高中物理 第三章 核反应与核能滚动检测 教科版选修3-5

滚动检测(三)核反应与核能(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，共56分)1．物理学是一门以实验为基础的学科，任何理论和学说的建立都离不开实验，下面有关物理理论或学说关系的说法中正确的是()．A．α粒子散射实验表明了原来具有核式结构B．光电效应实验证实了光具有粒子性C．电子的发现表明了原子不是构成物质的最小微粒D．天然放射现象的发现证实了玻尔原子理论解析选项A、B、C的描述是正确的、弗兰克——赫兹实验证实了玻尔原子理论，D错．答案ABC2．一个氡核eq\o\al(222,86)Rn衰成钋核eq\o\al(218,84)Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1g氡经过7.6天衰变掉氡的质量，以及eq\o\al(222,86)Rn衰变成的过程放出的粒子是()．A．0.25g，α粒子 B．0.75g，α粒子C．0.25g，β粒子 D．0.75g，β粒子解析7.6天是两个半衰期，剩下的质量占原来的eq\f(1,4)，1g氡衰变掉的质量为0.75g，又由质量数和电荷数守恒可知，放出的粒子质量数是4，核电荷数2，该粒子是α粒子，因而B对．答案B3．一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅，已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的有()．A经过两个半衰期后，这块矿石中基本不再含有铀了B．经过两个半衰期后，原来所含的铀元素的原子核有eq\f(m,2)发生了衰变C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩eq\f(m,8)D．经过一个半衰期后，该矿石的质量剩下eq\f(M,2)解析经过两个半衰期后矿石中剩余的铀应该还有eq\f(m,4)，经过三个半衰期后还剩eq\f(m,8).因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变．本题选C.答案C4．原子核eq\o\al(238,92)U经放射性衰变①变为原子核eq\o\al(234,90)Th，继而经放射性衰变②变为原子核eq\o\al(234,91)Pa，再经放射性衰变③变为原子核eq\o\al(234,92)U，放射性衰变①、②和③依次为()．A．α衰变、β衰变和β衰变B．β衰变、β衰变和α衰变C．β衰变、α衰变和β衰变D．α衰变、β衰变和α衰变解析eq\o\al(238,92)U,eq\o\al(234,90)Th，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变，eq\o\al(234,90)Th,eq\o\al(234,91)Pa，质子数加1，说明②为β衰变，中子转化成质子.eq\o\al(234,91)Pa,eq\o\al(234,92)U，质子数加1，说明③为β衰变，中子转化成质子．答案A5．下列说法正确的是()．A．任何元素都具有放射性B．同一元素，单质具有放射性，化合物可能没有C．元素的放射性与温度无关D．放射性就是该元素的化学性质解析原子序数大于83的所有元素都有放射性，小于等于83的元素有的就没有放射性，所以A错；放射性是由原子核内部因素决定的，与该元素的物理、化学状态无关，所以C对，B、D错，故选C.答案C6．以下说法中正确的是()．A．原子中含有带负电的电子，所以原子带负电B．原子核中的质子数一定跟核外电子数相等C．用α粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分D．绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，因而原子核内还存在一种不带电的中性粒子解析原子中除了带负电的电子外，还有带正电的质子，整个原子可能呈电中性，故A错；对于中性原子来说原子核中的质子数才跟核外电子数相等，故B不确切；正是用α粒子轰击原子核的实验才发现了质子，故C正确；因为绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都大于原子核的电荷量跟质子的电荷量之比，才确定原子核内必还有别的中性粒子存在，故D正确．答案CD7．美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\o\al(63,28)Ni))和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片做电池两极外接负载为负载提供电能．下面有关该电池的说法正确的是：()．A．镍63的衰变方程是eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(63,27)CuB．镍63的衰变方程是eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(63,29)CuC．外接负载时镍63的电势比铜片高D．