2017-2018学年高中物理(教科版选修3-5)学业分层测评：第3章 5.核裂变 Word版含答案
人教版高中物理选修3-5学业分层测评3.docx
高中物理学习材料桑水制作学业分层测评(三)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．如图1636所示，甲木块的质量为m1，以v的速度沿光滑水平地面向前运动，正前方有一静止的、质量为m2的乙木块，乙上连有一轻质弹簧．甲木块与弹簧接触后( )图163 6A．甲木块的动量守恒B．乙木块的动量守恒C．甲、乙两木块所组成系统的动量守恒D．甲、乙两木块所组成系统的动能不守恒E．甲、乙两木块及弹簧组成的系统机械能守恒【解析】根据动量守恒定律的条件，以甲、乙为一系统，系统的动量守恒，A、B错误，C正确；甲、乙的一部分动能转化为弹簧的弹性势能，甲、乙系统的动能不守恒，D、E正确．【答案】CDE2．如图1637所示，在光滑的水平面上有一静止的斜面，斜面光滑，现有一个小球从斜面顶点由静止释放，在小球下滑的过程中，以下说法正确的是( )图1637A．斜面和小球组成的系统动量守恒B．斜面和小球组成的系统仅在水平方向上动量守恒C．斜面向右运动D．斜面静止不动E．小球增加的动能小于小球减少的势能【解析】小球加速下滑，系统竖直方向上有向下的加速度，竖直方向合力不为零，故系统动量不守恒，但系统水平方向上合力为零，故系统水平方向上动量守恒，因小球下滑过程中水平方向的速度在增大，由动量守恒定律可得，斜面水平向右的速度也在增加，故B、C正确．由能量守恒知E正确．【答案】BCE3．如图1638所示，A、B两木块紧靠在一起且静止于光滑水平面上，木块C以一定的初速度v0从A的左端开始向右滑行，最后停在B木块的右端，对此过程，下列叙述正确的是 ( )图1638A．当C在A上滑行时，A、C组成的系统动量守恒B．当C在B上滑行时，B、C组成的系统动量守恒C．无论C是在A上滑行还是在B上滑行，A、B、C三物块组成的系统动量都守恒D．当C在B上滑行时，A、B、C组成的系统动量不守恒E．当C在B上滑行时，A、B、C组成的系统动量守恒【解析】当C在A上滑行时，对A、C组成的系统，B对A的作用力为外力，不等于0，故系统动量不守恒，选项A错误；当C在B上滑行时，A、B已分离，对B、C组成的系统，沿水平方向不受外力作用，故系统动量守恒，选项B 正确；若将A、B、C三木块视为一系统，则沿水平方向无外力作用，系统动量守恒，选项C、E正确，选项D错误．【答案】BCE4．如图1639所示，光滑圆槽的质量为M，静止在光滑的水平面上，其内表面有一小球被细线吊着恰位于槽的边缘处，如果将线烧断，则小球滑到另一边的最高点时，圆槽的速度是________．(填“向左”“向右”或“0”)图1639【解析】小球和圆槽组成的系统在水平方向不受外力，故系统在水平方向上的动量守恒(Δp x＝0)．细线被烧断瞬间，系统在水平方向的总动量为零．又知小球到达最高点时，球与槽水平方向上有共同速度，设为v′，由动量守恒定律有：0＝(M＋m)v′，所以v′＝0.【答案】05．如图16310所示，质量为M的盒子放在光滑的水平面上，盒子内表面不光滑，盒内放有一块质量为m的物体．从某一时刻起给m一个水平向右的初速度v0，那么在物块与盒子前后壁多次往复碰撞后物体的最终速度为________，方向向________．图16310【解析】因水平面光滑，物块与盒子组成的系统水平方向动量守恒，又因盒子内表面不光滑，物块与盒子最终一定速度相等，由动量守恒定律可得：mv0＝(M＋m)v，故v＝mvM＋m，方向水平向右．【答案】mvM＋m右6．(2015·天津高考)如图16311所示，在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板，A球在水平面上静止放置，B球向左运动与A球发生正碰，B球碰撞前、后的速率之比为3∶1，A球垂直撞向挡板，碰后原速率返回．两球刚好不发生第二次碰撞，A、B两球的质量之比为________，A、B两球碰撞前、后的总动能之比为________．【导学号：66390008】图16311【解析】 设碰前B 球的速度为v 0，A 碰墙后以原速率返回恰好不发生第二次碰撞，说明A 、B 两球碰撞后速度大小相等、方向相反，即分别为13v 0和－13v 0 根据动量守恒定律，得m B v 0＝m B ⎝ ⎛⎭⎪⎫－13v 0＋m A ·13v 0 解得m A ∶m B ＝4∶1；A 、B 两球碰撞前、后的总动能之比为12m B v 2012m A ⎝ ⎛⎭⎪⎫13v 02＋12m B ⎝ ⎛⎭⎪⎫－13v 02＝95. 【答案】 4∶1 9∶57．一个质量为2 kg 的装砂小车，沿光滑水平轨道运动，速度为3 m/s ，一个质量为1 kg 的球从0.2 m 高处自由落下，恰落入小车的砂中，此后小车的速度是多少？【解析】 小车、砂、球三者组成的系统在水平方向上动量守恒，故Mv ＝(M ＋m )v ′解得：v ′＝MM ＋m v ＝22＋1×3 m/s ＝2 m/s. 【答案】 2 m/s[能力提升]8．如图16312所示，质量为0.5 kg 的小球在距离车底面高20 m 处以一定的初速度向左平抛，落在以7.5 m/s 速度沿光滑水平面向右匀速行驶的敞篷小车中，车底涂有一层油泥，车与油泥的总质量为 4 kg ，设小球落在车底前瞬间速度大小是25 m/s ，则当小球与小车相对静止时，小车的速度大小为________m/s ，方向向________．(g 取10 m/s 2) 【导学号：66390009】图16312【解析】 由平抛运动的知识可知：小球下落的时间t ＝2h g ＝2×2010s ＝2 s ，在竖直方向的速度v y ＝gt ＝20 m/s ，由运动的合成可得在水平方向的速度v x ＝252－202 m/s ＝15 m/s ，由于小球和小车组成的系统在水平方向上满足动量守恒，所以4×7.5－0.5×15＝(4＋0.5)v ，解得v ＝5 m/s ，方向向右．【答案】 5 右9．如图16313所示，一玩具小车携带若干质量为m 的弹丸，车和弹丸的总质量为M ⎝ ⎛⎭⎪⎫M m ＝201，在半径为R 的水平光滑轨道上以速度v 0做匀速圆周运动，若小车每转一周便沿运动方向相对地面以恒定速度v ⎝ ⎛⎭⎪⎫v 0v ＝15发射一颗弹丸，求小车发射第几颗弹丸时静止．图16313【解析】 由题意知，小车每转一周，质量就减少m ，设发射第一颗弹丸后小车的速度为v 1(依次类推)，由沿切线方向动量守恒，可得：发射一颗弹丸时Mv 0＝(M －m )v 1＋mv发射两颗弹丸时(M －m )v 1＝(M －2m )v 2＋mv解得v 1＝Mv 0－mv M －m ，v 2＝Mv 0－2mv M －2m递推可知，发射n 颗弹丸时的速度v n ＝Mv 0－nmv M －nm ，令v n ＝0可得n ＝Mv 0mv ，将已知条件M m ＝201和v 0v ＝15代入上式可得n ＝Mv 0mv＝4. 【答案】 410．如图16314所示，在光滑水平面上有两个木块A 、B ，木块B 左端放置小物块C 并保持静止，已知m A ＝m B ＝0.2 kg ，m C ＝0.1 kg ，现木块A 以初速度v ＝2 m/s 沿水平方向向右滑动，木块A 与B 相碰后具有共同速度(但不粘连)，C 与A 、B 间均有摩擦．求：(1)木块A与B相碰瞬间A木块及小物块C的速度大小；(2)设木块A足够长，求小物块C的最终速度．【导学号：66390010】图16314【解析】(1)木块A与B相碰瞬间C的速度为0，A、B木块的速度相同，由动量守恒定律得m A v＝(mA＋m B)v A，v A＝v2＝1 m/s.(2)C滑上A后，摩擦力使C加速，使A减速，直至A、C具有共同速度，以A、C整体为系统，由动量守恒定律得mA vA＝(m A＋m C)v C，v C＝23m/s，方向水平向右．【答案】(1)1 m/s 0 (2)23m/s 方向水平向右11．如图16315所示，甲车质量m1＝20 kg，车上有质量M＝50 kg的人，甲车(连同车上的人)以v＝3 m/s的速度向右滑行，此时质量m2＝50 kg的乙车正以v0＝1.8 m/s的速度迎面滑来，为了避免两车相撞，当两车相距适当距离时，人从甲车跳到乙车上，求人跳出甲车的水平速度(相对地面)应当在什么范围以内才能避免两车相撞？不计地面和小车的摩擦，且乙车足够长.【导学号：66390011】图16315【解析】人跳到乙车上后，如果两车同向，甲车的速度小于或等于乙车的速度就可以避免两车相撞以人、甲车、乙车组成的系统为研究对象由水平方向动量守恒得：(m1＋M)v－m2v0＝(m1＋m2＋M)v′，解得v′＝1 m/s以人与甲车为一系统，人跳离甲车过程水平方向动量守恒，得：(m1＋M)v＝m 1v1′＋Mu解得u＝3.8 m/s因此，只要人跳离甲车的速度u≥3.8 m/s 就可避免两车相撞．【答案】大于等于3.8 m/s。
2017-2018学年高二物理鲁科版选修3-5练习：学业分层测评6 Word版含解析
学业分层测评(六)(建议用时：45分钟)学业达标]1．(多选)关于玻尔的原子模型，下述说法中正确的有()A．它彻底否定了经典的电磁理论B．它发展了卢瑟福的核式结构学说C．它引入了普朗克的量子理论D．它保留了一些经典力学和经典的电磁理论【解析】原子核式结构模型与经典电磁理论的种种矛盾说明，经典电磁理论已不适用于原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量子化的概念，提出了量子化的原子模型；但在玻尔的原子模型中仍然认为原子中有一很小的原子核，电子在核外绕核做匀速圆周运动，电子受到的库仑力提供向心力，并没有完全抛弃经典的电磁理论．【答案】BCD2．根据玻尔的原子结构理论，电子在各条可能轨道上运动的能量是指() A．电子的动能B．电子的电势能C．电子的电势能与动能之和D．电子的动能、电势能和原子核能之和【解析】根据玻尔理论可知，电子在各条可能轨道上运动的能量是指电子的动能和电势能之和，故C正确，A、B、D错误．【答案】 C3．用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1，则() 【导学号：64772096】A．ν0<ν1B．ν3＝ν2＋ν1C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.1ν1＝1ν2＋1ν3【解析】当用频率为ν0的光照射处于基态的氢原子时，由所发射的光谱中仅能观测到三种频率的谱线可知，这三种频率的光子应是氢原子从第3能级向低能级跃迁过程中辐射的，由能量特点可知，ν3＝ν1＋ν2，选项B正确．【答案】 B4．(多选)下面关于玻尔理论的解释中，正确的说法是()A．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量B．原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量C．原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子D．原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的【解析】根据玻尔原子理论可以判定选项A、B、D均正确；原子从一种定态跃迁到另一种定态时，可能辐射一定频率的光子，也可能吸收一定频率的光子，故选项C不正确．【答案】ABD5．(多选)设氢原子由n＝3的状态向n＝2的状态跃迁时放出能量为E、频率为ν的光子．则氢原子()图2-3-3A．跃迁时可以放出或吸收能量为任意值的光子B．由n＝2的状态向n＝1的状态跃迁时放出光子的能量大于EC．由n＝2的状态向n＝3的状态跃迁时吸收光子的能量等于ED．由n＝4的状态向n＝3的状态跃迁时放出光子的频率大于ν【解析】原子跃迁时可以放出或吸收能量为特定值的光子，A错；由n＝2的状态向n＝1的状态跃迁时，能量比由n＝3的状态向n＝2的状态跃时要大，所以放出光子的能量大于E，B项正确；由n＝2的状态向n＝3的状态跃迁时吸收光子的能量等于由n＝3的状态向n＝2的状态跃迁时放出的能量E，C项正确；由n＝4的状态向n＝3的状态跃迁时放出光子的能量较小，所以频率小于ν，D 项错．【答案】BC6．(多选)已知氢原子的能级图如图2-3-4所示，现用光子能量介于10～12.9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是()图2-3-4A．在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种B．在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种C．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有6种D．照射后观测到氢原子发射的光中波长最长的光是由n＝4向n＝3跃迁时发出的【解析】根据跃迁规律hν＝E m－E n和能级图，可知A错，B对；氢原子吸收光子后能跃迁到最高为n＝4的能级，能发射的光子的波长有C24＝6种，故C对；氢原子由n＝4的能级跃迁到n＝3的能级发射出的光的频率最小，波长最长，故D正确．【答案】BCD7．氢原子的能级图如图2-3-5所示．某金属的极限波长恰等于氢原子由n ＝4能级跃迁到n＝2能级所发出的光的波长．现在用氢原子由n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出的光去照射，则从该金属表面逸出的光电子的最大初动能等于________eV. 【导学号：64772030】图2-3-5【解析】 设氢原子由n ＝4能级跃迁到n ＝2能级所发出的光子波长为λ0，由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级所发出的光子波长为λ，则E 4－E 2＝h c λ0，并且逸出功W 0＝h c λ0，E 2－E 1＝h c λ，根据爱因斯坦光电方程E k ＝hν－W 0得，光子的最大初动能为E k ＝h c λ－h c λ0＝hc ⎝ ⎛⎭⎪⎫1λ－1λ0＝hc ⎝ ⎛⎭⎪⎫E 2－E 1hc－E 4－E 2hc ＝2E 2－E 1－E 4＝7.65 eV . 【答案】 7.658．已知氢原子基态的电子轨道半径为r 1＝0.528×10－10 m ，量子数为n 的能级值为E n ＝－13.6n 2 eV .(1)求电子在基态轨道上运动时的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n ＝3的激发态．画出能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线；(3)计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长．