鲁科版高中物理选择性必修第三册课后习题 第5章 原子核与核能 第5章测评

第5章测评
(时间:75分钟满分:100分)
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16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.下列说法正确的是( )
A.用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大
B.α粒子散射实验中极少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
C.核反应方程49Be+24He C+X中的X为质子
D.614C的半衰期为5 730年,若测得一古生物遗骸中的614C含量只有活体中
,则此遗骸距今约有21 480年
的1
8
2.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
3.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11H+612C713N+Q1,11H+715N C+X+Q2
方程中Q1、Q2表示释放的能量,相关的原子核质量见下表:
以下推断正确的是( )
A.X是23He,Q2>Q1
B.X是24He,Q2>Q1
C.X是23He,Q2<Q1
D.X是24He,Q2<Q1
4.在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。

中微子的性质十分特别,因此在实验中很难探测。

1953年,莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统,利用中微子υ与水中11H的核反应,间接地证实了中微子的存在。

中微子υ与水中的11H发生核反应,产生中子(01n)和正电子(+10e),即υ+11H n++10e,可以判定,中微子的质量数和电荷数分别是( )
A.0和0
B.0和1
C.1和0
D.1和1
二、多项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。

每小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,有错选的得0分。

5.下列说法正确的是( )
A.天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构
B.一群处于n=3能级激发态的氢原子,自发跃迁时能发出最多6种不同频率的光
C.放射性元素发生一次β衰变,原子序数增加1
D.92235U的半衰期约为7亿年,随着地球环境的不断变化,半衰期可能变短
6.核反应堆中发生的一种裂变反应是92235U+01n U Cs+3796Rb+x01n,下列说法正确的是( )
A.裂变反应的生成物中x=2
B.92235U核与55137Cs核相比,55137Cs核的结合能大
C.55137Cs核与3796Rb核相比,3796Rb核的比结合能大
D.92236U核的结合能大于92235U核与01n核的结合能之和
7.秦山核电站产生614C的核反应方程为714N+01n C+X,其产物614C的衰变方程为614C714N+-10e。

下列说法正确的是( )
A.X是11H
B.614C可以用作示踪原子
C .-1 0
e 来自原子核外
D.经过一个半衰期,10个 614C 将剩下5个
8.重元素的放射性衰变共有四个系列,分别是U238系列(从 92238U 开始到稳
定的 82208Pb 为止)、Th232系列、U235系列及Np237系列(从 93237Np 开始到
稳定的 83209Bi 为止),其中,前三个系列都已在自然界找到,而第四个系列在自然界一直没有被发现,只是在人工制造出 93237Np 后才发现的,下面的说法正确的是( )
A.Np237系列中所有放射性元素的质量数都等于4n+1(n 等于正整数)
B.从 93237Np 到 83209Bi,共发生7次α衰变和4次β衰变
C.可能Np237系列中的所有放射性元素的半衰期对于地球年龄都比较短
D.天然的Np237系列中的放射性元素在地球上从来就没有出现过 三、非选择题:共60分。

考生根据要求作答。

9.(3分)原子核 90234Th 内有 个质子。

10.(3分)核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少,我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。

核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素,它可破坏细胞基因,增加罹患癌症的风险。

已知钚的一种同位素
94239Pu 的半衰期为24 100年,其衰变方程为 94239Pu
X+ 24He+γ,则X 原子
核中含有 个中子,衰变过程总质量 (选填“减小”“不变”或“增大”)。

11.(3分)放射性物质 84210Po 和 2760
Co 的核衰变方程分别为:
84210Po Pb+X 1 2760Co
Ni+X 2
方程中的X 1代表的是 ,X 2代表的是 。

12.(6分)一个中子和一个质子结合成氘核时要放出2.22 MeV 的能量,这些能量以γ光子的形式辐射出来。

这一过程的核反应方程
是 ,质量亏损为 kg,此光子的波长为 m 。

13.(6分)如图所示为用于火灾报警的离子式烟雾传感器原理图,在网罩1内,有电极板2和3,a 、b 端接电源,4是一块放射性同位素镅241,它能放射出一种很容易使气体电离的 粒子。

平时镅放射出来的这种粒子使两个电极间的空气电离,形成较强的电流。

发生火灾时,烟雾进入网罩内,烟的颗粒吸收空气中的离子和镅放射出来的这种粒子,导致电流 (选填“增强”或“减弱”),报警器检测出这种电流变化,发出警报。

14.(10分)硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术,其原理是进入癌细胞内的硼核(510B)吸收慢中子后变得不稳定,会转变成一个新核X和一个
α(24He)粒子,同时释放出γ射线。

一个硼核吸收一个中子后处于静止状态,然后发生核反应,此过程中的质量亏损为Δm,释放的核能一部分转化为新核和a粒子的动能,另一部分以γ射线的形式放出,γ射线的能量为E0,已知真空中光速为c。

(1)写出核反应方程;
(2)求α粒子的动能。

15.(12分)一个静止的铀核92232U(原子质量为232.037 2 u)放出一个α粒子(原子质量为4.002 6 u)后衰变成钍核Th(原子质量为228.028 7 u)。

u为原子质量单位。

(1)写出核衰变反应方程式;
(2)求该反应中的质量亏损;
(3)求释放的核能。

16.(17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Z A X 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匀速圆周运动,其轨迹半径为R。

已知α粒子的质量为m,电荷量为q,光速为c。

(1)若新核的元素符号用Y表示,原子核X的比结合能为E1,新核Y的比结合能为E2,α粒子的比结合能为E3,写出该α衰变的核反应方程及衰变过程中释放的核能ΔE。

(2)若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M,求衰变过程的质量亏损Δm。

第5章测评
1.B 不可见光的频率不一定比可见光的频率大,则用不可见光照射金属不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大,故A 错误;α粒子散射实验中极少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据,故B 正确;根据电荷数守恒,质量数守恒知,X 的电荷数为0,质量数为1,则X 为中子,故C 错误;测得一古生物遗骸中的 614C 含量只有活体中的1
8,可知经过了3个半衰期,则此遗骸距今约有17190年,故D
错误。

