2016-2017学年高中物理人教版选修3-5：19.7 《原子核》整合与评价 作业 Word版含答案
文档属性
| 名称 | 2016-2017学年高中物理人教版选修3-5：19.7 《原子核》整合与评价 作业 Word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 211.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2017-02-13 09:29:23 | ||
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文档简介
课时19. 7 《原子核》整合与评价
一、单项选择题(本大题共5小题，每小题6分，共30分。每小题给出的四个选项中只有一个选项正确)
1. 朝鲜的“核危机”曾引起了全球的瞩目，其焦点问题就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆，重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239(Pu)，这种Pu可由铀239(U)经过n次β衰变而产生，则n为( )
A. 2 B. 239 C. 145 D. 92
2. 下列关于原子和原子核的说法正确的是( )
A. β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B. 玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C. 放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D. 比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
3. 图示表示原子核的比结合能与质量数A的关系，据此下列说法中正确的是( )
A. 重的原子核，如铀核(U)，因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定
B. 锂核(Li)的核子只有6个，它比铀核简单，因而比铀核结合得更坚固、更稳定
C. 原子核结合的松紧程度可以用“比结合能”来表征，比结合能的定义是每个核子的平均结合能；比结
合能越大的原子核越稳定
D. 以上表述都错误
4. 由图可得出的结论是( )
A. 质子和中子的质量之和小于氘核的质量
B. 质子和中子的质量之和等于氘核的质量
C. 氘核分解为质子和中子时要吸收能量
D. 质子和中子结合成氘核时要吸收能量
5. 在匀强磁场里有一个原来静止的放射性元素碳14，它所放射的粒子与反冲核的径迹在磁场中是两个相切的圆，圆的直径之比为7∶1，如图所示。那么，碳14的衰变方程是( )
A. C→He+Be
B. C→e+B
C. C→e+N
D. C→H+B
二、多项选择题(本大题共3小题，每小题6分，共18分。每小题给出的四个选项中至少有两个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
6. 铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应:AlHe→X+n。下列判断正确的是( )
A. n是质子 B. n是中子
C. X是Si的同位素
D. X是P的同位素
7. 能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的是( )
A. H+H→He+n是核聚变反应
B. H+H→He+n是β衰变
C. U+n→Ba+Kr+n是核裂变
D. U+n→Xe+Sr+n是α衰变
8. 放射性同位素电池是一种新型电池，它是利用放射性同位素衰变放出的高速带电粒子(α射线、β射线)与物质相互作用，射线的动能被吸收后转变为热能，再通过换能器转化为电能的一种装置。其构造大致是:最外层是由合金制成的保护层，次外层是防止射线泄漏的辐射屏蔽层，第三层是把热能转化成电能的换能器，最里层是放射性同位素。电池使用的三种放射性同位素的半衰期和放出的射线如下表:
同位素
90Sr
210Po
238Pu
射线
β
α
α
半衰期
28年
138天
89. 6年
若选择上述某一种同位素作为放射源，使用相同材料制成辐射屏蔽层，制造用于执行长期航天任务的核电池，则下列叙述正确的是( )
A. 90Sr的半衰期较长，使用寿命较长，放出的β射线比α射线的贯穿本领强，所需的屏蔽材料较厚
B. 210Po的半衰期最短，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领强，所需的屏蔽材料较薄
C. 238Pu的半衰期最长，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领强，所需的屏蔽材料较厚
D. 放射性同位素在发生衰变时，出现质量亏损，但衰变前后的总质量数不变
三、填空题(本大题共3小题，共26分)
9. (6分)恒星内部温度一旦达到5×109
K以上，一部分正、负电子湮灭产生中微子对，中微子立即携带产生的全部能量逃离恒星，在1
s内几乎带走星体全部热量，恒星在瞬间失去支撑星体的热压强，在它自身巨大引力作用下坍缩成一个“黑洞”。若电子质量m=0. 91×10-30
kg，则一对中微子带走的能量为 MeV。
