高中物理 第十九章 原子核章末质量评估 新人教版选修35

6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 第十九章第十九章 原子核原子核 章末质量评估(四) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、单项选择题(本大题共 10 小题，每小题 3 分，共 30 分每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确) 1.下列关于放射线的说法中不正确的是（ ） A.放射线可以用来进行工业探伤 B.放射线可以使细胞发生变异 C.放射同位素可以用来做示踪原子 D.放射线对人体无害 解析： 射线具有比较强的穿透性，可以用来进行工业探伤.所以 A 选项是正确的；射线具有比较高的能量，可以使细胞发生变异，对人体有害，所以 B 选项是正确的，D 错误；放射性同位素可以利用它的放射性的特点，用来做示踪原子.所以 C 选项是正确的，本题选择不正确的，所以本题答案是 D. 答案：D 2.下列所述不正确的是（ ） A.强子是参与强相互作用的粒子 B.轻子是不参与强相互作用的粒子 C.目前发现的轻子只有 8 种 D.夸克有 6 种，它们带的电荷量分别为元电荷的23或13 解析：根据作用力的不同，粒子分为强子、轻子和传播子三大类.强子就是所有参与强力作用的粒子的总称.轻子就是只参与弱力、电磁力和引力作用，而不参与强相互作用的粒子的总称.目前发现的轻子只有 6 种，分别是电子、电子中微子、子、子中微子、子和子中微子，C 是错误的.因选不正确的，故选 C. 答案：C 3.原子核234 90Th 表示（ ） A.核外有 90 个电子 B.核内有 234 个质子 C.核内有 144 个中子 D.核内有 90 个核子 解析：原子核234 90Th 其中 234 是质量数，90 是电荷数，所以 Th 内有 90 个质子，中子数 23490144 个，质子和中子统称为核子，所以核内有 234 个核子，故 C 正确；A、B、D错误. 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 答案：C 4科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦 3)，它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为：32He32He211H42He.关于32He 聚变下列表述正确的是( ) A聚变反应不会释放能量 B聚变反应产生了新的原子核 C聚应反应没有质量亏损 D目前核电站都采用32He 聚变反应发电 解析：由于核聚变过程中存在质量亏损，故 C 错误；根据爱因斯坦质能方程Emc2可以判断核聚变会释放能量，故 A 错误；由于该核反应的生成物有42He 和11H，故该反应产生了新的原子核，故 B 正确；目前的核电站都采用了 U235 的核裂变，而核聚变仍处于实验阶段，故 D 错误故选 B. 答案：B 5下列说法中正确的是( ) A核反应堆是人工控制链式反应的装置 B.235 92U10n140 54Xe9438Srd10n，式中d3 C 衰变中产生的 射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的 D4 个放射性元素的原子核经过一个半衰期后一定还剩下 2 个没有发生衰变 解析：核电站的核心是核反应堆，核反应堆中核的链式反应可以在人工控制下进行，A项正确；根据核反应前后电荷数守恒规律，B 选项中的d2，B 项不正确； 衰变是原子核内释放出电子的核反应，不是核外电子的逃逸，C 项不正确；4 个放射性元素的原子核经过一个半衰期后，衰变的结果有多种情况，半衰期是对大量原子核的行为的统计预测，对几个核的衰变无法预测，D 项不正确 答案：A 6.某核反应方程为21H31H42HeX.已知（1 u931 Mev） ，21H 的质量为 2.0136 u，31H 的质量为 3.018 0 u，42H 的质量为 4.002 6 u，X 的质量为 1.008 7 u，则下列说法中正确的是（ ） A.X 是中子，该反应释放能量，放出 18.271016J 能量 B.X 是中子，该反应释放能量，放出 18.90 MeV 能量 C.X 是质子，该反应吸收能量，吸收 18.90 MeV 能量 D.X 是中子，该反应吸收能量，吸收 18.271016J 能量 解析：某核反应方程为21H31H32HeX.根据核反应方程质量数和核电荷数守恒得：X 的质量数为 1，核电荷数为 0.所以 X 是中子.反应前质量为 2.013 6 u3.018 u5.031 6 u.反应后质量为 4.002 6 u1.008 7 u5.0113 u.所以该反应释放能量，放出的能量为E6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 mc2（5.031 65.011 3）931 MeV18.90 MeV，B 正确. 答案：B 7下面列出的是一些核反应方程：3015P3014SiX，94Be21H10 5BY，42He42He73LiZ，其中( ) AX 是质子，Y 是中子，Z 是正电子 BX 是正电子，Y 是质子，Z 是中子 CX 是中子，Y 是正电子，Z 是质子 DX 是正电子，Y 是中子，Z 是质子 解析：根据质量数和电荷数守恒，可知 X 为正电子，Y 为中子，Z 为质子，故 D 正确 答案：D 8原子核聚变可望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，放出热量这几种反应的总效果可以表示为 621H k42Hed11H210n43.15 MeV 由平衡条件可知( ) Ak1，d4 Bk2，d2 Ck1，d6 Dk2，d3 解析：根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒得 124kd2， 62kd. 