高中物理选择性必修第三册课后习题 第五章测评卷

第五章测评卷
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。

在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。

1.核废料具有很强的放射性,需要妥善处理。

下列说法正确的是( )
A.放射性元素经过两个完整的半衰期后,将完全衰变殆尽
B.原子核衰变时电荷数守恒,质量数不守恒
C.改变压力、温度或浓度,将改变放射性元素的半衰期
D.过量放射性辐射对人体组织有破坏作用,但辐射强度在安全剂量内则没有伤害
2.下列核反应方程中,正确的核聚变反应方程是( )
A.12H+13H He+01n
B.92238U Th+24He
C.92235U+01n Ba+3689Kr+301n
D.24He+1327Al P+01n
3.银河系中存在大量的铝同位素26Al。

26Al核β衰变的衰变方程为1326Al
Mg+10e,测得26Al核的半衰期为72万年,下列说法正确的是( )
A.26Al核的质量等于26Mg核的质量
B.26Al核的中子数大于26Mg核的中子数
C.将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中,其半衰期不变
D.银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg
4.(贵州毕节高二期中)如图所示,一个原子核次α衰变、n次β衰变,生成稳定的原子核Y,则( )
A.m=8,n=6
B.m=6,n=8
C.m=4,n=10
D.m=2,n=12
5.(江西抚州高二期末)放射性元素92238U衰变有多种可能途径,其中一种
途径是先变成83210Bi,而83210Bi可以经一次衰变变成a210X(X代表某种元素),也可以经一次衰变变成81b Tl,a210X和81b Tl最后都变成82206Pb,衰变路径如
图所示,则( )
A.a=82
B .83210Bi
X 是β衰变 C .83210Bi Tl 是β衰变
D .81b Tl 经过一次α衰变变成 82206Pb
6.A 、B 是两种放射性元素的原子核,原来都静止在同一匀强磁场,其中一个放出α粒子,另一个放出β粒子,运动方向都与磁场方向垂直。

图中a 、b 与c 、d 分别表示各粒子的运动轨迹,下列说法正确的是 ( )
A.A 放出的是α粒子,B 放出的是β粒子
B.a 为α粒子运动轨迹,d 为β粒子运动轨迹
C.a 轨迹中的粒子比b 轨迹中的粒子动量小
D.磁场方向一定垂直纸面向外
7.快中子增殖反应堆是一种新型的核反应堆,运行时一方面消耗裂变燃料
94239Pu,一方面又生成 94239Pu,真正消耗的是在热中子反应堆中不能利用的
且在天然铀中占99.2%以上的 92238U 。

在反应堆中,92
238U 吸收 94239Pu 裂变反应释放的快中子后变成 92239U ,92239U 很不稳定,经过β衰变后变成 94239Pu 。

下
列说法正确的是( )
A. 92238U 与 92239U 的中子数相同
B .92238U 比 94239Pu 少一个中子
C.该核反应堆输出能量的反应是聚变反应
D .92239U 衰变成 94239Pu 时经过2次β衰变
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。

在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。

全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。

8.有四个核反应方程:①92238U
Th +24He;Pa +-1 0e;③714N+24He O +11H;④12H+13H
He +01n+17.6 MeV 。

下列说法正确的是( )
A.①②式核反应没有释放能量
B.①②③式均是原子核衰变方程
C.③式是人类第一次实现原子核转变的方程
D.利用激光引发可控的④式核聚变是正在尝试的技术之一
9.铀核裂变的一种方程为 92235U+X Sr +54139Xe+301n,已知原子核的比结合能与质量数的关系如图所示,下列说法正确的有( )
A.X 粒子是中子
B.X 粒子是质子
C. 92235U 、3894Sr 、54139Xe
相比,3894Sr 的比结合能最大,最稳定 D .92235U 、3894Sr 、54139Xe 相比,92235U 的质量数最大,结合能最大,最稳定
10.太阳辐射的总功率约为4×1026 W,其辐射的能量来自聚变反应。

在聚变反应中,一个质量为1 876.1 MeV/c 2(c 为真空中的光速)的氘核(12
H)和一个质量为2 809.5 MeV/c 2的氚核(13H)结合为一个质量为3 728.4 MeV/c 2的氦核(24He),并放出一个eV 的能量。

