2020_2021学年高中物理第十九章原子核单元评估检测含解析新人教版选修3_5
文档属性
| 名称 | 2020_2021学年高中物理第十九章原子核单元评估检测含解析新人教版选修3_5 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 121.0KB | ||
| 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 | 2020-09-17 11:31:03 | ||
图片预览
文档简介
单元评估检测(第十九章)
一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分，其中1～9题为单选，10～12题为多选)
1．在下列四个核反应方程中，X表示中子的是( )
A.P＋Si＋X
B.N＋n→C＋X
C.Co→Ni＋X
D.Al＋He→P＋X
2．2018年6月5日是第47个世界环境日，“绿水青山就是金山银山”，中国向世界发出“绿色治理”的铿锵之音，中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%；为了实现负责任大国的承诺，我国新建了核电站．目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是( )
A.U→Th＋He
B.U＋n→Sr＋Xe＋10n
C.Na→Mg＋e
D.N＋He→O＋H
3．放射性元素钋(Po)发生衰变时，会产生He和一种未知粒子，并放出γ射线，其核反应方程为Po→
y82X＋He＋γ.下列说法正确的是( )
A.He的穿透能力比γ射线强
B．y＝206
C．X核的中子个数为126
D．这种核反应为β衰变
4．下列关于核反应方程及描述正确的是( )
A.H＋H→He＋n是α衰变方程
B．235
92U＋n→Xe＋Sr＋2n是核聚变方程
C.He＋Al→P＋n是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程
D.N＋He→O＋H是α衰变方程
5．关于重核的裂变，以下说法正确的是( )
A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应
C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减少
D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能
6．如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( )
A．①表示γ射线，③表示α射线
B．②表示β射线，③表示α射线
C．④表示α射线，⑤表示γ射线
D．⑤表示β射线，⑥表示α射线
7．一质量为M的矿石中含有放射性元素钚，其中钚238的质量为m，已知钚的半衰期为88年，那么下列说法中正确的是( )
A．经过176年后，这块矿石中基本不再含有钚
B．经过176年后，有m钚元素发生了衰变
C．经过264年后，钚元素的质量还剩m
D．经过88年后该矿石的质量剩下m
8．一个静止在磁场中的放射性同位素原子核P，放出一个正电子后变成原子核Si，下列各图中能近似反映正电子和Si核运动轨迹的是( )
9．太阳的能量来源于轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看作是4个氢核结合成1个氦核同时放出2个正电子，由表中数据可以算出该核聚变反应过程中释放的能量为(取1
u＝×10－26
kg)( )
粒子名称
质量/u
质子p
1.007
3
α粒子
4.001
5
电子e
0.000
55
中子n
1.008
7
A.1.33×10－20
J
B．1.33×10－12
J
C．4.0×10－20
J
D．4.0×10－12
J
10．朝鲜的“核危机”引起了全世界的瞩目，其焦点问题就是朝鲜生产供研制核武器用的钚239(Pu)，这种Pu可由铀239(U)经过衰变而产生．则下列判断中正确的是( )
A.Pu与U的核内具有相同的中子数
B.Pu与U的核内具有相同的核子数
C.U经过1次α衰变产生Pu
D.U经过2次β衰变产生Pu
11．我国秦山核电站第三期工程中有两组60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于U的裂变，下列说法正确的是( )
A.U原子核中有92个质子，143个中子
B.U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为U＋n―→Xe＋Sr＋2n
C.U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短
D．一个U裂变能放出200
MeV的能量，合3.2×10－11
J
12．14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5
700年．已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是( )
A．该古木的年代距今约5
700年
B．12C、13C、14C具有相同的中子数
C．14C衰变为14N的过程中放出β射线
D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
二、非选择题(本题共2个小题，共40分)
13．(20分)用一个中子轰击U，可发生裂变反应生成Ba和Kr，已知U的质量为235.043
9
u，Ba的质量为140.913
9
u，Kr的质量为91.897
3
u，中子质量为1.008
7
u.
(1)请写出裂变中的核反应方程；
(2)求一个U在裂变反应中释放的核能；
(3)1
g
U全部反应释放的能量为多少？
14．(20分)用速度几乎为零的慢中子轰击静止的硼核(B)，产生锂核(Li)和α粒子．已知中子质量mn＝1.008
665
u，硼核质量mB＝10.016
77
u，锂核质量mLi＝7.018
22
u，α粒子质量mα＝4.002
60
u.
