高中物理第四章原子核过关检测粤教版选修.docx

第四章原子核过关检测(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第15题只有一项符合题目要求,第68题有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.由原子核的衰变规律可知()A.放射性元素一次衰变可同时产生射线和射线B.放射性元素发生衰变时,新核的化学性质不变C.放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制D.放射性元素发生正电子衰变时,新核质量数不变,核电荷数增加1答案C解析一次衰变不可能同时产生射线和射线,只可能同时产生射线和射线或射线和射线;原子核发生衰变后,新核的核电荷数发生了变化,故新核(新的物质)的化学性质应发生改变;发生正电子衰变,新核质量数不变,核电荷数减小1.2.14C是一种半衰期为5 730年的放射性同位素.若考古工作者探测到某古木中14C的含量为原来的,则该古树死亡的时间距今大约()A.22 920年B.11 460年C.5 730年D.2 856年答案B解析放射性元素的原子核有半数发生衰变所需时间为一个半衰期,14C的含量为原来的,经过了两个半衰期,故t=25 730=11 460(年),故选项B正确.3.铀是常用的一种核燃料,若它的原子核发生了如下的裂变反应na+b+n,则a+b可能是()(导学号51160216)AXeKrBBaKrCBaSr DXeSr答案D解析根据核反应中的质量数守恒可知,a+b的质量数应为235+1-2=234,质子数应为92,A项中的质量数为140+93=233,B项中质量数是141+92=233,C项中质量数为141+93=234,质子数为 56+38=94,D项中质量数为140+94=234,质子数为 54+38=92,综上可知,选项D正确.4.用粒子照射充氮的云室,摄得如图所示的照片,下列说法中正确的是()(导学号51160217)A.A是粒子的径迹,B是质子的径迹,C是新核的径迹B.B是粒子的径迹,A是质子的径迹,C是新核的径迹C.C是粒子的径迹,A是质子的径迹,B是新核的径迹D.B是粒子的径迹,C是质子的径迹,A是新核的径迹答案D解析粒子轰击氮核产生一个新核并放出质子,入射的是粒子,所以B是粒子的径迹;产生的新核质量大、电离作用强,所以径迹粗而短,故A是新核径迹;质子电离作用弱一些,贯穿作用强,所以细而长的径迹是质子的径迹,所以选项D正确.5.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论,其中的两个核反应方程为N+Q1C+X+Q2方程中Q1、Q2表示释放的能量,相关的原子核质量见下表:原子核HHeHeCNN质量/u1.007 83.016 04.002 612.000 013.005 715.000 1以下推断正确的是()A.X是He,Q2Q1B.X是He,Q2Q1C.X是He,Q2Q1D.X是He,Q2m1,故Q2Q1,D错误,B正确. 6.月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3He)”的化学元素,这是热核聚变的重要原料.科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3,如果相关技术开发成功,将可为地球带来取之不尽的能源.关于“氦3He)”与氘核的聚变,下列说法中正确的是()(导学号51160218)A.核反应方程为HeHHeHB.核反应生成物的质量将大于反应物质量C.氦3He)一个核子的结合能大于氦4He)一个核子的结合能D.氦3He)的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量答案AD解析根据电荷数守恒和质量数守恒可得核反应方程为HeHHeH,A对;根据比结合能曲线可知氦3He)一个核子的结合能小于氦 4He) 一个核子的结合能,所以核反应中释放了能量,质量发生亏损,B、C错,D对.7.“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式,即原子核俘获一个核外电子,核内一个质子变为中子,原子核衰变成一个新核,并且放出一个中微子(其质量小于电子质量且不带电).若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”(电子的初动量可不计),则()A.生成的新核与衰变前的原子核质量数相同B.生成新核的电荷数增加C.生成的新核与衰变前的原子核互为同位素D.生成的新核与中微子的动量大小相等答案AD解析发生“轨道电子俘获”时,一个质子变为中子,质子与中子的总量不变,所以发生“轨道电子俘获”后新核与原核质量数相同,选项A正确;新核质子数减少,故核电荷数减少,选项B错误;新核与原核质子数不同,不能称它们互为同位素,选项C错误;以静止原子核及被俘获电子为系统,系统动量守恒,系统初动量为零,所以生成的新核与中微子的动量大小相等,方向相反,选项D正确.8.下列所述正确的是()A.强子是参与强相互作用的粒子B.轻子是不参与强相互作用的粒子C.目前发现的轻子只有8种D.夸克有6种,它们带的电荷量分别为元电荷的+或-答案ABD解析目前发现的轻子只有6种,分别是电子、电子中微子、子、子中微子、子和子中微子,C是错误的.A、B、D正确.二、非选择题(共4小题,共52分)9.(10分)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应,当温度达到108 K时,可以发生“氦燃烧”.(导学号51160219)(1)完成“氦燃烧”的核反应方程He+Be+.(2)Be是一种不稳定的粒子,其半衰期为2.610-16 s.一定质量的Be,经7.810-16 s后所剩Be占开始时的.答案(1He或(2)或12.5%解析(1He根据电荷数守恒和质量数守恒可知参加核反应的原子核质量数为4,电荷数为2.(2)7.810-16 s为3个半衰期剩余Be占原来的()3=.10.(10分)一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为.该反应放出的能量为Q,则氘核的比结合能为.答案 H解析设某原子核的质量数为x,核电荷数为y,根据核反应前后质量数、核电荷数均守恒可得x+1=2,0+y=1,联立两式解得x=1,y=1,该原子核为质子,核反应方程式为H.核反应放出能量为Q时, H的比结合能为.11.(16分)已知铀235的质量为235.043 9 u,钡141的质量为140.913 9 u,氪92 的质量为91.897 3 u,每个中子质量为1.0087 u,1 kg铀235发生nKr+n的铀核裂变所放出的能量相当于多少吨优质煤完全燃烧时放出的能量?(1 kg优质煤完全燃烧时能产生2.9107 J的热量)(导学号51160220)答案2.84103 t解析质量亏损为m=(mU+mn)-(mBa+mKr+3mn)=236.052 6 u-235.837 3 u=0.215 3 u.释放的能量E=mc2201 MeV.1 kg铀235 含有的铀原子核数目为N=6.0210232.561024个.1 kg铀完全反应释放的总能量为E总=NE=2.5610242011061.6010-19 J8.231013 J.1 t煤完全燃烧释放的能量为E=1 0002.9107 J=2.91010 J,故1 kg铀完全反应相当于这样的煤完全燃烧的质量为n=2.84103t. 12.(16分)中子的发现是守恒定律在核反应过程中的重要应用,1930年发现用钋放出的射线轰击Be核时产生一种射线,其贯穿能力极强,能穿透几厘米厚的铝板,当时著名物理学家居里夫人也不知道这是一种什么射线.1932年,英国青年物理学家查德威克用这种射线分别轰击氢原子和氮原子,结果打出了一些氢核和氮核.若未知射线均与静止的氢核和氮核正碰,测出被打出的氢核最大速度为vH=3.5107 m/s,被打出的氮核的最大速度vN=4.7106 m/s,假定正碰时无能量损失,设未知射线中粒子的质量为m,初速为v,被打出的核质量为m.(导学号51160221)(1)推导出被打出的核的速度v的表达式;(2)根据上述数据,推算出未知射线中粒子的质量m与质子质量之比.(氮核质量mN为氢核质量mH的14