1、第十九章本卷满分100分，考试用90分钟一、单项选择题(本题共8个小题，每小题4分，共32分)1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衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的，选项A错误；玻尔的基本假设是轨道、能量都是量子化的，选项B正确；半衰期由原子核的内部因素决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素均无关，选项C错误；比结合能越大，表示原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项D错误。答案B2“两弹一星”可以说长了中国人的
2、志气，助了中国人的威风。下列核反应方程中，属于研究“两弹”的基本核反应方程的是NHeOHUnSrXe10nUThHeHHHenABCD解析“两弹”指原子弹和氢弹，原子弹的核反应方程是铀核裂变，正确。氢弹的核反应方程是轻核聚变，正确，所以选项C正确。答案C3卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子。发现质子的核反应为：NHeOH。已知氮核质量为mN14.007 53u，氧核的质量为mO17.004 54u，氦核质量mHe4.003 87u，质子(氢核)质量为mp1.008 15u，(已知：1uc2931 MeV)对于这一核反应，下列说法正确的是A放出热量0.001 29 MeVB吸收热量0.001 29 M
3、eVC放出热量1.20 MeVD吸收热量1.20 MeV解析质量亏损mmNmHemOmp0.001 29 u，由质能方程得：Emc21.20 MeV，故这一核反应是吸收能量的反应，吸收的能量为1.20 MeV，D项正确。答案D4有甲、乙两种放射性元素，它们的半衰期分别是T甲15天，T乙30天，开始时二者质量相等，经过60天后，这两种元素的质量之比为A12B14C18D116解析60天是甲半衰期的4倍，是乙半衰期的2倍，则M甲MM，M乙MM，故M甲M乙14，B正确。答案B5静止的氡核Rn放出粒子后变成钋核Po，粒子动能为E。若衰变放出的能量全部变为反冲核和粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中
4、的质量亏损为 A.B0C.D.解析由于动量守恒，反冲核和粒子的动量大小相等，由Ek知它们的动能之比为4218，因此衰变释放的总能量是，由质能方程得质量亏损是。答案C6下列说法正确的是A铀235只要俘获中子就能进行链式反应B所有的铀核俘获中子后都能裂变C太阳不断地向外辐射大量能量，太阳质量应不断减小，日地间距离应不断增大，地球公转速度应不断减小D粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的解析要发生链式反应必须同时满足三个条件：(1)必须有足够纯度的铀235(浓缩铀)；(2)铀块的体积必须大于或等于临界体积；(3)要有足够数量的慢中子。所以A错误；并不是所有的铀核都能发生裂变，所以B也是错误
5、的；由于太阳在向外辐射能量的过程中，会出现质量亏损，由万有引力定律可知日地间的引力要减小，所以日地间的距离要不断增大，在向外运动的过程中由于要克服引力做功，故地球的公转速度要不断减小，所以C正确；粒子散射实验证明了原子是有核式结构的，所以D错误。故正确答案为C。答案C7铀(U)经过、衰变后形成稳定的铅(Pb)，在衰变过程中，中子转变为质子的个数A6个B14个C22个D32个解析U衰变成Pb，质量数减少23820632。说明有8次衰变，核电荷数应减少16。实际减少10，说明有6次衰变，每次衰变有一个中子转变为质子故答案应为A。答案A8一个原来静止的U核发生衰变，它的两个产物在垂直于它们速度方向的
6、匀强磁场中运动，它们的轨迹和运动方向(图中用箭头表示)可能是下列图中的(图中半径大小没有按比例画)解析由于发生的是衰变，产物是两个带正电荷的粒子，根据动量守恒定律Mv1mv0，可得初始时刻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的方向，故D项正确。答案D二、多项选择题(本题共4个小题，每小题5分，共20分)9铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应是UnBaKr3n，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从裂变反应方程式可以看出裂
7、变反应中伴随着中子放出，A对；铀块体积对链式反应的发生有影响，B错；铀核的链式反应可人工控制，C对；铀核的半衰期不会受到环境温度的影响，D错。答案AC10一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是A核反应方程是HnHB聚变反应中的质量亏损mm1m2m3C辐射出的光子的能量E(m3m1m2)cD光子的波长解析根据核反应过程质量数守恒和电荷数守恒可知，得到的氘核为H，故A正确；聚变反应过程中辐射一个光子，质量减少mm1m2m3，故B正确；由质能方程知，辐射出的光子的能量为Emc2(m1
8、m2m3)c2，故C错误；由c及Eh得，故D错误。答案AB11太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，氢核的聚变反应可以看作是4个氢核(H)结合成1个氦核(He)。下表中列出了部分粒子的质量(1 u相当于931.5 MeV的能量)，以下说法中正确的是粒子名称质子p粒子电子e中子n质量/u1.007 34.001 50.000 551.008 7A.核反应方程式为4HHe201eB核反应方程式为4HHe201eC4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 uD聚变反应方程中释放的能量约为24.8 MeV解析根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒关系可判断A正确，
