2014年版高考物理第22章原子核一轮随堂练习

2014年版高考物理第22章原子核一轮随堂练习

‎2014届高考物理一轮复习 第22章 原子核练习 ‎1．关于天然放射现象，下列说法正确的是 ( )‎ ‎ A．放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期．‎ ‎ B．放射性物质放出的射线中，α粒子的动能很大，因此贯穿物质的本领很强 ‎ C．当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变 ‎ D．放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线 ‎2．在下列4个核反应方程中，×表示质子的是 ( )‎ ‎ A．→+x B．→+x ‎ C．+→+x D．+→+x ‎3．下列关于放射线的探测说法正确的是( )‎ ‎ A．气泡室探测射线的原理与云室探测射线的原理类似 ‎ B．由气泡室内的射线径迹可以分析粒子的带电、动量、能量等情况 ‎ C．盖革—米勒计数器探测射线的原理中也利用了射线的电离本领 ‎ D．盖革—米勒计数器不仅能计数，还能用来分析射线的性质 ‎4．对原子核的组成，下列说法正确的是( )‎ ‎ A．核力可使一些中子组成原子核 ‎ B．核力可使较多的质子组成原子核 ‎ C．不存在只有质子的原子核 ‎ D．质量较大的原子核内一定有中子 ‎5．目前核电站利用的核反应是( )‎ ‎ A．裂变，核燃料为铀 B．聚变，核燃料为铀 ‎ C．聚变，核燃料为氘 D．聚变，核燃料为氘 ‎6．氡222衰变为钋218的半衰期为3．8天，20g氡222经过7．6天后还剩下( )‎ ‎ A．‎10g B．‎‎5g ‎ C．2.5g D．1.25g ‎7．如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，计数器对α粒子、β粒子，γ光子均能计数．若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是( )‎ A．α、β和γ的混合放射源 ‎ B．纯α放射源 ‎ C．α和γ的放射源 ‎ D．纯γ放射源 ‎8．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c．下列说法正确的是( )‎ ‎ A．核反应方程是：+→+γ ‎ B．聚变反应中的质量亏损∆m=m1+m2-m3‎ ‎ C．辐射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)c ‎ D．γ光子的波长λ=‎ ‎9. 氘和氚发生聚变反应的方程式是+→++17.6MeV，若有‎2g氘和‎3g氚全部发生聚变，NA为例伏加德罗常数，则释放的能量是( )‎ ‎ A．NA×17．6MeV B．5NA×17．6MeV ‎ C．2NA×17．5MeV D．3NA×17．6MeV ‎10．在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核的轨迹是两个相切的圆，圆的半径为5：1，如图所示．那么碳的衰变方程是( )‎ A．→+‎ ‎ B．→+‎ ‎ C．→+．‎ ‎ D．→+‎ ‎11．下列反应方程式正确的是（ ）‎ A. +→+； B. +→+；‎ C. +→+； D. +→+．‎ ‎12．为了测量某放射性元素衰变时释放的α粒子的动能，让α粒子垂直于磁感线方向进入磁感应强度B=2T的匀强磁场中，测得其圆周运动的半径r=30cm，则α粒子的动能为多大．(α粒子的质量mα=6．6×10-27kg)‎ ‎ （ ）‎ A. 2.79×10-9J B. 2.79×10-10J C. 2.79×10-11J D. 2.79×10-12J ‎13．放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时，往往会同时伴随γ辐射．已知A、B两种放射性元素的半衰期分别为T1和T2，经过t=T1·T2‎ 时间后测得这两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比为 （ ）‎ A. mA：mB=： B. mA：mB=：‎ C. mA：mB=： D. mA：mB= T2：T1‎ ‎14．碳原子的质量是12．0000u，可以看成是由6个氢原子(质量为1．0078u)和6个中子(质量为1．0087u)组成的，则碳原子的平均结合能为(1u=931MeV) （ ）‎ A. 92.169MeV B. 921.69MeV C. 7.681MeV D. 76.81MeV ‎15．太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．(mp=1.0073u，mα=4．0015u，me=0.00055u)．下列说法正确的是 ( )‎ A. 这个核反应方程4→+2‎ B. 这个核反应方程4→‎ C. 这一核反应能释放24.78MeV的能量 D. 已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026J，则太阳每秒减少的质量为4.2×109kg ‎16．(12分)一静止的核转变为核时放出一个α粒子，已知232U、228Th和α粒子的摩尔质量分别为M0、M1、M2，求放出的α粒子的初动能．‎ ‎17．(14分)如图所示，静止在匀强磁场中的俘获一个速度v0=7．7×‎104m/s的中子而发生核反应+→+．若已知He的速度v2=2．0×‎104m/s，其方向跟中子反应前的速度方向相同，则：‎ ‎(1)的速度为多大?‎ ‎(2)在图中画出粒子和的运动轨迹，并求它们的轨道半径之比；‎ ‎(3)当旋转了3周时，粒子旋转了几周?‎ ‎1．D 2．C 3．ABC 4．D 5．A 6．B 7．C 8．B ‎9．A 10．D 11. CD 12. D 13. A 14. C 15. ACD ‎ 第十九章测试卷 ‎1．D【解析】：本题是对天然放射现象基本概念的考查．