新教材2023-2024學(xué)年高中物理第5章原子核測評新人教版選擇性

第五章測評一、單項選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分。每小題只有一個選項符合題目要求。1.能源是社會發(fā)展的基礎(chǔ),發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一。下列核反應(yīng)方程及其表述都正確的是()A.24He+1327AlB.919F+11HC.13H+1D.92235USr+541362.下列說法正確的是()A.

92238U衰變?yōu)?/p>

91234Pa要經(jīng)過2次B.β射線與γ射線一樣都是電磁波,但β射線的穿透本領(lǐng)遠(yuǎn)比γ射線弱C.放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件有關(guān)D.天然放射現(xiàn)象使人類首次認(rèn)識到原子核可分3.(2023廣東茂名高二期末)53131I發(fā)生β衰變的核反應(yīng)方程為(A.53131ISb+B.53131IXe+C.53131IXe+D.53131II+4.正電子發(fā)射型計算機斷層顯像的基本原理是將放射性同位素15O注入人體,15O在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負(fù)電子相遇湮滅轉(zhuǎn)化為一對γ光子,被探測器采集后,經(jīng)計算機處理生成清晰圖像。已知15O的半衰期為2.03min,正、負(fù)電子的質(zhì)量均為m,光速為c,普朗克常量為h,下列說法正確的是()A.輻射出γ光子的動量為2mcB.正、負(fù)電子相遇湮滅過程的質(zhì)量虧損為mc2C.15O在人體內(nèi)衰變的方程是

815OF+D.經(jīng)過4.06min剩余15O為原來的四分之一5.(2023江西撫州高二期末)放射性元素

92238U衰變有多種可能途徑,其中一種途徑是先變成

83210Bi,而

83210Bi可以經(jīng)一次衰變變成

a210X(X代表某種元素),也可以經(jīng)一次衰變變成

81A.a=82B.83210BiX是βC.83210BiTl是βD.81bTl經(jīng)過一次α衰變變成6.已知

90234Th半衰期為1.2min,其衰變方程為Pa+X+ΔE,X是某種粒子,ΔE為釋放的核能。真空中光速為c,用質(zhì)譜儀測得

90234Th原子核質(zhì)量為mA.

90234Th發(fā)生的是B.91234C.100個

90234Th原子核經(jīng)過2D.若中子質(zhì)量為mn,質(zhì)子質(zhì)量為mh,則

902347.一靜止的原子核

naX發(fā)生α衰變,變成另一個新的原子核Y,衰變后測得α粒子的速率為v,已知α粒子的質(zhì)量為m0,原子核Y的質(zhì)量為M,下列說法正確的是(A.原子核Y的符號表示為am0n2YB.nC.原子核Y的速率為mD.原子衰變過程中釋放的核能為12m0v二、多項選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分。全部選對得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。8.(2023廣東清遠(yuǎn)高二期末)2020年12月4日,中國“環(huán)流器二號”M裝置在成都建成并實現(xiàn)首次放電,其核反應(yīng)方程為

12H+1“環(huán)流器二號”M裝置A.該反應(yīng)為裂變反應(yīng)B.方程中的X為中子(0C.反應(yīng)后,核子的平均質(zhì)量減小D.12H的比結(jié)合能比9.(2023山東泰安高二期末)設(shè)有钚的同位素離子

94239Pu靜止在勻強磁場中,該離子沿與磁場垂直的方向放出α粒子以后,變成鈾的一個同位素離子,已知钚核質(zhì)量m1=238.99965u,鈾核質(zhì)量m2=234.99347u,α粒子的質(zhì)量為m3=4.00140u,1u相當(dāng)于931.5MeV的能量,則(A.α粒子與鈾核在該磁場中的回轉(zhuǎn)半徑之比Rα∶RU=46∶1B.α粒子與鈾核在該磁場中的回轉(zhuǎn)半徑之比Rα∶RU=235∶4C.α粒子的動能為4.4MeVD.α粒子的動能為44MeV10.2021年12月15日秦山核電站迎來了安全發(fā)電30周年,核電站累計發(fā)電約6.9×1011kW·h,相當(dāng)于減排二氧化碳六億多噸。為了提高能源利用率,核電站還將利用冷卻水給周圍居民供熱。下列說法正確的是()A.秦山核電站利用的是核聚變釋放的能量B.秦山核電站發(fā)電使原子核虧損的質(zhì)量約為27.6kgC.核電站反應(yīng)堆中需要用鎘棒控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度D.反應(yīng)堆中存在

92235U+01n三、非選擇題:本題共5小題,共54分。11.(6分)(2023河南平頂山高二期中)經(jīng)研究,核輻射的影響最大的是銫137(55137Cs),可廣泛散布到幾百千米之外,且半衰期大約是30年左右。請寫出銫137發(fā)生β衰變的核反應(yīng)方程:。如果在該反應(yīng)過程中釋放的核能為E,則該反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損為12.(8分)約里奧居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性而獲得了1935年的諾貝爾化學(xué)獎,他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素

1530P衰變成

1430Si的同時放出另一種粒子,這種粒子是

。1532P是

1530P的同位素,被廣泛應(yīng)用于生物示蹤技術(shù)。1mg13.(10分)放射性同位素

614C被考古學(xué)家稱為“碳鐘(1)宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后,會形成很不穩(wěn)定的

