2022-2022学年高中物理综合测试8粤教版选修3-.doc

阶段测试8　原子核(二)
一、选择题(此题共7小题，每题7分，共49分．在每题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～7题有多项符合题目要求，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分．)
1．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的开展，以下说法符合事实的是(　　)
A．赫兹通过一系列实验证实了麦克斯韦关于光的电磁理论
B．查德威克用α粒子轰击N获得反冲核O，发现了中子
C．汤姆生发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构
D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型
【答案】A
【解析】麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了麦克斯韦的电磁理论，选项A正确；卢瑟福用α粒子轰击N，获得反冲核O，发现了质子，选项B错误；贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核具有复杂结构，选项C错误；卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，选项D错误．
2．在核反响方程He＋N→O＋(X)的括弧中，X所代表的粒子是(　　)
A．H　　 B．H　　
C．e　　 D．n
【答案】A
【解析】根据核反响方程式的两个守恒定律，质量数守恒及电荷数守恒定律，即可推断出X为质子(H)．
3．(2022年宿州三模)以下核反响方程式中，表示核聚变过程的是(　　)
A．N＋He→O＋H
B．U→Th＋He
C．H＋H→He＋n
D．U＋n→Ba＋Kr＋3n
【答案】C
【解析】轻核聚变是指把轻核结合成质量较大的核，并释放出核能的反响．A是人工核转变，B是衰变反响，C是轻核聚变，D是核裂变．故A、B、D错误，C正确．
4．(2022年天津模拟)现在太阳向外辐射的能量是由太阳内部氢核聚变产生的，大约在40亿年以后太阳内部将会启动另一种核反响，其核反响方程为3He→C，到那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反响共同产生的．He的质量为m1，C的质量为m2，那么以下判断正确的选项是(　　)
A．3m1＝m2　　　　 B．3m1<m2
C．3m1>m2　　　　 D．m1＝3m2
【答案】C
【解析】太阳向外辐射的能量是由于太阳内部氢核聚变产生的，所以核反响前后质量会减少，反响前的质量为3m1，反响后的质量为m2，所以3m1>m2，故C正确．
5．在以下四个核反响方程中，x1、x2、x3和x4各代表某种粒子，以下判断中正确的选项是(　　)
①H＋x1―→He＋n　②N＋He―→8O＋x2　③Be＋He―→C＋x3
④Mg＋He―→Al＋x4
A．x1是质子　　　　 B．x2是质子
C．x3是质子 　　　　 D．x4是质子
【答案】BD
【解析】根据质量数和电荷数守恒得x1的电荷数为1，质量数为2，所以x1是氘核，故A错误；同理x2的电荷数为1，质量数为1，所以x2为质子，故B正确；x3的电荷数为0，质量数为1，所以x3是中子，故C错误；x4的电荷数为1，质量数为1，所以x4是质子，故D正确．
6.U放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成Bi，而Bi可以经一次①衰变变成X(X代表某种元素)，也可以经一次②衰变变成 Ti，X和 Ti最后都变成Pb，衰变路径如下图．那么图中的(　　)
A．a＝84，b＝206
B．①是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的
C．②是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的
D．U经过10次β衰变，8次α衰变可变成Pb
【答案】AB
【解析】①是β衰变，②是α衰变，因此a＝84，b＝206. U经过10次β衰变和8次α衰变可变成质量数为206，电荷数为86的元素．
7．如下图是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象，以下说法中正确的选项是(　　)
A．假设D和E能结合成F，结合过程一定要释放能量
B．假设D和E能结合成F，结合过程一定要吸收能量
C．假设A能分裂成B和C，分裂过程一定要释放能量
D．假设A能分裂成B和C，分裂过程一定要吸收能量
【答案】AC
【解析】题目图样说明不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数的关系．从图中可以看出，Fe的核子的平均质量最小，D、E的核子的平均质量比F大，故D、E结合成F时，总质量会减少，应释放核能．同样的理由，A分裂成B和C时，总质量也会减少，一定会释放核能．