2.B 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,使带电体所带的电荷很快消失,故B 正确。

3.B 11
H+612C
N 中质量亏损为
Δm 1=(1.0073+12.0000-13.0057)u=0.0016u,根据电荷数守恒和质量数守
恒可知 11H+715N
C+X 中X 的电荷数为2、质量数为
4,2=(1.0073+15.0001-12.0000-4.0026)u=0.0048u,根据爱因斯坦的质能方程可知Q 1=Δm 1c 2、Q 2=Δm 2c 2,则Q 1<Q 2。

4.A 中微子+11H
n +10
e,根据电荷数守恒、质量数守恒知,中微子的电
荷数为0,质量数为0,故A 正确,B 、C 、D 错误。

5.AC 天然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂结构,故A 正确;一群处于n=3能级激发态的氢原子,自发跃迁时能发出3种不同频率的光,分别是从n=3到n=2,从n=3到n=1,从n=2到n=1,故B 错误;根据质量数与质子数守恒,则有放射性元素发生一次β衰变,原子序数增加1,故C 正确;半衰期不随着地球环境的变化而变化,故D 错误。

6.CD 根据核反应前后质量数相等、质子数相等可知,裂变反应的生成物中x=3,故A 错误;核子数越多,结合能越大,可知 92235U 核结合能大,故B 错
误; 3796Rb 核的比结合能比 55137Cs 核的大,故C 正确;由于反应释放能量,92236U 核的结合能大于 92
235U 核与 01n 核的结合能之和,故D 正确。

7.AB 根据质量数守恒和电荷数守恒可知,X 的质子数为1,中子数为1,即
为 11H,故
A
正确;常用的示踪原子有 614
C 、 816O 、13
H,故
B 正确;-1 0
e 由原子
核内的一个中子转化为一个质子和一个电子,电子被释放出来,所以 -1 0
e 来自原子核内,故C 错误;半衰期是一个统计规律,对于大量原子核衰变是成立的,个数较少时规律不成立,故D 错误。

8.ABC 从 93237Np 开始到 83209
Bi,质量数减少28,所以发生7次α衰变,电荷
数减少10,所以还发生4次β衰变,并且所有放射性元素的质量数都等于4n+1(n 等于正整数)。

对于C 、D 选项我们要注意关键词“可能”与“从来”就很容易判断了。

故A 、B 、C 正确,D 错误。

9.答案90
解析234是质量数,90是核电荷数,所以原子核 90234Th 内有90个质子。

10.答案143 减小
解析根据电荷数守恒、质量数守恒知,X 的电荷数为92,质量数为235,则中子数为143;由于衰变时释放巨大能量,根据E=mc 2,衰变过程总质量减小。

11.答案 24He -10e
解析由核反应中质量数和电荷数守恒知X 1代表 24He,而X 2代表 -10e 。

12.答案 11H+01n H+γ 4×10-30 5.6×10-13
解析核反应方程为 11H+01n
H+γ 由ΔE=Δmc 2得Δm=ΔE
c 2=4×10-30kg
由ΔE=h c λ得λ=ℎc ΔE =5.6×10-13m 。

13.答案α 减弱
解析放射性同位素镅241放射出的是α粒子,α粒子带正电,电离能力强;放射性同位素镅241放射出的α粒子使空气电离产生正、负离子,在电场的作用下各自向正负极移动,形成较强的电流,在正常的情况下,电流、电压是稳定的。

当发生火灾时,烟雾进入网罩内,烟的颗粒吸收空气中的离子和镅放射出来的α粒子,两个电极间的空气电离减弱或不被电离,因此电流减弱,报警器检测出这种电流变化,发出警报,故填减弱。

14.答案(1)510B+01n c2-E0)
解析(1)依题意有510B+01n1、m2,速度分别为v1、v2,动能分别为E k1、E k2,由动量守恒定律,得
m1v1-m2v2=0
核反应放出的核能ΔE=Δmc2
由题中信息可知ΔE=E k1+E k2+E0
又因为新核与α粒子的质量数分别为7和4,则有
m1 m2= 7 4
E k1=1
2
m1v12
E k2=1
2
m2v22
可解得α粒子的动能
E k2=7
11
(Δmc2-E0)。

15.答案(1)92232U Th+24He (2)0.005 9 u
(3)5.5 MeV
解析(1)根据质量数守恒和核电荷数守恒可知核反应方程式为92232U
Th+24He。

(2)质量亏损为Δm=m U-m Th-mα=(232.0372-228.0287-4.0026)u=0.0059u。

(3)释放的核能为
ΔE=Δmc 2=0.0059×931.5MeV=5.5MeV。

16.答案(1)Z A X
Y +24He (A-4)E 2+4E 3-AE 1 (2)q 2B 2R 2
2mc 2+q 2B 2R 2
2Mc 2
解析(1)根据质量数和电荷数守恒可得,衰变方程为 Z A X Y +24He
由能量守恒可得ΔE=(A -4)E 2+4E 3-AE 1。

(2)由洛伦兹力提供向心力得
qv 1B=m v 12R
解得v 1=qBR m
由动量守恒定律得mv 1=Mv 2
v 2=qBR M
由能量关系得ΔE'=12mv 12+12Mv 22
即ΔE'=q 2B 2R 22m +q 2B 2R 22M
由质能方程得ΔE'=Δmc 2
解得Δm=
q 2B 2R 22mc 2+q 2B 2R 22Mc 2。