2013-2014高中物理 第三章 核反應(yīng)與核能滾動檢測 教科版選修

滾動檢測(三)核反應(yīng)與核能(時(shí)間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，共56分)1物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，任何理論和學(xué)說的建立都離不開實(shí)驗(yàn)，下面有關(guān)物理理論或?qū)W說關(guān)系的說法中正確的是()A粒子散射實(shí)驗(yàn)表明了原來具有核式結(jié)構(gòu)B光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光具有粒子性C電子的發(fā)現(xiàn)表明了原子不是構(gòu)成物質(zhì)的最小微粒D天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了玻爾原子理論解析選項(xiàng)A、B、C的描述是正確的、弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)了玻爾原子理論，D錯(cuò)答案ABC2一個(gè)氡核Rn衰成釙核Po并放出一個(gè)粒子，其半衰期為3.8天.1 g氡經(jīng)過7.6天衰變掉氡的質(zhì)量，以及Rn衰變成的過程放出的粒子是()A0.25 g，粒子 B0.75 g，粒子C0.25 g，粒子 D0.75 g，粒子解析7.6天是兩個(gè)半衰期，剩下的質(zhì)量占原來的，1 g氡衰變掉的質(zhì)量為0.75 g，又由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知 ，放出的粒子質(zhì)量數(shù)是4，核電荷數(shù)2，該粒子是粒子，因而B對答案B3一塊含鈾的礦石質(zhì)量為M，其中鈾元素的質(zhì)量為m，鈾發(fā)生一系列衰變，最終生成物為鉛，已知鈾的半衰期為T，那么下列說法中正確的有()A經(jīng)過兩個(gè)半衰期后，這塊礦石中基本不再含有鈾了B經(jīng)過兩個(gè)半衰期后，原來所含的鈾元素的原子核有發(fā)生了衰變C經(jīng)過三個(gè)半衰期后，其中鈾元素的質(zhì)量還剩D經(jīng)過一個(gè)半衰期后，該礦石的質(zhì)量剩下解析經(jīng)過兩個(gè)半衰期后礦石中剩余的鈾應(yīng)該還有，經(jīng)過三個(gè)半衰期后還剩.因?yàn)樗プ儺a(chǎn)物大部分仍然留在該礦石中，所以礦石質(zhì)量沒有太大的改變本題選C.答案C4原子核U經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍薚h，繼而經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍薖a，再經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍薝，放射性衰變、和依次為()A衰變、衰變和衰變B衰變、衰變和衰變C衰變、衰變和衰變D衰變、衰變和衰變解析U,Th，質(zhì)量數(shù)少4，電荷數(shù)少2，說明為衰變，Th,Pa，質(zhì)子數(shù)加1，說明為衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子.Pa,U，質(zhì)子數(shù)加1，說明為衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子答案A5下列說法正確的是()A任何元素都具有放射性B同一元素，單質(zhì)具有放射性，化合物可能沒有C元素的放射性與溫度無關(guān)D放射性就是該元素的化學(xué)性質(zhì)解析原子序數(shù)大于83的所有元素都有放射性，小于等于83的元素有的就沒有放射性，所以A錯(cuò)；放射性是由原子核內(nèi)部因素決定的，與該元素的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，所以C對，B、D錯(cuò)，故選C.答案C6以下說法中正確的是()A原子中含有帶負(fù)電的電子，所以原子帶負(fù)電B原子核中的質(zhì)子數(shù)一定跟核外電子數(shù)相等C用粒子轟擊氮、氟、鈉、鋁等元素的原子核都可以打出質(zhì)子，因此人們斷定質(zhì)子是原子核的組成部分D絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于原子核的電荷量跟質(zhì)子的電荷量之比，因而原子核內(nèi)還存在一種不帶電的中性粒子解析原子中除了帶負(fù)電的電子外，還有帶正電的質(zhì)子，整個(gè)原子可能呈電中性，故A錯(cuò)；對于中性原子來說原子核中的質(zhì)子數(shù)才跟核外電子數(shù)相等，故B不確切；正是用粒子轟擊原子核的實(shí)驗(yàn)才發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故C正確；因?yàn)榻^大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于原子核的電荷量跟質(zhì)子的電荷量之比，才確定原子核內(nèi)必還有別的中性粒子存在，故D正確答案CD7美國科研人員正在研制一種新型鎳銅長效電池，它是采用半衰期長達(dá)100年的放射性同位素鎳63和銅兩種金屬作為長壽命電池的材料，利用鎳63發(fā)生衰變時(shí)釋放電子給銅片，把鎳63和銅片做電池兩極外接負(fù)載為負(fù)載提供電能下面有關(guān)該電池的說法正確的是：()A鎳63的衰變方程是NieCuB鎳63的衰變方程是NieCuC外接負(fù)載時(shí)鎳63的電勢比銅片高D該電池內(nèi)電流方向是從鎳到銅片解析鎳63和銅片作為電池