人教版高二物理选修3-5 第十九章 原子核单元过关检测试题

人教版高中物理选修3—5第十九章《原子核》
单元过关检测试题
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分．其中1～8题为单项选择题，9～12题为多项选择题)
1．下列现象中，与原子核内部变化有关的是(　　)
A．α粒子散射现象
B．天然放射现象
C．光电效应现象
D．原子发光现象

2． 2017年11月17日，“中国核潜艇之父”——黄旭华获评全国道德模范，颁奖典礼上，习总书记为他“让座”的场景感人肺腑．下列有关核反应的说法错误的是(　　)
A．目前核潜艇是利用重核裂变提供动力
B．重核裂变反应中一定有质量亏损
C.U＋n→Xe＋Sr＋dn，式中d＝2
D．铀核裂变后生成的新核比铀核的比结合能小

3．“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风．下列核反应方程中，属于研究“两弹”的基本核反应方程的是(　　)
①N＋He→O＋H　②U＋n→Sr＋Xe＋10n　③U→Th＋He　④H＋H→
He＋n
A．①② B．②③ C．②④ D．③④

4． 1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋Al→n＋X.X的原子序数和质量数分别为(　　)
A．15和28 B．15和30
C．16和30 D．17和31

5．在很多装饰材料中，都不同程度地含有放射性元素．下列说法正确的是(　　)
A．α射线、β射线和γ射线都是电磁波
B．在α、β、γ三种射线中，γ射线的电离能力最强
C．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后一定只剩下1个氡原子核
D．放射性元素发生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

6．如图所示，国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台．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
B.Al俘获一个α粒子，产生P并放出一个粒子
C.B俘获一个质子，产生Be并放出一个粒子
D.Li俘获一个质子，产生He并放出一个粒子

7.一个静止的铀核，放在匀强磁场中，发生一次α衰变后变为钍核，α粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动．某同学作出如图2所示运动径迹示意图，以下判断正确的是(　　)

A．1是α粒子的径迹，2是钍核的径迹
B．1是钍核的径迹，2是α粒子的径迹
C．3是α粒子的径迹，4是钍核的径迹
D．3是钍核的径迹，4是α粒子的径迹

8．下列说法正确的是(　　)
A．铀238发生α衰变变成钍234时，α粒子与钍234的质量之和等于铀238的质量
B．铀238发生α衰变变成钍234时，α粒子与钍234的结合能之和一定大于铀238的结合能
C．β衰变中释放的β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚形成的高速电子
D．核反应方程N＋He→O＋X中，X是中子且核反应过程中系统动量守恒

9.放射性元素U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成Bi，而Bi可以经一次衰变变成X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成Tl，X和Tl最后都变成Pb，衰变路径如图所示．则(　　)

A．a＝82，b＝211
B.Bi→X是β衰变，Bi→Tl是α衰变
C.Bi→X是α衰变，Bi→Tl是β衰变
D.Tl经过一次β衰变变成Pb

10．一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为U→Th＋He，下列说法错误的是(　　)
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

11．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做是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(1u相当于931.5MeV的能量)，以下说法中正确的是(　　)
粒子名称 质子p α粒子 电子e 中子n
质量/u 1.0073 4.0015 0.00055 1.0087

A.核反应方程式为4H―→He＋2　0＋1e
B．核反应方程式为4H―→He＋2　0－1e
C．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损为0.0266u
D．聚变反应过程中释放的能量约为24.8MeV

12．原子核的比结合能曲线如图4所示．根据该曲线，下列判断正确的有(　　)

A.He核的结合能约为14MeV
B.He核比Li核更稳定
C.两个H核结合成He核时释放能量
D.U核中核子的平均结合能比Kr核中的大

二、填空题(本题共2小题，共12分)
13．(6分)(2018·南开中学月考)不同的原子核的比结合能是不一样的，比结合能________(填“越大”或“越小”)的原子核越稳定，氘核和氚核聚变的核反应方程为H＋H→He＋n，已知H的比结合能是2.78MeV，H的比结合能是1.09MeV，He的比结合能是7.03MeV，则该核反应所________(填“释放”或“吸收”)的能量为______MeV.





