2019-2020年高中物理 第三章 核能章末測評 新人教版選修1-2.doc

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2019-2020年高中物理 第三章 核能章末測評 新人教版選修1-2 一、選擇題(本題共10小題,每小題5分,共50分;在每小題給出的四個選項(xiàng)中,至少有一個選項(xiàng)正確;全部選對得5分,選不全得3分,有選錯或不答的得0分) 1.關(guān)于天然放射現(xiàn)象,下列說法中正確的是(　　) A.β衰變說明原子核里有電子 B.某原子核經(jīng)過一次α衰變和兩次β衰變后,核內(nèi)中子數(shù)減少4個 C.放射性物質(zhì)的溫度升高,其半衰期將縮短 D.γ射線的電離作用很強(qiáng),可用來消除有害靜電 解析:β衰變是一個中子衰變成一個質(zhì)子并放出一個電子,原子核里沒有電子,A錯誤。由衰變規(guī)律可知,B正確。原子核的半衰期與物理?xiàng)l件無關(guān),C錯誤。γ射線的電離作用差,消除靜電的效果不好,D錯誤。 答案:B 2.用α粒子轟擊鋁核Al),產(chǎn)生磷核P)和X粒子,磷核P)具有放射性,它衰變后變成硅核Si)和Y粒子,則X粒子和Y粒子分別是(　　) A.質(zhì)子H、電子e B.質(zhì)子H、正電子e C.中子n、電子e D.中子n、正電子e 解析:核反應(yīng)方程為AlHen,衰變方程為Sie。由兩方程知,X粒子是中子n,Y粒子是正電子e。D正確。 答案:D 3.若元素A的半衰期為4天,元素B的半衰期為5天,則相同質(zhì)量的A和B,經(jīng)過20天后,剩下的元素A、B的質(zhì)量之比mA∶mB為(　　) A.30∶31　　　　　　　　 B.3∶30 C.1∶2 D.2∶1 解析:由m=m0(知 mA∶mB=1∶2。 選項(xiàng)C正確。 答案:C 4.首次用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“愛因斯坦質(zhì)能方程”的核反應(yīng)方程是LiH→He,已知mLi=7.016 0 u,mH=1.007 8 u,mHe=4.002 6 u,則該核反應(yīng)方程中的k值和質(zhì)量虧損分別是(u是原子質(zhì)量單位)(　　) A.1和4.021 2 u B.1和2.005 6 u C.2和0.018 6 u D.2和1.997 0 u 解析:由電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)守恒可得,k=2;質(zhì)量虧損Δm=mLi+mH-2mHe=0.018 6 u,選項(xiàng)C正確。 答案:C 5.如圖所示,x為未知的放射源,L為薄鋁片,若在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上L后,計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率大幅度減小,在L和計(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場,計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)率不變,則x可能是(　　) A.α和β的混合放射源 B.純α放射源 C.α和γ的混合放射源 D.純γ放射源 解析:此題考查運(yùn)用三種射線的性質(zhì)分析問題的能力。在放射源和計(jì)數(shù)器之間加上鋁片后,計(jì)數(shù)器的計(jì)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(jì)數(shù)器之間再加豎直向下的勻速磁場,計(jì)數(shù)器的計(jì)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的混合放射源。故正確選項(xiàng)為C。 答案:C 6.目前,在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料,這些巖石都不同程度地含有放射性元素,比如,有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石會釋放出放射性惰性氣體氡,而氡會發(fā)生放射性衰變,放射出α、β、γ射線,這些射線會導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病,根據(jù)有關(guān)放射性知識可知,下列說法正確的是(　　) A.氡的半衰期為3.8天,若取4個氡原子核,經(jīng)7.6天后就一定剩下一個原子核 B.β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的 C.γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生,在這三種射線中,γ射線的穿透能力最強(qiáng),電離能力最弱 D.發(fā)生α衰變時,生成的核與原來的核相比,中子數(shù)減少了4個 解析:半衰期是對于大量原子核的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對個別原子核不適用,所以4個氡原子核經(jīng)過7.6天(2個半衰期)發(fā)生衰變的個數(shù)是隨機(jī)的,具有不確定性,所以選項(xiàng)A錯誤;β衰變所釋放的電子實(shí)質(zhì)上是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的,所以選項(xiàng)B正確;在α衰變和β衰變過程中要伴隨著γ射線的產(chǎn)生,γ射線的穿透能力最強(qiáng),電離能力最弱,所以選項(xiàng)C正確;發(fā)生α衰變時,生成核與原來的核相比,質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都減少了2個,所以選項(xiàng)D錯誤。 答案:BC 7.下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和原子核的說法中正確的是(　　) A.盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)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)守恒,其放射線在磁場中不偏轉(zhuǎn)的是γ射線 C.據(jù)圖可知,原子核A裂變成原子核B和C要放出核能 D.