高中物理人教版5第十九章原子核 單元質量評估19

第十九章一、選擇題1．關于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．是瑪麗·居里夫婦首先發(fā)現(xiàn)的B．說明了原子核不是單一的粒子C．γ射線必須伴隨α射線或β射線而產(chǎn)生D．任何放射性元素都能同時發(fā)出三種射線解析：首先發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象的是法國物理學家貝可勒爾．同時也是首次揭示出原子的可變性，即原子核不是單一粒子，原子核也是具有復雜結構的．γ射線是在原子核放射α粒子或β粒子時，多余的能量以極高頻率的γ光子的形式產(chǎn)生的輻射，因此，γ射線是伴隨α射線或β射線而放出的．γ射線并不能單獨向外輻射．但放射性元素在發(fā)生衰變時，雖不能單獨放出γ射線，卻能單獨射出α射線或β射線，若有多余能量，就能同時伴隨γ射線的產(chǎn)生，若無多余能量，則只單獨放出α射線或β射線，不產(chǎn)生γ射線．因此，放射性元素發(fā)生衰變時不一定都能同時射出三種射線．C、D錯．答案：BC2．關于放射性同位素的應用，下列說法中正確的有()A．放射線改變了布料的性質使其不再因摩擦而生電，從而達到消除有害靜電的目的B．利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進行人體的透視C．用放射線照射作物種子使其DNA發(fā)生變異，其結果一定是更優(yōu)秀的品種D．用γ射線治療腫瘤時一定要嚴格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的傷害解析：利用放射線消除有害靜電是利用放射線的電離性，使空氣分子電離成為導體，將靜電泄出．γ射線對人體細胞傷害太大，不能用來進行人體透視．作物種子發(fā)生的DNA突變不一定都是有益的，還要經(jīng)過篩選才能培育出優(yōu)良品種．用γ射線治療腫瘤對人體肯定有副作用，因此要科學地控制劑量．答案：D3．關于輕核聚變釋放核能，下列說法正確的是()A．一次聚變反應一定比一次裂變反應釋放的能量多B．聚變反應比裂變反應每個核子釋放的平均能量一定大C．聚變反應中粒子的比結合能變小D．聚變反應中由于形成質量較大的核，故反應后質量增加解析：在一次聚變反應中釋放的能量不一定比裂變反應多，但平均每個核子釋放的能量一定大，故A錯誤，B正確；由于聚變反應中釋放出巨大能量，則比結合能一定增加，質量發(fā)生虧損，故C、D錯誤．答案：B4．下列核反應方程式中，表示核聚變過程的是()A．eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e B．eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nC．eq\o\al(14,)6C→eq\o\al(14,)7N＋0－1e D．eq\o\al(238,)92U→eq\o\al(234,)90Th＋eq\o\al(4,2)He解析：因為輕核結合成質量較大的核叫做聚變．此題關鍵在一個“聚”字，暗示變化之前應至少有兩種核，四個選項中只有選項B符合要求．答案：B5．近一段時間，朝鮮的“核危機”引起了全球的矚目，其焦點問題就是朝鮮的核電站用輕水堆還是重水堆，重水堆核電站在發(fā)電的同時還可以生產(chǎn)出可供研制核武器的钚239(eq\o\al(239,94)Pu)，這種eq\o\al(239,94)Pu可由鈾239eq\o\al(239,92)U經(jīng)過n次β衰變而產(chǎn)生，則n為()A．2 B．239C．145 D．92解析：其衰變方程為：eq\o\al(239,92)U→eq\o\al(239,92)Pu＋neq\o\al(0,－1)e，β衰變時質量數(shù)不變，由電荷數(shù)守恒可以判斷出發(fā)生β衰變的次數(shù)為2次．答案：A6．下列核反應或核衰變方程中，符號“X”表示中子的是()A．eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋X B．eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋XC．eq\o\al(204,80)Hg＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(202,78)Pt＋2eq\o\al(1,1)H＋X D．eq\o\al(239,92)U→eq\o\al(239,93)Np＋X解析：核反應和核衰變方程中，反應前后應遵從質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，由此可得出正確答案為A、C，而B、D錯誤．