章末質量檢測(十五)

1、章末質量檢測（十五）原子和原子核（時間：90分鐘滿分:100分）第I卷選擇題一、選擇題（本題包括10小題，共40分每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確，有 的有多個選項正確，全部選對的得4分，選對但不全的得 2分，錯選或不選的得0分）1. 下列說法錯誤的是（）A. 半衰期表示放射性元素衰變的快慢，半衰期越長，衰變越慢B. 同位素的核外電子數(shù)相同，因而具有相同的化學性質C. 陰極射線和3射線都是電子流，它們的產生機理是一樣的D. 重核裂變過程中一定伴隨著質量虧損解析：由基本概念可知ABD說法是對的.陰極射線和3射線都是電子流，但產生機理不同，故應 選C.答案:C2. 下列說法中正確的是（

2、）A. 氫原子從較高的激發(fā)態(tài)躍遷到較低的激發(fā)態(tài)時，電子的動能增加，電勢能增加，原子的總能量增加B. a射線是原子核發(fā)出的一種粒子流，它的電離能力在a 3 丫三種射線中是最弱的C. 原子核反應過程中的質量虧損現(xiàn)象違背了能量守恒定律D. 將放射性元素摻雜到其他穩(wěn)定元素中并大幅度降低其溫度，它的半衰期不發(fā)生改變解析:氫原子從較高的激發(fā)態(tài)躍遷到較低的激發(fā)態(tài)時，由于電場力做正功，電勢能減少，又因氫原子放出光子，所以原子的總能量減少，故A錯.a射線的電離能力在 a 3 丫三種射線中是最強的，所以 B錯.據(jù)愛因斯坦質能方程可知，原子核反應過程中的質量虧損現(xiàn)象并不 違背能量守恒定律，故C錯.放射性元素的半衰期

3、不因其物理、化學狀態(tài)的變化而變化，故D正確.答案:D3. 現(xiàn)在太陽向外輻射的能量是由于太陽內部氫聚變產生的，大約在40億年以后太陽內部將會啟動另一種核反應， 其核反應方程為：4 He 4 He 4 He-；1； C，那時太陽向外輻射的能量是由上述兩種核反應產生的.已知：He的質量為mi,的質量為m2,則下列判斷正確的是（ ）A. 3mi m2B.3mi m2,即選項A正確.答案:A4.2006年美國和俄羅斯的科學家利用回旋加速器，通過48Ca （鈣48）轟擊2：9Cf （锎249）發(fā)生核反應，成功合成了第118號元素，這是迄今為止門捷列夫元素周期表中原子序數(shù)最大的元 素.實驗表明，該元素的原子

4、核先放出3個相同的粒子 X，再連續(xù)經過3次a衰變后，變成質量數(shù)為282的第112號元素的原子核，則上述過程中的粒子X是（）A. 中子B.質子C.電子D. a粒子解析：綜合上述反應可得總的核反應方程為28 Ca +249 Cf T 3 4 He +焉丫 ,根據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得 m=0、n=1,所以X是中子，A正確.答案:A5. K介子衰變的方程為 K+ n,其中K介子和 齊介子帶負的元電荷 e, *介子不帶電 如圖15-1所示，兩勻強磁場方向相同，以虛線MN為理想邊界，磁感應強度分別為B2.今有一個K-介子沿垂直于磁場的方向射入勻強磁場 Bi中，其軌跡為圓弧 AP, P在MN上， K在P點

5、時的速度為V,方向與MN垂直在P點該介子發(fā)生了上述衰變衰變后產生的 n 介子沿v反方向射出，其運動軌跡為如圖虛線所示的心”形圖線則以下說法正確的是（）圖 15-1A. n介子的運行軌跡為 PENCMDPB. n介子運行一周回到 P用時為T二巴eB2C.B1= 4B2d. n介子做勻速直線運動解析:根據(jù)左手定則可知 n介子的運行軌跡為 PDMCNEP，所以選項A錯誤；n介子在磁場B1中的半徑r1,在磁場eB1B2中的半徑r2二四，由題圖可知eB2r2=2r1，所以 B1 = 2B2,選項c錯誤；n介子運行一周回到p用時為三m 衛(wèi)二三m,選項b正確；n介子不帶eB1 eB2 eB2電，將做勻速直線

6、運動，選項D正確.答案:BD6. 下列說法正確的是（）A.研制核武器的钚239 (294 Pu)由鈾 239 (292 U)經過 4 次B衰變而產生94121B. 發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程是4 Be 2 He 6 C nC. 20 g的2； U經過兩個半衰期后其質量變?yōu)?5 gD. 29；U在中子轟擊下，生成9：Sr和122Xe的核反應前后，原子核的核子總數(shù)減少解析：23；ut294 pu+2,e發(fā)生2次b衰變，a錯誤.20 g292u經過兩個半衰期后其質量1 2m = 20 （）g =5g,C錯誤.在核反應中質量數(shù)、電荷數(shù)都守恒，D錯誤.所以只有B正確.2答案:B7. 北京奧委會接受專家的建議，

