2017-2018学年高中物理第4章原子核章末检测粤教版选修3-5

1、3 .放射性元素（1?Rn）经a衰变成为钋（；140），半衰期约为3.8 天；但勘测表明，经过漫长章末检测（时间：90 分钟满分：100 分）一、选择题（17 题为单项选择题，812 题为多项选择题，每小题 5 分，共 60 分）1 .下列与a粒子相关的说法中正确的是（）A.天然放射现象中产生的a射线速度与光速相当，穿透能力很强B.2SU（铀 238）核放出一个a粒子后就变为234Th（钍 234）核C.高速a粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为4He+1：N18O+0nD.丹麦物理学家玻尔进行了a粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型答案 Bca粒子的速度是 话，A 错；根据核反

2、应遵循的电荷数守恒、质量数守恒可知,错；D 项中应是卢瑟福，D 错.2 . “两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风. 下列核反应方程中， 属于研究“两弹”的基本核反应方程的是（）1；N+4Hh?O+1H235U+inT；8Sr+15?Xe+100nSLR1?Th+；He2H+3HR；He+inA.B . C . D . 答案 C解析 “两弹”指原子弹和氢弹，原子弹的核反应方程是铀核裂变，正确；氢弹的核反应方程是轻核聚变，正确，所以选项C 正确.第 4 章原子核解析B 对，C2的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素A.目前地壳中的2862Rn 主要来自于其他放射性元素的

3、衰变B.在地球形成的初期，地壳中元素2SRn的含量足够高D.2SRn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期 答案 A4.原子核聚变有望给人类未来提供丰富的洁净能源.当氘等离子体被加热到适当高温时， 氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出热量.这几种反应的总效果可以表示为61k2He+dlH+ 20n + 43.15 MeV由平衡条件可知 ( )A.k= 1,d= 4B.k= 2,d= 2C.k= 1,d= 6D.k= 2,d= 3答案 B解析 根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒得12= 4kd26= 2kd解得k= 2,d= 2.5 .典型的铀核裂变是生成钡和氟，同时放出x个

4、中子，駕 U+On 咚 Ba+lKr +xin，铀 235质量为m,中子质量为m,钡 144 质量为m,氟 89 质量为m,下列说法正确的是()A. 该核反应类型属于人工转变2B. 该反应放出能量(mxmmm)cC.x的值为 3D.该核反应比聚变反应对环境的污染较少答案 C解析 该核反应是核裂变，不是人工转变，故A 错误；核反应方程 笃2U+in14：6Ba+36Kr +xin 中根据质量数守恒，有：235+ 1= 144+ 89 +X,解得：x= 3;根据爱因斯坦质能方程，2 2 2该方程放出的能量为：E= m- c= (m+mmm 3m)c= (mmm 2m)c，故 B错误，C 正确；该核

5、反应生成两种放射性元素，核污染较大，故D 错误.6 .在匀强磁场中有一个静止的氡原子核(16hn),由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42： 1，如图 1 所示，那么氡22286Rn 的矿石，其原因是C.当衰变产物28148Po 积累到定量以后，；140 的增加会减慢222Rn 的衰变进程3核的衰变方程应为 ()4222 222 0A.86R87Fr +-ie2222184 B.86R -84Po+2He222 222 ,0C.86R85At +1eD. R 22At +iH答案 B解析由于粒子与反冲核的径迹是外切的，据左手定则可知，该

6、粒子一定带正电由于粒子与反冲核的动量大小相等，据r=函，又由已知大圆与小圆的直径之比为42 ： 1,所以粒子与反冲核的电荷量之比为1 : 42,故 B 正确.7 如图 2 甲是a、B、丫三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来 检查金属内部伤痕的示意图，请问图乙中的检查利用的射线是（A.a射线C.丫射线答案 C列说法正确的有（）A.上述裂变反应中伴随着中子放出B. 铀块体积对链式反应的发生无影响C. 铀核的链式反应可人工控制D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响答案 AC解析从裂变反应方程式可以看出裂变反应中伴随着中子放出,D.三种射线都可以8.铀核裂变是核电站核能的重要来源，其

7、中一种裂变反应是23592U+on144891十56Ba+36Kr + 3on，下A 对；铀块体钢板乙5的发生有影响，B 错；铀核的链式反应可人工控制，C 对；铀核的半衰期不会受到环境温度的影响，D 错.69.正电子发射计算机断层显像 （PET）的基本原理是将放射性同位素sO 注入人体，参与人体的代谢过程，醫 0 在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探 测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象，则根据 PET 原理判断下列表述正确的是（）A.；0 在人体内衰变方程是；0?N+ 1eB. 正、负电子湮灭方程是?e+-?e2丫C. 在 PET 中0主要用途是作为示踪原

8、子D. 在 PET 中，閉 0 主要用途是参与人体的新陈代谢答案 ABC解析 由题意知 A、B 正确，显像的原理是采集丫光子，即注入人体内的 sO 衰变放出正电子15和人体内的负电子湮灭转化为丫光子，因此80 主要用途是作为示踪原子，故C 对，D 错.10太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，氢核的聚变反 应可以看做是 4 个氢核（iH）结合成 1 个氦核（；He）.下表中列出了部分粒子的质量 （1 u 相当于 931.5 MeV 的能量），以下说法中正确的是（）C.4 个氢核结合成 1 个氦核时的质量亏损约为 0.026 6 uD.聚变反应方程中释放的能量约为24.