兩極，由于鎳63發(fā)生衰變釋放電子給銅片，故在電池內(nèi)部電子由鎳63移到銅片，鎳63應(yīng)為電池的正極答案BC8下列關(guān)于天然放射現(xiàn)象的說法正確的是()A放射性元素的原子核內(nèi)的核子有半數(shù)發(fā)生變化所需的時(shí)間就是半衰期B放射性物質(zhì)放出的射線中，粒子動能很大，因此貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很強(qiáng)C當(dāng)放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時(shí)，將發(fā)生衰變D放射性的原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核從高能級向低能級躍遷時(shí)，輻射出射線解析半衰期是指放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所用的時(shí)間，故A錯(cuò)誤；、三種射線中，粒子速度最小，其貫穿本領(lǐng)最小，故B錯(cuò)誤；衰變的原因是原子核內(nèi)部的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生了電子，故C錯(cuò)誤；衰變后產(chǎn)生的新核從高能級向低能級躍遷時(shí)，釋放能量，輻射出射線，故D正確答案D二、非選擇題(本題共4小題，共44分)9(9分)2011年3月11日，當(dāng)?shù)貢r(shí)間14時(shí)46分，大自然驟然間露出猙獰面目，一場9.0級劇烈地震襲擊了日本地震之后則是海嘯， 3月11日，東京電力公司福島第一核電站自動停止運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著一號機(jī)組、三號機(jī)組、二號機(jī)組和四號機(jī)組的相繼爆炸和起火，“核危機(jī)”的陰云籠罩日本列島乃至整個(gè)世界如圖1-所示放射性劑量的標(biāo)準(zhǔn)單位叫做西弗，定義是每千克人體組織吸收1焦耳能量(放射過程中釋放的能量)為1西弗.1西弗1 000毫西弗；1毫西弗1 000微西弗雷姆(rem)是測量輻射對人體傷害的劑量的單位，1雷姆(rem)0.01 J/kg. 1雷姆(rem)_西弗_毫西弗_微西弗圖1答案1021010410(11分)一小瓶含有某種放射性同位素的溶液，每分鐘衰變6 000次，將它注射到某人的血液中，經(jīng)過15 h后從此人身上取出10 mL的血液，測得每分鐘有2次衰變，已知這種同位素的半衰期為5 h，試計(jì)算這個(gè)人血液的總體積為多少？解析根據(jù)放射性元素的衰變規(guī)律可知，放射性元素在單位時(shí)間內(nèi)的衰變數(shù)量與放射性元素的含量成正比，設(shè)原來溶液中放射性同位素的含量為m0，經(jīng)過15 h后變?yōu)閙，則mm0.設(shè)取出10 mL的血液中放射性同位素的質(zhì)量為m，人體內(nèi)的血液體積為V，如果認(rèn)為含放射性的溶液在血液中是均勻分布的則有，故VV，又由單位時(shí)間衰變數(shù)量與放射性物質(zhì)的含量成正比即所以VV×10 mL3.75×103 mL.答案3.75×103 mL11(12分)1930年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)釙放出的射線貫穿能力極強(qiáng)，它甚至能穿透幾厘米厚的鉛板，1932年，英國年輕物理學(xué)家查德威克用這種未知射線分別轟擊氫原子和氮原子，結(jié)果打出一些氫核和氮核若未知射線均與靜止的氫核和氮核正碰，測出被打出的氫核最大速度為vH3.5×107 m/s，被打出的氮核的最大速度vN4.7×106 m/s，假定正碰時(shí)無機(jī)械能損失，設(shè)未知射線中粒子質(zhì)量為m，初速為v，質(zhì)子的質(zhì)量為m.(1)推導(dǎo)被打出的氫核和氮核的速度表達(dá)式；(2)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，推算出未知射線中粒子的質(zhì)量m與質(zhì)子的質(zhì)量m之比(已知氮核質(zhì)量為氫核質(zhì)量的14倍)解析(1)碰撞滿足動量守恒和機(jī)械能守恒，與氫核碰撞時(shí)有mvmv1mHvH，mv2mvmHv解之得vHv，同理可得vNv.(2)由上面可得，代入數(shù)據(jù)得1.016 5.答案見解析12(12分)如圖2-所示，在xOy平面上，一個(gè)以原點(diǎn)O為中心、半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在著一勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于xOy平面向內(nèi)在O處原來靜止著一個(gè)具有放射性的原子核N(氮)，某時(shí)刻該核發(fā)生衰變，放出一個(gè)正電子和一個(gè)反沖核已知正電子從O點(diǎn)射出時(shí)沿x軸正方向，而反沖核剛好不會離開磁場區(qū)域，正電子電荷量為e.不計(jì)重力影響和粒子間的相互作用圖2(1)試寫出N的衰變方程；(2)求正電子離開磁場區(qū)域時(shí)的位置解析(1)NCe.(2)設(shè)正電子質(zhì)量為m1，速度為v1，軌道半徑為R1，反沖核質(zhì)量為m2，速度為v2，軌道半徑為R2.如圖所示，正電子電荷量為e，反沖核電荷量q6e.據(jù)動量守恒定律，有m1v1m2v2，正電子的軌道半徑R1，反沖核的軌道半徑R2，據(jù)題意知R2，由以上各式得R13R，設(shè)正電子離開磁場區(qū)域的位置坐標(biāo)為(x，y)，由幾何關(guān)系得x2y2R2，x2(3Ry)2(3R)2，解得xR，yR.答案見解析