(完整版)高中物理第十九章原子核单元测试题三含解析新人教版选修3_5.docx
高中物理第十九章原子核1原子核的组成课后作业含解析新人教版选修3_5
原子核的组成时间：45分钟一、选择题(1～6题为单选，7～9题为多选)1．关于γ射线，下列说法不正确的是( B )A．它是处于激发态的原子核放射的B．它是原子内层电子受到激发时产生的C．它是一种不带电的光子流D．它是波长极短的电磁波解析：γ射线是处于激发态的原子核发出的波长极短的电磁波，是一种光子．2．如图为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放射的α射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B，经研究知道( A )A．A为中子，B为质子B．A为质子，B为中子C．A为γ射线，B为中子D．A为中子，B为γ射线解析：用放射源钋的α射线轰击铍时，能发射出一种穿透力极强的中性射线，这就是所谓铍“辐射”，即中子流，中子轰击石蜡，将氢中的质子打出，即形成质子流，所以A 为中子，B为质子，所以A正确．3.32He可以作为核聚变材料(核聚变是利用轻核聚合为较重核释放出巨大能量为人类提供能源)，下列关于32He的叙述正确的是( C )A.32He与31H互为同位素B.32He原子核内中子数为2C.32He原子核外电子数为2D.32He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子解析：32He核内质子数为2，31H核内质子数为1.两者质子数不等，不是同位素，A错误.32 He核内中子数为1，B错误，C正确.32He代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子，D错误．4.放射性元素放出的射线，在电场中分成A、B、C三束，如图所示，其中( C )A．C为氦原子核组成的粒子流B．B为比X射线波长更长的光子流C．B为比X射线波长更短的光子流D．A为高速电子组成的电子流解析：根据射线在电场中的偏转情况，可以判断，A射线向电场线方向偏转，应为带正电的粒子组成的射线，所以是α射线；B射线在电场中不偏转，所以是γ射线；C射线在电场中受到与电场方向相反的作用力，应为带负电的粒子，所以是β射线．5.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( D )A．a、b为β粒子的径迹 B．a、b为γ粒子的径迹C．c、d为α粒子的径迹 D．c、d为β粒子的径迹解析：γ粒子不带电，不会发生偏转，故B错．由左手定则可判定，a、b粒子带正电，c、d粒子带负电，又知α粒子带正电，β粒子带负电，故A、C均错，D正确．6．若用x代表一个中性原子的核外电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对234 90Th的原子来说( B )A．x＝90，y＝90，z＝234B．x＝90，y＝90，z＝144C．x＝144，y＝144，z＝90D．x＝234，y＝234，z＝324解析：在234 90Th中，左下标为质子数，左上标为质量数，则y＝90；中性原子的核外电子数等于质子数，所以x＝90；中子数等于质量数减去质子数，z＝234－90＝144.所以B项正确．7.在贝可勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，发现在天然放射现象中共放出了三种射线，图为这三种射线贯穿物体情况的示意图，①②③各代表一种射线，以下说法正确的是( ADE )A．三种射线均来源于原子核B．射线①的电离能力最弱C．射线②为高速的质子流D．射线③可以用来检查金属内部有无砂眼和裂纹E．射线③是一种高能的电磁波解析：α、β、γ三种射线均来源于原子核，其中γ射线是原子核从较高能级向较低能级跃迁时发出的，故A正确；射线①用纸可以挡住，说明穿透能力最弱，是α射线，α射线电离能力最强，B错误；射线②是高速电子流，故C错误；射线③是γ射线，γ射线是能量很高的电磁波，穿透能力最强，可以用来检查金属内部有无砂眼和裂纹，故D、E正确．8.228 88Ra是镭226 88Ra的一种同位素，对于这两种镭的原子而言，下列说法中正确的是( AC )A．它们具有相同的质子数和不同的质量数B．它们具有相同的中子数和不同的原子序数C．它们具有相同的核电荷数和不同的中子数D．它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质解析：原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的，且原子核的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和．由此知这两种镭的同位素，核内的质子数均为88，核子数分别为228和226，中子数分别为140和138；原子的化学性质由核外电子数决定，因它们的核外电子数相同，故它们的化学性质也相同．故正确选项为A 、C.9.质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具，如图所示为某种质谱仪的原理图，现利用这种质谱仪对氢元素进行测量．氢元素的三种同位素从容器A 下方的小孔无初速度飘入电势差为U 的加速电场，加速后垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场中，最后打在照相底片D 上，形成a 、b 、c 三条光谱线．