鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第三册 第5章 章末检测（五）word含解析

章末检测(五)
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分。其中1～7题为单项选择题，8～12题为多项选择题)
1.在人类认识原子与原子核结构的过程中，符合物理学史的是(　　)
A.查德威克通过研究阴极射线发现了电子
B.汤姆孙首先提出了原子的核式结构学说
C.居里夫人首先发现了天然放射现象
D.卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子
解析　汤姆孙研究阴极射线发现了电子，A错误；卢瑟福首先提出了原子的核式结构学说，B错误；贝克勒尔首先发现了天然放射现象，C错误。
答案　D
2.下列与α粒子相关的说法中正确的是(　　)
A.天然放射现象中产生的α射线速度与光速相当，穿透能力很强
B.U(铀238)核放出一个α粒子后就变为Th(钍234)核
C.高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为He＋N→O＋n
D.丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型
解析　α粒子的速度是，A错误；根据核反应遵循的电荷数守恒、质量数守恒可知，B正确，C错误；D项中应是卢瑟福，D错误。
答案　B
3.对结合能、比结合能的认识，下列说法正确的是(　　)
A.结合能是原子核具有的能量
B.自由核子结合为原子核时，一定释放能量
C.结合能越大的原子核越稳定
D.比结合能越大的原子核的质量数越大
解析　由自由核子结合成原子核的过程中，释放出能量，反之，将原子核分开变为自由核子需要赋予相应的能量，该能量即为结合能，故A错误，B正确；核子较多的原子核的结合能大，但它的比结合能不一定大，比结合能的大小反映了原子核的稳定性，故C、D错误。
答案　B
4.铀裂变的产物之一氪90(Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的
锆90(Zr)，这些衰变是(　　)
A.1次α衰变，6次β衰变 B.4次β衰变
C.2次α衰变 D.2次α衰变，2次β衰变
解析　原子核每经过一次α衰变，质量数减少4，电荷数减少2；每经过一次
β衰变，电荷数增加1，质量数不变。α衰变的次数为n＝＝0(次)，β衰变的次数为m＝40－36＝4(次)。
答案　B
5.典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个中子；核反应方程是U＋n→
Ba＋Kr＋xn，铀235质量为m1，中子质量为m2，钡144质量为m3，氪89质量为m4，下列说法正确的是(　　)
A.该核反应类型属于人工转变
B.该反应放出能量(m1－xm2－m3－m4)c2
C.x的值为3
D.该核反应比聚变反应对环境的污染较小
解析　该核反应是核裂变，不是人工转变，故A错误；核反应方程U＋n→Ba＋Kr＋xn中根据质量数守恒，有：235＋1＝144＋89＋x，解得x＝3；根据爱因斯坦质能方程，该反应放出的能量为：ΔE＝Δm·c2＝(m1＋m2－m3－m4－3m2)c2＝(m1－m3－m4－2m2)c2，故B错误，C正确；该核反应生成两种放射性元素，核污染较大，故D错误。
答案　C
6.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　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。
答案　A
7.在匀强磁场中有一个静止的氡原子核(Rn)，由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42∶1，如图所示，那么氡核的衰变方程应为(　　)
A.Rn→Fr＋e B.Rn→Po＋He
C.Rn→At＋e D.Rn→At＋H
解析　由于粒子与反冲核的径迹是外切的，根据左手定则可知，该粒子一定带正电。由于粒子与反冲核的动量大小相等，据r＝，又由已知大圆与小圆的直径之比为42∶1，所以粒子与反冲核的电荷量之比为1∶42，故B正确。
答案　B
8.以下关于天然放射现象，叙述正确的是(　　)
A.若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将变短
B.β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
C.α射线是原子核衰变产生的，它有很强的电离作用
D.γ射线是原子核产生的，它是能量很大的光子流
解析　半衰期与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，半衰期不变，故A错误；β衰变所释放的电子是从原子核内释放出的电子，故B错误；α射线是原子核衰变产生的，是氦的原子核，它有很强的电离作用，穿透能力很弱，选项C正确；γ射线是原子核发生α或β衰变时产生的，它是能量很大的光子流，选项D正确。
答案　CD
9.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大核电站建设。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质子
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　根据“电荷数”守恒，可知A正确；半衰期是对大量原子的统计规律，所以B错误；放出能量质量减少，C错误；γ光子穿透能力很强，D正确。