(其中静电力常量k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，电子电量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s ，真空中光速c ＝3.0×108 m/s)【解析】 (1)设电子的质量为m ，电子在基态轨道上的速率为v 1，根据牛顿第二定律和库仑定律有m v 21r 1＝ke 2r 21，所以E k ＝12m v 21＝ke 22r 1＝9.0×109×(1.6×10－19)22×0.528×10－10 J ＝2.18×10－18 J ＝13.6 eV .(2)当氢原子从量子数n ＝3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线，如图所示．(3)与波长最短的一条光谱线对应的能级差为E3－E1.λ＝hcE3－E1＝6.63×10－34×3×108[－1.5－(－13.6)]×1.6×10－19m＝1.03×10－7 m.【答案】(1)13.6 eV(2)见解析(3)1.03×10－7 m能力提升]9．(多选)如图2-3-6为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子()图2-3-6A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出电磁波的速度大C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是不一样的D．处于n＝5能级的一群原子跃迁时，最多可以发出6种不同频率的光子【解析】 根据ΔE ＝hν，ν＝c λ，可知λ＝c ν＝hc ΔE ，从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级比从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级放出能量小，所以从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级比从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级辐射出电磁波的波长长，选项A 正确；电磁波的速度是光速，与电磁波的波长、频率无关，选项B 错误；处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率不相同，C 正确；处于n ＝5能级的一群原子跃迁时，最多可以发出10种不同频率的光子，D 项错误．【答案】 AC10．根据氢原子的玻尔模型，试比较核外电子在第1、3轨道上运动时，其轨道半径之比为________，电子绕核运动速率之比为________，运行周期之比为________．【解析】 根据玻尔氢原子模型的轨道量子化结论有，轨道半径r n ＝n 2r 1， 所以r 1∶r 3＝12∶32＝1∶9电子运行时的向心力由库仑力提供，所以有ke 2r 2n ＝m v 2n r n. 解得v n ＝ke 2mr n ，即v n ∝1r n . 所以v 1∶v 3＝1r 1∶1r 3＝3∶1.电子运行周期T n ＝2πr n v n. 所以T 1∶T 3＝r 1v 1∶r 3v 3＝1∶27. 【答案】 1∶9 3∶1 1∶2711．氢原子部分能级的示意图如图2-3-7所示，不同色光的光子能量如下表所示：图2-3-7分别为________、________.【解析】由七种色光的光子的不同能量可知，可见光光子的能量范围在1.61～3.10 eV，故可能是由第4能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，ΔE1＝－0.85－(－3.40) eV＝2.55 eV，即蓝—靛光；也可能是氢原子由第3能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，ΔE2＝－1.51－(－3.40) eV＝1.89 eV，即红光．【答案】红蓝—靛12．将氢原子电离，就是从外部给电子能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子．(1)若要使n＝2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子？(2)若用波长为200 nm的紫外线照射处于n＝2激发态的氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度多大？(电子电荷量e＝1.6×10－19 C，电子质量m e＝0.91×10－30 kg ，氢原子基态能量E 1＝－13.6 eV ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s)【导学号：64772031】【解析】 (1)n ＝2时，E 2＝－13.622 eV ＝－3.4 eVn ＝∞时，E ∞＝0要使n ＝2的氢原子电离，电离能ΔE ＝E ∞－E 2＝3.4 eVν＝ΔE h ≈8.21×1014 Hz.(2)波长为200 nm 的一个光子所具有的能量为E 0＝hν1＝h c λ1＝9.945×10－19 J 电离能ΔE ＝3.4×1.6×10－19 J ＝5.44×10－19 J由能量守恒得E 0－ΔE ＝12m e v 2代入数值解得v ＝9.95×105 m/s.【答案】 (1)8.21×1014 Hz (2)9.95×105 m/s。
高中物理教科版选修3-5教学案：第三章 章末盘点 Word版含答案
专题三
半衰期的计组成的放射性样品中，放射性元素的原子核有一半发生衰变所需的时间。
2、计算公式
N′＝N0( )n或m′＝m0( )n，其中n＝t/T。(式中N′、m′为衰变后剩余的原子数量和质量，N0、m0为衰变前原子数量和质量，n为半衰期个数，t是所用时间)。
(4)在写核反应方程时，应先将已知原子核和已知粒子的符号填入核反应方程一般形式的适当位置上；然后根据质量数守恒和电荷数守恒规律计算出未知核(或未知粒子)的电荷数和质量数；最后根据未知核(或未知粒子)的电荷数确定它们是哪种元素(或哪种粒子)，并在核反应方程一般形式中的适当位置填写上它们的符号。
[例1]关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有()
详细解析:选ACE密立根通过油滴实验测出了元电荷即基本电荷的数值，A项正确；贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核具有复杂的结构，卢瑟福通过α粒子散射实验确定了原子的核式结构模型，B项错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋和镭两种新元素，C项正确；卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮的原子核，从中找出了新的粒子，通过测定其质量和电荷，确定该粒子为氢的原子核，证实了原子核内部存在质子，D项错误；汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况确定了阴极射线的本质是带电的粒子流，并测出了这种粒子的比荷，E项正确。
5、太阳能是由于太阳内部高温高压条件下的聚变反应产生的，下列核反应属于聚变反应的是()
图1
A. H＋ H―→ He＋ n
B. 7N＋ He―→ 8O＋ H
C. 92U＋ n―→ 54Xe＋ Sr＋10 n
D. 92U―→ 90Th＋ He
详细解析:选AA是聚变反应，B是人工转变的核反应，C是裂变反应，D是α衰变反应，故选项A是正确的。
高中物理(教科版选修3-5)第3章 3.放射性的应用、危害与防护 含答案
3.放射性的应用、危害与防护[先填空]1．利用射线的特性(1)利用α射线的电离作用很强，用以消除(中和)因摩擦积累的静电．(2)利用β射线穿过薄物或经过薄物反射时，由透射或反射的衰减程度来测定薄物的厚度和密度．(3)利用γ射线的穿透能力可以进行金属探伤，还可利用γ射线进行培育优良品种、放射治疗等．2．作为示踪原子：放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质，通过探测放射性同位素的射线确定其位置．3．利用衰变特性：利用天然放射性元素的半衰期可以估测文物、化石的年代，勘探矿藏等．[再判断]1．利用放射性同位素放出的β射线可以给金属探伤．(×)2．利用放射性同位素放出的α射线消除有害的静电积累．(√)3．利用放射性同位素放出的γ射线保存食物．(√)4．用放射性同位素代替非放射性的同位素来制成各种化合物做“示踪原子”．(√)[后思考]医学上做射线治疗用的放射性元素，使用一段时间后，当射线强度降低到一定程度时就需要更换放射材料，原来的材料成为核废料，这些放射治疗选用的放射性元素的半衰期应该很长还是较短？为什么？【提示】应选用半衰期较短的．因为半衰期短的放射性废料容易处理．当然也不能选用太短的，否则就需要频繁更换放射原料了．1．γ射线的主要应用(1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性；(2)农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期等；(3)医疗上——利用γ射线的高能量治疗癌症．2．衰变特性的应用利用半衰期非常稳定的特点，可以测算其衰变过程，推算时间等．1．(多选)下列关于放射性同位素的一些应用的说法中正确的是( )A．利用放射性消除静电是利用射线的穿透作用B．利用射线探测机器部件内部的砂眼或裂纹是利用射线的穿透作用C．利用射线改良品种是因为射线可使DNA发生变异D．在研究农作物合理施肥中是以放射性同位素作为示踪原子【解析】消除静电是利用射线的电离作用使空气导电，A错误；探测机器部件内部的砂眼或裂纹和改良品种分别是利用它的穿透作用和射线可使DNA发生变异，B、C正确；研究农作物对肥料的吸收是利用其作示踪原子，D正确．【答案】BCD2．γ刀已成为治疗脑肿瘤的最佳仪器，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒，时间短，半小时完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研制的旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务．γ刀治疗脑肿瘤主要是利用γ射线很强的________能力和很________的能量.【导学号：22482041】【解析】γ刀治疗脑肿瘤主要是利用γ射线很强的穿透能力和很高的能量．【答案】穿透高3．放射性同位素14C被考古学家称为“碳钟”，它可以用来判定古生物体的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后，会形成不稳定的14 6C，它很容易发生衰变，放出β射线变成一个新核，其半衰期为5 730年，试写出14C的衰变方程；(2)若测得一古生物遗骸中的14 6C含量只有活体中的25%，则此遗骸距今约。
高中物理(教科版选修3-5)学业分层测评：第3章 2
【答案】ABD3．如图326所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有( )图326A．打在图中a、b、c三点的依次是β射线、γ射线和α射线B．α射线和β射线的轨迹是抛物线C．α射线和β射线的轨迹是圆弧D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b【解析】由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．由于α粒子速度约是光速的，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动．故C正确，A、B、D错误．【答案】C4．在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是( )A．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量减少B．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流C．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化C．α衰变说明原子核中含有α粒子D．γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波【解析】原子核发生β衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子，故A错误，B正确．α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来．γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波，故D正确．【答案】BD7．在轧制钢板时需要动态地监测钢板的厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图327所示．该装置中探测器接收到的是________．图327【解析】α射线的穿透本领最弱，一张纸就能将其挡住，而β射线的穿透本领较强，能穿透几毫米厚的铝板，γ射线的穿透本领最强，可以穿透几厘米厚的铅板，故探测器接收到的应该是γ射线．【答案】γ射线8．铀裂变的产物之一氪90(Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(Zr)，这些衰变是经过了________次________衰变.【导学号：22482040】【解析】原子核每经过一次α衰变，质量数减少4，电荷数减少2；每经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变．方法一α衰变的次数为n＝＝0(次)β衰变的次数为m＝＋40－36＝4(次)．方法二设氪90(Kr)经过x次α衰变，y次β衰变后变成锆90(Zr)由衰变前后的质量数、电荷数守恒得4x＋90＝90,2x－y＋40＝36解得x＝0，y＝4.【答案】 4 β9．元素X是Y的同位素，分别进行下列衰变过程：XPQ，YRS.则下列说法正确的是( )A．Q与S是同位素B．X与R原子序数相同C．R比S的中子数多1D．R的质子数少于上述任何元素【解析】上述变化过程为：XP，YRS，由此可知，Q与S为同位素，R比S多两个中子比X多一个质子，故A正确，B、C、D错误．【答案】A10．(多选)静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核的轨道半径之比为44∶1，如图328所示，则( )图328A．α粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反B．原来放射性元素的核电荷数为90C．反冲核的核电荷数为88D．α粒子和反冲核的速度之比为1∶88【解析】由于微粒之间相互作用的过程中动量守恒，初始总动量为零，则最终总动量也为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反，A正确；由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做圆周运动，由qvB＝得R＝，若原来放射性元素的核电荷数为Q，则对α粒子：R1＝p1B·2e对反冲核：R2＝p2B Q－2e由p1＝p2，R1∶R2＝44∶1，得Q＝90，B、C正确；它们的速度大小与质量成反比，故D错误．【答案】ABC11．天然放射性铀(U)发生衰变后产生钍(Th)和另一个原子核．(1)请写出衰变方程；(2)若衰变前铀(U)核的速度为v，衰变产生的钍(Th)核的速度为，且与铀核速度方向相同，求产生的另一种新核的速度．【解析】(1)U→Th＋He(2)设另一新核的速度为v′，铀核质量为238m，由动量守恒定律得：238mv＝234m＋4mv′得：v′＝v【答案】(1)见解析(2)v12．茫茫宇宙空间存在大量的宇宙射线，对宇航员构成了很大的威胁．现有一束射线(含有α、β、γ三种射线)，(1)在不影响β和γ射线的情况下，如何用最简单的方法除去α射线？(2)余下的这束β和γ射线经过如图329所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出β和γ射线进入磁场区域后轨迹的示意图．(画在图上)图329(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从γ射线束中分离出来，为什么？(已知α粒子的质量约是β粒子质量的8 000倍，α射线速度约为光速的十分之一，β射线速度约为光速)【解析】(1)由于α射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去α射线．(2)如图所示．(3)α粒子和电子在磁场中偏转，据R＝，对α射线有Rα＝，对β射线有Re＝，故＝＝400.α射线穿过此磁场时，半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分离．【答案】(1)用一张纸放在射线前即可除去α射线．。
