第十七章原子核單元評估

1、第十七章 單元評估 (本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以活頁形式分冊裝訂！)一、選擇題1盧瑟福通過對粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提出()A原子的核式結(jié)構(gòu)模型B原子核內(nèi)有中子存在C電子是原子的組成部分D原子核是由質(zhì)子和中子組成的【解析】盧瑟福精確統(tǒng)計(jì)了向各個方向散射的粒子的數(shù)目，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷與幾乎的全部質(zhì)量都集中在原子核里；帶負(fù)電的電子在核外的空間運(yùn)動由此可知，A正確【答案】A2下列判斷正確的是()A太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核裂變反應(yīng)B從盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算原子核的大小C按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半

2、徑較大的軌道時，電子的動能減少，原子總能量增加D入射光的強(qiáng)度越大，發(fā)生光電效應(yīng)的可能性越大【答案】BC3有下列5個核反應(yīng)方程：對以上核反應(yīng)分類，列成下表，則分類正確的是()選項(xiàng)衰變裂變聚變ABCD【答案】B4中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時，質(zhì)量虧損為m，相應(yīng)的能量Emc22.2 MeV是氘核的結(jié)合能下列說法正確的是()A用能量小于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核不能分解為一個質(zhì)子和一個中子B用能量等于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和為零C用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和為零D用能量

3、大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和不為零【解析】考查結(jié)合能的概念及能量守恒定律的簡單應(yīng)用只有靜止氘核吸收光子能量大于其結(jié)合能時，才能分解為一個質(zhì)子和一個中子，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤；根據(jù)能量守恒定律，光子能量大于氘核結(jié)合能時，多余的能量以核子動能形式呈現(xiàn)，故C項(xiàng)錯，D項(xiàng)正確【答案】AD5質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)互換的核互為鏡像核，例如He是H的鏡像核，為6，中子數(shù)為7，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)剛好互換，A正確；D項(xiàng)屬于聚變反應(yīng)，一定放出能量【答案】AD6如下圖甲所示，國際原子能機(jī)構(gòu)2007年2月15日公布核輻射警示新標(biāo)志，新標(biāo)志為黑框紅底三角，內(nèi)有一個輻射波標(biāo)記

4、、一個骷髏頭標(biāo)記和一個逃跑的人形核輻射會向外釋放三種射線：射線帶正電，射線帶負(fù)電，射線不帶電現(xiàn)有甲、乙兩個原子核原來都靜止在同一勻強(qiáng)磁場中，其中一個核放出一個粒子，另一個核放出一個粒子，得出圖乙所示的四條徑跡，則()A磁場的方向一定垂直于紙面向里B甲核放出的是粒子，乙核放出的是粒子Ca為粒子的徑跡，d為粒子的徑跡Db為粒子的徑跡，c為粒子的徑跡【解析】衰變過程中滿足動量守恒，粒子與新核的動量大小相等，方向相反，據(jù)帶電粒子在磁場中的運(yùn)動不難分析：若軌跡為外切圓，則為衰變；若軌跡為內(nèi)切圓，則為衰變又因?yàn)镽知半徑與電荷量成反比，可知答案為B、D.【答案】BD7氡是一種惰性氣體，它廣泛存在于人類生活和

5、工作環(huán)境中，是一種由天然放射性元素(鈾、鐳)衰變形成的放射性氣體，在自然界可通過巖石裂縫、土壤間隙、地下水源(包括溫泉)不斷向大氣中轉(zhuǎn)移和釋放據(jù)測定，天然氣中的氡含量明顯高于煤制氣，所以對于使用天然氣的居民來說，如果沒有專用的排放廢氣的設(shè)備，氡對室內(nèi)的污染與危害不容忽視一靜止的核衰變?yōu)楹藭r，放出一個粒子當(dāng)氡被吸入人體后，將繼續(xù)發(fā)生衰變，放出射線形成“內(nèi)放射”根據(jù)上述材料，你認(rèn)為下列說法正確的是()【解析】根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒、核電荷數(shù)守恒，知A錯誤；核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之差為1368650，B錯誤，D正確；半衰期是對大量原子核在衰變時的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只適用于大量原子核的衰變，對少數(shù)原子核此規(guī)律不成

6、立，C錯誤【答案】D8裂變反應(yīng)是目前核能利用中常見的反應(yīng)，以原子核為燃料的反應(yīng)堆中，當(dāng)俘獲一個慢中子后發(fā)生的裂變反應(yīng)可以有多種方式，其中一種可表示為 235.043 2 1.008 7 138.917 8 93.915 4反應(yīng)方程下方的數(shù)字是中子及有關(guān)原子的靜止質(zhì)量(以原子質(zhì)量單位u為單位，取1 u的質(zhì)量對應(yīng)的能量為9.3×102 MeV)，此裂變反應(yīng)中()A釋放出的能量是30×102 MeV，X是中子B釋放出的能量是30 MeV，X是質(zhì)子C釋放出的能量是1.8×102 MeV，X是中子D釋放出的能量是1.8×102 MeV，X是質(zhì)子【解析】據(jù)核反應(yīng)過程

7、中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可判斷X是中子m(235.043 21.008 7138.917 893.915 43×1.008 7)u0.192 6 u，可見該反應(yīng)釋放能量，釋放的能量E0.192 6×9.3×102 MeV1.8×102 MeV【答案】C9圖像法解題是高中物理的重要方法之一，其中從圖像中獲取有用信息是解題的關(guān)鍵關(guān)于下面四個圖像中的信息說法正確的是()A由甲圖可知，兩個物體同時同地做加速度不同的勻加速直線運(yùn)動B由乙圖可知，原子核A裂變成原子核B和C要放出核能，原子核D和E聚變成原子核F要吸收核能C圖丙是某單擺的共振曲線，已知重力加速度為g10 m

