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2019年高中物理第十九章原子核单元测试新人教版选修3-5
一、选择题本题有12小题,每小题4分,共48分.1.多选题关于威耳逊云室探测射线,下述正确的是 A.威耳逊云室内充满过饱和蒸气,射线经过时可显示出射线运动的径迹B.威耳逊云室中径迹粗而直的是α射线C.威耳逊云室中径迹细而长的是γ射线D.威耳逊云室中显示粒子径迹原因是电离,所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负解析云室内充满过饱和蒸气,射线经过时把气体电离,过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴,雾滴沿射线的路线排列,显示出射线的径迹,故A项正确;由于α粒子的电离本领大,贯穿本领小,所以α射线在云室中的径迹粗而直,即B项正确;由于γ射线的电离本领很弱,所以在云室中一般看不到它的径迹,而细长径迹是β射线的,所以C项错误;把云室放在磁场中,由射线径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正负,所以D项错误.答案AB2.多选题Ra是镭Ra的一种同位素,对于这两个镭的原子而言,下列说法正确的有 A.它们具有相同的质子数和不同的质量数B.它们具有相同的中子数和不同的原子序数C.它们具有相同的核电荷数和不同的中子数D.它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质解析同位素具有相同的质子数不同的质量数,并且化学性质相同.答案AC3.一块含铀的矿石质量为M,其中铀元素的质量为m.铀发生一系列衰变,最终生成物为铅.已知铀的半衰期为T,那么下列说法中正确的有 A.经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了B.经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m/4发生了衰变C.经过三个半衰期后,其中铀元素的质量还剩m/8D.经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M/2解析经过两个半衰期后矿石中剩余的铀应该还有m/4;经过三个半衰期后还剩m/8;因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中,所以矿石质量没有太大的改变.答案C
4.U衰变为Rn要经过m次α衰变和n次β衰变,则m、n分别为 A.24 B.42C.46D.166解析由于β衰变不改变质量数,则m==4,α衰变使电荷数减少8,但由U衰变为Rn,电荷数减少6,说明经过了2次β衰变,故B项正确.答案B5.多选题用盖革—米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次,若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间,计数器几乎测不到射线.10天后再次测量,测得该放射源的放射强度为每分钟101次,则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是 A.放射源射出的是α射线B.放射源射出的是β射线C.这种放射性元素的半衰期是5天D.这种放射性元素的半衰期是
2.5天解析因厚纸板能挡住这种射线,知这种射线是穿透能力最差的α射线,选项A正确,B错误;因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比,10天后测出放射强度为原来的四分之一,说明10天后放射性元素的原子核个数只有原来的四分之一,由半衰期公式知已经过了两个半衰期,故半衰期是5天.答案AC6.一个氘核和一个氚核聚合成一个氦核的反应方程是H+H→He+n,此反应过程产生的质量亏损为Δm.已知阿伏伽德罗常数为NA,真空中的光速为c.若1mol氘和1mol氚完全发生核反应生成氦,则在这个核反应中释放的能量为 A.NAΔmc2B.NAΔmc2C.2NAΔmc2D.5NAΔmc2解析一个氘核和一个氚核结合成一个氦核时,释放出的能量为Δmc21mol的氘核和1mol的氚核结合成1mol的氦核释放能量为NAΔmc
2.答案B7.在核反应方程式U+n→Sr+Xe+kX中 A.X是质子,k=9B.X是质子,k=10C.X是中子,k=9D.X是中子,k=10解析235+1=90+136+1092+0=38+54+0,说明X的电荷数是0,质量数是1,是中子,选项D正确.答案D8.核子结合成原子核或原子核分解为核子时,都伴随着巨大的能量变化,这是因为 A.原子核带正电,电子带负电,电荷间存在很大的库仑力B.核子具有质量且相距很近,存在很大的万有引力C.核子间存在强大的核力D.核子间存在着复杂磁力解析核反应中核能的变化是因为核子间存在着特别强大的核力,不是因为万有引力,也不是因为库仑力或磁场力,这些力与核力相比都很小,故仅C正确.答案C9.太阳因核聚变释放出巨大的能量,同时其质量不断减少.太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J,根据爱因斯坦质能方程,太阳每秒钟减少的质量最接近 A.1036kgB.1018kgC.1013kgD.109kg解析根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2,得Δm==kg≈109kg.答案D10.太阳放出的大量中微子向地球飞来,但实验测定的数目只有理论的三分之一,后来科学家发现中微子在向地球传播过程中衰变成一个μ子和一个τ子.若在衰变过程中μ子的速度方向与中微子原来的方向一致,则τ子的运动方向 A.