高中物理(教科版选修3-5)学业分层测评：第3章 6
【答案】BD
10．K－介子衰变的方程为K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子所带负电的电荷量为元电荷，π0介子不带电．如图362所示的1个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它的半径R与R之比为2∶1，π0介子的轨迹未画出，由此可知，π－的动量大小与π0的动量大小之比为________．
图362
【解析】根据洛伦兹力提供向心力知，qvB＝mv2/R，故有p＝mv ＝qBR，所以K－与π－的动量大小之比为2∶1，规定K－的方向为正方向，由动量守恒定律得：pK－＝－pπ－＋pπ0，所以pπ0＝3pπ－.
【答案】1∶3
11．已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，He核的质量为3.015 0 u．两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成He并放出一个中子，释放的核能全部转化为机械能．(质量亏损为1 u时，释放的能量为931.5 MeV.除了计算质量亏损外，He的质量可以认为是中子的3倍)
【导学号：22482055】
(1)写出该核反应的反应方程式；
(2)该核反应释放的核能是多少？。
2017-2018学年高中物理(SWSJ)教科版选修3-5教学案：第三章第2节放射性 衰变含答案
第2节放射性__衰变（对应学生用书页码P34）一、天然放射现象的发现1．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现,铀和含铀矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。
物质放出射线的性质称为放射性,具有放射性的元素称为放射性元素.2．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)、镭(Ra）。
二、三种射线的本质1．α射线实际上就是氦原子核，速度可达到光速的错误!，其电离能力强，穿透能力较差.在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。
2．β射线是高速电子流，它的速度更大，可达光速的99％,它的穿透能力较强，电离能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。
3．γ射线呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10m以下，它的电离作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土.三、原子核的衰变1．放射性元素的原子核放出某种粒子后变成新原子核的变化叫衰变。
2．能放出α粒子的衰变叫α衰变,产生的新核，质量数减少4,电荷数减少2，新核在元素周期表中的位置向前移动两位，其衰变规律是错误!X―→错误!Y＋错误!He。
3．能放出β粒子的衰变叫β衰变，产生的新核，质量数不变,电荷数加1,新核在元素周期表中的位置向后移动一位，其衰变规律A Z＋1Y＋__0－1e。
错误!X―→4．γ射线是伴随α衰变、β衰变同时产生的.β衰变是原子核中的中子转化成一个电子，同时还生成一个质子留在核内，使核电荷数增加1.四、半衰期1．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间，叫做这种元素的半衰期.2．放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的.3．跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系.4．半衰期是大量原子核衰变的统计规律.衰变公式：N＝N0（错误!）错误!，τ为半衰期，反映放射性元素衰变的快慢。
1．判断：(1)放射性元素发生α衰变时，新核的化学性质不变。
2018-2019学年高中物理(教科版选修3-5)学业分层测评：第3章 5.核裂变 Word版含答案
学业分层测评(十二)(建议用时：45分钟)1．(多选)当一个重核裂变时，它所产生的两个核( )A．含有的质子数较裂变前重核的质子数不变B．含有的中子数较裂变前重核的中子数不变C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D．可能是多种形式的两个核的组合【解析】由于在裂变反应中吸收一个中子而释放2～3个中子，质子数并没有发生变化，而两个新核的中子数减少，故选项A正确，B错误；反应后质量发生了亏损而释放能量，并不等于俘获中子时得到的能量，在裂变反应中，产物并不是唯一的，而是多种多样的，故选项D正确，选项C错误．【答案】AD2．(多选)下列关于核裂变和核辐射的方程中正确的是( )A.235 92U＋10n―→141 56Ba＋9236Kr＋1010nB.239 94Pu―→235 92U＋42HeC.137 55Cs―→137 56Ba＋0－1eD.131 53I―→131 54Xe＋0－1e【解析】选项A中，质量数不守恒，故A错误；核辐射是放出α、β、γ三种射线，选项B为α衰变，放出α射线，选项C、D为β衰变，放出β射线，故B、C、D正确．【答案】BCD3．铀核裂变是核电站核能的重要，其一种裂变反应式是235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n.下列说法正确的有( )【导学号：22482050】A．上述裂变反应中伴随着中子放出B．铀块体积对链式反应的发生无影响C．铀核的链式反应不可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响【解析】根据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题．裂变反应式中的10n为中子，铀块体积大于临界体积，才能发生链式反应，且铀核的链式反应是可控的，选项A正确，选项B、C错误；放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响，选项D错误．【答案】 A4．关于铀核裂变，下列说法正确的是( )A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核B．铀核裂变还能同时释放2～3个中子C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀238D．铀块的体积对产生链式反应无影响【解析】铀核裂变的产物是多种多样的，具有极大的偶然性，但裂变成两个核的情况较多，也会分裂成多个核，并放出几个中子．铀235被中子轰击时，裂变的概率大，且可以俘获各种能量的中子引起裂变，而铀238只有俘获能量在1 MeV以上的中子才能发生裂变，且裂变的几率小，而要引起链式反应，必须使铀块的体积大于临界体积．故选项B正确，A、C、D错误．【答案】 B5．(多选)2020年以前我国将新增投产2 300万千瓦的核电站，核电站与火电站相比较，下列说法正确的是( )A．核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量B．就可采储量来说，地球上核燃料资源远大于煤炭C．在经济效益方面核电与火电不相上下D．核电站没有任何污染【解析】核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量，A项正确；就可采储量所提供的能量来说，核燃料提供的能量远大于煤炭所能提供的能量，而不是采储量，B项错；在经济效益方面核电与火电不相上下，C项正确；核电站是有污染的，核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理，D项错．【答案】AC6．我国秦山核电站第三期工程中有两组60万千瓦的发电机组，发电站的核能于235 92U的裂变，现有四种说法，其中正确的是( )A.235 92U原子核中有92个中子，143个质子B.235 92U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为235 92U＋10n―→139 54Xe＋9538Sr＋210nC.235 92U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短D．一个235 92U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10－17 J【解析】由235 92U的质量数和电荷数关系易知A错误；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确；半衰期不受外界因素干扰，故C错误；因为200 MeV＝200×106×1.6×10－19 J＝3.2×10－11 J，所以D错误．【答案】 B7．下面是铀核裂变反应中的一个：235 92U＋10n―→136 54Xe＋9038Sr＋1010n.已知铀235的质量为235.043 9 u，中子的质量为1.008 7 u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2 u，则此核反应中质量亏损Δm＝________u，释放的核能ΔE＝________MeV.【导学号：22482051】【解析】质量亏损Δm＝235.043 9 u＋1.008 7 u－135.907 2 u－89.907 7 u－10×1.008 7 u＝0.150 7 u，由ΔE＝Δmc2可求得释放的核能ΔE＝0.150 7 uc2＝0.150 7×931.5 MeV＝140.377 1 MeV.【答案】0.1507 140.37718．落在日本广岛上的原子弹，相当于2万吨TNT炸药放出的能量．原子弹放出的能量约8.4×1013J，试问有多少个235 92U原子核进行分裂？该原子弹中含235 92U的质量最小限度为多少千克？(一个235 92U原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV)【解析】一个235 92U原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV＝200×106 eV＝2.0×108×1.6×10－19 J＝3.2×10－11 J.设共有n个235 92U核发生裂变：n＝8.4×10133.2×10－11个≈2.6×1024个，铀的质量m＝235×10－3×2.6×10246.02×1023kg≈1.015kg.【答案】 2.6×1024个 1.015 kg9．(多选)人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图351所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是( )图351A．由图可知，原子核D和E结合成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量B．由图可知，原子核D和E结合成原子核F时会有质量亏损，要放出核能C．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能D．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要吸收能量【解析】原子核D和E的核子平均质量大，结合成原子核F时存在质量亏损，要释放能量，A错误，B正确；原子核A的核子平均质量大，裂变成原子核B和C时质量亏损，要放出核能，C正确，D错误．【答案】BC10．核能是一种高效的能源．(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳．图352结合图352甲可知，安全壳应当选用的材料是________．(2)图乙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图甲分析可知工作人员一定受到了________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员一定受到了________射线的辐射．【解析】(1)核反应堆最外层是厚厚的水泥防护层，以防止射线外泄，所以安全壳应选用的材料是混凝土．(2)β射线可穿透几毫米厚的铝片，而γ射线可穿透几厘米厚的铅板．【答案】(1)混凝土(2)βγ11.235 92U受中子轰击时会发生裂变，产生139 56Ba和9436Kr，同时放出200 MeV的能量，现要建设发电能力是50万千瓦的核电站，用铀235作为原子锅炉的燃料，假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多少？(阿伏伽德罗常数取6.02×1023 mol－1) 【解析】每天发电的总量E＝24×3.6×103×5×108 J＝4.32×1013 J.