章末过关检测(五)
(时间：60分钟，满分：100分)
一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)
1．关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( )
A.U―→Th＋He 是α衰变
B.N＋He―→O＋H 是β衰变
C.H＋H―→He＋n 是重核聚变
D.Se―→Kr＋2e 是重核裂变
解析：选A.B选项错误，这是卢瑟福发现质子的核反应；C选项错误，这是轻核聚变；D选项错误，这是β衰变．A选项正确．
2．正电子是电子的反粒子，它跟普通电子的电量相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质.1997年初和年底，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布：他们分别制造出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步．你推测反氢原子的结构是( )
A．由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
B．由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成
C．由一个不带电的中子与一个带负电荷的电子构成
D．由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
解析：选B.反氢原子的结构应该是反质子与反电子组成，即一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成．
3．原子核聚变可给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量．这几种反应的总效果可以表示为
6H―→kHe＋dH＋2n＋43.15 MeV
由平衡条件可知( )
A．k＝1，d＝4
B．k＝2，d＝2
C．k＝1，d＝6
D．k＝2，d＝3
解析：选B.核反应的基本规律是质量数和电荷数守恒，所以6×2＝4k＋d＋2，6×1＝2k＋d，解得k＝2，d＝2，因此B选项正确．
4．关于铀核裂变，下述说法正确的是( )
A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核
B．铀核裂变时还能同时释放2～3个中子
C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好使用铀238
D．铀块的体积对产生链式反应无影响
解析：选B.铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是多种多样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块并释放出几个中子，铀235受到中子的轰击时裂变的概率大，且可以俘获各种能量的中子而引起裂变；而铀238只有俘获能量在1 MeV以上的中子时才能引起裂变，且裂变的概率小．引起链式反应，必须使铀块体积超过临界体积．故B选项正确．
5．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为
H＋C→N＋Q1，H＋N→C＋X＋Q2方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：
原子核 H He He C N N
质量/u 1.007 8 3.016 0 4.002 6 12.000 0 13.005 7 15.000 1
以下推断正确的是( )
A．X是He，Q2＞Q1
B．X是He，Q2＞Q1
C．X是He，Q2＜Q1
D．X是He，Q2＜Q1
解析：选B.H＋C→N中质量亏损为Δm1＝(1.007 8＋12.000 0－13.005 7) u＝0.002 1 u，根据电荷数守恒和质量数守恒可知H＋N→C＋X中X的电荷数为2、质量数为4，质量亏损为Δm2＝(1.007 8＋15.000 1－12.000 0－4.002 6) u＝0.005 3 u，根据爱因斯坦的质能方程可知Q1＝Δm1c2、Q2＝Δm2c2，则Q1＜Q2.
6．静止的镭核Ra发生α衰变，释放出的α粒子的动能为E0，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，则衰变过程中总的质量亏损是( )
A. B.
C. D.
解析：选B.Ra―→Rn＋He，由动能守恒知，氡核和氦核的动量大小相等，设为p，两个原子核的动能分别为ERn、E0，有222mERn＝p2，4mE0＝p2，所以：4E0＝222ERn，核反应释放的总能量为E＝E0＋ERn＝E0＋E0＝E0，由爱因斯坦质能方程E0＝Δmc2，得Δm＝.故B正确．
二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)
7．关于聚变，以下说法中正确的是( )
A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时释放出能量
B．同样质量的物体发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大好多倍
C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积
D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能
解析：选BD.两个轻核聚合为较大质量的原子核就可释放能量但不一定是中等质量的核，故A项错误；聚变反应放出的能量比同样质量的物质裂变时放出的能量大得多，这点我们由聚变反应的特点就可以知道，故B正确；裂变反应的条件是裂变物质的体积达到临界体积，而聚变反应的条件是原子核间距达到10－15 m，故要求有足够大的动能才能克服原子间的斥力做功，故C错误，D正确．
8．在下列四个方程中，x1、x2、x3和x4各代表某种粒子，以下判断中正确的是( )
①U＋n→Sr＋Xe＋3x1
②H＋x2→He＋n
③U→Th＋x3
④Mg＋He→Al＋x4
A．x1是中子 B．x2是质子
C．x3是α粒子 D．x4是氘核
解析：选AC.由质量数和电荷数守恒可得x1的质量数为1，电荷数为0，是中子，A正确；x2的质量数为2，电荷数为1，是氘核，B错误；x3的质量数为4，电荷数为2，是α粒子，C正确．x4的质量数为1，电荷数为1，是质子，D错误．
9．我国科技工作者分别在1964年、1967年成功爆炸了我国第一颗原子弹和氢弹．下列核反应方程中可表示两弹的爆炸原理的是( )
A.N＋He―→O＋H
B.U＋n―→Sr＋Xe＋7n
C.U―→Th＋He
D.H＋H―→He＋n
解析：选BD.原子弹是利用核裂变反应，而氢弹是利用核聚变反应，故B项对应原子弹的爆炸原理，D项对应氢弹的爆炸原理；A项为人工核转变，C项为核衰变反应，不符合要求，故本题应选B、D.
