高中物理教科版5第三章原子核單元測試 2023版第3章章末綜合測評3

章末綜合測評(三)(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分．在每小題給出的四個選項中，第1～4題只有一項符合題目要求，第5～8題有多項符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分．)1．在人類認識原子與原子核結(jié)構(gòu)的過程中，符合物理學史的是()A．貝克勒爾通過實驗證實了盧瑟福關(guān)于中子的猜想是正確的B．湯姆孫首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學說C．居里夫人首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象D．盧瑟福通過原子核的人工轉(zhuǎn)變發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子【答案】D2．典型的鈾核裂變是生成鋇和氪，同時放出x個中子：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋xeq\o\al(1,0)n，鈾235質(zhì)量為m1，中子質(zhì)量為m2，鋇144質(zhì)量為m3，氪89的質(zhì)量為m4，下列說法正確的是()A．該核反應(yīng)類型屬于人工轉(zhuǎn)變B．該反應(yīng)放出能量(m1－2m2－m3－m4)c2C．x的值是4D．該核反應(yīng)比聚變反應(yīng)對環(huán)境的污染少【解析】該核反應(yīng)是核裂變，不是人工轉(zhuǎn)變，故A錯誤；核反應(yīng)方程eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋xeq\o\al(1,0)n中根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，有：235＋1＝144＋89＋x，解得：x＝3；根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，該反應(yīng)放出能量為：ΔE＝Δm·c2＝(m1＋m2－m3－m4－3m2)c2＝(m1－m3－m4－2m2)c2，故B正確，C錯誤；該核反應(yīng)生成兩種放射性元素，核污染較大，故D錯誤．【答案】B3．科學家使用核反應(yīng)獲取氚，再利用氘和氚的核反應(yīng)獲得能量，核反應(yīng)方程分別為：X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H＋MeV和eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X＋MeV，下列表述正確的有()A．X是質(zhì)子B．Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)是6C．兩個核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損D．氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)【解析】根據(jù)質(zhì)子數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知X是中子，A錯誤；Y的質(zhì)子數(shù)為3，中子數(shù)為3，B錯誤；聚變放出能量，由質(zhì)能方程可知一定有質(zhì)量虧損，該反應(yīng)為核聚變反應(yīng)，C錯誤，D正確．【答案】D4．下列說法中正確的是()【導(dǎo)學號：22482057】A．太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)B．中等核的平均結(jié)合能比重核的平均結(jié)合能小，所以重核裂變要放出能量C．只要有核反應(yīng)發(fā)生，就一定會釋放出核能D．輕核中質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，重核中中子數(shù)小于質(zhì)子數(shù)【解析】太陽的能量來自輕核聚變放出的能量，A正確．中等核的平均結(jié)合能比重核的平均結(jié)合能大，B錯誤．核反應(yīng)是否釋放能量取決于反應(yīng)前后是否發(fā)生了質(zhì)量虧損，C錯誤．隨核子數(shù)增加，若只增加中子，中子與其他核子沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定，所以穩(wěn)定的重原子核中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多，D錯誤．【答案】A5．下列說法正確的是()A．自由核子結(jié)合成原子核時，一定遵守質(zhì)量守恒B．在發(fā)生核反應(yīng)時，反應(yīng)前物質(zhì)的總質(zhì)量一定等于反應(yīng)后所生成物質(zhì)的總質(zhì)量C．發(fā)生核反應(yīng)時，若反應(yīng)前的總質(zhì)量大于反應(yīng)后的總質(zhì)量，這個反應(yīng)是放能反應(yīng)D．發(fā)生核反應(yīng)時，若反應(yīng)前的總質(zhì)量小于反應(yīng)后的總質(zhì)量，這個反應(yīng)必定吸收能量【解析】當自由核子結(jié)合成原子核時，一定存在質(zhì)量虧損；核反應(yīng)前后一般存在質(zhì)量的變化，若質(zhì)量減少則放出能量，反之吸收能量，由此知C、D正確，A、B錯誤．【答案】CD6．放射性元素eq\o\al(238,92)U衰變有多種可能途徑，其中一種途徑是先變成eq\o\al(210,83)Bi，而eq\o\al(210,83)Bi可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(210,a)X(X代表某種元素)，也可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(b,81)Tl，eq\o\al(210,a)X和b81T1最后都變成eq\o\al(206,82)Pb，衰變路徑如圖1所示．則()圖1A．a(chǎn)＝84B．b＝206\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(210,a)X是β衰變，eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(b,81)Tl是α衰變\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(210,a)X是α衰變，eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(b,81)Tl是β衰變【解析】由eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(210,a)X，質(zhì)量數(shù)不變，說明發(fā)生的是β衰變，同時知a＝84.由eq\o\al(210,83)Bi→eq\o\al(b,81)Tl是核電荷數(shù)減2，說明發(fā)生的是α衰變，同時知b＝206，由eq\o\al(206,81)Tl→eq\o\al(206,82)Pb發(fā)生了一次β衰變．【答案】ABC7．“軌道電子俘獲”是放射性同位素衰變的一種形式，即原子核俘獲一個核外電子核內(nèi)一個質(zhì)子變?yōu)橹凶?，原子核衰變成一個新核，并且放出一個中微子(其質(zhì)量小于電子質(zhì)量且不帶電)．若一個靜止的原子核發(fā)生“軌道電子俘獲”(電子的初動量可不計)，則()A．生成的新核與衰變前的原子核質(zhì)量數(shù)相同B．生成新核的核電荷數(shù)增加C．生成的新核與衰變前的原子核互為同位素D．生成的新核與中微子的動量大小相等【解析】質(zhì)子與中子的質(zhì)量數(shù)相同，所以發(fā)生“軌道電子俘獲”后新核與原核質(zhì)量數(shù)相同，A正確；新核質(zhì)子數(shù)減少，故核電荷數(shù)減少，B錯誤；新核與原核質(zhì)子數(shù)不同，不能稱它們互為同位素，C錯誤；以靜止原子核及被俘獲電子為系統(tǒng)，系統(tǒng)動量守恒，系統(tǒng)初動量為零，所以生成的新核與中微子的動量大小相等，方向相反，D正確．【答案】AD8．太陽內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)主要是輕核的聚變，太陽中存在的主要元素是氫，氫核的聚變反應(yīng)可以看做是4個氫核(eq\o\al(1,1)H)結(jié)合成1個氦核(eq\o\al(4,2)He)．下表中列出了部分粒子的質(zhì)量(1u相當于MeV的能量)，以下說法中正確的是()粒子名稱質(zhì)子pα粒子電子e中子n質(zhì)量/u35557A.核反應(yīng)方程式為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)eB．核反應(yīng)方程式為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,－1)eC．4個氫核結(jié)合成1個氦核時的質(zhì)量虧損約為6uD．4個氫核聚變反應(yīng)過程中釋放的能量約為MeV【解析】根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒關(guān)系可判斷A正確，B錯誤；根據(jù)質(zhì)能方程可知C、D正確．【答案】ACD二、非選擇題(本題共5小題，共52分，按題目要求作答)9．(6分)由圖2所示可得出結(jié)論質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和________氘核的質(zhì)量，氘核分解為質(zhì)子和電子時要________能量．圖2【解析】由圖可以看出，氘核分解為質(zhì)子和中子的過程中是吸收能量的，因此兩個核子質(zhì)量之和大于氘核的質(zhì)量．【答案】大于吸收10．(6分)放射性同位素14C可用來推算文物的“年齡”.14C的含量每減少一半要經(jīng)過約5730年．某考古小組挖掘到一塊動物骨骼，經(jīng)測定14C還剩余1/8，推測該動物生存年代距今約為________年．【解析】設(shè)放射性同位素14C在活體動物骨骼中的原有質(zhì)量為m0.被挖掘的動物骨骼中的剩余質(zhì)量為m，根據(jù)半衰期公式得m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(n)，因為m＝eq\f(1,8)m0，故有eq\f(1,8)m0＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(n)，即n＝3；又因為n＝eq\f(t,T)，所以t＝nT＝5730×3年＝17190年．【答案】1719011．(10分)1926年美國波士頓的內(nèi)科醫(yī)生盧姆加特等首次應(yīng)用放射性氡研究人體動、靜脈血管床之間的循環(huán)時間，被譽為“臨床核醫(yī)學之父”．氡的放射性同位素有27種，其中最常用的是eq\o\al(222,86)\o\al(222,86)Rn經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變后變成穩(wěn)定的eq\o\al(206,82)Pb.(1)求m、n的值；(2)一個靜止的氡核(eq\o\al(222,86)Rn)放出一個α粒子后變成釙核(eq\o\al(218,84)Po)．已知釙核的速度v＝1×106m/s，求α粒子的速率．【解析】(1)4m＝222－206，m＝486＝82＋2m－n，n＝4.(2)由動量守恒定律得mαvα－mPov＝0解得vα＝×107m/s.【答案】(1)44(2)×107m/s12．(14分)為測定某水庫的存水量，將一瓶放射性同位素溶液倒入水庫中，已知這杯溶液每分鐘衰變8×107次，這種同位素的半衰期為2天，10天以后從水庫取出1m3的水，并測得每分鐘衰變10次，求水庫的存水量為多少？【導(dǎo)學號：22482058】【解析】由每分鐘衰變次數(shù)與其質(zhì)量成正比出發(fā)，運用半衰期知識可求出存水量．設(shè)放射性同位素原有質(zhì)量為m0,10天后其剩余質(zhì)量為m，水庫存水量為Q,10天后每立方米水中放射性元素的存量為eq\f(m,Q)，由每分鐘衰變次數(shù)與其質(zhì)量成正比eq\f(m0,m/Q)＝eq\f(8×107,10)，即eq\f(10Q,8×107)＝eq\f(m,m0)，由半衰期公式得：m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(\f(t,T))由以上兩式聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得eq\f(10Q,8×107)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(5)解得水庫的存水量為Q＝×105m3.【答案】×105m313．(16分)eq\o\al(3,1)H的質(zhì)量是050u，質(zhì)子的質(zhì)量是277u，中子的質(zhì)量是665u．則：(1)一個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合為氚核時，是吸收還是放出能量？該能量為多少？(2)氚核的結(jié)合能和比結(jié)合能各是多少？(3)如果這些能量是以光子形式放出的，則光子的頻率是多少？【解析】(1)一個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成氚核的核反應(yīng)方程式是eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H，反應(yīng)前各核子總質(zhì)量為mp＋2mn＝277u＋2×665u＝607u反應(yīng)后新核的質(zhì)量為mH＝050