2019_2020学年高中物理第十九章原子核单元测试题（一）（含解析）新人教版

2019_2020学年高中物理第十九章原子核单元测试题（一）（含解析）新人教版

原子核单元测试题一、选择题（本题共8小题，每小题6分，共计48分）1．【导学号36300461】质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)（）A．(m1＋m2－m3)cB．(m1－m2－m3)cC．(m1＋m2－m3)c2D．(m1－m2－m3)c22．【导学号36300462】下列表示重核裂变的方程是（）A．H＋H→He＋nB．P→Si＋eC．N＋He→O＋HD．U＋n→Sr＋Xe＋10n3．【导学号36300463】核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌症的风险。已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为Pu→X＋He＋γ，下列有关说法正确的是（）A．X原子核中含有92个中子B．100个Pu经过24100年后一定还剩余50个C．由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加D．衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力4．【导学号36300464】一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为，则下列说法正确的是（）A．X是原子核中含有86个中子B．X是原子核中含有141个核子C．因为裂变释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加D．因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少5．【导学号36300465】如图1所示，为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放射的α射线轰击铍时会产生粒子流a，用粒子流a轰击石蜡时，会打出粒子流b，经研究知道（）A．a为中子，b为质子B．a为质子，b为中子C．a为γ射线，b为中子D．a为中子，b为γ射线6．【导学号36300466】关于核电站和核辐射，下列说法中正确的是（）A．核反应堆发生的是轻核聚变反应B．核反应堆发生的是重核裂变反应C．放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关D．放射性同位素的半衰期长短与地震、风力等外部环境有关n7．【导学号36300467】氦3与氘的核聚变发电不产生温室气体，不产生放射性物质，是一种十分清洁、安全和环保的能源，开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义。该核反应可表示为He＋H→Li＋X(X表示某种粒子)，若He、H和Li的质量分别为m1、m2、m3，则下列选项正确的是（）A．X为中子B．这种核反应在月球上可自发进行C．高速的X粒子可以用来工业探伤D．该反应释放的核能ΔE<(m1＋m2－m3)c28．【导学号36300468】一静止的铝原子核Al俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核Si*，下列说法正确的是（）A．核反应方程为p＋Al―→Si*B．核反应过程中系统动量守恒C．核反应过程中系统能量不守恒D．硅原子核速度的数量级为105m/s，方向与质子初速度的方向一致二、填空题（本题共２小题，共14分）9．【导学号36300469】（6分）一个氘核和一个氚核结合成氦时，释放的核能为ΔE，阿伏加德罗常数为NA，则4克氘核与6克氚核完全反应，发生的质量亏损是_____________。　10．【导学号36300470】（8分）潮汐能属于无污染能源，但能量的转化率较低，相比之下，核能是一种高效的能源。（1）在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳，如图2a。结合图2b可知，安全壳应当选用的材料是________。（2）核反应堆中的核废料具有很强的放射性，目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中，然后________。A．沉入海底B．放至沙漠C．运到月球D．深埋地下三、解答题（本题共3小题，共38分）11．【导学号36300471】（12分）太阳内部四个质子聚变成一个粒子，同时发射两个正电子和两个没有静止质量的中微子。若太阳辐射能量的总功率P，质子、氦核、正电子的质量分别为mp、mHe、me，真空中光速为c．求t时间内参与核反应的质子数。12．