高中物理第19章原子核章末分层突破新人教选修3-5.pdf

精品教案可编辑第 19 章原子核(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汤姆孙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】ADE2典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个中子：235 92U10n144 56Ba8936Krx10n，铀 235 质量为m1，中子质量为m2，钡 144 质量为m3，氪 89 的质量为m4，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(m1 2m2m3m4)c2Cx的值是 3D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235 92U10n144 56Ba8936Kr x10n 中根据质量数守恒，有：235 1144 89 x，解得：x3；根据爱因斯坦质能方程，该反应放出能量为：Emc2(m1m2m3m43m2)c2(m1m3m42m2)c2，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精品教案可编辑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21H31H42He10n 中，10n 表示质子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，Emc2【解析】射线是氦原子核，A 对；10n 表示中子，B 错；据光电效应方程EkmhW0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；玻尔的量子观念能解释氢原子光谱，D 对，是爱因斯坦给出了Emc2.【答案】ADE4(2016全国丙卷)一静止的铝原子核2713Al 俘获一速度为1.0 107m/s 的质子 p 后，变为处于激发态的硅原子核2814Si*.下列说法正确的是()A核反应方程为p2713Al 2814Si*B核反应过程中系统动量守恒C核反应过程中系统能量不守恒D核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度的方向一致【解析】核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为p2713Al 2814Si*，说法 A 正确核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒，说法B 正确，说法C 错误核反应中发生质量亏损，生成物的质量小于反应物的质量之和，说法D 错误根据动量守恒定律有mpvpmSivSi，碰撞后硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度方向一致，说法 E 正确【答案】ABE5放射性元素238 92U 衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成210 83Bi，而210 83Bi 可以经一次衰变变成210aX(X 代表某种元素)，也可以经一次衰变变成b81Tl，210aX 和b81T1 最后都变成206 82Pb，衰变路径如图1 所示则()精品教案可编辑图 1Aa84Bb206C.210 83Bi 210aX 是 衰变，210 83Bi b81Tl 是 衰变D.210 83Bi 210aX 是 衰变，210 83Bi b81Tl 是 衰变E.b81Tl 经过一次衰变变成206 82Pb【解析】由210 83Bi 210aX，质量数不变，说明发生的是衰变，同时知a84.由210 83Bi b81Tl 是核电荷数减2，说明发生的是衰变，同时知b206，由206 81Tl 206 82Pb 发生了一次衰变【答案】ABC6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1015 m 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(n 3)，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 1015以内，核力才能起作用E正确【答案】CDE精品教案可编辑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】ADE8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(11H)结合成 1 个氦核(42He)下表中列出了部分粒子的质量(1 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/u1.007 34.001 50.000 551.008 7A.核反应方程式为411H42He201eB核反应方程式为411H42He 2 01eC4 个氢核结合成1 个氦核时的质量亏损约为0.026 6 uD 4 个氢核聚变反应过程中释放的能量约为24.8 MeVE四个氢核聚变反应过程中释放的能量约为24.8 J【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精品教案可编辑二、非选择题(本题共 5 小题，共 52 分)9(4 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(8 分)(2016全国甲卷)在下列描述核过程的方程中，属于衰变的是 _，属于 衰变的是 _，属于裂变的是_，属于聚变的是_(填正确答案标号)A.146C147N 0-1eB.3215P3216S0-1eC.23892U23490Th42HeD.147N 42He178O11HE.23592U10n14054Xe9438Sr210nF.31H21H42He10n【解析】衰变是一种元素衰变成另一种元素过程中释放出 粒子的现象，选项C为 衰变；衰变为衰变过程中释放出粒子的现象，选项 A、B 均为 衰变；重核裂变是质量较大的核变成质量较小的核的过程，选项 E是常见的一种裂变；聚变是两个较轻的核聚合成质量较大的核的过程，选项F 是典型的核聚变过程【答案】C AB E F11(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222 86Rn.222 86Rn 经过m次 衰变和n次 衰变后变成稳定的206 82Pb.精品教案可编辑(1)求m、n的值；(2)一个静止的氡核(222 86Rn)放出一个 粒子后变成钋核(218 84Po)已知钋核的速度v1 106 m/s，求 粒子的速率.【导学号：66390061】【解析】(1)4m222 206，m486 82 2mn，n4(2)由动量守恒定律得mvmPov0解得v 5.45 107 m/s【答案】(1)4 4(2)5.45 107 m/s12(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，已知这杯溶液每分钟衰变8 107次，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？【导学号：66390062】【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,10 天后每立方米水中放射性元素的存量为mQ，由每分钟衰变次数与其质量成正比m0m/Q8 10710，即10Q8 107mm0，由半衰期公式得：mm012tT由以上两式联立代入数据得10Q8 10712102125解得水库的存水量为Q 2.5 105 m3.【答案】2.5 105 m313 (16 分)31H 的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量是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？精品教案可编辑(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：66390063】【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11H 210n31H，反应前各核子总质量为mp2mn1.007 277 u 2 1.008 665 u3.024 607 u反应后新核的质量为mH3.016 050 u质量亏损为m 3.024 607 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 MeV 0.008 557 931.5 MeV7.97 MeV.(2)氚核的结合能即为E7.97 MeV它的比结合能为E32.66 MeV.(3)放出光子的频率为Eh7.97 106 1.6 10196.63 1034Hz 1.92 1021 Hz.【答案】(1)释放核能7.97 MeV(2)7.97 MeV 2.66 MeV(3)1.92 1021 Hz