(1)写出该反应的核反应方程；
(2)求出该反应放出的能量ΔE；
(3)若核反应中放出的能量全部变成生成核的动能，则锂核和α粒子的动能各是多少？(1
u相当于931.5
MeV)
单元评估检测(第十九章)
1．解析：A反应中的X表示正电子；B反应中的X表示质子；C反应中的X表示负电子；D反应中的X表示中子，故D正确．
答案：D
2．解析：现在的核电站用的是裂变反应获取能量，A是α衰变，错误；B是裂变反应，正确；C是β衰变，错误；D是发现质子的反应，错误．
答案：B
3．解析：He的穿透能力比γ射线弱，A错误；y＝210－4＝206.B正确；X核的中子个数为206－82＝124，C错误；题中的核反应为α衰变，D错误．
答案：B
4．解析：轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应称聚变反应，B错误；α衰变放出氦原子核，A、D错误；He＋Al→P＋n是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程，C正确．
答案：C
5．解析：根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程，其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量，A错误；链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积．如果体积小，中子从铀块中穿过，碰不到原子核，则链式反应不会发生，B错误；裂变反应遵循质量数和电荷数守恒，反应中核子数不变，C错误；重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，故重核裂变时要发生质量亏损，放出核能，D正确．
答案：D
6．解析：匀强电场中：①为β射线(带负电)．
②为γ射线(不带电)．
③为α射线(带正电)．
匀强磁场中：④为α射线(带正电)．
⑤为γ射线(不带电)．
⑥为β射线(带负电)．
答案：C
7．解析：半衰期表示有一半原子核发生衰变的时间，经过176年后，也就是2个半衰期，则还剩m质量的原子核没有发生衰变，A、B错误；经过264年后，也就是3个半衰期，钚元素的质量还剩m，C正确；经过88年后该矿石的质量减少不明显，钚238衰变生成的产物除放出射线外，其他产物还在矿石中，只是其中钚238的质量变成m，D错误．
答案：C
8．解析：衰变过程中动量守恒，放出的正电子的运动方向与Si核的运动方向一定相反，且它们都带正电，在洛伦兹力作用下运动轨迹是两个外切圆．由洛伦兹力提供向心力得qvB＝m，故半径r＝，衰变时放出的正电子获得的动量与反冲核Si的动量大小相等，因此在同一磁场中正电子和Si核做匀速圆周运动的半径与它们的电荷量成反比，即＝＝14，可见正电子运动形成的圆的半径较大．故选项B正确．
答案：B
9．解析：质量亏损Δm＝4mp－mα－2me，则释放的核能ΔE＝Δmc2＝(1.007
3×4－4.001
5－2×0.000
55)××10－26×(3×108)2
J≈4.0×10－12
J，故D正确，A、B、C错误．
答案：D
10．解析：Pu的核子数是239，中子数为239－94＝145，而U的核子数是239，中子数为239－92＝147，所以Pu与U的核内具有相同的核子数，不同的中子数，选项A错误，B正确；U经过1次α衰变，生成的新核的质子数为90，所以产生物不是Pu，选项C错误；根据质量数守恒和电荷数守恒可判断出，U经过2次β衰变后产生的新核是Pu，选项D正确．
答案：BD
11．解析：由U的质量数和电荷数关系易知A正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确；半衰期不受外界因素干扰，故C错误；因为200
MeV＝200×106×1.6×10－19
J＝3.2×10－11
J，所以D正确．
答案：ABD
12．解析：剩余的碳14占，表明经过了一个半衰期，A正确；碳14、13、12的质子数相同，质量数不同，中子数不同，B错误；碳14变为氮14，质量数未变，放出的是电子流，即β射线，C正确；半衰期不受外界环境影响，D错误．
答案：AC
13．解析：(1)根据质量数和电荷数守恒可得该核反应方程为：
U＋n→Ba＋Kr＋3n.
(2)反应前后质量亏损为：
Δm＝(235.043
9＋1.008
7－140.913
9－91.897
3－3×1.0087)
u＝0.215
3
u
根据1
u相当于931.5
MeV的能量可以求出释放的能量为：
ΔE＝0.215
3×931.5
MeV≈2×102
MeV
(3)1
g
U的物质的量：n＝≈4.3×10－3；
1
g
U的个数：
N＝4.3×10－3×6.02×1023≈2.59×1021个；
因此1
g
U完全裂变时释放的能量：
E＝2.59×1021×2×102
MeV＝5.18×1023MeV.
答案：见解析
14．解析：(1)核反应方程为
B＋n―→Li＋He.
(2)核反应过程中的质量亏损为
Δm＝(10.016
77
u＋1.008
665
u)－(7.018
22
u＋4.002
60
u)＝0.004
615
u
释放出的能量为
ΔE＝0.004
615×931.5
MeV≈4.3
MeV.
(3)根据动量守恒定律有mLivLi＝mαvα，
由动能定义式有EkLi＝mLiv，
Ekα＝mαv，
联立有＝＝，
根据能量守恒有EkLi＋Ekα＝ΔE＝4.3
MeV，
解得锂核和α粒子的动能分别为
EkLi≈1.56
MeV，Ekα≈2.74
MeV.
