(时间60分钟，满分100分)
一、选择题(本大题共7个小题，每小题7分，共49分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)
1．下列关于原子结构和原子核的说法中正确的是( ) A．玻尔在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型
B．天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数均守恒，其放射线在磁场中不偏转的是γ射线
C．中性原子的核电荷数等于核外的电子数
D．爱因斯坦提出了质能方程，从而可求出原子核的结合能
解析：卢瑟福分析α粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构模型，A错误；γ射线不带电，在磁场和电场中都不偏转，B正确；中性原子的核电荷数等于核外电子数，故C正确；爱因斯坦提出质能方程从而可求出原子核的结合能，D正确。
答案：BCD
2．(2012·丹东联考)“朝核危机”引起全球瞩目，其焦点就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆。重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239( 23994Pu)，这种钚239可由铀239(239 92U)经过n次β衰变而产生，则n为( )
A．2 C．145
B．239 D．92
239解析：β衰变规律是质量数不变，质子数增加1。 23994Pu比 92U质子数增加2，所以发生
2次β衰变，A对。
答案：A
3．如图1所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，计数器对α粒子、β粒子、γ光子均能计数。若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是( )
图1
A．α、β和γ的混合放射源 B．纯α放射源 C．α和γ的放射源 D．纯γ放射源
解析：在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中
有穿透力很弱的粒子，即α粒子，在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线。因此放射源可能是α和γ的放射源。故选C。
答案：C
4．中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm，相应的能量ΔE＝Δmc2＝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
解析：氘核分解为一个质子和一个中子时，所需吸收的能量不能小于其结合能2.2 MeV，故A对；光子照射氘核时，光子和氘核组成的系统总动量不为零，由动量守恒定律得，光子被氘核吸收后，分解成的质子和中子的总动量不为零，故总动能也不为零，所以把氘核分解为质子和中子所需的能量应大于2.2 MeV，故D对，B、C错。
答案：AD
5．带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹。如图2是在有匀强磁场云室中观察到的粒子的轨迹，a和b是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里。该粒子在运动时，其质量和电荷量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是( )
A．粒子先经过a点，再经过b点 B．粒子先经过b点，再经过a点 C．粒子带负电 D．粒子带正电 解析：由r＝
mv
知，v减小则r减小，故粒子先经过a点，再经过b点，故A正确，BqB
图2
错误；由左手定则知，粒子带负电，故C正确，D错误。
答案：AC
6．(2012·忻州月考)核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137。碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线。下列说法正确的是( )
A．碘131释放的β射线由氦核组成
B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量 C．与铯137相比，碘131衰变更慢 D．铯133和铯137含有相同的质子数
解析：β射线是高速电子流，选项A错误；γ光子是高频电磁波，穿透本领最强，光子能量大于可见光光子能量，选项B错误；与铯137相比，碘131的半衰期很小，说明碘131衰变很快，选项C错误；铯137是铯133的同位素，它们的原子序数相同，质子数也相同，选项D正确。
答案：D
7．原来静止的原子核abX发生α衰变时，放出α粒子的动能为E0。假设衰变时产生的能量全部以动能的形式释放出来，则在此衰变过程中的质量亏损是( )
E0A.2 c?a－4?E0C.
c2
E0B. ?a－4?c2aE0D. ?a－4?c2－
4a4
解析：衰变方程为abX→2He＋b－2Y，设新核动能为Ek′，由动量守恒2×4E0＝
2×?a－4?Ek′， 则Ek′＝
aE04
E0，总动能Ek＝E0＋Ek′＝， a－4a－4
aE0由质能方程Ek＝Δmc2得质量亏损Δm＝，故A、B、C错，D对。
?a－4?c2答案：D
二、填空题(本题共3小题，共26分。把答案填在题中相应的横线上或按题目要求作答)
2348．(8分)(2012·苏北四市联考)一个铀核( 23892U)放出一个α粒子后衰变成钍核( 90Th)，其
衰变方程为________________；已知静止的铀核、钍核和α粒子的质量分别为m1、m2和m3，真空中的光速为c，上述衰变过程中释放出的核能为________。
2344解析：根据题述可写出衰变方程为 23892U→ 90Th＋2He。由质能方程得出衰变过程中释放
出的核能为(m1－m2－m3)c2。
23442答案： 23892→ 90Th＋2He (m1－m2－m3)c
9．(8分)放射性元素的原子核在发生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＝________。
解析：放射性元素的原子核在发生α衰变或β衰变生成新原子核时，往往以γ光子的形式释放能量，即伴随γ辐射；根据半衰期的定义，A、B两种放射性元素经过t＝T1·T2时mAmB间后剩下的质量相等，则＝，故mA∶mB＝2T2∶2T1。
2T22T1
答案：γ 2T2∶2T1
10．(10分)我国自行设计并研制的“人造太阳”——托卡马克实验装置运行获得重大进展，这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列。该反应所进行的聚变过程
34123
是21H＋1H→2He＋0n，反应原料氘(1H)富存于海水中，而氚(1H)是放射性元素，自然界中不
存在，但可以通过中子轰击锂核(63Li)的人工核转变得到。
3
(1)请把下列用中子轰击锂核(63Li)产生一个氚核(1H)和一个新核的人工核转变方程填写1
完整：________＋0n→________＋31H。
(2)在(1)中，每产生1 g氚的同时有________个63Li实现了核转变(阿伏加德罗常数NA取6.0×1023 mol1)。
－
(3)一个氘核和一个氚核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为5.6×10核聚变过程中的质量亏损为________kg。
63
解析：(1)核反应方程为3Li＋1→40n―2He＋1H。
－13
J，则该
11(2)因为1 g氚为mol，根据核反应方程，实现核转变的6Li也为 mol，所以有2.0×10233
33个63Li实现了核转变。
(3)根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，核聚变反应中有5个核子参加了反应，所以质量亏损为Δm＝3.1×10
－29
kg。
6
答案：(1)3Li 42He
(2)2.0×1023 (3)3.1×10
－29
三、计算题(本题共2小题，共25分。解答题应写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
11．(10分)科学家发现太空中的γ射线一般都是从很远的星体放射出来的。当γ射线爆发时，在数秒钟内所产生的能量相当于太阳在过去100亿年所发生的能量的总和的1 000倍左右，大致相当于将太阳的全部质量转变为能量的总和。科学家利用超级计算机对γ射线的状态进行了模拟。经模拟发现γ射线爆发是起源于一个垂死的星球的“坍缩”过程，只有星球“坍缩”时，才可以发出这么巨大的能量。已知太阳光照射到地球上大约需要8分20秒时间，由此来估算：在宇宙中，一次γ射线爆发所放出的能量。(万有引力常量G＝6.67×10
－11
N·m2·kg
－2,
1年时间约为3.15×107 s)
解析：r＝ct＝3.0×108×500 m＝1.5×1011 m，地球做匀速圆周运动，万有引力为向心GMmm4π2r力2＝2，
rT
得太阳的质量为
4×10×?1.5×1011?34π2r3M＝＝ kg
GT26.67×10－11×?3.15×107?2＝2.0×1030 kg，
