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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中,至少有一個選項正確;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.某原子核經過一次α衰變和兩次β衰變后,核內中子數(shù)減少4個 C.放射性物質的溫度升高,其半衰期將縮短 D.γ射線的電離作用很強,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條件無關,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.質子H、電子e B.質子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,則相同質量的A和B,經過20天后,剩下的元素A、B的質量之比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C正確。 答案:C 4.首次用實驗驗證“愛因斯坦質能方程”的核反應方程是LiH→He,已知mLi=7.016 0 u,mH=1.007 8 u,mHe=4.002 6 u,則該核反應方程中的k值和質量虧損分別是(u是原子質量單位)(　　) 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)與質量數(shù)守恒可得,k=2;質量虧損Δm=mLi+mH-2mHe=0.018 6 u,選項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磁場,計數(shù)器的計數(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:此題考查運用三種射線的性質分析問題的能力。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速磁場,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的混合放射源。故正確選項為C。 答案:C 6.目前,在居室裝修中經常用到花崗巖、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,這些射線會導致細胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾病,根據(jù)有關放射性知識可知,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的中子轉化成質子和電子所產生的 C.γ射線一般伴隨著α或β射線產生,在這三種射線中,γ射線的穿透能力最強,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)計規(guī)律,對個別原子核不適用,所以4個氡原子核經過7.6天(2個半衰期)發(fā)生衰變的個數(shù)是隨機的,具有不確定性,所以選項A錯誤;β衰變所釋放的電子實質上是原子核內的中子轉化成質子和電子所產生的,所以選項B正確;在α衰變和β衰變過程中要伴隨著γ射線的產生,γ射線的穿透能力最強,電離能力最弱,所以選項C正確;發(fā)生α衰變時,生成核與原來的核相比,質子數(shù)和中子數(shù)都減少了2個,所以選項D錯誤。 答案:BC 7.下列關于原子結構和原子核的說法中正確的是(　　) A.盧瑟福在α粒子散射實驗的基礎上提出了原子的核式結構模型 B.天然放射性元素在衰變過程中電荷數(shù)和質量數(shù)守恒,其放射線在磁場中不偏轉的是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粒子散射實驗的結果提出了原子的核式結構模型,則選項A對;放射性元素在衰變過程中電荷數(shù)和質量數(shù)守恒,而γ射線不帶電,它在電磁場中不會偏轉,則選項B對;由題圖可知,A為重核,B、C為中等質量的核,重核裂變?yōu)橹械荣|量的核將向外釋放出能量,則選項C對;而D、E為輕核,輕核聚變成較大質量的原子核時要向外釋放巨大的能量,則選項D錯。綜上所述,選項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含有相同的質子數(shù) 解析:β射線是高速運動的電子流,A項錯誤;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項錯誤;碘131的半衰期比銫137的半衰期短,碘131衰變得快,C項錯誤;同位素的質量數(shù)不同而質子數(shù)相同,所以銫133和銫137含有相同的質子數(shù),D項正確。 答案:D 9.能源是社會發(fā)展的基礎,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方程,表述正確的有(　　) AHen是核聚變反應 BHen是β衰變 CBaKr+n是核裂變反應 DXeSr+n是α衰變 解析:衰變過程是原子核自發(fā)進行的,同時應產生α或β粒子,可判斷出B、D是錯誤的,A是核聚變反應,C是核裂變反應,A、C正確。 答案:AC 10.本題中用大寫字母代表原子核。E經α衰變成為F,再經β衰變成為G,再經α衰變成為H。上述系列衰變可記為下式: EFGH 另一系列衰變如下: 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。設同位素P、F的核電荷數(shù)為Z,質量數(shù)分別為A、A,由衰變過程,則有 H, S。 由此衰變關系可知,R是E的同位素,S是F的同位素。故正確選項為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.核反應堆的燃料是　　　　,用石墨、重水等作為　　　　,使裂變時產生的中子速度減小,易于被鈾核吸收;用鎘棒　　　　以控制核反應的　　　　,再用水或液態(tài)金屬鈉等流體在反應堆內外循環(huán)流動傳輸反應中產生的熱量。 解析:核電站的核反應堆中核反應的燃料是鈾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的速度,使核反應在可控制的條件下進行,即保證核反應堆正常工作。 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:由質量數(shù)和核電荷數(shù)守恒可以得出選項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,需要經過多少次α衰變和多少次β衰變?試寫出其核反應方程式。 解析:如果經過x次α衰變,新核質量數(shù)應減少4x,核電荷數(shù)減少2x;如果經過y次β衰變,新核質量數(shù)不變,核電荷數(shù)增加y。根據(jù)核反應中質量數(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經過5次α衰變和4次β衰變而變成Pb,其核反應方程是: RaPb+He+e。 答案:5　4RaPb+He+e 14.(12分)放射性同位元素C被考古學家稱為“碳鐘”,它可用來斷定古生物體的年代,此項研究獲得1960年諾貝爾化學獎。 (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,試寫出有關核反應方程。 (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熱核反應的理論和技術,以解決能源危機問題,熱核反應中所用的燃料——氘,在地球上儲量非常豐富,1 L海水中大約有0.03 g氘,如果用來進行熱核反應,放出的能量約與燃燒300 L汽油相當,若氘核的質量為m1,氦核的質量為m2,光速為c,阿伏加德羅常數(shù)為NA,氘的摩爾質量為m0。 (1)寫出兩個氘核聚變成一個氦核的核反應方程。 (2)質量為M的氘參與上述聚變反應可釋放出多少能量? 解析:(1He。 (2)核反應的質量虧損為 Δm=2m1-m2, ΔE=Δmc2=(2m1-m2)c2。 據(jù)題意得,質量為M的氘中的氘核數(shù)為n=。 質量為M的氘核參與聚變放出的能量為 E=。 答案:(1)見解析 (2)