答案：(1)B＋n―→Li＋He
(2)4.3
MeV
(3)1.56
MeV 2.74
MeV
PAGE
-
7
-
一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分，其中1～9题为单选，10～12题为多选)
1．在下列四个核反应方程中，X表示中子的是( )
A.P＋Si＋X
B.N＋n→C＋X
C.Co→Ni＋X
D.Al＋He→P＋X
2．2018年6月5日是第47个世界环境日，“绿水青山就是金山银山”，中国向世界发出“绿色治理”的铿锵之音，中国承诺到2020年碳排放量下降40%～45%；为了实现负责任大国的承诺，我国新建了核电站．目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是( )
A.U→Th＋He
B.U＋n→Sr＋Xe＋10n
C.Na→Mg＋e
D.N＋He→O＋H
3．放射性元素钋(Po)发生衰变时，会产生He和一种未知粒子，并放出γ射线，其核反应方程为Po→
y82X＋He＋γ.下列说法正确的是( )
A.He的穿透能力比γ射线强
B．y＝206
C．X核的中子个数为126
D．这种核反应为β衰变
4．下列关于核反应方程及描述正确的是( )
A.H＋H→He＋n是α衰变方程
B．235
92U＋n→Xe＋Sr＋2n是核聚变方程
C.He＋Al→P＋n是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程
D.N＋He→O＋H是α衰变方程
5．关于重核的裂变，以下说法正确的是( )
A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B．中子从铀块中通过时，一定发生链式反应
C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减少
D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能
6．如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( )
A．①表示γ射线，③表示α射线
B．②表示β射线，③表示α射线
C．④表示α射线，⑤表示γ射线
D．⑤表示β射线，⑥表示α射线
7．一质量为M的矿石中含有放射性元素钚，其中钚238的质量为m，已知钚的半衰期为88年，那么下列说法中正确的是( )
A．经过176年后，这块矿石中基本不再含有钚
B．经过176年后，有m钚元素发生了衰变
C．经过264年后，钚元素的质量还剩m
D．经过88年后该矿石的质量剩下m
8．一个静止在磁场中的放射性同位素原子核P，放出一个正电子后变成原子核Si，下列各图中能近似反映正电子和Si核运动轨迹的是( )
9．太阳的能量来源于轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看作是4个氢核结合成1个氦核同时放出2个正电子，由表中数据可以算出该核聚变反应过程中释放的能量为(取1
u＝×10－26
kg)( )
粒子名称
质量/u
质子p
1.007
3
α粒子
4.001
5
电子e
0.000
55
中子n
1.008
7
A.1.33×10－20
J
B．1.33×10－12
J
C．4.0×10－20
J
D．4.0×10－12
J
10．朝鲜的“核危机”引起了全世界的瞩目，其焦点问题就是朝鲜生产供研制核武器用的钚239(Pu)，这种Pu可由铀239(U)经过衰变而产生．则下列判断中正确的是( )
A.Pu与U的核内具有相同的中子数
B.Pu与U的核内具有相同的核子数
C.U经过1次α衰变产生Pu
D.U经过2次β衰变产生Pu
11．我国秦山核电站第三期工程中有两组60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于U的裂变，下列说法正确的是( )
A.U原子核中有92个质子，143个中子
B.U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为U＋n―→Xe＋Sr＋2n
C.U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短
D．一个U裂变能放出200
MeV的能量，合3.2×10－11
J
12．14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5
700年．已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续减少．现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是( )
A．该古木的年代距今约5
700年
B．12C、13C、14C具有相同的中子数
C．14C衰变为14N的过程中放出β射线
D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
二、非选择题(本题共2个小题，共40分)
13．(20分)用一个中子轰击U，可发生裂变反应生成Ba和Kr，已知U的质量为235.043
9
u，Ba的质量为140.913
9
u，Kr的质量为91.897
3
u，中子质量为1.008
7
u.
(1)请写出裂变中的核反应方程；
(2)求一个U在裂变反应中释放的核能；
(3)1
g
U全部反应释放的能量为多少？
14．(20分)用速度几乎为零的慢中子轰击静止的硼核(B)，产生锂核(Li)和α粒子．已知中子质量mn＝1.008
665
u，硼核质量mB＝10.016
77
u，锂核质量mLi＝7.018
22
u，α粒子质量mα＝4.002
60
u.