下列说法正确的是( )
A.X 粒子是质子
B.eV/c 2
C.太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×109 kg
D.太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6 MeV/c 2
三、非选择题:本题共5个小题,共54分。

11.(8分)100年前,卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子。

后来,人们用
α粒子轰击 2860Ni 核也打出了质子,反应方程为 24He +2860Ni Cu +11H+X 。

该反应中的X 是 (选填“电子”“正电子”或“中子”)。

此后,对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能。

目前人类获得核能的主要方式是 (选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”)。

12.(8分)核聚变反应方程为 12H+12H He+X 。

已知氘核质量为2.013 6 u,
氦核质量为3.015 0 u,eV 的能量。

(1)将核反应方程补充完整:12H+12H He+ 。

(2)核反应中释放的核能为 (结果保留3位有效数字)。

13.(10分)一静止的 92238U 核衰变为 90234Th 核时,只放出一个α粒子。

已知 90234Th 的质量为m Th ,α粒子质量为m α,衰变过程中质量亏损为Δm,光在真
空中的速度为c,若释放的核能全部转化为系统的动能,求放出的α粒子的初动能。

14.(12分)一个静止的氮核714N俘获了一个速度为2.3×107m/s的中子后生成一个A,A又衰变成B、C两个新核。

设B、C的速度方向与中子速度方向相同,B的质量是中子的11倍,速度是1.0×106m/s,B、C在同一磁场中做圆周运动的半径之比R B∶R C=11∶30。

(1)求C核的速度大小。

(2)根据计算判断C核是什么,并写出其核反应方程。

15.(16分)在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。

放射出的α粒子(24He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为R。

以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量。

(1)放射性原子核用Z A X表示,新核的元素符号用Y表示,写出该α衰变的核反应方程。

(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小。

(3)设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能,新核的质量为m0,求衰变过程的质量亏损Δm。

第五章测评卷
1.D 解析根据半衰期的定义可知,放射性元素经过两个完整的半衰期后,
未衰变,故A错误;原子核衰变时满足电荷数守恒,质量数守还剩原来的1
4
恒,故B错误;放射性元素的半衰期是由原子核的自身结构决定的,而与物理环境如压力、温度或浓度无关,与化学状态无关,故C错误;过量放射性辐射包含大量的射线,对人体组织有破坏作用,但辐射强度在安全剂量内则没有伤害,故D正确。

2.A 解析A项方程是核聚变,B项方程为α衰变,C项方程为重核裂变,D 项方程为人工核转变。

故选A。

3.C 解析26Al和26Mg的质量数均为26,但是二者原子核中的质子数和中子数不同,所以质量不同,A错误;1326Al核的中子数为26-13=13,1226Mg核的中子数为26-12=14,B错误;半衰期是原子核固有的属性,与外界环境无关,C正确;26Al的半衰期为72万年,144万年为2个半衰期,剩余质量为原,不会全部衰变为26Mg,D错误。

来质量的1
4
4.A 解析衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒,则有
238=206+4m,92=82+2m-n,联立解得m=8,n=6,故选A。

5.B 解析83210Bi X,质量数不变,说明发生的是β衰变,根据电荷数守恒可知a=84,故A错误,B正确;Tl,电荷数减2,说明发生的是α衰
b Tl Pb,电荷数增加1,质量数变,根据质量数守恒可知b=206,所以
81
不变,发生的是β衰变,故C、D错误。

6.A 解析放射性元素放出α粒子时,α粒子与反冲核的速度相反,而电性相同,则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反,两个粒子的轨迹应为外切圆;放射性元素放出β粒子时,β粒子与反冲核的速度相反,电性也相反,则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同,两个粒子的轨迹应为内切圆,故B
放出的是β粒子,A放出的是α粒子,A正确;根据带电粒子在磁场中运动,放出的粒子与反冲核的动量相等,而反冲核的电荷量大,可
的半径r=mv
qB
知反冲核的轨迹半径小,故b为α粒子运动轨迹,c为β粒子运动轨迹,B、C错误;粒子在磁场中做匀速圆周运动,磁场方向不同,粒子运动的方向相反,由于α粒子和β粒子的速度方向未知,故不能判断磁场的方向,D错误。