答案　AD
10.科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→He＋H＋4.9 MeV和H＋H→He＋X＋17.6 MeV，下列表述正确的有(　　)
A.X是中子
B.Y的质子数是3，中子数是6
C.两个核反应都没有质量亏损
D.氘和氚的核反应是核聚变反应
解析　核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒，则由H＋H→He＋X＋
17.6 MeV知X为n，由X＋Y→He＋H＋4.9 MeV知Y为Li，其中Y的质子数是3，中子数也是3，选项A正确，B错误；两个核反应都释放出核能，故都有质量亏损，选项C错误；X＋Y→He＋H＋4.9 MeV是原子核的人工转变，H＋H→He＋n＋17.6 MeV为轻核聚变，选项D正确。
答案　AD
11.一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，下列说法不正确的是(　　)
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
解析　静止的铀核在α衰变过程中，满足动量守恒的条件，根据动量守恒定律得pTh＋pα＝0，即钍核的动量和α粒子的动量大小相等，方向相反，选项B正确；根据Ek＝可知，选项A错误；半衰期是统计规律，对于一个铀核衰变不适用，选项C错误；铀核在衰变过程中，伴随着一定的能量放出，即衰变过程中有一定的质量亏损，故衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项D错误。
答案　ACD
12.原子核的平均结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有(　　)
A.He核的结合能约为14 MeV
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
解析　由题图图像可知He核的结合能约为28 MeV，A项错误；He核比Li核的平均结合能大，故He核比Li核稳定，B项正确；两个H核结合成He核时平均结合能增大，释放能量，C项正确；U核中核子的平均结合能比Kr核中的小，D项错误。
答案　BC
二、非选择题(共4个题，共40分)
13.(8分)2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严重的核泄漏事故。在泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射。在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs的衰变过程，它们分别是________和________(填入正确选项前的字母)。131I和137Cs原子核中的中子数分别是________和________。
A.X1→Ba＋n B.X2→Xe＋e
C.X3→Ba＋e D.X4→Xe＋H
解析　衰变的种类有α衰变和β衰变两类，衰变中放出的粒子是氦核或电子而不会是质子或中子，故A、D错误；或从质量数守恒可知X1、X4的质量数分别是138、132，故它们不会是131I和137Cs的衰变。由质量数守恒和电荷数守恒可知X2、X3分别是I、Cs，而中子数等于质量数与核电荷数的差值，故它们的中子数分别为78、82。
答案　B　C　78　82
14.(10分)一小瓶含有放射性同位素的液体，它每分钟衰变6 000次，若将它注射到一位病人的血管中，15 h后从该病人身上抽取10 mL血液，测得血样每分钟衰变2次。已知这种同位素的半衰期为5 h，此病人全身血液总量为多少L。
解析　两次测量的时间间隔为15 h，即3个半衰期。第一次测量时每分钟衰变6 000次，3个半衰期后，每分钟衰变次数应为＝750(次)，现10 mL血液中每分钟衰变2次，故血液总量应是×10 mL＝3 750 mL＝3.75 L。
答案　3.75 L
15.(10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2位有效数字)
(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，mHe∶mO∶mp＝4∶17∶1
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
16.(12分)一个静止的镭核Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核Rn。已知镭核226质量为226.025 4 u，氡核222质量为222.016 3 u，放出粒子的质量为4.002 6 u，1 u相当于931.5 MeV的能量。
(1)写出核反应方程；
(2)求镭核衰变放出的能量；
(3)若衰变放出的能量均转变为氡核和放出粒子的动能，求放出粒子的动能。
解析　(1)核反应方程为Ra→Rn＋He。
(2)镭核衰变放出的能量为ΔE＝Δm·c2
＝(226.025 4－4.002 6－222.016 3)×931.5 MeV
≈6.05 MeV。
(3)镭核衰变前静止，镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得mRnvRn－mαvα＝0①
又因为衰变放出的能量均转变为氡核和α粒子的动能，则ΔE＝mRnv＋mαv②
由①②可得
Ekα＝·ΔE＝×6.05 MeV≈5.94 MeV。
答案　(1)Ra→Rn＋He　(2)6.05 MeV (3)5.94 MeV