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章末綜合測評(四)(時間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分.全部選對得6分,選對但不全得3分,有錯選或不答得0分.)1.我國物理學(xué)家錢三強、何澤慧夫婦,1946年發(fā)現(xiàn)了鈾的三分裂和四分裂,這是我國科學(xué)家在核物理研究中做出的貢獻,這是將中子打入鈾核后所發(fā)生的核反應(yīng),它屬于()【導(dǎo)學(xué)號:64772111】A.人工核轉(zhuǎn)變 B.重核的裂變C.鈾核的衰變 D.以上說法都不對【解析】鈾核裂變的產(chǎn)物是多樣的,所以我國科學(xué)家錢三強、何澤慧夫婦發(fā)現(xiàn)了鈾核的三分裂和四分裂.【答案】B2.鈾是常用的一種核燃料,若它的原子核發(fā)生了如下的裂變反應(yīng):eq\o\al(235,92)U+eq\o\al(1,0)n→a+b+2eq\o\al(1,0)n,則a+b可能是()\o\al(140,54)Xe+eq\o\al(93,36)Kr \o\al(141,56)Ba+eq\o\al(92,36)Kr\o\al(141,56)Ba+eq\o\al(93,38)Sr \o\al(140,54)Xe+eq\o\al(94,38)Sr【解析】根據(jù)核反應(yīng)中的質(zhì)量數(shù)守恒可知,a+b的質(zhì)量數(shù)應(yīng)為235+1-2=234,質(zhì)子數(shù)應(yīng)為92,A項中的質(zhì)量數(shù)為140+93=233,B項中質(zhì)量數(shù)是141+92=233,C項中質(zhì)量數(shù)為141+93=234,質(zhì)子數(shù)為56+38=94,D項中質(zhì)量數(shù)為140+94=234,質(zhì)子數(shù)為54+38=92,綜上可知,答案為D.【答案】D3.下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號:64772112】A.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)B.γ射線是波長很短的電磁波,它的穿透能力比β射線要弱C.若能測出核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損,就能根據(jù)ΔE=Δmc2計算出核反應(yīng)中釋放的核能D.一個氘核(eq\o\al(2,1)H)與一個氚核(eq\o\al(3,1)H)聚變生成一個氦(eq\o\al(4,2)He)的同時放出一個電子【解析】α粒子散射實驗揭示了原子的核式結(jié)構(gòu),A錯誤;γ射線是波長很短的電磁波,它的穿透能力比β射線要強,B錯誤;若能測出核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損,就能根據(jù)ΔE=Δmc2計算出核反應(yīng)中釋放的核能,C正確;一個氘核(eq\o\al(2,1)H)與一個氚核(eq\o\al(3,1)H)聚變生成一個氦核(eq\o\al(4,2)He)的同時放出一個中子,D錯誤.【答案】C4.太陽因核聚變釋放出巨大的能量,同時其質(zhì)量不斷減少.太陽每秒鐘輻射出的能量約為4×1026J,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,太陽每秒鐘減少的質(zhì)量最接近()A.1036kg B.1018kgC.1013kg D.109kg【解析】根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE=Δmc2,得Δm=eq\f(ΔE,c2)=eq\f(4×1026,3×1082)kg≈4×109kg,故D項最接近.【答案】D5.(多選)關(guān)于核衰變和核反應(yīng)的類型,下列表述正確的有()\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th+eq\o\al(4,2)He是α衰變\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衰變\o\al(2,1)H+eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He+eq\o\al(1,0)n是輕核聚變\o\al(82,34)Se→eq\o\al(82,36)Kr+2eq\o\al(0,-1)e是重核裂變【解析】據(jù)核反應(yīng)各類型特點可知:A、D項均為衰變,A中放出α粒子,A正確,D錯誤.B項為人工轉(zhuǎn)變,B錯誤,C項為輕核聚變,C正確.【答案】AC6.(多選)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)互換的核互為“鏡像核”,例如eq\o\al(3,2)He是eq\o\al(3,1)H的“鏡像核”,同樣eq\o\al(3,1)H也是eq\o\al(3,2)He的“鏡像核”,則下列說法正確的是()\o\al(15,7)N和eq\o\al(16,8)O互為“鏡像核”\o\al(13,7)N和eq\o\al(13,6)C互為“鏡像核”C.β衰變的本質(zhì)是一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子,同時放出一個電子D.核反應(yīng)eq\o\al(2,1)H+eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He+eq\o\al(1,0)n的生成物中有α粒子,該反應(yīng)是α衰變【解析】根據(jù)“鏡像核”的定義,eq\o\al(13,7)N和eq\o\al(13,6)C互為“鏡像核”,選項B正確,A錯誤;β衰變的本質(zhì)是一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子,同時放出一個電子,選項C正確;核反應(yīng)eq\o\al(2,1)H+eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He+eq\o\al(1,0)n的生成物中雖有α粒子,但該反應(yīng)是聚變反應(yīng),選項D錯誤.【答案】BC7.(多選)下列說法中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號:64772060】A.太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)B.中等核的平均結(jié)合能比重核的平均結(jié)合能大,所以重核裂變要放出能量C.只要有核反應(yīng)發(fā)生,就一定會釋放出核能D.輕核中質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等,重核中中子數(shù)小于質(zhì)子數(shù)【解析】太陽的能量來自輕核聚變放出的能量,A正確.中等核的平均結(jié)合能比重核的平均結(jié)合能大,B正確.核反應(yīng)是否釋放能量取決于反應(yīng)前后是否發(fā)生了質(zhì)量虧損,C錯誤.