據(jù)圖可知,原子核D和E聚變成原子核F要吸收能量 解析:盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,則選項(xiàng)A對;放射性元素在衰變過程中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒,而γ射線不帶電,它在電磁場中不會偏轉(zhuǎn),則選項(xiàng)B對;由題圖可知,A為重核,B、C為中等質(zhì)量的核,重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核將向外釋放出能量,則選項(xiàng)C對;而D、E為輕核,輕核聚變成較大質(zhì)量的原子核時要向外釋放巨大的能量,則選項(xiàng)D錯。綜上所述,選項(xiàng)A、B、C正確。 答案:ABC 8.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射線是高速運(yùn)動的電子流,A項(xiàng)錯誤;γ光子的頻率比可見光光子的頻率大,所以γ光子的能量比可見光光子的能量高,B項(xiàng)錯誤;碘131的半衰期比銫137的半衰期短,碘131衰變得快,C項(xiàng)錯誤;同位素的質(zhì)量數(shù)不同而質(zhì)子數(shù)相同,所以銫133和銫137含有相同的質(zhì)子數(shù),D項(xiàng)正確。 答案:D 9.能源是社會發(fā)展的基礎(chǔ),發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一。下列釋放核能的反應(yīng)方程,表述正確的有(　　) AHen是核聚變反應(yīng) BHen是β衰變 CBaKr+n是核裂變反應(yīng) DXeSr+n是α衰變 解析:衰變過程是原子核自發(fā)進(jìn)行的,同時應(yīng)產(chǎn)生α或β粒子,可判斷出B、D是錯誤的,A是核聚變反應(yīng),C是核裂變反應(yīng),A、C正確。 答案:AC 10.本題中用大寫字母代表原子核。E經(jīng)α衰變成為F,再經(jīng)β衰變成為G,再經(jīng)α衰變成為H。上述系列衰變可記為下式: EFGH 另一系列衰變?nèi)缦? PQRS 已知P是F的同位素,則(　　) A.Q是G的同位素,R是H的同位素 B.R是E的同位素,S是F的同位素 C.R是G的同位素,S是H的同位素 D.Q是E的同位素,R是F的同位素 解析:本題考查同位素的概念及α衰變和β衰變的規(guī)律。設(shè)同位素P、F的核電荷數(shù)為Z,質(zhì)量數(shù)分別為A、A,由衰變過程,則有 H, S。 由此衰變關(guān)系可知,R是E的同位素,S是F的同位素。故正確選項(xiàng)為B。 答案:B 二、填空題(本題共2小題,共16分。把答案填在題中的橫線上) 11.核反應(yīng)堆的燃料是　　　　,用石墨、重水等作為　　　　,使裂變時產(chǎn)生的中子速度減小,易于被鈾核吸收;用鎘棒　　　　以控制核反應(yīng)的　　　　,再用水或液態(tài)金屬鈉等流體在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動傳輸反應(yīng)中產(chǎn)生的熱量。 解析:核電站的核反應(yīng)堆中核反應(yīng)的燃料是鈾235,一般都是用石墨和重水等作為中子的減速劑,使鈾235裂變時產(chǎn)生的中子的速度減小,變?yōu)槁凶右子诒烩櫤宋?用鎘棒吸收中子以控制核反應(yīng)的速度,使核反應(yīng)在可控制的條件下進(jìn)行,即保證核反應(yīng)堆正常工作。 答案:鈾235　減速劑　吸收中子　速度 12.核電站發(fā)生的核泄漏事故嚴(yán)重污染環(huán)境。在泄漏的污染物中含有131I和137Cs兩種放射性元素,它們通過一系列衰變產(chǎn)生對人體有危害的輻射。在下列四個式子中,有兩個能分別反映131I和137Cs的衰變過程,它們分別是　　　　和　　　　(填入正確選項(xiàng)前的字母)。131I和137Cs原子核中的中子數(shù)分別是　　　　和　　　　。 A.X1Ban B.X2Xee C.X3Bae D.X4Xep 解析:由質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒可以得出選項(xiàng)B、C正確。由B、C方程可知131I和137Cs原子核的核電荷數(shù)分別為53、55,所以131I的中子數(shù)為131-53=78,137Cs的中子數(shù)為137-55=82。 答案:B　C　78　82 三、解答題(本題共3小題,共34分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 13.(10分)放射性元素Ra衰變成Pb,需要經(jīng)過多少次α衰變和多少次β衰變?試寫出其核反應(yīng)方程式。 解析:如果經(jīng)過x次α衰變,新核質(zhì)量數(shù)應(yīng)減少4x,核電荷數(shù)減少2x;如果經(jīng)過y次β衰變,新核質(zhì)量數(shù)不變,核電荷數(shù)增加y。根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得 226-4x=206 88-2x+y=82 解出:x=5,y=4 所以Ra經(jīng)過5次α衰變和4次β衰變而變成Pb,其核反應(yīng)方程是: RaPb+He+e。 答案:5　4RaPb+He+e 14.(12分)放射性同位元素C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”,它可用來斷定古生物體的年代,此項(xiàng)研究獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎。 (1)宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后,會形成C很不穩(wěn)定,易發(fā)生衰變,其半衰期為5 730年,放出β射線,試寫出有關(guān)核反應(yīng)方程。 (2)若測得一古生物遺骸中C含量只有活體中的12.5%,則此遺骸的年代約有多少年? 解析:(1e。 (2)依題意得:()n==0.125,解得n=3,則t=5 7303年=17 190年。 答案:(1)見解析　(2)17 190年 15.(12分)現(xiàn)在世界上許多國家都在積極研究可控?zé)岷朔磻?yīng)的理論和技術(shù),以解決能源危機(jī)問題,熱核反應(yīng)中所用的燃料——氘,在地球上儲量非常豐富,1 L海水中大約有0.03 g氘,如果用來進(jìn)行熱核反應(yīng),放出的能量約與燃燒300 L汽油相當(dāng),若氘核的質(zhì)量為m1,氦核的質(zhì)量為m2,光速為c,阿伏加德羅常數(shù)為NA,氘的摩爾質(zhì)量為m0。 (1)寫出兩個氘核聚變成一個氦核的核反應(yīng)方程。 (2)質(zhì)量為M的氘參與上述聚變反應(yīng)可釋放出多少能量? 解析:(1He。 (2)核反應(yīng)的質(zhì)量虧損為 Δm=2m1-m2, ΔE=Δmc2=(2m1-m2)c2。 據(jù)題意得,質(zhì)量為M的氘中的氘核數(shù)為n=。 質(zhì)量為M的氘核參與聚變放出的能量為 E=。 答案:(1)見解析 (2)