教科版高中物理选修3-5单元质量评估（三）

单元质量评估(三)(第三章)(90分钟100分)一、选择题(本大题共12小题,1～9单选,10～12多选,每小题5分,共60分)1.用中子轰击氧原子核的核反应方程式为

816O+01n→a7N+b0X。对式中A.X代表中子,a=17,b=1B.X代表电子,a=17,b=1C.X代表正电子,a=17,b=1D.X代表质子,a=17,b=1【解析】选C。根据质量数和电荷数守恒可得16+1=a+0,8+0=7+b,解得a=17,b=1,X为

+12.关于天然放射现象,下列说法中正确的是()A.β衰变说明原子核里有电子B.某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后,核内中子数减少4C.放射性物质的温度升高,其半衰期将缩短D.γ射线的电离作用很强,可用来消除有害静电【解析】选B。β衰变是原子核里一个中子转变为一个质子时放出一个电子。原子核里没有电子,A错;经过一次α衰变和两次β衰变,电荷数(质子数)不变,质量数减少4,即中子数减少4,B正确。半衰期只与原子核本身有关,与物理、化学状态无关,C错;α粒子电离作用很强,可用来消除有害静电,D错。3.表示放射性元素碘131(53131I)β衰变的方程是(A.53131I→51127Sb+21He BC.53131I→53130I+01n D【解析】选B。碘(53131I)的原子核内一个中子放出一个电子变成一个质子,质量没有发生变化,核电荷数增加1,所以生成54号元素4.有关核力的说法,正确的是()A.原子核中所有核子间都存在着核力B.中子不带电,中子之间没有相互作用力C.核力是短程力,作用范围在1.5×10-15mD.核力同万有引力没有区别,都是物体间的作用力【解析】选C。核力具有饱和性,只有相邻的核子间才有核力作用,A错;核力与核子间是否带电无关,质子与质子间,质子与中子间,中子与中子间都可以有核力作用,B错;核力是短程力,只在1.5×10-15m5.如果某放射性元素经过x次α衰变和y次β衰变,变成一种新原子核,则这个新原子核的质子数比放射性元素原子核的质子数减少()A.2x+y B.x+y C.xy D.2xy【解析】选D。每经过一次α衰变,电荷数减少2,每经过一次β衰变,电荷数增加1,故电荷数总的减少量为2xy,根据电荷数和质量数守恒,知D项正确。【补偿训练】下列说法中正确的是()A.

88226Ra衰变为

86222Rn要经过1次α衰变和B.91234Pa衰变为

90234Th要经过1次α衰变和C.92238U衰变为

86222Rn要经过4次α衰变和D.92238U衰变为

86222Rn要经过4次α衰变和【解析】选C。由

88226Ra变为

86222Rn,质量数减少4,电荷数减少2,故发生一次α衰变,A错误;91234Pa变为

90234Th,质量数没有变化,电荷数减少1,应放出一个正电子,B错误;926.钍核

90234Th,具有放射性,它放出一个电子衰变成镤核(91234Pa),伴随该过程放出γ光子,A.该电子就是钍原子核外的电子B.γ光子是衰变过程中钍核

90234C.因为衰变过程中原子核的质量数守恒,所以不会出现质量亏损D.原子核的天然放射现象说明原子核是可分的【解析】选D。β衰变是原子核里一个中子转变为一个质子时放出的,A错;γ光子是在β衰变过程中由于具有多余的能量而放出的,B错;质量数守恒与质量守恒是两个不同的概念,核反应中质量有亏损,而质量数是不变的,C错;人类对原子核的探索,是从发现原子核放射性开始的,天然放射性说明原子核是可分的,D正确。7.有下列五个核反应方程:①90234Th→91234Pa+-10e③714N+24He→817O+11H⑤92235U+01n→38对以上核反应分类如下,则分类正确的是()选项衰变裂变聚变A②①⑤③B①②⑤④C①②⑤③④D⑤①②④【解析】选B。①为β衰变,②为α衰变,③为人工转变,④为聚变,⑤为裂变,综上可知,B项正确。8.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

11H+612C→713N+Q1,11H+

715N→612原子核

1

2

2+6→7

7质量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001下列关于Q1,Q2说法正确的是()A.X是

23He,Q2>Q1 B.X是

23C.X是

24He,Q2>Q1 D.X是

24【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)根据质量数和电荷数守恒确定新核X。(2)释放的能量由质量亏损决定。【解析】选C。根据质量数与电荷数守恒,X的质量数为1+1512=4,Χ的电荷数为1+76=2故Χ为

2与Q1对应的质量亏损Δm1=(1.0078+12.000013.0057)u=0.0021u;与Q2对应的质量亏损Δm2=(1.0078+15.000112.00004.0026)u=0.0053u,由于Δm1<Δm2,根据爱因斯坦质能方程,Q2>Q1,故C正确。9.当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时,放出28.30MeV的能量,当三个α粒子结合成一个碳(C)核时,放出7.26MeV的能量,则当6个中子和6个质子结合成一个碳(C)核时,释放的能量约为()MeV B.35.56MeVC.77.64MeV D.92.16MeV【解析】选D。6个中子和6个质子可结合成3个α粒子,放出能量3×28.30MeV=84.90MeV,3个α粒子再结合成一个碳核,放出7.26MeV能量,故6个中子和6个质子结合成一个碳核时,释放能量为84.90MeV+7.26MeV=92.16MeV。10.一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c。下列说法正确的是()A.核反应方程是

