1、单元测评(四)原子核(时间：90分钟满分：100分)第卷(选择题，共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分)1(多选题)关于威耳逊云室探测射线，下述正确的是()A威耳逊云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示出射线运动的径迹B威耳逊云室中径迹粗而直的是射线C威耳逊云室中径迹细而长的是射线D威耳逊云室中显示粒子径迹原因是电离，所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负解析：云室内充满过饱和蒸气，射线经过时把气体电离，过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴，雾滴沿射线的路线排列，显示出射线的径迹，故A项正确；由于粒子的电离本领大，贯穿本领小，所以射线在云室中的径迹粗而直，即B项正确；由于射线的
2、电离本领很弱，所以在云室中一般看不到它的径迹，而细长径迹是射线的，所以C项错误；把云室放在磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正负，所以D项错误答案：AB2(多选题)Ra是镭Ra的一种同位素，对于这两个镭的原子而言，下列说法正确的有()A它们具有相同的质子数和不同的质量数B它们具有相同的中子数和不同的原子序数C它们具有相同的核电荷数和不同的中子数D它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质解析：同位素具有相同的质子数不同的质量数，并且化学性质相同答案：AC3一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m.铀发生一系列衰变，最终生成物为铅已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的有()
3、A经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了B经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m/4发生了衰变C经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m/8D经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M/2解析：经过两个半衰期后矿石中剩余的铀应该还有m/4；经过三个半衰期后还剩m/8；因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变答案：C4.U衰变为Rn要经过m次衰变和n次衰变，则m、n分别为()A2,4B4,2C4,6 D16,6解析：由于衰变不改变质量数，则m4，衰变使电荷数减少8，但由U衰变为Rn，电荷数减少6，说明经过了2次衰变，故B项正确答案：B5(多选题)用盖革米勒计数器测定放射源
4、的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线.10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是()A放射源射出的是射线B放射源射出的是射线C这种放射性元素的半衰期是5天D这种放射性元素的半衰期是2.5天解析：因厚纸板能挡住这种射线，知这种射线是穿透能力最差的射线，选项A正确，B错误；因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，10天后测出放射强度为原来的四分之一，说明10天后放射性元素的原子核个数只有原来的四分之一，由半衰期公式知已经过了两个半衰期，故半衰期是5天答案：AC6一个氘核和一个氚
5、核聚合成一个氦核的反应方程是HHHen，此反应过程产生的质量亏损为m.已知阿伏伽德罗常数为NA，真空中的光速为c.若1 mol氘和1 mol氚完全发生核反应生成氦，则在这个核反应中释放的能量为()A.NAmc2 BNAmc2C2NAmc2 D5NAmc2解析：一个氘核和一个氚核结合成一个氦核时，释放出的能量为mc2,1 mol的氘核和1 mol的氚核结合成1 mol的氦核释放能量为NAmc2.答案：B7在核反应方程式UnSrXekX中()AX是质子，k9 BX是质子，k10CX是中子，k9 DX是中子，k10 解析：23519013610,92038540，说明X的电荷数是0，质量数是1，是中
6、子，选项D正确答案：D8核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为()A原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力B核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力C核子间存在强大的核力D核子间存在着复杂磁力解析：核反应中核能的变化是因为核子间存在着特别强大的核力，不是因为万有引力，也不是因为库仑力或磁场力，这些力与核力相比都很小，故仅C正确答案：C9太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少太阳每秒钟辐射出的能量约为41026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近()A1036 kg B1018 kgC1013 kg D109 kg解析：根据爱