10. (8分)美国核化学家Kenneth
E. Gregorieh用高能Kr离子轰击Pb靶，氪核与铅核结合，放出1个中子，形成了一种新元素A;120
μs后，该A元素的原子核分裂出一个α粒子，衰变成另一种新元素B;600
μs后B元素又释放出一个α粒子，形成另一种新元素C。写出生成新元素A的原子核的核反应方程和新元素B的原子核发生衰变的衰变方程: ， 。
11. (12分)2011年3月11日日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯137Cs)对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年。
(1)请写出铯137Cs)发生β衰变的核反应方程 [已知53号元素是碘(I)，56号元素是钡(Ba)]。
(2)若在该反应过程中释放的核能为E，则该反应过程中的质量亏损为 (真空中的光速为c)。
(3)泄漏出的铯137要到约公元 年才会有87. 5%的原子核发生衰变。
四、计算题(共26分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算过程，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
12. (12分)核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源。近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站。一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子。若已知氘原子的质量为2. 0141
u，氚原子的质量为3. 0160
u，氦原子的质量为4. 0026
u，中子的质量为1. 0087
u，1
u=1. 66×10-27
kg。
(1)写出氘和氚聚合反应方程。
(2)试计算这个核反应释放出来的能量。
(3)若建一座功率为3. 0×105
kW的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半变成了电能，每年要消耗多少氘的质量 (一年按3. 2×107
s计算，光速c=3. 00×108
m/s，结果取二位有效数字)
13. (14分)云室处于一个垂直于纸面向外的匀强磁场中，静止的原子核X在云室中发生了一次衰变，其衰变产物在磁场中运动的圆轨迹如图所示。已知新核Y的质量为M，粒子的质量为m，衰变后粒子的速度大小为v，假设原子核衰变时释放的能量都转化为粒子和新核的动能。
(1)通过分析写出核衰变方程。
(2)求原子核衰变时释放的能量。
参考答案
1. A 2. B 3. C 4. C 5. C 6. BD 7. AC 8. AD
9. 1. 02
10. KrPbAnBCHe
11. (1CsBae
(2) (3)2101
12. (1HHHen
(2)2. 8×10-12J
(3)23
kg
13. (1)
XY
He
(2)
一、单项选择题(本大题共5小题，每小题6分，共30分。每小题给出的四个选项中只有一个选项正确)
1. 朝鲜的“核危机”曾引起了全球的瞩目，其焦点问题就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆，重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239(Pu)，这种Pu可由铀239(U)经过n次β衰变而产生，则n为( )
A. 2 B. 239 C. 145 D. 92
2. 下列关于原子和原子核的说法正确的是( )
A. β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B. 玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C. 放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D. 比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
3. 图示表示原子核的比结合能与质量数A的关系，据此下列说法中正确的是( )
A. 重的原子核，如铀核(U)，因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定
B. 锂核(Li)的核子只有6个，它比铀核简单，因而比铀核结合得更坚固、更稳定
C. 原子核结合的松紧程度可以用“比结合能”来表征，比结合能的定义是每个核子的平均结合能；比结
合能越大的原子核越稳定
D. 以上表述都错误
4. 由图可得出的结论是( )
A. 质子和中子的质量之和小于氘核的质量
B. 质子和中子的质量之和等于氘核的质量
C. 氘核分解为质子和中子时要吸收能量
D. 质子和中子结合成氘核时要吸收能量
5. 在匀强磁场里有一个原来静止的放射性元素碳14，它所放射的粒子与反冲核的径迹在磁场中是两个相切的圆，圆的直径之比为7∶1，如图所示。那么，碳14的衰变方程是( )
A. C→He+Be
B. C→e+B
C. C→e+N
D. C→H+B
二、多项选择题(本大题共3小题，每小题6分，共18分。每小题给出的四个选项中至少有两个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
