高中物理 第四章 原子核章末质量评估 粤教版选修35

第四章 原子核 章末质量评估(四) (时间：90分钟　满分：100分) 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，选错或不答的得0分) 1．一个放射性原子核，发生一次β衰变，则它的(　　) A．质子数减少一个，中子数不变 B．质子数增加一个，中子数不变 C．质子数增加一个，中子数减少一个 D．质子数减少一个，中子数增加一个 解析：发生一次β衰变，原子核里有一个中子变为一个质子和一个电子，即n→H＋e. 答案：C 2．某种元素不同同位素的原子核内，中子数N与原子核质量数A的关系是(　　) 解析：同位素的质子数相同，中子数不同，而质量数等于质子数加中子数，设质子数为M，则有：A＝N＋M，所以C正确． 答案：C 3．如图所示，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，下列判断正确的是(　　) A．a为α射线、b为β射线 B．a为β射线、b为γ射线 C．若增大放射源的温度，则其半衰期减小 D．若增大放射源的温度，则其半衰期增大 解析：α射线为氦核，带正电， β射线为电子流，带负电， γ射线为高频电磁波，故根据电荷所受电场力特点可知：a为β射线、b为γ射线、c为α射线，故A错误B正确；半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故CD错误． 答案：B 4．原子核X与氘核H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知(　　) A．A＝2，Z＝1　　　 B．A＝2，Z＝2 C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2 解析：写出核反应方程：X＋H→He＋H，由质量数守恒和电荷数守恒，列方程：A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，解得：A＝3，Z＝2，故答案为D. 答案：D 5．某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为(　　) A．1.4天 B．7.6天 C．5.7天 D．3.8天 解析：有的原子核发生了衰变，即有的原子核未发生衰变．据m＝m0，代入数据解得： t＝3 T＝11.4天， 即T＝3.8天．故ABC错误，D正确． 答案：D 6.U经过m次α衰变和n次β衰变，变成 82Pb，则(　　) A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4 C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18 解析：本题考查了原子核衰变的规律，解题的关键是抓住原子核发生α衰变和β衰变时原子核质量数和电荷数的变化规律，在此基础上进行有关计算，原子核每发生一次α衰变，质量数减少4，电荷数减少2；每发生一次β衰变，质量数不变，电荷数增加1.比较这两种原子核，质量数减少28，说明发生了7次α衰变，电荷数应减少14，而电荷数减少10，说明发生了4次β衰变，B项正确． 答案：B 7．原子核聚变可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，并放出能量．这几种反应的总效果可以表示为6H→kHe＋dH＋2n＋43.15 MeV，由平衡条件可知(　　) A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2 C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3 解析：由质量数守恒和电荷数守恒，分别有4k＋d＝10，2k＋d＝6，解得k＝2，d＝2.正确选项为B. 答案：B 8．关于原子核及其变化，下列说法中正确的是(　　) A．衰变和裂变都能自发的发生 B．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分 C．升高温度可以使放射性元素的半衰期缩短 D．同种放射性元素在化合物中的半衰期与单质中的半衰期相等 解析：衰变能自发发生，裂变不能自发发生，故A错误；β衰变是原子核中的中子转化为质子同时产生电子的过程，但电子不是原子核的组成部分，故B错误；元素原子核的半衰期是由元素本身决定，与元素所处的物理和化学状态无关，故C错误，D正确． 答案：D 9．静止的氡核Rn放出α粒子后变成钋核Po，α粒子动能为Eα.若衰变放出的能量全部变为反冲核和α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 C.· D.· 解析：由于动量守恒，反冲核和α粒子的动量大小相等，由Ek＝∝，它们的动能之比为4∶218，因此衰变释放的总能量是Eα，由质能方程得质量亏损是·. 答案：C 10．放射性元素U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成Bi，而Bi可以经一次衰变变成X (X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成Tl, X和Tl最后都变成Pb，衰变路径如图所示．则下面说法错误的是(　　) A．a＝84 B．b＝206 C．①是β衰变， ②是α衰变 D．①是α衰变，②是β衰变 解析：Bi经过①变化为X，质量数没有发生变化，为β衰变，即： Bi→X＋e，故a＝84, Bi经过②变化为Tl，核电荷数少2，为α衰变，即： Bi→Tl＋He，故b＝206，故ABC正确、D错误． 答案：D 二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分) 11．某放射性元素的原子核发生2次α衰变和6次β衰变，关于它的原子核的变化，下列说法中正确的是(　　) A．核子数减小8 B．质子数减小2 C．质子数增加2 D．中子数减小10 解析：设该原子核的质量数(核子数)为m，电荷数(质子数)为n，衰变后的质量数为x，电荷数为y，则有：m＝x＋8，n＝－6＋4＋y，由此可知衰变后核子数减小8，质子数增加2，中子数减小10，故B错误，A、C、D正确． 答案：ACD 12．下列核反应方程及其表述中正确的是(　　) A.Na→Mg＋e 是原子核的β衰变 B.He＋H→He＋H 是原子核的α衰变 C.He＋Al→P＋n 是原子核的人工转变 D.U＋n→Kr＋Ba＋3n是重核的裂变反应 解析：A是β衰变方程，故A正确；B是轻核聚变方程，故B错误；C是原子核的人工转变方程，故C正确；D是重核的裂变反应，故D正确． 