人教版选修3-5第十九章原子核单元测试(5)

第十九章章末检测
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1〜9题为单选题，10〜12 题为多选题）
1•放射性元素衰变时放出三种射线，按电离由强到弱的排列顺序是
（ ）
A . a 射
B 射
丫射线 B . 丫射
线， B 射线， a 射线 C . 丫射线， a 射线， B 射线 D . B 射线， a 射
线， 丫射线 【解析】 三种射线的电离本领不同，电离本领最强的是
a 射线，B 射线次之，丫射线
最弱，故正确答案选 A.
【答案】 A
2•发现在月球上含有丰富的 2He （氦3）.它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其 参与的
一种核聚变反应的方程式为 2 3 4 5
He + 2He2：H + ；He.关于2He 聚变下列表述正确的是
（ ）
A .聚变反应不会释放能量
B •聚变反应产生了新的原子核
C .聚变反应没有质量亏损
D •目前核电站都采用2He 聚变反应发电
【解析】 聚变反应时将质量较小的轻核聚变成质量较大的核， 聚变过程会有质量亏损， 要放出大量的能量•但目前核电站都采用铀核的裂变反应•因此 B 正确.
【答案】 B
3. 1956年，李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用 6
7co 放射 源进行了实验验证，1957年李、杨两人为此获得诺贝尔物理学奖 .20Co -A Ni + 0“e + "V e , 其中V e 是反中微子，它的电荷为零，静止质量可认为是零，则衰变产物 A
Ni 的质量数和核
电荷数分别为（
）
A . 60,28
B . 60,26
C . 59,26
D . 59,28
【解析】 本题考查学生对原子核变化过程遵守的两个规律的掌握.
要求学生能根据质
量数守恒和核电荷数守恒判断出核变化方程中粒子的核电荷数和质量数.
2 X a - 4 E k ',
贝V E k ' = —^E °，总动能 E k = E °+ E k ' = _aE
^,
a — 4 a — 4
由质能方程E k =血得质量亏损如=呑，故A 、B 、C
错，D 对. 【答案】 D
5.关于放射性同位素应用的下列说法中正确的是 （ ）
A .放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到了消除有害静电的目的
B .利用
丫射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视 C .用放射线照射作物种子能使其 DNA 发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种
【答案】 A
4•原来静止的原子核b X 发生a 衰变时，放出a 粒子的动能为 量全部以动能的形式释放出来，则在此衰变过程中的质量亏损是 E 0
A. P c
c.a
-4E0
c
【解析】 E o .假设衰变时产生的能 （ ）
E o .
a * _ aE o
2
D. a -4c
衰变方程为b x — 2He + b -2Y ，设新核动能为
E k '，由动量守恒
2X4E 。

=
【解析】利用放射线消除有害静电是利用a射线的电离性，使空气分子电离成导体,
将静电泄出；丫射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来人体透视，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量；DNA变异并不一定都是有益的，也有时发生变害的一面.
【答案】D
6.
在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核，它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切圆，圆直径比为，如图，则碳14的衰变方程为( )
14 0 14 r 14 4 10f
A . 6 C T 1e+ 5
B B . 6
C T2He+ 4 Be
小14— 2」14r 14— 0 14「
C. 6 C T 1H + 5 B
D. 6 C T —侶+ 7 N
【解析】根据动量守恒定律，碳14放射粒子后的反冲核与放射的粒子速度方向相反，
且动量mv的大小相同.这两个速度方向相反的带电粒子，在同一方向的磁场中所受的洛伦兹力方向
相同，根据左手定则两个粒子的电性相反，又反冲的原子核是带正电的，可知放射的粒子是带负电的.另外根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径公式反冲核与粒子的mv相等，B相等，R之比为：7,则它们的电量之比/ : 1，所以正确答案为D.
【答案】 D
7.质子、中子和氘核的质量分别为m、m和m.当一个质子和一个中子结合成氘核时，
A.
B.
C.
D.
