选修3-5章末综合测评4

1、章末综合测评 ( 四)(时间： 90分钟 分值： 100分)一、选择题 (本题包括 10 小题，每小题 4 分，共 40 分在每小题给出的 4 个选项中，第16题只有一个选项符合要求，第 710题有多个选项符合要 求全选对的得 4分，选对但不全的得 2分，有选错的得 0分)1 在人类认识原子与原子核结构的过程中，符合物理学史的是 ()A 查德威克通过实验证实了卢瑟福关于中子的猜想是正确的B汤姆孙首先提出了原子的核式结构学说C 居里夫人首先发现了天然放射现象D 玻尔通过原子核的人工转变发现了质子答案 A2关于原子核，下列说法正确的是 ()A .原子核能发生B衰变说明原子核内存在电子B 核反应堆利

2、用镉棒吸收中子控制核反应速度C .轻核的聚变反应可以在任何温度下进行D .一切核反应都只释放核能解析原子核是由质子和中子组成的，B衰变是中子释放一个电子转变为 质子产生的， A 错误；核反应堆利用镉棒吸收中子以控制核反应速度， B 正确； 轻核的聚变在几百万度的高温下才能进行， C 错误；核反应不都是释放能量的反 应，也有吸收能量的反应， D 错误.答案 B3.硼10俘获1个a粒子，生成氮13,放出x粒子，而氮13是不稳定的， 它放出 y 粒子变成碳 13，那么， x 粒子和 y 粒子分别为 ()A.中子和正电子B.中子和电子C.质子和正电子D.质子和中子解析由核反应方程15?B + 4He

3、f 13N + in, Vn- 13C + 0e,所以A选项正确.答案 A4太阳放出的大量中微子向地球飞来，但实验测定的数目只有理论的三分之一，后来科学家发现中微子在向地球传播过程中衰变成一个卩子和一个 T子若在衰变过程中 卩子的速度方向与中微子原来的方向一致，则T子的运动方向（）A .一定与卩子同方向B .一定与卩子反方向C .一定与 卩子在同一直线上D.不一定与 卩子在同一直线上解析中微子衰变成 卩子和T子，满足动量守恒，卩子的速度方向与中微 子原来的方向一致，T子必定也在这条直线上.答案C5.个氘核和一个氚核聚合成一个氦核的反应方程是1h + 1h t 2He + 0n，此反应过程产生的

4、质量亏损为 Am.已知阿伏伽德罗常数为 Na，真空中的光速为 c.若1 mol氘和1 mol氚完全发生核反应生成氦，则在这个核反应中释放的能量 为（）1 2 2A . 2Na Amc2B . Na Amc2C . 2NAAmc2D . 5Na Amc2解析一个氘核和一个氚核结合成一个氦核时，释放出的能量为Amc2,1mol的氘核和1 mol的氚核结合成1 mol的氦核释放能量为Na Amc2.答案B6.典型的铀核裂变是生成钡和氪， 同时放出x个中子：235U + 3nt 1564Ba+89 Kr + x6n，铀235质量为m1，中子质量为m2，钡144质量为m3，氪89的质量 为m4，下列说法

5、正确的是（）A .该核反应类型属于人工转变B .该反应放出能量（m1 2m2 m3 口4）召C. x的值是2D .该核反应比聚变反应对环境的污染少解析该核反应是核裂变，不是人工转变，故 A错误；核反应方程235U +in f 156Ba + 3§Kr + x0n 中根据质量数守恒，有：235+ 1 = 144+ 89 + x，解得：x =3;根据爱因斯坦质能方程，该反应放出能量为：AE = Am c2 = （mi+ m2-m3m4 3m2）c2= （mi-m3 m4 2m2）c2, 故 B正确，C错误；该核反应生成两种 放射性元素，核污染较大，故 D错误.答案B7 关于核力与结合能，

