2022年高中物理第章原子核章末综合测评教科版选修- .pdf

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1、1 第 3 章 原子核(时间： 60 分钟满分： 100 分) 一、选择题 ( 本题共 8 小题，每小题6 分，共 48 分，在每小题给出的5 个选项有 3项符合题目要求选对1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 6 分，每选错 1 个扣 3 分，最低得分为0 分 ) 1在人类认识原子与原子核结构的过程中，符合物理学史的是( ) A查德威克通过实验证实了卢瑟福关于中子的猜想是正确的B汤姆孙首先提出了原子的核式结构学说C居里夫人首先发现了天然放射现象D卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子E贝克勒尔首先发现了天然放射现象【答案】ADE 2典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个中

2、子：235 92U10n144 56Ba8936Krx10n，铀235 质量为m1， 中子质量为m2， 钡 144 质量为m3， 氪 89 的质量为m4， 下列说法正确的是( ) A该核反应类型属于人工转变B该反应放出能量(m12m2m3m4)c2Cx的值是 3 D该核反应比聚变反应对环境的污染少E该核反应属于核裂变，比聚变反应对环境的污染重【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235 92U10n144 56Ba8936Krx10n 中根据质量数守恒，有：235114489x，解得：x3；根据爱因斯坦质能方程，该反应放出能量为：Emc2(m1m2m3m43m2)c2(

3、m1m3m42m2)c2，故 B、C正确；该核反应生成两种放射性元素，核污染较大，故D错误， E正确【答案】BCE 3科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：XY42He31H4.9 MeV 和21H31H42HeX 17.6 MeV，下列表述正确的有( ) AX是中子BY的质子数是3，中子数是6 C两个核反应都没有质量亏损D氘和氚的核反应是核聚变反应E两个核反应都有核能释放，因此都有质量亏损【解析】根据质子数守恒和质量数守恒可知X 是中子， A 正确； Y 的质子数为3，中子数为 3，B错误；聚变放出能量，由质能方程可知一定有质量亏损，该反应为核聚变反应，C错

4、误， D 、E正确名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 2 【答案】ADE 4(2016青岛二中检测) 下列说法正确的是( ) A自由核子结合成原子核时，一定遵守质量守恒B在发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量C发生核反应时，若反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应D发生核反应时，若反应前的总质量小于反应后的总质量，这个反应必定吸收能量E不论哪种核反应，都遵守质量数守恒和电荷数

5、守恒【解析】当自由核子结合成原子核时，一定存在质量亏损；核反应前后一般存在质量的变化，若质量减少则放出能量，反之吸收能量，由此知C、D正确， A、B错误由核反应规律知 E项正确【答案】CDE 5放射性元素238 92U衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成210 83Bi ，而210 83Bi 可以经一次衰变变成210aX(X 代表某种元素 ) ，也可以经一次衰变变成b81Tl ，210aX和b81T1 最后都变成206 82Pb，衰变路径如图1 所示则 ( ) 图 1 Aa84 Bb206 C.210 83Bi210aX是 衰变，210 83Bib81Tl 是 衰变D.210 83Bi21

6、0aX是 衰变，210 83Bib81Tl 是 衰变E.b81Tl 经过一次 衰变变成206 82Pb 【解析】由210 83Bi210aX，质量数不变， 说明发生的是 衰变， 同时知a84. 由210 83Bib81Tl 是核电荷数减2，说明发生的是 衰变，同时知b206，由206 81Tl 206 82Pb发生了一次 衰变【答案】ABC 6下列说法中正确的是( ) 【导学号： 11010057】A太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应B中等核的平均结合能比重核的平均结合能大，所以重核裂变要放出能量C只要有核反应发生，就一定会释放出核能D轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数小于质子数

7、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 3 E轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数大于质子数【解析】太阳的能量来自轻核聚变放出的能量，A正确中等核的平均结合能比重核的平均结合能大，B正确核反应是否释放能量取决于反应前后是否发生了质量亏损，C错误随核子数增加，若只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多，D错误， E正确【答案】ABE 7“

8、轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，即原子核俘获一个核外电子核内一个质子变为中子，原子核衰变成一个新核，并且放出一个中微子( 其质量小于电子质量且不带电 ) 若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”( 电子的初动量可不计) ， 则 ( ) A生成的新核与衰变前的原子核质量数相同B生成新核的核电荷数增加C生成的新核与衰变前的原子核互为同位素D生成的新核与中微子的动量大小相等E在发生“轨道电子俘获”的过程中，系统动量守恒【解析】质子与中子的质量数相同，所以发生“轨道电子俘获”后新核与原核质量数相同， A正确；新核质子数减少，故核电荷数减少，B错误；新核与原核质子数不同，不能称它们互为同位素，