隨核子數(shù)增加,若只增加中子,中子與其他核子沒有庫侖斥力,但有相互吸引的核力,有助于維系原子核的穩(wěn)定,所以穩(wěn)定的重原子核中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多,D錯誤.【答案】AB8.(多選)“中國月球著陸探測器”在中國航天館揭開神秘面紗,它將帶著中國制造的月球車,在38萬千米之外的月球表面閑庭信步,月球的表面長期受到宇宙射線的照射,使得“月壤”中的eq\o\al(3,2)He含量十分豐富,科學(xué)家認(rèn)為,eq\o\al(3,2)He是發(fā)生核聚變的極好原料,將來eq\o\al(3,2)He也許是人類重要的能源,所以探測月球意義十分重大,關(guān)于eq\o\al(3,2)He,下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號:64772113】\o\al(3,2)He的原子核內(nèi)有三個中子、兩個質(zhì)子\o\al(3,2)He的原子核內(nèi)有一個中子、兩個質(zhì)子\o\al(3,2)He發(fā)生核聚變,放出能量,一定會發(fā)生質(zhì)量虧損\o\al(3,2)He原子核的核子靠萬有引力緊密結(jié)合在一起【解析】eq\o\al(3,2)He是氦元素的一種同位素,質(zhì)量數(shù)是3,電荷數(shù)是2,原子核內(nèi)有兩個質(zhì)子、一個中子,所以A錯誤,B正確;發(fā)生核聚變放出能量就會有質(zhì)量虧損,C正確;原子核內(nèi)的核子是靠核力緊密結(jié)合在一起的,而不是靠萬有引力緊密結(jié)合在一起的,D錯誤.【答案】BC二、非選擇題(本題共4小題,共52分,按題目要求作答)9.(8分)核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進行發(fā)電,eq\o\al(235,92)U是核電站常用的核燃料.eq\o\al(235,92)U受一個中子轟擊后裂變成eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr兩部分,并產(chǎn)生________個中子.要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生,裂變物質(zhì)的體積要________(選填“大于”或“小于”)它的臨界體積.【解析】核反應(yīng)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,且該核反應(yīng)方程為:eq\o\al(235,92)U+eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba+eq\o\al(89,36)Kr+3eq\o\al(1,0)n,即產(chǎn)生3個中子.臨界體積是發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積,要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生,裂變物質(zhì)的體積要大于它的臨界體積.【答案】3大于10.(12分)同位素原子在許多方面有著廣泛的應(yīng)用,1934年,科學(xué)家在用α粒子轟擊鋁箔時,除探測到預(yù)料中的中子外,還探測到了正電子,更意外的是,拿走α放射源時,鋁箔雖不再發(fā)射中子,但仍能繼續(xù)發(fā)射正電子,而且這種放射性隨時間衰減的規(guī)律跟天然放射性一樣,也有一定的半衰期.(1)寫出α粒子轟擊鋁eq\o\al(27,13)Al產(chǎn)生中子的核反應(yīng)方程式;(2)上述產(chǎn)生的具有放射性的同位素叫做放射性同位素,寫出其產(chǎn)生正電子的核反應(yīng)方程式;(3)簡要說明放射性同位素的應(yīng)用,并至少舉出兩個實際應(yīng)用的例子.【解析】(1)eq\o\al(27,13)Al+eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P+eq\o\al(1,0)n.(2)eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si+eq\o\al(0,1)e.(3)利用射線輻射育種,作為示蹤原子,檢查管道等.【答案】見解析11.(16分)天文學(xué)家測得銀河系中氦的含量約為25%.有關(guān)研究表明,宇宙中氦生成的途徑有兩條:一是在宇宙誕生后3分鐘左右生成的;二是在宇宙演化到恒星誕生后,由恒星內(nèi)部的氫核聚變反應(yīng)生成的.(1)把氫核聚變反應(yīng)簡化為4個氫核(eq\o\al(1,1)H)聚變成氦核(eq\o\al(4,2)He),同時放出2個正電子(eq\o\al(0,1)e)和2個中微子(νe),請寫出該氫核聚變反應(yīng)的方程,并計算一次反應(yīng)釋放的能量.(2)研究表明,銀河系的年齡約為t=×1017s,每秒銀河系產(chǎn)生的能量約為1×1037J(即P=1×1037J/s).現(xiàn)假定該能量全部來自上述氫核聚變反應(yīng),試估算銀河系中氦的含量(最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字).(3)根據(jù)你的估算結(jié)果,對銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷.(可能用到的數(shù)據(jù):銀河系質(zhì)量約為M=3×1041kg,原子質(zhì)量單位1u=×10-27kg,1u相當(dāng)于×10-10J的能量,電子質(zhì)量me=5u,氦核質(zhì)量mα=6u,氫核質(zhì)量mp=8u,中微子νe質(zhì)量為零.)【解析】(1)4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He+2eq\o\al(0,1)e+2νeΔm=4mp-mα-2meΔE=Δmc2=×10-12J.(2)m=eq\f(Pt,ΔE)mα=×1039kg氦的含量k=eq\f(m,M)=eq\f×1039,3×1041)=2%.(3)由估算結(jié)果可知,k=2%遠小于25%的實際值,所以銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久生成的.【答案】(1)4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He+2eq\o\al(0,1)e+2νe×10-12J(2)2%(3)銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久生成的12.(16分)運動的原子核eq\o\al(A,Z)X放出α粒子后變成靜止的原子核Y.已知X、Y和α粒子的質(zhì)量分別是M、m1和m2,真空中的光速為c,α粒子的速度遠小于光速.求反應(yīng)后與反應(yīng)前的總動能之差以及α粒子的動能.【解析】設(shè)衰變前原子核eq\o\al(A,Z)X的速度為v0,衰變后放出的α粒子的速度為v,由動量守恒有:Mv0=m2v再由反應(yīng)中能量守恒有eq
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