半衰期的概念是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，而不是原子核内的核子数发生衰变所需的时间，选项A错误；放射性物质放出的射线中α粒子的动能很大，但由于它与外界物质的原子核碰撞时很容易损失能量，因此它贯穿物质的本领很小，选项B错误；放射性元素发生衰变是因为原子核不稳定所引起的，与核外电子的能量高低无关，选项C错误；放射性元素发生衰变后的新核从高能级向低能级跃迁时会以光子的形式放出能量，γ射线即为高能的光子流，选项D正确．‎ ‎2．C【解析】：在核反应中质量数守恒和电荷数守恒，由此可知，→+，→+，+→+‎ ‎ ，+→+，综上可知选项C正确．‎ ‎3．ABC【解析】：气泡室探测射线的原理与云室类似，不同的是气泡室中是在射线经过时产生气泡来显示射线径迹的，故选项A正确；由气泡室内径迹中气泡的多少及径迹在磁场中的弯曲方向等，可分析射线的带电、动量、能量等情况，故选项B正确；盖革—米勒计数器利用射线的电离作用，产生电脉冲进而计数，所以选项C正确；由于对于不同射线产生的脉冲现象相同，因此计数器只能用来计数，不能区分射线的种类，所以选项D错误．‎ ‎4．D【解析】：由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把较多的质子集聚在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”库仑力，选项A、B错误．自然界中存在一个质子的原子核，选项C错误；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能消弱库仑力，维系原子核的稳定，故选项D正确．‎ ‎5．A【解析】：目前核电站是利用核铀235的裂变释放核能来发电的．核反应方程+→++3，故选项A正确．目前对聚变的利用还只是处于研究阶段，尚未用于建筑核电站．‎ ‎6．B【解析】：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫做这种元素的半衰期．氡的半衰期为3．8天，‎20g氡222经过7．6天，经历了2个半衰期，剩下的质量m=m0()n =20×()‎2g=‎5g．‎ ‎7．C【解析】：依据三种射线的不同贯穿本领判断通过L 后的射线，然后再依据磁场对运动电荷的作用确定计数器记录的是哪种粒子，由此可判断放射源的情况．在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子．在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线．因此放射源可能是α和γ的放射源．‎ ‎8．B【解析】：此核反应的核反应方程为+→+γ，选项A错；由质能方程可知γ光子的能量为E=(m1+m2-m3)c2，选项C错；由E=h知，波长λ=，选项D错；故选项B正确．‎ ‎9．A【解析】：由于、均为1mol，其原子核数相等，完全发生聚变反应时，共有NA次，释放能量应为NA×17．6MeV，故选项A正确．‎ ‎10．D【解析】：由于两个轨迹为外切圆，放出的粒子和反冲核方向相反，由左手定则可知，它们必均为正电荷；而衰变过程中两者动量大小相等，方向相反，由于qBv=，则R=，因半径之比为5：1，它们的电荷量之比为1：5，由此可知选项D正确．‎ ‎11．(1) (2) (3) (4)【解析】：根据核反应方程的电荷数和质量数守恒进行分析．‎ ‎12．2．79×10-12【解析】：因为r=，v=，所以Ek=mv2=，代人数据可算得：Ek=2．79×10-12J．‎ ‎13．γ ：【解析】：放射性元素的原子核在α衰变或β衰变时出现质量亏损，多余的能量将以γ光子的形式释放，因此伴随γ辐射．放射性元素经过一段时间t后剩余质量m=m0·(其中T为该放射性元素的半衰期)．可得mA=mB，得mA：mB=：．‎ ‎14．7．681MeV【解析】：6个氢原子和6个中子的总质量为m1=(1．0078×6+1．0087×6)u=12．0990u，碳原子的质量m2=12．0000u．6个氢原子和6个中子结合为碳原子时质量亏损为：∆m=(12．0990-12．0000)u=0．0990u．由质能方程∆E=∆mc2可得结合能为：‎ ‎ ∆E=0．0990×931MeV=92．169MeV ‎ 所以平均结合能为：‎ ‎ ≈7．681MeV 15． ‎(1)4→+2 (2)24．78MeV (3)4．2×‎‎109kg ‎ 【解析】：根据爱因斯坦的质能方程求解．‎ ‎ (1)核反应方程是4→+2．‎ ‎ (2)这一核反应的质量亏损为：‎ ‎ ∆m=4mp-mα-2mc=0．0266u ‎ 核反应释放的核能为：‎ ‎ ∆E=∆mc2=0．0266×931．5MeV≈24．78MeV ‎ (3)由∆E=∆mc2得每秒太阳的质量减少为：‎ ‎ ∆m==kg≈4．2×‎‎109kg ‎16．(M0-M1-M2)c2【解析】：首先根据质量关系，可计算出核反应过程中释放出的核能，设232U、228Th和He核的质量分别为m0、m1、m2，忽略电子的质量，则核反应放出的能量∆E=(m0-m1-m2)c2．一个232U原子的质量应为m0=(NA为阿伏加德罗常数)．同理m1=，m2=，即∆E=．因为反应前后总动拿守恒，设反应后228Th与He核的动量分别为p1、p2，则p1-p2=0．设228Th与He核的动能为Ek1、Ek2，则Ek1=，Ek2=，故α粒子的初动能为Ek2===(M0-M1-M2)c2．‎ ‎17．(1)1．0×103m/s (2)如图所示3：40 (3)2周 ‎【解析】：这是一个核反应跟动量守恒及洛伦兹力相结合的问题．(1)6核俘获的过程中系统的动量守恒：mnv0=mHv1+mHev2，所以v1=，代人数据mn=1u，mHe=4u，mH=3u，得v1=-1．0×‎103m/s，负号表示与v1的方向相反．(2)运动轨迹如图所示，和在磁场中的半径之比rH：rHe=：，代人数据得rH：rHe=3：40．‎ (3) 和的周期之比TH：THe=：，代人数据得TH：THe=3：2，所以它们的转动周期数之比为2：3，当α粒子转动3周时，氚核转动2周．‎