2020高中物理 第3、4章 原子核与放射性 核能 单元测试 鲁科版选修3-5

2020高中物理 第3、4章 原子核与放射性 核能 单元测试 鲁科版选修3-5

第3、4章《原子核与放射性》《核能》单元测试 ‎ 选择题部分共10小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.‎ ‎1.关于α、β、γ三种射线，下列说法正确的是(　　)‎ A. α射线是原子核发射出的氦核，它的贯穿能力最强 B. β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的贯穿能力 C. γ射线一般伴随着α射线或β射线产生，它的贯穿能力最强 D. γ射线是电磁波，它的贯穿能力最弱 答案：C ‎2.正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素 O注入人体内，O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对γ光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像.根据PET的原理，下列说法正确的是(　　)‎ A.O在人体内的衰变方程是：O→N＋e B.正负电子的湮灭方程式是：e＋e→2γ C.在PET中，O的主要用途是作为示踪原子 D.在PET中，O的主要用途是参与人体的代谢过程 答案：ABC ‎3.在北京奥运会场馆的建设中，大量采用了环保新技术，如场馆周围的路灯用太阳能电池供电，洗浴热水通过太阳能集热器产生等.太阳能产生于太阳内部的核聚变，其核反应方程是(　　)‎ A.4H→He＋2e　　　　　　B.N＋He→O＋H C.U＋n→Xe＋Sr＋10n D.U→Th＋He 答案：A ‎4.下列说法正确的是(　　)‎ A. α射线的本质是高速氦核流 B. γ射线是原子核发生γ衰变时发出的独有粒子流 C. 天然放射现象表明原子核也是可分的 D. 同一原子核在发生衰变时，会同时产生三种射线 解析：α射线为氦核(He)流.‎ γ射线是伴随α、β衰变时放出的光子，没有所谓的γ衰变，故选项B错误.‎ α、β射线都是从原子核放出的，说明原子核可以再分，故选项C正确.‎ 同一原子不会同时发生α衰变和β衰变，故选项D错误.‎ 答案：AC ‎5.图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部伤痕的示意图.图乙中检查所利用的射线是(　　)‎ ‎　　甲　　　　　　　　　　　　　乙 A. α射线　　　　　　　　B. β射线 C. γ射线 D. 三种射线都可以 解析：γ射线的穿透能力足够强，它能穿透薄金属板.‎ 答案：C ‎6.在居室装修中经常使用到花岗岩、大理石等材料，这些材料都不同程度地含有放射性元素.比如，有一些含镭的材料会释放出放射性惰性气体氡，而氡产生后很快衰变成一系列放射性产物，最终成为稳定元素铅，这一过程会放出α、β、γ射线.根据有关放射性知识，下列说法正确的是(　　)‎ A.随着气温的升高，氡的半衰期会变小 B.氡被吸入人体后，放射性衰变将会停止 C.三种射线中，α粒子的质量最大，穿透能力最强 D.三种射线中，γ射线的速度最大，穿透能力最强 答案：D ‎7.U放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成 83Bi，而 83Bi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 b81Ti， X和 b81Ti最后都变成82Pb，衰变路径如图所示.可知图中(　　)‎ A. a＝82，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. 92U可经过若干次衰变都放出同一种粒子生成新的原子核 83Bi 解析：衰变①的方程式为：83Bi―→84X＋e，为β衰变，放出电子，选项B正确、A错误；衰变②的方程式为：83Bi―→81Ti＋He，为α衰变，故选项C错误；92U需经过8次α衰变和6次β衰变后可生成新核 82Pb，故选项D错误.‎ 答案：B ‎8.下列说法正确的是(　　)‎ A.如果地球表面没有大气层，太阳照亮地球的范围要比有大气层时略大些 B.医院中用于检查病情的“B超”是利用了电磁波能产生干涉的原理 C.原子核能发生β衰变，说明原子核内含有电子 D.在原子核的人工转变过程中，科学家常用中子(而不是质子)轰击原子核，这主要是因为中子是电中性的 解析：光线经过大气层时发生折射，使得照亮地球的范围略大于半个地球表面，故选项A错误；医院中用“B超”检查病情是利用“B型超声波”(一种机械波)的直线传播与反射原理，故选项B错误；β衰变是原子核中的中子放出一个电子后变成一个质子，原子核中不含有单独存在的电子，故选项C错误；由于中子不带电，它与原子核之间不存在电排斥力，因而用它来产生核反应时，比用其他带电高能粒子的效果好得多，故选项D正确.‎ 答案：D ‎9.美国科研人员在研制一种新型镍铜长效电池，它采用了半衰期长达100年的放射性同位素镍63(Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生衰变时释放电子给铜片的特性，用镍63和铜片做电池的两极，为外接负载提供电能.