人教版 (2019)选择性必修 第三册第五章 原子核综合与测试课后复习题

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册第五章 原子核综合与测试课后复习题，共10页。试卷主要包含了请将答案正确填写在答题卡上等内容，欢迎下载使用。
第五章章末检测卷考试时间：90分钟；试卷分数：100分注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上一、单选题（共8题；共24分）1.黄旭华为中国核潜艇事业的发展做出了重要贡献，被誉为“中国核潜艇之父”，2020年1月10日，获国家最高科学技术奖。核潜艇的动力利用了核燃料在反应堆内产生链式反应，释放出的巨大热量。某核反应方程为。则式中A为（）A.电子B.正电子C.中子D.中微子2.用α粒子轰击得到了和一种粒子，这种粒子是（）A.电子B.质子C.中子D.正电子3.铀238的半衰期为年，铀235的半衰期为年。若地球形成时天然铀238和铀235含量相同，已知地球年龄约为年，估算目前地球上天然铀238含量是铀235含量的倍数约为（）A.2B.26C.128D.5124.下列关于近代物理学的现象中描述正确的是（）A.紫外线照射锌板时，锌板向外发射光电子的现象揭示了光具有波动性
B.a粒子散射实验的重要发现使人们认识到原子具有核式结构
C.氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能减小
D.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变5.不同原子核的比结合能不同，如图是按照实际测量结果画出的比结合能图线。下列判断正确的是（）A.中等大小的核比结合能最大，核最稳定
B.重核裂变生成产物比结合能增大，吸收能量
C.轻核聚变产物平均核子质量比聚变前大
D.比结合能大的原子核平均核子质量大6.碳原子质量的叫作原子质量单位，用u表示，.已知下列粒子的静止质量分别为：氘核质量为2.0141u，氚核质量为3.0160u，中子质量为1.0087u，氦核质量为4.0026u.1u=931MeV/c2.一个氘核和一个氚核在超高温下聚合成氦核时，放出一个中子.该聚变释放的核能约为（）A.1.46MeVB.17.50MeVC.956.60MeVD.79.72MeV7.在匀强磁场中有一个静止的氡原子核()，由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42：1，如图所示，那么氡核的衰变方程应是下列方程中的哪一个()A.→＋B.→＋
C.→＋D.→＋8.原来静止的原子核发生α衰变时，放出α粒子的动能为E0。假设衰变时产生的能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()A.B.C.D.二、多选题（共4题；共16分）9.Th（钍）经过一系列衰变和衰变，变成Pb（铅），下列说法正确的是（）A.铅核比钍核少8个质子
B.衰变的实质是核内的中子转化为一个质子和一个电子
C.共经过4次α衰变和6次衰变
D.共经过6次α衰变和4次衰变10.装修中用到的某些含有Th（钍）的花岗岩会释放出放射性惰性气体Rn（氡），核反应方程为：，而氡会继续发生衰变，放出、、射线，这些射线可能会诱发呼吸道方面的疾病，甚至会导致细胞发生癌变。下列说法正确的是（）A.方程中x=3，y是电子  B.方程中x=2，y是中子
C.1000个氡经过一个半衰期后还剩下500个 D.上述核反应方程中，中子总数减少了2个11.月球储藏大量可控核聚变理想燃料氦，2020年12月1日，我国“嫦娥五号探测器”成功着陆月面后开始“挖土”并成功带回地面供科学研究。可控核聚变可以采用或。下列说法正确的是（）A.x是中子  B.y是正电子
C.核聚变过程发生质量亏损，释放核能 D.比的原子核更稳定12.静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα，α粒子在磁场中运动的半径为R。则（）A.衰变方程可表示为  B.核Y的结合能为（mx-my-mα）c2