614C,它很容易發(fā)生衰變,放出(2)若測得一古生物遺骸中的

614C含量只有活體中的1214.(14分)用速度大小為v的中子(01n)轟擊靜止的鋰核(36Li),發(fā)生核反應(yīng)后生成氚核和α粒子。已知氚核速度方向與中子的初速度方向相反,氚核與α粒子的速度之比為7∶8,質(zhì)子與中子的質(zhì)量近似相等且均為(1)寫出核反應(yīng)方程;(2)求氚核與α粒子的速度大小;(3)若核反應(yīng)過程中放出的核能全部轉(zhuǎn)化為氚核和α粒子的動能,求該過程中的質(zhì)量虧損。15.(16分)(2023山東濱州高二期末)核電站利用核反應(yīng)堆工作,鈾核U裂變生成鋇核Ba和氪核Kr。在一個反應(yīng)堆中用石墨作慢化劑使快中子減速。碳核的質(zhì)量是中子的12倍,假設(shè)中子與碳核的每次碰撞都是彈性正碰,而且認(rèn)為碰撞前碳核都是靜止的。(1)試完成鈾核裂變反應(yīng)方程;92235U+01n

(2)已知U、Ba、Kr核以及中子的質(zhì)量分別是235.0439u,140.9139u,91.8973u和1.0087u,計算一個鈾核裂變放出的核能。1u=1.66×1027kg,c=3.0×108m/s;(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)設(shè)碰撞前中子的動能是E0,經(jīng)過一次碰撞,求中子失去的動能是多少。第五章測評1.CA選項方程書寫錯誤,電荷數(shù)兩邊不相等,故A錯誤;B選項方程是人工轉(zhuǎn)變方程,故B錯誤;C選項方程是核聚變反應(yīng),故C正確;D選項方程書寫錯誤,反應(yīng)物中應(yīng)該有中子,故D錯誤。2.D92238U衰變?yōu)?/p>

91234Pa要經(jīng)過1次α衰變和1次3.C53131I發(fā)生β衰變后的新核電荷數(shù)增加1,質(zhì)量數(shù)不變,因此核反應(yīng)方程為

53131I4.D據(jù)題意可知,正負(fù)電子的能量轉(zhuǎn)化為一對光子的能量,即2mc2=2hν,一個光子的能量E=hν=hcλ=mc2,單個光子的動量p=hλ=Ec=mc,故A錯誤;根據(jù)質(zhì)能方程可得Δm=ΔEc2=5.B83210BiX,質(zhì)量數(shù)不變,說明發(fā)生的是β衰變,根據(jù)電荷數(shù)守恒可知a=84,故A錯誤,B正確;83210BiTl,電荷數(shù)減2,說明發(fā)生的是α衰變,根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可知b=206,所以

81bTl6.D根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒電荷數(shù)守恒可知,X是

-10e,發(fā)生的是β衰變,故A錯誤;因為衰變過程有質(zhì)量虧損,所以

91234Pa原子核質(zhì)量小于m,故B錯誤;半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律,統(tǒng)計少量個數(shù)原子核是沒有意義的,故C錯誤;若中子質(zhì)量為mn,質(zhì)子質(zhì)量為mh,則7.C質(zhì)量數(shù)和質(zhì)量不能混淆,原子核Y的符號應(yīng)表示為

n-2a-4Y,故A錯誤;因該核反應(yīng)放出核能,則

naX的比結(jié)合能小于Y核的比結(jié)合能,故B錯誤;根據(jù)動量守恒定律可得m0v=Mv'得v'=8.BC該反應(yīng)為聚變反應(yīng),故A錯誤;根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均守恒可得,X的質(zhì)量數(shù)為1,質(zhì)子數(shù)為0,則X為中子,故B正確;聚變反應(yīng)是放能反應(yīng),有質(zhì)量虧損,反應(yīng)后核子的平均質(zhì)量減小,故C正確;12H的比結(jié)合能比9.AC核反應(yīng)方程為

94239PuHe+92235U,該反應(yīng)放出的核能為ΔE=(m1m2m3)c2=0.00478×931.5MeV=4.45257MeV,又因為反應(yīng)過程遵循動量守恒,能量守恒,所以有m2v2=m3v3,ΔE=Ek2+Ek3,解得Ek3=4.370MeV≈4.4MeV,故C正確,D錯誤;由qvB=mv2R可知Rα∶RU=qU∶qα=92∶10.CD秦山核電站利用的是重核裂變釋放的能量,故A錯誤;原子核虧損的質(zhì)量全部轉(zhuǎn)化為電能時,Δm=ΔEc2=6.9×1011×100011.答案

55137CsBa+-1解析銫137發(fā)生β衰變的方程為

55137CsBa+-10e,該反應(yīng)的質(zhì)量虧損為Δm,由愛因斯坦質(zhì)能方程知E=Δmc212.答案正電子56解析衰變方程為

1530PSi++10e,即這種粒子是正電子。由圖像可以看出

1532P的半衰期為14天,則4mg×12

t1413.答案(1)714N+01nC+(2)17190年解析(1)核反應(yīng)方程為

714N+01nC+11(2)活體中的

614C含量不變,生物死亡后,遺骸中的

614C按衰變規(guī)律變化,設(shè)活體中

614C的含量為N原,遺骸中的

614C含量為N余,由半衰期的定義得:N所以tτ=3,τ=5730年,則t=14.答案(1)36Li+01n(2)711v8(3)141解析(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒,可得核反應(yīng)方程為

01n+36(2)由動量守恒定律得mnv=mHv1+mHev2,由題意得v1∶v2=7∶8,解得v1=711v,v2=811(3)氚核和α粒子的動能之和為Ek=12×3mv12+12×釋放的核能為ΔE=EkEkn=403242mv212mv2=141121由愛因斯坦質(zhì)能方程得,質(zhì)量虧損為Δm=ΔE15.答案(1)92235U+01nBa+(2)3.2×1011J(3)48169E解析(1)根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可得:核反應(yīng)方程為Ba+3692Kr+3((2)核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為Δm=(235.0439+1.0087140.913991.89733×1.0087)u=0.21