【名師一號】2021年人教版物理雙基限時練-選修3-5：第十九章《原子核》章末測試

《原子核》章末測試(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(每小題4分，共40分，把正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi))1．硼10俘獲1個α粒子，生成氮13，放出x粒子，而氮13是不穩(wěn)定的，它放出y粒子變成碳13，那么，x粒子和y粒子分別為()A．中子和正電子 B．中子和電子C．質(zhì)子和正電子 D．質(zhì)子和中子解析由核反應(yīng)方程eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(13,7)N＋eq\o\al(1,0)n，eq\o\al(13,7)N→eq\o\al(13,6)C＋eq\o\al(0,1)e，所以A選項正確．答案A2．以下幾個核反應(yīng)方程式中，x代表質(zhì)子的是()A.eq\o\al(19,9)F＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(22,10)Ne＋xB.eq\o\al(204,90)Hg＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(202,78)Pt＋2eq\o\al(1,1)H＋xC.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(1,0)n＋xD.eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋x答案A3．一塊含鈾的礦石質(zhì)量為M，其中鈾元素的質(zhì)量為m.鈾發(fā)生一系列衰變，最終生成物為鉛．已知鈾的半衰期為T，那么下列說法中正確的有()A．經(jīng)過兩個半衰期后這塊礦石中基本不再含有鈾了B．經(jīng)過兩個半衰期后原來所含的鈾元素的原子核有m/4發(fā)生了衰變C．經(jīng)過三個半衰期后，其中鈾元素的質(zhì)量還剩m/8D．經(jīng)過一個半衰期后該礦石的質(zhì)量剩下M/2解析經(jīng)過兩個半衰期后礦石中剩余的鈾應(yīng)當(dāng)還有m/4；經(jīng)過三個半衰期后還剩m/8；由于衰變產(chǎn)物大部分仍舊留在該礦石中，所以礦石質(zhì)量沒有太大的轉(zhuǎn)變．答案C4．在勻強(qiáng)磁場中，某一處于靜止?fàn)顟B(tài)的放射性原子核eq\o\al(A,Z)X，發(fā)生了α衰變，從X核中放出了一個α粒子，其速度方向垂直于磁場方向，并測得α粒子的軌道半徑為R，則反沖核的運動半徑是R的()A.eq\f(A－4,4)倍 B.eq\f(A－4,2Z－2)倍C.eq\f(2,Z－2)倍 D.eq\f(4,A－4)倍解析在α衰變中動量守恒，故有mαvα＝mxvx，依據(jù)R＝eq\f(mv,qB)知eq\f(Rα,Rx)＝eq\f(qx,qα)，反沖核的半徑Rx＝eq\f(qα,qx)R，Rx＝eq\f(2,Z－2)R，故選項C正確．答案C5．(多選題)如圖所示，兩個相切的圓表示一靜止的原子核發(fā)生某種核反應(yīng)后，產(chǎn)生的兩種粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動軌跡，可能是()A．原子核發(fā)生了α衰變 B．原子核發(fā)生了β衰變C．原子核放出了一個正電子 D．原子核放出了一個中子答案AC6．(多選題)三個原子核X、Y、Z，X核放出一個正電子后變?yōu)閅核，Y核與質(zhì)子發(fā)生核反應(yīng)后生成Z核并放出一個氦(eq\o\al(4,2)He)，則下面說法正確的是()A.X核比Z核多一個原子B.X核比Z核少一個中子C.X核的質(zhì)量數(shù)比Z核質(zhì)量數(shù)大3D.X核與Z核的總電荷是Y核電荷的2倍解析依據(jù)核反應(yīng)前后，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，設(shè)X核的質(zhì)量數(shù)為Ax，電荷數(shù)為Zx，則Y核的質(zhì)量數(shù)為Ax，電荷數(shù)為Zx－1，則核反應(yīng)分別為AxZxX→eq\o\al(0,1)e＋AxZx－1YAxZx－1Y＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋Ax－3Zx－2Z由此可知X核的質(zhì)量數(shù)比Z核質(zhì)量數(shù)大，故C選項正確；Zx＋Zx－2＝2Zx－2＝2(Zx－1)故D選項正確．答案CD7．現(xiàn)有三個核反應(yīng)①eq\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e②eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n③eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n下列說法正確的是()A．①是裂變，②是β衰變，③是聚變B．①是聚變，②是裂變，③是β衰變C．①是β衰變，②是裂變，③是聚變D．①是β衰變，②是聚變，③是裂變答案C8．太陽放出的大量中微子向地球飛來，但試驗測定的數(shù)目只有理論的三分之一，后來科學(xué)家發(fā)覺中微子在向地球傳播過程中衰變成一個μ子和一個τ子．若在衰變過程中μ子的速度方向與中微子原來的方向全都，則τ子的運動方向()A．肯定與μ子同方向B．肯定與μ子反方向C．肯定與μ子在同始終線上D．不肯定與μ子在同始終線上解析中微子衰變成μ子和τ子，滿足動量守恒，μ子的速度方向與中微子原來的方向全都，τ子必定也在這條直線上．答案C9．14C測年法是利用14C衰變規(guī)律對古生物進(jìn)行年月測定的方法．