高中物理 第三章 原子核章末检测 教科版选修3-5

章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(共12小题，共60分)1．原子核eq\o\al(A,Z)X与氘核eq\o\al(2,1)H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知()．A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2解析该核反应的方程式为：eq\o\al(A,Z)X＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)H，由质量数和电荷数守恒得：A＝4＋1－2＝3.Z＝2＋1－1＝2，故正确答案为D.答案D2．原子核质量单位为u,1u相当于931.5MeV的能量，真空中光速为c，当质量分别为m1和m2的核子结合为质量为M的原子核时释放出的能量是()．A．(M－m1－m2)c2B．(m1＋m2－M)×931.5JC．(m1＋m2－M)c2D．(m1＋m2－M)×931.5MeV解析在核能计算时，如果质量的单位是kg，则用ΔE＝Δmc2进行计算．如果质量的单位是u，则利用1u相当于931.5MeV的能量，即ΔE＝Δm×931.5MeV进行计算，故C正确，A、B、D错误．答案C3．某放射性元素经过x次α衰变，y次β衰变得到新核，与原来的放射性元素原子核相比较()．A．质子数减少(2x－y)，中子数减少(2x＋y)B．质子数减少(2x－y)，中子数减少2yC．质子数减少2x，中子数减少2yD．质子数减少2y，中子数减少(2x＋y)eq\o\al(y0－4,x0－2＋y)解析衰变过程如下eq\o\al(y0,x0)Aeq\o(→,\s\up7(α衰变))eq\o\al(y0－4,x0－2)Beq\o\al(y0－4,x0－2＋y)C，由反应方程式可知，新核C比原来的原子核A质子数减少了(2x－y)，中子数减少了(2x＋y)，故A对，B、C、D错．答案A4．北京奥组委接受专家的建议，大量采用了对环境有益的新技术，如图1-(甲、乙)，年奥运会场馆周围80%～90%的路灯利用了太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水采用了全玻璃真空太阳能聚热技术．太阳能是由于太阳内部高温高压条件下的聚变反应产生的，下列核反应属于聚变反应的是()．甲乙图1-A.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nB.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HC.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(135,53)Xe＋eq\o\al(91,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He解析A是聚变反应，B是人工转变的核反应，C是裂变反应，D是α衰变反应，故选项A是正确的．答案A5．K－介子衰变的方程为K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子带负的元电荷e，π0介子不带电．如图2-所示，两匀强磁场方向相同，以虚线MN为理想边界，磁感应强度分别为B1、B2.今有一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B1中，其轨迹为圆弧AP，P在MN上，K－在P点时的速度为v，方向与MN垂直．在P点该介子发生了上述衰变．衰变后产生的π－介子沿v反方向射出，其运动轨迹为如图2-虚线所示的“心”形图线．则以下说法正确的是()．图2-A．π－介子的运行轨迹为PENCMDPB．π－介子运行一周回到P用时为T＝eq\f(2πm,eB2)C．B1＝4B2D．π0介子做匀速直线运动解析根据左手定则可知π－介子的运行轨迹为PDMCNEP，所以选项A错误；π－介子在磁场B1中的半径r1＝eq\f(mv′,eB1)，在磁场B2中的半径r2＝eq\f(mv′,eB2)由题图可知r2＝2r1，所以B1＝2B2，选项C错误；π－介子运行一周回到P用时为T＝eq\f(2πm,eB1)＋eq\f(πm,eB2)＝eq\f(2πm,eB2)，选项B正确；π0介子不带电，将做匀速直线运动，选项D正确．答案BD6．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)Po→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ABD7．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．C．1013kg 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≈109kg.答案D8．原来静止的原子核eq\o\al(a,b)X衰变出α粒子的动能为Ek0.假设衰变时产生的能量全部以动能形式释放出来，则此衰变过程的质量亏损是()．A.eq\f(Ek0,c2) B.eq\f(Ek0,a－4c2)C.eq\f(a－4Ek0,c2) D.eq\f(aEk0,a－4c2)解析衰变方程为eq\o\al(a,b)X→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(a－4,b－2)Y，设新核动能为Ek′，由动量守恒eq\r(2×4Ek0)＝eq\r(\o(\s\up7(),\s\do5(2×a－4Ek′)))，则Ek′＝eq\f(4,a－4)Ek0，总动能Ek＝Ek0＋Ek′＝eq\f(aEk0,a－4)，由质能方程Ek＝Δmc2得质量亏损Δm＝eq\f(aEk0,a－4c2)，故A、B、C错，D对．答案D9．太阳内部持续不断地发生着4个质子(eq\o\al(1,1)H)聚变为1个氦核(eq\o\al(4,2)He)的热核反应，核反应方程是4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2X，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c.下列说法中正确的是()．A．方程中的X表示中子(eq\o\al(1,0)n)B．方程中的X表示电子(eq\o\al(0,－1)e)C．这个核反应中质量亏损Δm＝4m1－mD．