6、下列说法正确的是（）A 核力是短程力，与核子间的距离有关，可为引力也可为斥力B 核力具有饱和性和短程性，重核的中子数多于质子数C .比结合能小的原子核合成或分解成比结合能大的原子核时一定释放核能D .原子核的结合能越大，核子结合得越牢固，原子核越稳定解析由核力的概念知A、B正确；原子核的比结合能越大，表示原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定，比结合能小的原子核合成或分解成比结 合能大的原子核时一定发生质量亏损释放核能，选项C正确，选项D错误.答案ABC8 放射性元素2923U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成210Bi，而210Bi可以经一次衰变变成210X（X代表某种元素），也可以

7、经一次衰变变成8仃1，21°X 和&TI最后都变成206Pb，衰变路径如图所示.则（）A. a = 84B. b= 206C . Bi f 210X 是 B衰变，Bi f 81TI 是 a衰变D . 210Bi f 210X 是 a 衰变，210Bi f 81TI 是 B衰变解析由Bi f 210X，质量数不变，说明发生的是B衰变，同时知a = 84.由Bif 81Tl是核电荷数减2,说明发生的是a衰变，同时知b = 206.答案 ABC9“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，即原子核俘获一个 核外电子，核内一个质子变为中子，原子核衰变成一个新核，并且放出一个中 微子

8、 (其质量小于电子质量且不带电 )若一个静止的原子核发生“轨道电子俘 获” (电子的初动量可不计 )，则()A 生成的新核与衰变前的原子核质量数相同B 生成新核的核电荷数增加C 生成的新核与衰变前的原子核互为同位素D 生成的新核与中微子的动量大小相等解析 质子与中子的质量数相同，所以发生 “轨道电子俘获 ”后新核与原 核质量数相同，A正确；新核质子数减少，故核电荷数减少，B错误；新核与原 核质子数不同， 不能称它们互为同位素， C 错误；以静止原子核及被俘获电子为 系统，系统动量守恒， 系统初动量为零， 所以生成的新核与中微子的动量大小相 等，方向相反， D 正确答案 AD10. 月球土壤里大

9、量存在着一种叫做“氦 3He)”的化学元素，这是热核聚 变的重要原料关于“氦3(2He) ”与氘核的聚变，下列说法正确的是()A .核反应方程为3He+1H 2He+1HB .核反应生成物的质量将大于反应物的质量C .“氦3(3He)”一个核子的结合能小于氦4(2He)一个核子的结合能D .“氦3(3He) ”的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量解析A选项中的核反应方程就是2He和2H发生核聚变的方程，在生成4He 和1H的同时释放大量的能量，A正确；由于核反应的过程中释放大量的能量， 根据爱因斯坦质能方程 AE=Amc2，可知生成物的质量小于反应物的质量，B错 误；质量中等的核的比结合能最大

10、， 故使重核裂变为两个质量中等的核或使轻核 聚变，都可使核更为稳定并放出能量，3He 一个核子的结合能小于2He 一个核子的结合能，由此可知C、D正确.答案ACD二、非选择题(本题共6小题，共60分.按题目要求作答)氘核的质11. (6分)由图所示可得出结论：质子和中子的质量之和 量，氘核分解为质子和中子时要解析由图可以看出，氘核分解为质子和中子的过程中是吸收能量的，因此两个核子质量之和大于氘核的质量.答案大于吸收12. (10分)我国自行设计并研制的“人造太阳”一一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是?H + 3H-4

11、He+ in，反应原料氘(1H)富存于海水中，而 氚(3H)是放射性元素，自然界中不存在，但可以通过中子轰击锂核(6Li)的人工核 转变得到.(1) 请把下列用中子轰击锂核(§Li)产生一个氚核(3H)和一个新核的人工核转变方程填写完整： + in + 1H.(2) 在中，每产生1 g氚的同时有多少个§Li核实现了核转变？(阿伏伽德罗 常数 Na 取 6.0X 1023 mol")(3) 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 5.6X 10一13 J,求该核聚变过程中的质量亏损.解析(1)核反应方程为3Li + 0n2He + 3H.1 1(2)

