2019-2020年高中物理第十九章原子核檢測新人教版.doc
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2019-2020年高中物理第十九章原子核檢測新人教版 一、選擇題(本大題共7個小題,每小題7分,共49分。在每小題給出的四個選項中,至少有一個選項是正確的,全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有錯選或不答的得0分) 1.下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和原子核的說法中正確的是( ) A.玻爾在α粒子散射實驗的基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 B.天然放射性元素在衰變過程中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)均守恒,其放射線在磁場中不偏轉(zhuǎn)的是γ射線 C.中性原子的核電荷數(shù)等于核外的電子數(shù) D.愛因斯坦提出了質(zhì)能方程,從而可求出原子核的結(jié)合能 解析:盧瑟福分析α粒子散射實驗的現(xiàn)象提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,A錯誤;γ射線不帶電,在磁場和電場中都不偏轉(zhuǎn),B正確;中性原子的核電荷數(shù)等于核外電子數(shù),故C正確;愛因斯坦提出質(zhì)能方程從而可求出原子核的結(jié)合能,D正確。 答案:BCD 2.(xx丹東聯(lián)考)“朝核危機(jī)”引起全球矚目,其焦點(diǎn)就是朝鮮核電站采用輕水堆還是重水堆。重水堆核電站在發(fā)電的同時還可以生產(chǎn)出可供研制核武器的钚239(Pu),這種钚239可由鈾239(U)經(jīng)過n次β衰變而產(chǎn)生,則n為( ) A.2 B.239 C.145 D.92 解析:β衰變規(guī)律是質(zhì)量數(shù)不變,質(zhì)子數(shù)增加1。Pu比U質(zhì)子數(shù)增加2,所以發(fā)生2次β衰變,A對。 答案:A 3.如圖1所示,x為未知的放射源,L為薄鋁片,計數(shù)器對α粒子、β粒子、γ光子均能計數(shù)。若在放射源和計數(shù)器之間加上L后,計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小,在L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場,計數(shù)器的計數(shù)率不變,則x可能是( ) 圖1 A.α、β和γ的混合放射源 B.純α放射源 C.α和γ的放射源 D.純γ放射源 解析:在放射源和計數(shù)器之間加上鋁片后,計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小,說明射線中有穿透力很弱的粒子,即α粒子,在鋁片和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場,計數(shù)器的計數(shù)率不變,說明穿過鋁片的粒子中無帶電粒子,故只有γ射線。因此放射源可能是α和γ的放射源。故選C。 答案:C 4.中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時,質(zhì)量虧損為Δm,相應(yīng)的能量ΔE=Δmc2=2.2 MeV是氘核的結(jié)合能。下列說法正確的是( ) A.用能量小于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時,氘核不能分解為一個質(zhì)子和一個中子 B.用能量等于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時,氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子,它們的動能之和為零 C.用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時,氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子,它們的動能之和為零 D.