7、大量采用對環(huán)境有益的新技術，如2008年奧運會場館周圍80%90%的路燈利用太陽能發(fā)電技術，奧運會90%的洗浴熱水采用全玻璃真空太陽能聚熱 技術.太陽能是由于太陽內部高溫高壓條件下的聚變反應產生的，下列核反應屬于聚變反應的是（）A. 2h 3 H 4 He 0 nB. 74 N +2 He-*1： 0+1 H亠 2351136901C. 92 U 0 n r 54 Xe 38 S 1Oon2382344D. 92 U - 90 Th 2 He解析:把輕核結合成質量較大的核，釋放出核能的反應，稱為聚變，四個選項中只有A為聚變反應，B是發(fā)現(xiàn)質子的核反應，C是鈾核的裂變反應，D是鈾核的a衰變.答案:

8、A8. 關于天然放射現(xiàn)象，以下敘述正確的是（）A. B衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉變?yōu)橘|子時所產生的B. 若使放射性物質的溫度升高，其半衰期將減小C. 在a氏丫這三種射線中，丫射線的穿透能力最強，B射線的電離能力最強D. 鈾核（238 U）衰變?yōu)殂U核（28；Pb）的過程中，要經過 8次a衰變和10次B衰變110解析:A選項正確，核反應方程為n 1H eB選項錯誤，放射性物質的半衰期只與物質本身有關，與該物質所處的物理、化學狀態(tài)無關.C選項錯誤，在 a 3 丫三種射線中，a射線的電離能力最強，穿透能力最弱；丫射線的穿透能力最強，電離能力最弱 .D選項錯誤，238 = 4x + 206x =

9、 8核反應中電荷數(shù)和質量數(shù)都守恒，則丿,解得丿 ,即8次a衰變和6次3、92=2x_6+82畀=6衰變.答案:A9. 據(jù)新華社報道，由我國自行設計、研制的世界第一套全超導核聚變實驗裝置（又稱人造太陽”已完成了首次工程調試.下列關于 人造太陽”的說法正確的是（）A. 人造太陽”的核反應方程是2h 3 H 4 He 0 nB. 人造太陽”的核反應方程是235U +o n-*魯Ba十；6 Kr +30 nC. 人造太陽”釋放的能量大小的計算公式是AE=Amc21 2D. 人造太陽”核能大小的計算公式是 E mc22解析：人造太陽”是利用海水中的21H和31H聚變而產生大量能量的.放出的能量可利用愛因

10、 斯坦質能方程 AE =Amc2求出，其中 如 為質量虧損，所以 A、C項正確.答案:AC10. 靜止的30P衰變成30Si ,靜止的294Th衰變?yōu)?34 Pa,在同一勻強磁場中的軌道如圖15-2所示.由此可知（）圖 15-2a.甲圖為30 p的衰變軌跡，乙圖為234Th的衰變軌跡B. 甲圖為29：Th的衰變軌跡，乙圖為30 P的衰變軌跡C. 圖中2、4為新核軌跡，1、3為粒子軌跡D. 圖中2、4為粒子軌跡，1、3為新核軌跡解析：30p衰變成30si時，放出正電子，兩者均帶正電，運動方向相反，根據(jù)左手定則，軌 跡應是外切圓，如題圖乙.根據(jù)動量守恒和 R = mV可知3為正電子的軌跡，4為14

11、Si的軌跡.qB同理可分析230Th衰變?yōu)?9：Pa時，放出負電子，軌跡應是內切圓，如題圖甲，1為負電子的軌跡，2為291 Pa的軌跡.故選項B、C正確.答案:BC二、填空實驗題（11題6分，12題6分）11. 一置于鉛盒中的放射源發(fā)射的a B和丫射線，由鉛盒的小孔射出，在小孔外放一鋁箔，鋁箔后的空間有一勻強電場 .進入電場后，射線變?yōu)?a、b兩束，射線a沿原來方向行進，射 線b發(fā)生了偏轉，如圖15-3所示，則圖中的射線 a為射線，射線b為射線.圖 15-3解析:從放射源射出三種射線，分別為a B和丫射線，其中a射線被鋁箔擋住，只有 B和丫射線穿出，又由于丫射線不帶電，所以在偏轉電場中不發(fā)生偏

12、轉.綜上分析，可知圖中的射線a為丫射線，射線b為B射線.答案：丫 312. 人類認識原子結構和開發(fā)利用原子能經歷了十分曲折的過程.請按要求回答下列問題.圖 15-4（1）盧瑟福、玻爾、查德威克等科學家在原子結構或原子核的研究方面作出了卓越的貢獻.請選擇其中的兩位，指出他們的主要成績.（2）在貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象后，人們對放射線的性質進行了深入研究，圖154為三種射線在同一磁場中的運動軌跡，請從三種射線中任選一種，寫出它的名稱和一種用途.解析:（1）盧瑟福：提出了原子的核式結構模型 （或其他成就）；玻爾：首次把量子理論引入到 原子結構中，提出了軌道量子化和能量量子化的思想，進一步發(fā)展了原子結

