第五章 原子核 单元检测（B）-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册（word版含答案）

第五章 原子核(B)
(时间:75分钟　满分:100分)
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.据最新报道,放射性同位素钬Ho在医疗领域有重要应用,该同位素的原子核内中子数与核外电子数之差是 (　　)
A.32　　　B.67　　　C.99　　　D.166
2.下列核反应方程中,属于研究“两弹”的基本核反应方程的是 (　　)
NHeOH
UnSrXe+1n
UThHe
HHHen
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
3.如图所示,一天然放射性物质发出三种射线,经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示).调整电场强度E和磁感应强度B的大小,使MN上只有两个点受到射线的照射,则下列判断正确的是 (　　)
A.射到b点的一定是α射线
B.射到b点的一定是β射线
C.射到b点的是α射线或β射线
D.射到b点的一定是γ射线
4.中子内有一个电荷量为+e的上夸克和两个电荷量为-e的下夸克.一简单的模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上,如图所示.下列选项中的图能正确表示各夸克所受静电力的是 (　　)
A B C D
5.现有两个动能均为E0=0.35 MeV的H核在一条直线上相向运动,两个H核发生对撞后能发生核反应,得到He核和新粒子,且在核反应过程中释放的能量完全转化为He核和新粒子的动能.已知H核的质量为2.014 1 uHe核的质量为3.016 0 u,新粒子的质量为1.008 7 u,核反应时质量亏损1 u释放的核能约为931 MeV(如果涉及计算,结果保留整数).下列说法正确的是
(　　)
A.核反应方程为 HHHeH
B.核反应前后不满足能量守恒定律
C.新粒子的动能约为3 MeV
DHe核的动能约为4 MeV
6.静止在匀强电场中的碳14原子核,某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直,且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度).碳14的核反应方程可能是 (　　)
ACHeBe BCeB
CCeN DCHB
7.已知Ra是Ra的一种同位素,下列说法正确的是 (　　)
A.二者具有相同的中子数和不同的质量数
B.二者具有相同的中子数和不同的原子序数
C.二者具有相同的电荷数和不同的中子数
D.二者具有相同的核外电子数和不同的化学性质
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.
8.太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变,太阳中存在的主要元素是氢,氢核的聚变反应可以看作4个氢核H)结合成1个氦核He).下表中列出了部分粒子的质量,已知1 u相当于931.5 MeV的能量,下列说法正确的是(　　)
粒子 质子p α粒子 电子 e 中子n
质量/u 1.007 3 4.001 5 0.000 55 1.008 7
A.核反应方程式为HHe+e
B.核反应方程式为HHe+e
C.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 u
D.核聚变反应过程中释放的能量约为24.8 MeV
9.原子核的比结合能曲线如图所示.根据该曲线,下列判断正确的有 (　　)
AHe核的结合能约为14 MeV
BHe核比Li核稳定
C.两个H核结合成He核时释放能量
DU核中核子的平均结合能比Kr核中的大
10.一个静止的放射性原子核处于匀强磁场中,由于发生了衰变而在磁场中形成如图所示的两个圆形径迹,两圆半径之比为1∶16,下列判断正确的是
(　　)
A.该原子核发生了α衰变
B.反冲原子核沿小圆逆时针运动
C.原来静止的核,其原子序数为15
D.放出的粒子与反冲核运动周期相同
三、非选择题:共54分.
11.(8分)1956年,科学家提出,在弱相互作用过程中宇称不守恒,并由其他科学家用Co的衰变来验证,其衰变方程是CoNie+.其中是反中微子,它的电荷量为0,静止质量可认为是0.
(1)在上述衰变方程中,衰变产物Ni的质量数A是　　　　,电荷数Z是　　　　.
(2)在衰变前Co核静止,根据云室照片可以看出,衰变产物Ni核和e的运动径迹不在一条直线上,如果认为衰变产物只有Ni核和e,那么衰变过程将违背　　　　守恒定律.
(3Co是典型的γ射线放射源,可用于作物诱变育种.我国应用该方法培育出了许多农作物新品种,如棉花高产品种“××1号”,年种植面积曾达到3 000多万亩,在我国自己培育的棉花品种中栽培面积最大.γ射线处理作物后主要引起　　　　　　,从而产生可遗传的变异.
12.(10分)地表处C和C存在一定的比例.植物吸收后C和C还存在一定的比例.植物死后,不再吸收碳.
(1)已知C具有放射性,其发生衰变时放出β射线,请写出其衰变方程.
(2C的半衰期为5 730年,现测得某被伐古树中的C是活树中的,则该古树是多少年前被伐的
13.(10分)一个静止的氮核14 7N俘获一个速度为2.3×107 m/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106 m/s,B、C在同一匀强磁场中做圆周运动的半径比RB∶RC=11∶30.涉及动量问题时,亏损质量可忽略不计.
(1)求C核的速度大小;
(2)根据计算判断C核是什么;
(3)写出核反应方程式.
14.(12分)已知太阳能汽车上太阳能电池板的面积为8 m2,正对太阳能产生120 V的电压,并对车上的电动机提供10 A的电流,电动机的直流电阻为4 Ω,而太阳光照射到地面处时单位面积上的辐射功率为103 W/m2.
(1)太阳光的能量实际上是由质子所参与的一系列反应所产生的,即在太阳内部持续不断地进行着热核反应,4个质子聚变为1个氦核He),写出核反应方程.
(2)该车的太阳能电池转化太阳能的效率η1是多少
(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J,太阳的质量为2×1030 kg,则太阳每秒减少的质量为多少千克 若太阳质量减少万分之三热核反应不能继续进行,计算太阳能存在多少年 (光的传播速度c=3×108 m/s,结果保留一位有效数字)
15.(14分)在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变.放射出的α粒子He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为R.以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量.
(1)放射性原子核用X表示,新核的元素符号用Y表示,写出该α衰变的方程.
(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小.
(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能,新核的质量为mY,真空中的光速为c,求衰变过程的质量亏损Δm.
1.A
2.C
3.C
4.B
5.C
6.A
7.C
8.ACD
9.BC
10.BC
11.(1)60　28　(2)动量　(3)基因突变
12.(1CNe　(2)2 865年
13.(1)根据动量守恒可得mnvn=mBvB+mCvC,
mB=11mn,mC=4mn,
解得vC==3×106 m/s.
(2)由qvB=解得
R=,
即RB=,RC=,
=,
即=·,
解得=,
因为qC+qB=7e,
所以qC=2e,
因为mC=4mn,
所以C核是He核.
(3)由第(2)问可知,核反应方程为
14 7NnBHe.
答案:(1)3×106 m/s　(2He (3Nn 5BHe
14.(1)由质量数和电荷数守恒可知,核反应方程为HHe+e.
(2)太阳能电池转化为电能的功率与太阳能电池板上接收太阳能的功率比值即其转化太阳能的效率,所以η1==15%.
(3)太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J,
则太阳每秒减少的质量为Δm==4×109 kg,
太阳的质量为2×1030 kg,
太阳还能存在的时间为
t== s=1.5×1017 s=5×109年.
答案:(1)HHe+e　(2)15% (3)4×109 kg　5×109年
15.(1)衰变方程为XYHe.
(2)设α粒子的速度大小为v,
由qvB=m,T=,
得α粒子在磁场中的运动周期T=,
环形电流大小I==.
(3)由qvB=m得v=,
设衰变后新核Y的速度大小为v',
系统动量守恒
mYv'-mv=0,
v'==,
由Δmc2=mYv'2+mv2
得Δm=.
答案:(1XYHe　(2)　 (3)