下列有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A.镍63的衰变方程是：Ni→e＋Cu B.镍63的衰变方程是：Ni→e＋Cu C.外接负载时，镍63的电势比铜片高 D.该电池内电流的方向是从镍63到铜片 解析：衰变前后质量数守恒、电荷量守恒，衰变方程应为：Ni→e＋Cu，故选项A、B错误；Ni原子放出一个电子后，变成29个质子、28个核外电子的Cu＋.故选项C正确、D错误.‎ 答案：C ‎10.雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(νe)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t四氯乙烯(C2Cl4)的溶液的巨桶.电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程为νe＋Cl→Ar＋e，已知 Cl的质量为36.95658 u，Ar的质量为36.95691 u，　0－1e的质量为0.00055 u,1 u质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上数据可知，参与上述反应的电子中微子的最小能量为(　　)‎ A.0.82 MeV B.0.31 MeV C.1.33 MeV D.0.51 MeV 解析：核反应增加的质量为：‎ 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 非选择题部分共3小题，共40分.‎ ‎11.(8分)1999年4月，人类在合成超重元素方面进入了一个新的里程，美国劳伦斯—柏克莱国家实验室的领导人、核化学家Kenneth E.Gregorieh宣布：在该实验室的88英寸回旋加速器上，研究者用高能 Kr离子轰击 82Pb靶，氪核与铅核结合，放出1个中子，形成了一种新元素A；120‎ ‎ μs后，该A元素的原子核分裂出一个α粒子，衰变成另一种新元素B；600 μs后B元素又释放出一个α粒子，形成另一种新元素C.写出生成新元素A的原子核的核反应方程和新元素B的原子核发生衰变的衰变方程：　　　　　　　　　　　　　　，　　　　　　　　　　　　.‎ 答案：Kr＋82Pb→A＋n　B→C＋He ‎12.(15分)裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核为燃料的反应堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：‎ U　＋　nXe　 ＋　　Sr＋3n ‎235.0439　　1.0087 138.9178　93.9154‎ 反应方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量(以原子质量单位u为单位).已知1 u的质量对应的能量为9.3×102 MeV，此裂变反应释放的能量是　　　　MeV.‎ 解析：由题中给出的核反应方程计算质量亏损Δm，即：‎ Δm＝m－m′‎ ‎＝(235.0439＋1.0087－138.9178－93.9154－3×　　1.0087) u ‎＝0.1933 u 所以释放的能量为：‎ ΔE＝Δmc2＝0.193 3×9.3×102 MeV ‎＝1.8×102 MeV.‎ 答案：1.8×102‎ ‎13.(17分)核聚变能是一种具有经济性能好、安全可靠、无环境污染等优势的新能源.近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站.一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子.若已知氘原子的质量为2.0141 u，氚原子的质量为3.0160 u，氦原子的质量为4.0026 u，中子的质量为1.0087 u,1 u＝1.66×10－‎27 kg.‎ ‎(1)写出氘和氚聚合的反应方程.‎ ‎(2)试计算这个核反应释放出来的能量.‎ ‎(3)若建一座发电功率为3.0×105‎ ‎ kW的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半转变成了电能，则每年要消耗多少千克氘？(一年按3.2×107 s计算，光速c＝3.0×‎108 m/s，结果取两位有效数字)‎ 解析：(1)H＋H → He＋n.‎ ‎(2)质量亏损Δm＝[(2.0141 u＋3.0160 u)－(4.0026 u＋1.0087 u)]‎ ‎＝0.0188 u＝3.12×10－‎‎29 kg 产生的核能ΔE＝Δmc2＝2.8×10－12 J.‎ ‎(3)核电站在一年中产生的核能为：‎ E＝2E电＝‎2Pt＝1.92×1016 J ‎1 mol的 H的质量m0＝‎2 g，含有n＝6.02×1023个H原子 所以一年中消耗的H的质量为：‎ M＝m0＝ kg≈‎23 kg.‎ 答案：(1)H＋H → He＋n ‎(2)2.8×10－12 J　(3)‎‎23 kg