2020高中物理 第3、4章 原子核與放射性 核能 單元測(cè)試 魯科版選修3-5

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1、第3、4章《原子核與放射性》《核能》單元測(cè)試 選擇題部分共10小題，每小題6分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確. 1.關(guān)于α、β、γ三種射線，下列說(shuō)法正確的是(　　) A. α射線是原子核發(fā)射出的氦核，它的貫穿能力最強(qiáng) B. β射線是原子核外電子電離形成的電子流，它具有中等的貫穿能力 C. γ射線一般伴隨著α射線或β射線產(chǎn)生，它的貫穿能力最強(qiáng) D. γ射線是電磁波，它的貫穿能力最弱 答案：C 2.正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素 O注入人體內(nèi)，O在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化

2、為一對(duì)γ光子，被探測(cè)器探測(cè)到，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后產(chǎn)生清晰的圖像.根據(jù)PET的原理，下列說(shuō)法正確的是(　　) A.O在人體內(nèi)的衰變方程是：O→N＋e B.正負(fù)電子的湮滅方程式是：e＋e→2γ C.在PET中，O的主要用途是作為示蹤原子 D.在PET中，O的主要用途是參與人體的代謝過(guò)程 答案：ABC 3.在北京奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館的建設(shè)中，大量采用了環(huán)保新技術(shù)，如場(chǎng)館周圍的路燈用太陽(yáng)能電池供電，洗浴熱水通過(guò)太陽(yáng)能集熱器產(chǎn)生等.太陽(yáng)能產(chǎn)生于太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變，其核反應(yīng)方程是(　　) A.4H→He＋2e　　　　　　B.N＋He→O＋H C.U＋n→Xe＋Sr＋10n D.U→Th＋He 答案：A

3、 4.下列說(shuō)法正確的是(　　) A. α射線的本質(zhì)是高速氦核流 B. γ射線是原子核發(fā)生γ衰變時(shí)發(fā)出的獨(dú)有粒子流 C. 天然放射現(xiàn)象表明原子核也是可分的 D. 同一原子核在發(fā)生衰變時(shí)，會(huì)同時(shí)產(chǎn)生三種射線 解析：α射線為氦核(He)流. γ射線是伴隨α、β衰變時(shí)放出的光子，沒(méi)有所謂的γ衰變，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤. α、β射線都是從原子核放出的，說(shuō)明原子核可以再分，故選項(xiàng)C正確. 同一原子不會(huì)同時(shí)發(fā)生α衰變和β衰變，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案：AC 5.圖甲是α、β、γ三種射線穿透能力的示意圖，圖乙是工業(yè)上利用射線的穿透性來(lái)檢查金屬內(nèi)部傷痕的示意圖.圖乙中檢查所利用的射線是(　　)

4、　　甲　　　　　　　　　　　　　乙 A. α射線　　　　　　　　B. β射線 C. γ射線 D. 三種射線都可以 解析：γ射線的穿透能力足夠強(qiáng)，它能穿透薄金屬板. 答案：C 6.在居室裝修中經(jīng)常使用到花崗巖、大理石等材料，這些材料都不同程度地含有放射性元素.比如，有一些含鐳的材料會(huì)釋放出放射性惰性氣體氡，而氡產(chǎn)生后很快衰變成一系列放射性產(chǎn)物，最終成為穩(wěn)定元素鉛，這一過(guò)程會(huì)放出α、β、γ射線.根據(jù)有關(guān)放射性知識(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A.隨著氣溫的升高，氡的半衰期會(huì)變小 B.氡被吸入人體后，放射性衰變將會(huì)停止 C.三種射線中，α粒子的質(zhì)量最大，穿透

