1、【优化设计】2015-2016学年高中物理 第十九章 原子核测评A 新人教版选修3-5 (基础过关卷)一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项正确;全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1.(2014上海单科)核反应方程BeHeC+X中的X表示()A.质子B.电子C.光子D.中子解析:核反应过程中质量数守恒可知,X的质量数为4+9-12=1,根据该反应过程中电荷数守恒可知,X的质子数为4+2-6=0,所以X表示中子,D项正确。答案:D2.下列关于原子和原子核的说法正确的是()A.衰变现象说明:电子是原子核的组成部分B.玻尔理论
2、的假设之一是原子能量的量子化C.放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D.比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固解析:原子核是由质子和中子组成,衰变是核内中子转变成为质子同时生成电子,即粒子,故A错;半衰期由原子核本身决定,与外界环境因素无关,C错;比结合能越大表示原子核中核子结合得越牢固,D错;玻尔提出的氢原子能级不连续就是原子能量量子化,B对。答案:B3.表示放射性元素碘131I)衰变的方程是()ASbHeBXeeCnDTeH解析:衰变的实质是放射出电子e),由核反应过程中的质量数和电荷数守恒可知B正确。答案:B4.下列说法正确的是()A.相同频率的光照射到不同的金属上,逸出功越大,出射
3、的光电子最大初动能越小B.钍核Th,衰变成镤核Pa,放出一个中子,并伴随着放出光子C.根据玻尔理论,氢原子辐射出一个光子后能量减小,核外电子运动的加速度减小D.比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢靠,原子核越稳定解析:钍核衰变的核反应方程式为ThPae,选项B错误;氢原子辐射出一个光子后能量减小,核外电子轨道半径减小,由a=,核外电子运动的加速度增大,选项C错误;故只有选项A、D正确。答案:AD5.下列关于放射性现象的说法中,正确的是()A.原子核发生衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了4B.原子核发生衰变时,生成核与粒子的总质量等于原来的原子核的质量C.原子核发生衰变时,生成核
4、的质量数比原来的原子核的质量数多1D.单质的铀238与化合物中的铀238的半衰期是相同的解析:原子核发生衰变时,生成的核与原来的原子核相比,中子数减少了2,A错误;生成的核与粒子的总质量小于原来的原子核的质量,B错误;原子核发生衰变时,生成核的质量数与原来的原子核的质量数相同,C错误;放射性元素的半衰期由原子核的内部因素决定,跟元素的化学状态无关,所以单质的铀238与化合物中的铀238的半衰期是相同的,D正确。答案:D6.加拿大萨德伯里中微子观察站的研究,揭示了中微子失踪之谜,即观察到的中微子数目比理论值少,是因为部分中微子在运动过程中(速度很大)转化为一个子和一个子。对上述转化过程有以下说法
5、,其中正确的是()A.牛顿运动定律依然适用B.动量守恒定律不再适用C.若发现子和中微子的运动方向一致,则子的运动方向也可能与中微子的运动方向一致D.若发现子和中微子的运动方向相反,则子的运动方向也可能与中微子的运动方向相反解析:牛顿运动定律仅仅适用宏观低速的物体,不适用微观高速的中微子;动量守恒定律适用任何情况,若发现子和中微子的运动方向一致,由动量守恒定律可知子的运动方向也可能与中微子的运动方向一致;若子和中微子的运动方向相反,则子的运动方向一定与中微子的运动方向相同。故C正确。答案:C7.U是一种放射性元素,能够进行一系列放射性衰变,如图所示,可以判断下列说法错误的是()A.图中a是84,
6、b是206B.X是衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的C.Y是衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的D.从U衰变成Pb要经过6次X衰变,8次Y衰变解析:由题图知,X是衰变,Y是衰变,可知B项正确,而C项错误;Bi进行衰变,可知a=84,进行衰变可知b=206,可见A项正确;由U衰变成Pb,经过衰变的次数为=8次,衰变的次数为82-(92-82)=6次,可见D项正确。答案:C8.静止在匀强磁场中的某放射性元素的核,放出的一个粒子和反冲核轨道半径之比Rr=301,如图所示,则()A.粒子与反冲核的动量大小相等,方向相反B.反冲核的原子序数为62C.原来放射性元素的原子序数为62D
7、.反冲核与粒子的速度之比为162解析:由动量守恒得Mv+mv=0,其中Mv为反冲核动量,mv为粒子的动量,Q为原来放射性元素的原子核电荷数,则反冲核的电荷数为Q-2,粒子电荷数为2。反冲核的轨道半径r=,粒子的轨道半径R=;综合以上公式可得Q=62。答案:AC9.原来静止的原子核X,质量为m1,处在区域足够大的匀强磁场中,经衰变成质量为m2的原子核Y,粒子的质量为m3,已测得粒子的速率垂直于磁场B,且动能为E0。假定原子核X衰变时释放的核能全部转化为动能,则下列四个结论中,正确的是()A.核Y与粒子在磁场中运动的周期之比为B.核Y与粒子在磁场中运动的半径之比为C.此衰变过程中的质量亏损为m1-
8、m2-m3D.此衰变过程中释放的核能为解析:原子核发生衰变时核子质量数减小4而核电荷数减小2,由题意知X核原先静止,则衰变后粒子和反冲核Y的动量大小相等,由R=知RYR=qqY=2(Z-2),故B项正确;而周期之比由T=知TYT=,故A项错误;该过程质量亏损m=m1-(m2+m3),故C项正确;由Ek=知,Y核的动能EkY=,则释放的核能E=Ek+EkY=,故D项正确。答案:BCD10.(2014课标全国)关于天然放射性,下列说法正确的是()A.所有元素都可能发生衰变B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D.、和三种射线中,射线的穿透能力最强E.
