高中物理 第三章 原子核章末檢測 教科版選修3-5

章末檢測(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(共12小題，共60分)1．原子核eq\o\al(A,Z)X與氘核eq\o\al(2,1)H反應生成一個α粒子和一個質子．由此可知()．A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2解析該核反應的方程式為：eq\o\al(A,Z)X＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)H，由質量數(shù)和電荷數(shù)守恒得：A＝4＋1－2＝3.Z＝2＋1－1＝2，故正確答案為D.答案D2．原子核質量單位為u,1u相當于931.5MeV的能量，真空中光速為c，當質量分別為m1和m2的核子結合為質量為M的原子核時釋放出的能量是()．A．(M－m1－m2)c2B．(m1＋m2－M)×931.5JC．(m1＋m2－M)c2D．(m1＋m2－M)×931.5MeV解析在核能計算時，如果質量的單位是kg，則用ΔE＝Δmc2進行計算．如果質量的單位是u，則利用1u相當于931.5MeV的能量，即ΔE＝Δm×931.5MeV進行計算，故C正確，A、B、D錯誤．答案C3．某放射性元素經過x次α衰變，y次β衰變得到新核，與原來的放射性元素原子核相比較()．A．質子數(shù)減少(2x－y)，中子數(shù)減少(2x＋y)B．質子數(shù)減少(2x－y)，中子數(shù)減少2yC．質子數(shù)減少2x，中子數(shù)減少2yD．質子數(shù)減少2y，中子數(shù)減少(2x＋y)eq\o\al(y0－4,x0－2＋y)解析衰變過程如下eq\o\al(y0,x0)Aeq\o(→,\s\up7(α衰變))eq\o\al(y0－4,x0－2)Beq\o\al(y0－4,x0－2＋y)C，由反應方程式可知，新核C比原來的原子核A質子數(shù)減少了(2x－y)，中子數(shù)減少了(2x＋y)，故A對，B、C、D錯．答案A4．北京奧組委接受專家的建議，大量采用了對環(huán)境有益的新技術，如圖1-(甲、乙)，年奧運會場館周圍80%～90%的路燈利用了太陽能發(fā)電技術，奧運會90%的洗浴熱水采用了全玻璃真空太陽能聚熱技術．太陽能是由于太陽內部高溫高壓條件下的聚變反應產生的，下列核反應屬于聚變反應的是()．甲乙圖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是聚變反應，B是人工轉變的核反應，C是裂變反應，D是α衰變反應，故選項A是正確的．答案A5．K－介子衰變的方程為K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子帶負的元電荷e，π0介子不帶電．如圖2-所示，兩勻強磁場方向相同，以虛線MN為理想邊界，磁感應強度分別為B1、B2.今有一個K－介子沿垂直于磁場的方向射入勻強磁場B1中，其軌跡為圓弧AP，P在MN上，K－在P點時的速度為v，方向與MN垂直．在P點該介子發(fā)生了上述衰變．衰變后產生的π－介子沿v反方向射出，其運動軌跡為如圖2-虛線所示的“心”形圖線．則以下說法正確的是()．圖2-A．π－介子的運行軌跡為PENCMDPB．π－介子運行一周回到P用時為T＝eq\f(2πm,eB2)C．B1＝4B2D．π0介子做勻速直線運動解析根據左手定則可知π－介子的運行軌跡為PDMCNEP，所以選項A錯誤；π－介子在磁場B1中的半徑r1＝eq\f(mv′,eB1)，在磁場B2中的半徑r2＝eq\f(mv′,eB2)由題圖可知r2＝2r1，所以B1＝2B2，選項C錯誤；π－介子運行一周回到P用時為T＝eq\f(2πm,eB1)＋eq\f(πm,eB2)＝eq\f(2πm,eB2)，選項B正確；π0介子不帶電，將做勻速直線運動，選項D正確．答案BD6．據媒體報道，叛逃英國的俄羅斯前特工利特維年科在倫敦離奇身亡，英國警方調查認為毒殺利特維年科的是超級毒藥——放射性元素釙(eq\o\al(210,84)Po)．若該元素發(fā)生α衰變，其半衰期是138天，衰變方程為eq\o\al(210,84)Po→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，則下列說法中正確的是()．