高中物理人教版选修3-5假期作业:第十九章+原子核+综合测评(四)+Word版含解析

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名称 高中物理人教版选修3-5假期作业:第十九章+原子核+综合测评(四)+Word版含解析
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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 2019-05-30 10:00:28

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文档简介

综合测评(四)
第十九章 原子核
分值:100分 时间:90分钟
命题报告
考查知识点
简单
中等
较难
质能方程及应用
1、4
原子核的人工转变
3
11
放射性元素的衰变
5、8、9
10、12、13、14
粒子与宇宙
6
原子核的组成
7
裂变与聚变 核能的计算
2
15
16
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.第1~6小题中每小题只有一个选项符合要求,第7~10小题中每小题有多个选项符合要求)
1.由图1所示可得出结论(  )
图1
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
【解析】 由图可以看出,氘核分解为质子和中子的过程中是吸收能量的,因此两个核子质量之和大于氘核的质量,C正确.
【答案】 C
2.重核裂变和轻核聚变是人类利用原子能的两种主要方法,下面有关它们的说法正确的是(  )
A.裂变和聚变的过程都有质量亏损
B.裂变过程有质量亏损,聚变过程质量有所增加
C.裂变过程质量有所增加,聚变过程有质量亏损
D.裂变和聚变过程中质量都有所增加
【解析】 重核裂变和轻核聚变都要释放能量,也一定要发生质量亏损,所以选项A正确.
【答案】 A
3.5B俘获1个α粒子,生成7N,放出x粒子,而7N是不稳定的,它放出y粒子变成6C,那么x粒子和y粒子分别为(  )
A.中子和正电子       B.中子和电子
C.质子和正电子 D.质子和中子
【解析】 根据题意,写出该核反应的方程式为5B+He→7N+x,7N→6C+y,由核反应中的电荷数和质量数守恒分别得x、y的电荷数、质量数为Zx=5+2-7=0,Ax=10+4-13=1,Zy=7-6=1,Ay=13-13=0,因此,x为中子,y为正电子.
【答案】 A
4.根据爱因斯坦的研究成果,物体的能量和质量的关系是E=mc2,这一关系叫爱因斯坦质能方程.质子的质量为mp,中子的质量为mn,氦核的质量为mα,下列关系式正确的是(  )
A.mα=(2mp+2mn)     B.mα<(2mp+2mn)
C.mα>(2mp+2mn) D.以上关系式都不正确
【解析】 核子结合成核时要放出能量,故正确选项为B.
【答案】 B
5.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】 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.
【答案】 D
图2
6.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,一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一圆周上,如图2所示.在下面给出的四幅图中,能正确表示出各夸克所受静电作用力的是(  )
【解析】 本题考查的是库仑力的大小方向及力的合成,明确每个夸克皆受两个力的作用.电荷量为+e的上夸克受两个下夸克的吸引力,合力的方向一定向下,对其中一个下夸克,受力如图所示,由于F+的水平分力与F-大小相等方向相反,故F+与F-的合力竖直向上.
【答案】 B
7.(河北唐山期末)下列说法中不正确的是(  )
A.α粒子散射实验证明了原子核还可以再分
B.天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构
C.分别用X射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应,则用X射线照射时光电子的最大初动能较大
D.基态氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后,可能发射多种频率的光子
【解析】 α粒子散射实验揭示了原子的核式结构,天然放射现象证明了原子核还可以再分,选项A、B均错误;X射线的频率高于紫光的频率,用X射线照射金属时获得光电子的最大初动能会更大,选项C正确;基态氢原子吸收一个光子发生跃迁,当跃迁到较高的能级时(n≥3),就可能发射多种频率的光子,选项D正确.
【答案】 AB
8.美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池,它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(Ni)和铜两种金属作为长效电池的材料,利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片,把镍63和铜片做电池两极,外接负载为负载提供电能.下面有关该电池的说法正确的是(  )
A.镍63的衰变方程是Ni→e+Cu
B.镍63的衰变方程是Ni→e+Cu
C.外接负载时镍63的电势比铜片高
D.该电池内电流方向是从铜到镍片
【解析】 Ni的衰变方程为Ni→e+Cu,选项A、B错;电流方向为正电荷定向移动方向,在电池内部电流从铜片到镍片,镍片电势高,选项C、D均正确.
【答案】 CD
9.日本福岛核电站泄漏事故中释放出大量的碘131,碘131是放射性同位素,衰变时会发出β射线与γ射线,碘131被人摄入后,会危害身体健康,由此引起了全世界的关注.下面关于核辐射的相关知识,说法正确的是(  )
A.人类无法通过改变外部环境来改变碘131衰变的快慢
B.碘131的半衰期为8.3天,则4个碘原子核经16.6天后就一定剩下一个原子核
C.β射线与γ射线都是电磁波,但γ射线穿透本领比β射线强
D.碘131发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