(m1+ m2 —m3)c
(m1 —m2 —m3)c
2
(m1+ m2 —m3)c
2
(m1 —m2 —m3)c
【解析】一个质子和一个中子结合成氘核时，质量亏损Am= m1+ m2 —m3，根据质能
方程，释放的能量
【答案】 C
&静止的氡核
全部变为反冲核和
4 E a
A -- •z
A.218 c ^222
E a
C.^7
862Rn放出a粒子后变成钋核848Po, a粒子动能为E a.若衰变放出的能量a粒子
的动能，真空中的光速为C,则该反应中的质量亏损为( )
218 E a
D莎孑
E k=m，它们的动能之比为u 21s,因此衰变释放的总能量是H8 E a,由质能方程得质量亏损是218E:故
【解析】由于动量守恒，反冲核和a粒子的动量大小相等，由
C正确.
【答案】C
9.太阳放出的大量中微子向地球飞来，但实验测定的数目只有理论的三分之一，后来科学家发现中微子在向地球传播过程中衰变成一个□子和一个T子.若在衰变过程中卩子的
速度方向与中微子原来的方向一致，则T子的运动方向( )
A .一定与□子同方向
B .一定与□子反方向
C. 一定与□子在同一直线上
D .不一定与□子在同一直线上
【解析】中微子衰变成卩子和T子，满足动量守恒，□子的速度方向与中微子原来的
方向一致，T子的运动方向必定也在这条直线上，选项C是正确的.
【答案】C
X X X X
10•“中国月球着陆探测器”在中国航天馆揭开神秘面纱. 它将带着中国制造的月球车，
在38万千米之外的月球表面闲庭信步. 月球的表面长期受到宇宙射线的照射，使得“月壤”中的2He含量十分丰富，科学家认为，3He是发生核聚变的极好原料，将来；He也许是人类
重要的能源，所以探测月球意义十分重大•关于3He，下列说法正确的是（）
3
A.2He的原子核内有三个中子两个质子
B • He的原子核内有一个中子两个质子
C.2He发生核聚变，放出能量，一定会发生质量亏损
D.2He原子核内的核子靠万有引力紧密结合在一起的
【解析】2He是氦元素的一种同位素，质量数是2，电荷数是2,原子核内有两个质子一个中子，所以A错误、B正确；发生核聚变放出能量就会有质量亏损，C正确；原子
核内的核子是靠核力紧密结合在一起的，而不是靠万有引力紧密结合在一起的，D错误.
【答案】BC
15
11.正电子发射型计算机断层显像（PET）的基本原理是：将放射性同位素80注入人体，1580在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对丫光子，被探测器
采集后，经计算机处理生成清晰图像•则根据PET原理判断下列表述正确的是（）
15 15 15
A. 80在人体内衰变方程是80 —> 7N + 0 + 1e
B .正、负电子湮灭方程是?e+ 0-1 —> 2 丫
C.在PET中，1580主要用途是作为示踪原子
15
D .在PET中，80主要用途是参与人体的新陈代谢
【解析】由题意知A、B正确，显像的原理是采集丫光子，即注入人体内的850衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为丫光子，因此『0主要用途是作为示踪原子，故C 对、D错.
【答案】ABC
12.带电粒子进入云室会使云室中的气体分子电离，从而显示其运动轨迹. 如图是在有
匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨道，a和b是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里.该粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是（）
A .粒子先经过a点，再经过b点
B .粒子先经过b点，再经过a点
C.粒子带负电
D.粒子带正电
【解析】由r =豊可知，粒子的动能越小，圆周运动的半径越小，结合粒子运动轨迹
qB
可知，粒子先经过a点，再经过b点，选项A正确；根据左手定则可以判断粒子带负电，选项C正确.
【答案】AC
第n卷（非选择题共52分）
二、实验题（本题有2小题，共15分，请将答案写在题中的横线上）
12. （6分）中子n、质子p、氘核D的质量分别为m n、m p、m°.现用能量为E的丫射线照
射静止氘核使之分解，核反应方程为 汁D T p + n ,若分解后的中子、质子的动能可视为相
等，则中子的动能是 __________ •
【解析】 核反应过程中质量增加，需要的能量为
AE = (m p + m n - m D )c 2
，由能量守恒
、 1 2 1 2
有，2E k = E — AE ，所以 E k = 2【E — (m p + m n - m °)c ] = ?[E + (m D - m p - m n )c ].
