新教材2023-2024学年高中物理第5章原子核测评新人教版选择性

第五章测评一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一。下列核反应方程及其表述都正确的是()A.24He+1327AlB.919F+11HC.13H+1D.92235USr+541362.下列说法正确的是()A.

92238U衰变为

91234Pa要经过2次B.β射线与γ射线一样都是电磁波,但β射线的穿透本领远比γ射线弱C.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关D.天然放射现象使人类首次认识到原子核可分3.(2023广东茂名高二期末)53131I发生β衰变的核反应方程为(A.53131ISb+B.53131IXe+C.53131IXe+D.53131II+4.正电子发射型计算机断层显像的基本原理是将放射性同位素15O注入人体,15O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子,被探测器采集后,经计算机处理生成清晰图像。已知15O的半衰期为2.03min,正、负电子的质量均为m,光速为c,普朗克常量为h,下列说法正确的是()A.辐射出γ光子的动量为2mcB.正、负电子相遇湮灭过程的质量亏损为mc2C.15O在人体内衰变的方程是

815OF+D.经过4.06min剩余15O为原来的四分之一5.(2023江西抚州高二期末)放射性元素

92238U衰变有多种可能途径,其中一种途径是先变成

83210Bi,而

83210Bi可以经一次衰变变成

a210X(X代表某种元素),也可以经一次衰变变成

81A.a=82B.83210BiX是βC.83210BiTl是βD.81bTl经过一次α衰变变成6.已知

90234Th半衰期为1.2min,其衰变方程为Pa+X+ΔE,X是某种粒子,ΔE为释放的核能。真空中光速为c,用质谱仪测得

90234Th原子核质量为mA.

90234Th发生的是B.91234C.100个

90234Th原子核经过2D.若中子质量为mn,质子质量为mh,则

902347.一静止的原子核

naX发生α衰变,变成另一个新的原子核Y,衰变后测得α粒子的速率为v,已知α粒子的质量为m0,原子核Y的质量为M,下列说法正确的是(A.原子核Y的符号表示为am0n2YB.nC.原子核Y的速率为mD.原子衰变过程中释放的核能为12m0v二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。8.(2023广东清远高二期末)2020年12月4日,中国“环流器二号”M装置在成都建成并实现首次放电,其核反应方程为

12H+1“环流器二号”M装置A.该反应为裂变反应B.方程中的X为中子(0C.反应后,核子的平均质量减小D.12H的比结合能比9.(2023山东泰安高二期末)设有钚的同位素离子

94239Pu静止在匀强磁场中,该离子沿与磁场垂直的方向放出α粒子以后,变成铀的一个同位素离子,已知钚核质量m1=238.99965u,铀核质量m2=234.99347u,α粒子的质量为m3=4.00140u,1u相当于931.5MeV的能量,则(A.α粒子与铀核在该磁场中的回转半径之比Rα∶RU=46∶1B.α粒子与铀核在该磁场中的回转半径之比Rα∶RU=235∶4C.α粒子的动能为4.4MeVD.α粒子的动能为44MeV10.2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年,核电站累计发电约6.9×1011kW·h,相当于减排二氧化碳六亿多吨。为了提高能源利用率,核电站还将利用冷却水给周围居民供热。下列说法正确的是()A.秦山核电站利用的是核聚变释放的能量B.秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6kgC.核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度D.反应堆中存在

92235U+01n三、非选择题:本题共5小题,共54分。11.(6分)(2023河南平顶山高二期中)经研究,核辐射的影响最大的是铯137(55137Cs),可广泛散布到几百千米之外,且半衰期大约是30年左右。请写出铯137发生β衰变的核反应方程:。如果在该反应过程中释放的核能为E,则该反应过程中质量亏损为12.(8分)约里奥居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖,他们发现的放射性元素

1530P衰变成

1430Si的同时放出另一种粒子,这种粒子是

。1532P是

1530P的同位素,被广泛应用于生物示踪技术。1mg13.(10分)放射性同位素

614C被考古学家称为“碳钟(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后,会形成很不稳定的

614C,它很容易发生衰变,放出(2)若测得一古生物遗骸中的

614C含量只有活体中的1214.(14分)用速度大小为v的中子(01n)轰击静止的锂核(36Li),发生核反应后生成氚核和α粒子。已知氚核速度方向与中子的初速度方向相反,氚核与α粒子的速度之比为7∶8,质子与中子的质量近似相等且均为(1)写出核反应方程;(2)求氚核与α粒子的速度大小;(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为氚核和α粒子的动能,求该过程中的质量亏损。15.(16分)(2023山东滨州高二期末)核电站利用核反应堆工作,铀核U裂变生成钡核Ba和氪核Kr。在一个反应堆中用石墨作慢化剂使快中子减速。碳核的质量是中子的12倍,假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰,而且认为碰撞前碳核都是静止的。(1)试完成铀核裂变反应方程;92235U+01n