一定与μ子同方向B.一定与μ子反方向C.一定与μ子在同一直线上D.不一定与μ子在同一直线上解析中微子衰变成μ子和τ子,满足动量守恒,μ子的速度方向与中微子原来的方向一致,τ子必定也在这条直线上.答案C11.14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法.若以横坐标t表示时间,纵坐标m表示任意时刻14C的质量,m0为t=0时14C的质量.下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是 AB CD解析据半衰期的计算公式知,经时间t,剩余的14C的质量为m=m0,对应图象为一指数函数图象,C选项符合题意.答案C12.多选题用质子轰击锂核73Li生成两个α粒子,以此进行有名的验证爱因斯坦质能方程的实验.已知质子的初动能是
0.6MeV,质子、α粒子和锂核的质量分别是
1.0073u、
4.0015u和
7.0160u.已知1u相当于
931.5MeV,则下列叙述中正确的是 A.此反应过程质量减少
0.0103uB.生成的两个α粒子的动能之和是
18.3MeV,与实验相符C.核反应中释放的能量是
18.9MeV,与实验相符D.若生成的两个α粒子的动能之和是
19.5MeV,与实验相符解析此反应的质量亏损Δm=
1.0073u+
7.0160u-2×
4.0015u=
0.0203u,释放的能量ΔE=Δm×
931.5MeV=
18.9MeV,故A项错,C项正确;由能量守恒可知,释放的能量ΔE及反应前质子的动能转化成两个α粒子的总动能,Ek=
18.9MeV+
0.6MeV=
19.5MeV,故B项错,D项正确.答案CD第Ⅱ卷非选择题,共52分
二、计算题本题有4小题,共52分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位13.10分“原子质量单位”是原子物理中常用的一个特殊单位,符号为u1u=
1.6606×10-27kg.已知12C原子的质量是
12.000000u,一个12C原子可以看做是由6个氢原子每个氢原子的质量是
1.007825u和6个中子组成每个中子的质量是
1.008665u,则C原子核的结合能为多少?保留三位有效数字.解析6个中子的总质量6mn=6×
1.008665u=
6.051990u2分6个氢原子的总质量6mH=6×
1.007825u=
6.046950u2分中子和氢原子的质量和6mn+6mH=
12.098940u2分12C原子核的质量mC=
12.000000u质量亏损Δm=6mn+6mH-mC=
0.098940u=
1.643×10-28kg2分12C原子核的结合能ΔE=Δmc2=
1.643×10-28×3×1082J=
1.48×10-11J2分答案
1.48×10-1114.13分H的质量是
3.016050u,质子的质量是
1.007277u,中子质量是
1.008665u.求1一个质子和两个中子结合为氚核时,是吸收还是放出能量?该能量为多少?2氚核的结合能和比结合能各是多少?3如果这些能量是以光子形式放出,则光子的频率是多少?解析1一个质子和两个中子结合成氚核的反应方程式是H+2n→H,2分反应前各核子总质量为mp+2mn=
1.007277u+2×
1.008665u=
3.024607u,反应后新核的质量为mH=
3.016050u,质量亏损为Δm=
3.024607u-
3.016050u=
0.008557u.2分因反应前的总质量大于反应后的总质量,故此核反应为放能反应.1分释放的核能为ΔE=
0.008557×
931.5MeV=
7.97MeV.2分2氚核的结合能即为ΔE=
7.97MeV,1分它的比结合能为=
2.66MeV.2分3放出光子的频率为ν==Hz=
1.92×1021Hz.3分答案1放出能量
7.97MeV
27.97MeV
2.66MeV
31.92×1021Hz15.14分在茫茫宇宙空间存在大量宇宙射线,对航天员构成了很大的威胁,现有一束射线含有α、β、γ三种射线,1在不影响β和γ射线的情况下,如何用最简单的方法除去α射线;2余下的这束射线经过如图所示的一个使它们分开的磁场区域,请画出β和γ射线进入该磁场区域后轨迹的示意图.3用磁场可以区分β和γ射线,但不能把α射线从γ射线束中分离出来,为什么?已知α粒子的质量约是β粒子质量的8000倍,α射线速度约为光速的十分之一,β射线速度约为光速.解析1由于α射线贯穿能力很弱,用一张纸放在射线前即可除去α射线.4分2β射线带负电,由左手定则可知向上偏转,γ射线方向不变,轨迹如图所示.4分3α粒子和电子在磁场中偏转,据R=,对α射线R1=,对β射线R2=,故==
400.4分α射线穿过此磁场时,半径很大,几乎不偏转,故与γ射线无法分离.2分答案1用一张纸放在射线前即可除去α射线2见解析图3α射线的圆周运动的半径很大,几乎不偏转,故与γ射线无法分离.16.15分一个静止的氮核N俘获一个速度为
2.3×107m/s的中子生成一个复核A,A又衰变成B、C两个新核.设B、C的速度方向与中子速度方向相同,B的质量是中子的11倍,速度是106m/s,B、C在同一匀强磁场中做圆周运动的半径比为RB∶RC=11∶
30.求1C核的速度大小;2根据计算判断C核是什么核;3写出核反应方程.解析1设中子的质量为m,则氮核的质量为14m,B核的质量为11m,C核的质量为4m,根据动量守恒可得mv0=11mvB+4mvC,3分代入数值解得vC=3×106m/s.2分2根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径公式R=可得==3分所以=2分又qC+qB=7e,解得qC=2e,qB=5e,所以C核为He.2分3核反应方程N+n→B+He.3分答案13×106m/s 2He 3N+n→B+He。