1、- 1 -阶段验收评估（六）原子核(时间：50 分钟 满分：100 分)一、选择题(本题共 8 小题，每小题 6 分，共 48 分。第 15 小题只有一个选项符合题目要求，第 68 小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分)1图中曲线 a、 b、 c、 d 为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是( )A a、 b 为 粒子的径迹 B a、 b 为 粒子的径迹C c、 d 为 粒子的径迹 D c、 d 为 粒子的径迹解析：选 D 由于 粒子带正电， 粒子带负电， 粒子不带电，据
2、左手定则可判断a、 b 可能为 粒子的径迹， c、 d 可能为 粒子的径迹，选项 D 正确。2贝可勒尔在 120 年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是( )A. C N e B. U n I Y2 n146 147 0 1 23592 10 1395 9539 10C. H H He n D. He Al P n21 31 42 10 42 2713 3015 10解析：选 A 放射性元素自发地放出射线的现象叫天然放射现象。A 选项为 衰变方程，B 选项为重核裂变方程，C 选项为轻核聚变方程，D 选项为原子核的人工转变方程，故选 A。3
3、核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加强核电站建设。核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险。已知钚的一种同位素 Pu 的半衰期为 24 100 年，其衰变方程为23994PuX He，下列有关说法正确的是( )23994 42AX 原子核中含有 92 个中子B100 个 Pu 经过 24 100 年后一定还剩余 50 个23994C由于衰变时释放巨大能量，根据 E mc2，衰变过程总质量增加D衰变发出的 射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力解析：选 D 由核反应过程中电荷数和质量数守恒可得，X 的电荷数为 92，
4、质量数为235，中子数为 23592143，A 错误；半衰期为大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核不适用，B 错误；衰变时释放巨大核能，总质量减少，C 错误；衰变发出的 射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，D 正确。- 2 -4居室装修中经常用到的花岗岩都不同程度地含有放射性元素(含铀、钍等)，会释放出 、 射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道疾病。根据有关放射性知识判断下列说法中正确的是( )A 射线是发生 衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了 4B 射线是发生 衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数减少了 1C 射线是发生 衰变时产生的，生成核与原来的
5、原子核相比，中子数减少了 1D在 、 三种射线中， 射线的穿透能力最强、电离能力最弱解析：选 D 射线是发生 衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了 2，A 错误； 射线是发生 衰变时产生的，生成核与原来的原子核相比，质量数不变，B 错误； 射线是伴随 衰变或 衰变时产生的，没有 衰变，C 错误； 射线的穿透能力最强、电离能力最弱，D 正确。5在未来的中国，从沿海的广东、浙江、福建到内陆的湖北、湖南、江西，几十座核电站将拔地而起。发展核电既是中国发展突破能源、交通、环保瓶颈的上策，也符合国家关于“节能减排”的号召。下列关于核电站的说法正确的是( )A核反应方程可能是 U Ba K
6、r2 n23592 14156 9236 10B核反应过程中质量和质量数都发生了亏损C在核反应堆中利用控制棒吸收中子从而减小中子对环境的影响D核电站的能量转换过程是通过核反应堆将核能转化为热能，再通过汽轮机将热能转化为机械能，最后通过发电机将机械能转化为电能解析：选 D 本题易错之处是认为可以将裂变反应中左右两边的中子约掉一个而错选选项 A。核电站是核裂变的一种应用，其反应方程式是 U n Ba Kr3 n，反应中，23592 10 14156 9236 10质量数不变但质量发生亏损，从而释放出核能，故 A、B 错误。在核反应中，核反应速度由参与反应的中子数目决定，控制棒通过插入的深度来调节中
7、子的数目以控制链式反应的速度，故 C 错误。核电站的能量转换过程是通过核反应堆将核能转化为热能，再通过汽轮机将热能转化为机械能，最后通过发电机将机械能转化为电能，故 D 正确。6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，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是( )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 粒子轰击 N 获得反冲核 O，发现了中子147 178C贝克勒尔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解析：选 AC 麦克斯韦曾提出光是电磁波，赫兹通过实验证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，选项 A 正
