1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。单元素养评价（三) (第三章)(90分钟100分)一、选择题(本大题共12小题,18为单选,912为多选,每小题4分,共48分)1.关于天然放射现象,下列说法中正确的是()A.衰变说明原子核里有电子B.某原子核经过一次衰变和两次衰变后,核内中子数减少4C.放射性物质的温度升高,其半衰期将缩短D.射线的电离作用很强,可用来消除有害静电【解析】选B。衰变是原子核里一个中子转变为一个质子时放出一个电子。原子核里没有电子,A错;经过一次衰变和两次衰变,电荷数(质子数)不变,质量数
2、减少4,即中子数减少4,B正确;半衰期只与原子核本身有关,与物理、化学状态无关,C错;粒子电离作用很强,可用来消除有害静电,D错。2.在核反应方程UnSrXe+kX中()A.X是中子,k=9B.X是中子,k=10C.X是质子,k=9D.X是质子,k=10【解析】选B。设X的质量数为A,电荷数为Z,根据核反应前后质量数守恒和核电荷数守恒可得235+1=90+136+kA,92=38+54+kZ,解得Z=0,所以X为中子,则A=1,k=10。故选项B正确。3.太阳内部持续不断地发生着4个质子H)聚变为1个氦核He)的热核反应,核反应方程是HHe+2X,这个核反应释放出大量核能,已知质子、氦核、X的
3、质量分别为m1、m2、m3,真空中的光速为c。下列说法中正确的是()A.方程中的X表示中子n)B.方程中的X表示电子e)C.这个核反应中质量亏损m=4m1-m2D.这个核反应中释放的核能E=(4m1-m2-2m3)c2【解析】选D。由质量数守恒和核电荷数守恒知:X为e,A、B均错;该反应中质量亏损m=4m1-m2-2m3,C错;E=mc2=(4m1-m2-2m3)c2,D对。4.一个原来静止的U原子核,辐射出粒子,它的两个产物在垂直于它们速度方向的匀强磁场中运动,它们的轨迹和运动方向(图中用箭头表示)可能是图中哪一个(图中半径大小没有按比例画)()【解析】选D。由于发生的是衰变,产物是两个带正
4、电的粒子,根据动量守恒Mv1+mv=0知这两个新核的运动方向相反,受到的洛伦兹力方向相反,即轨迹应该是外切圆,再利用左手定则,判断洛伦兹力方向,可知选项D是正确的。5.放射性同位素在实际生产和生活中有广泛的应用,往往同位素在核衰变时会放出核能,如Pu核衰变会放出核能,其核反应方程为PuU+X+E,已知光在真空中的速度为c。则下列判断正确的是()A.X是He,一个Pu核衰变时质量亏损为B.X是He,一个Pu核衰变时质量亏损为C.X是He,一个Pu核衰变时质量亏损为D.X是H,一个Pu核衰变时质量亏损为【解析】选B。根据核反应方程中质量数和电荷数守恒有X的质量数:m=238-234=4,核电荷数:
5、z=94-92=2,所以X为氦核He,根据质能方程E=mc2可知,该反应过程中质量亏损为m=,故B正确,A、C、D错误。【加固训练】下列说法中正确的是()A.Ra衰变为Rn要经过1次衰变和1次衰变BPa衰变为Th要经过1次衰变和1次衰变CU衰变为Rn要经过4次衰变和2次衰变DU衰变为Rn要经过4次衰变和4次衰变【解析】选C。由Ra变为Rn,质量数减少4,电荷数减少2,故发生一次衰变,A错误Pa变为Th,质量数没有变化,电荷数减少1,应放出一个正电子,B错误U变为Rn,质量数减少16,发生4次衰变,4次衰变减少电荷数为8,实际减少6,故发生2次衰变,故C正确,D错误。6.科学家使用核反应获取氚,
6、再利用氘和氚核反应获得能量,核反应方程分别为: X+YHeH+4.9 MeV和HHHe+X+17.6 MeV,下列表述正确的有()A.X是质子B.Y的质子数是3,中子数是3C.两个核反应都没有质量亏损D.氘和氚的核反应是原子核的人工转变【解析】选BHHHe+X+17.6 MeV,根据电荷数守恒、质量数守恒知,X的电荷数为0,质量数为1,X为中子,故A错误;X+YHeH+4.9 MeV,根据电荷数守恒,质量数守恒知,Y的电荷数为3,质量数为6,可知Y的质子数为3,中子数为3,故B正确;两个核反应都释放能量,可知两个核反应都有质量亏损,故C错误;氘和氚的核反应是核聚变反应,故D错误。故选B。7.我