(1)写出该反应的核反应方程；
(2)求出该反应放出的能量ΔE；
(3)若核反应中放出的能量全部变成生成核的动能，则锂核和α粒子的动能各是多少？(1
u相当于931.5
MeV)
单元评估检测(第十九章)
1．解析：A反应中的X表示正电子；B反应中的X表示质子；C反应中的X表示负电子；D反应中的X表示中子，故D正确．
答案：D
2．解析：现在的核电站用的是裂变反应获取能量，A是α衰变，错误；B是裂变反应，正确；C是β衰变，错误；D是发现质子的反应，错误．
答案：B
3．解析：He的穿透能力比γ射线弱，A错误；y＝210－4＝206.B正确；X核的中子个数为206－82＝124，C错误；题中的核反应为α衰变，D错误．
答案：B
4．解析：轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应称聚变反应，B错误；α衰变放出氦原子核，A、D错误；He＋Al→P＋n是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程，C正确．
答案：C
5．解析：根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程，其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量，A错误；链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积．如果体积小，中子从铀块中穿过，碰不到原子核，则链式反应不会发生，B错误；裂变反应遵循质量数和电荷数守恒，反应中核子数不变，C错误；重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，故重核裂变时要发生质量亏损，放出核能，D正确．
答案：D
6．解析：匀强电场中：①为β射线(带负电)．
②为γ射线(不带电)．
③为α射线(带正电)．
匀强磁场中：④为α射线(带正电)．
⑤为γ射线(不带电)．
⑥为β射线(带负电)．
答案：C
7．解析：半衰期表示有一半原子核发生衰变的时间，经过176年后，也就是2个半衰期，则还剩m质量的原子核没有发生衰变，A、B错误；经过264年后，也就是3个半衰期，钚元素的质量还剩m，C正确；经过88年后该矿石的质量减少不明显，钚238衰变生成的产物除放出射线外，其他产物还在矿石中，只是其中钚238的质量变成m，D错误．
答案：C
8．解析：衰变过程中动量守恒，放出的正电子的运动方向与Si核的运动方向一定相反，且它们都带正电，在洛伦兹力作用下运动轨迹是两个外切圆．由洛伦兹力提供向心力得qvB＝m，故半径r＝，衰变时放出的正电子获得的动量与反冲核Si的动量大小相等，因此在同一磁场中正电子和Si核做匀速圆周运动的半径与它们的电荷量成反比，即＝＝14，可见正电子运动形成的圆的半径较大．故选项B正确．
答案：B
9．解析：质量亏损Δm＝4mp－mα－2me，则释放的核能ΔE＝Δmc2＝(1.007
3×4－4.001
5－2×0.000
55)××10－26×(3×108)2
J≈4.0×10－12
J，故D正确，A、B、C错误．
答案：D
10．解析：Pu的核子数是239，中子数为239－94＝145，而U的核子数是239，中子数为239－92＝147，所以Pu与U的核内具有相同的核子数，不同的中子数，选项A错误，B正确；U经过1次α衰变，生成的新核的质子数为90，所以产生物不是Pu，选项C错误；根据质量数守恒和电荷数守恒可判断出，U经过2次β衰变后产生的新核是Pu，选项D正确．
答案：BD
11．解析：由U的质量数和电荷数关系易知A正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确；半衰期不受外界因素干扰，故C错误；因为200
MeV＝200×106×1.6×10－19
J＝3.2×10－11
J，所以D正确．
答案：ABD
12．解析：剩余的碳14占，表明经过了一个半衰期，A正确；碳14、13、12的质子数相同，质量数不同，中子数不同，B错误；碳14变为氮14，质量数未变，放出的是电子流，即β射线，C正确；半衰期不受外界环境影响，D错误．
答案：AC
13．解析：(1)根据质量数和电荷数守恒可得该核反应方程为：
U＋n→Ba＋Kr＋3n.
(2)反应前后质量亏损为：
Δm＝(235.043
9＋1.008
7－140.913
9－91.897
3－3×1.0087)
u＝0.215
3
u
根据1
u相当于931.5
MeV的能量可以求出释放的能量为：
ΔE＝0.215
3×931.5
MeV≈2×102
MeV
(3)1
g
U的物质的量：n＝≈4.3×10－3；
1
g
U的个数：
N＝4.3×10－3×6.02×1023≈2.59×1021个；
因此1
g
U完全裂变时释放的能量：
E＝2.59×1021×2×102
MeV＝5.18×1023MeV.
答案：见解析
14．解析：(1)核反应方程为
B＋n―→Li＋He.
(2)核反应过程中的质量亏损为
Δm＝(10.016
77
u＋1.008
665
u)－(7.018
22
u＋4.002
60
u)＝0.004
615
u
释放出的能量为
ΔE＝0.004
615×931.5
MeV≈4.3
MeV.
(3)根据动量守恒定律有mLivLi＝mαvα，
由动能定义式有EkLi＝mLiv，
Ekα＝mαv，
联立有＝＝，
根据能量守恒有EkLi＋Ekα＝ΔE＝4.3
MeV，
解得锂核和α粒子的动能分别为
EkLi≈1.56
MeV，Ekα≈2.74
MeV.
答案：(1)B＋n―→Li＋He
(2)4.3
MeV
(3)1.56
MeV 2.74
MeV
PAGE
-
7
-