高中物理人教版5第十九章原子核单元测试 章末质量评估(四)

章末质量评估(四)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分．每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．关于近代物理，下列说法正确的是()A．β衰变时，β射线是原子的核外电子释放出来的B．组成原子核的核子质量之和大于原子核的质量C．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D．α粒子散射实验表明核外电子轨道是量子化的解析：β衰变中产生的β射线实际上是原子核中的中子转化而来的不是原子内部核外电子释放出来的，故A错误；发生核反应时，总要有质量亏损，故组成原子核核子的质量之和大于原子核的质量，B正确；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，知光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比，故C错误；根据玻尔理论可知，核外电子轨道是量子化的，故D错误．故选B.答案：B2．建材中的放射性物质衰变生成具有放射性的氡气，会使人导致肺癌，降低居室中放射性污染的方法是()A．勤开门窗通风换气 B．利用其他元素中和C．加热使放射性物质分解D．勤向地面洒水答案：A3．放射性元素(eq\o\al(222,)86Rn)经α衰变变成钋(eq\o\al(218,)84Po)，半衰期约为天，但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素eq\o\al(222,)86Rn的矿石，其原因是()A．目前地壳中的eq\o\al(222,)86Rn主要来自于其他放射性元素的衰变B．在地球形成初期，地壳中的元素eq\o\al(222,)86Rn的含量足够多C．当衰变产物eq\o\al(218,)84Po积累到一定量以后，eq\o\al(218,)84Po的增加会减慢eq\o\al(222,)86Rn的衰变进程\o\al(222,)86Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期答案：A4．科学家发现在月球上含有丰富的eq\o\al(3,2)He(氦3)，它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为：eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(3,2)He→2eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(4,2)He.关于eq\o\al(3,2)He聚变下列表述正确的是()A．聚变反应不会释放能量B．聚变反应产生了新的原子核C．聚应反应没有质量亏损D．目前核电站都采用eq\o\al(3,2)He聚变反应发电解析：由于核聚变过程中存在质量亏损，故C错误；根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2可以判断核聚变会释放能量，故A错误；由于该核反应的生成物有eq\o\al(4,2)He和eq\o\al(1,1)H，故该反应产生了新的原子核，故B正确；目前的核电站都采用了U235的核裂变，而核聚变仍处于实验阶段，故D错误．故选B.答案：B5．下列说法中正确的是()A．核反应堆是人工控制链式反应的装置\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋deq\o\al(1,0)n，式中d＝3C．β衰变中产生的β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的D．4个放射性元素的原子核经过一个半衰期后一定还剩下2个没有发生衰变解析：核电站的核心是核反应堆，核反应堆中核的链式反应可以在人工控制下进行，A项正确；根据核反应前后电荷数守恒规律，B选项中的d＝2，B项不正确；β衰变是原子核内释放出电子的核反应，不是核外电子的逃逸，C项不正确；4个放射性元素的原子核经过一个半衰期后，衰变的结果有多种情况，半衰期是对大量原子核的行为的统计预测，对几个核的衰变无法预测，D项不正确．答案：A6．新华社合肥2006年9月28日电，世界领先水平的我国新一代“人造太阳”实验装置EAST于28日在安徽合肥首次放电成功，这意味着人类在核聚变能研究利用领域又迈出了新的一步．关于核聚变A．与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁B．世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站C．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－15m以内，D．地球上聚变燃料的储量十分丰富，从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核解析：与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁，故A正确；世界上已经有利用核裂变能来发电的核电站，故B错误；要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－15m以内，核力才能起作用，故C正确；地球上聚变燃料的储量十分丰富，从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核，故D答案：B7．下面列出的是一些核反应方程：eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋X，eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(10,)5B＋Y，eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(7,3)Li＋Z，其中()A．X是质子，Y是中子，Z是正电子B．X是正电子，Y是质子，Z是中子C．X是中子，Y是正电子，Z是质子D．X是正电子，Y是中子，Z是质子解析：根据质量数和电荷数守恒，可知X为正电子，Y为中子，Z为质子，故D正确．答案：D8．原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出热量．这几种反应的总效果可以表示为6eq\o\al(2,1)H→keq\o\al(4,2)He＋deq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n＋MeV由平衡条件可知()A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3解析：根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒得12＝4k＋d＋2，①6＝2k＋d.②解①②得k＝2，d＝2.答案：B9．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是()A．核反应方程是eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋γB．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3C．辐射中的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波长λ＝eq\f(h,（m1＋m2－m3）c2)解析：根据核反应过程中的质量数守恒、电荷数守恒可知核反应方程为：eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H＋γ，故选项A错误；聚变过程中辐射出γ光子，质量亏损Δm＝m1＋m2－m3，故选项B正确；由质能方程知，辐射出的γ光子的能量E＝(m1＋m2－m3)c2，故选项C错误；由E＝eq\f(hc,λ)知，γ光子的波长λ＝eq\f(h,m1＋m2－m3)c，故选项D错误．