若以橫坐標(biāo)t表示時間，縱坐標(biāo)m表示任意時刻14C的質(zhì)量，m0為t＝0時14ABCD解析據(jù)半衰期的計算公式知，經(jīng)時間t，剩余的14C的質(zhì)量為m＝m0(eq\f(1,2))eq\f(t,τ)，對應(yīng)圖象為一指數(shù)函數(shù)圖象，C選項符合題意．答案C10．(多選題)用質(zhì)子轟擊鋰核(73Li)生成兩個α粒子，以此進(jìn)行出名的驗證愛因斯坦質(zhì)能方程的試驗．已知質(zhì)子的初動能是0.6MeV，質(zhì)子、α粒子和鋰核的質(zhì)量分別是1.0073u、4.0015u和7.0160u．已知1u相當(dāng)于931.5MeV，則下列敘述中正確的是()A．此反應(yīng)過程質(zhì)量削減0.0103uB．生成的兩個α粒子的動能之和是18.3MeV，與試驗相符C．核反應(yīng)中釋放的能量是18.9MeV，與試驗相符D．若生成的兩個α粒子的動能之和是19.5MeV，與試驗相符解析此反應(yīng)的質(zhì)量虧損Δm＝1.0073u＋7.0160u－2×4.0015u＝0.0203u，釋放的能量ΔE＝Δm×931.5MeV＝18.9MeV，故A項錯，C項正確；由能量守恒可知，釋放的能量ΔE及反應(yīng)前質(zhì)子的動能轉(zhuǎn)化成兩個α粒子的總動能，Ek＝18.9MeV＋0.6MeV＝19.5MeV，故B項錯，D項正確．答案CD二、填空題(共2小題，每小題8分，共16分)11．一置于鉛盒中的放射源放射出的α、β和γ射線，由鉛盒的小孔射出，在小孔外放一鋁箔，鋁箔后的空間有一勻強(qiáng)電場，進(jìn)入電場后，射線變?yōu)閍、b兩束，射線a沿原來方向行進(jìn)，射線b發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，如圖所示，則圖中的射線a為______射線，射線b為______射線．解析射線穿過鋁箔，由于α粒子的貫穿力量很弱，因此經(jīng)過鋁箔后的射線為β射線和γ射線，γ射線不帶電，β射線是高速電子流，故a為γ射線，b為β射線．答案γβ12．某放射性元素經(jīng)20天后剩下原有質(zhì)量的6.25%，可知，其半衰期為________，再經(jīng)10天，剩下質(zhì)量為最初質(zhì)量的________．解析依據(jù)半衰期公式6.25%＝(eq\f(1,2))eq\f(20,T)得T＝5天，再經(jīng)過10天，即共經(jīng)過6個半衰期，可知剩余該放射性元素的質(zhì)量為最初質(zhì)量的(eq\f(1,2))6＝eq\f(1,64).答案5天eq\f(1,64)三、計算題(本題共3小題，共44分，計算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)13．(14分)“原子質(zhì)量單位”是原子物理中常用的一個特殊單位，符號為u,1u＝1.6606×10－27kg.已知12C原子的質(zhì)量是12.000000u，一個解析6個中子的總質(zhì)量6mn＝6×1.008665u＝6.051990u6個氫原子的總質(zhì)量6mH＝6×1.007825u＝6.046950u中子和氫原子的質(zhì)量和6mn＋6mH＝12.098940u12C原子核的質(zhì)量mC質(zhì)量虧損Δm＝6mn＋6mH－mC＝0.098940u＝1.643×10－2812C原子核的結(jié)合能ΔE＝Δmc2＝1.643×10－28×(3×108)2J＝1.48×10－11答案1.48×10－1114．(14分)在茫茫宇宙空間存在大量宇宙射線，對航天員構(gòu)成了很大的威逼，現(xiàn)有一束射線(含有α、β、γ三種射線)，(1)在不影響β和γ射線的狀況下，如何用最簡潔的方法除去α射線；(2)余下的這束射線經(jīng)過如圖所示的一個使它們分開的磁場區(qū)域，請畫出β和γ射線進(jìn)入該磁場區(qū)域后軌跡的示意圖．(3)用磁場可以區(qū)分β和γ射線，但不能把α射線從γ射線束中分別出來，為什么？(已知α粒子的質(zhì)量約是β粒子質(zhì)量的8000倍，α射線速度約為光速的格外之一，β射線速度約為光速)．解析(1)由于α射線貫穿力量很弱，用一張紙放在射線前即可除去α射線．(2)β射線帶負(fù)電，由左手定則可知向上偏轉(zhuǎn)，γ射線方向不變，軌跡如圖所示．(3)α粒子和電子在磁場中偏轉(zhuǎn)，據(jù)R＝eq\f(mv,Bq)，對α射線R1＝eq\f(mαvα,Bqα)，對β射線R2＝eq\f(mβvβ,Bqβ)，故eq\f(R1,R2)＝eq\f(mαvαqβ,mβvβqα)＝400.α射線穿過此磁場時，半徑很大，幾乎不偏轉(zhuǎn)，故與γ射線無法分別．答案(1)用一張紙放在射線前即可除去α射線(2)見解析圖(3)α射線的圓周運動的半徑很大，幾乎不偏轉(zhuǎn)，故與γ射線無法分別．15．(16分)一個靜止的氮核eq\o\al(14,7)N俘獲一個速度為2.3×107m/s的中子生成一個復(fù)核A，A又衰變成B、C兩個新核．設(shè)B、C的速度方向與中子速度方向相同，B的質(zhì)量是中子的11倍，速度是106m/s，B、C在同一勻強(qiáng)磁場中做圓周運動的半徑比為RBRC(1)C核的速度大??；(2)依據(jù)計算推斷C核是什么核；(3)寫出核反應(yīng)方程．解析(1)設(shè)中子的質(zhì)量為m，則氮核的質(zhì)量為14m，B核的質(zhì)量為11m，C核的質(zhì)量為4m，依據(jù)動量守恒可得：mv0＝11mvB＋4m代入數(shù)值解得vC＝3×106(2)依據(jù)帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的軌道半徑公式：R＝eq\f(mv,qB)可得：eq\f(RB,RC)＝eq\f(mBvBqC,mCvCqB)＝eq\f(11,30)所以eq\f(qC,qB)＝eq\f