答案：AC7．氘核、氚核、中子、氦核的質量分別是m1、m2、m3和m4(質量單位均為kg)，如果氘核和氚核結合成氦核，則下列說法中正確的是()A．核反應方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋EB．這是一個裂變反應C．核反應過程中的質量虧損為Δm＝m1＋m2－m3D．核反應過程中釋放的能量為ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2解析：方程滿足質量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，故A正確．此方程為聚變方程，B錯誤，利用ΔE＝Δmc2知C錯誤，D正確．答案：AD8．月球土壤里大量存在著一種叫做“氦3(eq\o\al(3,2)He)”的化學元素，是熱核聚變的重要原料．科學家初步估計月球上至少有100萬噸氦3，如果相關技術開發(fā)成功，將可為地球帶來取之不盡的能源．關于“氦3(eq\o\al(3,2)He)”與氘核聚變，下列說法正確的是()A．核反應方程為eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)HB．核反應生成物的質量將大于參加反應物的質量C．氦3(eq\o\al(3,2)He)一個核子的結合能大于氦4(eq\o\al(4,2)He)一個核子的結合能D．氦3(eq\o\al(3,2)He)的原子核與一個氘核發(fā)生聚變將放出能量解析：根據(jù)質量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒和已知條件可以寫出核反應方程eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)H，故A對；由于此核反應過程中放出能量將出現(xiàn)質量虧損，所以B錯，D正確．由于eq\o\al(4,2)He的平均結合能大于eq\o\al(3,2)He的平均結合能，故C錯．答案：AD9．月球的表面長期受到宇宙射線的照射，使得“月壤”中的eq\o\al(3,2)He含量十分豐富，科學家認為，eq\o\al(3,2)He是發(fā)生核聚變的極好原料，將來eq\o\al(3,2)He也許是人類重要的能源，所以探測月球意義十分重大．關于eq\o\al(3,2)He，下列說法正確的是()A．eq\o\al(3,2)He的原子核內有三個中子兩個質子B．eq\o\al(3,2)He的原子核內有一個中子兩個質子C．eq\o\al(3,2)He發(fā)生核聚變，放出能量，一定會發(fā)生質量虧損D．eq\o\al(3,2)He原子核內的核子靠萬有引力緊密結合在一起解析：eq\o\al(3,2)He是氦元素的一種同位素，質量數(shù)是3，電荷數(shù)是2，原子核內有兩個質子一個中子，所以A錯誤，B正確；發(fā)生核聚變放出能量就會有質量虧損，C正確；原子核內的核子是靠核力緊密結合在一起的，而不是靠萬有引力緊密結合在一起的，D錯誤．答案：BC二、非選擇題10．完成下列核反應方程，并指出核反應的類型(1)eq\o\al(3,2)He＋__________→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)H，是________變．(2)eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋________，是________變．(3)eq\o\al(23,11)Na＋________→eq\o\al(24,11)Na＋eq\o\al(1,1)H，是________變．(4)eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(142,56)Ba＋eq\o\al(91,36)Kr＋3________，是________變．解析：根據(jù)質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可判斷粒子種類．答案：(1)eq\o\al(2,1)H聚(2)eq\o\al(0,－1)eβ衰(3)eq\o\al(2,1)H人工轉(4)eq\o\al(1,0)n裂11．產(chǎn)生聚變的條件是________，我們往往采用________的方法來滿足上述條件，這種反應叫做________．太陽每秒鐘輻射出來的能量約為3．8×1026J，就是從________反應中產(chǎn)生的，太陽內部時刻進行著4個質子結合成一個氦核的反應，試寫出核反應方程________．