8、/s2，由丙圖信息可以求出單擺的擺長D丁圖是氡的衰變，縱坐標(biāo)表示的是任意時刻氡的質(zhì)量與t0時質(zhì)量的比值，由圖像可知氡的半衰期為7.6天【解析】在vt圖像中可知兩個物體同時做加速度不同的勻加速直線運(yùn)動，初速度不同，出發(fā)位置不一定相同，A錯誤；乙圖中，輕核D、E結(jié)合成質(zhì)量較重的原子核F和重核A分裂成質(zhì)量較輕的原子核B、C都要放出能量，B錯誤；由單擺的共振曲線可知，單擺的固有頻率f0.3 Hz，周期T，根據(jù)T2可以求出擺長，C正確；根據(jù)半衰期的定義結(jié)合丁圖可知氡的半衰期為3.8天，D錯誤【答案】C10“嫦娥一號”月球探測衛(wèi)星于2007年10月24日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由“長征三號甲”運(yùn)載火箭發(fā)射升空該

9、衛(wèi)星用太陽能電池板作為攜帶科研儀器的電源，它有多項(xiàng)科研任務(wù)，其中一項(xiàng)是探測月球上氦3的含量氦3是一種清潔、安全和高效的核融合發(fā)電燃料，可以采用在高溫高壓下用氘和氦3進(jìn)行核聚變反應(yīng)發(fā)電若已知氘核的質(zhì)量為2.013 6 u，氦3的質(zhì)量為3.015 0 u，氦核的質(zhì)量為4.001 51 u，質(zhì)子質(zhì)量為1.007 83 u，中子質(zhì)量為1.008 665 u,1 u相當(dāng)于931.5 MeV.則下列說法正確的是()A氘和氦3的核聚變反應(yīng)方程式：HHeHeX，其中X是中子B氘和氦3的核聚變反應(yīng)釋放的核能約為17.9 MeVC一束太陽光相繼通過兩個偏振片，若以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片，則透射光的強(qiáng)度不發(fā)生變

10、化D通過對月光進(jìn)行光譜分析，可知月球上存在氦3元素【解析】本題考查原子核及光學(xué)的相關(guān)知識核反應(yīng)方程必須遵守質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，所以A錯；釋放的核能為Emc2(2.013 6 u3.015 0 u1.007 83 u1.008 665 u)×931.5 MeV17.9 MeV，B對；太陽光相繼通過兩個偏振片，當(dāng)偏振片旋轉(zhuǎn)時，透過的光的能量發(fā)生變化，強(qiáng)度變化，C錯；月亮本身不發(fā)光，月光是反射的太陽光，所以不能對月亮進(jìn)行光譜分析，D錯誤【答案】B二、非選擇題11(1)近期媒體報(bào)道，叛逃到英國的俄羅斯前特工利特維年科在倫敦離奇身亡英國警方調(diào)查認(rèn)為，毒殺利特維年科的是超級毒藥放射性元素釙(

11、Po)Po的半衰期為138 d，經(jīng)衰變生成穩(wěn)定的鉛(Pb)，那么經(jīng)過276 d,100 g Po已衰變的質(zhì)量為_g.(2)用速度為v0、質(zhì)量為m1的He核轟擊質(zhì)量為m2的靜止的N核，發(fā)生核反應(yīng)，最終產(chǎn)生兩種新粒子A和B.其中A為O核，質(zhì)量為m3，速度為v3；B的質(zhì)量為m4.計(jì)算粒子B的速度vB.粒子A的速度符合什么條件時，粒子B的速度方向與He核的運(yùn)動方向相反【解析】(1)根據(jù)半衰期的定義，經(jīng)過276 d(兩個半衰期),100 g Po已衰變的質(zhì)量為75 g.(2)由動量守恒定律有：m1v0m3v3m4vB解得：vBB的速度與He核的速度方向相反，即：m1v0m3v30，解得：v3【答案】(1

12、)75(2)大于12一個靜止的氡核，放出一個粒子后衰變?yōu)獒暫?假設(shè)放出的核能完全轉(zhuǎn)變?yōu)獒暫伺c粒子的動能已知M氡222.086 63 u、m4.003 87 u、M釙218.076 6 u,1 u對應(yīng)的能量為931.5 MeV.(1)寫出上述核反應(yīng)方程(2)求出發(fā)生上述核反應(yīng)放出的能量(3)確定釙核與粒子的動能【解析】(1) (2)質(zhì)量虧損m222.086 63 u4.003 87 u218.076 6 u0.006 16 u.E0.006 16 u×931.5 MeV5.74 MeV (3)設(shè)粒子、釙核的動能分別為Ek、Ek釙，動量分別為p、p釙，由能量守恒定律得：EEkEk釙 由動

13、量守恒定律得：0pp釙 又Ek 故EkEk釙2184 聯(lián)立解得Ek釙0.1 MeV，Ek5.64 MeV.【答案】(1) He(2)5.74 MeV(3)0.1 MeV5.64 MeV13钚的同位素離子Pu發(fā)生衰變后生成鈾(U)的一個同位素離子，同時放出能量為E0.09 MeV的光子從靜止的钚核中放出的粒子在垂直通過正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場時做勻速直線運(yùn)動已知勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為E電2.22×104 N/C，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2.00×104 T(普朗克恒量h6.63×1034 J·s，真空中的光速為c3×108 m/s，電子電荷量為e1.6×1019 C)求：(1)寫出該核反應(yīng)方程式；(2)該光子的波長；(3)放出的粒子的速度大??；(4)