答案：B10．一个原来静止的238U核发生α衰变，它的两个产物在垂直于它们速度方向的匀强磁场中运动，它们的轨迹和运动方向(图中用箭头表示)可能是下列图中的(图中半径大小没有按比例画)()解析：由于发生的是α衰变，产物是两个带正电的粒子，根据动量守恒定律Mv1＋mvα＝0，可得这两个新核的运动方向相反，受到的洛伦兹力方向相反，即轨迹应该是外切圆，再利用左手定则判断洛伦兹力的方向，故D项正确．答案：D二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中有多个选项正确，全部选对得4分，漏选得2分，错选或不选得0分)11．我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应方程有：(1)eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋keq\o\al(1,0)n(2)eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋deq\o\al(1,0)n关于这两个方程的下列说法，正确的是()A．方程(1)中k＝10，方程(2)中d＝1B．方程(2)是氢弹涉及的核反应方程C．方程(1)属于轻核聚变D．方程(2)属于α衰变解析：由电荷数和质量数守恒，可知(1)中235＋1＝90＋136＋k，得k＝10；(2)中2＋3＝4＋d，得d＝1，故A正确；(1)属于重核裂变，是原子弹的一个反应方程式，(2)属于轻核聚变，是氢弹涉及的核反应方程．故B正确．答案：AB12．关于核反应的类型，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是聚变\o\al(82,34)Se→eq\o\al(82,36)Kr＋2eq\o\al(0,－1)e是裂变解析：A方程是α衰变方程，选项A正确；B方程是人工转变方程，选项B错误；C方程是轻核聚变方程，选项C正确；D方程是β衰变方程，选项D错误．答案：AC13.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()\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：BC14．据媒体报道，叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡，英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药——放射性元素钋(eq\o\al(210,84)Po)．若该元素发生α衰变，其半衰期是138天，衰变方程为eq\o\al(210,84)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，则下列说法中正确的是()A．X原子核含有124个中子B．X原子核含有206个核子C．γ射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的D．100g的eq\o\al(210,84)Po经276天，已衰变的质量为75g解析：X原子核中的核子数为210－4＝206(个)，B项正确．中子数为206－(84－2)＝124(个)，A项正确．γ射线是由于核反应前后因质量亏损释放的能量以γ光子的形式放出，C项错．经过两个半衰期，剩余的钋的质量为原来的四分之一，则已衰变的质量为原来的四分之三，D项正确．答案：ABD三、非选择题(本题共4小题，共54分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15．(12分)科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部四个氢核(eq\o\al(1,1)H)转化成一个氦核(eq\o\al(4,2)He)和两个正电子(eq\o\al(0,＋1)e)并放出能量．已知质子质量mp＝3u，α粒子的质量mα＝6u，正电子的质量me＝5u，1u的质量相当于MeV的能量．(1)写出该核反应方程．(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少能量(结果保留四位有效数字)?解析：(1)根据质量数守恒、电荷数守恒，该核反应方程为：4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,＋1)e.(2)质量亏损Δm＝4mp－mα－2me＝4×3u－6u－2×5u＝6u.ΔE＝6×MeV≈MeV.答案：(1)4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,＋1)e(2)MeV16．(14分)钚的放射性同位素eq\o\al(239,94)Pu静止时衰变为铀核激发态eq\o\al(235,92)U*和α粒子，而铀核激发态eq\o\al(235,92)U*立即衰变为铀核eq\o\al(235,92)U，并放出能量为MeV的γ光子．已知：eq\o\al(239,94)Pu、eq\o\al(235,92)U和α粒子的质量分别为mPu＝1u、mU＝9u和mα＝6u，1u的质量相当于MeV的能量．(1)写出衰变方程；(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能．解析：(1)衰变方程为：eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U*＋eq\o\al(4,2)He，①eq\o\al(235,92)U*→eq\o\al(235,92)U＋γ.②合起来有eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(4,2)He＋γ.③(2)上述衰变过程的质量亏损Δm＝mPu－mU－mα，④放出的能量ΔE＝Δmc2，⑤此能量是铀核eq\o\al(235,92)U的动能EkU、α粒子的动能Ekα和γ光子的能量Eγ之和，即ΔE＝EkU＋Ekα＋Eγ，⑥由④⑤⑥式，得EkU＋Ekα＝(mPu－mU－mα)c2－Eγ，⑦设衰变后的铀核和α粒子的速率分别为vU和vα，由动量守恒，有mUvU＝mαvα，⑧又由动能的定义知EkU＝eq\f(1,2)mUveq\o\al(2,U)，Ekα＝eq\f(1,2)mαveq\o\al(2,α).⑨由⑧⑨式得eq\f(EkU,Ekα)＝eq\f(mα,mU).⑩由⑦⑩式得Ekα＝eq\f(mU,mU＋mα)[(mPu－mU－mα)c2－Eγ]．代入题给数据得Ekα≈MeV.答案：(1)eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U*＋eq\o\al(4,2)Heeq\o\al(235,92)U*→eq\o\al(235,92)U＋γ(或eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(4,2)He＋γ)(2)MeV17．(14分)(2023·海南卷)一静止原子核发生α衰变，生成一α粒子及一新核，α粒子垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，其运动轨迹是半径为R的圆．已知α粒子的质量为m，电荷量为q，新核的质量为M，光在真空中的速度大小为c.求衰变前原子核的质量．解析：设衰变产生的α粒子的速度大小为v，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得：qvB＝meq\f(v2,R).①设衰变后新核的速度大小为v1，衰变前后动量守恒，有：0＝Mv1－mv.②设衰变前原子核质量为M0，衰变前后能量守恒，有：M0c2＝Mc2＋eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,1)＋mc2＋eq\f(1,2)mv2.③联立以上三式解得：M0＝(M＋m)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1＋\f(（qBR）2,2Mmc2))).答案：(M＋