【解析】 衰变的快慢由放射性元素本身决定,与外部环境无关,A正确.半衰期是大量原子核衰变的统计规律,对少数几个原子核无意义,B错误.β射线是高速电子流,γ射线是电磁波,故C错误.β衰变的实质是n―→H+e,D正确.
【答案】 AD
图3
10.(多选)如图3所示,一天然放射性物质射出三种射线,经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图中所示),调整电场强度E和磁感应强度B的大小,使得在MN上只有a和b两个点受到射线照射.下面的哪种判断是正确的(  )
A.射到b点的可能是α射线
B.射到b点的一定是β射线
C.射到b点的一定是α射线或β射线
D.射到b点的一定是γ射线
【解析】 γ射线不带电,在电场或磁场中都不受力的作用,只能射到a点,因此D选项错误;调整E和B的大小,既可以使带正电的α射线沿直线前进,也可以使带负电的β射线沿直线前进.沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡,即Eq=Bqv.已知α粒子的速度大约为β粒子的.故当α粒子满足Eq=Bvq时,β粒子的洛伦兹力一定大于电场力,射到b点,当β粒子满足Eq=Bvq时,α粒子因其速度小,一定有电场力大于洛伦兹力,α粒子射到b点,故A、C正确.
【答案】 AC
二、填空题(本题共3小题,共18分)
11.(6分)1919年卢瑟福通过如图4所示的实验装置,第一次完成了原子核的人工转变,并由此发现______.图中A为放射源发出的______粒子,B为________气.完成该实验的下面核反应方程:__________+__________→O+________.
图4
【解析】 人类第一次完成原子核的人工转变的实验,是用α粒子轰击氮核发现质子的实验,由此可知,该实验发现了质子,图中A为α粒子,B为氮气,其核反应方程为He+N→O+H.
【答案】 质子 α 氮 He N H
12.(6分)(·江苏高考)氡222是一种天然放射性气体,被吸入后,会对人的呼吸系统造成辐射损伤.它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一.其衰变方程是Rn―→Po+______.已知Rn的半衰期约为3.8天,则约经过______天,16 g的Rn衰变后还剩1 g.
【解析】 根据质量数守恒和电荷数守恒可知空内应填He(或α),根据m=m0(),
解得t=3.8×4天=15.2天.
【答案】 He或α 15.2
13.(6分)(·上海高考)放射性元素2Po衰变为2Pb,此衰变过程的核反应方程是________;用此衰变过程中发出的射线轰击1F,可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子,此核反应过程的方程是________.
【解析】 根据核反应中的质量数、电荷数守恒规律,可以求出新生射线为He,另一粒子为H.方程式中一定要使用箭头,不能用等号.
【答案】 2Po―→2Pb+He
He+1F―→Ne+H
三、计算题(本题共3小题,共42分)
14.(12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,已知这杯溶液每分钟衰变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
==,
解得水库的存水量为Q=2.5×105 m3.
【答案】 2.5×105 m3
15.(14分)(·南京高二检测)我国自行设计并研制的“人造太阳”——托卡马克实验装置运行获得重大进展,这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列.该反应所进行的聚变过程是H+H―→He+n,反应原料氘(H)富存于海水中,而氚(H)是放射性元素,自然界中不存在,但可以通过中子轰击锂核(Li)的人工核转变得到.
(1)请把下列用中子轰击锂核(Li)产生一个氚核(H)和一个新核的人工核转变方程填写完整:________+n―→________+H.
(2)在(1)中,每产生1 g氚的同时有多少个Li核实现了核转变?(阿伏伽德罗常数NA取6.0×1023mol-1)
(3)一个氘核和一个氚核发生核聚变时,平均每个核子释放的能量为5.6×10-13J,求该核聚变过程中的质量亏损.
【解析】 (1)核反应方程为:Li+n―→He+H.
(2)因为1 g氚为mol,根据核反应方程,实现核转变的Li也为 mol,所以有2.0×1023个Li实现了核转变.
(3)根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2,核聚变反应中有5个核子参加了反应,5个核子释放总能量ΔE=5×5.6×10-13J=2.8×10-12J,所以质量亏损为Δm==kg=3.1×10-29kg.
【答案】 (1)Li He (2)2.0×1023个
(3)3.1×10-29kg
16.(16分)H的质量是3.016 050 u,质子的质量是1.007 277 u,中子的质量是1.008 665 u.则:
(1)一个质子和两个中子结合为氚核时,是吸收还是放出能量?该能量为多少?
(2)氚核的结合能和比结合能各是多少?
(3)如果这些能量是以光子形式放出的,则光子的频率是多少?
【解析】 (1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程式是H+2n―→H,反应前各核子总质量为mp+2mn=1.007 277 u+2×1.008 665 u=3.024 607 u
反应后新核的质量为mH=3.016 050 u
质量亏损为
Δm=3.024 607 u-3.016 050 u
=0.008 557 u
因反应前的总质量大于反应后的总质量,故此核反应为放出能量的反应.
释放的核能为ΔE=Δm×931.5 MeV=0.008 557×931.5 MeV=7.97 MeV
(2)氚核的结合能即为ΔE=7.97 MeV
它的比结合能为=2.66 MeV
(3)放出光子的频率为
ν== Hz=1.92×1021 Hz.
【答案】 (1)释放核能 7.97 MeV
(2)7.97 MeV 2.66 MeV
(3)1.92×1021 Hz