高中物理 第五章 核能与社会单元测试 沪科版选修35

第五章 核能与社会本章测评(时间：90分钟分值：100分)一、选择题(共10个小题，每小题4分，共40分)1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()HCNQ1，HNCXQ2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HHeHeCNN质量/u1.007 83.016 04.002 612.000 013.005 715.000 1以下推断正确的是()AX是He，Q2Q1 BX是He，Q2Q1CX是He，Q2Q1 DX是He，Q2Q12某核反应方程为HHHeX。已知H的质量为2.013 6 u，H的质量为3.018 u，He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()AX是质子，该反应释放能量BX是中子，该反应释放能量CX是质子，该反应吸收能量DX是中子，该反应吸收能量3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”)已完成了首次工程调试。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HHHenB“人造太阳”的核反应方程是UnBaKr3nC“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是Emc2D“人造太阳”核能大小的计算公式是Emc24重核的裂变和轻核的聚变是人类利用原子核能的两种主要方法，下面关于它们的说法中正确的是()A裂变和聚变过程都有质量亏损B裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加C裂变过程质量有所增加，聚变过程有质量亏损D裂变和聚变过程质量都有所增加5下列核反应方程中，哪个是不平衡的()A.B(粒子)NH B.AlnMg(质子)C.BeHeC(中子) D.NHeO(质子)6由图所示可得出结论()A质子和中子的质量之和小于氘核的质量B质子和中子的质量之和等于氘核的质量C氘核分解为质子和中子时要吸收能量D质子和中子结合成氘核时要吸收能量7由原子核的衰变规律可知()A放射性元素一次衰变就同时产生射线、射线，放出结合能B放射性元素发生衰变，产生的新核的化学性质不变C放射性元素衰变的快慢跟它所处的物理、化学状态无关D放射性元素发生正电子衰变时，产生的新核质量数不变，核电荷数减少18有两束均由质子和氘核混合组成的粒子流，第一束中的质子和氘核具有相同的动量，第二束中的质子和氘核具有相同的动能。现打算将质子和氘核分开，有以下一些做法，这些方法中可行的是()A让第一束粒子流垂直电场方向进入匀强电场后穿出B让第一束粒子流垂直磁场方向进入匀强磁场后穿出C让第二束粒子流垂直电场方向进入匀强电场后穿出D让第二束粒子流垂直磁场方向进入匀强磁场后穿出9下列说法正确的是()A.NHCHe是衰变方程B.HHHe是核聚变反应方程C.UThHe是核裂变反应方程D.HeAlPn是原子核的人工转变方程10下列说法正确的是()A铀235只要俘获中子就能进行链式反应B所有的铀核俘获中子后都能裂变C太阳不断地向外辐射大量能量，太阳质量应不断减小，日地间距离应不断增大，地球公转速度应不断减小D粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的二、填空题(共3个小题，每小题5分，共15分。把答案填写在题中的横线上)11.(1)下列说法正确的是()A康普顿效应和电子的衍射现象说明粒子的波动性B粒子散射实验可以用来确定原子核电荷量和估算原子核半径C氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度减小D比结合能越大表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定(2)一个高能光子，经过重核附近时与原子核场作用，能产生一对正负电子，请完成相应的反应方程：_。已知电子质量m19.11031 kg，光在真空中的传播速度为c3108 m/s，则光子的能量至少为_。12美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片作电池两极，外接负载为负载提供电能时负极是_；镍63的衰变方程是_。(钴Co27，铜Cu29)13 (3)水(包括海水)是未来的“煤炭”，能从根本上解决人类能源问题。这是指_(填“氢能”、“核能”、“氢能和核能”)和利用。请说明理由。三、计算与论证(共4个小题，共45分。