(2)已知U、Ba、Kr核以及中子的质量分别是235.0439u,140.9139u,91.8973u和1.0087u,计算一个铀核裂变放出的核能。1u=1.66×1027kg,c=3.0×108m/s;(结果保留两位有效数字)(3)设碰撞前中子的动能是E0,经过一次碰撞,求中子失去的动能是多少。第五章测评1.CA选项方程书写错误,电荷数两边不相等,故A错误;B选项方程是人工转变方程,故B错误;C选项方程是核聚变反应,故C正确;D选项方程书写错误,反应物中应该有中子,故D错误。2.D92238U衰变为

91234Pa要经过1次α衰变和1次3.C53131I发生β衰变后的新核电荷数增加1,质量数不变,因此核反应方程为

53131I4.D据题意可知,正负电子的能量转化为一对光子的能量,即2mc2=2hν,一个光子的能量E=hν=hcλ=mc2,单个光子的动量p=hλ=Ec=mc,故A错误;根据质能方程可得Δm=ΔEc2=5.B83210BiX,质量数不变,说明发生的是β衰变,根据电荷数守恒可知a=84,故A错误,B正确;83210BiTl,电荷数减2,说明发生的是α衰变,根据质量数守恒可知b=206,所以

81bTl6.D根据质量数守恒电荷数守恒可知,X是

-10e,发生的是β衰变,故A错误;因为衰变过程有质量亏损,所以

91234Pa原子核质量小于m,故B错误;半衰期是大量原子核衰变的统计规律,统计少量个数原子核是没有意义的,故C错误;若中子质量为mn,质子质量为mh,则7.C质量数和质量不能混淆,原子核Y的符号应表示为

n-2a-4Y,故A错误;因该核反应放出核能,则

naX的比结合能小于Y核的比结合能,故B错误;根据动量守恒定律可得m0v=Mv'得v'=8.BC该反应为聚变反应,故A错误;根据核反应中质量数和电荷数均守恒可得,X的质量数为1,质子数为0,则X为中子,故B正确;聚变反应是放能反应,有质量亏损,反应后核子的平均质量减小,故C正确;12H的比结合能比9.AC核反应方程为

94239PuHe+92235U,该反应放出的核能为ΔE=(m1m2m3)c2=0.00478×931.5MeV=4.45257MeV,又因为反应过程遵循动量守恒,能量守恒,所以有m2v2=m3v3,ΔE=Ek2+Ek3,解得Ek3=4.370MeV≈4.4MeV,故C正确,D错误;由qvB=mv2R可知Rα∶RU=qU∶qα=92∶10.CD秦山核电站利用的是重核裂变释放的能量,故A错误;原子核亏损的质量全部转化为电能时,Δm=ΔEc2=6.9×1011×100011.答案

55137CsBa+-1解析铯137发生β衰变的方程为

55137CsBa+-10e,该反应的质量亏损为Δm,由爱因斯坦质能方程知E=Δmc212.答案正电子56解析衰变方程为

1530PSi++10e,即这种粒子是正电子。由图像可以看出

1532P的半衰期为14天,则4mg×12

t1413.答案(1)714N+01nC+(2)17190年解析(1)核反应方程为

714N+01nC+11(2)活体中的

614C含量不变,生物死亡后,遗骸中的

614C按衰变规律变化,设活体中

614C的含量为N原,遗骸中的

614C含量为N余,由半衰期的定义得:N所以tτ=3,τ=5730年,则t=14.答案(1)36Li+01n(2)711v8(3)141解析(1)根据质量数与电荷数守恒,可得核反应方程为

01n+36(2)由动量守恒定律得mnv=mHv1+mHev2,由题意得v1∶v2=7∶8,解得v1=711v,v2=811(3)氚核和α粒子的动能之和为Ek=12×3mv12+12×释放的核能为ΔE=EkEkn=403242mv212mv2=141121由爱因斯坦质能方程得,质量亏损为Δm=ΔE15.答案(1)92235U+01nBa+(2)3.2×1011J(3)48169E解析(1)根据电荷数和质量数守恒可得:核反应方程为Ba+3692Kr+3((2)核反应过程中的质量亏损为Δm=(235.0439+1.0087140.913991.89733×1.0087)u=0.21