解得k2，d2. 答案：B 9 一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核， 同时辐射一个 光子 已知质子、 中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3， 普朗克常量为h， 真空中的光速为c.下列说法正确的是( ) A核反应方程是11H10n31H B聚变反应中的质量亏损mm1m2m3 C辐射中的 光子的能量E(m3m1m2)c D 光子的波长h（m1m2m3）c2 解析：根据核反应过程中的质量数守恒、电荷数守恒可知核反应方程为：11H10n21H，故选项 A 错误；聚变过程中辐射出 光子，质量亏损mm1m2m3，故选项 B 正确；由质能方程知，辐射出的 光子的能量E(m1m2m3)c2，故选项 C 错误；由Ehc知，光子的波长hm1m2m3c，故选项 D 错误 答案：B 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 10一个原来静止的238U 核发生 衰变，它的两个产物在垂直于它们速度方向的匀强磁场中运动，它们的轨迹和运动方向(图中用箭头表示)可能是下列图中的(图中半径大小没有按比例画)( ) 解析：由于发生的是 衰变，产物是两个带正电的粒子，根据动量守恒定律Mv1mv0，可得这两个新核的运动方向相反，受到的洛伦兹力方向相反，即轨迹应该是外切圆，再利用左手定则判断洛伦兹力的方向，故 D 项正确 答案：D 二、多项选择题(本大题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分在每小题给出的四个选项中有多个选项正确，全部选对得 4 分，漏选得 2 分，错选或不选得 0 分) 11我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应方程有： (1)235 92U10n9038Sr136 54Xek10n (2)21H31H42Hed10n 关于这两个方程的下列说法，正确的是( ) A方程(1)中k10，方程(2)中d1 B方程(2)是氢弹涉及的核反应方程 C方程(1)属于轻核聚变 D方程(2)属于衰变 解析：由电荷数和质量数守恒，可知(1)中 235190136k，得k10；(2)中 234d，得d1，故 A 正确；(1)属于重核裂变，是原子弹的一个反应方程式，(2)属于轻核聚变，是氢弹涉及的核反应方程故 B 正确 答案：AB 12.某实验室工作人员，用初速度为v00.09c（c为真空中的光速）的粒子，轰击静止在匀强磁场中的钠原子核2311Na， 产生了质子.若某次碰撞可看做对心正碰， 碰后新核的运动方向与粒子的初速度方向相同， 质子的运动方向与新核运动方向相反， 它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动.通过分析轨迹半径，可得出新核与质子的速度大小之比为110，已知质子质量为m.则（ ） A.该核反应方程是42He2311Na2612Mg11H 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 B.该核反应方程是42He2311Na2612Mg10n C.质子的速度约为 0.225c D.质子的速度为 0.09c 解析：根据质量数和电荷数守恒可知，新原子核的质量数：m234126，核电荷数：z112112，核反应方程为42He2311Na2612Mg11H，A 正确 B 错误；质子质量为m，则粒子、新核的质量分别为 4 m、26 m，设质子的速度为v，对心正碰，选取粒子运动的方向为正方向，则由动量守恒得 4m026mv10mv，解得v0.225c，C 正确 D 错误. 答案：AC 13. 月球的表面长期受到宇宙射线的照射，使得“月壤”中的32He 含量十分丰富科学家认为，32He 是发生核聚变的极好原料，将来32He 也许是人类重要的能源，所以探测月球意义十分重大关于32He，下列说法正确的是( ) A.32He 的原子核内有三个中子两个质子 B.32He 的原子核内有一个中子两个质子 C.32He 发生核聚变，放出能量，一定会发生质量亏损 D.32He 原子核内的核子靠万有引力紧密结合在一起 解析：32He 是氦元素的一种同位素，质量数是 3，电荷数是 2，原子核内有两个质子一个中子，所以 A 错误、B 正确；发生核聚变放出能量就会有质量亏损，C 正确；原子核内的核子是靠核力紧密结合在一起的，而不是靠万有引力紧密结合在一起的，D 错误 答案：BC 14据媒体报道，叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡，英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药放射性元素钋(210 84Po)若该元素发生 衰变，其半衰期是 138 天，衰变方程为210 84PuX42He，则下列说法中正确的是( ) AX 原子核含有 124 个中子 BX 原子核含有 206 个核子 C 射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的 D100 g 的210 84Po 经 276 天，已衰变的质量为 75 g 解析：X 原子核中的核子数为 2104206(个)，B 项正确中子数为 206(842)124(个)， A 项正确 射线是由于核反应前后因质量亏损释放的能量以 光子的形式放出，C 项错经过两个半衰期，剩余的钋的质量为原来的四分之一，则已衰变的质量为原来的四分之三，D 项正确 答案：ABD 三、非选择题(本题共 4 小题，共 54 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6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 位) 15.