7、因斯坦质能方程Emc2，得m kg109 kg.答案：D10太阳放出的大量中微子向地球飞来，但实验测定的数目只有理论的三分之一，后来科学家发现中微子在向地球传播过程中衰变成一个子和一个子若在衰变过程中子的速度方向与中微子原来的方向一致，则子的运动方向()A一定与子同方向B一定与子反方向C一定与子在同一直线上D不一定与子在同一直线上解析：中微子衰变成子和子，满足动量守恒，子的速度方向与中微子原来的方向一致，子必定也在这条直线上答案：C1114C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t0时14C的质量下面四幅图中能正确反映
8、14C衰变规律的是()ABCD解析：据半衰期的计算公式知，经时间t，剩余的14C的质量为mm0()，对应图象为一指数函数图象，C选项符合题意答案：C12(多选题)用质子轰击锂核(73Li)生成两个粒子，以此进行有名的验证爱因斯坦质能方程的实验已知质子的初动能是0.6 MeV，质子、粒子和锂核的质量分别是1.007 3 u、4.001 5 u和7.016 0 u已知1 u相当于931.5 MeV，则下列叙述中正确的是()A此反应过程质量减少0.010 3 uB生成的两个粒子的动能之和是18.3 MeV，与实验相符C核反应中释放的能量是18.9 MeV，与实验相符D若生成的两个粒子的动能之和是19
9、.5 MeV，与实验相符解析：此反应的质量亏损m1.007 3 u7.016 0 u24.001 5 u0.020 3 u，释放的能量Em931.5 MeV18.9 MeV，故A项错，C项正确；由能量守恒可知，释放的能量E及反应前质子的动能转化成两个粒子的总动能，Ek18.9 MeV0.6 MeV19.5 MeV，故B项错，D项正确答案：CD第卷(非选择题，共52分)二、计算题(本题有4小题，共52分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13(10分)“原子质量单位”是原子物理中常用的一个特殊单位，符号为u,1
10、u1.660 61027 kg.已知12C原子的质量是12.000 000 u，一个12C原子可以看做是由6个氢原子(每个氢原子的质量是1.007 825 u)和6个中子组成(每个中子的质量是1.008 665 u)，则C原子核的结合能为多少？(保留三位有效数字)解析：6个中子的总质量6mn61.008 665 u6.051 990 u(2分)6个氢原子的总质量6mH61.007 825 u6.046 950 u(2分)中子和氢原子的质量和6mn6mH12.098 940 u(2分)12C原子核的质量mC12.000 000 u质量亏损m6mn6mHmC0.098 940 u1.6431028
11、 kg(2分)12C原子核的结合能Emc21.6431028(3108)2 J1.481011 J(2分)答案：1.48101114(13分)H的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子质量是1.008 665 u求：(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，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反应方程式是H2nH，(2分)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
12、量为mH3.016 050 u，质量亏损为m3.024 607 u3.016 050 u0.008 557 u(2分)因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应为放能反应(1分)释放的核能为E0.008 557931.5 MeV7.97 MeV.(2分)(2)氚核的结合能即为E7.97 MeV，(1分)它的比结合能为2.66 MeV.(2分)(3)放出光子的频率为 Hz1.921021 Hz.(3分)答案：(1)放出能量7.97 MeV (2)7.97 MeV2.66 MeV(3)1.921021 Hz15(14分)在茫茫宇宙空间存在大量宇宙射线，对航天员构成了很大的威胁，现有一束射线(含
13、有、三种射线)， (1)在不影响和射线的情况下，如何用最简单的方法除去射线；(2)余下的这束射线经过如图所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出和射线进入该磁场区域后轨迹的示意图(3)用磁场可以区分和射线，但不能把射线从射线束中分离出来，为什么？(已知粒子的质量约是粒子质量的8 000倍，射线速度约为光速的十分之一，射线速度约为光速)解析：(1)由于射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去射线(4分)(2)射线带负电，由左手定则可知向上偏转，射线方向不变，轨迹如图所示(4分)(3)粒子和电子在磁场中偏转，据R，对射线R1，对射线 R2，故400.(4分)射线穿过此磁场时，半径很大，几乎不偏转
14、，故与射线无法分离(2分)答案：(1)用一张纸放在射线前即可除去射线(2)见解析图(3)射线的圆周运动的半径很大，几乎不偏转，故与射线无法分离16(15分)一个静止的氮核N俘获一个速度为2.3107 m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106 m/s，B、C在同一匀强磁场中做圆周运动的半径比为RBRC1130.求：(1)C核的速度大小；(2)根据计算判断C核是什么核；(3)写出核反应方程解析：(1)设中子的质量为m，则氮核的质量为14m，B核的质量为11m，C核的质量为4m，根据动量守恒可得：mv011mvB4mvC，(3分)代入数值解得vC3106 m/s.(2分)(2)根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径公式：R可得：(3分)所以(2分)又qCqB7e，解得：qC2e，qB5e，所以C核为He.(2分)(3)核反应方程NnBHe.(3分)答案：(1)3106 m/s(2)He(3)NnBHe