高考物理总复习 课时作业40 新人教版选修35

课时作业(四十)
(分钟：45分钟满分：100分)
一、选择题(每小题7分，共63分)
1．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则这3种力从大到小的排列顺序是( )
A．核力、万有引力、库仑力B．万有引力、库仑力、核力
C．库仑力、核力、万有引力D．核力、库仑力、万有引力
[解析] 核力是强相互作用(强力)，氦原子核内的2个质子是靠核力结合在一起的，可见核力远大于库仑力；微观粒子的质量非常小，万有引力小于库仑力．故D正确．[答案] D
2．下列说法正确的是( )
A．α射线与γ射线都是电磁波
B．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
C．用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期
D．原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原核的质量
[解析] α射线为粒子流，γ射线为电磁波，故A错．β射线来自原子核内部，不是核外电子电离产生的，故B错．据放射性元素的衰变规律可知C项正确，D错误．[答案] C
3．(2011·浙江三校联考)居室装修中经常用到的花岗岩都不同程度地含有放射性元素(含铀、钍等)，会释放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道疾病．根据有关放射性知识判断下列说法中正确的是( )
A．α射线是发生α衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4个B．β射线是发生β衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数减少了1个C．γ射线是发生γ衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了1个D．在α、β、γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强、电离能力最弱
[解析] α射线是发生α衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2个；β射线是发生β衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数不变，中子数减少了1个；γ射线是发生γ衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数不变，故ABC错误，D正确．
[答案] D
4．放射性同位素被用做示踪原子，主要是因为( )
A．放射性同位素不改变其化学性质
B．放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多
C．其半衰期与元素所处的物理、化学状态无关
D．放射性同位素容易制造
[解析] 放射性同位素用做示踪原子，主要是用放射性同位素替代没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物过程，既要利用化学性质相同，也要利用衰变规律不受物理、
化学变化的影响，同时还要考虑放射性废料容易处理等，因此，选项A、B、C正确，D不正确．
[答案] ABC
5．(2011·温州五校联考)2010年7月25日早7时，美国“乔治·华盛顿”号核航母驶离韩南部釜山港赴东部海域参加军演，标志此次代号为“不屈的意志”的美韩联合军演正式开始．在现代兵器体系中，潜艇和航母几乎算得上是一对天生的冤家对头，整个二战期间，潜艇共击沉航母17艘，占全部沉没航母数量的40.5%.中国有亚洲最大的潜艇部队，拥有自行开发的宋级柴电动力潜艇和汉级核动力潜艇，核动力潜艇中核反应堆释放的核能被转化成动能和电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量的核能．核反应方程23592U＋n→14156Ba＋9236Kr＋a X是反应堆中发生的众多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则( )
A．X为质子a＝3 B．X为质子a＝2
C．X为中子a＝2 D．X为中子a＝3
[解析] 由重核裂变方程以及核反应方程中电荷数守恒可得出X电荷数为0，即X应为中子，又由质量数守恒可得a＝3，D正确．
[答案] D
6．(2011·湖北孝感中学月考)μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子(hydrogenmuon atom)，它在原子核物理的研究中有重要作用．图为μ氢原子的能级示意图．假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n＝2能级的μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，且频率依次增大，则E等于( )
A.h(ν3－ν1) B．h(ν5＋ν6)
C．hν3D．hν4
[解析] 处于n＝2能级的μ氢原子受到光的照射后辐射出6种光，则应从2能级跃迁到4能级，由能量和频率的关系E＝hν知，E4－E3＝hν1，E3－E2＝hν2，E4－E2＝hν3，E2－E1＝hν4，E3－E1＝hν5和E4－E1＝hν6，所以选项C正确．
[答案] C
7．(2011·佛山联考)铀裂变的产物之一氪90(9036Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最
终成为稳定的锆90(9040Zr)，这些衰变是( )
A ．1次α衰变，6次β衰变
B ．4次β衰变
C ．2次α衰变
D ．2次α衰变，2次β衰变
[解析] 氪90(9036Kr)衰变成为锆90(9040Zr)，质量数不发生变化，说明只发生β衰变，且发生4次，选项B 正确．
[答案] B
8．近代物理学研究表明，质子是由2个上夸克和1个下夸克组成，中子是由1个上夸克和2个下夸克组成，质子与中子间发生的转变实质就是上、下夸克发生了转变．已知上夸克电荷量为＋2e /3，下夸克电荷量为－e /3，e 为元电荷．当发生β衰变时( )
A ．原子核内的一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子
B ．原子核内的一个质子转变为一个中子，同时放出一个电子
C ．从夸克模型看，使质子内的一个上夸克转变为一个下夸克
D ．从夸克模型看，使中子内的一个下夸克转变为一个上夸克
[答案] AD
9．利用氦－3(32He)和氘进行的聚变安全无污染，容易控制．月球上有大量的氦－3，每个航天大国都将获取氦－3作为开发月球的重要目标之一．“嫦娥一号”探月卫星执行的一项重要任务就是评估月壤中氦－3的分布和储量．已知两个氘核聚变生成一个氦－3和一个中子的核反应方程是221H→32He ＋10n ＋3.26 MeV ，若有2 g 氘全部发生聚变，则释放的能量是(N A 为阿伏加德罗常数)( )
A ．0.5×3.26 MeV
B ．3.26 MeV
C ．0.5N A ×3.26 MeV
D ．N A ×3.26 MeV
[解析] 2 g 氘含有1 mol 氘分子，则由聚变核反应221H→32He ＋10n ＋3.26 MeV 知2个氘
核聚变释放能量3.26 MeV ，则2 g 氘聚变释放的能量是0.5N A ×3.26 MeV，选项C 正确．
[答案] C
二、非选择题(共37分)
10．(10分)(1)放射性物质210 84Po 和6027Co 的核衰变方程分别为：
210
84Po→206 82Pb ＋X 1 60
27Co→60
28Ni ＋X 2 方程中的X 1代表的是________，X 2代表的是________．
(2)如下图所示，铅盒内装有能释放α、β和γ射线的放射性物质，在靠近铅盒的顶部加上电场E 或磁场B ，在图(a)、(b)中分别画出射线运动轨迹的示意图．(在所画轨迹上须标明是α、β和γ中的哪种射线)
[解析] (1)由质量数守恒可知X1、X2的质量数分别为4、0，由电荷数守恒可知X1、X2的电荷数分别为2、－1，故X1是42He，X2是0－1e.
