π介子不带电。
一个K -介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP ，衰变后产生的π-介子的轨迹为圆弧PB ，两轨迹在P 点相切，它们的半径K R -与πR -之比为2∶1，如图所示，0π介子的轨迹未画出，由此可知π-介子的动量大小与0π介子的动量大小之比为 （ ）A ．1∶1B ．1∶2C ．1∶3D ．1∶66．在核反应方程41417278He+N O+X →中，X 表示的是A ．质子B ．中子C ．电子D ．α粒子7．下列叙述中正确的是A ．牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了万有引力常量B ．奥斯特发现了电流的磁效应，总结出了电磁感应定律C ．美国科学家密立根通过油滴实验，测定出电子的荷质比D ．卢瑟福发现了质子，查德威克发现了中子，质子和中子统称为核子 8．恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应．核反应方程为448224He He Be γ+→+ .以下说法正确的是( )A ．该核反应为裂变反应B ．热核反应中有质量亏损C ．由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的D ．任意原子核内的质子数和中子数总是相等的9．一个静止的铀核，放射一个α粒子而变为钍核，在匀强磁场中的径迹如图所示，则正确的说法( )A ．1是α，2是钍B ．1是钍，2是αC ．3是α，4是钍D ．3是钍，4是α10．贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是 A ．14140671C N e -→+B ．2351139951920533902U n I Y n +→++C ．23411120H +H He+n → D ．427301213150He +Al P+n →11．关于原子核的结合能，下列说法中不正确的是（ ）A ．原子核的结合能越大，原子核中核子一定结合得越牢固，原子核就越稳定B ．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C ．铯原子核（13355Cs ）的结合能一定小于铅原子核（20882Pb ）的结合能D．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量12．2007年是我国著名物理学家、曾任浙江大学物理系主任的王淦昌先生一百周年诞辰。
原子核物理实验方法课后习题(答案)
第一章习题1. 设测量样品的平均计数率是5计数/s,使用泊松分布公式确定在任1s 内得到计数小于或等于2个的概率。
解：051525(,)!5(0;5)0.00670!5(0;5)0.03371!5(0;5)0.08422!NNr r r r NP N N e N P e P e P e ----=⋅=⋅==⋅==⋅= 在1秒内小于或等于2的概率为：(0;5)(1;5)(2;5)0.00670.03370.08420.1246r r r P P P ++=++=2. 若某时间内的真计数值为100个计数，求得到计数为104个的概率，并求出计数值落在90-104范围内的概率。
解：高斯分布公式2222)(22)(2121)(σπσπm n mm n ee mn P ----==1002==σm===----2222)104(22)(2121)104(σπσπm mm n eemP、将数据化为标准正态分布变量11010090)90(-=-=x 4.010100104)104(=-=x查表x=1，3413.0)(=Φx ，x=，1554.0)(=Φx 计数值落在90-104范围内的概率为3. 本底计数率是500±20min -1，样品计数率是750±20min -1，求净计数率及误差。
解：tn=σ 本底测量的时间为：min 25205002===bb b n t σ 样品测量时间为：min 35207002===ss s n t σ '样品净计数率为：1min 200500700-=-=-=bb s s t nt n n净计数率误差为：1min 640-==+=+=b s bb s s t nt n σσσ此测量的净计数率为：1min 6200-±4. 测样品8min 得平均计数率25min -1，测本底4min 得平均计数率18min -1，求样品净计数率及误差。
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e
弱
高速的 很强（几 电子流 毫米铝板） (v≈c)
0
0
γ
波长极 更强（几 很小 厘米铅板） 短的电 磁波
原子核受激 发产生的
四.衰变
－原子核放出射线后变成新的原子核
1. 衰变规律 A α 衰变 Z X
β 衰变
A Z
A－4 Z－2
A Z＋1
Y He 质量数-4,电荷数-2
4 2
X
Y
0 －1
中子的质量mn=1.674 928 6×10-27 kg=1.008665u
例1、卢瑟福的原子核式结构系统,包括下列哪些内容 A.原子的中心有一个很小的原子核
√
B.原子核是由质子和中子组成
C.原子全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
√ √
D.电子在核外空间绕原子核旋转
1997年 全国
卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角 度偏转，其原因是 [ ] A A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 B.正电荷在原子中是均匀分布的 C.原子中存在带负电的电子 D.原子只能处在一系列不连续的能量状态中
e 质量数不变,电荷数+1
原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。
2.半衰期 T： 放射性元素的原子核有半数发生衰变 所需的时间。 图线 半衰期短的元素衰变得快，放射性较强 半衰期只与元素本身有关,与所处的物理、化学 状态及周围环境、温度等都无关。
1 tT N N0 ( ) 2
1 tT m m0 ( ) 2
解：该放射性同位素溶液经过15小时后，每分钟衰变 N1=1/8×6000=750次， 设该病人体内血液的总体积为V，则由比例关系
750/V = 2/10
得V= 3750 cm3
例4
232 90
Th 经6次α衰变4次β衰变后变成稳定的原
208 82
子核,这种原子核是 M′=
Pb(元素 铅 ) ,它的原子量是
三种射线的性质和实质
带 质 电离 电 量 符号 性 量 数
α 射 +2e 4 线 β 射 线 γ 射 线
4 2
穿透性
实 质
来
源
He
高速的 很小（一 氦核流 很强 张普通纸） (v ≈ 0.1c)
两个中子和两 个质子结合成 团从原子核中 放出 原子核中的中 子转换成质子 时从原子核中 放出
-e
0
0 1
一、原子的核式结构 1.α 粒子散射实验的结果 •绝大多数α 粒子仍然沿原方向前进 •少数α 粒子发生较大的偏转 •个别α 粒子偏角超过90°,甚至达180° 2.原子核式结构 •在原子中心有很小的核(称为原子核)， 核外有电子绕核高速旋转。 •原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在 原子核里。 •电子的质量很小，带负电荷。 3.原子核的大小： 原子半径数量级为10－10m, 原子核大小数量级为10－14m
208 u ,它的原子序数 N′=
82 。
解析：写出核方程式如下
232 90
Th 6 He 4 e
4 2 0 －1
208 82
Pb
例5、放射性原子核 β 衰变后成新原子核
238 92
U 经过一系核（上）
一、原子的核式结构 二、原子核的组成 例1 1997年 全国 三、天然放射现象 四、衰变 例2 例3 例5 例6 例7 1998年全国 2000年高考试题 例9 外切衰变 04年浙江14 03年全国理综16 2005年辽宁综合卷31
1992年全国 练习 例4 例8 2001年高考试题 1994年 上海 03年江苏高考4 04年海南综合31 03年全国理综22 2005年上海卷7
1992年 全国
卢瑟福α粒子散射实验的结果 [ C ] A.证明了质子的存在 B.证明了原子核是由质子和中子组成的 C.证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都 集中在一个很小的核里 D.说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动
三、天然放射现象 1、天然放射现象：某些元素能自发地放出射线的现象 叫做天然放射现象。这些元素称为放射性元素。 2、种类和性质 α 射线—高速的α 粒子流，α 粒子是氦原子核，速度 约为光速1/10，贯穿能力最弱，电离能力最强。 β 射线—高速的电子流，β 粒子是速度接近光速的负 电子，贯穿能力稍强，电离能力稍弱。 γ 射线—能量很高的电磁波，γ 粒子是波长极短的 光子, 贯穿能力最强,电离能力最弱。 3.三种射线的来源： α 粒子是核内两个质子和两个中子抱成团一起射出。 β 粒子是原子核内的中子转化成质子时放出的。 γ 射线经常是伴随α 射线和β 射线产生的。
二、原子核的组成
1、原子核的人工转变
发现质子 发现中子
14 7 4 2 17 8
装置图
1 1
N He O H
4 2 12 6 1 0
(卢瑟福 )
( 查得威克 )
9 4
Be He C n
2、原子核的组成：
质子+中子 （质子和中子统称为核子）
质子的质量mp=1.672 623 1×10-27 kg=1.007227u
例3、 两个放射性元素样品A、B，当A有15/16的 原子核发生衰变时，B恰好有63/64的原子核发生 衰变，求A和B的半衰期之比TA ：TB为多少？
解：设这段时间为t ，由题知，A有1/16未发生衰变， B有1/64未发生衰变， 由衰变规律得
1 1 tT m1 m1 ( ) 16 2 1 1 tT m2 m2 ( ) 64 2
例 2、 如图示，x为未知放射源，将强磁场M移 开，计数器所测得的计数率保持不变，然后将薄 铝片L移开，则计数率大幅度上升，x为 （ D ） A. 纯β放射源 B. 纯γ放射源 x
S L
M N
计数器
C. α及β的混合放射源
D. α及γ的混合放射源
解：将强磁场M移开，计数器所测得的计数率保 持不变，说明射线不带电，应为γ射线。 β射线可以穿透几毫米的铝板，将薄铝片L移开， 则计数率大幅度上升，说明不是β射线， 所以x 应为α和γ的混合放射源。
B
A
∴ t/TA=4
t/TB=6
∴ TA ：TB =3 : 2
练习：一小瓶含有某放射性同位素溶液，它每分钟 衰变6000次，将它注射到一个病人的血液中，经15小 时后从病人身上取出10cm3 的血样，测得血样每分钟 衰变2次，已知该同位素的半衰期为5小时，则该病人 3750 体内血液的总体积为 cm3。