这个核反应中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3解析由核反应质量数守恒和电荷数守恒可推断出X为eq\o\al(0,＋1)e，A、B错；质量亏损为Δm＝4m1－m2－2m3释放的核能为ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)答案D10．如图3-所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是()．图3①如D和E结合成F，结合过程一定会吸收核能②如D和E结合成F，结合过程一定会释放核能③如A分裂成B和C，分裂过程一定会吸收核能④如A分裂成B和C，分裂过程一定会释放核能A．①④B．②④C．②③D．①③答案B11．在某些恒星内，3个α粒子结合生成1个eq\o\al(12,6)C核，eq\o\al(12,6)C原子的质量是12.0000u，eq\o\al(4,2)He原子的质量是4.0026u，已知1u＝1.66×10－27kg.则()．A．反应过程中的质量亏损是Δm＝0.0078uB．反应过程中的质量亏损是Δm＝1.29×10－29C．反应过程中释放的能量是7.26MeVD．反应过程中释放的能量是1.16×10－19J解析由题目可得此核反应的方程为3eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋ΔE，则反应后的质量亏损为Δm＝(3×4.0026－12.0000)u＝0.0078×1.66×10－27kg＝1.29×10－29kg.由质能方程ΔE＝Δmc2＝1.29×10－29×(3.0×108)2J＝1.161×10－12J＝7.26MeV.故正确答案为A、B、C.答案ABC12．由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪如图4所示，它曾由航天飞机携带升空，将其安装在阿尔法国际空间站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物质．所谓的反物质即质量与正粒子相等，带电荷量与正粒子相等但电性相反，例如反质子即为eq\o\al(1,－1)H，假若使一束质子、反质子、α粒子和反α粒子组成的射线，通过OO′进入匀强磁场B2而形成图中的4条径迹，则()．图4A．1、2是反粒子径迹 B．3、4为反粒子径迹C．2为反α粒子径迹 D．4为反α粒子径迹解析由左手定则判定质子、α粒子受到洛伦兹力向右偏转；反质子、反α粒子向左偏转，故选项A正确．由qvB1＝qE知进入匀强磁场B2的粒子具有相同的速度，由偏转半径R＝eq\f(mv,qB)知，反α粒子、α粒子在磁场中的半径大，C正确，B、D错．答案AC二、非选择题(本题共4小题，共40分)13．(10分)用α粒子轰击氩40时，生成一个中子和一个新的核，这个新的核是__________，核反应方程是________________________．用α粒子轰击硼10，产生一个中子和一个具有放射性的核，这新的核是____________，这个核能放出正电子，它衰变后变成新核为__________，核反应方程是_____．答案eq\o\al(43,20)Caeq\o\al(40,18)Ar＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(43,20)Ca＋eq\o\al(1,0)neq\o\al(13,7)Neq\o\al(13,6)Ceq\o\al(13,7)N→eq\o\al(13,6)C＋eq\o\al(0,＋1)e14．(10分)1964年10月16日，我国在新疆罗布泊沙漠成功地进行了第一颗原子弹爆炸试验，结束了中国无核时代．(1)原子弹爆炸实际上是利用铀核裂变时释放出很大能量，由于裂变物质的体积超过临界体积而爆炸．①完成核裂变反应方程式eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(,)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n＋200Mev②铀原子核裂变自动持续下去的反应过程叫什么？产生这种反应的条件必须是什么？(2)为了防止铀核裂变产物放出的各种射线对人体的危害和对环境的污染，需采取哪些措施？(举两种)答案(1)①eq\o\al(140,54)Xe②链式反应中子再生率大于1(2)核反应堆外面需要修建很厚的水泥防护层，用来屏蔽射线．对放射性废料，要装入特制的容器，埋入地层深处进行处理．15．(10分)(1)美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用铜和半衰期为100年的放射性同位素镍63(eq\o\al(63,28)Ni)两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63(eq\o\al(63,28)Ni)发生一次β衰变变成铜(Cu)，同时释放电子给铜片，把镍63(eq\o\al(63,28)Ni)和铜片做电池两极．镍63(eq\o\al(63,28)Ni)的衰变方程为__________.16g镍63经过400年还有________g尚未衰变．(2)一静止的质量为M的镍核(eq\o\al(63,28)Ni)发生β衰变，放出一个速度为v0，质量为m的β粒子和一个反冲铜核，若镍核发生衰变时释放的能量全部转化为β粒子和铜核的动能．求此衰变过程中的质量亏损(亏损的质量在与粒子质量相比时可忽略不计)．解析(1)eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(63,29)Cu1(2)设衰变后铜核的速度为v，由动量守恒mv0＝(M－m)v①由能量守恒ΔE＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋eq\f(1,2)(M－m)v2②由质能方程ΔE＝Δmc2③解得Δm＝eq\f(Mmv\o\al(2,0),2M－mc2).答案(1)eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(63,29)Cu1(2)eq\f(Mmv\o\al(2,0),2M－mc2)16．(10分)人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程．请按要求回答下列问题．图5(1)卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面做出了卓越的贡献．请选择其中的两位，指出他们的主要成绩．①_______________.②_______________.在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射