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1 章末综合测评(四) (时间:50分钟 满分:100分) 一、选择题(本题包括8小题,每小题6分,共48分在每小题给出的5个选项中有 3项符合题目要求,选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得6分每选错1个扣 3分,最低得分为0分) 1在人类认识原子与原子核结构的过程中,符合物理学史的是( ) A查德威克通过实验证实了卢瑟福关于中子的猜想是正确的 B汤姆生首先提出了原子的核式结构学说 C居里夫人首先发现了天然放射现象 D卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子 E贝克勒尔首先发现了天然放射现象 【答案】 ADE 2典型的铀核裂变是生成钡和氪,同时放出x个中子: U n Ba Krx n,铀235质量为m 1 ,中子质量为m 2 ,钡144质量为m 3 ,氪89 235 92 1 0 144 56 89 36 1 0 的质量为m 4 ,下列说法正确的是( ) A该核反应类型属于人工转变 B该反应放出能量(m 1 2m 2 m 3 m 4 )c 2 Cx的值是3 D该核反应比聚变反应对环境的污染少 E该核反应属于核裂变,比聚变反应对环境的污染重 【解析】 该核反应是核裂变,不是人工转变,故A错误;核反应方程 U n 235 92 1 0 Ba Krx n中根据质量数守恒,有:235114489x,解得:x3;根据爱因 144 56 89 36 1 0 斯坦质能方程,该反应放出能量为:Emc 2 (m 1 m 2 m 3 m 4 3m 2 ) c 2 (m 1 m 3 m 4 2m 2 )c 2 ,故B、C正确;该核反应生成两种放射性元素,核污染较大,故 D错误,E正确 【答案】 BCE 3关于近代物理,下列说法正确的是( ) A射线是高速运动的氦原子核 B核聚变反应方程 H H He n中, n表示质子 2 1 3 1 4 2 1 0 1 0 C从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比 D玻尔将量子观念引入原子领域,其理论能够解释氢原子光谱的特征 E爱因斯坦给出了物体的能量与它的质量的关系:Emc 2 【解析】 射线是氦原子核,A对; n表示中子,B错;据光电效应方程 1 0 E km hW 0 可知,光电子的最大初动能随照射光的频率的增大而增大,并不成正比,C错;2 玻尔的量子观念能解释氢原子光谱,D对;爱因斯坦给出了物体的动量与质量的关系 Emc 2 ,E对 【答案】 ADE 4某核反应方程为 H H HeX.已知 H的质量为2.013 6 u, H的质量为3.018 2 1 3 1 4 2 2 1 3 1 0 u, He的质量为4.002 6 u,X的质量为1.008 7 u则下列说法中正确的是( ) 4 2 A该反应是聚变反应 BX是质子 CX是中子 D该反应吸收能量 E该反应释放能量 【解析】 根据核反应过程质量数、电荷数守恒,可得 H H He X,X为中子, 2 1 3 1 4 2 1 0 在该反应发生前反应物的总质量m 1 2.013 6 u3.018 0 u5.031 6 u,反应后产物总 质量m 2 4.002 6 u1.008 7 u5.011 3 u总质量减少,出现了质量亏损根据爱因 斯坦的质能方程可知该反应释放能量,故A、C、E正确 【答案】 ACE 5放射性元素 U衰变有多种可能途径,其中一种途径是先变成 Bi,而 Bi 238 92 210 83 210 83 可以经一次衰变变成 X(X代表某种元素),也可以经一次衰变变成 Tl, X和 T1 210 a b 81 210 a b 81 最后都变成 Pb,衰变路径如图1所示则( ) 206 82 图1 Aa84 Bb206 C. Bi X是衰变, Bi Tl是衰变 210 83 210 a 210 83 b 81 D. Bi X是衰变, Bi Tl是衰变 210 83 210 a 210 83 b 81 E. Tl经过一次衰变变成 Pb b 81 206 82 【解析】 由 Bi X,质量数不变,说明发生的是衰变,同时知a84.由 210 83 210 a Bi Tl是核电荷数减2,说明发生的是衰变,同时知b206,由 Tl Pb 210 83 b 81 206 81 206 82 发生了一次衰变 【答案】 ABC 6下列说法中正确的是( ) A粒子散射实验证明了原子核还可以再分3 B天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构 C分别用X射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应,则用X射线照射时光电 子的最大初动能较大 D基态氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后,可能发射多种频率的光子 E要使轻核聚变,必须使它们的距离达到10 15m以内 【解析】 粒子散射实验揭示了原子的核式结构,天然放射现象证明了原子核还可 以再分,选项A、B均错误;X射线的频率高于紫光的频率,用X射线照射金属时获得光电 子的最大初动能会更大,选项C正确;基态氢原子吸收一个光子发生跃迁,当跃迁到较高 的能级时(n3),就可能发射多种频率的光子,选项D正确要使轻核发生聚变必须使它 们的距离达到10 15 以内,核力才能起作用,E正确 【答案】 CDE 7 “轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式,即原子核俘获一个核外电子核 内一个质子变为中子,原子核衰变成一个新核,并且放出一个中微子(其质量小于电子质量 且不带电)若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”(电子的初动量可不计),则 ( ) A生成的新核与衰变前的原子核质量数相同 B生成新核的核电荷数增加 C生成的新核与衰变前的原子核互为同位素 D生成的新核与中微子的动量大小相等 E在发生“轨道电子俘获”的过程中,系统动量守恒 【解析】 质子与中子的质量数相同,所以发生“轨道电子俘获”后新核与原核质量 数相同,A正确;新核质子数减少,故核电荷数减少,B错误;新核与原核质子数不同,不 能称它们互为同位素,C错误;以静止原子核及被俘获电子为系统,系统动量守恒,系统 初动量为零,所以生成的新核与中微子的动量大小相等,方向相反,D、E正确 【答案】 ADE 8太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变,太阳中存在的主要元素是氢,氢核的聚 变反应可以看做是4个氢核( H)结合成1个氦核( He)下表中列出了部分粒子的质量(1 1 1 4 2 u相当于931.5 MeV的能量),以下说法中正确的是 ( ) 粒子名称 质子p 粒子 电子e 中子n 质量/u 1.007 3 4.001 5 0.000 55 1.008 7 A.核反应方程式为4 H He2 e 1 1 4 2 0 1 B核反应方程式为4 H He2 e 1 1 4 2 0 1 C4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 u D4个氢核聚变反应过程中释放的能量约为24.8 MeV E四个氢核聚变反应过程中释放的能量约为24.8 J4 【解析】 根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒关系可判断A正确,B错误; 根据质能方程可知C、D正确,E错误 【答案】 ACD 二、非选择题(本题共5小题,共52分) 9(6分)由图2所示可得出结论质子和中子的质量之和_氘核的质量,氘核分 解为质子和电子时要_能量 图2 【解析】 由图可以看出,氘核分解为质子和中子的过程中是吸收能量的,因此两个 核子质量之和大于氘核的质量 【答案】 大于 吸收 10(6分)放射性同位素 14 C可用来推算文物的“年龄”. 的含量每减少一半要经过 14C 约5 730年某考古小组挖掘到一块动物骨骼,经测定 14 C还剩余1/8,推测该动物生存年 代距今约为_年 【解析】 设放射性同位素 14 C在活体动物骨骼中的原有质量为m 0 .被挖掘的动物骨骼 中的剩余质量为m,根据半衰期公式得mm 0 ,因为m m 0 ,故有 m 0 m 0 ,即 ( 1 2 ) n1 8 1 8 ( 1 2 ) nn3;又因为n ,所以tTn5 730317 190年 t T 【答案】 17 190 11(10分)1926年美国波士顿的内科医生卢姆加特等首次应用放射性氡研究人体动、 静脉血管床之间的循环时间,被誉为“临床核医学之父” 氡的放射性同位素有27种,其 中最常用的是 Rn. Rn经过m次衰变和n次衰变后变成稳定的 Pb. 222 86 222 86 206 82 (1)求m、n的值; (2)一个静止的氡核( Rn)放出一个粒子后变成钋核( Po)已知钋核的速度 222 86 218 84 v110 6m/s,求粒子的速率 【解析】 (1)4m222206,m4 86822mn,n4. (2)由动量守恒定律得m v m Po v0 解得v 5.4510 7m/s. 【答案】 (1)4 4 (2)5.4510 7m/s 12(14分)为测定某水库的存水量,将一瓶放射性同位素溶液倒入水库中,已知这杯5 溶液每分钟衰变810 7 次,这种同位素的半衰期为2天,10天以后从水库取出1 m 3 的水, 并测得每分钟衰变10次,求水库的存水量为多少? 【导学号:78220063】 【解析】 由每分钟衰变次数与其质量成正比出发,运用半衰期知识可求出存水量 设放射性同位素原有质量为m 0, 10天后其剩余质量为m,水库存水量为Q,10天后每立 方米水中放射性元素的存量为 ,由每分钟衰变次数与其质量成正比 ,即 m Q m0 m/Q 8 107 10 ,由半衰期公式得:mm 0 10Q 8 107 m m0 ( 1 2 ) t T由以上两式联立代入数据得 10Q 8 107 ( 1 2 ) 10 2( 1 2 ) 5解得水库的存水量为Q2.510 5m 3 . 【答案】 2.510 5m 3 13(16分) H的质量是3.016 050 u,质子的质量是1.007 277 u,中子的质量是 3 1 1.008 665 u则: (1)一个质子和两个中子结合为氚核时,是吸收还是放出能量?该能量为多少? (2)氚核的结合能和比结合能各是多少? (3)如果这些能量是以光子形式放出的,则光子的频率是多少? 【导学号:78220064】 【解析】 (1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程式是 H2 n H,反 1 1 1 0 3 1 应前各核子总质量为m p 2m n 1.007 277 u21.008 665 u3.024 607 u 反应后新核的质量为m H 3.016 050 u 质量亏损为 m3.024 607 u3.016 050 u0.008 557 u 因反应前的总质量大于反应后的总质量,故此核反应为放出能量的反应 释放的核能为Em931.5 MeV0.008 557931.5 MeV7.97 MeV. (2)氚核的结合能即为E7.97 MeV 它的比结合能为 2.66 MeV. E 3 (3)放出光子的频率为 Hz1.9210 21Hz. E h 7.97 106 1.6 1019 6.63 1034 【答案】 (1)释放核能 7.97 MeV (2)7.97 MeV 2.66 MeV (3)1.9210 21Hz
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