9、一个原子核在一次衰变中可同时放出、和三种射线解析:只有放射性元素才能发生衰变,A项错误;半衰期由原子核的内部自身的因素决定,与原子核所处的化学状态和外部条件无关,B、C两项正确;射线的穿透力最强,D项正确;原子核衰变时,不能同时放出、射线,E项错误。答案:BCD二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)11.(8分)放射性元素Po衰变为Pb,此衰变过程的核反应方程是;用此衰变过程中发出的射线轰击F,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
10、用等号。答案PoPbHeHeNeH12.(8分)碘131核不稳定,会发生衰变,其半衰期为8天。经过天有75%的碘131核发生了衰变。解析:根据m=m0(得0.25m0=m0(,解得t=16天。答案:16三、解答题(本题共3小题,共44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)13.(14分)用动能为E1=0.6 MeV的质子轰击静止的锂核Li,生成了两个粒子(已知质子、粒子、锂核的质量分别为mp=1.007 3 u,m=4.001 5 u,mLi=7.016 0 u)。(1)写出该核反应方程;(2)试计算生成的两个粒子的动能之和。解析:
11、(1)根据质量数和电荷数守恒有LiHHe。(2)核反应的质量亏损m=mLi+mp-2m=7.016 0 u+1.007 3 u-24.001 5 u=0.020 3 u由质能方程可得核反应释放出的能量为E=mc2=0.020 3931.5 MeV18.9 MeV又由能量守恒定律,得生成的两个粒子的动能之和为E=E1+E=0.6 MeV+18.9 MeV=19.5 MeV。答案:(1LiHHe(2)19.5 MeV14.(14分)海水中含有丰富的氘,完全可充当未来的主要能源。两个氘核的核反应为Hen,其中氘核的质量为2.013 u,氦核的质量为3.015 0 u,中子的质量为1.008 7 u。
12、(1 u相当于931.5 MeV的能量)求:(1)核反应中释放的核能。(2)在两个氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞,并且核能全部转化为机械能的情况下,求反应中产生的中子和氦核的动能。解析:(1)核反应中的质量亏损为m=2mH-mHe-mn,由E=mc2可知释放的核能:E=(2mH-mHe-mn)c2=2.14 MeV。(2)把两个氘核作为一个系统,碰撞过程系统的动量守恒,由于碰撞前两氘核的动能相等,其动量等大反向,因此反应前后系统的总动量为零,即mHevHe+mnvn=0;反应前后系统的总能量守恒,即mHemn=E+EkH,又因为mHemn=31,所以vHevn=13,由以上各式代
13、入已知数据得EkHe=0.71 MeV,Ekn=2.13 MeV。答案:(1)2.14 MeV(2)Ekn=2.13 MeV;EkHe=0.71 MeV15.(16分)静止在匀强磁场中的Li俘获一个速度为v0=7.7104 m/s的中子而发生核反应LiHe。若已知He的速度v2=2.0104 m/s,其方向跟中子反应前的速度方向相同,则:(1)H的速度为多大?(2)求粒子H和He的轨道半径之比;(3)当He旋转了3周时,粒子H旋转了几周?解析:这是一个核反应跟动量守恒及洛伦兹力相结合的问题。(1Li核俘获n的过程中,系统动量守恒mnv0=mHv1+mHev2,所以v1=,代入数据mn=1 u,mHe=4 u,mH=3 u,得v1=-1.0103 m/s,负号表示跟v0的方向相反。(2H和He在磁场中的半径之比为rHrHe=,代入数据得rHrHe=340。(3H和He的周期之比为THTHe=,代入数据得THTHe=32,所以它们的转动周期数之比为23,当粒子转动3周时,粒子H转动2周。答案:(1)1.0103 m/s(2)340(3)2周4
