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2019-2020年高中物理第十九章原子核章末檢測新人教版 一、選擇題(本題有12小題，每小題4分，共48分．其中1～9題為單選題，10～12題為多選題) 1．放射性元素衰變時(shí)放出三種射線，按電離由強(qiáng)到弱的排列順序是(　　) A．α射線，β射線，γ射線 B．γ射線，β射線，α射線 C．γ射線，α射線，β射線 D．β射線，α射線，γ射線 【解析】　三種射線的電離本領(lǐng)不同，電離本領(lǐng)最強(qiáng)的是α射線，β射線次之，γ射線最弱，故正確答案選A. 【答案】　A 2．發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的He(氦3)．它是一種高效、清潔、安全的核聚變?nèi)剂?，其參與的一種核聚變反應(yīng)的方程式為He＋He→2H＋He.關(guān)于He聚變下列表述正確的是(　　) A．聚變反應(yīng)不會(huì)釋放能量 B．聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核 C．聚變反應(yīng)沒有質(zhì)量虧損 D．目前核電站都采用He聚變反應(yīng)發(fā)電 【解析】　聚變反應(yīng)時(shí)將質(zhì)量較小的輕核聚變成質(zhì)量較大的核，聚變過程會(huì)有質(zhì)量虧損，要放出大量的能量．但目前核電站都采用鈾核的裂變反應(yīng)．因此B正確． 【答案】　B 3．1956年，李政道和楊振寧提出在弱相互作用中宇稱不守恒，并由吳健雄用Co放射源進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，1957年李、楊兩人為此獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).Co→Ni＋ 0－1e ＋e，其中e是反中微子，它的電荷為零，靜止質(zhì)量可認(rèn)為是零，則衰變產(chǎn)物Ni的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)分別為(　　) A．60,28 B．60,26 C．59,26 D．59,28 【解析】　本題考查學(xué)生對(duì)原子核變化過程遵守的兩個(gè)規(guī)律的掌握．要求學(xué)生能根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒判斷出核變化方程中粒子的核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)． 【答案】　A 4．原來靜止的原子核X發(fā)生α衰變時(shí)，放出α粒子的動(dòng)能為E0.假設(shè)衰變時(shí)產(chǎn)生的能量全部以動(dòng)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(dòng)能為Ek′，由動(dòng)量守恒＝， 則Ek′＝E0，總動(dòng)能Ek＝E0＋Ek′＝， 由質(zhì)能方程Ek＝Δmc2得質(zhì)量虧損Δm＝，故A、B、C錯(cuò)，D對(duì)． 【答案】　D 5．關(guān)于放射性同位素應(yīng)用的下列說法中正確的是(　　) A．放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，因此達(dá)到了消除有害靜電的目的 B．利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進(jìn)行人體的透視 C．用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果一定是成為更優(yōu)秀的品種 D．用γ射線治療腫瘤時(shí)一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對(duì)人體正常組織造成太大的傷害 【解析】　利用放射線消除有害靜電是利用α射線的電離性，使空氣分子電離成導(dǎo)體，將靜電泄出；γ射線對(duì)人體細(xì)胞傷害太大，因此不能用來人體透視，在用于治療腫瘤時(shí)要嚴(yán)格控制劑量；DNA變異并不一定都是有益的，也有時(shí)發(fā)生變害的一面． 【答案】　D 6. 在勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)原來靜止的碳14原子核，它放射出的粒子與反沖核的徑跡是兩個(gè)內(nèi)切圓，圓直徑比為71，如圖，則碳14的衰變方程為(　　) A． C→e＋B B．C→He＋Be C．C→H＋B D．C→e＋N 【解析】　根據(jù)動(dòng)量守恒定律，碳14放射粒子后的反沖核與放射的粒子速度方向相反，且動(dòng)量mv的大小相同．這兩個(gè)速度方向相反的帶電粒子，在同一方向的磁場中所受的洛倫茲力方向相同，根據(jù)左手定則兩個(gè)粒子的電性相反，又反沖的原子核是帶正電的，可知放射的粒子是帶負(fù)電的．另外根據(jù)帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式反沖核與粒子的mv相等，B相等，R之比為1：7，則它們的電量之比7：1，所以正確答案為D. 【答案】　D 7．