高中物理人教版5第十九章原子核 单元质量评估19

第十九章一、选择题1．关于天然放射现象，下列说法正确的是()A．是玛丽·居里夫妇首先发现的B．说明了原子核不是单一的粒子C．γ射线必须伴随α射线或β射线而产生D．任何放射性元素都能同时发出三种射线解析：首先发现天然放射现象的是法国物理学家贝可勒尔．同时也是首次揭示出原子的可变性，即原子核不是单一粒子，原子核也是具有复杂结构的．γ射线是在原子核放射α粒子或β粒子时，多余的能量以极高频率的γ光子的形式产生的辐射，因此，γ射线是伴随α射线或β射线而放出的．γ射线并不能单独向外辐射．但放射性元素在发生衰变时，虽不能单独放出γ射线，却能单独射出α射线或β射线，若有多余能量，就能同时伴随γ射线的产生，若无多余能量，则只单独放出α射线或β射线，不产生γ射线．因此，放射性元素发生衰变时不一定都能同时射出三种射线．C、D错．答案：BC2．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的有()A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，从而达到消除有害静电的目的B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视C．用放射线照射作物种子使其DNA发生变异，其结果一定是更优秀的品种D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害解析：利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电泄出．γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视．作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优良品种．用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地控制剂量．答案：D3．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是()A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多B．聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量一定大C．聚变反应中粒子的比结合能变小D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增加解析：在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子释放的能量一定大，故A错误，B正确；由于聚变反应中释放出巨大能量，则比结合能一定增加，质量发生亏损，故C、D错误．答案：B4．下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是()A．eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e B．eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nC．eq\o\al(14,)6C→eq\o\al(14,)7N＋0－1e D．eq\o\al(238,)92U→eq\o\al(234,)90Th＋eq\o\al(4,2)He解析：因为轻核结合成质量较大的核叫做聚变．此题关键在一个“聚”字，暗示变化之前应至少有两种核，四个选项中只有选项B符合要求．答案：B5．近一段时间，朝鲜的“核危机”引起了全球的瞩目，其焦点问题就是朝鲜的核电站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(eq\o\al(239,94)Pu)，这种eq\o\al(239,94)Pu可由铀239eq\o\al(239,92)U经过n次β衰变而产生，则n为()A．2 B．239C．145 D．92解析：其衰变方程为：eq\o\al(239,92)U→eq\o\al(239,92)Pu＋neq\o\al(0,－1)e，β衰变时质量数不变，由电荷数守恒可以判断出发生β衰变的次数为2次．答案：A6．下列核反应或核衰变方程中，符号“X”表示中子的是()A．eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋X B．eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋XC．eq\o\al(204,80)Hg＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(202,78)Pt＋2eq\o\al(1,1)H＋X D．eq\o\al(239,92)U→eq\o\al(239,93)Np＋X解析：核反应和核衰变方程中，反应前后应遵从质量数守恒和电荷数守恒，由此可得出正确答案为A、C，而B、D错误．答案：AC7．氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m1、m2、m3和m4(质量单位均为kg)，如果氘核和氚核结合成氦核，则下列说法中正确的是()A．核反应方程为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋EB．这是一个裂变反应C．核反应过程中的质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3D．核反应过程中释放的能量为ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2解析：方程满足质量数守恒、电荷数守恒，故A正确．此方程为聚变方程，B错误，利用ΔE＝Δmc2知C错误，D正确．答案：AD8．月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3(eq\o\al(3,2)He)”的化学元素，是热核聚变的重要原料．科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源．关于“氦3(eq\o\al(3,2)He)”与氘核聚变，下列说法正确的是()A．核反应方程为eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)HB．核反应生成物的质量将大于参加反应物的质量C．氦3(eq\o\al(3,2)He)一个核子的结合能大于氦4(eq\o\al(4,2)He)一个核子的结合能D．氦3(eq\o\al(3,2)He)的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量解析：根据质量数守恒、电荷数守恒和已知条件可以写出核反应方程eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)H，故A对；由于此核反应过程中放出能量将出现质量亏损，所以B错，D正确．由于eq\o\al(4,2)He的平均结合能大于eq\o\al(3,2)He的平均结合能，故C错．答案：AD9．