【名师一号】2021年人教版物理双基限时练-选修3-5：第十九章《原子核》章末测试

《原子核》章末测试(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(每小题4分，共40分，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．硼10俘获1个α粒子，生成氮13，放出x粒子，而氮13是不稳定的，它放出y粒子变成碳13，那么，x粒子和y粒子分别为()A．中子和正电子 B．中子和电子C．质子和正电子 D．质子和中子解析由核反应方程eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(13,7)N＋eq\o\al(1,0)n，eq\o\al(13,7)N→eq\o\al(13,6)C＋eq\o\al(0,1)e，所以A选项正确．答案A2．以下几个核反应方程式中，x代表质子的是()A.eq\o\al(19,9)F＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(22,10)Ne＋xB.eq\o\al(204,90)Hg＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(202,78)Pt＋2eq\o\al(1,1)H＋xC.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(1,0)n＋xD.eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋x答案A3．一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m/4发生了衰变C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m/8D．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M/2解析经过两个半衰期后矿石中剩余的铀应当还有m/4；经过三个半衰期后还剩m/8；由于衰变产物大部分仍旧留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的转变．答案C4．在匀强磁场中，某一处于静止状态的放射性原子核eq\o\al(A,Z)X，发生了α衰变，从X核中放出了一个α粒子，其速度方向垂直于磁场方向，并测得α粒子的轨道半径为R，则反冲核的运动半径是R的()A.eq\f(A－4,4)倍 B.eq\f(A－4,2Z－2)倍C.eq\f(2,Z－2)倍 D.eq\f(4,A－4)倍解析在α衰变中动量守恒，故有mαvα＝mxvx，依据R＝eq\f(mv,qB)知eq\f(Rα,Rx)＝eq\f(qx,qα)，反冲核的半径Rx＝eq\f(qα,qx)R，Rx＝eq\f(2,Z－2)R，故选项C正确．答案C5．(多选题)如图所示，两个相切的圆表示一静止的原子核发生某种核反应后，产生的两种粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能是()A．原子核发生了α衰变 B．原子核发生了β衰变C．原子核放出了一个正电子 D．原子核放出了一个中子答案AC6．(多选题)三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦(eq\o\al(4,2)He)，则下面说法正确的是()A.X核比Z核多一个原子B.X核比Z核少一个中子C.X核的质量数比Z核质量数大3D.X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍解析依据核反应前后，质量数和电荷数守恒，设X核的质量数为Ax，电荷数为Zx，则Y核的质量数为Ax，电荷数为Zx－1，则核反应分别为AxZxX→eq\o\al(0,1)e＋AxZx－1YAxZx－1Y＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋Ax－3Zx－2Z由此可知X核的质量数比Z核质量数大，故C选项正确；Zx＋Zx－2＝2Zx－2＝2(Zx－1)故D选项正确．答案CD7．现有三个核反应①eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e②eq\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)n③eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n下列说法正确的是()A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变答案C8．太阳放出的大量中微子向地球飞来，但试验测定的数目只有理论的三分之一，后来科学家发觉中微子在向地球传播过程中衰变成一个μ子和一个τ子．若在衰变过程中μ子的速度方向与中微子原来的方向全都，则τ子的运动方向()A．肯定与μ子同方向B．肯定与μ子反方向C．肯定与μ子在同始终线上D．不肯定与μ子在同始终线上解析中微子衰变成μ子和τ子，满足动量守恒，μ子的速度方向与中微子原来的方向全都，τ子必定也在这条直线上．答案C9．14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年月测定的方法．