关于三种同位素进入磁场时速度大小的排列顺序和三条光谱的排列顺序，下列判断正确的是( BD )A ．进入磁场时速度从大到小的排列顺序是氚、氘、氕B ．进入磁场时速度从大到小的排列顺序是氕、氘、氚C ．a 、b 、c 三条光谱线依次排列的顺序是氕、氘、氚D ．a 、b 、c 三条光谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕 解析：加速过程中由动能定理得qU ＝12mv 2，则有v ＝2qUm，三种同位素电荷量q 相同，速度的大小取决于质量的倒数，所以速度从大到小的排列顺序是氕、氘、氚，选项A错误，B 正确；进入磁场后粒子做匀速圆周运动，由qvB ＝m v 2r ，并把v 代入，得r ＝1B2mUq，由于它们的电荷量均相同，则氚核的偏转半径最大，所以a 、b 、c 三条光谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕，故选项C 错误，D 正确．二、非选择题10．有J 、K 、L 三种原子核，已知J 、K 的核子数相同，K 、L 的质子数相同，试完成下列表格.原子核 原子序数质量数 质子数 中子数 J91899K ZA10 8 L1019109解析：原子核的质量数是质子和中子的总和．11.质谱仪是一种测定带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S 产生的各种不同正离子束(速度可看成零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P 上，设离子在P 上的位置到入口处S 1的距离为x .(1)若离子质量为m 、电荷量为q 、加速电压为U 、磁感应强度大小为B ，求x 的大小． (2)氢的三种同位素11H 、21H 、31H 从离子源S 出发，到达照相底片 的位置距入口处S 1的距离之比x H ∶x D ∶x T 为多少？答案：(1)2B2mUq(2)1∶2∶ 3解析：(1)离子被加速时，由动能定理得qU ＝12mv 2，进入磁场时洛伦兹力提供向心力qvB＝mv 2r ，又x ＝2r ，由以上三式得x ＝2B2mUq.(2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3.由(1)结果知x H ∶x D ∶x T ＝m H ∶m D ∶m T ＝1∶2∶ 3.。
最新人教版高中物理选修3-5第十九章同步测试题及答案
最新人教版高中物理选修3-5第十九章同步测试题及答案第十九章原子核1 原子核的组成1．与原子核内部变化有关的现象是()A．天然放射现象B．光电效应现象C．电离现象D．α粒子散射现象解析：天然放射现象是原子核内部自发的放射出α粒子或电子的现象，反应的过程中核内核子数、质子数、中子数发生变化，涉及原子核内部的变化，故A正确．光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及原子核的变化，故B错误．电离现象是电子脱离原子核的束缚，不涉及原子核内部变化，故C错误．α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及核内部的变化，故D错误．故选A.答案：A2．在α粒子轰击金箔的散射实验中，α粒子可以表示为42He，42He 中的()A．4为核子数，2为中子数B．4为质子数和中子数之和，2为质子数C．4为核外电子数，2为中子数D．4为中子数，2为质子数解析：根据42He所表示的物理意义，原子核的质子数决定核外电子数，原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数．原子核的质量数就是核内质子数和中子数之和，即为核内的核子数.42He符号的左下角表示的是质子数或核外电子数，即为2，42He符号左上角表示的是核子数，即为4，故选项B正确．答案：B3.(多选)如图所示，P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是()A．a为α射线，b为β射线B．a为β射线，b为γ射线C．b为γ射线，c为α射线D．b为α射线，c为γ射线解析：γ射线不带电，在电场中不会偏转；α粒子带正电，向负极板偏转，质量远大于β粒子的质量，电荷量是β粒子的2倍，因此α粒子的加速度远小于β粒子的加速度，β粒子的径迹比α粒子径迹弯曲得多．综上所述，选项B、C正确．答案：BC4．(多选)氢有三种同位素，分别是氕(11H)、氘(21H)、氚(31H)，则()A．它们的质子数相等B．若为中性原子它们的核外电子数相等C．它们的核子数相等D．它们的化学性质相同解析：氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和中性原子状态核外电子数均相同，都是1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，A、B正确，C错误；同位素化学性质相同，只是物理性质不同，D正确.答案：ABDA级抓基础1．原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是()A．原子核中，有质子、中子，还有α粒子B．原子核中，有质子、中子，还有β粒子C．原子核中，有质子、中子，还有γ粒子D．原子核中，只有质子和中子解析：在放射性元素的原子核中2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α的来源．说到底它仍是由质子和中子组成的，不能据此认为它是原子核的组成部分．