7、们所说的太阳中所发生的“氢聚变”的实际过程并不是氢原子核直接聚变为氦原子核,而是借助碳、氮、氧的原子核进行的,其具体反应过程为如图所示的六步循环,请根据六步循环图,判断下列说法正确的是()A.X粒子是电子B.Y粒子是正电子C.六步循环的总核反应方程为HHe+eD.处所发生的核反应方程为NHO【解析】选DO反应生成N的方程为ON+e,故X为e,A错误N反应生成C的方程为NHCHe,故Y粒子为He ,B错误; 六步循环的总核反应方程为HHe+e,故C错误;处N反应生成O的方程为NHO,D正确。8.2019年4月23日,海军建军70周年阅兵式上,中国海军新型攻击核潜艇093改进型攻击核潜艇公开亮相。
8、核潜艇是以核反应堆为动力源。关于核反应,下列说法正确的是()A.在核反应中,质量守恒、电荷数守恒B.核反应方程UThHe属于衰变C.核反应方程NHeOH属于核聚变,是核潜艇的动力原理D.核反应方程CNe属于衰变,而射线来自原子外层的电子【解析】选B。在核反应中,尽管电荷数守恒,质量数守恒,但质量不守恒,故A错误;核反应方程UThHe属于衰变,故B正确;核反应方程NHeOH不属于核聚变,是卢瑟福发现质子的核反应方程,不是核潜艇的动力原理,故C错误;核反应方程CNe属于衰变,而射线来自原子核内的中子转化的一个质子和电子,故D错误。9.(2020洛阳高二检测)“东方超环”是我国自主设计建造的世界上第
9、一个非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置。2018年11月,有“人造太阳”之称的东方超环实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破,获得的实验参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件,朝着未来聚变堆实验运行迈出了关键一步,已知“人造太阳”核聚变的反应方程为HHHeX+17.6 MeV,关于此核聚变,以下说法正确的是()A.要使轻核发生聚变,就要利用粒子加速器,使轻核拥有很大的动能B.Z=0,M=1C.1 mol氘核和1 mol氚核发生核聚变,可以放出17.6 MeV的能量D.聚变比裂变更安全、清洁【解析】选B、D。“人造太阳”是以超导磁场约束,通过波加热,让等离子气体达到上亿度的高温而发生
10、轻核聚变,故A错误。根据质量数和核电荷数守恒,可以求出X为中子n,即Z=0,M=1,故B正确。1个氘核和1个氚核发生核聚变,可以放出17.6 MeV的能量,故C错误。轻核聚变产生物为氦核,没有辐射和污染,所以聚变比裂变更安全、清洁,故D正确。故选B、D。10.由中科院等离子体物理研究所设计制造的EAST全超导非圆截面托卡马克实验装置试用已经成功,这是我国的科学家率先建成的世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”实验装置。设可控热核反应前氘核H)的质量为m1,氚核H)的质量为m2,反应后氦核He)的质量为m3,中子n)的质量为m4,已知光速为c。下列说法中正确的是()A.核反应放出的能量为(m1+m
11、2-m3-m4)c2B.上述核反应过程中原子核的比结合能增加C.这种热核实验反应释放出氦核,是衰变D.这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同【解析】选A、B。可控热核反应装置中发生的核反应方程式是HHHen核反应过程中存在质量亏损,因此m1+m2m3+m4,核反应过程中的质量亏损m=m1+m2-m3-m4,释放的核能为E=mc2=(m1+m2-m3-m4)c2,故A正确;因轻核聚变反应释放巨大核能,说明拆开的结合能小于组合的结合能,则生成物的比结合能增大,故B正确;这种热核实验反应是核聚变反应,而不是自发发生的衰变,故C错误;这种装置的核反应是核聚变,我国大亚湾核电站所使用核装