5、能力最強(qiáng) D.三種射線中，γ射線的速度最大，穿透能力最強(qiáng) 答案：D 7.U放射性衰變有多種可能途徑，其中一種途徑是先變成 83Bi，而 83Bi可以經(jīng)一次衰變變成 X(X代表某種元素)，也可以經(jīng)一次衰變變成 b81Ti， X和 b81Ti最后都變成82Pb，衰變路徑如圖所示.可知圖中(　　) A. a＝82，b＝206 B. ①是β衰變，放出電子，電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的 C. ②是β衰變，放出電子，電子是由中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的 D. 92U可經(jīng)過(guò)若干次衰變都放出同一種粒子生成新的原子核 83Bi 解析：衰變①的方程式為：83Bi―→84X＋e，為β衰變，放出電

6、子，選項(xiàng)B正確、A錯(cuò)誤；衰變②的方程式為：83Bi―→81Ti＋He，為α衰變，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；92U需經(jīng)過(guò)8次α衰變和6次β衰變后可生成新核 82Pb，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案：B 8.下列說(shuō)法正確的是(　　) A.如果地球表面沒(méi)有大氣層，太陽(yáng)照亮地球的范圍要比有大氣層時(shí)略大些 B.醫(yī)院中用于檢查病情的“B超”是利用了電磁波能產(chǎn)生干涉的原理 C.原子核能發(fā)生β衰變，說(shuō)明原子核內(nèi)含有電子 D.在原子核的人工轉(zhuǎn)變過(guò)程中，科學(xué)家常用中子(而不是質(zhì)子)轟擊原子核，這主要是因?yàn)橹凶邮请娭行缘? 解析：光線經(jīng)過(guò)大氣層時(shí)發(fā)生折射，使得照亮地球的范圍略大于半個(gè)地球表面，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；醫(yī)院中用“B超”檢

7、查病情是利用“B型超聲波”(一種機(jī)械波)的直線傳播與反射原理，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；β衰變是原子核中的中子放出一個(gè)電子后變成一個(gè)質(zhì)子，原子核中不含有單獨(dú)存在的電子，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于中子不帶電，它與原子核之間不存在電排斥力，因而用它來(lái)產(chǎn)生核反應(yīng)時(shí)，比用其他帶電高能粒子的效果好得多，故選項(xiàng)D正確. 答案：D 9.美國(guó)科研人員在研制一種新型鎳銅長(zhǎng)效電池，它采用了半衰期長(zhǎng)達(dá)100年的放射性同位素鎳63(Ni)和銅兩種金屬作為長(zhǎng)壽命電池的材料，利用鎳63發(fā)生衰變時(shí)釋放電子給銅片的特性，用鎳63和銅片做電池的兩極，為外接負(fù)載提供電能.下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是(　　) A.鎳63的衰變方程是：Ni→e＋

8、Cu B.鎳63的衰變方程是：Ni→e＋Cu C.外接負(fù)載時(shí)，鎳63的電勢(shì)比銅片高 D.該電池內(nèi)電流的方向是從鎳63到銅片 解析：衰變前后質(zhì)量數(shù)守恒、電荷量守恒，衰變方程應(yīng)為：Ni→e＋Cu，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；Ni原子放出一個(gè)電子后，變成29個(gè)質(zhì)子、28個(gè)核外電子的Cu＋.故選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤. 答案：C 10.雷蒙德·戴維斯因研究來(lái)自太陽(yáng)的電子中微子(νe)而獲得了2002年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).他探測(cè)中微子所用的探測(cè)器的主體是一個(gè)貯滿615 t四氯乙烯(C2Cl4)的溶液的巨桶.電子中微子可以將一個(gè)氯核轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)氬核，其核反應(yīng)方程為νe＋Cl→Ar＋e，已知 Cl的質(zhì)量為36.95

9、658 u，Ar的質(zhì)量為36.95691 u，　0－1e的質(zhì)量為0.00055 u,1 u質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量為931.5 MeV.根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知，參與上述反應(yīng)的電子中微子的最小能量為(　　) A.0.82 MeV B.0.31 MeV C.1.33 MeV D.0.51 MeV 解析：核反應(yīng)增加的質(zhì)量為： Δm＝36.95691 u＋0.00055 u－36.95658 u＝0.00088 u 需吸收的能量ΔE＝Δmc2＝0.82 MeV. 答案：A 非選擇題部分共3小題，共40分. 11.(8分)1999年4月，人類在合成超重元素方面進(jìn)入了一個(gè)新的里程，美國(guó)勞倫斯—柏克萊國(guó)

