高中物理沪科版5第五章核能与社会章末综合测评5

章末综合测评(五)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分.在每小题给出的五个选项中，有三项是符合题目要求的，选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分.)1.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\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n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，E项为重核裂变反应，C、E正确.【答案】ACE2.下列说法中正确的是()A.采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B.放射性元素的半衰期不会随物理或化学条件的变化而变化C.约里奥—居里夫人用α粒子轰击铝箔发现了中子D.原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H是卢瑟福发现质子的核反应方程【解析】放射性元素的半衰期由元素的原子核决定，与化学、物理状态无关，故选项A错误，B正确；由物理学史可知中子是由查德威克发现的，选项C错误；核子结合成原子核放出核能，因此原子核所含核子单独存在时的总质量大于核原子核的质量，选项D正确；用α粒子轰击氮核生成氧核和质子是卢瑟福发现质子的实验，E正确.【答案】BDE3.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()是中子的质子数是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E.两个核反应都有核能释放，因此都有质量亏损【解析】根据质子数守恒和质量数守恒可知X是中子，A正确；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、E正确.【答案】ADE4.热核反应是一种理想能源的原因是()A.轻核聚变比重核裂变时释放的能量多B.对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理C.热核反应的原料在地球上储量丰富D.热核反应的速度容易控制E.就每个核子平均释放的能量来说，热核反应比重核裂变时释放的能量多【解析】不能说轻核聚变比重核裂变时释放的能量多，但就每个核子平均释放的能量来说，聚变反应平均每个核子比裂变反应中平均每个核子放出的能量要大3～4倍，且其原料均为氢的同位素，在地球上储量极为丰富，其放射性污染也较裂变轻.但是，目前只是能够让轻核聚变发生，还不能控制聚变反应的速度、和平利用聚变时释放的核能，综上所述，B、C、E正确，A、D错误.【答案】BCE5.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E.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，但该反应属于轻核聚变【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，E正确.【答案】BCE6.下列说法中正确的是()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E.轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数大于质子数【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，E正确.【答案】ABE二、非选择题(本题共5小题，共64分，按题目要求作答)7.(2023·江苏高考)(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8.(12分)1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素eq\o\al(202,)78Pt，制取过程如下：(1)用质子轰击铍eq\o\al(9,4)Be产生快中子，核反应方程：_____________；(2)用快中子轰击汞eq\o\al(204,)80Hg，反应过程可能有两种：①生成eq\o\al(202,)78Pt，放出氦原子核，核反应方程：_____________________；②生成eq\o\al(202,)78Pt，放出质子、中子，核反应方程：___________________________________________________________；(3)生成的铂eq\o\al(202,)78Pt发生两次β衰变，变成稳定的原子核汞eq\o\al(202,)80Hg，核反应方程：________________________________________________.【答案】(1)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(9,5)B＋eq\o\al(1,0)n(2)①eq\o\al(204,)80Hg＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(202,)78Pt＋eq\o\al(3,2)He②eq\o\al(204,)80Hg＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(202,)78Pt＋2eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n(3)eq\o\al(202,)78Pt→eq\o\al(202,)79Au＋0－1e；eq\o\al(202,)79Au→eq\o\al(202,)80Hg＋0－1e9.(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.【导学号：67080049】(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10.(2023·海南高考)(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\f(1,2)Mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)m2v2－ΔE由爱因斯坦质能方程有ΔE＝Δmc2而Δm＝M－(m1＋m2)解之有ΔE＝eq\f(1,2)m2v2－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,0)＝[M－(m1＋m2)]c2＝(M－m1－m2)c2Ekα＝eq\f(1,2)m2v2＝eq\f(MΔE,M－m2)＝eq\f(MM－m1－m2,M－m2)c2.【答案】(M－m1－m2)c2eq\f(MM－m1－m2,M－m2)c211.(16分)足够强的匀强磁场中有一个原来静止的氡核eq\o\al(222,86)Rn，它放射出一个α粒子后变为Po核.假设放出的α粒子运动方向与磁场方向垂直，求：(1)α粒子与Po核在匀强磁场中的径迹圆半径之比，画出它们在磁场中运动轨迹的示意图；(2)α粒子与Po核两次相遇的时间间隔与α粒子运动周期的关系；(设质子和中子质量相等)(3)若某种放射性元素在匀强磁场中垂直磁场方向发生β衰变，则β粒子和反冲核在磁场中运动轨迹的示意图与上述α衰变轨迹示意图有何不同？【解析】(1)氡核经α衰变的核反应方程为：eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He，衰变的极短过程系统动量守恒，设α粒子速度方向为正，则由动量守恒定律0＝mαvα－mPovPo，即mαvα＝mPovPoα粒子与反冲核在匀强磁场中，洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力qvB＝eq\f(mv2,r)，r＝eq\f(mv,qB)∝eq\f(1,q)，故eq\f(rα,rPo)＝eq\f(qPo,qα)＝eq\f(84,2)＝eq\f(42,1)，示意图如图甲所示.(2)它们在磁场中运动的周期T＝eq\f(2πr,v)＝eq\f(2πm,qB)∝eq\f(m,q)，它们的周期之比为eq\f(Tα,TPo)＝eq\f(mα,mPo)·eq\f(qPo,qα)＝eq\f(4,218)·eq\f(84,2)＝eq\