12、 因为1 g氚为1 mol，根据核反应方程，实现核转变的3Li也为3 mol，所以有2.0X 1023个3Li实现了核转变.(3) 根据爱因斯坦质能方程 圧二如c2,核聚变反应中有5个核子参加了反应，5个核子释放总能量 AE = 5X 5.6X10-13 J = 2.8X 10-12 J，所以质量亏损为 Am丘 2.8X 10-12c2 kg = 3.1 x 10 29kg.答案(1)§Li 2He (2)2.0 x 1023 个(3)3.1 x 10-29kg13. (10分)太阳能资源，不仅包括直接投射到地球表面上的太阳辐射能，而 且也包括所有矿物燃料能、水能、风能等间接的太阳能

13、资源，严格地说，除了 地热能、潮汐能和原子核能以外，地球上所有其他能源全部来自太阳能，太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这种核反应释放 出的能量就是太阳的能源.(1) 写出核反应方程.(2) 若 mH = 1.007 3 u，mHe = 4.002 6 u，me= 0.000 55 u,则该反应中的质量 亏损是多少？(3) 如果1 u相当于931.5 MeV的能量，则该反应中释放的能量是多少？(4) 由于核反应中的质量亏损，太阳的质量缓慢减少，与现在相比，在很久很久以前，地球公转的周期是“较长”还是“较短”，并说明理由(假设地球公转半径不变)解析(1)41h 2He +

14、 21e.(2) 核反应的质量亏损为 Am = 4mH mHe 2me = 4x 1.007 3 u 4.002 6 u- 2X 0.000 55 u= 0.025 5 u.(3) 该核反应释放的能量为 AE = 0.025 5X 931.5 MeV = 23.753 25 MeV.(4) 在很久很久以前，太阳的质量比现在的大，太阳和地球间的万有引力比现在的大，由F = m 2n R可知，很久很久以前，地球公转的周期较短.答案(1)41h 2He + 21e (2)0.025 5 u (3)23.753 25 MeV 略14. (10分)在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发

15、生了一次a衰变放射出的a粒子(2He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其 轨道半径为R.用m、q分别表示a粒子的质量和电荷量.(1) 放射性原子核用AX表示，新核的元素符号用丫表示，写出该a衰变的核反应方程.(2) 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小.设该衰变过程释放的核能都转为a粒子和新核的动能，新核的质量为M ,求衰变过程的质量亏损Am.解析(2)设a粒子的速度大小为V，由 qvB二mR, T=竽，得a粒子在磁场中运动周期t=2nmqB环形电流大小I=t=2nm.由qvB二mR，得v二詈，设衰变后新核丫的速度大小为v'，系统动量守恒，得Mv 

16、9; mv = 0mv qBR贝 q v =M M2 1 2 1 2由 Amc2= 2M v' 2+ 2mv2M + m qBR 2得如=2mMc2A 4说明：若利用M = -m解答，亦可.,，亠 A A 4 42 nm q2BM + m qBR 2答案(1)AX - A4丫 + 4He 不 黑(3) 2mMq215. (12分)为测定某水库的存水量，将一瓶放射性同位素溶液倒入水库中， 已知这杯溶液每分钟衰变8X107次，这种同位素的半衰期为2天，10天以后从 水库取出1m3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？解析由每分钟衰变次数与其质量成正比出发，运用半衰期知识可求出

17、存 水量.设放射性同位素原有质量为 m0,1O天后其剩余质量为m,水库存水量为Q,10天后每立方米水中放射性元素的存量为Q,由每分钟衰变次数与其质量成正比由半衰期公式得:t1亍 m_mo 2由以上两式联立代入数据得10Q _8X 107_102mo _8X 107 即 1OQ _ m m/Q=10，即 8X 107 _ mo,解得水库的存水量为Q_2.5X 105 m3.答案2.5X 105 m316. (12分)3H的质量是3.016 050 u,质子的质量是1.007 277 u,中子的质 量是 1.008 665 u.则:(1) 一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？(2) 氚核的结合能和比结合能各是多少？(3) 如果这些能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少？解析(1) 一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程式是1H + 20n 3H ,反应前各核子总质量为 mp+ 2mn_ 1.007 277 u+ 2X 1.008 665 u_3.024 607 u反应后新核的质量为 mH _ 3.016 050 u质量亏损为 Am _ 3.024 607 u