質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3.當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放的能量是(c表示真空中的光速)(　　) A．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)c C．(m1＋m2－m3)c2 D．(m1－m2－m3)c2 【解析】　一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí)，質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m2－m3，根據(jù)質(zhì)能方程，釋放的能量ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2，選項(xiàng)C正確，ABD錯(cuò)誤． 【答案】　C 8．靜止的氡核Rn放出α粒子后變成釙核Po，α粒子動(dòng)能為Eα.若衰變放出的能量全部變?yōu)榉礇_核和α粒子的動(dòng)能，真空中的光速為c，則該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為(　　) A. B．0 C. D. 【解析】　由于動(dòng)量守恒，反沖核和α粒子的動(dòng)量大小相等，由Ek＝∝，它們的動(dòng)能之比為4218，因此衰變釋放的總能量是Eα，由質(zhì)能方程得質(zhì)量虧損是，故C正確． 【答案】　C 9．太陽放出的大量中微子向地球飛來，但實(shí)驗(yàn)測定的數(shù)目只有理論的三分之一，后來科學(xué)家發(fā)現(xiàn)中微子在向地球傳播過程中衰變成一個(gè)μ子和一個(gè)τ子．若在衰變過程中μ子的速度方向與中微子原來的方向一致，則τ子的運(yùn)動(dòng)方向(　　) A．一定與μ子同方向 B．一定與μ子反方向 C．一定與μ子在同一直線上 D．不一定與μ子在同一直線上 【解析】　中微子衰變成μ子和τ子，滿足動(dòng)量守恒，μ子的速度方向與中微子原來的方向一致，τ子的運(yùn)動(dòng)方向必定也在這條直線上，選項(xiàng)C是正確的． 【答案】　C 10. “中國月球著陸探測器”在中國航天館揭開神秘面紗．它將帶著中國制造的月球車，在38萬千米之外的月球表面閑庭信步．月球的表面長期受到宇宙射線的照射，使得“月壤”中的He含量十分豐富，科學(xué)家認(rèn)為，He是發(fā)生核聚變的極好原料，將來He也許是人類重要的能源，所以探測月球意義十分重大．關(guān)于He，下列說法正確的是(　　) A.He的原子核內(nèi)有三個(gè)中子兩個(gè)質(zhì)子 B．He的原子核內(nèi)有一個(gè)中子兩個(gè)質(zhì)子 C.He發(fā)生核聚變，放出能量，一定會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損 D.He原子核內(nèi)的核子靠萬有引力緊密結(jié)合在一起的 【解析】　He是氦元素的一種同位素，質(zhì)量數(shù)是3，電荷數(shù)是2，原子核內(nèi)有兩個(gè)質(zhì)子一個(gè)中子，所以A錯(cuò)誤、B正確；發(fā)生核聚變放出能量就會(huì)有質(zhì)量虧損，C正確；原子核內(nèi)的核子是靠核力緊密結(jié)合在一起的，而不是靠萬有引力緊密結(jié)合在一起的，D錯(cuò)誤． 【答案】　BC 11．正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素8O注入人體，8O在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負(fù)電子相遇湮滅轉(zhuǎn)化為一對(duì)γ光子，被探測器采集后，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理生成清晰圖像．則根據(jù)PET原理判斷下列表述正確的是(　　) A.8O在人體內(nèi)衰變方程是8O―→7N＋ 0＋1e B．正、負(fù)電子湮滅方程是e＋ 0－1e―→2γ C．在PET中，8O主要用途是作為示蹤原子 D．在PET中，8O主要用途是參與人體的新陳代謝 【解析】　由題意知A、B正確，顯像的原理是采集γ光子，即注入人體內(nèi)的O衰變放出正電子和人體內(nèi)的負(fù)電子湮滅轉(zhuǎn)化為γ光子，因此O主要用途是作為示蹤原子，故C對(duì)、D錯(cuò)． 【答案】　ABC 12．帶電粒子進(jìn)入云室會(huì)使云室中的氣體分子電離，從而顯示其運(yùn)動(dòng)軌跡．如圖是在有勻強(qiáng)磁場的云室中觀察到的粒子的軌道，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(dòng)時(shí)，其質(zhì)量和電量不變，而動(dòng)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) 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＝可知，粒子的動(dòng)能越小，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑越小，結(jié)合粒子運(yùn)動(dòng)軌跡可知，粒子先經(jīng)過a點(diǎn)，再經(jīng)過b點(diǎn)，選項(xiàng)A正確；根據(jù)左手定則可以判斷粒子帶負(fù)電，選項(xiàng)C正確． 