9、8 MeV答案 ACD解析 根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒关系可判断A 正确，B 错误；根据质能方程可知 C D 正确.11.美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100 年的放射性同位素镍 63（2尅）和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍 63 发生3衰变时释放电子给 铜片，把镍 63 和铜片作电池两极，外接负载为负载提供电能.下面有关该电池的说法正确的 是（）A. 镍 63 的衰变方程是68Ni 23Cu-?eB. 镍 63 的衰变方程是68Ni 24Cu?eC. 外接负载时镍 63 的电势比铜片高D. 该电池内电流方向是从铜片到镍片 答案 CD解析 镍

10、63 的衰变方程为28Ni 一23Cu+-0e，选项 A、B 错误；电流方向为正电荷定向移动方粒子名称质子 pa粒子电子 e中子 n质量/u1.007 34.001 50.000 551.008 7A. 核反应方程式为 4；H；He+ 2+1eB. 核反应方程式为 4；H4He+ 20e7向，在电池内部电流从铜片到镍片，镍片电势高，选项C D 均正确.12.关于核反应方程234ThW4Pa+ X+ E（ E为释放的核能，X 为新生成的粒子），已知10Th的半衰期为 1.2 min，则下列说法正确的是（）A. 此反应为3衰变B.293i4Pa 核和2904Th 核具有相同的质量C. Pa 具有放

11、射性D. 64 g 经过 6 min 还有 1 g 尚未衰变答案 AC解析 根据核反应方程质量数和电荷数守恒可判断出X 为-1e,所以此反应为3衰变，A 正确；23i4Pa 核与234Th 核质量并不同，B 错误；根据原子序数大于 83 的元素，都能自发放出射线，t知IPa 为放射性元素，C 正确；利用半衰期公式口余=（丄）丁1/2m原，可判断口余=2 g，贝UD 错2误.二、填空题（本题共 2 个小题，共 10 分）13. （6 分）约里奥一居里夫妇因发现人工放射性同位素而获得了1935 年的诺贝尔奖，他们发现的放射性元素30P衰变成；4si 的同时放出另一种粒子，这种粒子是 _.15P是3

12、5P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术.1 mgUP随时间衰变的关系如图3 所示，请估算 4 mg 的15P经_天的衰变后还剩 0.25 mg.图 3答案正电子 56解析 衰变方程为?0Si +0e,即这种粒子是正电子.由图象可以看出35P 的半衰期为 141 天，贝U4 mgx （）14= 0.25 mg ，得t= 56 天.2114. （4 分）历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5 MeV 的质子旧轰击静止的EX,生成两个动能均为 8.9 MeV 的2He.（1 MeV = 1.6x10一13J，核反应释放的核能全 部转化为两个 42He 核的动能）8（1）上述核反应

13、方程为 _（2）质量亏损为_ kg.9答案1H+7-；He+；He（或1H+；Li ；He+；He）（2）3.1x10_29解析 根据电荷数和质量数守恒可写出核反应方程为IH+3X2He+2He 或1H+3Li2He+2He.（2）设反应前质子的动能为氐，反应后4He 的动能为Ek,由于质量亏损而释放的能量为E=2Ek-Eko=(2x8.90.5) MeV=17.3 MeV,根据爱因斯坦质能方程，有三、计算题（本题共 3 个小题，共 30 分）15. （8 分）一个铍核（；Be）和一个a粒子反应后生成一个碳核，放出一个中子，并释放出MeV 的能量（保留两位有效数字）.（1）写出这个核反应过程.

14、如果铍核和a粒子共 130 g，且刚好反应完，求共放出多少能量?(3)这 130 g 物质反应过程中，其质量亏损是多少?94121答案(1)4Be+2He6C+n12(2) 5.2x10 J(3) 6.0 x105kg解析(1)2Be+；He；C+0n.(2)铍核和氦核的摩尔质量之和口口Be+口a (9 + 2) g/mol 13 g/mol ,铍核和氦核各含的摩尔数M130nmol 10 mol ,卩 13所以放出的能量 EnNAE放10 x6.02x1023x5.6 MeW3.371x1025MeW 5.2x1012J(3)质量亏损12E5.2x10m28 2kgc(3.0 x10 )一

15、56.0 x10 kg.16.（10 分）一个静止的铀核232U（原子质量为 232.037 2 u）放出一个a粒子（原子质量为 2.002228 . .6 u）后衰变成钍核9Th（原子质量为 228.028 7 u）.已知 1 u 相当于 931.5 MeV 的能量.（1）写出铀核的衰变反应方程；（2）算出该衰变反应中释放出的核能；17.3x1.6x10138Zc3.0 x1029kg3.1x10 kg.5.610（3）若释放的核能全部转化为新核的动能，则a粒子的动能为多少?答案(1)UTh+；He (2)5.5 MeV11(3)5.41 MeV解析2HU2905Th+2He(2) 质量亏损

16、m= mnamh= 0.005 9 u2E= mc= 0.005 9x931.5 MeV 5.5 MeV(3) 系统动量守恒，钍核和a粒子的动量大小相等，即PTh+ ( 一pa) = 0PTh=Pa2PThEkTh=2nTh2PaEka=2naEkTh+Ea= E,所以a粒子获得的动能mThEka= E 5.41 MeV.ma+mTh17. (12 分)如图 4 甲所示，静止在匀强磁场中的3Li 核俘获一个速度为V0= 7.7x104m/s 的 中子而发生核反应，即；Li +in 泊+；He,若已知；He 的速度V2= 2.0 x104m/s，其方向与反 应前中子速度方向相同，试求：(1)泊的速度大小和方向;(2) 在图乙中，已画出并标明两粒子的运动轨迹，请计算出轨道半径之比；(3) 当；He 旋转三周时，粒子1H 旋转几周？答案 (1)1.0 x10 m/s 方向与Vo方向相反(