第五章测评(B)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24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.在人类认识原子与原子核结构的过程中,符合物理学史的是( )
A.查德威克通过研究阴极射线发现了电子
B.汤姆孙首先提出了原子的核式结构学说
C.居里夫人首先发现了天然放射现象
D.卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子
2.下列核反应方程中属于聚变反应的是( )
AHHen
BHeOH
CHeAlPn
DnBaKr+n
3.有关放射性同位素P的下列说法,正确的是( )
A.P与X互为同位素
BP与其同位素的化学性质不同
C.用P制成化合物后它的半衰期变长
D.含有P的磷肥释放正电子,可用作示踪原子,观察磷肥对植物的影响
4.下列有关原子结构和原子核的认识正确的是( )
A.γ射线是高速运动的电子流
B.氢原子辐射光子后,其绕核运动的电子动能增大
C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
DBi的半衰期是5天,100 g Bi经过10天后还剩下50 g
5.在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14,它所放射的粒子与反冲核的轨迹是两个相切的圆,圆的半径比为5∶1,如图所示,那么碳的衰变方程是( )
ACHeBe
BCeB
CCeN
DCHB
6.一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为UThHe。下列说法正确的是( )
A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能
B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小
C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间
D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
7.某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变,该元素的半衰期为( )
A.11.4天
B.7.6天
C.5.7天
D.3.8天
8.下列核反应中放出的粒子为中子的是( )
A.N俘获一个α粒子,产生O并放出一个粒子
BAl俘获一个α粒子,产生P并放出一个粒子
CB俘获一个质子,产生Be并放出一个粒子
DLi俘获一个质子,产生He并放出一个粒子
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16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4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.下列说法正确的是( )
A.天然放射性射线中的β射线实际就是电子流,它来自原子的核内
B.放射性原子经过α、β衰变致使新的原子核处于较高能级,因此不稳定,从而产生γ射线
C.氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天,一个氡222原子核4天后一定衰变为钋218
D.比结合能越大,原子越容易发生衰变
10.中子和质子结合成氘核时,质量亏损为Δm,相应的能量ΔE=Δmc2=2.2 MeV是氘核的结合能。下列说法正确的是( )
A.用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核不能分解为一个质子和一个中子
B.用能量等于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零
C.用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零
D.用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和不为零
11.14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5 700年。已知植物存活期间,其体内14C与12C的比例不变;生命活动结束后,14C的比例持续减少。现通过测量得知,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是( )
A.该古木的年代距今约5 700年
B.12C、13C、14C具有相同的中子数
C.14C衰变为14N的过程中放出β射线
D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
12.天然放射性元素Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后,变成Pb(铅)。下列说法正确的是( )
A.衰变的过程共有6次α衰变和4次β衰变
B.铅核比钍核少8个质子
C.β衰变所放出的电子来自原子核外轨道
D.钍核比铅核多24个中子
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(6分)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电U是核电站常用的核燃料。U受一个中子轰击后裂变成 Ba和 Kr两部分,并产生 个中子。要使链式反应发生,裂变物质的体积要 (选填“大于”或“小于”)它的临界体积。
14.(8分)现有三个核反应(衰变)方程:
ANaMge
BnBaKr+n
CHHen
则 是β衰变; 是裂变; 是聚变。(填正确答案标号)
15.(8分)“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和电荷量,但电荷的符号相反,例如正电子就是电子的“反粒子”。据此,若有反质子存在,它的质量数应为 ,元电荷的电荷量是1.60×10-19 C,则反质子的电荷量为 。
16.(8分)一静止的质量为m0、电荷量为Q的原子核发生α衰变,α粒子的运动速度为v,假设质子的质量为m,电荷量为q,衰变过程中放出的能量全部转化为动能,则衰变过程的质量亏损为多少 涉及动量问题时,亏损的质量可忽略不计。
17.(14分)某些建筑材料可产生放射性气体——氡,氡可以发生α衰变。如果人长期生活在氡浓度过高的环境中,氡通过人的呼吸沉积在肺部,并放出大量射线,从而危害人体健康。原来静止的氡核Rn)发生一次α衰变生成新核钋Po)。已知放出的α粒子速度为v。