要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目n＝4.32×10132×108×1.6×10－19＝1.35×1024(个)．则对应的质量m＝nN A·μ＝1.35×10246.02×1023×235×10－3 kg＝0.527 kg.【答案】0.527 kg12．在所有能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能.【导学号：22482052】(1)核反应方程式235 92U＋10n―→141 56Ba＋9236Kr＋aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，10n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为________，a＝________.以m U、m Ba、m Kr分别表示235 92U、141 56Ba、9236Kr核的质量，m n、m p分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE是多少？(2)有一座发电能力为P＝1.00×106 kW的核电站，核能转化为电能的效率η＝40%，假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能ΔE＝2.78×10－11J，核的质量m U＝390×10－27 kg，求每年(1年＝3.15×107 s)消耗的23592U的质量．【解析】(1)由反应方程可知：X为10n，a为3，释放的能量为ΔE＝(m U－m Ba－m Kr－2m n)c2.(2)因电站发电效率为40%，故电站消耗235 92U的功率为P′＝P40%＝10640%kW＝2.5×106 kW，电站每年消耗235U的能量为W＝P′t＝2.5×109×3.15×107 J＝7.875×1016 J. 每年消耗235 92U的质量为M＝WΔE·m U＝7.875×1016×390×10－272.78×10－11kg＝1 105 kg.【答案】(1)10n 3 (m U－m Ba－m Kr－2m n)c2 (2)1 105 kg。
2017-2018学年高中物理选修3-5检测模块综合测试卷含答案
模块综合测试卷时间:90分钟分值：100分第Ⅰ卷（选择题共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．其中1～8题为单选题,9~12题为多选题)1．关于下列四幅图说法不正确的是（)A．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的B．光电效应实验说明了光具有粒子性C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性D．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围【解析】原子中的电子绕核旋转的轨道是特定的,不是任意的，选项A错误．易知B正确．电子能通过铝箔衍射，说明电子也有波动性，C正确．发现少数α粒子大角度偏转，说明原子的正电荷和大部分质量集中在很小空间范围内，D正确．【答案】A2．在天然放射性物质附近放置一带电体,带电体所带的电荷很快消失的根本原因是( )A．γ射线的贯穿作用B．α射线的电离作用C．β射线的贯穿作用D．β射线的中和作用【解析】本题考查三种射线的特点．由于α粒子电离作用较强，能使空气分子电离，电离产生的电荷与带电体的电荷中和．故正确选项为B.【答案】B3．当具有5.0 eV能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是1。
5 eV.为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为( ）A．1.5 eV B．3.5 eVC．5.0 eV D．6。
5 eV【解析】 本题考查光电效应方程及逸出功．由E k ＝hν－W ，得W ＝hν－E k ＝5.0 eV －1。
5 eV ＝3.5 eV ，则入射光的最低能量为hνmin ＝W ＝3.5 eV,故正确选项为B 。
【答案】 B4．已知氢原子的基态能量为E 1，激发态能量为E n ，其中n ＝2，3…。
用h 表示普朗克常量,c 表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为( )A ．－错误!B ．－错误!C ．－4hc E 1D ．－错误! 【解析】 对于量子数n ＝2的氢原子，其电离能为0－错误!，则由－错误!＝h 错误!知C 项正确．【答案】 C5.238， 92U 放射性衰变有多种途径，其中一种途径是先衰变成210， 83Bi ，而错误!Bi 可以经一次衰变变成错误!X （X 代表某种元素),也可以经一次衰变变成 错误!Ti,错误!X 和 错误!Ti 最后都衰变变成错误!Pb ，衰变路径如图所示，则可知图中( ）A．过程①是β衰变,过程③是α衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变B．过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变C．过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变D．过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是β衰变,过程④是α衰变【解析】在错误!Bi衰变变成错误!X的过程中质量数不变，过程①是β衰变;210a X衰变变成错误!Pb过程中质量数减少4，过程③是α衰变；21083Bi衰变变成b 81Ti，核电荷数减少2，过程②是α衰变；b81Ti 衰变变成错误!Pb,核电荷数增加1，过程④是β衰变，所以选项A正确．【答案】A6．两球A、B在光滑水平面上沿同一直线，同一方向运动，m A ＝1 kg,m B＝2 kg，v A＝6 m/s，v B＝2 m/s.当A追上B并发生碰撞后，两球A、B速度的可能值是（）A．v A′＝5 m/s，v B′＝2。
2018-2019学年高中物理(教科版选修3-5)学业分层测评：第3章 6.核聚变 7.粒子物理学简介(选学) Word版含
学业分层测评(十三)(建议用时：45分钟)1．(多选)关于人们发现的新粒子，下列说法正确的是 ( )A．许多粒子都有自己的反粒子B．把粒子分为强子、轻子、媒介子，根据是粒子与各种相互作用的关系C．质子属于强子D．光子属于轻子【解析】根据粒子的分类、粒子与反粒子描述知A、B、C正确；光子属媒介子，D错误．【答案】ABC2．(多选)下列说法正确的是 ( )A．聚变是裂变的逆反应B．核聚变反应须将反应物加热到数百万开尔文以上的高温，反应时放出能量C．轻核聚变比裂变更为安全、清洁D．强子是参与强相互作用的粒子，中子是最早发现的强子【解析】聚变和裂变的反应物和生成物完全不同，两者无直接关系，并非互为逆反应，故A错；实现聚变反应必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温，但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，所以聚变反应还是释放能量，故B正确；实现聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了，另外，聚变反应比裂变反应生成的废物数量少，容易处理，故C正确；质子是最早发现的强子，故D错．【答案】BC3．(多选)重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是( )A．裂变过程质量增加B．裂变过程质量亏损C．裂变过程和聚变过程都有质量增加D．聚变过程有质量亏损【解析】重核裂变和轻核聚变都能释放巨大的能量，由爱因斯坦质能方程知两过程均会有质量亏损．【答案】BD4．下列所述正确的是( )【导学号：22482054】A．强子是参与强相互作用的粒子B．轻子是参与强相互作用的粒子C．目前发现的轻子只有8种D．光子是传递弱相互作用的粒子【解析】由三类粒子的特性可知A正确，B、D错误；而目前发现的轻子只有6种，C错误．【答案】 A5．关于核聚变，以下说法正确的是( ) A ．与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁 B ．世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站 C ．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－10m 以内，核力才能起作用D ．核聚变比核裂变更易控制【解析】 与裂变相比，核聚变有下面的几个优势：(1)安全、清洁、辐射少；(2)核燃料储量多；(3)核废料易处理．但核聚变不易控制，其发电还没有投入实际运行，B 、C 、D 错误，A 正确．【答案】 A6．(多选)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的是( )A.31H ＋21H ―→42He ＋10n 是核聚变反应 B.31H ＋21H ―→42He ＋10n 是β衰变C.23592U ＋10n ―→14456Ba ＋8936Kr ＋310n 是核裂变反应 D.23592U ＋10n ―→14054Xe ＋9438Sr ＋210n 是α衰变【解析】 31H ＋21H ―→42He ＋10n 是轻核聚变反应，A 正确，B 错误；23592U ＋10n ―→14456Ba ＋8936Kr ＋310n 和23592U ＋10n ―→14054Xe ＋9438Sr ＋210n 均为重核裂变反应，C 正确，D 错误．【答案】 AC7．“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电荷量，但电荷符号相反，则反氢原子是由1个带负电荷的________和1个带正电荷的________构成．【解析】 根据反粒子定义，“反粒子”与“正粒子”具有相同质量，但带有等量的异种电荷．因此反氢原子是由 1－1H 核和01e 构成的．【答案】 反质子 正电子8．已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克u 或夸克d)和一个反夸克(反夸克u 或反夸克d )组成的，它们的带电荷量如表所示，表中e 为元电荷.由此可知π＋由【解析】 因π＋介子带有＋e 的电荷量，且是由一个夸克和一个反夸克组成的，则夸克u 带＋23e 和反夸克d 带＋13e 合成电荷量为e ，那么π＋介子就是由夸克u 和反夸克d 组成的；同理，π－介子由夸克d 和反夸克u组成．【答案】 u d d u9．(多选)我国最新一代核聚变装置“EAST”在安徽合肥首次放电，显示了EAST 装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1 000 s ，温度超过1亿摄氏度，这标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平．合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方．核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富．已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，32He的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是 ( )A．两个氘核聚变成一个32He所产生的另一个粒子是质子B．两个氘核聚变成一个32He所产生的另一个粒子是中子C．两个氘核聚变成一个32He所释放的核能为(2m1－m3－m4)c2D．两个氘核聚变成一个32He所释放的核能为(2m1－m3－m2)c2【解析】由核反应方程221H→32He＋10X知X应为中子，释放的核能应为ΔE＝(2m1－m3－m2)c2，故A、C错误，B、D正确．【答案】BD10．K－介子衰变的方程为K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子所带负电的电荷量为元电荷，π0介子不带电．如图362所示的1个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它的半径R－K与R－π之比为2∶1，π0介子的轨迹未画出，由此可知，π－的动量大小与π0的动量大小之比为________．图362【解析】根据洛伦兹力提供向心力知，qvB＝mv2/R，故有p＝mv＝qBR，所以K－与π－的动量大小之比为2∶1，规定K－的方向为正方向，由动量守恒定律得：p K－＝－pπ－＋pπ0，所以pπ0＝3pπ－.【答案】1∶311．已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，32He核的质量为3.015 0 u．两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成32He并放出一个中子，释放的核能全部转化为机械能．(质量亏损为1 u时，释放的能量为931.5 MeV.除了计算质量亏损外，32He的质量可以认为是中子的3倍)【导学号：22482055】(1)写出该核反应的反应方程式；(2)该核反应释放的核能是多少？(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，则反应前每个氘核的动能是多少MeV?【解析】(1)核反应方程为：21H＋21H→32He＋10n.(2)质量亏损为：Δm＝2.013 6×2 u－(3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为：ΔE＝0.003 5×931.5 MeV＝3.26 MeV.(3)设中子和32He核的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2.反应前每个氘核的动能是E0，反应后中子和32He核动能分别为E1、E2，根据动量守恒定律，得m1v1－m2v2＝0，E1E2＝p22m1∶p22m2＝m2m1＝3，E2＝E13＝1.04 MeV由能量的转化和守恒定律，得E1＋E2＝2E0＋ΔE，E0＝0.45 MeV. 【答案】(1)21H＋21H→32He＋10n (2)3.26 MeV (3)0.45 MeV12．有一种聚变反应是四个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子．求：(1)该聚变反应释放多少能量？(2)若1 g氢完全聚变，能释放多少能量？(3)1 g氢完全聚变，释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的热能？(已知煤的热值q＝3.36×107 J/kg，氢核质量为1.008 142 u，氦核质量为4.001 509 u，电子的质量为0.000 549 u)【解析】(1)核反应方程为：411H―→42He＋201e，所以Δm＝4m H－m He－2m e＝4×1.008 142 u－4.001 509 u －2×0.000 549 u＝0.029 961 uΔE＝0.029 961×931.5 MeV＝27.91 MeV＝4.47×10－12 J.(2)1 g氢完全聚变释放的能量为E＝14×6.02×1023×4.47×10－12 J＝6.73×1011 J(3)相当于煤完全燃烧的质量为：m＝6.73×10113.36×107kg＝2.00×104 kg.【答案】(1)4.47×10－12 J (2)6.73×1011 J (3)2.00×104 kg。