【答案】　AC 第Ⅱ卷(非選擇題　共52分) 二、實(shí)驗(yàn)題(本題有2小題，共15分，請(qǐng)將答案寫在題中的橫線上) 13．(6分)中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD.現(xiàn)用能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解，核反應(yīng)方程為γ＋D→p＋n，若分解后的中子、質(zhì)子的動(dòng)能可視為相等，則中子的動(dòng)能是________． 【解析】　核反應(yīng)過程中質(zhì)量增加，需要的能量為ΔE＝(mp＋mn－mD)c2，由能量守恒有，2Ek＝E－ΔE，所以Ek＝[E－(mp＋mn－mD)c2]＝[E＋(mD－mp－mn)c2]． 【答案】　[(mD－mp－mn)c2＋E] 14．(9分)氡222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會(huì)對(duì)人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷．它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一．其衰變方程是Rn→Po＋________.已知Rn的半衰期約為3.8天，則約經(jīng)過________天，16 g的Rn衰變后還剩1 g. 【解析】　根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，衰變方程為Rn→Po＋He.根據(jù)衰變方程m余＝原，得1＝16，解得t＝15.2天． 【答案】　He或(α)　15.2 三、計(jì)算題(本題有3小題，共37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，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 15．(12分)一個(gè)鈹核(Be)和一個(gè)α粒子反應(yīng)后生成一個(gè)碳核，放出一個(gè)中子并釋放出5.6 MeV的能量．(保留兩位有效數(shù)字) (1)寫出這個(gè)核反應(yīng)過程； (2)如果鈹核和α粒子共130 g，且剛好反應(yīng)完，求共放出多少能量？ (3)這130 g物質(zhì)反應(yīng)過程中，其質(zhì)量虧損是多少？ 【解析】　(1) Be＋He→12 6C＋n. (2)鈹核和氦核的摩爾質(zhì)量之和μ＝μBe＋μα＝(9＋4)g/mol＝13 g/mol 鈹核和氦核各含的摩爾數(shù)n＝＝ mol＝10 mol ∴放出的能量ΔE＝nNAE放＝106.0210235.6(MeV)＝3.3711025(MeV)＝5.41012 J (3)質(zhì)量虧損Δm＝＝ kg＝6.010－5 kg. 【答案】　(1)Be＋He→12 6C＋n　(2)5.41012 J　(3)6.010－5 kg 16．(13分)一個(gè)速度為7.7104 m/s的中子沿著與磁場垂直的方向射入勻強(qiáng)磁場，擊中一個(gè)原來靜止的鋰核Li后產(chǎn)生一個(gè)氦核和另一個(gè)新核．測得氦核的速度是2.0104m/s，方向與反應(yīng)前中子的運(yùn)動(dòng)方向相同． (1)寫出核反應(yīng)方程式； (2)求出氦核和新核的軌道半徑之比； (3)當(dāng)氦核轉(zhuǎn)6周時(shí)，另一新核轉(zhuǎn)幾周？ 【解析】　中子擊中靜止鋰核后，產(chǎn)生氦核和新核過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)中子的動(dòng)量為m1v1，氦核的動(dòng)量為m2v2，新核的動(dòng)量為m3v3，則m1v1＝m2v2＋m3v3 又由核反應(yīng)方程可知，m2＝4m1，m3＝3m1 ∴7.7104m1＝2.01044m1＋3m1v3 v3＝－1103 m/s(方向與氦核相反) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑公式為： R＝ ＝＝＝＝ 帶電粒子圓運(yùn)動(dòng)的周期公式：T＝ ＝＝＝＝ ∴氦核轉(zhuǎn)6周時(shí)，新核轉(zhuǎn)4周． 【答案】　(1)Li＋n→He＋H　(2)　(3)4 17. (12分)一靜止的質(zhì)量為M的鎳核(Ni)發(fā)生β衰變，放出一個(gè)速度為v0，質(zhì)量為m的β粒子和一個(gè)反沖銅核，若鎳核發(fā)生衰變時(shí)釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為β粒子和銅核的動(dòng)能．求此衰變過程中的質(zhì)量虧損(虧損的質(zhì)量在與粒子質(zhì)量相比時(shí)可忽略不計(jì))． 【解析】　設(shè)衰變后銅核的速度為v， 由動(dòng)量守恒mv0＝(M－m)v① 由能量守恒ΔE＝mv＋(M－m)v2② 由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2③ 解得　Δm＝. 【答案】