A．X原子核含有124個中子B．X原子核含有206個核子C．γ射線是由處于激發(fā)態(tài)的釙核從較高能級向較低能級躍遷時發(fā)出的D．100g的eq\o\al(210,84)Po經276天，已衰變的質量為75g解析X原子核中的核子數(shù)為210－4＝206個，B項正確．中子數(shù)為206－(84－2)＝124個，A項正確，γ射線是由于核反應前后因質量虧損釋放的能量以γ光子的形式放出，C項錯．經過兩個半衰期，剩余的釙的質量為原來的四分之一，則已衰變的質量為原來的四分之三，D項正確．答案ABD7．太陽因核聚變釋放出巨大的能量，同時其質量不斷減少．太陽每秒鐘輻射出的能量約為4×1026J，根據愛因斯坦質能方程，太陽每秒鐘減少的質量最接近()．A．1036kg B．C．1013kg 解析根據愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2，得Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(4×1026,3×1082)kg≈109kg.答案D8．原來靜止的原子核eq\o\al(a,b)X衰變出α粒子的動能為Ek0.假設衰變時產生的能量全部以動能形式釋放出來，則此衰變過程的質量虧損是()．A.eq\f(Ek0,c2) B.eq\f(Ek0,a－4c2)C.eq\f(a－4Ek0,c2) D.eq\f(aEk0,a－4c2)解析衰變方程為eq\o\al(a,b)X→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(a－4,b－2)Y，設新核動能為Ek′，由動量守恒eq\r(2×4Ek0)＝eq\r(\o(\s\up7(),\s\do5(2×a－4Ek′)))，則Ek′＝eq\f(4,a－4)Ek0，總動能Ek＝Ek0＋Ek′＝eq\f(aEk0,a－4)，由質能方程Ek＝Δmc2得質量虧損Δm＝eq\f(aEk0,a－4c2)，故A、B、C錯，D對．答案D9．太陽內部持續(xù)不斷地發(fā)生著4個質子(eq\o\al(1,1)H)聚變?yōu)?個氦核(eq\o\al(4,2)He)的熱核反應，核反應方程是4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2X，這個核反應釋放出大量核能．已知質子、氦核、X的質量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c.下列說法中正確的是()．A．方程中的X表示中子(eq\o\al(1,0)n)B．方程中的X表示電子(eq\o\al(0,－1)e)C．這個核反應中質量虧損Δm＝4m1－mD．這個核反應中釋放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3解析由核反應質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可推斷出X為eq\o\al(0,＋1)e，A、B錯；質量虧損為Δm＝4m1－m2－2m3釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)答案D10．如圖3-所示是原子核的核子平均質量與原子序數(shù)Z的關系圖象，下列說法正確的是()．圖3①如D和E結合成F，結合過程一定會吸收核能②如D和E結合成F，結合過程一定會釋放核能③如A分裂成B和C，分裂過程一定會吸收核能④如A分裂成B和C，分裂過程一定會釋放核能A．①④B．②④C．②③D．①③答案B11．在某些恒星內，3個α粒子結合生成1個eq\o\al(12,6)C核，eq\o\al(12,6)C原子的質量是12.0000u，eq\o\al(4,2)He原子的質量是4.0026u，已知1u＝1.66×10－27kg.則()．A．反應過程中的質量虧損是Δm＝0.0078uB．反應過程中的質量虧損是Δm＝1.29×10－29C．反應過程中釋放的能量是7.26MeVD．反應過程中釋放的能量是1.16×10－19J解析由題目可得此核反應的方程為3eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋ΔE，則反應后的質量虧損為Δm＝(3×4.0026－12.0000)u＝0.0078×1.66×10－27kg＝1.29×10－29kg.