7.D 解析同位素具有相同的质子数和不同的中子数,故A错误;92238U有146个中子,94239Pu有145个中子,92238U比94239Pu多一个中子,故B错误;该核反应堆输出能量的反应为裂变反应,故C错误;根据质量数和电荷数守恒可知,92239U经过2次β衰变生成94239Pu,故D正确。

8.CD 解析①是α衰变,②是β衰变,均有能量放出,故A 错误;③是人工核转变,故B 错误;③式是人类第一次实现原子核转变的方程,故C 正确;利用激光引发可控的④式核聚变是正在尝试的技术之一,故D 正确。

9.AC 解析根据质量数守恒和电荷数守恒可知,X 的质量数为1,电荷数为
0,则X 为中子,A 正确,B 错误;根据题图可知 92235
U 、3894Sr 、54139
Xe 相比,3894Sr
的比结合能最大,最稳定,92235U 的质量数最大,结合能最大,比结合能最小,最不稳定,C 正确,D 错误。

10.BC 解析该聚变反应方程为 12H+13H
He +0
1n,1=17.6MeV/c 2
,由m 氘+m 氚=m 氦+meV/c 2,故B 正确;太阳每秒辐射能量ΔE=PΔt=4×1026J,由质能方程知Δm=ΔE
c 2,故太阳每秒因为辐射损失的质量Δm=
4×1026(3×108)
2
kg=4.4×109
kg,故C 正确;因为ΔE=4×1026
J=
4×1026
1.6×10
-19
eV=2.5×1039
MeV,则太阳每秒因为辐射损失的质量为Δm=ΔE c
2=2.5×1039MeV/c 2,故D 错误。

11.答案中子 核裂变
解析根据质量数守恒和电荷数守恒,核反应方程为 24He +2860
Ni
Cu +11H+01X,即X 是中子 01n;目前人类获得核能的主要方式是核裂变。

12.答案(1)01
n (2)3.26 MeV
解析(1)根据质量数守恒和电荷数守恒,核反应方程为
12H+12H
He +01n 。

(2)反应过程中亏损的质量为
Δm=2×2.0136u -1.0087u-3.0150u=0.0035u 反应过程中释放的核能为 ΔE=0.0035×931.5MeV=3.26MeV。

13.答案
m Th Δmc 2m Th +m α
解析根据动量守恒定律得0=m Th v Th -m αv α 根据能量守恒定律得Δmc 2=1
2
m Th v Th 2+1
2
m αv α2
解以上方程可得E kα=1
2
m αv α2
=
m Th Δmc 2m Th +m α。

14.答案(1)3×106 m/s (2)C 核是氦原子核,其核反应方程是 714N+01
n
B +24He
解析(1)氮核从俘获中子到衰变成B 、C 两个新核的过程中动量守恒,则有m n v n =m B v B +m C v C
根据衰变规律,可知C 核的质量数为14+1-11=4 由此解得v C =3×106m/s 。

(2)由带电粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动的知识有R=
mv Bq
,可得
q B q C
=
m B v B R C m C v C R B
=
11×106×304×3×106×11
=5
2
,又因氮核俘获中子衰变为B 、C 两个新核的
过程中电荷数守恒,有q B +q C =7e,可得q C =2e,q B =5e,而C 核的质量数为
4,m B =11m n ,则C 核是氦原子核,B 核为硼核。

核反应方程是 714N+ 01
n 511B +24He 。

15.答案(1)Z A X
Y +24He (2)
2πm qB
q 2B 2πm
(3)
q 2B 2R 2(m 0+m )
2m 0mc 2
解析(1)核反应方程为 Z A v α
2
R
所以v α=
qBR m
,T=
2πR v α=
2πm qB
环形电流大小I=q T
=
q 2B
2πm。

(3)衰变过程动量守恒,有0=p Y +p α 所以p Y =-p α,“-”表示方向相反 因为p=mv,E k =1
2mv 2
所以E k =
p 2
2m
即E kY ∶E kα=m ∶m 0
由能量守恒得Δmc 2=E kY +E kα Δm=
E kαc 2
·
m 0+m m 0
,其中E kα=1
2
mv α2
=
q 2B 2R 22m
所以Δm=q 2B 2R 2(m 0+m )
2m 0mc 2。