高中物理 第3章 原子核章末综合测评 教科版选修3-5

第3章 原子核 (时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，在每小题给出的5个选项有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：XYHeH4.9 MeV和HHHeX17.6 MeV，下列表述正确的有()AX是中子BY的质子数是3，中子数是6C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E两个核反应都有核能释放，因此都有质量亏损【解析】根据质子数守恒和质量数守恒可知X是中子，A正确；Y的质子数为3，中子数为3，B错误；聚变放出能量，由质能方程可知一定有质量亏损，该反应为核聚变反应，C错误，D、E正确【答案】ADE4(2016青岛二中检测)下列说法正确的是()A自由核子结合成原子核时，一定遵守质量守恒B在发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量C发生核反应时，若反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应D发生核反应时，若反应前的总质量小于反应后的总质量，这个反应必定吸收能量E不论哪种核反应，都遵守质量数守恒和电荷数守恒【解析】当自由核子结合成原子核时，一定存在质量亏损；核反应前后一般存在质量的变化，若质量减少则放出能量，反之吸收能量，由此知C、D正确，A、B错误由核反应规律知E项正确【答案】CDE5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 b81T1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() 【导学号：11010057】A太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应B中等核的平均结合能比重核的平均结合能大，所以重核裂变要放出能量C只要有核反应发生，就一定会释放出核能D轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数小于质子数E轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数大于质子数【解析】太阳的能量来自轻核聚变放出的能量，A正确中等核的平均结合能比重核的平均结合能大，B正确核反应是否释放能量取决于反应前后是否发生了质量亏损，C错误随核子数增加，若只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多，D错误，E正确【答案】ABE7“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(6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(6分)放射性同位素14C可用来推算文物的“年龄”.的含量每减少一半要经过约5 730年某考古小组挖掘到一块动物骨骼，经测定14C还剩余1/8，推测该动物生存年代距今约为_年【解析】设放射性同位素14C在活体动物骨骼中的原有质量为m0.被挖掘的动物骨骼中的剩余质量为m，根据半衰期公式得mm0，因为mm0，故有m0m0，即n3；又因为n，所以tnT5 7303年17 190年【答案】17 19011(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【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：11010058】【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？【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 Hz