11H+01B.聚变反应中的质量亏损为m1+m2m3C.辐射出的γ光子能量为(m3m1m2)c2D.辐射出的γ光子的波长为λ=h【解析】选B、D。核反应方程为

11H+01n→12H+γ,A错;质量亏损Δm=m1+m2m3,B正确;辐射出的γ光子能量为E=Δmc2=(m1+m2m3)c2,C错;由E=h(11.带电粒子进入云室会使云室中的气体分子电离,从而显示其运动轨迹。如图是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹,a和b是轨迹上的两点,匀强磁场B垂直纸面向里。该粒子在运动时,其质量和电量不变,而动能逐渐减少,下列说法正确的是()A.粒子先经过a点,再经过b点B.粒子先经过b点,再经过a点C.粒子带负电D.粒子带正电【解析】选A、C。由r=mv【总结提升】云室中带电粒子性质的判断方法(1)明确云室中匀强磁场的方向情况。(2)明确粒子运动过程中的不变量和变化量分别是什么物理量。(3)根据带电粒子在云室中的运动轨迹形状,判断带电粒子运动过程中曲率半径的变化情况。(4)根据带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r=mv(5)根据左手定则,判断出带电粒子的电性。12.“中国月球着陆探测器”在中国航天馆揭开神秘面纱。它将带着中国制造的月球车,在38万千米之外的月球表面闲庭信步。月球的表面长期受到宇宙射线的照射,使得“月壤”中的

23He含量十分丰富,科学家认为,23He是发生核聚变的极好原料,将来

23He也许是人类重要的能源,所以探测月球意义十分重大。关于A.23B.23C.23He发生核聚变,放出能量D.23【解析】选B、C。2二、计算题(本大题共4小题,共40分,要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)13.(8分)放射性元素

614C射线被考古学家称为“碳钟(1C不稳定,易发生衰变,放出β(2)若测得一古生物遗骸中

614C的含量只有活体中的12.5%,【解析】(1)衰变方程为

614C→7(2)活体中

614C含量不变,生物死亡后,614C开始衰变,设活体中

614C的含量为m即0.125=(1解得tτ所以t=3τ=17190年(2分)答案:(1)614C14.(8分)在匀强磁场中有一个静止放置的放射性元素的原子核,当它放出一个α粒子后,它们的速度方向都与磁场方向垂直。若测得α粒子和反冲核的轨道半径之比为44∶1,如图所示。则反冲核的电荷数是多少?【解析】放射性元素的原子核放出α粒子的过程中动量守恒,由于初始动量为零,所以末态动量也为零,即α粒子和反冲核的动量大小相等、方向相反,即p1=p2=p(2分)qvB=mv2R所以α粒子的半径:R1=p2eB设反冲核的电荷量为Q,则反冲核的半径:R2=pQB所以R1R2=Q即反冲核的电荷数是88。答案:8815.(12分)一个静止的铀核

92232U(原子质量为232.0372u)放出一个α粒子(原子质量为4.0026u)后衰变成钍核

90228Th(原子质量为228.0287u)。(已知:原子质量单位1u=1.67×10(1)写出核衰变反应方程。(2)算出该核衰变反应中释放出的核能。(3)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能,则钍核获得的动能有多大?【解析】(1)92232U→90(2)质量亏损Δm=0.0059u(2分)ΔE=Δmc2=0.0059×931MeV=5.49MeV(2分)(3)系统动量守恒,钍核和α粒子的动量大小相等,即pTh+(pα)=0pTh=pα(2分)EkTh=pEkα=pαEkTh+Ekα=ΔE(1分)所以钍核获得的动能EkTh=mαmα+m答案:(1)92232U→90(2)5.49MeV(3)0.09MeV16.(12分)如图所示,有界的匀强磁场磁感应强度为B=0.05T,磁场方向垂直于纸面向里,MN是磁场的左边界。在磁场A处放一个放射源,内装QUOTE

088226Ra,放出某种射线后衰变成QUOTE

086222Rn。(1)写出上述衰变方程。(2)若A处距磁场边界MN的距离OA=1.0m时,放在MN左侧边缘的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子,此时接收器距过OA的直线1.0m。求一个静止QUOTE

088226Ra核衰变过程中释放的核能有多少?(取1u=1.6×10-27kg,e=1.6×10-19C,结果保留三位有效数字)【解析】(1QUOTE)088226)Ra比QUOTE

086222Rn电荷数多2个,质量数多4个,则该衰变为α衰变,方程为QUOTE

088226Ra→QUOTE→086222Rn+24He(3分)(2)衰变过程中释放的α粒子在磁场中做匀速圆周运动,半径R=1.0m