该电池内电流方向是从镍到铜片解析镍63和铜片作为电池两极，由于镍63发生β衰变释放电子给铜片，故在电池内部电子由镍63移到铜片，镍63应为电池的正极．答案BC8．下列关于天然放射现象的说法正确的是()．A．放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期B．放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强C．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变D．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线解析半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间，故A错误；α、β、γ三种射线中，α粒子速度最小，其贯穿本领最小，故B错误；β衰变的原因是原子核内部的中子转化为质子时产生了电子，故C错误；衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，释放能量，辐射出γ射线，故D正确．答案D二、非选择题(本题共4小题，共44分)9．(9分)年3月11日，当地时间14时46分，大自然骤然间露出狰狞面目，一场9.0级剧烈地震袭击了日本．地震之后则是海啸，3月11日，东京电力公司福岛第一核电站自动停止运转，随着一号机组、三号机组、二号机组和四号机组的相继爆炸和起火，“核危机”的阴云笼罩日本列岛乃至整个世界如图1-所示．放射性剂量的标准单位叫做西弗，定义是每千克人体组织吸收1焦耳能量(放射过程中释放的能量)为1西弗.1西弗＝1000毫西弗；1毫西弗＝1000微西弗．雷姆(rem)是测量辐射对人体伤害的剂量的单位，1雷姆(rem)＝0.01J/kg.1雷姆(rem)＝________西弗＝________毫西弗＝________微西弗．图1答案10－21010410．(11分)一小瓶含有某种放射性同位素的溶液，每分钟衰变6000次，将它注射到某人的血液中，经过15h后从此人身上取出10mL的血液，测得每分钟有2次衰变，已知这种同位素的半衰期为5h，试计算这个人血液的总体积为多少？解析根据放射性元素的衰变规律可知，放射性元素在单位时间内的衰变数量与放射性元素的含量成正比，设原来溶液中放射性同位素的含量为m0，经过15h后变为m，则m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(15,5)＝eq\f(m0,8).设取出10mL的血液中放射性同位素的质量为m′，人体内的血液体积为V，如果认为含放射性的溶液在血液中是均匀分布的．则有eq\f(m,V)＝eq\f(m′,V′)，故V＝eq\f(m,m′)V′，又由单位时间衰变数量与放射性物质的含量成正比．即eq\f(m,m′)＝eq\f(\f(1,8)m0,m′)＝eq\f(6000,16)所以V＝eq\f(m,m′)V′＝eq\f(6000,16)×10mL＝3.75×103mL.答案3.75×103mL11．(12分)1930年科学家发现钋放出的射线贯穿能力极强，它甚至能穿透几厘米厚的铅板，1932年，英国年轻物理学家查德威克用这种未知射线分别轰击氢原子和氮原子，结果打出一些氢核和氮核．若未知射线均与静止的氢核和氮核正碰，测出被打出的氢核最大速度为vH＝3.5×107m/s，被打出的氮核的最大速度vN＝4.7×106m/s，假定正碰时无机械能损失，设未知射线中粒子质量为m，初速为(1)推导被打出的氢核和氮核的速度表达式；(2)根据上述数据，推算出未知射线中粒子的质量m与质子的质量m′之比(已知氮核质量为氢核质量的14倍)．解析(1)碰撞满足动量守恒和机械能守恒，与氢核碰撞时有mv＝mv1＋mHvH，eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mHveq\o\al(2,H)解之得vH＝eq\f(2m,m＋mH)v，同理可得vN＝eq\f(2m,m＋mN)v.(2)由上面可得eq\f(vH,vN)＝eq\f(m＋mN,m＋mH)，代入数据得eq\f(m,m′)＝eq\f(m,mH)＝1.0165.答案见解析12．(12分)如图2-所示，在xOy平面上，一个以原点O为中心、半径为R的圆形区域内存在着一匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于xOy平面向内．在O处原来静止着一个具有放射性的原子核eq\o\al(13,7)N(氮)，某时刻该核发生衰变，放出一个正电子和一个反冲核．已知正电子从O点射出时沿x轴正方向，而反冲核刚好不会离开磁场区域，正电子电荷量为e.不计重力影响和粒子间的相互作用．图2(1)试写出eq\o\al(13,7)N的衰变方程；(2)求正电子离开磁场区域时的位置．解析(1)eq\o\al(13,7)N→eq\o\al(13,6)C＋eq\o\al(0,＋1)e.(2)设正电子质量为m1，速度为v1，轨道半径为R1，反冲核质量为m2，速度为v2，轨道半径为R2.如图所示，正电