山东省2013高三物理 单元测试27《原子核》新人教版

用心 爱心 专心 1 20132013 届高三单元测试届高三单元测试 2727 原子核原子核 第第 I I 卷 选择题 卷 选择题 一 本题共一 本题共 1616 小题 每小题小题 每小题 4 4 分 共分 共 6464 分 在每小题给出的四个选项中 有的小题只有一分 在每小题给出的四个选项中 有的小题只有一 个选项正确 有的小题有多个选项正确个选项正确 有的小题有多个选项正确 全部选对的得全部选对的得 4 4 分 选不全的得分 选不全的得 2 2 分 有选错或不分 有选错或不 选的得选的得 0 0 分分 1 静止的氡核Rn 放出 粒子后变成钋核Po 粒子动能为E 若衰变放出的能量 2228621884 全部变为反冲核和 粒子的动能 真空中的光速为c 则该反应中的质量亏损为 A B 0 4 218 E c2 C D 222 218 E c2 218 222 E c2 2 天然放射物质的放射线包含三种成分 下面的说法中错误的是 A 一层厚的黑纸可以挡住 a 射线 不能挡住 射线和 射线 B 某原子核在放出 粒子后会变成另一种元素的原子核 C 三种射线中对气体电离作用最强的是 a 射线 D 粒子是电子 但不是原来绕核旋转的核外电子 3 在核反应方程式中kXXeSrnU 136 54 90 38 1 0 235 92 A X 是质子 k 9B X 是质子 k 10 C X 是中子 k 9 D X 是中子 k 10 4 用 粒子轰击铍时得到原子核C 同时放出一种射线 关于这种射线的说法与事实不相 12 6 符的是 A 它来自原子核 B 它能穿透十几厘米厚的铅板 C 它在磁场中运动时不发生偏转D 它是一种带电的粒子流 5 贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器 贫铀是提炼铀 235 以后的副产品 其主要成分为铀 238 贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力 而且铀 238 具有放射性 残留物可长期对环境起破 坏作用而造成污染 人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病 下列结确 的是 A 铀 238 的衰变方程式为 2382344 92902 UTh He B U 235 92 和互为同位素 238 92 U C 人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变 D 贫铀弹的穿甲能力很强 也是因为它的放射性 用心 爱心 专心 2 6 一个氘核和一个氚核聚合成一个氦核的反应方程是 此反应过程产生的nHeHH 1 0 4 2 3 1 2 1 质量亏损为 已知阿伏伽德罗常数为NA 真空中的光速为c 若 1mol 氘和 1mol 氚完全m 发生核反应生成氦 则在这个核反应中释放的能量为 A NAB NA C 2NAD 5NA 2 1 2 mc 2 mc 2 mc 2 mc 7 如图所示是发现中子的实验过程 关于 不可见射线 的性质和从石蜡中 打出的粒子 的名称 下述说法中正确的是 A 这种 不可见射线 是质子流 从石蜡中 打出的粒子 是中子 B 这种 不可见射线 是中子流 从石蜡中 打出的粒子 是质子 C 这种 不可见射线 是 射线 从石蜡中 打出的粒子 是中子 D 这种 不可见射线 是 射线 从石蜡中 打出的粒子 是质子 8 关于阴极射线的性质 下列说法正确的是 A 阴极射线带负电 B 阴极射线带正电 C 阴极射线的比荷比质子的比荷大 D 阴极射线的比荷比质子的比荷小 9 以下哪些实验现象可以说明原子核内部有复杂的结构 A a 粒子散射实验 B 伦琴射线的发现 C 元素发光时产生明线光谱的现象 D 天然放射现象 10 下列关于放射性现象的说法中 正确的是 A 原子核发生 衰变时 生成核与原来的原子核相比 中子数减少了 4 B 原子核发生 衰变时 生成核与 粒子的总质量等于原来的原子核的质量 C 原子核发生 衰变时 生成核的质量数比原来的原子核的质量数多 1 D 单质的铀 238 与化合物中的铀 238 的半衰期是相同的 11 下列核反应方程中属于 衰变的是 A B 2351144891 92056360 U nBaKr 3 n 1311310 53541 IXee C D 414171 2781 He NOH 2382344 92902 UTh He 用心 爱心 专心 3 12 现已建成的核电站的能量来自于 A 