二、非选择题(此题共5小题，共51分，计算题要有必要的文字说明和解题步骤)
8．(5分)以下说法正确的选项是________．
A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的
B．氡核(Rn)衰变为铅核Pb的过程中，要经过4次α衰变和6次β衰变
C．假设使放射性物质的温度升高，其半衰期将减短
D．卢瑟福通过α粒子的散射实验现象提出了原子的核式结构模图
E．骸骨中C的含量为活着的生物体中C的，C的半衰期为5730年，那么该生物死亡时距今11 460年
【答案】ADE
【解析】β衰变时，原子核中的一个中子，转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故A正确；因为β衰变的质量数不变，所以α衰变的次数n＝＝4，在α衰变的过程中电荷数总共少8，那么β衰变的次数m＝＝4，故B错误；半衰期由放射性元素本身的性质决定，与物体的温度无关，故C错误；卢瑟福通过α粒子的散射实验现象提出了原子的核式结构模图，故D正确；骸骨中C的含量为活着的生物体中的，设原来C的质量为M0，衰变后剩余质量为M，那么有M＝M0×()n，其中n为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的，故n＝2，所以死亡时间为2×5 730＝11 460年，故E正确．
9．(5分)关于原子结构及原子核的知识，以下判断正确的选项是________．
A．α射线比γ射线的电离本领强
B．四个核子聚变为一个氦核的过程释放的核能等于四个核子的质量之和与光速平方(c2)的乘积
C．α射线的穿透能力比γ射线弱
D．β衰变中的电子来自原子的内层电子
E．放射性元素的半衰期与压力、温度无关
【答案】ACE
【解析】根据α、γ射线的特点可知，γ射线比α射线的贯穿本领强，故A正确；根据爱因斯坦的质能方程，四个核子聚变为一个氦核的过程释放的核能等于亏损的质量与c2的乘积，不是等于氦核质量与c2的乘积，故B错误；α射线的穿透能力最弱，电离本领最强，故C正确；β衰变中的电子来自原子内部的中子转化为质子同时释放出一个电子，故D错误；放射性元素的半衰期与压力、温度无关，故E正确．
10．(5分)(2022年武威校级期末)在以下描述的核过程的方程中，属于α衰变的是________，属于β衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．(填正确答案的标号)
A．C→N＋e
B．P→S＋e
C．U→Th＋He
D．N＋He→O＋H
E．U＋n→Xe＋Sr＋2n
F．H＋H→He＋n
【答案】C　AB　E　F
【解析】A和B的反响生成物里都有电子，属于β衰变，C的反响生成物里有α粒子，是α衰变，裂变是重核裂变成轻核，属于裂变的是E，聚变是轻核生成重核，属于聚变的是F.
11．(16分)(1)美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用铜和半衰期为100年的放射性同位素镍63(Ni)两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63(Ni)发生一次β衰变变成铜(Cu)，同时释放电子给铜片，把镍63(Ni)和铜片做电池两极．镍63(Ni)的衰变方程为________________________.16 g镍63经过400年还有________g 尚未衰变．
(2)一静止的质量为M的镍核(Ni)发生β衰变，放出一个速度为v0，质量为m的β粒子和一个反冲铜核，假设镍核发生衰变时释放的能量全部转化为β粒子和铜核的动能．求此衰变过程中的质量亏损．(亏损的质量在与粒子质量相比时可忽略不计)
【答案】(1)Ni―→e＋Cu 　1
(2)
【解析】(1)Ni―→e＋Cu；1.
(2)设衰变后铜核的速度为v，
由动量守恒mv0＝(M－m)v， ①
由能量守恒ΔE＝mv＋(M－m)v2， ②
由质能方程ΔE＝Δmc2， ③
解得Δm＝.
12．(20分)静止的锂核(Li)俘获一个速度为7.7×106 m/s的中子，发生核反响后假设只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核(He)，它的速度大小是8×106 m/s，方向与反响前的中子速度方向相同．
(1)写出此核反响的方程式；
(2)求反响后产生的另一个粒子的速度大小及方向；
(3)通过计算说明此反响过程中是否发生了质量亏损．
【答案】(1)Li＋n→He＋H
(2)8.1×106 m/s，与反响前中子的速度方向相反
(3)发生了质量亏损
【解析】(1)根据质量数守恒和电荷数守恒可以写出方程
Li＋n→He＋H.
(2)用m1、m2和m3分别表示中子(n)、氦核(He)和氚核(H)的质量，用v1、v2和v3分别表示中子、氦核和氚核的速度，由动量守恒定律得
m1v1＝m2v2＋m3v3，
v3＝，
代入数值，得v3＝－8.1×106 m/s.
即反响后生成的氚核的速度大小为8.1×106 m/s，方向与反响前中子的速度方向相反．
(3)反响前的总动能E1＝m1v，
反响后的总动能
E2＝m2v＋m3v，
经计算知E2>E1，
故可知反响中发生了质量亏损．
5