9、C错误；以静止原子核及被俘获电子为系统，系统动量守恒，系统初动量为零，所以生成的新核与中微子的动量大小相等，方向相反，D、E正确【答案】ADE 8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 (11H)结合成 1 个氦核 (42He)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 ( ) 粒子名称质子 p 粒子电子 e 中子 n 质量 /u1.007 34.001 50.000 551.008 7 A.核反应方程式为411H42He 201e B核反应方程式为411H42He 2 01e C4

10、 个氢核结合成1 个氦核时的质量亏损约为0.026 6 u D4 个氢核聚变反应过程中释放的能量约为24.8 MeV E四个氢核聚变反应过程中释放的能量约为24.8 J 【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， E错误【答案】ACD 二、非选择题(本题共 5 小题，共 52 分) 9(6 分) 由图 2 所示可得出结论质子和中子的质量之和_氘核的质量，氘核分名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页

11、 - - - - - - - - - 4 解为质子和电子时要_能量图 2 【解析】由图可以看出， 氘核分解为质子和中子的过程中是吸收能量的，因此两个核子质量之和大于氘核的质量【答案】大于吸收10(6 分) 放射性同位素14C可用来推算文物的“年龄”.14C 的含量每减少一半要经过约 5 730 年某考古小组挖掘到一块动物骨骼，经测定14C还剩余 1/8 ，推测该动物生存年代距今约为 _年【解析】设放射性同位素14C在活体动物骨骼中的原有质量为m0. 被挖掘的动物骨骼中的剩余质量为m，根据半衰期公式得mm012n，因为m18m0，故有18m0m012n，即n3；又因为ntT，所以tnT5 730

12、3 年17 190 年【答案】17 190 11(10 分)1926 年美国波士顿的内科医生卢姆加特等首次应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时间，被誉为“临床核医学之父”氡的放射性同位素有27 种，其中最常用的是222 86Rn.222 86Rn经过m次 衰变和n次 衰变后变成稳定的206 82Pb. (1) 求m、n的值；(2) 一个静止的氡核(222 86Rn)放出一个 粒子后变成钋核(218 84Po)已知钋核的速度v1106 m/s ，求 粒子的速率【解析】(1)4m222206，m4 86822mn，n4. (2) 由动量守恒定律得mvmPov0 解得v5.45107 m/

13、s. 【答案】(1)4 4 (2)5.4 5107 m/s 12(14 分) 为测定某水库的存水量，将一瓶放射性同位素溶液倒入水库中，已知这杯溶液每分钟衰变8107次，这种同位素的半衰期为2 天， 10 天以后从水库取出1 m3的水，并测得每分钟衰变10 次，求水库的存水量为多少？【导学号： 11010058】【解析】由每分钟衰变次数与其质量成正比出发，运用半衰期知识可求出存水量名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 5

14、 设放射性同位素原有质量为m0,10 天后其剩余质量为m，水库存水量为Q,10 天后每立方米水中放射性元素的存量为mQ，由每分钟衰变次数与其质量成正比m0m/Q810710，即10Q8107mm0，由半衰期公式得：mm012tT由以上两式联立代入数据得10Q810712102125解得水库的存水量为Q2.5 105 m3. 【答案】2.5 105 m313(16 分)31H的质量是 3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是1.008 665 u 则：(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？

15、(3) 如果这些能量是以光子形式放出的，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核反应方程式是11H210n31H，反应前各核子总质量为mp2mn1.007 277 u21.008 665 u3.024 607 u 反应后新核的质量为mH3.016 050 u 质量亏损为m3.024 607 u3.016 050 u0.008 557 u 因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应为放出能量的反应释放的核能为Em931.5 MeV 0.008 557931.5 MeV 7.97 MeV. (2) 氚核的结合能即为E7.97 MeV 它的比结合能为E32.66 MeV. (3) 放出光子的频率为Eh7.971061.6 10196.631034 Hz 1.921021 Hz. 【答案】(1) 释放核能7.97 MeV (2)7.97 MeV 2.66 MeV (3)1.92 1021 Hz 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -