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第十九章 原子核测评(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。其中第15题为单选题;第68题为多选题,全部选对得6分,选不全得3分,有选错或不答的得0分)1.根据近代物理知识,你认为下列说法中正确的是()A.相同频率的光照射不同金属,则从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大,这种金属的逸出功越大B.已知氢原子从基态跃迁到某一激发态需要吸收的能量为12.09 eV,则动能等于12.09 eV的另一个氢原子与这个氢原子发生正碰,可以使这个原来静止并处于基态的氢原子跃迁到该激发态C.在原子核中,比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固D.铀核(92238U)衰变为铅核(82206Pb)的过程中,中子数减少21个解析根据Ekm=h-W0知,频率相同,从金属表面逸出的光电子最大初动能越大,金属的逸出功越小,故A错误;已知氢原子从基态跃迁到某一激发态需要吸收的能量为12.09 eV,用动能等于12.09 eV的另一个氢原子与这个氢原子发生正碰,能量部分被吸收,不能从基态跃迁到该激发态,故B错误;在原子核中,比结合能越大,原子核中的核子结合的越牢固,故C正确;铀核(92238U)衰变为铅核(82206Pb)的过程中,质子数少10,质量数少32,则中子数少22,故D错误;选C。答案C2.下列说法正确的是()A.太阳是宇宙的中心B.太阳系中只存在太阳和它的八大行星C.太阳系是由太阳和若干行星以及它们的卫星还有彗星组成的D.太阳最终会变为中子星解析太阳系中以太阳为中心,有八大行星绕太阳运行,有的行星还有卫星,此外还有2 000多颗比较小的小行星和彗星等,所以叙述较完整的是C项。通常我们所说的八大行星是指太阳系中较大的几颗行星,太阳系的组成中还有小行星和彗星。天体物理的研究表明,当恒星质量是太阳质量的1.422倍,最终整个恒星成为中子星,故D错。答案C3.由下图可得出结论()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,C正确。答案C4.510B俘获1个粒子,生成713N,放出x粒子,而713N是不稳定的,它放出y粒子变成613C,那么x粒子和y粒子分别为()A.中子和正电子B.中子和电子C.质子和正电子D.质子和中子解析根据题意,写出该核反应的方程式为510B+24He713N+x,713N613C+y,由核反应中的电荷数和质量数守恒分别得x、y的电荷数、质量数为Zx=5+2-7=0,Ax=10+4-13=1,Zy=7-6=1,Ay=13-13=0,因此,x为中子,y为正电子。答案A5.如图所示,一天然放射性物质发出三种射线,经过一匀强磁场和匀强电场共存的区域(方向如图),下面的判断正确的是()A.射到b的一定是射线B.射到b的一定是射线C.射到b的一定是射线或射线D.射到b的一定是射线解析射线不带电,无论如何调整电场和磁场,都不偏转,所以D错;带电粒子通过调节都可以发生偏转,也可以不偏转,关键是看电场力和洛伦兹力的大小关系,所以A、B错,C对。答案C6.铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应式是92235U+01n56144Ba+3689Kr+301n。下列说法正确的有()A.上述裂变反应中伴随着中子放出B.铀块体积对链式反应的发生无影响C.铀核的链式反应可人工控制D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响解析根据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题。裂变反应式中的01n为中子,铀块体积大于临界体积,才能发生链式反应,且铀核的链式反应是可控的,选项A、C正确,选项B错误;放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响,选项D错误。答案AC7.下列说法正确的是()A.康普顿发现了电子B.卢瑟福提出了原子的核式结构模型C.贝可勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象D.伦琴发现了X射线解析1897年汤姆孙发现了电子;1911年卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子的核式结构模型;贝可勒尔发现铀和含铀矿物的天然放射现象;伦琴发现了X射线。故B、C、D正确,A项错误。答案BCD8.中子和质子结合成氘核时,质量亏损为m,相应的能量E=mc2=2.2 MeV是氘核的结合能。