2017-2018学年高二物理(教科版选修3-5)：第3章 章末综合测评3
章末综合测评(三)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～8题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．)1．在人类认识原子与原子核结构的过程中，符合物理学史的是( )A．贝克勒尔通过实验证实了卢瑟福关于中子的猜想是正确的B．汤姆孙首先提出了原子的核式结构学说C．居里夫人首先发现了天然放射现象D．卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子【答案】 D2．典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个中子：235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋x10n，铀235质量为m1，中子质量为m2，钡144质量为m3，氪89的质量为m4，下列说法正确的是( ) A．该核反应类型属于人工转变B．该反应放出能量(m1－2m2－m3－m4)c2C．x的值是4D．该核反应比聚变反应对环境的污染少【解析】该核反应是核裂变，不是人工转变，故A错误；核反应方程235 92U＋10n→144 56Ba ＋8936Kr＋x10n中根据质量数守恒，有：235＋1＝144＋89＋x，解得：x＝3；根据爱因斯坦质能方程，该反应放出能量为：ΔE＝Δm·c2＝(m1＋m2－m3－m4－3m2)c2＝(m1－m3－m4－2m2)c2，故B正确，C错误；该核反应生成两种放射性元素，核污染较大，故D错误．【答案】 B3．科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X ＋Y→42He＋31H＋4.9 MeV和21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV，下列表述正确的有( ) A．X是质子B．Y的质子数是3，中子数是6C．两个核反应都没有质量亏损D．氘和氚的核反应是核聚变反应【解析】根据质子数守恒和质量数守恒可知X是中子，A错误；Y的质子数为3，中子数为3，B错误；聚变放出能量，由质能方程可知一定有质量亏损，该反应为核聚变反应，C错误，D正确．【答案】 D4．下列说法中正确的是( )【导学号：22482057】A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应B．中等核的平均结合能比重核的平均结合能小，所以重核裂变要放出能量C．只要有核反应发生，就一定会释放出核能D．轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数小于质子数【解析】太阳的能量来自轻核聚变放出的能量，A正确．中等核的平均结合能比重核的平均结合能大，B错误．核反应是否释放能量取决于反应前后是否发生了质量亏损，C错误．随核子数增加，若只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多，D错误．【答案】 A5．下列说法正确的是( )A．自由核子结合成原子核时，一定遵守质量守恒B．在发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量C．发生核反应时，若反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应D．发生核反应时，若反应前的总质量小于反应后的总质量，这个反应必定吸收能量【解析】当自由核子结合成原子核时，一定存在质量亏损；核反应前后一般存在质量的变化，若质量减少则放出能量，反之吸收能量，由此知C、D正确，A、B错误．【答案】CD6．放射性元素238 92U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成210 83Bi，而210 83Bi可以经一次衰变变成210a X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成b81Tl，210a X和b81T1最后都变成206 82Pb，衰变路径如图1所示．则( )图1A．a＝84B．b＝206C.210 83Bi→210a X是β衰变，210 83Bi→b81Tl是α衰变D.210 83Bi→210a X是α衰变，210 83Bi→b81Tl是β衰变【解析】由210 83Bi→210a X，质量数不变，说明发生的是β衰变，同时知a＝84.由210 83Bi→b81 Tl是核电荷数减2，说明发生的是α衰变，同时知b＝206，由206 81Tl→206 82Pb发生了一次β衰变．【答案】ABC7．“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，即原子核俘获一个核外电子核内一个质子变为中子，原子核衰变成一个新核，并且放出一个中微子(其质量小于电子质量且不带电)．若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”(电子的初动量可不计)，则 ( ) A．生成的新核与衰变前的原子核质量数相同B．生成新核的核电荷数增加C．生成的新核与衰变前的原子核互为同位素D．生成的新核与中微子的动量大小相等【解析】质子与中子的质量数相同，所以发生“轨道电子俘获”后新核与原核质量数相同，A正确；新核质子数减少，故核电荷数减少，B错误；新核与原核质子数不同，不能称它们互为同位素，C错误；以静止原子核及被俘获电子为系统，系统动量守恒，系统初动量为零，所以生成的新核与中微子的动量大小相等，方向相反，D正确．【答案】AD8．太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，氢核的聚变反应可以看做是4个氢核(11H)结合成1个氦核(42He)．下表中列出了部分粒子的质量(1 u 相当于931.5 MeV的能量)，以下说法中正确的是 ( )A.121B．核反应方程式为411H→42He＋2 0－1eC．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 uD．4个氢核聚变反应过程中释放的能量约为24.8 MeV【解析】根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒关系可判断A正确，B错误；根据质能方程可知C、D正确．【答案】ACD二、非选择题(本题共5小题，共52分，按题目要求作答)9．(6分)由图2所示可得出结论质子和中子的质量之和________氘核的质量，氘核分解为质子和电子时要________能量．图2【解析】由图可以看出，氘核分解为质子和中子的过程中是吸收能量的，因此两个核子质量之和大于氘核的质量．10．(6分)放射性同位素14C 可用来推算文物的“年龄”. 14C 的含量每减少一半要经过约5 730年．某考古小组挖掘到一块动物骨骼，经测定14C 还剩余1/8，推测该动物生存年代距今约为________年．【解析】 设放射性同位素14C 在活体动物骨骼中的原有质量为m 0.被挖掘的动物骨骼中的剩余质量为m ，根据半衰期公式得m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12n ，因为m ＝18m 0，故有18m 0＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12n，即n ＝3；又因为n ＝tT，所以t ＝nT ＝5 730×3年＝17 190年．【答案】 17 19011．(10分)1926年美国波士顿的内科医生卢姆加特等首次应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时间，被誉为“临床核医学之父”．氡的放射性同位素有27种，其中最常用的是22286Rn.22286Rn 经过m 次α衰变和n 次β衰变后变成稳定的20682Pb.(1)求m 、n 的值；(2)一个静止的氡核(22286Rn)放出一个α粒子后变成钋核(21884Po)．已知钋核的速度v ＝1×106m/s ，求α粒子的速率．【解析】 (1)4m ＝222－206，m ＝4 86＝82＋2m －n ，n ＝4.(2)由动量守恒定律得m αv α－m Po v ＝0 解得v α＝5.45×107m/s.【答案】 (1)4 4 (2)5.45×107m/s12．(14分)为测定某水库的存水量，将一瓶放射性同位素溶液倒入水库中，已知这杯溶液每分钟衰变8×107次，这种同位素的半衰期为2天，10天以后从水库取出1 m 3的水，并测得每分钟衰变10次，求水库的存水量为多少？【导学号：22482058】【解析】 由每分钟衰变次数与其质量成正比出发，运用半衰期知识可求出存水量． 设放射性同位素原有质量为m 0,10天后其剩余质量为m ，水库存水量为Q,10天后每立方米水中放射性元素的存量为m Q ，由每分钟衰变次数与其质量成正比m 0m /Q ＝8×10710，即10Q8×107＝mm 0，由半衰期公式得：m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12tT由以上两式联立代入数据得10Q 8×107＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12102＝⎝ ⎛⎭⎪⎫125解得水库的存水量为Q ＝2.5×105m 3.13．(16分)31H 的质量是3.016 050 u ，质子的质量是1.007 277 u ，中子的质量是1.008 665 u ．则：(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？ (2)氚核的结合能和比结合能各是多少？(3)如果这些能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少？【解析】 (1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程式是11H ＋210n ―→31H ，反应前各核子总质量为m p ＋2m n ＝1.007 277 u ＋2×1.008 665 u＝3.024 607 u反应后新核的质量为m H ＝3.016 050 u 质量亏损为Δm ＝3.024 607 u －3.016 050 u ＝0.008 557 u因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应为放出能量的反应． 释放的核能为ΔE ＝Δm ×931.5 MeV＝0.008 557×931.5 MeV＝7.97 MeV. (2)氚核的结合能即为ΔE ＝7.97 MeV 它的比结合能为ΔE3＝2.66 MeV.(3)放出光子的频率为 ν＝ΔE h ＝7.97×106×1.6×10－196.63×10－34Hz ＝1.92×1021Hz.【答案】 (1)释放核能 7.97 MeV (2)7.97 MeV 2.66 MeV (3)1.92×1021Hz。
2017-2018学年高二物理鲁科版选修3-5练习：学业分层测评13 Word版含解析
学业分层测评(十三)(建议用时：45分钟)学业达标]1．太阳每秒辐射出来的能量约为3.8×1026 J，这些能量是()【导学号：64772109】①重核的裂变反应中产生的②轻核的聚变反应中产生的③原子核的衰变反应中产生的④热核反应中产生的A．①②B．②③C．③④D．②④【解析】由于太阳的主要成分是氢，它释放出的巨大能量来源于氢核的聚变反应．这一反应又叫热核反应，故D正确．【答案】 D2．关于核电站，以下说法正确的是()A．核电站中的核反应是无法控制的B．目前核电站主要原料是铀，能量主要来源于核聚变C．采用增殖反应堆可以使核原料充分利用D．核电站使用过的核燃料还可以在火力发电厂中二次利用【解析】目前核电站主要原料是铀，能量主要来源于核裂变，其反应是可以通过控制棒控制反应速度的快慢，A、B均错．采用增殖反应堆可以充分利用铀235之外的原料从而放出更多能量，C对．核废料具有放射性，不能再通过燃烧的方式二次发电，D错．【答案】 C3．(多选)我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克”(英名称：EAST，俗称“人造太阳”)．设可控热核实验反应前氘核(21H)的质量为m1，氚核(31H)的质量为m2，反应后氦核(42He)的质量为m3，中子(10n)的质量为m4，光速为c，正确说法正确的是()【导学号：64772055】A．这种装置中发生的核反应方程式是21H＋31H―→42He＋10nB．由核反应过程质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4C．核反应放出的能量等于(m1＋m2－m3－m4)c2D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用装置的核反应原理相同【解析】核反应方程为21H＋31H―→42He＋10n，选项A正确；反应过程中向外释放能量，故质量有亏损，且释放的能量ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，选项B错误，C正确；可控热核反应为核聚变，大亚湾核电站所用核装置反应原理为核裂变，可控热核反应目前还不能用于核电站实现发电，故D错误．【答案】AC4．(多选)我国在极其困难的情况下，完成了“两弹一星”，长了中国人的志气，打破了西方的讹诈，下列核反应方程中，属于研究两弹的基本核反应方程的是()【导学号：64772110】A.14 7N＋42He―→17 8O＋11HB.235 92U＋10n―→9038Sr＋136 54Xe＋1010nC.238 92U―→234 90Th＋42HeD.21H＋31H―→42He＋10n【解析】“两弹”指原子弹和氢弹，原子弹的核反应方程是铀核裂变，B 选项正确，氢弹的核反应方程是轻核聚变，D选项正确．【答案】BD5．