12、置是核裂变,它们的核反应原理不相同,故D错误。11.带电粒子进入云室会使云室中的气体分子电离,从而显示其运动轨迹。如图是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹,a和b是轨迹上的两点,匀强磁场B垂直纸面向里。该粒子在运动时,其质量和电量不变,而动能逐渐减少,下列说法正确的是()A.粒子先经过a点,再经过b点B.粒子先经过b点,再经过a点C.粒子带负电D.粒子带正电【解析】选A、C。由r=可知,粒子的动能越小,圆周运动的半径越小,结合粒子运动轨迹可知,粒子先经过a点,再经过b点,选项A正确;根据左手定则可以判断粒子带负电,选项C正确。【总结提升】云室中带电粒子性质的判断方法(1)明确云室中匀强磁场
13、的方向情况。(2)明确粒子运动过程中的不变量和变化量分别是什么物理量。(3)根据带电粒子在云室中的运动轨迹形状,判断带电粒子运动过程中曲率半径的变化情况。(4)根据带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r=及结合曲率半径的变化情况,以及运动过程中的v、q、B的变化情况,判断粒子的运动方向。(5)根据左手定则,判断出带电粒子的电性。12.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。已知Rn的半衰期约为3.8天。则()A.若使放射性物质的温度升高,其半衰期将减小B.约经过15.2天,16g的Rn衰变后还剩1gCRn发生衰变
14、时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了2D.一个U原子核衰变为一个Rn原子核的过程中,发生衰变的次数为2次【解析】选B、C、D。半衰期是放射性元素有半数发生衰变的时间,由原子核的种类决定,与温度等外界因素无关,故A错误;约经过15.2天,即4个半衰期,16 g的Rn衰变后还剩的原子核没有衰变,即1g的Rn没有衰变,故B正确;该原子核经过一次衰变电荷数减小2,质量数减小4,中子数减少2个,故C正确;一个U原子核衰变为一个Rn原子核的过程中,质量数减少16个,发生了4次衰变,电荷数减少了6个,则发生衰变的次数为2次,故D正确。故选:B、C、D。二、计算题(本大题共5小题,共52分,要有必要的文
15、字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)13.(8分)为测定水库的存水量,将一瓶放射性溶液倒入水库中,已知这瓶溶液每分钟衰变8107次,这种同位素半衰期为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】设放射性同位素原有质量为m0,10天后的剩余质量为m,水库存水量为Q m3,由每分钟衰变次数与其质量成正比可得=(2分)由半衰期公式得:m=m0(2分)由以上两式联立代入数据得=(2分)解得水库存水量为Q=2.5105 m3。(2分)答案:2.5105 m314.(8分)假设某航空母舰的动力来自核反应堆,其中主要的核反应方程式是UnBaKr+n。(
16、1)在括号内填写n前的系数;(2)用m1、m2、m3分别表示UBaKr核的质量,m表示中子的质量,则上述反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能E是多少?(3)假设核反应堆的功率P=6.0105 kW,若一个铀235核裂变产生的能量为2.810-11 J,则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少kg铀235?(铀235的摩尔质量M=0.235 kg/mol,一个月约为t=2.6106 s,阿伏加德罗常数NA=6.01023 mol-1,计算结果保留两位有效数字)【解析】(1)由质量数与核电荷数守恒可知,产生的中子数为3;(2分)(2)由题意知,质量亏损为m=m1-m2-m3-2m,(1分)由
