高中物理 章末綜合測評5 滬科版選修3-5

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章末綜合測評(五) (時間：60分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題共6小題，每小題6分.在每小題給出的五個選項中，有三項是符合題目要求的，選對1個得3分，選對2個得4分，選對3個得6分，每選錯1個扣3分，最低得分為0分.) 1.關于核衰變和核反應的類型，下列表述正確的有(　　) A.U→Th＋He是α衰變 B.N＋He→O＋H是β衰變 C.H＋H→He＋n是輕核聚變 D.Se→Kr＋2e是重核裂變 E.U＋n→Ba＋Kr＋3n是重核裂變 【解析】　據(jù)核反應各類型特點可知：A、D項均為衰變，A中放出α粒子，A正確，D錯誤.B項為人工轉變，B錯誤；C項為輕核聚變，E項為重核裂變反應，C、E正確. 【答案】　ACE 2.下列說法中正確的是(　　) A.采用物理或化學方法可以有效地改變放射性元素的半衰期 B.放射性元素的半衰期不會隨物理或化學條件的變化而變化 C.約里奧—居里夫人用α粒子轟擊鋁箔發(fā)現(xiàn)了中子 D.原子核所含核子單獨存在時的總質量大于該原子核的質量 E.He＋N→O＋H是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子的核反應方程 【解析】　放射性元素的半衰期由元素的原子核決定，與化學、物理狀態(tài)無關，故選項A錯誤，B正確；由物理學史可知中子是由查德威克發(fā)現(xiàn)的，選項C錯誤；核子結合成原子核放出核能，因此原子核所含核子單獨存在時的總質量大于核原子核的質量，選項D正確；用α粒子轟擊氮核生成氧核和質子是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子的實驗，E正確. 【答案】　BDE 3.科學家使用核反應獲取氚，再利用氘和氚的核反應獲得能量，核反應方程分別為：X＋Y→He＋H＋4.9 MeV和H＋H→He＋X＋17.6 MeV，下列表述正確的有(　　) A.X是中子 B.Y的質子數(shù)是3，中子數(shù)是6 C.兩個核反應都沒有質量虧損 D.氘和氚的核反應是核聚變反應 E.兩個核反應都有核能釋放，因此都有質量虧損 【解析】　根據(jù)質子數(shù)守恒和質量數(shù)守恒可知X是中子，A正確；Y的質子數(shù)為3，中子數(shù)為3，B錯誤；聚變放出能量，由質能方程可知一定有質量虧損，該反應為核聚變反應，C錯誤，D、E正確. 【答案】　ADE 4.熱核反應是一種理想能源的原因是(　　) A.輕核聚變比重核裂變時釋放的能量多 B.對環(huán)境的放射性污染較裂變輕，且較容易處理 C.熱核反應的原料在地球上儲量豐富 D.熱核反應的速度容易控制 E.就每個核子平均釋放的能量來說，熱核反應比重核裂變時釋放的能量多 【解析】　不能說輕核聚變比重核裂變時釋放的能量多，但就每個核子平均釋放的能量來說，聚變反應平均每個核子比裂變反應中平均每個核子放出的能量要大3～4倍，且其原料均為氫的同位素，在地球上儲量極為豐富，其放射性污染也較裂變輕.但是，目前只是能夠讓輕核聚變發(fā)生，還不能控制聚變反應的速度、和平利用聚變時釋放的核能，綜上所述，B、C、E正確，A、D錯誤. 【答案】　BCE 5.質子數(shù)與中子數(shù)互換的核互為“鏡像核”，例如He是H的“鏡像核”，同樣H也是He的“鏡像核”，則下列說法正確的是(　　) A.N和O互為“鏡像核” B.N和C互為“鏡像核” C.β衰變的本質是一個中子轉變?yōu)橐粋€質子，同時放出一個電子 D.核反應H＋H→He＋n的生成物中有α粒子，該反應是α衰變 E.核反應H＋H→He＋n的生成物中雖有α粒子，但該反應屬于輕核聚變 【解析】　根據(jù)“鏡像核”的定義，N和C互為“鏡像核”，選項B正確，A錯誤；β衰變的本質是一個中子轉變?yōu)橐粋€質子，同時放出一個電子，選項C正確；核反應H＋H→He＋n的生成物中雖有α粒子，但該反應是聚變反應，選項D錯誤，E正確. 【答案】　BCE 6.下列說法中正確的是(　　) A.太陽輻射的能量主要來自太陽內部的熱核反應 B.中等核的平均結合能比重核的平均結合能大，所以重核裂變要放出能量 C.只要有核反應發(fā)生，就一定會釋放出核能 D.輕核中質子數(shù)與中子數(shù)大致相等，重核中中子數(shù)小于質子數(shù) E.輕核中質子數(shù)與中子數(shù)大致相等，重核中中子數(shù)大于質子數(shù) 【解析】　太陽的能量來自輕核聚變放出的能量，A正確.中等核的平均結合能比重核的平均結合能大，B正確.核反應是否釋放能量取決于反應前后是否發(fā)生了質量虧損，C錯誤.隨核子數(shù)增加，若只增加中子，中子與其他核子沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定，所以穩(wěn)定的重原子核中子數(shù)要比質子數(shù)多，D錯誤，E正確. 