6. 铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应:AlHe→X+n。下列判断正确的是( )
A. n是质子 B. n是中子
C. X是Si的同位素
D. X是P的同位素
7. 能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的是( )
A. H+H→He+n是核聚变反应
B. H+H→He+n是β衰变
C. U+n→Ba+Kr+n是核裂变
D. U+n→Xe+Sr+n是α衰变
8. 放射性同位素电池是一种新型电池，它是利用放射性同位素衰变放出的高速带电粒子(α射线、β射线)与物质相互作用，射线的动能被吸收后转变为热能，再通过换能器转化为电能的一种装置。其构造大致是:最外层是由合金制成的保护层，次外层是防止射线泄漏的辐射屏蔽层，第三层是把热能转化成电能的换能器，最里层是放射性同位素。电池使用的三种放射性同位素的半衰期和放出的射线如下表:
同位素
90Sr
210Po
238Pu
射线
β
α
α
半衰期
28年
138天
89. 6年
若选择上述某一种同位素作为放射源，使用相同材料制成辐射屏蔽层，制造用于执行长期航天任务的核电池，则下列叙述正确的是( )
A. 90Sr的半衰期较长，使用寿命较长，放出的β射线比α射线的贯穿本领强，所需的屏蔽材料较厚
B. 210Po的半衰期最短，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领强，所需的屏蔽材料较薄
C. 238Pu的半衰期最长，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领强，所需的屏蔽材料较厚
D. 放射性同位素在发生衰变时，出现质量亏损，但衰变前后的总质量数不变
三、填空题(本大题共3小题，共26分)
9. (6分)恒星内部温度一旦达到5×109
K以上，一部分正、负电子湮灭产生中微子对，中微子立即携带产生的全部能量逃离恒星，在1
s内几乎带走星体全部热量，恒星在瞬间失去支撑星体的热压强，在它自身巨大引力作用下坍缩成一个“黑洞”。若电子质量m=0. 91×10-30
kg，则一对中微子带走的能量为 MeV。
10. (8分)美国核化学家Kenneth
E. Gregorieh用高能Kr离子轰击Pb靶，氪核与铅核结合，放出1个中子，形成了一种新元素A;120
μs后，该A元素的原子核分裂出一个α粒子，衰变成另一种新元素B;600
μs后B元素又释放出一个α粒子，形成另一种新元素C。写出生成新元素A的原子核的核反应方程和新元素B的原子核发生衰变的衰变方程: ， 。
11. (12分)2011年3月11日日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯137Cs)对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年。
(1)请写出铯137Cs)发生β衰变的核反应方程 [已知53号元素是碘(I)，56号元素是钡(Ba)]。
(2)若在该反应过程中释放的核能为E，则该反应过程中的质量亏损为 (真空中的光速为c)。
(3)泄漏出的铯137要到约公元 年才会有87. 5%的原子核发生衰变。
四、计算题(共26分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算过程，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
12. (12分)核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源。近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站。一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子。若已知氘原子的质量为2. 0141
u，氚原子的质量为3. 0160
u，氦原子的质量为4. 0026
u，中子的质量为1. 0087
u，1
u=1. 66×10-27
kg。
(1)写出氘和氚聚合反应方程。
(2)试计算这个核反应释放出来的能量。
(3)若建一座功率为3. 0×105
kW的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半变成了电能，每年要消耗多少氘的质量 (一年按3. 2×107
s计算，光速c=3. 00×108
m/s，结果取二位有效数字)
13. (14分)云室处于一个垂直于纸面向外的匀强磁场中，静止的原子核X在云室中发生了一次衰变，其衰变产物在磁场中运动的圆轨迹如图所示。已知新核Y的质量为M，粒子的质量为m，衰变后粒子的速度大小为v，假设原子核衰变时释放的能量都转化为粒子和新核的动能。
(1)通过分析写出核衰变方程。
(2)求原子核衰变时释放的能量。
参考答案
1. A 2. B 3. C 4. C 5. C 6. BD 7. AC 8. AD
9. 1. 02
10. KrPbAnBCHe
11. (1CsBae
(2) (3)2101
12. (1HHHen
(2)2. 8×10-12J
(3)23
kg
13. (1)
XY
He
(2)