1、综合测评(四)第十九章原子核分值：100分时间：90分钟命题报告考查知识点简单中等较难质能方程及应用1、4原子核的人工转变311放射性元素的衰变5、8、910、12、13、14粒子与宇宙6原子核的组成7裂变与聚变核能的计算21516一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分第16小题中每小题只有一个选项符合要求，第710小题中每小题有多个选项符合要求)1由图1所示可得出结论()图1A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
2、个核子质量之和大于氘核的质量，C正确【答案】C2重核裂变和轻核聚变是人类利用原子能的两种主要方法，下面有关它们的说法正确的是()A裂变和聚变的过程都有质量亏损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裂变和聚变过程中质量都有所增加【解析】重核裂变和轻核聚变都要释放能量，也一定要发生质量亏损，所以选项A正确【答案】A3.5B俘获1个粒子，生成7N，放出x粒子，而7N是不稳定的，它放出y粒子变成6C，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5BHe7Nx，7N6Cy，由核反
3、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Zx5270，Ax104131，Zy761，Ay13130，因此，x为中子，y为正电子【答案】A4根据爱因斯坦的研究成果，物体的能量和质量的关系是Emc2，这一关系叫爱因斯坦质能方程质子的质量为mp，中子的质量为mn，氦核的质量为m，下列关系式正确的是()Am(2mp2mn)Bm(2mp2mn) D以上关系式都不正确【解析】核子结合成核时要放出能量，故正确选项为B.【答案】B5居室装修中经常用到的花岗岩都不同程度地含有放射性元素(含铀、钍等)，会释放出、射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道疾病根据有关放射性知识判断下列说法中正确的是()
4、A射线是发生衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4B射线是发生衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数减少了1C射线是发生衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了1D在、三种射线中，射线的穿透能力最强、电离能力最弱【解析】射线是发生衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2，A错误；射线是发生衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数不变，B错误；射线是伴随衰变或衰变时产生的，没有衰变，C错误；射线的穿透能力最强、电离能力最弱，D正确【答案】D图26中子内有一个电荷量为e的上夸克和两个电荷量为e的下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一圆
5、周上，如图2所示在下面给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是()【解析】本题考查的是库仑力的大小方向及力的合成，明确每个夸克皆受两个力的作用电荷量为e的上夸克受两个下夸克的吸引力，合力的方向一定向下，对其中一个下夸克，受力如图所示，由于F的水平分力与F大小相等方向相反，故F与F的合力竖直向上【答案】B7(2014河北唐山期末)下列说法中不正确的是()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【解
6、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【答案】AB8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效电池的材料，利用镍63发生衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片做电池两极，外接负载为负载提供电能下面有关该电池的说法正确的是()A镍63的衰变方程是NieCuB镍63的衰变方程是NieCuC外
7、接负载时镍63的电势比铜片高D该电池内电流方向是从铜到镍片【解析】Ni的衰变方程为NieCu，选项A、B错；电流方向为正电荷定向移动方向，在电池内部电流从铜片到镍片，镍片电势高，选项C、D均正确【答案】CD9日本福岛核电站泄漏事故中释放出大量的碘131，碘131是放射性同位素，衰变时会发出射线与射线，碘131被人摄入后，会危害身体健康，由此引起了全世界的关注下面关于核辐射的相关知识，说法正确的是()A人类无法通过改变外部环境来改变碘131衰变的快慢B碘131的半衰期为8.3天，则4个碘原子核经16.6天后就一定剩下一个原子核C射线与射线都是电磁波，但射线穿透本领比射线强D碘131发生衰变时所释
8、放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的【解析】衰变的快慢由放射性元素本身决定，与外部环境无关，A正确半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数几个原子核无意义，B错误射线是高速电子流，射线是电磁波，故C错误衰变的实质是nHe，D正确【答案】AD图310(多选)如图3所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图中所示)，调整电场强度E和磁感应强度B的大小，使得在MN上只有a和b两个点受到射线照射下面的哪种判断是正确的()A射到b点的可能是射线B射到b点的一定是射线C射到b点的一定是射线或射线D射到b点的一定是射线【解析】射线不带电，在电场或磁场中都不受力的
9、作用，只能射到a点，因此D选项错误；调整E和B的大小，既可以使带正电的射线沿直线前进，也可以使带负电的射线沿直线前进沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即EqBqv.已知粒子的速度大约为粒子的.故当粒子满足EqBvq时，粒子的洛伦兹力一定大于电场力，射到b点，当粒子满足EqBvq时，粒子因其速度小，一定有电场力大于洛伦兹力，粒子射到b点，故A、C正确【答案】AC二、填空题(本题共3小题，共18分)11(6分)1919年卢瑟福通过如图4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_气完成该实验的下面核反应方程：_O_图4【解析】人类第一次完成原子
10、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HeNOH.【答案】质子氮HeNH12(6分)(2014江苏高考)氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一其衰变方程是RnPo_已知Rn的半衰期约为3.8天，则约经过_天，16 g的Rn衰变后还剩1 g.【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒可知空内应填He(或)，根据mm0()，解得t3.84天15.2天【答案】He或15.213(6分)(2013上海高考)放射性元素2Po衰变为2Pb，此衰变过程的核反应方程是
11、_；用此衰变过程中发出的射线轰击1F，可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子，此核反应过程的方程是_【解析】根据核反应中的质量数、电荷数守恒规律，可以求出新生射线为He，另一粒子为H.方程式中一定要使用箭头，不能用等号【答案】2Po2PbHeHe1FNeH三、计算题(本题共3小题，共42分)14(12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？【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
12、量为m0，10天后其剩余质量为m，水库存水量为Q，由每分钟衰变次数与其质量成正比可得，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 m315(14分)(2014南京高二检测)我国自行设计并研制的“人造太阳”托卡马克实验装置运行获得重大进展，这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列该反应所进行的聚变过程是HHHen，反应原料氘(H)富存于海水中，而氚(H)是放射性元素，自然界中不存在，但可以通过中子轰击锂核(Li)的人工核转变得到(1)请把下列用中子轰击锂核(Li)产生一个氚核(H)和一个新核的人工核转变方程填写完整：_n
13、_H.(2)在(1)中，每产生1 g氚的同时有多少个Li核实现了核转变？(阿伏伽德罗常数NA取6.01023mol1)(3)一个氘核和一个氚核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为5.61013J，求该核聚变过程中的质量亏损【解析】(1)核反应方程为：LinHeH.(2)因为1 g氚为mol，根据核反应方程，实现核转变的Li也为 mol，所以有2.01023个Li实现了核转变(3)根据爱因斯坦质能方程Emc2，核聚变反应中有5个核子参加了反应，5个核子释放总能量E55.61013J2.81012J，所以质量亏损为mkg3.11029kg.【答案】(1)LiHe(2)2.01023个(3)3.1
14、1029kg16(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 u 0.008 557 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
