高中物理原子核與放射性章綜合魯科版選修5

1、原子物理單元測試（B卷）說明：本試卷分為第I、n卷兩部分，請將第I卷選擇題的答案填入題后括號內(nèi)，第n 卷可在各題后直接作答.共100分，考試時(shí)間90分鐘.第I卷（選擇題共40分）一、本題共10小題，每小題4分，共40分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有 的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確.全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分.1 .1999年9月18日，中共中央、國務(wù)院、中央軍委在人民大會堂隆重表彰為研制“兩 彈一星”作出突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家.下列核反應(yīng)方程中屬于研究“兩彈”的基本核反應(yīng)方程式是（）A.14N + 2He-18O+1H TOC o 1-5 h z 2351

2、 -901361 _92 U +0 n - 38Sr+ 54 Xe +10 0 nc 238234492 U - 90Th + 2 HeD 2H+3Hf4He + 1n .1120解析：本題考查重核裂變和輕核聚變的核反應(yīng)方程.“兩彈”是指原子彈和氫彈，原理分別為重核裂變和輕核聚變，B為重核裂變方程之一，D為輕核聚變方程.故正確選項(xiàng)為BD.答案BD2.下圖為查德威克研究原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)示意圖，由天然放射性元素針（ R）放出a 射線轟擊彼時(shí)會產(chǎn)生粒子流a,用粒子流 a打擊石蠟后會打出粒子流b,經(jīng)研究知道（）3s545ssSS83SS：A.a為質(zhì)子，b為中子B.a為丫射線，b為中子C.a為中子，

3、b為丫射線D.a為中子，b為質(zhì)子解析：本題考查查德威克發(fā)現(xiàn)中子的實(shí)驗(yàn)裝置.選項(xiàng)D正確.答案D.下列說法正確的是（）a射線和丫射線都是電磁波3射線是原子的核外電子電離后形成的電子流C.用加溫、加壓或改變其化學(xué)狀態(tài)的方法都不能改變原子核衰變的半衰期D.原子核經(jīng)過衰變生成新核，則新核的總質(zhì)量總小于原核的質(zhì)量解析：組成a射線的粒子是氯原子核，丫射線是高頻電磁波，A錯(cuò).3射線是原子的核內(nèi)中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時(shí)放出的電子流，B錯(cuò).原子核衰變的半衰期由原子核本身決定，與它所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，C.原子核經(jīng)過衰變生成新核，因放出了粒子，所以質(zhì)量減小，D.答案CD.下圖所示為盧瑟福“粒子散射實(shí)驗(yàn)的原子核和兩個(gè) a

4、粒子的徑跡，其中可能正確（解析：a粒子在靠近金的原子核時(shí)，離核越近，所受庫侖力越大，方向偏轉(zhuǎn)越大，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)可以判斷出只有 A正確.答案A.如圖所示，兩個(gè)相切的圓表示一個(gè)靜止的原子核發(fā)生某種核反應(yīng)后產(chǎn)生的兩種粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡，可以判定（）XXA.原子核只可能發(fā)生 3衰變B.原子核可能發(fā)生a衰變或3衰變C.原子核放出一個(gè)正電子D.原子核放出一個(gè)中子解析：靜止的核發(fā)生核反應(yīng)的過程動(dòng)量守恒，所以新核和新粒子的速度方向相反，又因 為軌跡只有兩個(gè)，是內(nèi)切圓，所以放出的新粒子只有一個(gè)，且粒子帶負(fù)電，是3粒子，故 A正確.答案A.貧鈾炸彈是一種殺傷力很強(qiáng)的武器，貧鈾是提煉鈾235以后的副產(chǎn)品，其

5、主要成分為鈾238,貧鈾炸彈不僅有很強(qiáng)的穿甲能力，而且鈾 238具有放射性，殘留物可長期對環(huán)境起 破壞作用而造成污染.人長期生活在該環(huán)境中會受到核輻射而患上皮膚癌和白血病.下列結(jié) 確的是A.鈾238的衰變方程式為：238 u - 2341Th + 2Heb. 235 u和292u互為同位素C.人患皮膚癌和白血病是因?yàn)楹溯椛鋵?dǎo)致了基因突變D.貧鈾彈的穿甲能力很強(qiáng)，也是因?yàn)樗姆派湫越馕觯罕绢}考查鈾238的知識.鈾238具有放射性，放出一個(gè) a粒子，變成社234, A正確.鈾238和鈾235質(zhì)子數(shù)相同，故互為同位素，B正確.核輻射能導(dǎo)致基因突變，是皮膚癌和白血病的誘因之一，C正確.貧鈾彈的穿甲能力