月球的表面长期受到宇宙射线的照射，使得“月壤”中的eq\o\al(3,2)He含量十分丰富，科学家认为，eq\o\al(3,2)He是发生核聚变的极好原料，将来eq\o\al(3,2)He也许是人类重要的能源，所以探测月球意义十分重大．关于eq\o\al(3,2)He，下列说法正确的是()A．eq\o\al(3,2)He的原子核内有三个中子两个质子B．eq\o\al(3,2)He的原子核内有一个中子两个质子C．eq\o\al(3,2)He发生核聚变，放出能量，一定会发生质量亏损D．eq\o\al(3,2)He原子核内的核子靠万有引力紧密结合在一起解析：eq\o\al(3,2)He是氦元素的一种同位素，质量数是3，电荷数是2，原子核内有两个质子一个中子，所以A错误，B正确；发生核聚变放出能量就会有质量亏损，C正确；原子核内的核子是靠核力紧密结合在一起的，而不是靠万有引力紧密结合在一起的，D错误．答案：BC二、非选择题10．完成下列核反应方程，并指出核反应的类型(1)eq\o\al(3,2)He＋__________→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)H，是________变．(2)eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋________，是________变．(3)eq\o\al(23,11)Na＋________→eq\o\al(24,11)Na＋eq\o\al(1,1)H，是________变．(4)eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(142,56)Ba＋eq\o\al(91,36)Kr＋3________，是________变．解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可判断粒子种类．答案：(1)eq\o\al(2,1)H聚(2)eq\o\al(0,－1)eβ衰(3)eq\o\al(2,1)H人工转(4)eq\o\al(1,0)n裂11．产生聚变的条件是________，我们往往采用________的方法来满足上述条件，这种反应叫做________．太阳每秒钟辐射出来的能量约为3．8×1026J，就是从________反应中产生的，太阳内部时刻进行着4个质子结合成一个氦核的反应，试写出核反应方程________．解析：“聚变”就是要使原先相距“较远”的核克服库仑斥力而结合为一个“稳定”的新核，因此事先必须让两核获得较大的初动能，常采用加热的方法．答案：使轻核之间的距离减小到10－15m把它们的温度加热到很高热核反应热核4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e12．核能是一种高效的能源．(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄露，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳(如图甲、乙所示)．结合图可知，安全壳应当选用的材料是________．(2)核反应堆中的核废料具有很强的放射性，目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中，然后________．A．沉入海底 B．放至沙漠C．运到月球 D．深埋地下(3)图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1mm铝片和3mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图分析可知工作人员受到了________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，解析：在核电站中，核反应堆的最外层安全壳用的都是厚厚的混凝土．对核废料目前最有效的方法是深埋地下，并远离水源．α射线贯穿本领最弱，一张纸就能把它挡住，β射线贯穿本领较强，它能穿透几毫米厚的铝板，γ射线贯穿本领最强，它能穿透几厘米厚的铅板．答案：(1)混凝土(2)D(3)βγ13．为了验证爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，设计了下面的实验：用动能E1＝0．9MeV的质子去轰击静止的锂核eq\o\al(7,3)Li，生成两个α粒子，测得这两个α粒子的动能之和E＝19．9MeV．(质子、锂7核、α粒子的质量分别是1．0073u、7．016u、4．0015u)(1)写出该核反应方程式；(2)计算核反应过程中释放的能量ΔE；(3)通过计算说明ΔE＝Δmc2的正确性．解析：可先计算核反应过程中的质量亏损Δm，再根据爱因斯坦质能方程，计算出核反应中释放的能量ΔE，并建立一个理想模型．释放的能量全部转化为系统的动能，计算出核反应中系统的动能的增加量E－E1．在误差允许的范围内，只要释放的能量ΔE与系统的动能的增加量E－E1近似相等，即可说明ΔE＝Δmc2是正确的．(1)eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→2eq\o\al(4,2)He．(2)核反应过程中的质量亏损Δm＝(1．0073＋7．0160－2×4．0015)u＝0．0203u．根据爱因斯坦质能方程，计算出核反应中释放的能量．ΔE＝0．0203×931．5MeV＝18．9MeV．(3)由实验知反应后系统增加的动能是E＝E1＝(19．9－0．9)MeV＝19．0MeV．这与核反应中释放的核能在误差允许的范围内近似相等，证明了方程ΔE＝Δmc2是正确的．答案：(1)eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→2eq\o\al(4,2)He(2)18．9MeV(3)见解析14．(1)碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．①碘131核的衰变方程：eq\o\al(131,53)I→________(衰变后的元素用X表示)．②经过________天有75%的碘131核发生了衰变．(2)静止的氮核eq\o\al(14,7)N被速度为v0的中子eq\o\al(1,0)n击中生成碳核eq\o\al(12,6)C和另一种原子核甲，已知碳核eq\o\al(12,6)C与甲核的速度方向与碰撞前中子的速度方向一致，碰后碳核eq\o\al(12,6)C与甲核的动量之比为1∶1．①写出该反应的核反应方程________．②求碳核eq\o\al(12,6)C与甲核的速度．解析：(1)①根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)X＋eq\o\al(0,－1)e；②每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余eq\f(1,4)，即有75%发生衰变，即经过的时间为16天．(2)①eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(3,1)H②设中子质量为m0，碳核eq\o\al(12,6)C质量为mC，甲核质量为m甲，