若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14ABCD解析据半衰期的计算公式知，经时间t，剩余的14C的质量为m＝m0(eq\f(1,2))eq\f(t,τ)，对应图象为一指数函数图象，C选项符合题意．答案C10．(多选题)用质子轰击锂核(73Li)生成两个α粒子，以此进行出名的验证爱因斯坦质能方程的试验．已知质子的初动能是0.6MeV，质子、α粒子和锂核的质量分别是1.0073u、4.0015u和7.0160u．已知1u相当于931.5MeV，则下列叙述中正确的是()A．此反应过程质量削减0.0103uB．生成的两个α粒子的动能之和是18.3MeV，与试验相符C．核反应中释放的能量是18.9MeV，与试验相符D．若生成的两个α粒子的动能之和是19.5MeV，与试验相符解析此反应的质量亏损Δm＝1.0073u＋7.0160u－2×4.0015u＝0.0203u，释放的能量ΔE＝Δm×931.5MeV＝18.9MeV，故A项错，C项正确；由能量守恒可知，释放的能量ΔE及反应前质子的动能转化成两个α粒子的总动能，Ek＝18.9MeV＋0.6MeV＝19.5MeV，故B项错，D项正确．答案CD二、填空题(共2小题，每小题8分，共16分)11．一置于铅盒中的放射源放射出的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场，进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为______射线，射线b为______射线．解析射线穿过铝箔，由于α粒子的贯穿力量很弱，因此经过铝箔后的射线为β射线和γ射线，γ射线不带电，β射线是高速电子流，故a为γ射线，b为β射线．答案γβ12．某放射性元素经20天后剩下原有质量的6.25%，可知，其半衰期为________，再经10天，剩下质量为最初质量的________．解析依据半衰期公式6.25%＝(eq\f(1,2))eq\f(20,T)得T＝5天，再经过10天，即共经过6个半衰期，可知剩余该放射性元素的质量为最初质量的(eq\f(1,2))6＝eq\f(1,64).答案5天eq\f(1,64)三、计算题(本题共3小题，共44分，计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13．(14分)“原子质量单位”是原子物理中常用的一个特殊单位，符号为u,1u＝1.6606×10－27kg.已知12C原子的质量是12.000000u，一个解析6个中子的总质量6mn＝6×1.008665u＝6.051990u6个氢原子的总质量6mH＝6×1.007825u＝6.046950u中子和氢原子的质量和6mn＋6mH＝12.098940u12C原子核的质量mC质量亏损Δm＝6mn＋6mH－mC＝0.098940u＝1.643×10－2812C原子核的结合能ΔE＝Δmc2＝1.643×10－28×(3×108)2J＝1.48×10－11答案1.48×10－1114．(14分)在茫茫宇宙空间存在大量宇宙射线，对航天员构成了很大的威逼，现有一束射线(含有α、β、γ三种射线)，(1)在不影响β和γ射线的状况下，如何用最简洁的方法除去α射线；(2)余下的这束射线经过如图所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出β和γ射线进入该磁场区域后轨迹的示意图．(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从γ射线束中分别出来，为什么？(已知α粒子的质量约是β粒子质量的8000倍，α射线速度约为光速的格外之一，β射线速度约为光速)．解析(1)由于α射线贯穿力量很弱，用一张纸放在射线前即可除去α射线．(2)β射线带负电，由左手定则可知向上偏转，γ射线方向不变，轨迹如图所示．(3)α粒子和电子在磁场中偏转，据R＝eq\f(mv,Bq)，对α射线R1＝eq\f(mαvα,Bqα)，对β射线R2＝eq\f(mβvβ,Bqβ)，故eq\f(R1,R2)＝eq\f(mαvαqβ,mβvβqα)＝400.α射线穿过此磁场时，半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分别．答案(1)用一张纸放在射线前即可除去α射线(2)见解析图(3)α射线的圆周运动的半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分别．15．(16分)一个静止的氮核eq\o\al(14,7)N俘获一个速度为2.3×107m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核．设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106m/s，B、C在同一匀强磁场中做圆周运动的半径比为RBRC(1)C核的速度大小；(2)依据计算推断C核是什么核；(3)写出核反应方程．解析(1)设中子的质量为m，则氮核的质量为14m，B核的质量为11m，C核的质量为4m，依据动量守恒可得：mv0＝11mvB＋4m代入数值解得vC＝3×106(2)依据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径公式：R＝eq\f(mv,qB)可得：eq\f(RB,RC)＝eq\f(mBvBqC,mCvCqB)＝eq\f(11,30)所以eq\f(qC,qB)＝eq\f