【导学号36300472】（12分）一个静止的氮核N俘获一个速度为2.3×107nm/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核。设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，B的速度是106m/s，B、C两原子核的电荷数之比为5:2。求：(1)C为何种粒子？(2)C核的速度大小。13．【导学号36300473】（14分）如图3所示，在直角坐标系虚线以下区域内有磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，虚线平行于x轴，虚线与x轴相距为h。某一时刻静止于坐标原点的原子核X发生α衰变，α粒子沿x轴方向射入磁场，射出磁场时与x轴正方向的夹角为120°。已知α粒子质量为m，电荷量为2，剩余核的质量为M。设衰变过程中释放的核能全部转化为α粒子和剩余核的动能，求原子核X的质量。n第10期参考答案1．C解析ΔE＝Δmc2，其中Δm＝(m1＋m2－m3)，则ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，选项C正确，A、B、D错误。2．D解析H＋H→He＋n是轻核聚变；P→Si＋e是产生正电子的方程；N＋He→O＋H是原子人工核反应；U＋n→Sr＋54Xe＋10n是重核裂变。综上可知，选项D正确。3．D解析根据核反应方程遵循的规律，X原子核中含有92个质子，235个核子，143个中子，选项A错误。半衰期是对大量原子核衰变的统计规律，100个Pu经过24100年后不一定还剩余50个，选项B错误；由于衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量不变，放出粒子的质量和生成新核的质量之和小于衰变前核的质量，选项C错误；衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，选项D正确。4．A解析由质量数守恒和电荷数守恒知：235＋1＝a＋94＋2×1，92＝b＋38，解得：a=140，b=54，其中a是X的质量数，b为X的电荷数，X核中的中子数为：a－b＝140－54＝86，选项A正确、选项B错误；裂变释放能量，由质能关系可知，其总质量减小，但质量数守恒，选项C、D错误。5．A解析α射线轰击铍时会产生粒子流a为中子，而石蜡中含有大量氢原子（质子），轰击石蜡的不可见射线应该是质子，选项A正确。6．BC解析核反应堆发生的是重核裂变反应，选项A错误，B正确；放射性同位素的半衰期长短是由核内部本身决定，与外部条件无关，选项C正确，D错误。7．AD解析由电荷数守恒和质量数守恒可得X为n，选项A正确；轻核聚变又称热核反应，必须在高温下进行，不能在月球上自发进行，选项B错误；能够用来工业探伤的是γ射线，并非高速中子流，选项C错误；由质能方程可知，该反应释放的核能ΔE＝(m1＋m2－m3－mn)c2<(m1＋m2－m3)c2，选项D正确。8．ABD解析核反应方程为p＋Al→Si*，选项A正确；核反应过程中系统动量守恒、能量守恒，选项B正确、C错误；由动量守恒定律得0＋m1v1＝m2v2，即0＋1×107＝28v2，解得v2≈0.036×107m/s＝3.6×105m/s，选项D正确。9．解析4克的氘核和6克的氚核的摩尔数都是2，因此原子核数均为2NA，由于一个氘核和一个氚核结合成氦时，释放的核能为ΔE，故释放总能量为E＝2NAΔE，而E＝Δmc2，。10．（1）混凝土　（2）D　解析（1）从图b可以看出，β射线和γ射线穿透能力很强，可以穿透几毫米厚的铅板，但不能穿透混凝土。（2）放射性元素的半衰期长，污染性强，应深埋地下。11．解析核反应放出的能量△E=△mc2=(4mp-2me-mHe)c2设t时间内参与核反应的质子数为n，依题意，Pt=n△E/4n解得12．（1）α粒子(氦原子核He)（2）3×106m/s解析　（1）静止的氮核N俘获一个速度为2.3×107m/s的中子生成一个复核A，复核A质量数为15，B的质量数是11，则C核的质量数是4。根据B、C两原子核的电荷数之比为5：2可知C核的电荷数为2。所以C为α粒子(氦原子核He)。（2）设中子质量为m，B的质量为11m，C的质量为4m。由动量守恒定律：mv＝11mvB＋4mvC，解得vC＝3×106m/s。13．(m＋M)解析　设X衰变时放出的α粒子的速度为vα，在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，则由几何关系可得r＋rsin30°＝h①由牛顿第二定律得2eBvα＝m②由①②两式解得vα＝③设衰变后新核的速率为v，由动量守恒定律得mvα－Mv＝0④由③④解得v＝⑤衰变过程中释放的能量为E＝mv＋Mv2＝·⑥由爱因斯坦质能方程得质量亏损Δm＝＝·⑦故原子核X的质量为mX＝m＋M＋Δm＝(m＋M)⑧