【答案】　ABE 二、非選擇題(本題共5小題，共64分，按題目要求作答) 7.(2015江蘇高考)(8分)核電站利用原子核鏈式反應放出的巨大能量進行發(fā)電，U是核電站常用的核燃料.U受一個中子轟擊后裂變成Ba和Kr兩部分，并產(chǎn)生________個中子.要使鏈式反應發(fā)生，裂變物質的體積要________(選填“大于”或“小于”)它的臨界體積. 【解析】　核反應方程遵守質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，且該核反應方程為：U＋n―→Ba＋Kr＋3n，即產(chǎn)生3個中子.臨界體積是發(fā)生鏈式反應的最小體積，要使鏈式反應發(fā)生，裂變物質的體積要大于它的臨界體積. 【答案】　3　大于 8.(12分)1993年，中國科學院上海原子核研究所制得了一種新的鉑元素的同位素78Pt，制取過程如下： (1)用質子轟擊鈹Be產(chǎn)生快中子，核反應方程：_____________； (2)用快中子轟擊汞80Hg，反應過程可能有兩種： ①生成78Pt，放出氦原子核，核反應方程：_____________________； ②生成78Pt，放出質子、中子，核反應方程： ___________________________________________________________； (3)生成的鉑78Pt發(fā)生兩次β衰變，變成穩(wěn)定的原子核汞80Hg，核反應方程：________________________________________________. 【答案】　(1)Be＋H―→B＋n (2)①80Hg＋n―→78Pt＋He ②80Hg＋n―→78Pt＋2H＋n (3)78Pt―→79Au＋　0－1e；79Au―→80Hg＋　0－1e 9.(12分)同位素原子在許多方面有著廣泛的應用，1934年，科學家在用α粒子轟擊鋁箔時，除探測到預料中的中子外，還探測到了正電子，更意外的是，拿走α放射源時，鋁箔雖不再發(fā)射中子，但仍能繼續(xù)發(fā)射正電子，而且這種放射性隨時間衰減的規(guī)律跟天然放射性一樣，也有一定的半衰期. 【導學號：67080049】 (1)寫出α粒子轟擊鋁Al產(chǎn)生中子的核反應方程式； (2)上述產(chǎn)生的具有放射性的同位素叫做放射性同位素，寫出其產(chǎn)生正電子的核反應方程式； (3)簡要說明放射性同位素的應用，并至少舉出兩個實際應用的例子. 【解析】　(1)Al＋He→P＋n. (2)P→Si＋e. (3)利用射線輻射育種，作為示蹤原子，檢查管道等. 【答案】　見解析 10.(2015海南高考)(16分)運動的原子核X放出α粒子后變成靜止的原子核Y.已知X、Y和α粒子的質量分別是M、m1和m2，真空中的光速為c，α粒子的速度遠小于光速.求反應后與反應前的總動能之差以及α粒子的動能. 【解析】　設衰變前原子核X的速度為v0，衰變后放出的α粒子的速度為v，由動量守恒有： Mv0＝m2v 再由反應中能量守恒有 Mv＝m2v2－ΔE 由愛因斯坦質能方程有 ΔE＝Δmc2 而Δm＝M－(m1＋m2) 解之有 ΔE＝m2v2－Mv＝[M－(m1＋m2)]c2 ＝(M－m1－m2)c2 Ekα＝m2v2＝＝c2. 【答案】　(M－m1－m2)c2　c2 11.(16分)足夠強的勻強磁場中有一個原來靜止的氡核Rn，它放射出一個α粒子后變?yōu)镻o核.假設放出的α粒子運動方向與磁場方向垂直，求： (1)α粒子與Po核在勻強磁場中的徑跡圓半徑之比，畫出它們在磁場中運動軌跡的示意圖； (2)α粒子與Po核兩次相遇的時間間隔與α粒子運動周期的關系；(設質子和中子質量相等) (3)若某種放射性元素在勻強磁場中垂直磁場方向發(fā)生β衰變，則β粒子和反沖核在磁場中運動軌跡的示意圖與上述α衰變軌跡示意圖有何不同？ 【解析】　(1)氡核經(jīng)α衰變的核反應方程為：Rn→Po＋He，衰變的極短過程系統(tǒng)動量守恒，設α粒子速度方向為正，則由動量守恒定律 0＝mαvα－mPovPo，即mαvα＝mPovPo α粒子與反沖核在勻強磁場中，洛倫茲力提供勻速圓周運動的向心力qvB＝，r＝∝， 故＝＝＝，示意圖如圖甲所示. (2)它們在磁場中運動的周期T＝＝∝，它們的周期之比為＝＝＝， 即109Tα＝84TPo，這樣α粒子轉109圈，Po核轉84圈，兩者才相遇.所以，α粒子與Po核兩次相遇的時間間隔Δt＝109Tα. (3)若放射性元素在勻強磁場中垂直磁場方向發(fā)生β衰變，則β粒子和反沖衰變過程仍符合動量守恒定律，它們也在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，但由于β粒子帶負電，反沖核帶正電，它們兩個衰變時運動方向相反，但受的洛倫茲力方向相同，所以它們的軌跡圓是內切的，且β粒子的軌跡半徑大于新核的軌跡半徑，其運動軌跡的示意圖如乙所示. 【答案】　(1)42∶1　見解析　(2)Δt＝109Tα　(3)見解析