9、B错误；根据质能方程可知D正确。答案ACD12下列说法中正确的是A采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子C约里奥居里夫人用粒子轰击铝箔发现了中子D原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量解析放射性元素的半衰期由元素的原子核决定，与化学、物理状态无关，故选项A错误；由玻尔理论可知，氢原子从激发态跃迁到基态的过程放出光子，选项B正确；由物理学史可知中子是由查德威克发现的，选项C错误；核子结合成原子核放出核能，因此原子核所含核子单独存在时的总质量大于核原子核的质量，选项D正确。答案BD三、填空题(本题共2个小题，共14分)13
10、(6分)约里奥居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素P衰变成Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是_。P是P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术。1 mgP随时间衰变的关系如图1所示，请估算4 mg的P经_天的衰变后还剩0.25 mg。图1解析衰变方程为PSi01e，即这种粒子是正电子。由图像可以看出P的半衰期为14天，则40.25，得t56天。答案正电子5614(8分)一个静止的钚核Pu自发衰变成一个铀核U和另一个原子核X，并释放出一定的能量。其核衰变方程为：PuUX。(1)方程中的X核符号为_。(2)钚核的质量为239.052 2 u，铀核的质量为235
11、.043 9 u，X核的质量为4.002 6 u，已知1 u相当于931.5 MeV的能量，则该衰变过程放出的能量是_MeV；(3)假设钚核衰变释放出的能量全部转变为铀核和X核的动能，则X核与铀核的动能之比是_。解析(1)由质量数及电荷数守恒可知X为He。(2)该核反应的质量亏损m(239.052 2235.043 94.002 6)u0.005 7 u；释放能量E0.005 7931.5 MeV5.31 MeV。(3)由动量守恒得mUvUmXvX，又Ek，解方程组得EkXEkUmUmX2354。答案(1)He(2)5.31(3)2354四、计算题(本题共3个小题，共34分)15(10分)20
12、08年北京奥运会场馆周围80%90%的路灯利用太阳能发电技术来供电，奥运会90%的洗浴热水采用全玻璃真空太阳能集热技术。科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部四个氢核(H)转化成一个氦核(He)和两个正电子(01e)并放出能量。已知质子质量mp1.007 3 u，粒子的质量m4.002 6 u，正电子的质量me0.000 5 u，1 u的质量相当于931.5 MeV的能量。(1)写出该核反应方程；(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少能量？(结果保留四位有效数字)解析(1)根据质量数守恒、电荷数守恒，该核反应方程为：4HHe201e。(2)质量亏损：m
13、4mpm2me41.007 3 u4.002 6 u20.000 5 u0.025 6 uE0.025 6931.5 MeV23.85 MeV。答案(1)4HHe201e(2)23.85 MeV16(10分)正电子(PET)发射计算机断层显像的基本原理是：将放射性同位素15O注入人体，参与人体的代谢过程。15O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像。根据PET原理，回答问题：设电子质量为m，电荷量为q，光速为c，普朗克常量为h，则探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长为多少？解析根据能量守恒，一个光子的能量E2mc2mc2一
14、个光子的能量Eh与c间的关系：c由得。答案17(14分)已知氘核质量为2.013 6 u。中子质量为1.008 7u，He核的质量为3.015 0 u。两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成He并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能。(质量亏损为1 u时，释放的能量为931.5 MeV。除了计算质量亏损外，He的质量可以认为是中子的3倍)(1)写出该核反应的反应方程式；(2)该核反应释放的核能是多少？(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，则反应前每个氘核的动能是多少MeV?解析(1)核反应方程为2HHen。(2)质量亏损为m2.013 6 u23.015 0 u1.008 7 u0.003 5 u。则释放的核能为Emc20.003 5931.5 MeV3.26 MeV。(3)设中子和He核的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2，反应前每个氘核的动能为E0，反应后中子和He核的动能分别为E1、E2。根据动量守恒得：m1v1m2v20所以根据Emv2得即E23.12 MeV1.04 MeV由能量转化和守恒定律得E1E22E0E代入数据得E00.45 MeV。答案(1)见解析(2)3.26 MeV(3)0.45 MeV