由質能方程ΔE＝Δmc2＝1.29×10－29×(3.0×108)2J＝1.161×10－12J＝7.26MeV.故正確答案為A、B、C.答案ABC12．由中國提供永磁體的阿爾法磁譜儀如圖4所示，它曾由航天飛機攜帶升空，將其安裝在阿爾法國際空間站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物質．所謂的反物質即質量與正粒子相等，帶電荷量與正粒子相等但電性相反，例如反質子即為eq\o\al(1,－1)H，假若使一束質子、反質子、α粒子和反α粒子組成的射線，通過OO′進入勻強磁場B2而形成圖中的4條徑跡，則()．圖4A．1、2是反粒子徑跡 B．3、4為反粒子徑跡C．2為反α粒子徑跡 D．4為反α粒子徑跡解析由左手定則判定質子、α粒子受到洛倫茲力向右偏轉；反質子、反α粒子向左偏轉，故選項A正確．由qvB1＝qE知進入勻強磁場B2的粒子具有相同的速度，由偏轉半徑R＝eq\f(mv,qB)知，反α粒子、α粒子在磁場中的半徑大，C正確，B、D錯．答案AC二、非選擇題(本題共4小題，共40分)13．(10分)用α粒子轟擊氬40時，生成一個中子和一個新的核，這個新的核是__________，核反應方程是________________________．用α粒子轟擊硼10，產生一個中子和一個具有放射性的核，這新的核是____________，這個核能放出正電子，它衰變后變成新核為__________，核反應方程是_____．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，我國在新疆羅布泊沙漠成功地進行了第一顆原子彈爆炸試驗，結束了中國無核時代．(1)原子彈爆炸實際上是利用鈾核裂變時釋放出很大能量，由于裂變物質的體積超過臨界體積而爆炸．①完成核裂變反應方程式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鈾原子核裂變自動持續(xù)下去的反應過程叫什么？產生這種反應的條件必須是什么？(2)為了防止鈾核裂變產物放出的各種射線對人體的危害和對環(huán)境的污染，需采取哪些措施？(舉兩種)答案(1)①eq\o\al(140,54)Xe②鏈式反應中子再生率大于1(2)核反應堆外面需要修建很厚的水泥防護層，用來屏蔽射線．對放射性廢料，要裝入特制的容器，埋入地層深處進行處理．15．(10分)(1)美國科研人員正在研制一種新型鎳銅長效電池，它是采用銅和半衰期為100年的放射性同位素鎳63(eq\o\al(63,28)Ni)兩種金屬作為長壽命電池的材料，利用鎳63(eq\o\al(63,28)Ni)發(fā)生一次β衰變變成銅(Cu)，同時釋放電子給銅片，把鎳63(eq\o\al(63,28)Ni)和銅片做電池兩極．鎳63(eq\o\al(63,28)Ni)的衰變方程為__________.16g鎳63經過400年還有________g尚未衰變．(2)一靜止的質量為M的鎳核(eq\o\al(63,28)Ni)發(fā)生β衰變，放出一個速度為v0，質量為m的β粒子和一個反沖銅核，若鎳核發(fā)生衰變時釋放的能量全部轉化為β粒子和銅核的動能．求此衰變過程中的質量虧損(虧損的質量在與粒子質量相比時可忽略不計)．解析(1)eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(63,29)Cu1(2)設衰變后銅核的速度為v，由動量守恒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由質能方程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)人類認識原子結構和開發(fā)利用原子能經歷了十分曲折的過程．請按要求回答下列問題．圖5(1)盧瑟福、玻爾、查德威克等科學家在原子結構或原子核的研究方面做出了卓越的貢獻．請選擇其中的兩位，指出他們的主要成績．①_______________.②_______________.在貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象后，人們對放射