10．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次放电．下列关于“人造太阳”的说法正确的是( )
A．“人造太阳”的核反应方程是H＋H→He＋n
B．“人造太阳”的核反应方程是92U＋n→56Ba＋Kr＋3n
C．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc2
D．“人造太阳”核能大小的计算公式是E＝mc2
解析：选AC.“人造太阳”发生的是氢核聚变，所以核反应方程式为H＋H→He＋n，而B选项中的核反应是核裂变，故错误；“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc2，而核能大小的计算公式为E＝mc2，D错误，故选项A、C正确．
三、非选择题(本题共3小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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)
11．(12分)2013年2月12日朝鲜进行了第三次核试验，韩美情报部门通过氙(Xe)和氪(Kr)等放射性气体，判断出朝鲜使用的核原料是铀(U)还是钚(Pu)，若该实验的核原料是U，则
(1)完成核反应方程式U＋n→Sr＋Xe＋________．
(2)本次核试验释放的能量大约相当于7 000吨TNT的能量，已知铀核的质量为m1、中子的质量为m2、锶(Sr)核的质量为m3、氙(Xe)核的质量为m4，光速为c.求一个U原子裂变释放的能量．
解析：(1)根据质量数、电荷数守恒可得该核反应方程为U＋n→Sr＋Xe＋10n.
(2)该核反应过程质量亏损Δm＝m1－m3－m4－9m2，由爱因斯坦质能方程有ΔE＝Δmc2＝(m1－m3－m4－9m2)c2.
答案：(1)10n (2)(m1－m3－m4－9m2)c2
12．(12分)假设某航空母舰的动力来自核反应堆，其中主要的核反应方程式是U＋n→Ba＋Kr＋( )n.
(1)在括号内填写n前的系数；
(2)用m1、m2、m3分别表示U、Ba、Kr核的质量，m表示中子的质量，则上述反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能ΔE是多少？
(3)假设核反应堆的功率P＝6.0×105 kW，若一个铀235核裂变产生的能量为2.8×10－11 J，则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少kg铀235？(铀235的摩尔质量M＝0.235 kg/mol，一个月约为t＝2.6×106 s，阿伏伽德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1，计算结果保留两位有效数字)
解析：(1)由电荷数守恒和质量数守恒可知n前的系数为3.
(2)ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3－2m)c2.
(3)一个月内核反应产生的总能量为E＝Pt，
同时E＝NAΔE，解得m＝≈22 kg.
答案：(1)3 (2)(m1－m2－m3－2m)c2 (3)22 kg
13．(16分)如图所示，有界的匀强磁场磁感应强度为B＝0.05 T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界．在磁场A处放一个放射源，内装Ra，放出某种放射线后衰变成Rn.
(1)写出上述衰变方程．
(2)若A处距磁场边界MN的距离OA＝1.0 m时，放在MN左侧边缘的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器距过OA的直线1.0 m．求一个静止Ra核衰变过程中释放的核能有多少？(取1 u＝1.6×10－27 kg，e＝1.6×10－19 C，结果保留三位有效数字)
解析：(1)Ra比Rn电荷数多2个，质量数多4个，则该衰变为α衰变，方程为Ra―→Rn＋He.
(2)衰变过程中释放的α粒子在磁场中做匀速圆周运动，半径R＝1.0 m，由2evB＝得
α粒子的速度v＝
衰变过程中系统动量守恒，Rn、He质量分别为222 u、4 u，则222 u×v′＝4 u×v
得Rn的速度v′＝v，
释放的核能E＝×222 u×v′2＋×4 u×v2＝
代入数据解得E＝2.04×10－14 J.
答案：(1)Ra―→Rn＋He
(2)2.04×10－14 J
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(共32张PPT)
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