(1)写出衰变方程。
(2)求衰变生成的钋核的速度大小。
18.(16分)静止在匀强磁场中的Li核俘获一个运动方向垂直于磁场、速度大小为7.7×104 m/s的中子,若发生核反应后只产生了两个新粒子,其中一个粒子为氦核He)。反应前后各粒子在磁场中的运动轨迹如图所示,氦核与另一种未知新粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为40∶3。
(1)写出此核反应的方程。
(2)求产生的未知新粒子的速度。第五章测评(B)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24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.在人类认识原子与原子核结构的过程中,符合物理学史的是( )
A.查德威克通过研究阴极射线发现了电子
B.汤姆孙首先提出了原子的核式结构学说
C.居里夫人首先发现了天然放射现象
D.卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子
答案：D
解析：汤姆孙研究阴极射线发现了电子,A错。卢瑟福首先提出了原子的核式结构学说,B错。贝克勒尔首先发现了天然放射现象,C错。
2.下列核反应方程中属于聚变反应的是( )
AHHen
BHeOH
CHeAlPn
DnBaKr+n
答案：A
解析：HHen是质量较小的原子核生成质量较大的核的反应,是聚变反应,因此A正确HeOH是卢瑟福发现质子的核反应,他用α粒子轰击氮原子核,产生氧的同位素——氧17和一个质子,是人类第一次实现的原子核的人工转变,属于人工核反应,故B错误HeAlPn是约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔时发现放射性磷30的核反应,属于人工核反应,故C错误nKr+n是一种典型的铀核裂变,属于裂变反应,故D错误。
3.有关放射性同位素P的下列说法,正确的是( )
A.P与X互为同位素
BP与其同位素的化学性质不同
C.用P制成化合物后它的半衰期变长
D.含有P的磷肥释放正电子,可用作示踪原子,观察磷肥对植物的影响
答案：D
解析：同位素应具有相同的质子数,故A错。同位素具有相同的化学性质与半衰期,故B、C错。放射性同位素可作为示踪原子,故D对。
4.下列有关原子结构和原子核的认识正确的是( )
A.γ射线是高速运动的电子流
B.氢原子辐射光子后,其绕核运动的电子动能增大
C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
DBi的半衰期是5天,100 g Bi经过10天后还剩下50 g
答案：B
解析：β射线是高速电子流,而γ射线是一种电磁波,选项A错误。氢原子辐射光子后,绕核运动的电子距核更近,动能增大,选项B正确。太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变,选项C错误。10天为两个半衰期,剩余的Bi为100× g=100× g=25 g,选项D错误。
5.在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14,它所放射的粒子与反冲核的轨迹是两个相切的圆,圆的半径比为5∶1,如图所示,那么碳的衰变方程是( )
ACHeBe
BCeB
CCeN
DCHB
答案：D
解析：由于两个轨迹为外切圆,放出的粒子和反冲核速度方向相反,由左手定则可知它们均带正电荷。而衰变过程中两核的动量守恒,即m1v1=m2v2,由qvB=,得q=,已知半径之比R1∶R2=5∶1,则它们的电荷量之比为q1∶q2=R2∶R1=1∶5,D项正确。
6.一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核,衰变方程为UThHe。下列说法正确的是( )
A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能
B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小
C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间
D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
答案：B
解析：根据动量守恒定律可知衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小,B正确。根据Ek=可知衰变后钍核的动能小于α粒子的动能,A错误。半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间,C错误。衰变后质量亏损,因此α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量,D错误。
7.某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变,该元素的半衰期为( )
A.11.4天
B.7.6天
C.5.7天
D.3.8天
答案：D
解析：由于经过了11.4天,还有没有衰变,由半衰期计算公式m=m0可说明该放射性元素经过了3个半衰期,即可算出半衰期是3.8天,故D项正确。
8.下列核反应中放出的粒子为中子的是( )
A.N俘获一个α粒子,产生O并放出一个粒子
BAl俘获一个α粒子,产生P并放出一个粒子
CB俘获一个质子,产生Be并放出一个粒子
DLi俘获一个质子,产生He并放出一个粒子
答案：B
解析：根据质量数守恒和核电荷数守恒可得HeOH,选项A错误。Al+Hen,选项B正确。HBeHe,选项C错误。LiHHeHe,选项D错误。
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16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4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.下列说法正确的是( )
A.天然放射性射线中的β射线实际就是电子流,它来自原子的核内
B.放射性原子经过α、β衰变致使新的原子核处于较高能级,因此不稳定,从而产生γ射线
C.氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天,一个氡222原子核4天后一定衰变为钋218
D.比结合能越大,原子越容易发生衰变
答案：AB
解析：因为半衰期是统计规律,对单个核子没有意义,所以C项错。比结合能描述原子核的稳定性,比结合能越大,原子越稳定,越不易发生衰变,所以D项错。