(多选)2006年9月28日，我国最新一代核聚变装置“EAST”在安徽合肥首次放电，显示了EAST装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1 000 s，温度超过1亿度，这标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平．合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方．核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富．已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，32He的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是()A．两个氘核聚变成一个32He所产生的另一个粒子是质子B．两个氘核聚变成一个32He所产生的另一个粒子是中子C．两个氘核聚变成一个32He所释放的核能为(2m1－m3－m4)c2D．与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废物具有放射性【解析】由核反应方程221H→32He＋10X知，X应为中子，释放的核能应为ΔE＝(2m1－m3－m2)c2，聚变反应的污染非常小，而现行的裂变反应的废料具有很强的放射性，故A、C错误，B、D正确．【答案】BD6．(多选)我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应方程有：(1)235 92U＋10 n→9038Sr＋136 54Xe＋k10n；(2)21H＋31H→42He＋d10n；关于这两个方程，下列说法正确的是()A．方程(1)属于α衰变B．方程(1)属于重核裂变C．方程(2)属于轻核聚变D．方程(1)中k＝10，方程(2)中d＝1【解析】方程(1)属于重核裂变，方程(2)属于轻核聚变，故A错，B、C 对．据核反应中的质量数守恒和电荷数守恒，可求出k＝10，d＝1，故D对．【答案】BCD7．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为1H＋12 6C―→13 7N＋Q1①，11H＋15 7N―→12 6C＋X＋Q2②，1方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量如表：则可以推断X是________，方程中Q1和Q2的大小关系是Q1________Q2.【解析】由质量数守恒和电荷数守恒，可判断X为42He，①式的质量亏损为Δm1＝1.007 8 u＋12.000 0 u－13.005 7 u＝0.002 1 u．②式的质量亏损为Δm2＝1.007 8 u＋15.000 1 u－12.000 0 u－4.002 6 u＝0.005 3 u，所以Δm2>Δm1根据质能方程ΔE＝Δmc2可求解Q2>Q1.【答案】42He<8．物理学家们普遍相信太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应．根据这一理论，在太阳内部4个氢核(11H)转化成一个氦核(42He)和两个正电子(01e)并放出能量．已知质子质量m p＝1.007 3 u，α粒子的质量mα＝4.0026 u，电子的质量m e＝0.000 5 u．1 u的质量对应931.5 MeV的能量．(1)写出该热核反应方程；(2)一次这样的热核反应释放出多少兆电子伏的能量？(结果保留四位有效数字)【解析】(1)热核反应方程为411H→42He＋201e.(2)质量亏损为Δm＝4m p－mα－2m e＝(4×1.007 3－4.002 6－2×0.000 5) u＝0.025 6 uΔE＝0.025 6×931.5 MeV＝23.85 MeV.【答案】(1)411H→42He＋201e(2)23.85 MeV能力提升]9．(多选)据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是()【导学号：64772056】A．“人造太阳”的核反应方程是21H＋31H→42He＋10nB．“人造太阳”的核反应方程是235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310nC．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应相同D．核燃烧的质量相同时，聚变反应过程的质量亏损比裂变反应过程的质量亏损大得多【解析】21H＋31H→42He＋10n是氢核聚变方程，故A项正确；根据氢核聚变特点，相同质量的核燃料，氢核聚变释放的能量比裂变反应大得多，氢核聚变反应过程的质量亏损比裂变反应过程的质量亏损大得多，D正确．【答案】AD10．(多选)如图4-3-1所示，托卡马克(tokamak)是研究受控核聚变的一种装置，这个词是toroidal(环形的)、kamera (真空室)、magnet(磁)的头两个字母以及kotushka(线圈)的第一个字母组成的缩写词．根据以上信息，下列判断中可能正确的是()图4-3-1A．这种装置的核反应原理是轻核的聚变，同时释放出大量的能量，和太阳发光的原理类似B．线圈的作用是通电产生磁场使带电粒子在磁场中旋转而不溢出C．这种装置同我国秦山、大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同D．这种装置是科学家设想的其中一种方案【解析】聚变反应原料在装置中发生聚变，放出能量，故A对；线圈通电时产生磁场，带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用旋转而不溢出，故B对；核电站的原理是裂变，托卡马克的原理是聚变，故C错；该装置是科学家设想的其中一种方案，故D对．【答案】ABD11．我国自行设计并研制的“人造太阳”——托卡马克实验装置运行获得重大进展，这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列．该反应所进行的聚变过程是21H＋31H―→42He＋10n，反应原料氘(21H)富存于海水中，而氚(31H)是放射性元素，自然界中不存在，但可以通过中子轰击锂核(63Li)的人工核转变得到．(1)请把下列用中子轰击锂核(63Li)产生一个氚核(31H)和一个新核的人工核转变方程填写完整：________＋10n―→________＋31H.(2)在(1)中，每产生1 g氚的同时有多少个63Li核实现了核转变？(阿伏加德罗常数N A取6.0×1023 mol－1)(3)一个氘核和一个氚核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为5.6×10－13 J，求该核聚变过程中的质量亏损．【解析】(1)核反应方程为：63Li＋10n―→42He＋31H.(2)因为1 g氚为13mol，根据核反应方程，实现核转变的63Li也为13mol，所以有2.0×1023个63Li实现了核转变．(3)根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，核聚变反应中有5个核子参加了反应，5个核子释放总能量ΔE＝5×5.6×10－13J＝2.8×10－12 J，所以质量亏损为Δm＝ΔE c2＝2.8×10－12(3×108)2kg＝3.1×10－29 kg.【答案】(1)63Li42He(2)2.0×1023个(3)3.1×10－29 kg12．核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源．近几年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站．一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子．若已知氘原子的质量为2.014 1 u，氚原子的质量为3.016 0 u，氦原子的质量为4.002 6 u，中子的质量为1.008 7 u,1 u＝1.66×10－27 kg.(1)写出氘和氚聚变的反应方程；(2)试计算这个核反应释放出来的能量；(3)若建一座功率为3.0×105kW的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半转化成了电能，求每年要消耗氘的质量？(一年按3.2×107 s计算，光速c＝3.0×108 m/s，结果取两位有效数字)【解析】(1)氘和氚聚变的反应方程为21H＋31H→42He＋10n.(2)该反应过程的质量亏损Δm＝2.0141 u＋3.0160 u－4.0026 u－1.0087 u＝0.0188 u＝3.1208×10－29 kg释放的核能ΔE＝Δmc2＝3.1208×10－29×(3×108)2 J＝2.8×10－12 J.(3)设每年要消耗的氘的质量为M，氘原子的质量为M D由能量守恒可得：MM D·ΔE·η＝Pt可得：M＝ptM DΔE·η＝3.0×105×103×3.2×107×2.0141×1.66×10－272.8×10－12×0.5kg＝23 kg. 【答案】(1)21H＋31H→42He＋10n(2)2.8×10－12 J(3)23 kg。
2017-2018学年高中物理(教科版选修3-5) 模块综合测评 Word版含答案
模块综合测评(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～8题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)1．下列说法正确的是( )A．卢瑟福用实验得出原子核具有复杂的结构B．玻尔认为，氢原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的C．重核的裂变过程质量增大，轻核的聚变过程有质量亏损D．将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，并降低其温度，该元素的半衰期变小【解析】关于原子核有复杂结构的信息最先来自于天然放射现象，A错误．中等大小的核的比结合能最大、核子平均质量最小，轻核聚变与重核裂变过程中都是释放能量，都发生质量亏损，C错误．半衰期是描述原子核衰变快慢的物理量，只取决于原子核内部结构，与其化学状态、物理状态无关，D错误．根据玻尔原子理论，知B正确．【答案】 B2．质量为m的物体以速度v0从地面竖直向上抛(不计空气阻力)到落回地面，在此过程中( )【导学号：22482071】A．上升过程和下落过程中动量的变化量大小为mv0，但方向相反B．整个过程中重力的冲量为mv0C．整个过程中重力的冲量为0D．上升、下降过程冲量大小均为mv0，方向向下【解析】不计空气阻力时，物体以速度v0落向地面，上升过程和下降过程中动量变化量等于重力的冲量，大小均为mv0，方向竖直向下，重力的总冲量为2mv0，故D正确，A、B、C错误．【答案】 D3．如图1所示，为氢原子能级图，现有大量氢原子从n＝4的能级发生跃迁，并发射光子照射一个钠光电管，其逸出功为2.29 eV，以下说法正确的是( )图1A．氢原子只能发出6种不同频率的光B．能够让钠光电管发生光电效应现象的有3种光子C．为了增大钠光电管的光电流，可增大入射光的频率D．光电管发出的光电子与原子核发生β衰变时放出的电子都是来源于原子核内部【解析】由C24＝6种知A正确；这六种光子能量依次为12.75 eV、12.09 eV、10.20 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV，故能让钠光电管发生光电效应的光子有四种，B错误．要增大光电流，需增大单位时间内逸出的光电子数目，即增大入射光的强度，C错误．光电管中发出的电子是金属内自由电子获得足够能量逸出的，而β衰变放出的电子是原子核内中子转变为质子时产生的，D错误．【答案】 A4．下列说法正确的是( )【导学号：22482098】A.14 6C的半衰期会随着周围环境温度的变化而改变B．爱因斯坦为解释光的干涉现象提出了光子说C．处于n＝3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出3种频率的光子D．爱因斯坦在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说【解析】元素的半衰期由原子核内部因素决定，与外界温度无关；爱因斯坦为解释光电效应提出了光子说；处于n＝3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出3种频率的光子；普朗克为了解释黑体辐射，提出了能量子假说．【答案】 C5．如图2所示，小车在光滑的水平面上向左运动，木块在小车的水平车板上水平向右运动，且未滑出小车，下列说法中正确的是( )图2A．若小车的动量大于木块的动量，则木块先减速再加速后匀速B．若小车的动量大于木块的动量，则小车先减速再加速后匀速C．若小车的动量小于木块的动量，则木块先减速后匀速D．若小车的动量小于木块的动量，则小车先减速后匀速【解析】因水平面光滑，小车与木块组成的系统动量守恒，若小车的动量大于木块的动量，则总动量方向向左，最后小车和木块一起向左运动，小车先减速后匀速，木块先向右减速再向左加速，最后匀速，A正确，B错误；若小车动量小于木块动量，则最后两者一起向右运动，木块先减速后匀速，小车先向左减速，再向右加速，最后匀速运动，C正确，D 错误．【答案】AC6．根据玻尔理论，下列说法正确的是( )A．原子处于定态时，虽然电子做变速运动，但并不向外辐射能量B．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，电势能的减少量大于动能的增加量C．氢原子可以吸收小于使氢原子电离能量的任意能量的光子，因而轨道半径可以连续增大D．电子没有确定轨道，只存在电子云【解析】根据玻尔理论中的定态假设可知，原子处于定态时，不向外辐射能量，A项正确；氢原子发生跃迁辐射光子，减少的电势能一部分转化为电子的动能，另一部分转化为光子能量辐射出去，B项正确；氢原子只能吸收等于能级差的能量的光子，轨道半径也是一系列不连续的特定值，C、D项错．【答案】AB7．下列说法正确的是( )A．方程式238 92U→234 90Th＋42He是重核裂变反应方程B．光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性C．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转化成中子时所产生的D．德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想【解析】238 92U→234 90Th＋42He是衰变反应，不是重核裂变反应方程，故A错误；光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，故B正确；β衰变所释放的电子，是原子核内的中子转化成质子和电子时所产生的，故C错误；德布罗意首先提出了物质波的猜想，之后电子衍射实验证实了他的猜想，故D正确．