2016-2017学年高中物理第19章原子核章末分层突破新人教选修

第19章原子核(时间：50分钟满分：100分)一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分在每小题给出的5个选项中有3项符合题目要求，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分每选错1个扣3分，最低得分为0分)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查德威克通过实验证实了卢瑟福关于中子的猜想是正确的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E贝克勒尔首先发现了天然放射现象【答案】ADE2典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个中子：UnBaKrxn，铀235质量为m1，中子质量为m2，钡144质量为m3，氪89的质量为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(m12m2m3m4)c2Cx的值是3D该核反应比聚变反应对环境的污染少E该核反应属于核裂变，比聚变反应对环境的污染重【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UnBaKrxn中根据质量数守恒，有：235114489x，解得：x3；根据爱因斯坦质能方程，该反应放出能量为：Emc2(m1m2m3m43m2)c2(m1m3m42m2)c2，故B、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，E正确【答案】BCE3关于近代物理，下列说法正确的是()A射线是高速运动的氦原子核B核聚变反应方程HHHen中，n表示质子C从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征E爱因斯坦给出了物体的能量与它的质量的关系，Emc2【解析】射线是氦原子核，A对；n表示中子，B错；据光电效应方程EkmhW0可知，光电子的最大初动能随照射光的频率的增大而增大，并不成正比，C错；玻尔的量子观念能解释氢原子光谱，D对，是爱因斯坦给出了Emc2.【答案】ADE4(2016全国丙卷)一静止的铝原子核Al俘获一速度为1.0107 m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核Si*.下列说法正确的是()A核反应方程为pAlSi*B核反应过程中系统动量守恒C核反应过程中系统能量不守恒D核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度的方向一致【解析】核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为pAlSi*，说法A正确核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒，说法B正确，说法C错误核反应中发生质量亏损，生成物的质量小于反应物的质量之和，说法D错误根据动量守恒定律有mpvpmSivSi，碰撞后硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度方向一致，说法E正确【答案】ABE5放射性元素U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成Bi，而Bi可以经一次衰变变成X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成Tl，X和T1最后都变成Pb，衰变路径如图1所示则()图1Aa84Bb206C.BiX是衰变，BiTl是衰变D.BiX是衰变，BiTl是衰变E.Tl经过一次衰变变成Pb【解析】由BiX，质量数不变，说明发生的是衰变，同时知a84.由BiTl是核电荷数减2，说明发生的是衰变，同时知b206，由TlPb发生了一次衰变【答案】ABC6下列说法中正确的是()A粒子散射实验证明了原子核还可以再分B天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构C分别用X射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应，则用X射线照射时光电子的最大初动能较大D基态氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，可能发射多种频率的光子E要使轻核聚变，必须使它们的距离达到1015 m以内【解析】粒子散射实验揭示了原子的核式结构，天然放射现象证明了原子核还可以再分，选项A、B均错误；X射线的频率高于紫光的频率，用X射线照射金属时获得光电子的最大初动能会更大，选项C正确；基态氢原子吸收一个光子发生跃迁，当跃迁到较高的能级时(n3)，就可能发射多种频率的光子，选项D正确要使轻核发生聚变必须使它们的距离达到1015以内，核力才能起作用E正确【答案】CDE7“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，即原子核俘获一个核外电子核内一个质子变为中子，原子核衰变成一个新核，并且放出一个中微子(其质量小于电子质量且不带电)若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”(电子的初动量可不计)，则 ()A生成的新核与衰变前的原子核质量数相同B生成新核的核电荷数增加C生成的新核与衰变前的原子核互为同位素D生成的新核与中微子的动量大小相等E在发生“轨道电子俘获”的过程中，系统动量守恒【解析】质子与中子的质量数相同，所以发生“轨道电子俘获”后新核与原核质量数相同，A正确；新核质子数减少，故核电荷数减少，B错误；新核与原核质子数不同，不能称它们互为同位素，C错误；以静止原子核及被俘获电子为系统，系统动量守恒，系统初动量为零，所以生成的新核与中微子的动量大小相等，方向相反，D、E正确【答案】ADE8太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，氢核的聚变反应可以看做是4个氢核(H)结合成1个氦核(He)下表中列出了部分粒子的质量(1 u相当于931.5 MeV的能量)，以下说法中正确的是 ()粒子名称质子p粒子电子e中子n质量/u1.007 34.001 50.000 551.008 7A.核反应方程式为4HHe2eB核反应方程式为4HHe2eC4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 uD4个氢核聚变反应过程中释放的能量约为24.8 MeVE四个氢核聚变反应过程中释放的能量约为24.8 J【解析】根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒关系可判断A正确，B错误；根据质能方程可知C、D正确，E错误【答案】ACD二、非选择题(本题共5小题，共52分)9(4分)由图2所示可得出结论质子和中子的质量之和_氘核的质量，氘核分解为质子和电子时要_能量图2【解析】由图可以看出，氘核分解为质子和中子的过程中是吸收能量的，因此两个核子质量之和大于氘核的质量【答案】大于吸收10(8分)(2016全国甲卷)在下列描述核过程的方程中，属于衰变的是_，属于衰变的是_，属于裂变的是_，属于聚变的是_(填正确答案标号)A. CNeB.PSeC. UThHeD. NHeOHE. UnXeSr2nF.HHHen【解析】衰变是一种元素衰变成另一种元素过程中释放出粒子的现象，选项C为衰变；衰变为衰变过程中释放出粒子的现象，选项A、B均为衰变；重核裂变是质量较大的核变成质量较小的核的过程，选项E是常见的一种裂变；聚变是两个较轻的核聚合成质量较大的核的过程，选项F是典型的核聚变过程【答案】CABEF11(10分)1926年美国波士顿的内科医生卢姆加特等首次应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时间，被誉为“临床核医学之父”氡的放射性同位素有27种，其中最常用的是Rn.Rn经过m次衰变和n次衰变后变成稳定的Pb.(1)求m、n的值；(2)一个静止的氡核(Rn)放出一个粒子后变成钋核(Po)已知钋核的速度v1106 m/s，求粒子的速率. 【导学号：66390061】【解析】(1)4m222206，m486822mn，n4(2)由动量守恒定律得mvmPov0解得v5.45107 m/s【答案】(1)44(2)5.45107 m/s12(14分)为测定某水库的存水量，将一瓶放射性同位素溶液倒入水库中，已知这杯溶液每分钟衰变8107次，这种同位素的半衰期为2天，10天以后从水库取出1 m3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？ 【导学号：66390062】【解析】由每分钟衰变次数与其质量成正比出发，运用半衰期知识可求出存水量设放射性同位素原有质量为m0,10天后其剩余质量为m，水库存水量为Q,10天后每立方米水中放射性元素的存量为，由每分钟衰变次数与其质量成正比，即，由半衰期公式得：mm0由以上两式联立代入数据得5解得水库的存水量为Q2.5105 m3.【答案】2.5105 m313(16分)H的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是1.008 665 u则：(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？(2)氚核的结合能和比结合能各是多少？(3)如果这些能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少？ 【导学号：66390063】【解析】(1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程式是H2nH，反应前各核子总质量为mp2mn1.007 277 u21.008 665 u3.024 607 u反应后新核的质量为mH3.016 050 u质量亏损为m3.024 607 u3.016 050 u0.008 557 u因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应为放出能量的反应释放的核能为Em931.5 MeV0.008 557931.5 MeV7.97 MeV.(2)氚核的结合能即为E7.97 MeV它的比结合能为2.66 MeV.(3)放出光子的频率为 Hz1.921021 Hz.【答案】(1)释放核能7.97 MeV(2)7.97 MeV2.66 MeV(3)1.921021 Hz6