10.中子和质子结合成氘核时,质量亏损为Δm,相应的能量ΔE=Δmc2=2.2 MeV是氘核的结合能。下列说法正确的是( )
A.用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核不能分解为一个质子和一个中子
B.用能量等于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零
C.用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零
D.用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和不为零
答案：AD
解析：氘核分解为一个质子和一个中子时,所需吸收的能量不能小于其结合能2.2 MeV,故A对。光子照射氘核时,光子和氘核组成的系统总动量不为零,由动量守恒定律得,光子被氘核吸收后,分解成的质子和中子的总动量不为零,故总动能也不为零,故D对,B、C错。
11.14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5 700年。已知植物存活期间,其体内14C与12C的比例不变;生命活动结束后,14C的比例持续减少。现通过测量得知,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是( )
A.该古木的年代距今约5 700年
B.12C、13C、14C具有相同的中子数
C.14C衰变为14N的过程中放出β射线
D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
答案：AC
解析：因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一,则可知经过的时间为一个半衰期,即该古木的年代距今约为5 700年,选项A正确。12C、13C、14C具有相同的质子数,由于质量数不同,故中子数不同,选项B错误。根据核反应方程可知,14C衰变为14N的过程中放出电子,即放出β射线,选项C正确。外界环境不影响放射性元素的半衰期,选项D错误。
12.天然放射性元素Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后,变成Pb(铅)。下列说法正确的是( )
A.衰变的过程共有6次α衰变和4次β衰变
B.铅核比钍核少8个质子
C.β衰变所放出的电子来自原子核外轨道
D.钍核比铅核多24个中子
答案：AB
解析：由于β衰变不会引起质量数的减少,故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为x==6,再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数为4,A正确。钍232核中的中子数为232-90=142,铅208核中的中子数为208-82=126,所以钍核比铅核多16个中子,铅核比钍核少8个质子,B正确,D错误。β衰变所放出的电子来自原子核内,C错误。
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(6分)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电U是核电站常用的核燃料。U受一个中子轰击后裂变成 Ba和 Kr两部分,并产生 个中子。要使链式反应发生,裂变物质的体积要 (选填“大于”或“小于”)它的临界体积。
答案：3 大于
解析：由核反应的质量数守恒得产生3个中子。链式反应要求裂变物质的体积大于临界体积。
14.(8分)现有三个核反应(衰变)方程:
ANaMge
BnBaKr+n
CHHen
则 是β衰变; 是裂变; 是聚变。(填正确答案标号)
答案：A B C
解析：衰变是指原子核放出α粒子和β粒子后,变成新的原子核的变化,A是β衰变。裂变是重核分裂成质量较小的核,B是裂变。聚变是轻核结合成质量较大的核,C是聚变。
15.(8分)“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和电荷量,但电荷的符号相反,例如正电子就是电子的“反粒子”。据此,若有反质子存在,它的质量数应为 ,元电荷的电荷量是1.60×10-19 C,则反质子的电荷量为 。
答案：1 -1.60×10-19 C
解析：质子的质量数为1,电荷量为1.60×10-19 C,所以反质子的质量数为1,电荷量大小也为1.60×10-19 C,电性相反。
16.(8分)一静止的质量为m0、电荷量为Q的原子核发生α衰变,α粒子的运动速度为v,假设质子的质量为m,电荷量为q,衰变过程中放出的能量全部转化为动能,则衰变过程的质量亏损为多少 涉及动量问题时,亏损的质量可忽略不计。
答案：
解析：若质子的质量为m,电荷量为q,则α粒子的质量为4m,电荷量为2q,显然质量为m0的原子核发生α衰变后新核的质量为m0-4m,电荷量为Q-2q。
设新核的速度为v',依据动量守恒定律有
0=(m0-4m)v'-4mv解得v'=
依据能量守恒有×4mv2+(m0-4m)v'2=Δmc2,
解得Δm=。
17.(14分)某些建筑材料可产生放射性气体——氡,氡可以发生α衰变。如果人长期生活在氡浓度过高的环境中,氡通过人的呼吸沉积在肺部,并放出大量射线,从而危害人体健康。原来静止的氡核Rn)发生一次α衰变生成新核钋Po)。已知放出的α粒子速度为v。
(1)写出衰变方程。
(2)求衰变生成的钋核的速度大小。
答案：(1RnPoHe
(2)v
解析：(1)由质量数和电荷数守恒,可得衰变方程为RnPoHe。
(2)根据衰变过程遵循动量守恒定律知mPov'+mαv=0
所以有v'=-=-v=-v
负号表示钋核速度方向与α粒子速度方向相反。
18.(16分)静止在匀强磁场中的Li核俘获一个运动方向垂直于磁场、速度大小为7.7×104 m/s的中子,若发生核反应后只产生了两个新粒子,其中一个粒子为氦核He)。反应前后各粒子在磁场中的运动轨迹如图所示,氦核与另一种未知新粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为40∶3。
(1)写出此核反应的方程。
(2)求产生的未知新粒子的速度。
答案：(1LinHeH
(2)1×103 m/s 方向与中子速度方向相反
解析：(2)设中子n)、氦核He)、氚核H)的质量分别为m1、m2、m3,
速度分别为v1、v2、v3,由动量守恒定律得m1v1=m2v2+m3v3
设粒子做匀速圆周运动的半径为r,
由qvB=m,得r=
由,可得v2=20v3
由径迹图像可知v2与v1同向,v3与v1反向,即m1v1=20m2v3-m3v3
解得v3=1×103 m/s,方向与中子速度方向相反。