（12 分）用速度大小为v的中子轰击静止的锂核（73Li） ，发生核反应后生成氚核和粒子.生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反，氚核与粒子的速度之比为 78，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）求氚核和粒子的速度大小； （3）若核反应过程中放出的核能全部转化为粒子和氚核的动能，求出质量亏损. 解析： （1）根据质量数守恒与电荷数守恒，则有核反应方程为： 10n63Li31H42He. （2）由动量守恒定律得mnvmHv1mHev2. 由题意得v1v278，解得v1711v，v2811v. （3）氚核和粒子的动能之和为Ek123mv21124mv22403242mv2， 释放的核能为EEkEkn403242mv212mv2141121mv2， 由爱因斯坦质能方程得，质量亏损为mEc2141mv2121c2. 答案： （1） 10n63Li31H42He （2） 7v11，8v11 （3） 141mv2121c2 16(14 分)钚的放射性同位素239 94Pu 静止时衰变为铀核激发态235 92U*和粒子，而铀核激发态235 92U*立即衰变为铀核235 92U，并放出能量为 0.097 MeV 的光子已知：239 94Pu、235 92U 和粒子的质量分别为mPu239.052 1 u、mU235.043 9 u 和m4.002 6 u，1 u 的质量相当于931.5 MeV 的能量 (1)写出衰变方程； (2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求粒子的动能 解析：(1)衰变方程为： 239 94Pu235 92U*42He， 235 92U*235 92U. 合起来有239 94Pu235 92U42He. (2)上述衰变过程的质量亏损mmPumUm， 放出的能量Emc2， 此能量是铀核235 92U 的动能EkU、粒子的动能Ek和光子的能量E之和，即EEkUEkE， 由式，得EkUEk(mPumUm)c2E， 设衰变后的铀核和粒子的速率分别为vU和v，由动量守恒，有mUvUmv， 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 又由动能的定义知EkU12mUv2U，Ek12mv2. 由式得EkUEkmmU. 由式得EkmUmUm(mPumUm)c2E 代入题给数据得Ek5.034 MeV. 答案：(1)239 94Pu235 92U*42He 235 92U*235 92U (或239 94Pu235 92U42He) (2)5.034 MeV 17(14 分)(2014海南卷)一静止原子核发生 衰变，生成一 粒子及一新核，粒子垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，其运动轨迹是半径为R的圆已知 粒子的质量为m，电荷量为q，新核的质量为M，光在真空中的速度大小为c.求衰变前原子核的质量 解析：设衰变产生的 粒子的速度大小为v，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得： qvBmv2R. 设衰变后新核的速度大小为v1，衰变前后动量守恒，有：0Mv1mv. 设衰变前原子核质量为M0，衰变前后能量守恒，有： M0c2Mc212Mv21mc212mv2. 联立以上三式解得：M0(Mm)1（qBR）22Mmc2. 答案：(Mm)1（qBR）22Mmc2 18(14 分)如图甲所示，静止在匀强磁场中的63Li 核俘获一个速度为v07.7104 m/s的中子而发生核反应，即63Li10n31H42He，若已知42He 的速度v22.0104 m/s，其方向与反应前中子速度方向相同，试求： (1)31H 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42He 旋转 3 周时，粒子31H 旋转几周？ 图甲 图乙 解析：(1)反应前后动量守恒：m0v0m1v1m2v2(v1为氚核速度，m0、m1、m2分别代表中子、6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 氚核、氢核质量) 代入数值可解得：v11.0103 m/s，方向与v0相反 (2)31H 和42He 在磁场中均受洛伦兹力，做匀速圆周运动的半径之比 r1r2m1v1Bq1m2v2Bq2340. (3)31H 和42He 做匀速圆周运动的周期之比 T1T22m1Bq12m2Bq232， 所以它们的旋转周数之比 n1n2T2T123， 即42He 旋转三周，31H 旋转 2 周 答案：(1)大小为 1.0103 m/s，方向与v0相反 (2)340 (3)2 周