2021-2022高二物理下学期新教材暑假作业5原子核

5原子核一、选择题：第1～5题为单选题，第6～10题为多选题。1．下列射线不是来自于原子核内的是（　　）A．α射线B．β射线C．γ射线D．阴极射线2．在核反应堆中，为了使快中子的速度减慢，可选用作为中子减速剂的物质是（　　）A．氢B．镉C．水D．压力容器3．放射性同位素发出的射线在科研、医疗、生产等诸多方面得到了广泛的应用，下列有关放射线应用的说法中不正确的是（　　）A．轧钢厂的热轧机安装射线测厚仪对钢板厚度进行自动控制B．利用γ射线的贯穿性能进行人体的透视C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，经过筛选可以培养优良品种D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害4．科学家利用氘和氚核反应获得能量，核反应方程为H＋H→He＋n。已知氘核、氚核、氦核和中子的质量分别为m1、m2、m3、m4，光在真空中的传播速度为c，则在该核反应中平均每个核子释放的核能为（　　）A．(m1＋m2－m3－m4)c2B．(m3＋m4－m1－m2)c2C(m1＋m2－m3－m4)c2D．(m3＋m4－m1－m2)c25．福岛第一核电站的核污水含铯、锶、氚等多种放射性物质，一旦排海将对太平洋造成长时间的污染。氚（H）有放射性，会发生β衰变并释放能量，其半衰期为12.43年，衰变方程为H→X＋e，以下说法正确的是（　　）A．X的中子数为3B．衰变前的质量与衰变后X和e的总质量相等C．自然界现存在的H将在24.86年后衰变完毕D．H在不同化合物中的半衰期相同\n6．α粒子在很多物理实验中扮演着重要的角色，下列说法正确的是（　　）A．图甲表示的是α粒子散射实验，该实验揭示了原子核是可再分的B．图乙表示的是磁场对α、β和γ射线的作用情况，其中③是α射线C．图丙表示的是用α粒子轰击氮核发现了质子D．图丁表示的是铀238放出一个α粒子后，质量数减少4，变成铀2347．“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（母核）俘获一个核外电子，其内部一个质子转变为中子，从而变成一个新核（子核），并且放出一个中微子的过程。中微子的质量极小，不带电，很难探测到，人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子存在的。若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”（电子的初动量不计），则（　　）A．母核的质量数比子核的质量数多1个B．母核的电荷数比子核的电荷数多1个C．子核的动量与中微子的动量大小相等D．子核的动能大于中微子的动能8．我国核电发展快速，2021年核能发电量达到了828.84亿千瓦时，同比增长超过20%。重核裂变是核电站中核反应堆的主要反应，某核反应堆中的一种核裂变反应方程为U＋n→Ba＋Kr＋3X下列说法正确的是（　　）A．该反应生成物中X为中子B．该反应生成物中X为质子C．Ba的比结合能比Kr的小D．Ba的比结合能比U的小9．原子核的比结合能与质量数的关系图像如图所示，下列说法正确的是（　　）A．Kr核比U核更稳定B．结合能越大，质量数越大，原子核越稳定C．He核比Li核结合能小，比结合能大D．原子核的结合能等于把其完全分解成自由核子所需的最小能量\n10．2021年9月，在甘肃省武威市全球首台钍基熔盐核反应堆进行试运行放电，也标志着我国成为世界上第一个对第四代核电技术进行商业化试验运营的国家。反应堆工作原理如图所示，钍232（）吸收一个中子后会变成钍233，钍233不稳定，会变成易裂变核素铀233（）。下列说法正确的是（　　）A．钍232变成铀233的核反应方程式是：，B．中间产生的新核镤233（）从高能级向低能级跃迁时，会伴随辐射C．新核铀233（）的结合能小于钍233（）D．核反应堆是通过核裂变把核能直接转化为电能发电二、非选择题11．核污水中常含有氚（H）等放射性核素，处置不当将严重威胁人类安全。氚β衰变的半衰期长达12.5年，衰变方程为，其中是质量可忽略不计的中性粒子，Z＝______，A＝______。若将含有质量为m的氚的核污水排入大海，即使经过50年，排入海中的氚还剩___________m（用分数表示）。12．硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术，其原理是进入癌细胞内的硼核吸收慢中子，转变成锂核和α粒子，释放出γ光子。已知核反应过程中质量亏损为Δm，γ光子的能量为E0，硼核的比结合能为E1，锂核的比结合能为E2，普朗克常量为h，真空中光速为c。(1)写出核反应方程并求出γ光子的波长λ；(2)求核反应放出的能量E及氦核的比结合能E3。\n13．镭（Ra）是历史上第一个被分离出来的放射性元素，已知能自发放出α粒子而变成新核Rn，已知的质量m1＝226.0207u，Rn的质量m2＝222.0101u，α粒子的质量mα＝4.0026u。如图所示，一个静止的镭核在匀强磁场中发生衰变，衰变后两粒子运动平面与磁场垂直（涉及比值时，质量可取整数）求：(1)α粒子与Rn核在磁场中运动的半径之比和周期之比；(2)衰变过程中放出的能量；(3)α粒子的动能。14．我国首艘攻击核潜艇，代号091型，西方称其为汉级攻击核潜艇，其核反应堆采用的燃料是铀235，一个铀235裂变时释放的能量为200MeV。在核反应堆中一般用石墨做慢化剂使快中子减速成为慢中子，达到有效裂变。