人教版 (2019)选择性必修 第三册第五章 原子核综合与测试导学案及答案
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这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册第五章 原子核综合与测试导学案及答案,共6页。学案主要包含了选择题,非选择题等内容,欢迎下载使用。
培优提升练一、选择题1.(2020·安徽高二月考)2020年1月10日,中国核潜艇之父黄旭华获国家最高科学技术奖,他为核潜艇研制和跨越式发展作出巨大贡献.物理学史上许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程,下列说法正确的是( )A.1896年贝克勒尔发现天然放射现象揭开原子核内部信息,认为原子核是可分的,从原子核内部释放的射线有α射线、β射线、X射线、γ射线B.汤姆孙通过α粒子轰击铍核(Be)获得碳核(C)的实验发现了中子C.玻尔理论成功解释了大量原子光谱规律,其局限性在于保留了经典粒子的观念D.卢瑟福预言了中子的存在,查德威克通过实验发现了中子答案 D解析 1896年贝克勒尔发现天然放射现象揭开原子核内部信息,认为原子核是可分的,从原子核内部释放的射线有α射线、β射线和γ射线,没有X射线,A错误;查德威克通过α粒子轰击铍核(Be)获得碳核(C)的实验发现了中子,B错误;玻尔理论只成功解释了氢原子光谱规律,其局限性在于保留了经典粒子的观念,C错误;卢瑟福预言了中子的存在,查德威克通过实验发现了中子,D正确.2.(2020·浙江1月选考)下列说法正确的是( )A.α射线的穿透能力比γ射线强B.天然放射现象说明原子具有复杂的结构C.核聚变中平均每个核子放出的能量比裂变中平均每个核子的小D.半衰期跟放射性元素以单质或化合物形式存在无关答案 D3.(多选)(2020·全国卷Ⅰ)下列核反应方程中,X1、X2、X3、X4代表α粒子的有( )A.H+H→n+X1B.H+H→n+X2C.U+n→Ba+Kr+3X3D.n+Li→H+X4答案 BD解析 H+H→n+He,A错.H+H→n+He,B对.U+n→Ba+Kr+3n,C错.n+Li→H+He,D对.4.(2020·上海市南洋模范中学高二月考)有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性气体氡,而氡会发生一系列的放射性衰变,放出α、β、γ射线,下列说法正确的是( )A.γ射线的穿透能力最强,电离能力也最强B.发生α衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了4C.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的D.氡的半衰期为3.8天,若取4个氡原子核,经7.6天后就一定剩下一个氡原子核答案 C解析 γ射线的穿透能力最强,电离能力最弱,A错误;发生α衰变时,生成核与原来的原子核相比,质量数减少了4,质子数减少了2,所以中子数减少了2,B错误;β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的,C正确;半衰期是大量原子核衰变的统计规律,研究个别原子核无意义,D错误.5.(2020·承德市第一中学高二月考)原子核的比结合能与质量数的关系如图1所示,核子组合成原子核时( )图1A.小质量数的原子核平均每个核子的质量亏损最大B.中等质量数的原子核平均每个核子的质量亏损最大C.大质量数的原子核平均每个核子的质量亏损最大D.不同质量数的原子核平均每个核子的质量亏损相同答案 B解析 由题图可知,中等质量数的原子核的比结合能最大,因此中等质量数的核子的平均质量最小,中等质量数的核子组合成原子核时质量亏损最大,故B正确,A、C、D错误.6.(多选)(2020·福建高二期末)2018年8月23日,我国“十一五”期间重点建设的十二大科学装置之首——“中国散裂中子源”项目,正式投入运行,这标志着我国成为继英美日三国之后,第四个拥有散裂中子源的国家.散裂中子源除了在科学研究方面有极为重要作用外,其产生的中子还能用来治疗癌症.下列关于中子的说法正确的是( )A.卢瑟福用α粒子轰击Be,产生C,发现了中子B.放射性β射线的实质是高速中子流,可用于医学的放射治疗C.氘核聚变反应会释放出能量,其核反应方程为H+H→He+nD.核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度答案 CD解析 查德威克用α粒子轰击铍核,发现了中子;卢瑟福发现了质子,故A错误.放射性β射线的实质是高速电子流,选项B错误;氘核聚变反应会释放出能量,其核反应方程为H+H→He+n,选项C正确;核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度,选项D正确.7.(多选)核电站的核能来源于U核的裂变,下列说法中正确的是( )A.反应后的核废料已不具有放射性,不需要进一步处理B.U的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核,如Xe和Sr,反应方程式为U+n→Xe+Sr+2nC.U原子核中有92个质子、143个中子D.一个U核裂变的质量亏损为Δm=0.215 5 u,则释放的核能约是201 MeV答案 BCD解析 反应后的核废料仍然具有放射性,需要进一步处理,故A错误;发生核反应的过程满足电荷数和质量数守恒,可判断B正确;92为U元素的质子数,中子数为:235-92=143,故C正确;根据质能方程与质量亏损可知,裂变时释放的能量是ΔE=0.215 5×931.5 MeV≈201 MeV,故D正确.8.(多选)(2020·全国卷Ⅲ)1934年,约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔,首次产生了人工放射性同位素X,反应方程为:He+Al→X+n.X会衰变成原子核Y,衰变方程为X→Y+e,则( )A.X的质量数与Y的质量数相等B.X的电荷数比Y的电荷数少1C.X的电荷数比Al的电荷数多2D.X的质量数与Al的质量数相等答案 AC解析 发生核反应前后满足质量数守恒、电荷数守恒,则可判断X的质量数与Y的质量数相等,X的电荷数比Y的电荷数多1,A正确,B错误.X的电荷数比Al的电荷数多2,X的质量数比Al的质量数多3,C正确,D错误.9.