答案：ACD 13．核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是(　　) A．碘131释放的β射线由氦核组成 B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量大于可见光光子能量 C．与铯137相比，碘131衰变更慢 D．铯133和铯137含有相同的质子数 解析：该题综合考查了衰变规律和同位素的相关问题，原子核中不包含β射线，A错；γ光子的能量大于可见光光子的能量，B正确；铯137的半衰期长，衰变更慢，C错；铯133和铯137是同位素，含有相同的质子数，D选项正确． 答案：BD 14．2017年1月9日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖．大多数原子核发生核反应的过程中都伴随中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β衰变等．下列关于核反应的说法正确的是(　　) A.Th衰变为Rn，经过3次α衰变，2次β衰变 B.H＋H→He＋n是α衰变方程， Th→Pa＋e是β衰变方程 C.U＋n→Pa＋Kr＋3n是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程 D．高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为N＋He→O＋H 解析：在α衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，在β衰变的过程中，电荷数多1，质量数不变，设经过m次α衰变，n次β衰变，根据电荷数和质量数守恒可知， 2m－n＝4, 4m＝12，解得m＝3，n＝2，故A正确； H＋H→He＋n是核聚变方程，Th→Pa＋e是β衰变方程，U＋n→Ba＋Kr＋3n是裂变反应方程，不是氢弹的核反应方程，故BC错误；高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为＋He→O＋H，故D正确． 答案：AD 三、非选择题(本题共4小题，共54分．把答案填在题中的横线上或按题目要求作答．解答时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．答案中必须明确写出数值和单位) 15．(12分)完成下列核反应方程，并指出核反应的类型． (1)He＋________→He＋H，是________变． (2)Na→Mg＋________，是________变． (3)Na＋________→Na＋H，是________变． (4) 92U＋n→ 56Ba＋Kr＋3______，是______变． 解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可判断粒子种类． 答案：(1)H　聚　(2)e　β衰　(3)H　人工转　(4)n　裂 16．(12分)(1)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108 K时，可以发生“氦燃烧”．完成“氦燃烧”的核反应方程为：He＋______→Be＋γ. (2)Be是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16 s．一定质量的Be，经7.8×10－16 s后所剩Be占开始时的__________________． (3)一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程式为____________．该反应放出的能量为Q，则氘核的平均结合能为______． (4)太阳内部不停地进行着热核反应(氢聚变为氦)，同时释放出巨大的能量．太阳能的特点之一是不________环境，太阳能电池是根据在半导体中发生的________效应制成的． 解析：(1)根据电荷数、质量数守恒，未知粒子的质量数为4，电荷数为2，为He. (2)半衰期为2.6×10－16 s，经7.8×10－16 s，即3个半衰期，根据＝＝知，剩余Be占开始时的＝12.5%. (3)由质量数与核电荷数守恒可知，核反应方程式为： n＋H→H；氘核的平均结合能为； (4)太阳内部不停地进行着热核反应(氢聚变为氦)，同时释放出巨大的能量．太阳能的特点之一是不污染环境，太阳能电池是根据在半导体中发生的光电效应制成的． 答案：(1)He　 (2)12.5%　 (3)n＋H→H　　(4)污染　光电 17．(14分)山东烟台海阳核电站项目，一期工程和2号常规岛正在进行设备安装，一期工程规划建设两台125万千瓦AP1000核电机组．如果铀235在中子的轰击下裂变为Sr和Xe，质量mU＝235.043 9 u，mn＝1.008 7 u，mSr＝89.907 7 u，mXe＝135.907 2 u，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1. (1)写出裂变方程； (2)求出一个铀核裂变放出的能量； (3)若铀矿石的浓度为3%，一期工程建成后，一年将消耗多少吨铀矿石？ 解析：(1)U＋n→Sr＋Xe＋10n. (2)裂变过程的质量亏损Δm＝mU＋mn－mSr－mXe－10mn＝0.1507 u， 释放的能量ΔE＝Δmc2＝0.1507×931MeV≈140.3 MeV. (3)核电站一年的发电量E＝Pt＝2×125×107×365×24×60×60 J＝7.884×1016 J， 由E＝NΔE＝NAΔE，得m＝＝ g≈4.57×107 g＝45.7 t. 答案：(1)U＋n→Sr＋Xe＋10n (2)140.3 MeV　(3)45.7 t 18．(16分)1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了太阳能汽车，该车是以太阳能电池将所接受的太阳光能转化为电能而提供给电动机来驱动的．已知车上太阳能电池接收太阳光能的板面面积为8 m2，正对太阳能产生120 V的电压，并对车上的电动机提供10 A的电流，电动机的直流电阻为4 Ω，而太阳光照射到地面处时单位面积上的辐射功率为103 W/m2. (1)太阳光的能量实际上是由质子所参与的一系列反应所产生的，即在太阳内部持续不断地进行着热核反应，4个质子聚变为1个氦核(He)，写出核反应方程； (2