高中物理鲁科版5第四章核能

章末综合测评(四)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分．全部选对得6分，选对但不全得3分，有错选或不答得0分．)1．我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇，1946年发现了铀的三分裂和四分裂，这是我国科学家在核物理研究中做出的贡献，这是将中子打入铀核后所发生的核反应，它属于()【导学号：64772111】A．人工核转变 B．重核的裂变C．铀核的衰变 D．以上说法都不对【解析】铀核裂变的产物是多样的，所以我国科学家钱三强、何泽慧夫妇发现了铀核的三分裂和四分裂．【答案】B2．铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→a＋b＋2eq\o\al(1,0)n，则a＋b可能是()\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(93,36)Kr \o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(93,38)Sr \o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr【解析】根据核反应中的质量数守恒可知，a＋b的质量数应为235＋1－2＝234，质子数应为92，A项中的质量数为140＋93＝233，B项中质量数是141＋92＝233，C项中质量数为141＋93＝234，质子数为56＋38＝94，D项中质量数为140＋94＝234，质子数为54＋38＝92，综上可知，答案为D.【答案】D3．下列说法正确的是()【导学号：64772112】A．天然放射现象的发现，揭示了原子的核式结构B．γ射线是波长很短的电磁波，它的穿透能力比β射线要弱C．若能测出核反应过程中的质量亏损，就能根据ΔE＝Δmc2计算出核反应中释放的核能D．一个氘核(eq\o\al(2,1)H)与一个氚核(eq\o\al(3,1)H)聚变生成一个氦(eq\o\al(4,2)He)的同时放出一个电子【解析】α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，A错误；γ射线是波长很短的电磁波，它的穿透能力比β射线要强，B错误；若能测出核反应过程中的质量亏损，就能根据ΔE＝Δmc2计算出核反应中释放的核能，C正确；一个氘核(eq\o\al(2,1)H)与一个氚核(eq\o\al(3,1)H)聚变生成一个氦核(eq\o\al(4,2)He)的同时放出一个中子，D错误．【答案】C4．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近()A．1036kg B．1018kgC．1013kg D．109kg【解析】根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，得Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(4×1026,3×1082)kg≈4×109kg，故D项最接近．【答案】D5．(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是α衰变\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H是β衰变\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是轻核聚变\o\al(82,34)Se→eq\o\al(82,36)Kr＋2eq\o\al(0,－1)e是重核裂变【解析】据核反应各类型特点可知：A、D项均为衰变，A中放出α粒子，A正确，D错误．B项为人工转变，B错误，C项为轻核聚变，C正确．【答案】AC6．(多选)质子数与中子数互换的核互为“镜像核”，例如eq\o\al(3,2)He是eq\o\al(3,1)H的“镜像核”，同样eq\o\al(3,1)H也是eq\o\al(3,2)He的“镜像核”，则下列说法正确的是()\o\al(15,7)N和eq\o\al(16,8)O互为“镜像核”\o\al(13,7)N和eq\o\al(13,6)C互为“镜像核”C．β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子D．核反应eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n的生成物中有α粒子，该反应是α衰变【解析】根据“镜像核”的定义，eq\o\al(13,7)N和eq\o\al(13,6)C互为“镜像核”，选项B正确，A错误；β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子，选项C正确；核反应eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n的生成物中虽有α粒子，但该反应是聚变反应，选项D错误．【答案】BC7．(多选)下列说法中正确的是()【导学号：64772060】A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应B．中等核的平均结合能比重核的平均结合能大，所以重核裂变要放出能量C．只要有核反应发生，就一定会释放出核能D．轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数小于质子数【解析】太阳的能量来自轻核聚变放出的能量，A正确．中等核的平均结合能比重核的平均结合能大，B正确．核反应是否释放能量取决于反应前后是否发生了质量亏损，C错误．随核子数增加，若只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多，D错误．【答案】AB8．(多选)“中国月球着陆探测器”在中国航天馆揭开神秘面纱，它将带着中国制造的月球车，在38万千米之外的月球表面闲庭信步，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()【导学号：64772113】\o\al(3,2)He的原子核内有三个中子、两个质子\o\al(3,2)He的原子核内有一个中子、两个质子\o\al(3,2)He发生核聚变，放出能量，一定会发生质量亏损\o\al(3,2)He原子核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(本题共4小题，共52分，按题目要求作答)9．(8分)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，eq\o\al(235,92)U是核电站常用的核燃料.eq\o\al(235,92)U受一个中子轰击后裂变成eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr两部分，并产生________个中子．要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积．【解析】核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒，且该核反应方程为：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，即产生3个中子．临界体积是发生链式反应的最小体积，要使链式反应发生，裂变物质的体积要大于它的临界体积．【答案】3大于10．(12分)同位素原子在许多方面有着广泛的应用，1934年，科学家在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，更意外的是，拿走α放射源时，铝箔虽不再发射中子，但仍能继续发射正电子，而且这种放射性随时间衰减的规律跟天然放射性一样，也有一定的半衰期．(1)写出α粒子轰击铝eq\o\al(27,13)Al产生中子的核反应方程式；(2)上述产生的具有放射性的同位素叫做放射性同位素，写出其产生正电子的核反应方程式；(3)简要说明放射性同位素的应用，并至少举出两个实际应用的例子．【解析】(1)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n.(2)eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e.(3)利用射线辐射育种，作为示踪原子，检查管道等．【答案】见解析11．(16分)天文学家测得银河系中氦的含量约为25%.有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的．(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核(eq\o\al(1,1)H)聚变成氦核(eq\o\al(4,2)He)，同时放出2个正电子(eq\o\al(0,1)e)和2个中微子(νe)，请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量．(2)研究表明，银河系的年龄约为t＝×1017s，每秒银河系产生的能量约为1×1037J(即P＝1×1037J/s)．现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字)．(3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断．(可能用到的数据：银河系质量约为M＝3×1041kg，原子质量单位1u＝×10－27kg,1u相当于×10－10J的能量，电子质量me＝5u，氦核质量mα＝6u，氢核质量mp＝8u，中微子νe质量为零．)【解析】(1)4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e＋2νeΔm＝4mp－mα－2meΔE＝Δmc2＝×10－12J.(2)m＝eq\f(Pt,ΔE)mα＝×1039kg氦的含量k＝eq\f(m,M)＝eq\f×1039,3×1041)＝2%.(3)由估算结果可知，k＝2%远小于25%的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的．【答案】(1)4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e＋2νe×10－12J(2)2%(3)银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的12．(16分)运动的原子核eq\o\al(A,Z)X放出α粒子后变成静止的原子核Y.已知X、Y和α粒子的质量分别是M、m1和m2，真空中的光速为c，α粒子的速度远小于光速．求反应后与反应前的总动能之差以及α粒子的动能．【解析】设衰变前原子核eq\o\al(A,Z)X的速度为v0，衰变后放出的α粒子的速度为v，由动量守恒有：Mv0＝m2v再由反应中能量守恒有eq