(2020·广东省高三月考)我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”(又被称为“人造太阳”)所发生的可控核聚变方程是H+H→He+X,已知H、H、He和X的质量分别为m1、m2、m3和m4,真空中的光速为c.下列说法正确的是( )A.X是质子B.大亚湾核电站利用核聚变发电C.该核反应所释放的核能为ΔE=(m1+m2-m3-m4)c2D.H的比结合能大于He的比结合能答案 C解析 由质量数守恒和电荷数守恒,写出核反应方程为H+H→He+n,则X为中子,故A错误;大亚湾核电站利用核裂变发电,故B错误;由爱因斯坦质能方程可知,该核反应所释放的核能为ΔE=(m1+m2-m3-m4)c2,故C正确;比结合能大的原子核稳定,一个氘核和一个氚核结合成一个氦核时,同时释放能量,则He更稳定,比结合能大,故D错误.10.(2020·广东省执信中学高二月考)我国第一代核潜艇总设计师黄旭华院士于2019年9月29日获颁“共和国勋章”.核动力潜艇上核反应堆中可能的一个核反应方程为U+n→Ba+Kr+xn+ΔE(其中ΔE为释放出的核能).下列说法正确的是( )A.该核反应属于原子核的衰变B.核反应方程式中x=2C.U的比结合能为D.U核的比结合能小于Ba核的比结合能答案 D解析 用中子轰击铀核的核反应方程为原子核的裂变,故A错误;由核反应遵循质量数与电荷数守恒,可知x=3,故B错误;ΔE是该核反应释放的能量,不是U核的结合能,U的比结合能不等于,故C错误;中等质量原子核的比结合能较大,U核的比结合能小于Ba核的比结合能,故D正确.11.(多选)用质子轰击锂核(Li)生成两个α粒子,以此进行验证爱因斯坦质能方程的实验,已知质子初动能是0.6 MeV,质子、α粒子和锂核的质量分别是1.007 3 u、4.001 5 u和7.016 0 u.已知1 u相当于931.5 MeV的能量,反应过程中释放的核能全部转化为新生核的动能,则下列叙述中正确的是( )A.此反应过程质量减少0.010 3 uB.生成的两个α粒子的动能之和是18.3 MeV,与实验相符C.核反应中释放的能量是18.9 MeV,与实验相符D.生成的两个α粒子的动能之和是19.5 MeV,与实验相符答案 CD解析 题中所对应的核反应方程为H+Li→2He,由计算可知此反应的质量亏损为0.020 3 u,所释放的能量为931.5×0.020 3 MeV≈18.9 MeV,故A错误,C正确;根据能量守恒定律可知,生成的两个α粒子的动能和应为0.6 MeV+18.9 MeV=19.5 MeV,故D正确,B错误.12.(多选)(2020·浙江7月选考)太阳辐射的总功率约为4×1026 W,其辐射的能量来自于聚变反应.在聚变反应中,一个质量为1 876.1 MeV/c2(c为真空中的光速)的氘核(H)和一个质量为2 809.5 MeV/c2的氚核(H)结合为一个质量为3 728.4 MeV/c2的氦核(He),并放出一个X粒子,同时释放大约17.6 MeV的能量.下列说法正确的是( )A.X粒子是质子B.X粒子的质量为939.6 MeV/c2C.太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4×109 kgD.太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6 MeV/c2答案 BC解析 该聚变反应方程为H+H→He+n,X为中子,故A错误;该核反应中质量的减少量Δm1=17.6 MeV/c2,由质能方程知,m氘+m氚=m氦+mX+Δm1,代入数据知1 876.1 MeV/c2+2 809.5 MeV/c2=3 728.4 MeV/c2+mX+17.6 MeV/c2,故mX=939.6 MeV/c2,故B正确;太阳每秒辐射能量ΔE=PΔt=4×1026 J,由质能方程知Δm=,故太阳每秒因为辐射损失的质量Δm= kg≈4.4×109 kg,故C正确;因为ΔE=4×1026 J= eV=2.5×1045 eV=2.5×1039 MeV,则太阳每秒因为辐射损失的质量为Δm==2.5×1039 MeV/c2,故D错误.13.(2020·全国卷Ⅱ)氘核H可通过一系列聚变反应释放能量,其总效果可用反应式6H→2He+2H+2n+43.15 MeV表示.海水中富含氘,已知1 kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个,若全都发生聚变反应,其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等;已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J,1 MeV= 1.6×10-13 J,则M约为( )A.40 kg B.100 kgC.400 kg D.1 000 kg答案 C解析 根据核反应方程式,6个氘核聚变反应可释放出43.15 MeV的能量,1 kg海水中的氘核反应释放的能量为E=×43.15 MeV≈7.19×1022 MeV≈1.15×1010 J,则相当于燃烧的标准煤的质量为M= kg≈400 kg.二、非选择题14.(2020·岢岚县中学高二月考)一个静止在匀强磁场中的Ra(镭核),发生α衰变后转变为氡核(元素符号为Rn).已知衰变中释放出的α粒子的速度方向跟匀强磁场的磁感线方向垂直.设镭核、氡核和α粒子的质量依次是m1、m2、m3,衰变释放的核能都转化为氡核和α粒子的动能,真空中的光速为c.(1)写出衰变方程;(2)求氡核和α粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径的比值;(3)求氡核的动能Ek.答案 (1)Ra→Rn+He (2)(3)解析 (1)由质量数和电荷数守恒得衰变方程为Ra→Rn+He(2)根据qvB=m得r=两个粒子动量等大,由半径公式r=知r∝,得==.(3)由质能方程得ΔE=(m1-m2-m3)c2,因为Ek=,可知两粒子的动能跟质量成反比,因此氡核的动能为Ek=.
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