下列说法正确的是()A.用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核不能分解为一个质子和一个中子B.用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零C.用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零D.用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和不为零解析用能量小于结合能的光子照射氘核时,氘核一定不能分解,所以A正确,B错误。用能量大于结合能的光子照射氘核时,氘核可能分解,只要分解,分解出的质子和中子动能之和一定不为零(若动能之和为零就分不开了),所以C错误,D正确。答案AD二、填空题(本题共2小题,共18分。把答案填在题中的横线上)9.(8分)1919年卢瑟福通过如图所示的实验装置,第一次完成了原子核的人工转变,并由此发现。图中A为放射源发出的粒子,B为气。完成该实验的下列核反应方程+817O+。解析人类第一次完成原子核的人工转变的实验,是用粒子轰击氮核发现质子的实验,由此可知,该实验发现了质子,图中A为粒子,B为氮气,其核反应方程为24He+714N817O+11H。答案质子氮24He714N11H10.(10分)在铀核裂变成钡和氪的裂变反应中,质量亏损m=0.215 3 u,那么,一个铀核裂变释放的能量为,反应中平均每个核子释放的能量为。解析由爱因斯坦质能方程,可求得铀核裂变时放出的能量。E=mc2=0.215 3931.5 MeV=200.6 MeV铀核中含有235个核子,所以平均每个核子放出的能量为:200.6235 MeV=0.85 MeV。答案200.6 MeV0.85 MeV三、解答题(本题共3小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)11.(10分)放射性同位素C被考古学家称为“碳钟”,它可以用来判定古生物体的年代,此项研究获得1960年诺贝尔化学奖。(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后,会形成很不稳定的614C,它很容易发生衰变,放出射线变成一个新核,其半衰期为5 730年。试写出此衰变的核反应方程。(2)若测得一古生物遗骸中的614C含量只有活体中的12.5%,则此遗骸距今约有多少年?解析(1)此衰变的核反应方程:714N+01n614C+11H614C714N+-10e。(2)活体中的614C含量不变,生物死亡后,遗骸中的614C按其半衰期变化,设活体中614C的含量为N0,遗骸中的614C含量为N,由半衰期的定义得:N=12tN0,即0.125=12t所以t=3,=5 730年,t=17 190年。答案(1)714N+01n614C+11H614C714N+10e(2)17 190年12.(12分)92238U经一系列的衰变后变为82206Pb。(1)求总共经过几次衰变和几次衰变?(2)82206Pb与92238U相比,求质子数和中子数各少多少?(3)写出这一衰变过程的方程。解析(1)设92238U衰变为82206Pb经过x次衰变和y次衰变。由质量数和电荷数守恒可得238=206+4x92=82+2x-y联立解得x=8,y=6,即总共经过8次衰变和6次衰变。(2)由于每发生一次衰变质子数和中子数均减少2,每发生一次衰变中子数减少1,而质子数增加1,故82206Pb较92238U质子数少10,中子数少22。(3)核反应方程为92238U82206Pb+824He+6-10e。答案(1)86(2)1022(3)92238U82206Pb+824He+6-10e。13.(12分)用中子轰击锂核(36Li)发生核反应,生成氚核(13H)和粒子,并放出4.8 MeV的能量。(1)写出核反应方程;(2)求出质量亏损;(3)若中子和锂核是以等值反向的动量相碰,则氚核和粒子的动能之比是多少?(4)粒子的动能是多大?解析(1)核反应方程为36Li+01n13H+24He+4.8 MeV。(2)依据E=m931.5 MeV得m=4.8931.5 u=0.005 2 u(3)根据题意有0=m1v1+m2v2,式中m1、v1、m2、v2分别为氚核和粒子的质量和速度,由上式及动能Ek=p22m,可得它们的动能之比为Ek1Ek2=p22m1p22m2=12m112m2=m2m1=43。(4)粒子的动能Ek2=37(Ek1+Ek2)=374.8 MeV2.06 MeV。答案(1)36Li+01n13H+24He+4.8 MeV(2)0.005 2 u(3)43(4)2.06 MeV
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