用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時,氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子,它們的動能之和不為零 解析:氘核分解為一個質(zhì)子和一個中子時,所需吸收的能量不能小于其結(jié)合能2.2 MeV,故A對;光子照射氘核時,光子和氘核組成的系統(tǒng)總動量不為零,由動量守恒定律得,光子被氘核吸收后,分解成的質(zhì)子和中子的總動量不為零,故總動能也不為零,所以把氘核分解為質(zhì)子和中子所需的能量應(yīng)大于2.2 MeV,故D對,B、C錯。 答案:AD 5.帶電粒子進(jìn)入云室會使云室中的氣體電離,從而顯示其運(yùn)動軌跡。如圖2是在有勻強(qiáng)磁場云室中觀察到的粒子的軌跡,a和b是軌跡上的兩點(diǎn),勻強(qiáng)磁場B垂直紙面向里。該粒子在運(yùn)動時,其質(zhì)量和電荷量不變,而動能逐漸減少,下列說法正確的是( ) A.粒子先經(jīng)過a點(diǎn),再經(jīng)過b點(diǎn) 圖2 B.粒子先經(jīng)過b點(diǎn),再經(jīng)過a點(diǎn) C.粒子帶負(fù)電 D.粒子帶正電 解析:由r=知,v減小則r減小,故粒子先經(jīng)過a點(diǎn),再經(jīng)過b點(diǎn),故A正確,B錯誤;由左手定則知,粒子帶負(fù)電,故C正確,D錯誤。 答案:AC 6.(xx忻州月考)核電站核泄漏的污染物中含有碘131和銫137。碘131的半衰期約為8天,會釋放β射線;銫137是銫133的同位素,半衰期約為30年,發(fā)生衰變時會輻射γ射線。下列說法正確的是( ) A.碘131釋放的β射線由氦核組成 B.銫137衰變時輻射出的γ光子能量小于可見光光子能量 C.與銫137相比,碘131衰變更慢 D.銫133和銫137含有相同的質(zhì)子數(shù) 解析:β射線是高速電子流,選項A錯誤;γ光子是高頻電磁波,穿透本領(lǐng)最強(qiáng),光子能量大于可見光光子能量,選項B錯誤;與銫137相比,碘131的半衰期很小,說明碘131衰變很快,選項C錯誤;銫137是銫133的同位素,它們的原子序數(shù)相同,質(zhì)子數(shù)也相同,選項D正確。 答案:D 7.原來靜止的原子核X發(fā)生α衰變時,放出α粒子的動能為E0。假設(shè)衰變時產(chǎn)生的能量全部以動能的形式釋放出來,則在此衰變過程中的質(zhì)量虧損是( ) A. B. C. D. 解析:衰變方程為X→He+Y,設(shè)新核動能為Ek′,由動量守恒=, 則Ek′=E0,總動能Ek=E0+Ek′=, 由質(zhì)能方程Ek=Δmc2得質(zhì)量虧損Δm=,故A、B、C錯,D對。 答案:D 二、填空題(本題共3小題,共26分。把答案填在題中相應(yīng)的橫線上或按題目要求作答) 8.(8分)(xx蘇北四市聯(lián)考)一個鈾核(U)放出一個α粒子后衰變成釷核(Th),其衰變方程為________________;已知靜止的鈾核、釷核和α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2和m3,真空中的光速為c,上述衰變過程中釋放出的核能為________。 解析:根據(jù)題述可寫出衰變方程為U→Th+He。由質(zhì)能方程得出衰變過程中釋放出的核能為(m1-m2-m3)c2。 答案:→Th+He (m1-m2-m3)c2 9.(8分)放射性元素的原子核在發(fā)生α衰變或β衰變生成新原子核時,往往會同時伴隨________輻射。已知A、B兩種放射性元素的半衰期分別為T1和T2,經(jīng)過t=T1T2時間后測得這兩種放射性元素的質(zhì)量相等,那么它們原來的質(zhì)量之比mA∶mB=________。 解析:放射性元素的原子核在發(fā)生α衰變或β衰變生成新原子核時,往往以γ光子的形式釋放能量,即伴隨γ輻射;根據(jù)半衰期的定義,A、B兩種放射性元素經(jīng)過t=T1T2時間后剩下的質(zhì)量相等,則=,故mA∶mB=2T2∶2T1。 答案:γ 2T2∶2T1 10.(10分)我國自行設(shè)計并研制的“人造太陽”——托卡馬克實驗裝置運(yùn)行獲得重大進(jìn)展,這標(biāo)志著我國已經(jīng)邁入可控?zé)岷朔磻?yīng)領(lǐng)域先進(jìn)國家行列。該反應(yīng)所進(jìn)行的聚變過程是H+H→He+n,反應(yīng)原料氘(H)富存于海水中,而氚(H)是放射性元素,自然界中不存在,但可以通過中子轟擊鋰核(Li)的人工核轉(zhuǎn)變得到。 (1)請把下列用中子轟擊鋰核(Li)產(chǎn)生一個氚核(H)和一個新核的人工核轉(zhuǎn)變方程填寫完整:________+n→________+H。 (2)在(1)中,每產(chǎn)生1 g氚的同時有________個Li實現(xiàn)了核轉(zhuǎn)變(阿伏加德羅常數(shù)NA取6.01023 mol-1)。 (3)一個氘核和一個氚核發(fā)生核聚變時,平均每個核子釋放的能量為5.610-13 J,則該核聚變過程中的質(zhì)量虧損為________kg。 解析:(1)核反應(yīng)方程為Li+n―→He+H。 (2)因為1 g氚為mol,根據(jù)核反應(yīng)方程,實現(xiàn)核轉(zhuǎn)變的Li也為 mol,所以有2.01023個Li實現(xiàn)了核轉(zhuǎn)變。 (3)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE=Δmc2,核聚變反應(yīng)中有5個核子參加了反應(yīng),所以質(zhì)量虧損為Δm=3.110-29 kg。 答案:(1)Li He (2)2.01023 (3)3.110-29 三、計算題(本題共2小題,共25分。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、主要方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分,有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 11.(10分)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)太空中的γ射線一般都是從很遠(yuǎn)的星體放射出來的。當(dāng)γ射線爆發(fā)時,在數(shù)秒鐘內(nèi)所產(chǎn)生的能量相當(dāng)于太陽在過去100億年所發(fā)生的能量的總和的1 000倍左右,大致相當(dāng)于將太陽的全部質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰康目偤?。科學(xué)家利用超級計算機(jī)對γ射線的狀態(tài)進(jìn)行了模擬。經(jīng)模擬發(fā)現(xiàn)γ射線爆發(fā)是起源于一個垂死的星球的“坍縮”過程,只有星球“坍縮”時,才可以發(fā)出這么巨大的能量。已知太陽光照射到地球上大約需要8分20秒時間,由此來估算:在宇宙中,一次γ射線爆發(fā)所放出的能量。(萬有引力常量G=6.6710-11 Nm2kg-2,1年時間約為3.15107 s) 解析:r=ct=3.0108500 m=1.51011 m,地球做勻速圓周運(yùn)動,萬有引力為向心力=, 得太陽的質(zhì)量為 M== kg =2.01030 kg, γ射線爆發(fā)所發(fā)出的能量 E=Mc2=2.01030(3108)2 J=1.81047 J。 答案:1.81047 J 12.(15分)094型導(dǎo)彈核潛艇是中國最先進(jìn)的戰(zhàn)略核潛艇,水下最大航速為45節(jié)(1節(jié)=1.852 km/h),核反應(yīng)堆最大輸出功率為4.5萬千瓦,最大續(xù)航里程為20萬海里(1海里=1.852 km)。假設(shè)1個U核裂變放出能量是200 MeV,鈾礦石含鈾235的濃度是4%,求: (1)當(dāng)核反應(yīng)堆達(dá)到最大輸出功率時,每秒有多少個鈾235原子核發(fā)生裂變? (2)核潛艇一次至少要裝入鈾礦石多少千克? 解析:設(shè)ΔE=200 MeV s=2.01051.852 km v=451.852 km/h。 (1)當(dāng)核反應(yīng)堆達(dá)到最大輸出功率Pm時,每秒發(fā)生裂變的鈾235原子核數(shù) N==個≈1.41018個。 (2)最大續(xù)航時間tm== h=1.6107 s, 鈾235的摩爾質(zhì)量M=235 g/mol, 設(shè)需裝鈾礦石的質(zhì)量為m, 由Pmtm=NΔE=NAΔE, 得需裝入鈾礦石的質(zhì)量 m= = g ≈2.2105 g=220 kg。 答案:(1)1.41018個 (2)220 kg- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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