天然放射性元素衰变放出的能量 B 人工放射性同位素放出的能量 C 重核裂变放出的能量 D 化学反应放出的能量 13 下列关于放射线的说法中正确的是 A 放射线可以用来进行工业探伤 B 放射线可以使细胞发生变异 C 放射性同位素可以用来做示踪原子 D 放射线对人体无害 14 图中P为放在匀强电场中的天然放射源 其放出的射线在电场的作用下分成a b c三 束 以下判断正确的是 A a为 射线 b为 射线 B a为 射线 b为 射线 C b为 射线 c为 射线 D b为 射线 c为 射线 15 如图所示 两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种衰变后 释放出来的粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹 可以判断 A 原子核发生 衰变 B 原子核发生 衰变 C 大圆是释放粒子的运动轨迹 小圆是新核的运动轨迹 D 大圆是新核的运动轨迹 小圆是释放粒子的运动轨迹 16 2011 年 3 月 11 日 日本大地震引发了福岛核电站核泄漏事故 下列关于核电站的说法正 确的是 A 核电站利用核聚变反应时释放的能量进行发电 B 核电站利用海洋的潮汐能发电 C 核能是可再生能源 D 核泄漏释放的放射性物质发出的射线对人体是有危害的 第第 IIII 卷 非选择题 卷 非选择题 二 计算题二 计算题 17 18 分 天文学家测得银河系中氦的含量约为 25 有关研究表明 宇宙中氦生成的途 径有两条 一是在宇宙诞生后 2 分钟左右生成的 二是在宇宙演化到恒星诞生后 由恒星内 部的氢核聚变反应生成的 用心 爱心 专心 4 1 把氢核反应简化为 4 个氢核 聚变成氦核 同时放出 2 个正电子 1 1H 4 2He 和 2 个中微子 ve 请写出该氢核聚变反应的方程 并计算一次反应释放的能量 0 1e 2 研究表明 银河系的年龄约为t 3 8 1017s 每秒钟银河系产生的能量约为 1 1037J 即P 1 1037J s 现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应 试估算银河系中氦 的含量 最后结果保留一位有效数字 3 根据你的估算结果 对银河系中氦的主要生成途径作出判断 可能用到数据 银河系质量约为M 3 1041kg 原子质量单位 1u 1 66 10 27kg 1u 相当于 1 5 10 10J 的能量 电子质量me 0 0005u 氦核质量m 4 0026u 氢核质量 mP 1 0078u 中微子ve质量为零 18 氢原子处于基态时电子的轨道半径为 r1 5 3 10 11m 能量 E1 13 6ev 若电子处于量 子数 n 4 的激发态 求 ks5u ks5uks5u 1 向下跃迁 可以放出几种光子 2 跃迁时辐射出光波最长的波长为多少 nm 19 两个氘核聚变产生一个中子和氦核 氦的同位素 已知氘核的质量mD 2 01360 u 氦核 的质量mHe 3 0150 u 中子的质量mn 1 0087 u 1 写出聚变方程并计算释放的核能 2 若反应前两个氘核的动能均为 0 35 MeV 它们正面对撞发生聚变 且反应后释放的核 能全部转化为动能 则产生的氦核和中子的动能各为多大 20 20 分 当质量为m的质点距离 个质量为M 半径为R的质量均匀分布的致密天体中 心的距离为r r R 时 其引力势能为 P EGMm r 其中 1122 6 67 10N mkgG 为万有引力常量 设致密天体是中子星 其半径10 kmR 质 量1 5MM 30 12 0 10kgM 为太阳的质量 用心 爱心 专心 5 1 1Kg 的物质从无限远处被吸引到中子星的表面时所释放的引力势能为多少 2 在氢核聚变反应中 若参加核反应的原料的质量为m 则反应中的质量亏损为 0 0072 m 问 1kg 的原料通过核聚变提供的能量与第 1 问中所释放的引力势能之比是多少 3 天文学家认为 脉冲星是旋转的中子星 中子星的电磁辐射是连续的 沿其磁轴方 向最强 磁轴与中子星的自转轴方向有一夹角 如图所示 在地球上的接收器所接收到的 一连串周期出现的脉冲是脉冲星的电磁辐射 试由上述看法估算地球上接收到的两个脉冲之 间的时间间隔的下限 21 14 分 核聚变能以氘 氚等为燃料 具有安全 洁净 资源无限三大优点 是最终解 决人类能源危机的最有效手段 1 两个氘核结合成一个氦核时 要放出某种粒子 同时释放出能量 写出核H 2 1 3 2He 反应的方程 若氘核的质量为m1 氦核的质量为m2 所放出粒子的质量为m3 