已知碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核都是静止的。求：(1)一个铀235裂变对应的质量亏损；(2)要想将动能为E0的快中子减小到10－6E0的慢中子，至少经过多少次碰撞。\n答案与解析1.【答案】D【解析】α射线、β射线、γ射线都是在放射性物质衰变的过程中放射出的，来自于原子核的衰变，即它们均来自于原子核内，而阴极射线是阴极受热后，原子的核外电子受激发而发射出的电子，不是来自于原子核内，故选D。2.【答案】C【解析】在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂，故选C。3.【答案】B【解析】轧钢厂的热轧机安装射线测厚仪对钢板厚度进行自动控制，A正确；利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，但γ射线对人体细胞伤害太大，因此不能用来透视人体，B错误；用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，经过筛选可以培养优良品种，C正确；用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害，D正确。本题选不正确的，故选B。4.【答案】C【解析】聚变时有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知，聚变时释放的能量，总共有5个核子参与反应，则平均每个核子释放的核能为，故选C。5.【答案】D【解析】根据核电荷数守恒和质量数守恒，可得核反应方程，衰变产物有，中子数为1，A错误；氚（H）有放射性，会发生β衰变并释放能量，故反应会亏损质量，衰变前的质量大于衰变后X和e的总质量，B错误；自然界现存在的H将在24.86年后即两个半衰期，衰变剩下，未衰变完毕，C错误；半衰期与化学状态无关，H在不同化合物中的半衰期相同，D正确。6.【答案】CD【解析】图甲表示的是α粒子散射实验，该实验揭示了原子的核式结构理论，并\n没有揭示原子核是可再分的，A错误；图乙表示的是磁场对α、β和γ射线的作用情况，因为α粒子带正电，根据左手定则可知，其中①是α射线，B错误；图丙表示的是用α粒子轰击氮核发现了质子，C正确；根据核反应方程要求质量数和电荷数守恒可以知道，铀238放出一个α粒子后，质量数减少4，电荷数减少2成为新核，故D正确。7.【答案】BC【解析】原子核（称为母核）俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核（称为子核），子核与母核相比，电荷数少1，质量数不变，故A错误，B正确；静止的原子核（称为母核）俘获电子（电子的初动量可不计）的过程中动量守恒，初状态系统的总动量为0，则子核的动量和中微子的动量大小相等，方向相反，故C正确；子核的动量大小和中微子的动量大小相等，由于中微子的质量很小，根据，中微子的动能大于子核的动能，故D错误。8.【答案】AC【解析】根据核反应中质量数守恒，电荷数守恒，可得X的电荷数为0，质量数为1，所以X为中子，故A正确，B错误；因为中等质量的原子核比结合能最大，质量数越大，比结合能越小，所以Ba的比结合能比U的大，Ba的比结合能比Kr的小，故C正确，D错误。9.【答案】ACD【解析】由图可知Kr核比U核的比结合能大，比结合能越大，越稳定，则Kr核比U核更稳定，故A正确；结合能与质量数之比越大，则原子核越稳定，结合能越大，质量数越大，他们之比不一定大，故B错误；He核的结合能为，Li核的结合能为，结合题图可得He核比Li核结合能小，比结合能大，故C正确；原子核的结合能等于把其完全分解成自由核子所需的最小能量，故D正确。10.【答案】AB【解析】根据核反应的电荷数和质量数守恒可知，钍233变成铀233的核反应方程式是，，A正确；中间产生的新核镤233（）从高能级向低能级跃迁时，放出能量，会伴随辐射，B\n正确；整个过程中释放能量，则生成的新核铀233（）更加稳定，则新核铀233（）的结合能大于钍233（），C错误；在核电站的核反应堆内部，核燃料具有的核能通过核裂变反应转化为内能，然后通过发电机转化为电能，故D错误。11.【答案】2    3    【解析】根据电荷数守恒和质量数守恒可得，；经过50年，排入海水中的氚的剩余质量为。12.【解析】(1)核反应方程为根据可求得光子的波长。(2)由质能方程可知，核反应中放出的能量由能量关系可得解得。13.【解析】(1)静止的镭核衰变时动量守恒，α粒子与Rn核运动方向相反，因此均带正电，在磁场中所受洛伦兹力方向相反，偏转方向相反；又因粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，故两粒子的运动轨迹为两外切圆，由动量守恒知由可得可知由周期公式得。(2)衰变过程中的质量亏损释放的能量。(3)由及得\n所以α粒子的动能为。14.【解析】(1)由爱因斯坦质能方程可知，裂变时释放的能量与质量亏损的关系解得故一个铀235裂变对应的质量亏损。(2)设中子的质量为，碳核的质量为，第一次碰撞前中子的速度为，碰后中子和碳核的速度分别为和，由于中子与碳核碰撞是弹性正碰，故满足动量守恒和机械能守恒，则有联立解得第一次碰撞后中子的动能为因为中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且碰撞前碳核都是静止的，故每次碰撞满足的规律与第一次碰撞一样，则有第二次碰撞后中子的动能为第三次碰撞后中子的动能为……第次碰撞后中子的动能为又联立有即解得故要想将动能为的快中子减小到的慢中子，至少经过42次碰撞。