17、质能方程可知,释放的核能为:E=mc2=(m1-m2-m3-2m)c2(1分)(3)一个月内核反应产生的总能量为:E=Pt(1分)同时E=NAE(1分)所以Pt=NAE(1分)解得:m=22 kg(1分)答案:(1)3(2)(m1-m2-m3-2m)c2(3)22 kg15.(12分)两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核,已知氘核质量mD=2.013 6 u,氦核质量mHe=3.015 0 u,中子质量mn=1.008 7 u。(1 u=931.5 MeV/c2)(1)计算释放出的核能。(2)若反应前两氘核的动能均为Ek0=0.35 MeV,它们正碰发生聚变,且反应后释放的核能全部转变为动能,则
18、反应产生的氦核和中子的动能各为多大?【解析】(1)核反应方程为:HHen(1分)反应质量亏损m=2mD-mHe-mn=0.003 5 u。(1分)由质能方程得释放的核能E=mc2=0.003 5931.5 MeV3.26 MeV。(2分)(2)将两氘核看作一个系统,由动量守恒有0=mHevHe+mnvn(2分)由能量守恒有mHe+mn=E+2Ek0(2分)由代入数据可得EkHe0.99 MeV,(2分)Ekn2.97 MeV。(2分)答案:(1)3.26 MeV(2)0.99 MeV2.97 MeV16.(12分)某些建筑材料可产生放射性气体氡,氡可以发生或衰变,如果人长期生活在氡浓度过高的环
19、境中,那么,氡经过人的呼吸道沉积在肺部,并放出大量的射线,从而危害人体健康。原来静止的氡核Rn)发生一次衰变生成新核钋(Po),并放出一个能量为E0=0.09 MeV的光子。已知放出的粒子动能为E=5.55 MeV;忽略放出光子的动量,但考虑其能量;1 u =931.5 MeV/c2 。(1)写出衰变的核反应方程。(2)衰变过程中总的质量亏损为多少?(保留三位有效数字)。【解析】(1)衰变方程为RnPoHe+ (3分)(2)忽略放出光子的动量,根据动量守恒定律,0=p+pPo(2分)即新核钋(Po)的动量与粒子的动量大小相等,又Ek=,(2分)解得新核钋(Po)的动能为EPo=E。 (2分)由
20、题意,质量亏损对应的能量以光子的能量和新核、粒子动能形式出现,衰变时释放出的总能量为E=E+EPo+E0 =mc2(2分)故衰变过程中总的质量亏损是m=0.006 16 u(1分)答案:(1RnPoHe+ (2)0.006 16 u17.(12分)为确定爱因斯坦的质能方程E=mc2的正确性,设计了如下实验:用动能为E1=0.60 MeV的质子轰击静止的锂核 Li,生成两个粒子,测得两个粒子的动能之和为E2=17.9 MeV,已知质子、粒子、锂核的质量分别取mp=1.007 3 u、m=4.002 6 u、mLi=7.016 0 u。(1)写出核反应方程。(2)通过计算说明E=mc2正确。(1 u=1.660 610-27 kg)【解析】(1)核反应方程为LiHHe(2分)(2)核反应的质量亏损:m=mLi+mp-2m=7.016 0 u+1.007 3 u-24.002 6 u=0.018 1 u(2分)由质能方程可得与质量亏损相当的能量:E=mc2=0.018 11.660 610-27(3108)2 J=16.9 MeV(3分)而系统增加的能量:E=E2-E1=17.3 MeV(3分)这些能量来自核反应中,在误差允许的范围内可认为相等,所以E=mc2正确。(2分)答案:(1LiHHe(2)见解析关闭Word文档返回原板块