要有必须的解析过程，直接写出结果的不得分)14(9分)用光子轰击氘核，使之产生质子和中子，已知氘核的质量为2.013 5 u，质子的质量为1.007 2 u，中子的质量为1.008 7 u，又有1 u1.6601027 kg，普朗克恒量h6.631034 Js，则光子的波长应为多少？15(12分)衰变是指放射性元素的原子核自发地放出射线的衰变。(1)设元素X是放射性元素，其质量数和核电荷数分别为A、Z，衰变后的原子核是Y，写出核反应方程。(2)衰变释放的能量称为衰变能，用Q表示，设原子核X、Y和粒子的质量分别是mX、mY、m，求Q是多少？(3)若衰变能是以反冲核和粒子的动能的形式释放的，已知自发式衰变多数发生在核质量数大于209的重核，试证明衰变能的98%以上表现为粒子的动能。16(12分)氘核与氚核的聚变反应：HHHen17.6106 eV，已知电子电量e1.61019 C，普朗克常量h6.61034 Js，求：(1)这一过程的质量亏损是多少千克？(2)1 g氘核完全参与上述反应，共释放核能多少(阿伏伽德罗常量NA6.01023 mol1)?17钚的放射性同位素Pu静止时衰变为铀核激发态U*和粒子，而铀核激发态U*立即衰变为铀核U，并放出能量为0.097MeV的光子。已知：Pu、U和粒子的质量分别为mPu239.0 521u、mu235.0 439u和m4.0 026u，1 u931.5MeV/c2(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。参考答案1答案：B2解析：由电荷数、质量数守恒得知X是中子；反应前总质量为5.031 6 u大于反应后的总质量5.011 3 u，存在质量亏损，是放能反应。答案：B3答案：AC4解析：裂变和聚变都有核能的放出，因此都有质量亏损，A正确。答案：A5解析：A项电荷数不守恒；其他三项都符合规律。答案：A6解析：该反应是吸能反应，所以两个核子质量之和大于氘核的质量。答案：C7解析：一种元素的原子核只有一种衰变，A错；对衰变，新核质量数不变，电荷数加1，它在元素周期表中退后一位，B错；半衰期只与该元素有关，C对；正电子放射性产生的新核质量数不变，电核数减1，质量数相等，D对；电荷数不等的原子核又称为同质异位素。答案：CD8解析：第一束动量相同，垂直进入匀强磁场分不开，因为半径相同，A对；第二束动能相同，垂直进入匀强电场后轨道重合，不能分开，D对。答案：AD9解析：A选项中N在质子的轰击下发生的核反应，属于人工转变，A错；C选项是衰变，不是裂变，C错。答案：BD10解析：链式反应需要条件，元素的体积必须大于临界体积，A错；U238就不能裂变，B错；由于太阳质量减少，对地球的万有引力也就减小，地球做离心运动，C正确；粒子散射实验说明了核式结构，D错。答案：C11答案：(1)BD(2)ee1.641013 J12答案：铜NieCu13答案：(1)核能理由：因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能。(2)核能和氢能理由：因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能。氢能有便于储存与运输的优点，也可以为解决能源问题作出贡献。14解析：m1.007 2 u1.008 7 u2.013 5 u0.002 4 u4.01030 kg，Emc，则5.61013 m。答案：5.61013 m15解析：(1)XYHe(2)(mXmYm)c2(3)放射性元素X可看作是静止的，由衰变动量守恒知：mYvYmv；由动量关系可得：Q；所以Q(1)mv2(1)Ek；变形得EkQ当mY取209时，EkQ，即Ek98.12%Q。答案：(1)XYHe(2)(mXmYm)c2(3)略16解析：(1)m kg3.131029 kg。(2)氘的摩尔质量为2103 kg/mol，则1 g氘核的数目为nNA6.0102331023，这些氘完全燃烧共释放的能量为EnE3102317.61061.61019 J8.451011 J答案：(1)3.131029 kg(2)8.451011 J17解析：(1)衰变方程为PuU*U*U或合起来有PuU(2)上述衰变过程的质量亏损为mmPumUm放出的能量为Ec2m这部分能量是铀核92U的动能EU、粒子的动能E和光子的能量E之和EEUEE由式得EUE(mPumUm)c2E设衰变后的铀核和粒子的速度分别为vU和v，则由动量守恒有mUvUmv又由动能的定义知EUmUvU，Emv由式得由式得E(mPumUm)c2E代入题给数据得E5.034 MeV6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375