19.1 原子核+阶段验收评估（六）+Word版含答案

阶段验收评估（六） 原子核
(时间：50分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分。第1～5小题只有一个选项符合题目要求，第6～8小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
1．图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是(　　)
A．a、b为β粒子的径迹　　 　B．a、b为γ粒子的径迹
C．c、d为α粒子的径迹 D．c、d为β粒子的径迹
解析：选D　由于α粒子带正电，β粒子带负电，γ粒子不带电，据左手定则可判断a、b可能为α粒子的径迹，c、d可能为β粒子的径迹，选项D正确。
2．贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是(　　)
A.C→N＋e B.U＋n→I＋Y＋2n
C.H＋H→He＋n D.He＋Al→P＋n
解析：选A　放射性元素自发地放出射线的现象叫天然放射现象。A选项为β衰变方程，B选项为重核裂变方程，C选项为轻核聚变方程，D选项为原子核的人工转变方程，故选A。
3．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加强核电站建设。核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险。已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为Pu→X＋He＋γ，下列有关说法正确的是(　　)
A．X原子核中含有92个中子
B．100个Pu经过24 100年后一定还剩余50个
C．由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加
D．衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
解析：选D　由核反应过程中电荷数和质量数守恒可得，X的电荷数为92，质量数为235，中子数为235－92＝143，A错误；半衰期为大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核不适用，B错误；衰变时释放巨大核能，总质量减少，C错误；衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，D正确。
4．居室装修中经常用到的花岗岩都不同程度地含有放射性元素(含铀、钍等)，会释放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道疾病。根据有关放射性知识判断下列说法中正确的是(　　)
A．α射线是发生α衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4
B．β射线是发生β衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数减少了1
C．γ射线是发生γ衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了1
D．在α、β、γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强、电离能力最弱
解析：选D　α射线是发生α衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2，A错误；β射线是发生β衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数不变，B错误；γ射线是伴随α衰变或β衰变时产生的，没有γ衰变，C错误；γ射线的穿透能力最强、电离能力最弱，D正确。
5．在未来的中国，从沿海的广东、浙江、福建到内陆的湖北、湖南、江西，几十座核电站将拔地而起。发展核电既是中国发展突破能源、交通、环保瓶颈的上策，也符合国家关于“节能减排”的号召。下列关于核电站的说法正确的是(　　)
A．核反应方程可能是U→Ba＋Kr＋2n
B．核反应过程中质量和质量数都发生了亏损
C．在核反应堆中利用控制棒吸收中子从而减小中子对环境的影响
D．核电站的能量转换过程是通过核反应堆将核能转化为热能，再通过汽轮机将热能转化为机械能，最后通过发电机将机械能转化为电能
解析：选D　本题易错之处是认为可以将裂变反应中左右两边的中子约掉一个而错选选项A。核电站是核裂变的一种应用，其反应方程式是U＋n→Ba＋Kr＋3n，反应中，质量数不变但质量发生亏损，从而释放出核能，故A、B错误。在核反应中，核反应速度由参与反应的中子数目决定，控制棒通过插入的深度来调节中子的数目以控制链式反应的速度，故C错误。核电站的能量转换过程是通过核反应堆将核能转化为热能，再通过汽轮机将热能转化为机械能，最后通过发电机将机械能转化为电能，故D正确。
6．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是(　　)
A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论
B．查德威克用α粒子轰击N获得反冲核O，发现了中子
C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构
D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型
