高中物理教科版5第三章原子核单元测试 2023版第3章章末综合测评3

章末综合测评(三)(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．在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～8题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3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．贝克勒尔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．卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子【答案】D2．典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个中子：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋xeq\o\al(1,0)n，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－m4)c2C．x的值是4D．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eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋xeq\o\al(1,0)n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：ΔE＝Δm·c2＝(m1＋m2－m3－m4－3m2)c2＝(m1－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】B3．科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H＋MeV和eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X＋MeV，下列表述正确的有()A．X是质子B．Y的质子数是3，中子数是6C．两个核反应都没有质量亏损D．氘和氚的核反应是核聚变反应【解析】根据质子数守恒和质量数守恒可知X是中子，A错误；Y的质子数为3，中子数为3，B错误；聚变放出能量，由质能方程可知一定有质量亏损，该反应为核聚变反应，C错误，D正确．【答案】D4．下列说法中正确的是()【导学号：22482057】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小，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错误．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】A5．下列说法正确的是()A．自由核子结合成原子核时，一定遵守质量守恒B．在发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量C．发生核反应时，若反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应D．发生核反应时，若反应前的总质量小于反应后的总质量，这个反应必定吸收能量【解析】当自由核子结合成原子核时，一定存在质量亏损；核反应前后一般存在质量的变化，若质量减少则放出能量，反之吸收能量，由此知C、D正确，A、B错误．【答案】CD6．放射性元素eq\o\al(238,92)U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成eq\o\al(210,83)Bi，而eq\o\al(210,83)Bi可以经一次衰变变成eq\o\al(210,a)X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成eq\o\al(b,81)Tl，eq\o\al(210,a)X和b81T1最后都变成eq\o\al(206,82)Pb，衰变路径如图1所示．则()图1A．a＝84B．b＝206\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(210,a)X是β衰变，eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(b,81)Tl是α衰变\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(210,a)X是α衰变，eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(b,81)Tl是β衰变【解析】由eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(210,a)X，质量数不变，说明发生的是β衰变，同时知a＝84.由eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(b,81)Tl是核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b＝206，由eq\o\al(206,81)Tl→eq\o\al(206,82)Pb发生了一次β衰变．【答案】ABC7．“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(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】AD8．太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，氢核的聚变反应可以看做是4个氢核(eq\o\al(1,1)H)结合成1个氦核(eq\o\al(4,2)He)．下表中列出了部分粒子的质量(1u相当于MeV的能量)，以下说法中正确的是()粒子名称质子pα粒子电子e中子n质量/u35557A.核反应方程式为4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)eB．核反应方程式为4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,－1)eC．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为6uD．4个氢核聚变反应过程中释放的能量约为MeV【解析】根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒关系可判断A正确，B错误；根据质能方程可知C、D正确．【答案】ACD二、非选择题(本题共5小题，共52分，按题目要求作答)9．(6分)由图2所示可得出结论质子和中子的质量之和________氘核的质量，氘核分解为质子和电子时要________能量．图2【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10．(6分)放射性同位素14C可用来推算文物的“年龄”.14C的含量每减少一半要经过约5730年．某考古小组挖掘到一块动物骨骼，经测定14C还剩余1/8，推测该动物生存年代距今约为________年．【解析】设放射性同位素14C在活体动物骨骼中的原有质量为m0.被挖掘的动物骨骼中的剩余质量为m，根据半衰期公式得m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(n)，因为m＝eq\f(1,8)m0，故有eq\f(1,8)m0＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(n)，即n＝3；又因为n＝eq\f(t,T)，所以t＝nT＝5730×3年＝17190年．【答案】1719011．(10分)1926年美国波士顿的内科医生卢姆加特等首次应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时间，被誉为“临床核医学之父”．氡的放射性同位素有27种，其中最常用的是eq\o\al(222,86)\o\al(222,86)Rn经过m次α衰变和n次β衰变后变成稳定的eq\o\al(206,82)Pb.(1)求m、n的值；(2)一个静止的氡核(eq\o\al(222,86)Rn)放出一个α粒子后变成钋核(eq\o\al(218,84)Po)．已知钋核的速度v＝1×106m/s，求α粒子的速率．【解析】(1)4m＝222－206，m＝486＝82＋2m－n，n＝4.(2)由动量守恒定律得mαvα－mPov＝0解得vα＝×107m/s.【答案】(1)44(2)×107m/s12．(14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8×107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？【导学号：22482058】【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存水量．设放射性同位素原有质量为m0,10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eq\f(m,Q)，由每分钟衰变次数与其质量成正比eq\f(m0,m/Q)＝eq\f(8×107,10)，即eq\f(10Q,8×107)＝eq\f(m,m0)，由半衰期公式得：m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(\f(t,T))由以上两式联立代入数据得eq\f(10Q,8×107)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(5)解得水库的存水量为Q＝×105m3.【答案】×105m313．(16分)eq\o\al(3,1)H的质量是050u，质子的质量是277u，中子的质量是665u．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eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H，反应前各核子总质量为mp＋2mn＝277u＋2×665u＝607u反应后新核的质量为mH＝050