10、家實(shí)驗(yàn)室的領(lǐng)導(dǎo)人、核化學(xué)家Kenneth E.Gregorieh宣布：在該實(shí)驗(yàn)室的88英寸回旋加速器上，研究者用高能 Kr離子轟擊 82Pb靶，氪核與鉛核結(jié)合，放出1個(gè)中子，形成了一種新元素A；120 μs后，該A元素的原子核分裂出一個(gè)α粒子，衰變成另一種新元素B；600 μs后B元素又釋放出一個(gè)α粒子，形成另一種新元素C.寫出生成新元素A的原子核的核反應(yīng)方程和新元素B的原子核發(fā)生衰變的衰變方程：　　　　　　　　　　　　　　，　　　　　　　　　　　　. 答案：Kr＋82Pb→A＋n　B→C＋He 12.(15分)裂變反應(yīng)是目前核能利用中常用的反應(yīng)，以原子核為燃料的反應(yīng)堆中，當(dāng)俘獲一個(gè)慢中子

11、后發(fā)生的裂變反應(yīng)可以有多種方式，其中一種可表示為： U?。Xe　 ＋　　Sr＋3n 235.0439　　1.0087 138.9178　93.9154 反應(yīng)方程下方的數(shù)字是中子及有關(guān)原子核的靜止質(zhì)量(以原子質(zhì)量單位u為單位).已知1 u的質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量為9.3×102 MeV，此裂變反應(yīng)釋放的能量是　　　　MeV. 解析：由題中給出的核反應(yīng)方程計(jì)算質(zhì)量虧損Δm，即： Δm＝m－m′ ＝(235.0439＋1.0087－138.9178－93.9154－3×　　1.0087) u ＝0.1933 u 所以釋放的能量為： ΔE＝Δmc2＝0.193 3×9.3×102 Me

12、V ＝1.8×102 MeV. 答案：1.8×102 13.(17分)核聚變能是一種具有經(jīng)濟(jì)性能好、安全可靠、無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)勢(shì)的新能源.近年來(lái)，受控核聚變的科學(xué)可行性已得到驗(yàn)證，目前正在突破關(guān)鍵技術(shù)，最終將建成商用核聚變電站.一種常見(jiàn)的核聚變反應(yīng)是由氫的同位素氘(又叫重氫)和氚(又叫超重氫)聚合成氦，并釋放一個(gè)中子.若已知氘原子的質(zhì)量為2.0141 u，氚原子的質(zhì)量為3.0160 u，氦原子的質(zhì)量為4.0026 u，中子的質(zhì)量為1.0087 u,1 u＝1.66×10－27 kg. (1)寫出氘和氚聚合的反應(yīng)方程. (2)試計(jì)算這個(gè)核反應(yīng)釋放出來(lái)的能量. (3)若建一座發(fā)電功率為3

13、.0×105 kW的核聚變電站，假設(shè)聚變所產(chǎn)生的能量有一半轉(zhuǎn)變成了電能，則每年要消耗多少千克氘？(一年按3.2×107 s計(jì)算，光速c＝3.0×108 m/s，結(jié)果取兩位有效數(shù)字) 解析：(1)H＋H → He＋n. (2)質(zhì)量虧損Δm＝[(2.0141 u＋3.0160 u)－(4.0026 u＋1.0087 u)] ＝0.0188 u＝3.12×10－29 kg 產(chǎn)生的核能ΔE＝Δmc2＝2.8×10－12 J. (3)核電站在一年中產(chǎn)生的核能為： E＝2E電＝2Pt＝1.92×1016 J 1 mol的 H的質(zhì)量m0＝2 g，含有n＝6.02×1023個(gè)H原子 所以一年中消耗的H的質(zhì)量為： M＝m0＝ kg≈23 kg. 答案：(1)H＋H → He＋n (2)2.8×10－12 J　(3)23 kg