C.核Y在磁场中运动的半径为   D.核Y的动能为三、填空题（共2题；共16分）13.一静止的氡核衰变为钋核和α粒子，其中、、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，设释放的核能全部转化钋核和α粒子的动能：（1）写出衰变方程式________；（2）求α粒子的动能________。14.核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，是核电站常用的核燃料。受一个中子轰击后裂变成和两部分，并产生________个中子。要使链式反应发生，裂变物质的体积要________（选填“大于”、“等于”或“小于”）临界体积。四、计算题（共2题；共20分）15.60Co是金属元素钴的一种放射性同位素，用中子辐照金属钴（）可得到60Co．质量为m0、速度大小为v0的中子打进一个质量为m1的原子核，形成一个处于激发态的新核，新核辐射光子后跃迁到基态．已知真空中光速为c，不考虑相对论效应．①求处于激发态新核60Co的速度大小v；②已知原子核60Co的质量为m2，求整个过程中由于质量亏损释放的核能ΔE．16.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α粒子（）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为为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△m．五、解答题（共1题；共12分）17.静止在匀强磁场中俘获一个速度的中子而发生核反应，生成一个和一个未知粒子，若已知的速度，其方向与反应前中子的方向相同，试求：①写出核反应方程式并求X粒子元素符号和x，y②求出未知粒子的速度大小和方向③生成的和未知粒子在磁场中作圆周运动的周期之比。六、综合题（共1题；共12分）18.在方向垂直纸面的匀强磁场中，一个原来静止的原子核衰变后变成一个核并放出一个粒子，该粒子动能为EK，速度方向恰好垂直磁场。Rn核和粒子的径迹如图所示，若衰变时产生的能量全部以动能的形式释放，真空中的光速为c，求：（1）写出这个核反应方程；（2）Rn核与粒子做圆周运动半径之比；（3）衰变过程中的质量亏损。
答案解析部分一、单选题1.【答案】C【解析】根据质量数和电荷数守恒知，A的质量数为1，电荷数为0，A为中子，C符合题意。故答案为：C。2.【答案】C【解析】根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，这种粒子的质量数为4+9-12=1，电荷数为2+4-6=0，即为中子。故答案为：C。3.【答案】C【解析】设初始铀235和铀238质量均为M，则有故答案为：C。4.【答案】B【解析】A．紫外线照射锌板时，锌板向外发射光电子的现象为光电效应现象，揭示了光具有粒子性，A不符合题意；B．a粒子散射实验的重要发现使人们认识到原子具有核式结构，B符合题意；C．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大，C不符合题意；D．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，D选项错误。故答案为：B。5.【答案】A【解析】A．中等质量核比结合能大，稳定，A符合题意；B．重核裂变释放能量，B不符合题意；C．轻核聚变释放能量，比结合能增大，有质量亏损，平均核子质量减小，C不符合题意；D．比结合能大的平均核子质量小，D不符合题意。故答案为：A。6.【答案】B【解析】根据爱因斯坦的质能方程，故答案为：B。7.【答案】B【解析】原子核衰变过程中动量守恒，所以粒子与反冲核的动量等大反向，由径迹是两外切圆知，放出的是正粒子，是α衰变，由于粒子和反冲核均做匀速圆周运动，由r＝知，＝＝＝，所以反冲核的电荷数是84，由电荷数守恒和质量数守恒知，正确答案为B.原子核衰变过程中动量守恒，衰变后的粒子在磁场中做圆周运动，根据半径之比可以计算电荷量之比，从而确定粒子种类，根据质量数和电荷数守恒写出衰变方程。8.【答案】D【解析】α粒子与新核质量比为，衰变过程满足动量守恒，即mαvα＝m新·v新，根据动量和动能的关系p2＝2m·Ek可知，新核动能为E0。由ΔE＝Δmc2，得Δm＝＝，故D选项正确。二、多选题9.【答案】A，B，D【解析】A．Th（钍）有90个质子，Pb（铅）有82个质子，铅核比钍核少8个质子，A符合题意；B．衰变的实质是核内的中子转化为一个质子和一个电子，B符合题意；CD．发生α衰变是放出，发生β衰变是放出电子，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2x-y+82=90，4x+208=232，解得x=6，y=4，故衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变，C不符合题意，D符合题意。故答案为：ABD。10.【答案】A，D【解析】AB．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，因He质量数为4，电荷数为2，可判断方程中x=3，y是电子，该反应为衰变方程，不可能出现中子，A符合题意，B不符合题意；C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核衰变不适应，C不符合题意；D．