6、很強(qiáng)，是因?yàn)樗膹椥臼怯筛呙芏取⒏邚?qiáng)度、高韌性的鈾合金組成，襲擊目標(biāo)時(shí)產(chǎn)生高溫化學(xué)反應(yīng)，所以其爆炸力、穿透力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般炸彈，D錯(cuò).答案ABC.原子核的裂變和聚變都是人類利用原子核能的途徑，我國已建設(shè)了秦山和大亞灣兩座核電站，下面關(guān)于這兩座核電站的說法中正確的是（）A.它們都是利用核裂變釋放原子核能.它們都是利用核聚變釋放原子核能C.秦山核電站是利用核裂變釋放原子核能，大亞灣核電站是利用核聚變釋放原子核能D.以上說法都不正確解析：本題考查核能的實(shí)際利用常識.秦山核電站和大亞灣核電站都是利用核裂變釋放的能量，A正確.答案A.最近一段時(shí)間，伊朗的“核危機(jī)”引起了全球矚目，其焦點(diǎn)問題就伊朗核電站采用

7、輕水堆還是重水堆，重水堆核電站在發(fā)電的同時(shí)，還可以生產(chǎn)可供研制核武器的缽239 （ 239Pu ）,94 TOC o 1-5 h z 這種239 Pu可以由鈾239（ 239 U ）經(jīng)過n次3衰變而產(chǎn)生，則n的值是（）9492A.2B.239C.145D.92解析：本題考查核反應(yīng)方程.鈾239衰變成23：Pu的核反應(yīng)方程是：239 u - 239 Pu +2： e 9492941可見，n=2.答案A.在天然放射性物質(zhì)附近放置一帶電體，帶電體所帶的電荷很快消失的根本原因是（）丫射線的貫穿作用a射線的電離作用3射線的貫穿作用3射線的中和作用解析：本題考查三種射線的特點(diǎn).由于a粒子電離作用較強(qiáng)，能使

8、空氣分子電離，電離產(chǎn)生的電荷與帶電體的電荷中和.故正確選項(xiàng)為B.答案B10.質(zhì)子的質(zhì)量為mp,中子的質(zhì)量為mn氨核的質(zhì)量為ma，下列關(guān)系式正確的是（）A.m =2mp+2 mB.m v2np+2mlCm 2np+2mD.以上關(guān)系都不對解析：本題考查質(zhì)量虧損.兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成氨核時(shí)放出能量，發(fā)生質(zhì)量虧損 .故正確選項(xiàng)為B.答案B第R卷（非選擇題共60分）二、本題共5小題，每小題4分，共20分.把答案填在題中的橫線上.根據(jù)宇宙大爆炸理論，在宇宙形成之初是“粒子家族”盡現(xiàn)風(fēng)采的時(shí)期.從大爆炸的瞬間產(chǎn)生夸克、輕子、膠子等粒子，到電子與原子核結(jié)合成原子，先后經(jīng)歷了四個(gè)時(shí)代，它 們是：、.解析：根

9、據(jù)宇宙大爆炸理論，“粒子家族”在大爆炸開始，到形成原子這105s時(shí)間內(nèi)，先后經(jīng)歷了強(qiáng)子時(shí)代、輕子時(shí)代、核合成時(shí)代、復(fù)合時(shí)代答案強(qiáng)子時(shí)代輕子時(shí)代核合成時(shí)代復(fù)合時(shí)代.雷蒙德戴維斯因研究來自太陽的電子中微子（Ye）而獲得了 2002年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).他探測中微子所用的探測器的主體是一個(gè)貯滿615 t四氯乙烯（QC14）溶液的巨桶.電子中微子可以將一個(gè)氯核轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)僦核，其核反應(yīng)方程為Ve+；C1 -37Ar + 0e1718T已知37C1的質(zhì)量為36.956 58 u, ；：Ar的質(zhì)量為36.956 91 u, 0e的質(zhì)量為0.000 55 u,1 1718- 1u質(zhì)量對應(yīng)的能量為931.5 Me

10、V.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以判斷參與上述反應(yīng)的電子中微子的最小能量為.解析：上面核反應(yīng)過程增加的質(zhì)量：A m=36.956 91 u+0.000 55 u-36.956 58 u=0.000 88 u應(yīng)吸收的能量：2_ AE=A mc=0.000 88 x 931.5 MeV=0.82 MeV.答案 0.82 MeV.一個(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子相遇會發(fā)生湮滅而轉(zhuǎn)化為一對光子，設(shè)正、負(fù)電子的質(zhì)量均 為m,普朗克常量為h,則這一對光子的頻率為 .解析：本題考查質(zhì)能方程及光子論.2mC=2hv 貝U v=mC-. h2答案叫h.已知質(zhì)子的質(zhì)量為1.007 227 u ,中子的質(zhì)量為1.008 665 u ,它

11、們結(jié)合成碳核12C的質(zhì)量為12.000 000 u ,放出的能量為 MeV.解析：本題考查質(zhì)能方程.一2_-AE=A mc= 6X （1.007 227+1.008 665）-12 X 931.5 MeV=88.8 MeV.答案88.8.一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成笊核時(shí)要放出2.22 MeV的能量，這些能量以丫光子的形式輻射出來.這一過程的核反應(yīng)方程是 ,質(zhì)量虧損為 kg,此光子的 波長為 m.解析：本題考查核反應(yīng)方程及質(zhì)量虧損.核反應(yīng)方程為；H+0n-：H + Y由 A E= A mC得 A m= E- =4 x 10-30 kg c由 A E=h C 得入=卜。=5,6 x 10-13 m.