14．(6分) 2015年诺贝尔物理学奖授予一名日本科学家和一名加拿大科学家，以表彰他们发现并证明了中微子(v)振荡现象，揭示出中微子无论多小都具有质量，这是粒子物理学历史性的发现．已知中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程为v＋Cl→Ar＋B.上述核反应中B粒子为________．已知Cl核的质量为36.95658u，Ar核的质量为36.95691u，B粒子的质量为0.00055u,1u相当于931.5MeV的能量．根据以上数据，可以判断参与上述反应的中微子的最小能量为________MeV.(结果保留两位有效数字)






三、计算题(本题共4小题，共40分)
15．一静止的U核经一次α衰变成为一个新核，释放出的总动能为4.76MeV.问此衰变后新核的动能为多少？







16．用速度大小为v的中子轰击静止的锂核(Li)，发生核反应后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8，中子的质量为m，质子的质量可近似看成m，光速为c.
(1)写出核反应方程．
(2)求氚核与α粒子的速度大小．
(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求出质量亏损．






17．一个静止的铀核U(原子质量为232.0372u)放出一个α粒子(原子质量为4.0026u)后衰变成钍核Th(原子质量为228.0287u)．已知1u相当于931.5MeV的能量(结果保留三位有效数字)．
(1)写出铀核的衰变反应方程；
(2)算出该衰变反应中释放出的核能；
(3)若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？






18.如图甲所示，静止在匀强磁场中的Li核俘获一个速度为v0＝7.7×104m/s的中子而发生核反应，即Li＋n―→H＋He，若已知He的速度v2＝2.0×104m/s，其方向与反应前中子速度方向相同，试求：

(1)H的速度大小和方向；
(2)在图乙中，已画出并标明两粒子的运动轨迹，请计算出轨道半径之比；
(3)当He旋转三周时，粒子H旋转几周？









参考答案
1B 2D 3C 4B 5D 6B 7B 8 B 9BD 10ACD 11ACD 12BC
13. 答案　越大　释放　17.6(每空2分)
解析　比结合能用于表示原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核越稳定．
聚变反应前H和H的总结合能为
E1＝(1.09×2＋2.78×3)MeV＝10.52MeV，
反应后生成的氦核的结合能为E2＝7.03×4MeV＝28.12MeV，
所以该核反应释放的能量ΔE＝E2－E1＝(28.12－10.52)MeV＝17.6MeV.
14. 答案　电子(或e)　0.82(每空3分)
解析　根据质量数与电荷数守恒，核反应方程为
v＋Cl→Ar＋e.
反应过程需要的最小能量为ΔE＝Δmc2＝(36.95691u＋0.00055u－36.95658u)c2，根据1u相当于931.5MeV的能量，解得ΔE≈0.82MeV，所以中微子的能量最小为0.82MeV.
15. 答案　0.08MeV
解析　设新核为X，据题意知此α衰变的衰变方程为
U→X＋He(2分)
根据动量守恒定律得mαvα＋mXvX＝0(2分)
由题设条件知
mαv＋mXv＝Ek(2分)
＝(2分)
联立解得mXv＝Ek(2分)
代入数据得X核的动能为mXv＝0.08MeV.(1分)
16. 答案　(1)n＋Li→H＋He
(2)v　v　(3)
解析　(1)根据质量数守恒与电荷数守恒，核反应方程为
n＋Li→H＋He.(3分)
(2)设中子的初速度方向为正方向，氚核的速度大小为v1，α粒子的速度大小为v2，
由动量守恒定律得mv＝－3mv1＋4mv2(3分)
由题意得v1∶v2＝7∶8
解得v1＝v，v2＝v.(2分)
(3)氚核和α粒子的动能之和为
Ek＝×3mv＋×4mv＝mv2(2分)
释放的核能为
ΔE＝Ek－Ekn＝mv2－mv2＝mv2(2分)
由爱因斯坦质能方程得，质量亏损为
Δm＝＝.(2分)
17. 答案　(1)U―→Th＋He　(2)5.50MeV
(3)5.41MeV
解析　(1)U―→Th＋He(3分)
(2)质量亏损
Δm＝mU－mα－mTh＝0.0059u(2分)
ΔE＝Δmc2＝0.0059×931.5MeV≈5.50MeV(3分)
(3)衰变前后系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等、方向相反，即
pTh＋(－pα)＝0(2分)
由动能和动量的关系得
EkTh＝(1分)
Ekα＝(1分)
由能量守恒得
EkTh＋Ekα＝ΔE，(1分)
所以α粒子获得的动能
Ekα＝·ΔE≈5.41MeV.(2分)
18.答案　(1)1.0×103m/s，方向与v0相反 (2)3∶40　 (3)2周
解析　(1)反应前后动量守恒：m0v0＝m1v1＋m2v2(v1为氚核速度，m0、m1、m2分别代表中子、氚核、氦核质量)
代入数值可解得：
v1＝－1.0×103m/s，方向与v0相反．
(2)H和He在磁场中均受洛伦兹力，做匀速圆周运动的半径之比
r1∶r2＝∶＝3∶40.
(3)H和He做匀速圆周运动的周期之比
T1∶T2＝∶＝3∶2
所以它们的旋转周数之比：
n1∶n2＝T2∶T1＝2∶3，即He旋转三周，H旋转2周．