8、确。查德威克用 粒子轰击 Be，获得反冲核 6C，发现了中子，选项 B 错94 12误。贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核有复杂的结构，选项 C 正确。卢瑟福通过对- 3 - 粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，选项 D 错误。72017 年 6 月 15 日，我国在酒泉卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功发射硬 X 射线调制望远镜卫星“慧眼” 。 “慧眼”(HXMT)是我国首颗大型 X 射线天文卫星，观测的范围是美丽的银河系， 射线暴是主要研究对象之一。 射线暴是来自天空中某一方向的 射线强度在短时间内突然增强，随后又迅速减弱的现象，它是仅次于宇宙大爆炸的爆发现象。则下列关于 射
9、线的论述中正确的是( )A 射线同 射线、 射线一样，都是高速带电粒子流B 射线的穿透能力比 射线、 射线都强C 射线是原子核能级跃迁时产生的D利用 射线可以使空气电离，消除静电解析：选 BC 射线是电磁波，不是高速带电粒子流；、 三种射线中， 射线能量最高，穿透能力最强；利用 射线的电离作用可以使空气电离，从而消除有害静电。故选项 B、C 正确。8已知氘核的比结合能是 1.09 MeV，氚核的比结合能是 2.78 MeV，氦核的比结合能是7.03 MeV。在某次核反应中，1 个氘核和 1 个氚核结合生成 1 个氦核并放出 17.6 MeV 的能量，下列说法正确的是( )A这是一个裂变反应B核
10、反应方程式为 H H He n21 31 42 10C目前核电站都采用上述核反应发电D该核反应会有质量亏损解析：选 BD 本题易错之处是不知道重核裂变与轻核聚变的原理。1 个氘核和 1 个氚核结合生成 1 个氦核，这是聚变反应，根据质量数与电荷数守恒知同时有一个中子生成，反应方程为 H H He n，选项 B 正确，选项 A 错误；目前核电站都采用核裂变发电，选项21 31 42 10C 错误；该反应放出热量，所以一定有质量亏损，选项 D 正确。二、计算题(本题共 3 小题，共 52 分)9(16 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，已知这瓶溶液每分钟衰变 8107次，
11、这种同位素的半衰期为 2 天，10 天以后从水库取出 1 m3的水，并测得每分钟衰变 10 次，求水库的存水量为多少？ 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 m0,10 天后其剩余质量为 m，水库存水量为 Q，由每分钟衰变次数与其质量成正比可得 ，由半衰期公式得： m m0 ，10Q8107 mm0 (12)tT由以上两式联立代入数据得 5，10Q8107 (12)102 (12)- 4 -解得水库的存水量为 Q2.510 5 m3。答案：2.510 5 m310(16 分)卢瑟福用 粒子轰击氮核时发现质子。发现质子的核反应方程为N H
12、e O H。已知氮核质量为 mN14.007 53 u，氧核质量为 mO17.004 54 u，氦147 42 178 1核质量为 mHe4.003 87 u，质子 (氢核)质量为 mp1.008 15 u。(已知：1 uc2931 MeV，结果保留两位有效数字)求：(1)这一核反应是吸收能量还是放出能量的反应？相应的能量变化为多少？(2)若入射氦核以 v0310 7 m/s 的速度沿两核中心连线方向轰击静止氮核。反应生成的氧核和质子同方向运动，且速度大小之比为 150。求氧核的速度大小。解析：(1)由 m mN mHe mO mp得： m0.001 29 u所以这一核反应是吸收能量的反应吸收
13、能量为 E| m|c20.001 29 u c21.2 MeV。(2)由动量守恒定律可得：mHev0 mOv 氧 mpvp又 v 氧 vp150可解得： v 氧 1.810 6 m/s。答案：(1)吸收能量 1.2 MeV (2)1.810 6 m/s11(20 分)(1)氢原子基态的能量为 E113.6 eV。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为0.96 E1，频率最小的光子的能量为多少电子伏？(保留两位有效数字)，这些光子可具有几种不同的频率？(2)云室处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，一静止的质量为 M 的原子核在云室中发生一次 衰变， 粒
14、子的质量为 m，电荷量为 q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内，且轨道半径为 R，试求衰变过程中的质量亏损。(注：涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计)解析：(1)频率最大的光子能量为0.96 E1，即 En(13.6 eV)0.96(13.6 eV)， En ，E1n2解得 En0.544 eV， n5，从 n5 能级开始，共有 C 10 种不同频率的光子，25频率最小的光子能量最小，为0.544 eV(0.85 eV)0.31 eV。(2)设放出的 粒子的速率为 v，它在洛伦兹力作用下做半径为 R 的匀速圆周运动，由牛顿第二定律，知 qvB mv2R则 mv qBR- 5 -设衰变后剩余核的速度是 v，衰变过程中动量守恒( M m)v mv。 粒子、剩余核的动能来源于亏损的质量，有 mc2 (M m)v 2 mv212 12解得 m 。M qBR 22c2m M m答案：(1)0.31 eV 10 种 (2)M qBR 22c2m M m