解析：选AC　麦克斯韦曾提出光是电磁波，赫兹通过实验证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，选项A正确。查德威克用α粒子轰击Be，获得反冲核6C，发现了中子，选项B错误。贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核有复杂的结构，选项C正确。卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，选项D错误。
7．2017年6月15日，我国在酒泉卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功发射硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”。“慧眼”(HXMT)是我国首颗大型X射线天文卫星，观测的范围是美丽的银河系，γ射线暴是主要研究对象之一。γ射线暴是来自天空中某一方向的γ射线强度在短时间内突然增强，随后又迅速减弱的现象，它是仅次于宇宙大爆炸的爆发现象。则下列关于γ射线的论述中正确的是(　　)
A．γ射线同α射线、β射线一样，都是高速带电粒子流
B．γ射线的穿透能力比α射线、β射线都强
C．γ射线是原子核能级跃迁时产生的
D．利用γ射线可以使空气电离，消除静电
解析：选BC　γ射线是电磁波，不是高速带电粒子流；α、β、γ三种射线中，γ射线能量最高，穿透能力最强；利用α射线的电离作用可以使空气电离，从而消除有害静电。故选项B、C正确。
8．已知氘核的比结合能是1.09 MeV，氚核的比结合能是2.78 MeV，氦核的比结合能是7.03 MeV。在某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核并放出17.6 MeV的能量，下列说法正确的是(　　)
A．这是一个裂变反应
B．核反应方程式为H＋H→He＋n
C．目前核电站都采用上述核反应发电
D．该核反应会有质量亏损
解析：选BD　本题易错之处是不知道重核裂变与轻核聚变的原理。1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，这是聚变反应，根据质量数与电荷数守恒知同时有一个中子生成，反应方程为H＋H→He＋n，选项B正确，选项A错误；目前核电站都采用核裂变发电，选项C错误；该反应放出热量，所以一定有质量亏损，选项D正确。
二、计算题(本题共3小题，共52分)
9．(16分)为测定某水库的存水量，将一瓶放射性同位素溶液倒入水库中，已知这瓶溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素的半衰期为2天，10天以后从水库取出1 m3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？
解析：由每分钟衰变次数与其质量成正比出发，运用半衰期知识可求出存水量。
设放射性同位素原有质量为m0,10天后其剩余质量为m，水库存水量为Q，由每分钟衰变次数与其质量成正比可得＝，由半衰期公式得：m＝m0，
由以上两式联立代入数据得
＝＝5，
解得水库的存水量为Q＝2.5×105 m3。
答案：2.5×105 m3
10．(16分)卢瑟福用α粒子轰击氮核时发现质子。发现质子的核反应方程为N＋He→ O＋H。已知氮核质量为mN＝14.007 53 u，氧核质量为mO＝17.004 54 u，氦核质量为mHe＝4.003 87 u，质子(氢核)质量为mp＝1.008 15 u。(已知：1 uc2＝931 MeV，结果保留两位有效数字)求：
(1)这一核反应是吸收能量还是放出能量的反应？相应的能量变化为多少？
(2)若入射氦核以v0＝3×107 m/s的速度沿两核中心连线方向轰击静止氮核。反应生成的氧核和质子同方向运动，且速度大小之比为1∶50。求氧核的速度大小。
解析：(1)由Δm＝mN＋mHe－mO－mp
得：Δm＝－0.001 29 u
所以这一核反应是吸收能量的反应
吸收能量为ΔE＝|Δm|c2＝0.001 29 uc2＝1.2 MeV。
(2)由动量守恒定律可得：
mHev0＝mOv氧＋mpvp
又v氧∶vp＝1∶50
可解得：v氧＝1.8×106 m/s。
答案：(1)吸收能量　1.2 MeV　(2)1.8×106 m/s
11．(20分)(1)氢原子基态的能量为E1＝－13.6 eV。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为－0.96E1，频率最小的光子的能量为多少电子伏？(保留两位有效数字)，这些光子可具有几种不同的频率？
(2)云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m，电荷量为q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内，且轨道半径为R，试求衰变过程中的质量亏损。(注：涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计)
解析：(1)频率最大的光子能量为－0.96E1，
即En－(－13.6 eV)＝－0.96×(－13.6 eV)，En＝，
解得En＝－0.544 eV，n＝5，
从n＝5能级开始，共有C＝10种不同频率的光子，
频率最小的光子能量最小，为－0.544 eV－(－0.85 eV)≈0.31 eV。
(2)设放出的α粒子的速率为v，它在洛伦兹力作用下做半径为R的匀速圆周运动，
由牛顿第二定律，知qvB＝m
则mv＝qBR
设衰变后剩余核的速度是v′，衰变过程中动量守恒(M－m)v′＝mv。
α粒子、剩余核的动能来源于亏损的质量，有
Δmc2＝(M－m)v′2＋mv2
解得Δm＝。
答案：(1)0.31 eV　10种　(2)