(2)α粒子带正电，在图(a)电场中向右偏，在图(b)的磁场受到指向左侧的洛伦兹力向左偏，β粒子带负电，故在图(a)中向左偏而在图(b)中向右偏，γ粒子不带电，故不发生偏转，如图所示(曲率半径不作要求，每种射线可只画一条轨迹)．
[答案] (1)42He 0－1e (2)见解析图
11．(13分)(1)近期媒体报道，叛逃到英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡．英国警方调查认为，毒杀利特维年科的是超级毒药——放射性元素钋(Po)．Po的半衰期为138 d，经衰变生成稳定的铅(Pb)，那么经过276 d,100 g Po已衰变的质量为__________g.
(2)一个氘核(21H)和一个氚核(31H)结合成一个氦核并放出一个中子时，质量亏损为Δm，已知阿伏加德罗常数为N A，真空中的光速为c，若1 mol氘和1 mol氚完全发生上述核反应，则在核反应中释放的能量为__________．
A．N AΔmc2B．2N AΔmc2
C.12
N A Δmc 2 D ．5N A Δmc 2 (3)用速度为v 0、质量为m 1的4
2He 核轰击质量为m 2的静止的14 7N 核，发生核反应，最终产生两种新粒子A 和B.其中A 为17 8O 核，质量为m 3，速度为v 3；B 的质量为m 4.
①计算粒子B 的速度v B .
②粒子A 的速度符合什么条件时，粒子B 的速度方向与He 核的运动方向相反．
[解析] (1)根据半衰期的定义，经过276 d(两个半衰期)，100 g Po 已衰变的质量为1002
＋502
＝75 g. (2)根据爱因斯坦的质能方程，一个氘核(21H)和一个氚核(31H)结合成一个氦核并放出一个中子释放的能量为Δmc 2,1 mol 氘和1 mol 氚完全发生上述核反应，释放的能量为上述反应的N A 倍，即N A Δmc 2.
(3)①由动量守恒定律有：m 1v 0＝m 3v 3＋m 4v B ，解得：v B ＝m 1v 0－m 3v 3m 4
. ②B 的速度与He 核的速度方向相反，即：m 1v 0－m 3v 3<0，解得：v 3>
m 1v 0m 3. [答案] (1)75 (2)A
(3)①m 1v 0－m 3v 3m 4 ②v 3>m 1v 0m 3
12．(14分)(1)一个氡核222 86Rn 衰变成钋核218
84Po 并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g 氡经过7.6天衰变掉的氡的质量以及222 86Rn 衰变成218 84Po 时放出的粒子是( )
A ．0.25 g ，α粒子
B ．0.75 g ，α粒子
C ．0.25 g ，β粒子
D ．0.75 g ，β粒子
(2)在核反应堆里，中子的速度不能太快，否则会与铀235原子核“擦肩而过”，铀核不能“捉”住它，不能发生核裂变．科学家常用石墨作减速剂，使铀核裂变所产生的快中子通过与碳核不断的碰撞而被减速．假设中子与碳核发生的是没有机械能损失的弹性正碰，且碰撞前碳核是静止的．已知碳核的质量近似为中子质量的12倍，中子原来的动能为E 0，试求：经过一次碰撞后中子的能量变为多少？
[解析] (1)经过一个半衰期，一半原子核发生衰变，1 g 氡经两个半衰期将有0.75 g 氡衰变掉；要据质量数守恒和电荷数守恒，可写出氡核衰变的核反应方程为222 86Rn→218 84Po ＋42He ，B 选项正确．
(2)弹性正碰遵循动量守恒和能量守恒两个规律．设中子的质量m ，碳核的质量M .
有：mv 0＝mv 1＋Mv 2，12mv 20＝12Mv 21＋12
Mv 22 由上述两式整理得v 1＝m －M m ＋M v 0＝m －12m m ＋12m v 0＝－1113
v 0 则经过一次碰撞后中子的动能
E 1＝12mv 21＝12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫－1113v 02＝121169
E 0.
[答案] (1)B (2)121169
E 0。