【答案】BD8．下列说法正确的是( )【导学号：22482072】A.232 90Th经过6次α衰变和4次β衰变后，成为稳定的原子核208 82PbB．发现中子的核反应方程为94Be＋42He→12 6C＋10nC．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱D．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子能量减小【解析】232 90Th经过6次α衰变和4次β衰变后，质量数是：m＝232－6×4＝208，电荷数：z＝90－2×6＋4＝82，成为稳定的原子核208 82Pb，故A正确；发现中子的核反应方程是94Be＋42He→12 6C＋10n，故B正确；γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故C正确；根据玻尔理论可知，核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，氢原子的电势能增大，核外电子遵循：k e 2r 2＝mv 2r，据此可知电子的动能减小；再据能级与半径的关系可知，原子的能量随半径的增大而增大，故D 错误．【答案】 ABC二、非选择题(本题共5小题，共52分．按题目要求作答)9．(8分)若在做“验证动量守恒定律”的实验中，称得入射小球1的质量m 1＝15 g ，被碰小球2的质量m 2＝10 g ，由实验得出它们在碰撞前后的位移—时间图线如图3所示，则由图可知，入射小球在碰前的动量是________g·cm/s ，入射小球在碰后的动量是________g·cm/s ，被碰小球的动量是________g·cm/s ，由此可得出的结论是__________________________________．图3【解析】 由题图知碰前p 1＝m 1v 1＝m 1Δx 1Δt 1＝1 500 g·cm/s碰后p 1′＝m 1Δx 1′Δt 1′＝750 g·cm/sp 2′＝m 2Δx 2′Δt 2′＝750 g·cm/s. 由此可得出的结论是两小球碰撞前后的动量守恒． 【答案】 1 500 750 750 两小球碰撞前后的动量守恒10．(8分)用半径相同的两个小球A 、B 的碰撞验证动量守恒定律，实验装置示意图如图4所示，斜槽与水平槽圆滑连接．实验时先不放B 球，使A 球从斜槽上某一固定点C 由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹，再把B 球静置于水平槽边缘处，让A 球仍从C 处由静止滚下，A 球和B 球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹．记录纸上的O 点是重垂线所指的位置，若测得各落点痕迹到O 点距离：OM ＝2.68 cm ，OP ＝8.62 cm ，ON ＝11.50 cm ，并知A 、B 两球的质量比为2∶1，则未放B 球时A 球落地点是记录纸上的________点，系统碰撞前总动量p 与碰撞后总动量p ′的百分误差|p －p ′|p×100%＝________%(结果保留一位有效数字).【导学号：22482073】图4【解析】 M 、N 分别是碰后两球的落地点的位置，P 是碰前A 球的落地点的位置，碰前系统的总动量可等效表示为p ＝m A ·OP ，碰后系统的总动量可等效表示为p ′＝m A ·OM ＋m B ·ON ，则其百分误差|p －p ′|p ＝|m A ·OP － m A ·OM ＋m B ·ON |m A ·OP≈2%. 【答案】 P 211．(12分)一群氢原子处于量子数n ＝4的能级状态，氢原子的能级图如图5所示，则：图5(1)氢原子可能发射几种频率的光子？(2)氢原子由量子数n ＝4的能级跃迁到n ＝2的能级时辐射光子的能量是多少电子伏？ (3)用(2)中的光子照射下表中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射光电子的最大初动能是多少电子伏？【解析】 (1)(2)由玻尔的跃迁规律可得光子的能量为E ＝E 4－E 2，代入数据得E ＝2.55 eV. (3)E 只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属上时才能发生光电效应．根据爱因斯坦的光电效应方程可得光电子的最大初动能为E km ＝E －W 0代入数据得，E km ＝0.65 eV.【答案】 (1)6种 (2)2.55 eV (3)铯 0.65 eV12．(12分)如图6所示，质量为3m 的木块静止放置在光滑水平面上，质量为m 的子弹(可视为质点)以初速度v 0水平向右射入木块，穿出木块时速度变为25v 0，已知木块的长为L ，设子弹在木块中的阻力恒定．试求：【导学号：22482099】图6(1)子弹穿出木块后，木块的速度大小v ； (2)子弹在木块中运动的时间t .【解析】 (1)子弹与木块相互作用过程，满足动量守恒定律：mv 0＝m 25v 0＋3mv解得：v ＝v 05.(2)对系统应用功能关系：fL ＝12mv 20－12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫25v 02－123mv 2解得：f ＝9mv 225L对木块应用动量定理：ft ＝3mv 解得：t ＝5L 3v 0. 【答案】 (1)v ＝v 05 (2)t ＝5L3v 013．(12分)如图7所示，一质量为2m 的L 形长木板静止在光滑水平面上．木板右端竖起部分内侧有粘性物质，当有其他物体与之接触时即会粘在一起．某一时刻有一质量为m 的物块，以水平速度v 0从L 形长木板的左端滑上长木板．已知物块与L 形长木板的上表面的动摩擦因数为μ，当它刚要与L 形长木板右端竖起部分相碰时，速度减为v 02，碰后即粘在一起，求：图7(1)物块在L 形长木板上的滑行时间及此时长木板在地面上滑行的距离； (2)物块与L 形长木板右端竖起部分相碰过程中，长木板受到的冲量大小． 【解析】 (1)设物块在L 形长木板上的滑行时间为t ，由动量定理得： －μmgt ＝m v 02－mv 0解得t ＝v 02μg物块与L 形长木板右端竖起部分相碰前系统动量守恒：mv 0＝m v 02＋2mv 1解得v 1＝v 04由动能定理得μmgs ＝12×2mv 21解得s ＝v 2016μg.(2)物块与L 形长木板右端竖起部分相碰过程，系统动量守恒mv 0＝3mv 2 对长木板由动量定理得：I ＝2mv 2－2mv 1＝mv 06.【答案】 (1)v 02μg v 2016μg (2)mv 06。
2017-2018学年高二物理鲁科版选修3-5练习：学业分层测评12 Word版含解析
学业分层测评(十二)(建议用时：45分钟)学业达标]1．(多选)当一个重核裂变时，它所产生的两个核()A．含有的质子数较裂变前重核的质子数不变B．含有的中子数较裂变前重核的中子数不变C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D．可能是多种形式的两个核的组合【解析】由于在裂变反应中吸收一个中子而释放2～3个中子，质子数并没有发生变化，而两个新核的中子数减少，故选项A正确，B错误；反应后质量发生了亏损而释放能量，并不等于俘获中子时得到的能量，在裂变反应中，产物并不是唯一的，而是多种多样的，故选项D正确，选项C错误．【答案】AD2．(多选)关于重核的裂变，以下说法正确的是()A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B．中子从铀块中通过时，但不一定发生链式反应C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小D．重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能【解析】根据重核发生裂变的条件和裂变释放核能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程．释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量．链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积，如果体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生．在裂变反应中质量数、电荷数均守恒；即核子数守恒，所以核子数是不会减小的，因此选项A、C错误，B正确；重核裂变为中等质量的原子核时，发生质量亏损，从而释放出核能，选项D正确．【答案】BD3．铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是() 【导学号：64772108】A．反应堆中铀的质量是重要因素与体积无关B．为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子C．若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生D．能否发生链式反应与铀块的质量无关【解析】要使铀核裂变发生链式反应，铀块的体积必须等于或大于临界体积，如果组成铀块的体积小于临界体积，则不会发生链式反应．裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能直接引发新的裂变．如果铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积则发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正确．【答案】 C4．(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是235 92U＋10 n→144 56Ba＋8936Kr＋310n.下列说法正确的有()A．上述裂变反应中伴随着中子放出B铀块体积对链式反应的发生无影响C．铀核的链式反应可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响【解析】根据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题．裂变反应式中的10n为中子，铀块体积大于临界体积，才能发生链式反应，且铀核的链式反应是可控的，选项A、C正确，选项B错误；放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响，选项D错误．【答案】AC5．下列核反应中，表示核裂变的是()A.238 92U―→234 90Th＋42HeB.235 92U＋10n―→144 56Ba＋8936Kr＋310nC.14 6C―→14 7N＋ 0－1eD.94Be＋42He―→12 6C＋10n【解析】题目选项中，238U―→234 90Th＋42He是α衰变，14 6C―→14 7N＋ 0－1e是92β衰变，94Be＋42He―→12 6C＋10n是人工转变，只有C选项是重核裂变，故B正确．【答案】 B6．(多选)2020年以前我国将新增投产2 300万千瓦的核电站，核电站与火电站相比较，下列说法正确的是()A．核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量B．就可采储量来说，地球上核燃料资源远大于煤炭C．在经济效益方面核电与火电不相上下D．核电站没有任何污染【解析】核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量，A项正确；就可采储量所提供的能量来说，远大于煤炭所能提供的能量，而不是采储量，B 项错；在经济效益方面核电与火电不相上下，C项正确；核电站是有污染的，核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理，D项错误．【答案】AC7．下面是铀核裂变反应中的一个：235 92U＋10n―→136 54Xe＋9038Sr＋1010n.已知铀235的质量为235.043 9 u，中子的质量为1.008 7 u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2 u，则此核反应中质量亏损Δm＝________u，释放的核能ΔE＝________MeV.【导学号：64772053】【解析】质量亏损Δm＝235.0439 u＋1.0087 u－135.9072 u－89.9077 u－10×1.0087 u＝0.1507 u由ΔE＝Δmc2可求得释放的核能ΔE＝0.1507 u c2＝0.1507×931.5 MeV＝140.3771 MeV.【答案】0.1507140.37718．落在日本广岛上的原子弹，相当于2万吨TNT炸药放出的能量．原子弹放出的能量约8.4×1013 J，试问有多少个235 92U原子核进行分裂？该原子弹中含235 92 U的质量最小限度为多少千克？(一个235 92U原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV)【解析】一个23592U原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV＝200×106 eV ＝2.0×108×1.6×10－19 J＝3.2×10－11 J.设共有n个235 92U核发生裂变：n＝8.4×10133.2×10－11个≈2.6×1024个，铀的质量m＝235×10－3×2.6×10246.02×1023kg≈1.015 kg.【答案】 2.6×1024个 1.015 kg能力提升]9．(多选)我国秦山核电站第三期工程中有两组60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于23592U的裂变，下列说法正确的是()A.235 92U原子核中有92个质子，143个中子B.235 92U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为235 92U＋10 n―→139 54Xe＋9538Sr＋210nC.235 92U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短D．一个235 92U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10－11 J【解析】由23592U的质量数和电荷数关系易知A正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确；半衰期不受外界因素干扰，故C错误；因为200 MeV＝200×106×1.6×10－19 J＝3.2×10－11 J，所以D正确．【答案】ABD10．