13、構理論，并成功解釋了氫光譜（或其他成就）；查德威克：首先發(fā)現(xiàn)了中子（或其他成就）.（2）1為a射線，利用它的電離作用很強，可消除靜電.2為丫射線，利用它的穿透本領很強，可用于工業(yè)探傷3為3射線，利用它的穿透本領較強，可用于控制工業(yè)生產線上某些金屬板的厚度判斷方法：用左手定則.依據(jù)磁場方向及運動軌跡”彎曲方向即洛倫茲力方向，可斷定射線1、 3的電性，從而確定射線種類.答案:見解析三、計算題（本題包括4小題,共48分.解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計算的題目，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）13. （10分）在可控核反應堆中需要給快中子減速，輕水、重

14、水和石墨等常用作減速劑.中子在重水中可與2H核碰撞減速，在石墨中與核碰撞減速.上述碰撞可簡化為彈性碰撞模型 .某反應堆中快中子與靜止的靶核發(fā)生對心正碰，通過計算說明，僅從一次碰撞考慮，用重水和石墨作減速劑，哪種減速效果更好？解析：設中子質量為 Mn，靶核質量為 M，由動量守恒定律得 Mnv0= Mnv1 + Mv2由能量守恒得Im nVo-MnVi2- MV222 2 2解得V1二Mn - MMn MVo在重水中靶核質量 MH=2Mn在石墨中靶核質量 MC=12Mn與重水靶核碰后中子速度較小，故重水減速效果更好 答案:略14. (10分)原子從一個能級躍遷到一個較低能級時，有可能不發(fā)射光子，例

15、如在某種條件下，鉻原子n=2能級上的電子躍遷到 n=1能級上時并不發(fā)射光子，而是將相應的能量轉交給 n=4能 級上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應 ，以這種方式脫離原子的電子叫俄歇電A子.已知鉻原子的能級公式可簡化為En=-飛，式中n=1,2,3，表示不同的能級，A是正的已n知常數(shù)上述俄歇電子的動能是多少？Aa解析：鉻原子n=2的能級E22，n=1的能級E1 = A，所以電子從n=2能級躍遷到224n=1的能級釋放的能量 AE= E2 E1=34A又鉻原子n=4的能級E4 -A42A16, 說明電子從n=4能級躍遷到無窮遠能級(E 口)，即脫A離原子需吸收的能1611Ek -(-E

16、4)A.6能的轉化和守恒知，該俄歇電子的能量應為11 答案：A164個質子聚變?yōu)?個氦核的熱核反應，這個核反應釋15. (14分)太陽內部持續(xù)不斷地發(fā)生著 放出的大量能量就是太陽的能源(1) 寫出這個核反應方程；(2) 這一核反應能釋放多少能量？已知太陽每秒釋放的能量為3.8 XO26 J,則太陽每秒減少的質量為多少？若太陽質量減少萬分之三，熱核反應不能繼續(xù)進行，計算太陽能存在多少年.(太陽質量M30=2X10 kg,mp = 1.007 3 u, mHe= 4.001 5 u, me= 0.000 55 u)解析:(1)4；H 2 He 20e.(2) m= 4X1.007 3 u (4.0

17、01 5 + 20.000 55) u = 0.026 6 uAE= Amc2= 0.026 6 31.5 MeV = 24.78 MeV = 4X1012 j.太陽每秒鐘釋放的能量為3.8 1026 J,則太陽每秒鐘減少的質量為太陽的質量為2 1030 kg,太陽還能存在的時間為2 1030 3 10 0.4 1010s =15 1016s=5 109(年)._ 12答案：略 (2)4為0J109 A-(3) 0.4 10 kg (4)5 10 年16.(14分)已知氘核質量為2.013 6 u，中子質量為1.008 7 u,；He的質量為3.015 0 u.(1)寫出兩個氘核聚變成|He的核反應方程;(2)計算上述核反應中釋放的核能；若兩氘核以相等的動能 0.35 Me V做對心碰撞即可發(fā)生上述核反應，且釋放的核能全部轉化為機械能，則反應中生成的；He和中子的動能各是多少 ？思路點撥：(1)計算出質量虧損 Am,根據(jù)AE = Amc2計算釋放的核能.(2)在兩氘核對心碰撞發(fā) 生核反應的過程中，滿足動量守恒及能的轉化與守恒定律解析:應用質量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒不難寫出核反應方程為：2h 2 H 2 He 0 n由題給條件可求出質量虧損為 ：Am= 2.013 6 u 2X (3.015 0 + 1.008 7) u= 0.003 5