12、入EE答案；H+0n 一；H+y 4X 10-305.6 X 10-13三、本題共4小題，共40分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演 算步驟，只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值 和單位. (8分)中子0n、質(zhì)子；p、笊核D的質(zhì)量分別為 m、mp、m),現(xiàn)用光子能量為 E的r射線照射靜止笊核，使之分解,用核符號寫出上述核反應(yīng)方程，若分解后的中子、質(zhì)子的動(dòng)能相等，則中子的動(dòng)能是多少？解析：上述核反應(yīng)方程是：r+；H-；H+0n上述核反應(yīng)因質(zhì)量虧損放出的能量 _2A E=( m- mp- m) c質(zhì)子和中子獲得的總動(dòng)能是：A E+E所以中子的動(dòng)能為：Ekn=1

13、( A E+E)= 1 (m- m- m) c2+E.2212答案 r+2H-；H+0n (nD-np-m)c +日2. (10分)放射性同位素 C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，它可以用來判定古生物體的年代， 此項(xiàng)研究獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng).(1)宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后，會形成很不穩(wěn)定的14c,它很容易發(fā)生衰變，放出3射線變成一個(gè)新核，其半衰期為5 730年,試寫出此核反應(yīng)方程.(2)若測得一古生物遺骸中的16C含量只有活體中的12.5%,則此遺骸距今約有多少年？解析：本題考查核反應(yīng)方程及它的實(shí)際應(yīng)用.(1)此衰變的核反應(yīng)方程：*N+0 n - 14sC+1H1HN+-0e.

14、(2)活體中的14c含量不變，生物死亡后，遺骸中的16c按其半衰期變化，設(shè)活體中16c的含量為 電 遺骸中的16c含量為N,由半衰期的定義得：N=(1)N)即0.125=(1)*22所以-=3 t=3r =17 190 年. 案(1) 7N+0n-6c +1H6c 7N + _1e(2) 1719018,(10分)235u受中子轟擊時(shí)會發(fā)生裂變，產(chǎn)生15632和94寸，同時(shí)放出能量,已知每個(gè)鈾核裂變釋放的平均能量為200 MeV.(1)寫出核反應(yīng)方程；(2)現(xiàn)在要建設(shè)發(fā)電功率為5X 105kW的核電站，用235 U作核燃料，假設(shè)核裂變釋放的能量一半轉(zhuǎn)化為電能，那么該核

15、電站一天消耗235 U多少千克？(阿伏加德羅常數(shù)取6.0 X1023mol-1)解析 (1)核反應(yīng)方程 235 U +1 n -139 Ba +94 Kr +31n +200 MeV川丁 9 1 9 z-aj92j il-920 i i 5636 i xi w 0 i i jhj v . TOC o 1-5 h z (2)電站一天發(fā)出的電能E1=Pt設(shè)每天消耗292 U為mkg ,核裂變釋放的能量為Ez=nr 103X 6.0 x 1023x 200X 106x 1.6 X 10-19/235由能量轉(zhuǎn)化得E1=YE由式得n=1.06 kg.答案(1) 232U+0n - 156Ba + 34K

16、r +30n+200 MeV(2) 1.06 kg19.(12分)1920年，質(zhì)子已被發(fā)現(xiàn)，英國物理學(xué)家盧瑟福曾預(yù)言可能有一種質(zhì)量與質(zhì)子 相近的不帶電的中性粒子存在，他把它叫做中子.1930年發(fā)現(xiàn)，在真空條件下用a射線轟擊破(9Be)時(shí)，會產(chǎn)生一種看不見的、貫穿力極強(qiáng)的不知名射線和另一種粒子.經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，這種不知名射線具有如下的特點(diǎn)：在任意方向的磁場中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；這種射線的速度 小于光速的十分之一；用它轟擊含有氫核的物質(zhì)，可以把氫核打出來；用它轟擊含有氮核 的物質(zhì)，可以把氮核打出來，并且被打出的氫核的最大速度Vh和被打出的氮核的最大速度Vn之比近似等于15： 2.若該射線中的粒子均具有相同的能量，與氫核和氮核碰前氫核和氮核可 以為靜止，碰撞過程中沒有機(jī)械能的損失 .已知?dú)浜说馁|(zhì)量 MH與氮核的質(zhì)量MN之比等于1 ： 14.(1)寫出a射線轟擊鍍核的核反應(yīng)方程；(2)試根據(jù)上面所述的各種情況，通過具體分析說明該射線是不帶電的，但不是丫射線，而是由中子組成的.解析：(1) 4Be+4He-1C +0n(2)由可知，該射線在任何方向的磁場中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此該