(多选)人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图4-2-1所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是()图4-2-1A．由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量B．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能C．由原子核A裂变成原子核B和C时要吸收能量D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度【解析】原子核D和E的核子平均质量大，结合成原子核F时存在质量亏损，要释放能量，A错误；原子核A的核子平均质量大，裂变成原子核B和C时质量亏损，要放出核能，B正确、C错误；镉棒可以吸收中子，在反应堆中能控制反应速度，D正确．【答案】BD11.235 92U受中子轰击时会发生裂变，产生139 56Ba和9436Kr，同时放出200 MeV的能量，现要建设发电能力是50万千瓦的核电站，用铀235作为原子锅炉的燃料，假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多少？(阿伏加德罗常数取6.02×1023 mol－1)【解析】每天发电的总量E＝24×3.6×103×5×108 J＝4.32×1013 J.要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目n＝4.32×10132×108×1.6×10－19＝1.35×1024(个)．则对应的质量m＝nN A·μ＝1.35×10246.02×1023×235×10－3 kg＝0.527 kg.【答案】0.572 kg12．在所有能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．(1)核反应方程式23592U＋10n―→14156Ba＋9236Kr＋a X是反应堆中发生的许多核反应中的一种，10n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为________，a＝________.以m U、m Ba、m Kr分别表示23592U、14156Ba、9236Kr核的质量，m n、m p分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE是多少？(2)有一座发电能力为P＝1.00×106 kW的核电站，核能转化为电能的效率η＝40%，假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能ΔE＝2.78×10－11 J，核的质量m U＝390×10－27 kg，求每年(1年＝3.15×107 s)消耗的23592U的质量．【解析】(1)由反应方程可知：X为10n，a为3，释放的能量为ΔE＝(m U－m Ba－m Kr－2m n)c2.(2)因电站发电效率为40%，故电站消耗235 92U的功率为P′＝P40%＝10640%kW＝2.5×106 kW，电站每年消耗235U的能量为W＝Pt＝2.5×109×3.15×107 J＝7.875×1016 J.每年消耗235 92U的质量为M＝WΔE m U＝7.875×1016×390×10－272.78×10－11kg＝1 105 kg.【答案】(1)10n3(m U－m Ba－m Kr－2m n)c2 (2)1 105 kg。
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学业分层测评(十二)(建议用时：45分钟)1．(多选)当一个重核裂变时，它所产生的两个核( )A．含有的质子数较裂变前重核的质子数不变B．含有的中子数较裂变前重核的中子数不变C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D．可能是多种形式的两个核的组合【解析】由于在裂变反应中吸收一个中子而释放2～3个中子，质子数并没有发生变化，而两个新核的中子数减少，故选项A正确，B错误；反应后质量发生了亏损而释放能量，并不等于俘获中子时得到的能量，在裂变反应中，产物并不是唯一的，而是多种多样的，故选项D正确，选项C错误．【答案】AD2．(多选)下列关于核裂变和核辐射的方程中正确的是( )A.235 92U＋10n―→141 56Ba＋9236Kr＋1010nB.239 94Pu―→235 92U＋42HeC.137 55Cs―→137 56Ba＋0－1eD.131 53I―→131 54Xe＋0－1e【解析】选项A中，质量数不守恒，故A错误；核辐射是放出α、β、γ三种射线，选项B为α衰变，放出α射线，选项C、D为β衰变，放出β射线，故B、C、D正确．【答案】BCD3．铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n.下列说法正确的有( )【导学号：22482050】A．上述裂变反应中伴随着中子放出B．铀块体积对链式反应的发生无影响C．铀核的链式反应不可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响【解析】根据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题．裂变反应式中的10n为中子，铀块体积大于临界体积，才能发生链式反应，且铀核的链式反应是可控的，选项A正确，选项B、C错误；放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响，选项D错误．【答案】 A4．关于铀核裂变，下列说法正确的是( )A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核B．铀核裂变还能同时释放2～3个中子C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀238D．铀块的体积对产生链式反应无影响【解析】铀核裂变的产物是多种多样的，具有极大的偶然性，但裂变成两个核的情况较多，也会分裂成多个核，并放出几个中子．铀235被中子轰击时，裂变的概率大，且可以俘获各种能量的中子引起裂变，而铀238只有俘获能量在1 MeV以上的中子才能发生裂变，且裂变的几率小，而要引起链式反应，必须使铀块的体积大于临界体积．故选项B正确，A、C、D错误．【答案】 B5．(多选)2020年以前我国将新增投产2 300万千瓦的核电站，核电站与火电站相比较，下列说法正确的是( )A．核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量B．就可采储量来说，地球上核燃料资源远大于煤炭C．在经济效益方面核电与火电不相上下D．核电站没有任何污染【解析】核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量，A项正确；就可采储量所提供的能量来说，核燃料提供的能量远大于煤炭所能提供的能量，而不是采储量，B项错；在经济效益方面核电与火电不相上下，C项正确；核电站是有污染的，核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特殊处理，D项错．【答案】AC6．我国秦山核电站第三期工程中有两组60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于235 92 U的裂变，现有四种说法，其中正确的是( )A.235 92U原子核中有92个中子，143个质子B.235 92U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为235 92U＋10n―→139 54Xe＋9538Sr ＋210nC.235 92U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短D．一个235 92U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10－17 J【解析】由235 92U的质量数和电荷数关系易知A错误；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确；半衰期不受外界因素干扰，故C错误；因为200 MeV＝200×106×1.6×10－19 J＝3.2×10－11 J，所以D错误．【答案】 B7．下面是铀核裂变反应中的一个：235 92U＋10n―→136 54Xe＋9038Sr＋1010n.已知铀235的质量为235.043 9 u，中子的质量为1.008 7 u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2 u，则此核反应中质量亏损Δm＝________u，释放的核能ΔE＝________MeV.【导学号：22482051】【解析】质量亏损Δm＝235.043 9 u＋1.008 7 u－135.907 2 u－89.907 7 u－10×1.008 7 u＝0.150 7 u，由ΔE＝Δmc2可求得释放的核能ΔE＝0.150 7 u c2＝0.150 7×931.5 MeV＝140.377 1 MeV.【答案】0.1507 140.37718．落在日本广岛上的原子弹，相当于2万吨TNT炸药放出的能量．原子弹放出的能量约8.4×1013 J，试问有多少个235 92U原子核进行分裂？该原子弹中含235 92U的质量最小限度为多少千克？(一个235 92U原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV)【解析】一个235 92U原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV＝200×106eV＝2.0×108×1.6×10－19 J＝3.2×10－11 J.设共有n个235 92U核发生裂变：n＝8.4×10133.2×10－11个≈2.6×1024个，铀的质量m＝235×10－3×2.6×10246.02×1023kg≈1.015 kg.【答案】 2.6×1024个 1.015 kg9．(多选)人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图351所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法正确的是( )图351A．由图可知，原子核D和E结合成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量B．由图可知，原子核D和E结合成原子核F时会有质量亏损，要放出核能C．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能D．由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要吸收能量【解析】原子核D和E的核子平均质量大，结合成原子核F时存在质量亏损，要释放能量，A错误，B正确；原子核A的核子平均质量大，裂变成原子核B和C时质量亏损，要放出核能，C正确，D错误．【答案】BC10．核能是一种高效的能源．(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳．图352结合图352甲可知，安全壳应当选用的材料是________．(2)图乙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射．当胸章上1 mm铝片和3 mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图甲分析可知工作人员一定受到了________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员一定受到了________射线的辐射．【解析】(1)核反应堆最外层是厚厚的水泥防护层，以防止射线外泄，所以安全壳应选用的材料是混凝土．(2)β射线可穿透几毫米厚的铝片，而γ射线可穿透几厘米厚的铅板．【答案】(1)混凝土(2)βγ11.235 92U受中子轰击时会发生裂变，产生139 56Ba和9436Kr，同时放出200 MeV的能量，现要建设发电能力是50万千瓦的核电站，用铀235作为原子锅炉的燃料，假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多少？(阿伏伽德罗常数取6.02×1023 mol－1)【解析】每天发电的总量E＝24×3.6×103×5×108 J＝4.32×1013 J.要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目n＝4.32×10132×108×1.6×10－19＝1.35×1024(个)．则对应的质量m＝nN A ·μ＝1.35×10246.02×1023×235×10－3 kg＝0.527 kg.【答案】0.527 kg12．在所有能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能.【导学号：22482052】(1)核反应方程式23592U ＋10n ―→14156Ba ＋9236Kr ＋a X 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，10n 为中子，X 为待求粒子，a 为X 的个数，则X 为________，a ＝________.以m U 、m Ba 、m Kr 分别表示23592U 、14156Ba 、9236Kr 核的质量，m n 、m p 分别表示中子、质子的质量，c 为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE 是多少？(2)有一座发电能力为P ＝1.00×106kW 的核电站，核能转化为电能的效率η＝40%，假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能ΔE ＝2.78×10－11J ，核的质量m U ＝390×10－27kg ，求每年(1年＝3.15×107 s)消耗的23592U 的质量．【解析】 (1)由反应方程可知：X 为10n ，a 为3，释放的能量为 ΔE ＝(m U －m Ba －m Kr －2m n )c 2.(2)因电站发电效率为40%，故电站消耗235 92U 的功率为P ′＝P40%＝10640%kW ＝2.5×106kW ，电站每年消耗235U 的能量为W ＝P ′t ＝2.5×109×3.15×107 J ＝7.875×1016J.每年消耗23592U 的质量为M ＝WΔE ·m U ＝7.875×1016×390×10－272.78×10－11kg＝1 105 kg.【答案】 (1)10n 3 (m U －m Ba －m Kr －2m n )c 2(2)1 105 kg。