解析：“聚變”就是要使原先相距“較遠”的核克服庫侖斥力而結合為一個“穩(wěn)定”的新核，因此事先必須讓兩核獲得較大的初動能，常采用加熱的方法．答案：使輕核之間的距離減小到10－15m把它們的溫度加熱到很高熱核反應熱核4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e12．核能是一種高效的能源．(1)在核電站中，為了防止放射性物質泄露，核反應堆有三道防護屏障：燃料包殼、壓力殼和安全殼(如圖甲、乙所示)．結合圖可知，安全殼應當選用的材料是________．(2)核反應堆中的核廢料具有很強的放射性，目前常用的處理方法是將其裝入特制的容器中，然后________．A．沉入海底 B．放至沙漠C．運到月球 D．深埋地下(3)圖丙是用來監(jiān)測工作人員受到輻射情況的胸章，通過照相底片被射線感光的區(qū)域，可以判斷工作人員受到何種輻射．當胸章上1mm鋁片和3mm鋁片下的照相底片被感光，而鉛片下的照相底片未被感光時，結合圖分析可知工作人員受到了________射線的輻射；當所有照相底片被感光時，解析：在核電站中，核反應堆的最外層安全殼用的都是厚厚的混凝土．對核廢料目前最有效的方法是深埋地下，并遠離水源．α射線貫穿本領最弱，一張紙就能把它擋住，β射線貫穿本領較強，它能穿透幾毫米厚的鋁板，γ射線貫穿本領最強，它能穿透幾厘米厚的鉛板．答案：(1)混凝土(2)D(3)βγ13．為了驗證愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2，設計了下面的實驗：用動能E1＝0．9MeV的質子去轟擊靜止的鋰核eq\o\al(7,3)Li，生成兩個α粒子，測得這兩個α粒子的動能之和E＝19．9MeV．(質子、鋰7核、α粒子的質量分別是1．0073u、7．016u、4．0015u)(1)寫出該核反應方程式；(2)計算核反應過程中釋放的能量ΔE；(3)通過計算說明ΔE＝Δmc2的正確性．解析：可先計算核反應過程中的質量虧損Δm，再根據(jù)愛因斯坦質能方程，計算出核反應中釋放的能量ΔE，并建立一個理想模型．釋放的能量全部轉化為系統(tǒng)的動能，計算出核反應中系統(tǒng)的動能的增加量E－E1．在誤差允許的范圍內，只要釋放的能量ΔE與系統(tǒng)的動能的增加量E－E1近似相等，即可說明ΔE＝Δmc2是正確的．(1)eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→2eq\o\al(4,2)He．(2)核反應過程中的質量虧損Δm＝(1．0073＋7．0160－2×4．0015)u＝0．0203u．根據(jù)愛因斯坦質能方程，計算出核反應中釋放的能量．ΔE＝0．0203×931．5MeV＝18．9MeV．(3)由實驗知反應后系統(tǒng)增加的動能是E＝E1＝(19．9－0．9)MeV＝19．0MeV．這與核反應中釋放的核能在誤差允許的范圍內近似相等，證明了方程ΔE＝Δmc2是正確的．答案：(1)eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→2eq\o\al(4,2)He(2)18．9MeV(3)見解析14．(1)碘131核不穩(wěn)定，會發(fā)生β衰變，其半衰期為8天．①碘131核的衰變方程：eq\o\al(131,53)I→________(衰變后的元素用X表示)．②經(jīng)過________天有75%的碘131核發(fā)生了衰變．(2)靜止的氮核eq\o\al(14,7)N被速度為v0的中子eq\o\al(1,0)n擊中生成碳核eq\o\al(12,6)C和另一種原子核甲，已知碳核eq\o\al(12,6)C與甲核的速度方向與碰撞前中子的速度方向一致，碰后碳核eq\o\al(12,6)C與甲核的動量之比為1∶1．①寫出該反應的核反應方程________．②求碳核eq\o\al(12,6)C與甲核的速度．解析：(1)①根據(jù)衰變過程電荷數(shù)守恒與質量數(shù)守恒可得衰變方程：eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)X＋eq\o\al(0,－1)e；②每經(jīng)1個半衰期，有半數(shù)原子核發(fā)生衰變，經(jīng)2個半衰期將剩余eq\f(1,4)，即有75%發(fā)生衰變，即經(jīng)過的時間為16天．(2)①eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(3,1)H②設中子質量為m0，碳核eq\o\al(12,6)C質量為mC，甲核質量為m甲，