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1、第十九章 单元测试题一、选择题（本题共8小题，每小题6分，共计48分）1质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)（ ）A(m1m2m3)c B(m1m2m3)cC(m1m2m3)c2 D(m1m2m3)c22下列表示重核裂变的方程是（ ）AHHHen BPSieCNHeOH DUnSrXe10n3核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌症的风险。已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为P
2、uXHe，下列有关说法正确的是（ ）AX原子核中含有92个中子B100个Pu经过24100年后一定还剩余50个C由于衰变时释放巨大能量，根据Emc2，衰变过程总质量增加D衰变发出的放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力4一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为，则下列说法正确的是（ ）AX是原子核中含有86个中子BX是原子核中含有141个核子C因为裂变释放能量，根据Emc2，所以裂变后的总质量数增加D因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少5如图1所示，为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放射的射线轰击铍时会产生粒子流a，用粒子流a轰击石蜡时
3、，会打出粒子流b，经研究知道（ ）Aa为中子，b为质子Ba为质子，b为中子Ca为射线，b为中子Da为中子，b为射线6关于核电站和核辐射，下列说法中正确的是（ ）A核反应堆发生的是轻核聚变反应B核反应堆发生的是重核裂变反应C放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关D放射性同位素的半衰期长短与地震、风力等外部环境有关7氦3与氘的核聚变发电不产生温室气体，不产生放射性物质，是一种十分清洁、安全和环保的能源，开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义。该核反应可表示为HeHLiX(X表示某种粒子)，若He、H和Li的质量分别为m1、m2、m3，则下列选项正确
4、的是（ ）AX为中子B这种核反应在月球上可自发进行C高速的X粒子可以用来工业探伤D该反应释放的核能E(m1m2m3)c28一静止的铝原子核Al俘获一速度为1.0107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核Si*，下列说法正确的是（ ）A核反应方程为pAlSi*B核反应过程中系统动量守恒C核反应过程中系统能量不守恒D硅原子核速度的数量级为105m/s，方向与质子初速度的方向一致二、填空题（本题共小题，共14分）9（6分）一个氘核和一个氚核结合成氦时，释放的核能为E，阿伏加德罗常数为NA，则4克氘核与6克氚核完全反应，发生的质量亏损是_。 10（8分）潮汐能属于无污染能源，但能量的转化率较低，
5、相比之下，核能是一种高效的能源。（1）在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳，如图2a。结合图2b可知，安全壳应当选用的材料是_。（2）核反应堆中的核废料具有很强的放射性，目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中，然后_。A沉入海底 B放至沙漠C运到月球 D深埋地下三、解答题（本题共3小题，共38分）11（12分）太阳内部四个质子聚变成一个粒子，同时发射两个正电子和两个没有静止质量的中微子。若太阳辐射能量的总功率P，质子、氦核、正电子的质量分别为mp、mHe、me，真空中光速为c求t时间内参与核反应的质子数。12（12分）一个静止的氮核N俘获一个速
6、度为2.3107m/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，B的速度是106m/s，B、C两原子核的电荷数之比为5:2。求：(1)C为何种粒子？(2)C核的速度大小。13（14分）如图3所示，在直角坐标系虚线以下区域内有磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，虚线平行于x轴，虚线与x轴相距为h。某一时刻静止于坐标原点的原子核X发生衰变，粒子沿x轴方向射入磁场，射出磁场时与x轴正方向的夹角为120。已知粒子质量为m，电荷量为 2，剩余核的质量为M。设衰变过程中释放的核能全部转化为粒子和剩余核的动能，求原子核X的质量。参考
7、答案1C解析 Emc2，其中m(m1m2m3)，则E(m1m2m3)c2 ，选项C正确，A、B、D错误。2D解析 HHHen是轻核聚变；PSie是产生正电子的方程；NHeOH是原子人工核反应；UnSr 54Xe10n是重核裂变。综上可知，选项D正确。3D 解析 根据核反应方程遵循的规律，X原子核中含有92个质子，235个核子，143个中子，选项A错误。半衰期是对大量原子核衰变的统计规律，100个Pu经过24 100年后不一定还剩余50个，选项B错误；由于衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量不变，放出粒子的质量和生成新核的质量之和小于衰变前核的质量，选项C错误；衰变发出的放射线是波长很短的光子，具
8、有很强的穿透能力，选项D正确。4A 解析 由质量数守恒和电荷数守恒知：2351a9421，92b38，解得：a =140， b =54，其中a是X的质量数，b为X的电荷数，X核中的中子数为：ab1405486， 选项A正确、选项B错误；裂变释放能量，由质能关系可知，其总质量减小，但质量数守恒，选项C、D错误。5A 解析 射线轰击铍时会产生粒子流a为中子，而石蜡中含有大量氢原子（质子），轰击石蜡的不可见射线应该是质子，选项A正确。6BC解析核反应堆发生的是重核裂变反应，选项A错误，B正确；放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关，选项C正确，D错误。7AD 解析 由电荷数守恒和
9、质量数守恒可得X为n，选项A正确；轻核聚变又称热核反应，必须在高温下进行，不能在月球上自发进行，选项B错误；能够用来工业探伤的是射线，并非高速中子流，选项C错误；由质能方程可知，该反应释放的核能E(m1m2m3mn)c2(m1m2m3)c2，选项D正确。8ABD 解析 核反应方程为pAlSi*，选项A正确；核反应过程中系统动量守恒、能量守恒，选项B正确、C错误；由动量守恒定律得0m1v1m2v2，即0110728v2，解得v20.036107m/s3.6105m/s，选项D正确。9 解析 4克的氘核和6克的氚核的摩尔数都是2，因此原子核数均为2NA，由于一个氘核和一个氚核结合成氦时，释放的核能
10、为E，故释放总能量为E2NAE，而Emc2，。10（1）混凝土（2）D解析（1）从图b可以看出，射线和射线穿透能力很强，可以穿透几毫米厚的铅板，但不能穿透混凝土。（2）放射性元素的半衰期长，污染性强，应深埋地下。11 解析 核反应放出的能量E=mc2=(4mp-2me-mHe)c2 设t时间内参与核反应的质子数为n，依题意，Pt=nE /4 解得 12（1）粒子(氦原子核He) （2）3106m/s解析（1）静止的氮核N俘获一个速度为2.3107m/s的中子生成一个复核A，复核A质量数为15，B的质量数是11，则C核的质量数是4。 根据B、C两原子核的电荷数之比为5：2可知C核的电荷数为2。 所以C为粒子(氦原子核He) 。 （2）设中子质量为m，B的质量为11m，C的质量为4m。由动量守恒定律：mv11mvB4mvC，解得vC3106m/s。 13 (mM)解析设X衰变时放出的粒子的速度为v，在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，则由几何关系可得rrsin30h 由牛顿第二定律得2eBvm 由两式解得v 设衰变后新核的速率为v，由动量守恒定律得mvMv0 由解得v 衰变过程中释放的能量为EmvMv2 由爱因斯坦质能方程得质量亏损m 故原子核X的质量为mXmMm(mM)