上述核反应为反应前中子数为232-90=142，反应后中子数为（220-86）+3（4-2）=140，即中子总数减少了2个，D符合题意。故答案为：AD。11.【答案】A，C【解析】AB．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，x的质量数为1电荷数为0，则x为中子；y的质量数为1电荷数为1，则y为质子，A符合题意，B不符合题意；C．核聚变过程发生质量亏损，释放核能，C符合题意；D．因反应放出核能，则比的原子核更稳定，D不符合题意。故答案为：AC。12.【答案】A，C【解析】A．根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程可表示为，A符合题意；B．此反应中放出的总能量为：∆E=（mx-my-mα）c2，可知核Y的结合能不等于（mx-my-mα）c2，B不符合题意；C．根据半径公式，又mv=P（动量），则得，在衰变过程遵守动量守恒，根据动量守恒定律得：0=PY-Pα，则PY=Pα，得半径之比为，则核Y在磁场中运动的半径为，C符合题意；D．两核的动能之比：，因，解得，D不符合题意。故答案为：AC三、填空题13.【答案】（1）或
（2）【解析】(1)核反应方程满足质量数守恒与电荷数守恒，则衰变方程为或(2)核反应过程中释放的核能为衰变过程中动量守恒根据可知则α粒子的动能为14.【答案】3；大于【解析】受一个中子轰击后裂变成和两部分，根据电荷数和质量数守恒有解得所以中子个数为3，链式反应的条件：大于临界体积，因此当物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行。四、计算题15.【答案】解：①由动量守恒定律有，解得②质量亏损，根据爱因斯坦质能方程：释放得核能，解得【解析】（1）利用动量守恒定律可以求出速度的大小；
（2）利用质能方程可以求出释放的核能大小。16.【答案】（1）由质量数及电荷数守恒可得该α衰变的核反应方程为→+；答：放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，则该α衰变的核反应方程为→+；
（2）α粒子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，设圆周运动的速率为v，则有：，则圆周运动的周期；那么相当于环形电流在周期T内通过的电量为q，则等效环形电流大小；答：α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，则圆周运动的周期为，环形电流大小为；
（3）因为衰变时间极短，且衰变时内力远远大于外力，故认为在衰变过程中外力可忽略，则有动量守恒，设新核的速度为v′，则有：mv+Mv′=0；由（2）可得：，所以，，则衰变过程使两粒子获得动能=；由于衰变过程，质量亏损产生的核能全部转化为粒子的动能，故衰变过程的质量亏损；答：设该衰变过程释放的核能都转为为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，则衰变过程的质量亏损△m为损．【解析】（1）由质量守恒及电荷守恒写出核反应方程；（2）由粒子做圆周运动，洛伦兹力做向心力求得运动周期，进而根据一个周期通过的电量为粒子所带电荷量得到等效电流；（3）由（2）求得α粒子的速度，再通过动量守恒求得新核的速度，进而求得两粒子的动能，即可得到衰变过程的核能，再由爱因斯坦质能方程即可求得质量亏损．五、解答题17.【答案】解：①根据电荷数守恒、质量数守恒得未知粒子，则②中子、未知核和质量分别为m、3m和4m，未知核的速度为，对心正碰，由动量守恒定律得：解出v2=-1000m/s，方向与相反③根据得则生成的和未知粒子电量之比为2：1，质量之比为4：3，则在磁场中的周期之比为【解析】（1）对于核反应方程式，箭头左右两端的微观粒子遵循质量数守恒、能量守恒、电荷守恒，结合方程式分析；
（2）粒子发生衰变时，动量守恒，列方程求解衰变后粒子的速度；
（3）结合粒子的速度和磁场强度，利用向心力公式求解周期。六、综合题18.【答案】（1）解：根据质量数与电荷数守恒，可得衰变方程为
（2）解：由动量守恒定律可知，新核与粒子动量相等洛伦兹力提供向心力可知：代入数据解得：
（3）解：由动能与动量关系解得Rn核获得的动能：核反应中释放的核能：由质能方程：ΔE＝Δmc2解得：【解析】（1）原子核衰变时，遵循质量数守恒、能量守恒、电荷守恒，书写即可；
（2）带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下粒子做圆周运动，利用向心力公式求解半径的关系；
（3）物体发生核裂变或核聚变，前后发生质量亏损，亏损的质量转变成了能量释放出来，利用E=mc2求解即可。