求这个核反应 中释放出的能量为多少 2 要使两个氘核能够发生聚变反应 必须使它们以巨大的速度冲破库仑斥力而碰到 一起 已知当两个氘核恰好能够彼此接触发生聚变时 它们的电势能为 其中e 2 0 4 2 e R 为氘核的电量 R为氘核半径 为介电常数 均为已知 则两个相距较远 可认为电势能 0 为零 的等速氘核 至少具有多大的速度才能在相向运动后碰在一起而发生聚变 用心 爱心 专心 6 3 当将氘核加热成几百万度的等离子状态时就可以使其获得所需速度 有一种用磁 场来 约束 高温等离子体的装置叫做 托卡马克 如图所示为其 约束 原理图 两个 同心圆的半径分别为r1和r2 等离子体只在半径为r1的圆形区域内反应 两圆之间的环形 区内存在着垂直于截面的匀强磁场 为保证速率为v的氘核从反应区进入磁场后不能从磁场 区域的外边界射出 所加磁场磁感应强度的最小值为多少 不考虑速度大小对氘核质量的 影响 22 12 分 已知氘核质量为 2 0136 u 中子的质量为 1 0087 u 核的质量为 3 015 u 1 写出两氘核聚变成的核反应方程 2 计算上述核反应中释放的核能 3 若两氘核以相等的动能 0 35MeV 做对心碰撞即可发生上述核反应 且释放的核能全 部转化为生成物的动能 则生成物的动能各是多少 试卷答案试卷答案 1 C 2 B 3 D 解析 235 1 90 136 10 92 0 38 54 0 说明 X 的电荷数是 0 质量数是 1 是中子 答案 D 4 D 5 ABC 6 B 提示 一个氘核和一个氚核结合成一个氦核时 释放出的能量为 1mol 的氘核和 2 mc 1mol 的氚核结合成 1mol 的氦核释放能量为 2 A Nmc 7 B 用心 爱心 专心 7 解析 粒子轰击铍核可打出中子 中子轰击石蜡可打出质子 答案 B 8 AC 9 D 10 D 11 B 12 C 13 ABC 14 C 15 AC 16 D 17 解析 1 氢核聚变核反应方程为 140 121e 4 HHe 2 e 2v 核反应中的质量亏损 P e 42mmmm 由质能方程得 2 Emc 代入数据得 12 4 14 10JE 2 氢核聚变反应生成的氦核总质量 39 6 1 10 kg Pt mm E 氦的含量 39 41 6 1 10 2 3 10 m k M 3 由估算结果可知 远小于 25 的实际值 所以银河系中的氦主要是宇宙诞2 k 生后不久生成的 18 1 6 种 2 1972nm 19 0 mHevHe mnvn 反应前后总能量守恒 得 用心 爱心 专心 8 mHev mnv E 2Ek0 1 22 He 1 22 n 解得EkHe 0 99 MeV Ekn 2 97 MeV 20 解析 1 根据能量守恒定律 质量为m的物质从无限远处被吸引到中子星的表面时所释放的 引力势能 1 E 应等于对应始末位置的引力势能的改变 故有 1 0 GMm EGMR mmR 1 代入有关数据得 1611 2 0 10J kg E m 2 2 在氢核聚变反应中 每千克质量的核反应原料提供的能量为 22 0 0072 E c m 3 所求能量比为 2 1 1 31 Em Em 4 3 根据题意 可知接收到的两个脉冲之间的时间间隔即为中子星的自转周期 中子星 做高速自转时 位于赤道处质量为M 的中子星质元所需的向心力不能超过对应的万有引力 否则将会因不能保持匀速圆周运动而使中子星破裂 因此有 2 2 RM m mR R 5 式中 2 6 为中子星的自转角速度 为中子星的自转周期 由 5 6 式得到 3 2 R MG 7 代入数据得 4 4 4 10s 8 故时间间隔的下限为 4 4 4 10s 21 解析 1 2 分 231 120 2 HHe n 用心 爱心 专心 9 2 分 2 123 2Emmmc 2 一个氘核的动能为 1 分 2 1 1 1 2 mv 两个等速的氘核相向碰撞后恰能发生聚变 则它们的动能都转化为电势能 2 分 2 1 1 1 2 2 mv 2 0 4 2 e R 解得 1 分 1 01 1 22 e v m R 3 氘核沿反应区切线方向射入磁场 偏转后恰好又与磁场外边界相切返回 此圆周运 动的轨迹半径最小 所求出的磁感应强度最大 此磁感应强度即为保证速率为v的氘核沿不 同方向从反应区进入磁场后不能从磁场区域的外边界射出的最小值 2 分 3 分 21 3 2 rr r 2 分 2 1 3 v evBm r 解得 1 分 1 21 2 mv B rr e 22 1 应用质量数守恒和核电荷数守恒得核反应方程为 2231 1120 HHHen 2 由题