【答案】 ；[(m D — m p — m n )c 2
+ E]
14. (9分)氡222是一种天然放射性气体，被吸入
后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤. 它 是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一. ____ 其衰变
方程是22
86Rn T 2184
P °+ .已知 2286Rn 的半衰期约为3.8天，则约经过 ___________ 天，16 g 的2286Rn 衰变后还剩1 g.
【解析】 根据质量数守恒和电荷数守恒可知，衰变方程为 2
?6R nT
21
84
Po +2He.根据衰
【答案】；He 或(a 15.2
三、计算题(本题有3小题，共37分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演 算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位
)
9
15. (12分)一个铍核(4Be)和一个a 粒子反应后生成一个碳核，放出一个中子并释放出 5.6 MeV 的能量.(保留两位有效数字)
(1) 写出这个核反应过程；
⑵如果铍核和a 粒子共130 g ,且刚好反应完，求共放出多少能量? (3)这130 g 物质反应过程
中，其质量亏损是多少？
【解析】(1) 4Be +；He T 12
6C + 0n.
⑵铍核和氦核的摩尔质量之和 尸 砂+也=(9 + 4)g/mol = 13 g/mol
M 130
铍核和氦核各含的摩尔数 n = — = i 3
- mol = 10 mol
3 13
放出 的能量 AE = n NA E 放=10X 6.02 X 1023
X 5.6(MeV) = 3.371 X 1025
(MeV)=
12
5.4 X 10 J
12
AE 5.394 X 1012
— 5
(3)质量亏损 Am =孑=(
3 0X 108
f k
g = 6.0X 10 kg.
【答案】 (1)：Be + 4
HeT 12
6C + 0n (2)5.4 X 1012
J (3)6.0 X 10—5
kg
16. (13分)一个速度为7.7 X 104
m/s 的中子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场，击中 一个
原来静止的锂核6Li 后产生一个氦核和另一个新核.测得氦核的速度是 2.0X 104
m/s ，方
向与反应前中子的运动方向相同.
(1) 写出核反应方程式；
(2) 求出氦核和新核的轨道半径之比； (3) 当氦核转6周时，另一新核转几周？
【解析】 中子击中静止锂核后，产生氦核和新核过程中系统动量守恒， 设中子的动量
为m i v i ,氦核的动量为 m 2V 2,新核的动量为 m 3V 3，贝V m i v i = m 2V 2 + m 3V 3
又由核反应方程可知， m 2= 4m 1, m 3= 3m 1
7.7X 10°m i = 2.0X 104X 4m i + 3m i v 3
3
V 3=— 1X 10
m/s(方向与氦核相反)
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，半径公式为：
mv R
= Bq
4
变方程5余=原g]?得
1 =
16X
GE ，
解得t = 15.2天.
R2 m2V2/Bq2 m2V2q3 2.0 X 104 X 4m i X 1
= = = 3
R3 m3V3/Bq3 m3V3q2 1.0 X 10 X 3m i X 2
带电粒子圆运动的周期公式：T= 2J1
Bq
2 nm2
T z= Bq2 = m?q3
T3 2 nm m3 q2 40 3
4m i X 1 = 2 3m i X 2 3
•••氦核转6周时，新核转4周.
【答案】 ⑴站+ A ；He + 3
H (2)40
(3)4
17. (12分)一静止的质量为 M 的镍核(6
8Ni)发生B 衰变，放出一个速度为 v o ,质量为m 的B 粒子和一个反冲铜核，若镍核发生衰变时释放的能量全部转化为 B 粒子和铜核的动能.
求
此衰变过程中的
质量亏损(亏损的质量在与粒子质量相比时可忽略
不计
)•
【解析】
由动量守恒 解得 Am = c — .
2(M — m c
【答案】
Mmv0
2
2fM — m c
V 0, 设衰变后铜核的速度为 V , mv 0= (M — m)v ①
1 2 1 2
AE = 2mv o + 2(M — m)v
②
AE = Amc 2 ③
Mmv 2
由能量守恒 由质能方程。