原子核里是没有电子的，但中子可以转化为质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子．原子核发生衰变后处于高能级，在回到低能级时多余的能量以γ粒子的形式辐射出来，形成γ射线．故原子核里也没有γ粒子．答案：D2．如图甲是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的伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了哪种射线()甲乙A．α射线B．β射线C．γ射线D．三种射线都可以解析：α、β、γ三种射线中α射线电离能力最强，γ射线穿透能力最强，因此用γ射线来检查金属内部的伤痕，故选：C.答案：C3．(2015·天津卷)物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上．下列说法正确的是()A．天然放射现象说明原子核内部是有结构的B．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C．α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的答案：A4．如图所示为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放出的α射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B.经研究知道()A．A为中子，B为质子B．A为质子，B为中子C．A为γ射线，B为中子D．A为中子，B为γ射线解析：用射线A轰击石蜡时打出的应该是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的射线应该是中子．答案：A5.(多选)如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有()A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线B．α射线和β射线的轨迹是抛物线C．α射线和β射线的轨迹是圆弧D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b解析：由于γ射线不带电，故不偏转，打在b点．由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧，A、C正确，B错误；由于α粒子速度约是光速的110，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动(如果一个打在b，则另一个必然打在b点下方)，D错误．答案：ACB级提能力6．(多选)某空间内可能存在磁场或电场，也可能磁场和电场同时存在或都不存在，一束包含α射线、β射线和γ射线的射线束以同方向进入此空间，如它们的运动轨迹仍为一束，则此空间可能的情形是()A．存在互相垂直的匀强电场及匀强磁场B．磁场及电场都存在C．有电场，无磁场D．有磁场，无电场解析：α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电，它们以同方向不同速度进入某空间，运动轨迹仍为一束，则它们可能不受力的作用或受力方向与运动方向一致．空间中可有与运动方向平行的电场，无磁场，C正确；空间中可有与运动方向平行的磁场，无电场，D正确；空间中可有与运动方向平行的电场、磁场，B正确；空间中存在互相垂直的匀强电场及匀强磁场时，不同速度的粒子受到的洛伦兹力不同，不同的粒子受到的电场力不同，三种粒子不可能向同一方向运动，A错误．答案：BCD7.如图所示，a为未知天然放射源，b为薄铝片，c为两平行板之间存在着较大电场强度的匀强电场，d为荧光屏，e为固定不动的显微镜筒．实验时，如果将匀强电场c撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁亮点数没有变化；如果再将薄铝片b移开，则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁亮点数大量增加．由此可判定放射源所发出的射线可能为()A．β射线和α射线B．α射线、β射线和γ射线C．β射线和γ射线D．α射线和γ射线解析：α射线的贯穿本领很小，一张纸就可把它挡住，β射线能穿透几毫米厚的铝板，γ射线能贯穿几厘米厚的铅板．撤去电场后，荧光屏上闪烁亮点数没有变化，说明原先能到达的荧光屏的射线不带电，故放射源发出的射线中有γ射线．撤去薄铝片，闪烁亮点数大量增加，说明放射源发出的射线中有α射线，故选项D正确．答案：D8．放射性元素钴6027Co可以有效治疗癌症，该元素原子核内中子数与核外电子数之差是()A．6 B．27C．33 D．60解析：中子数为60－27＝33个，核外电子数等于质子数等于原子序数27，所以中子数33与核外电子数27之差等于6，A正确．答案：A9.在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生α、β、γ三种射线的放射源.从放射源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图所示，在与放射源距离为H高处，水平放置两张叠放着的、涂药品面朝下的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药品的纸)，经射线照射一段时间后两张印像纸显影(已知m α＝4 u ，m β＝11 840u ，v α＝c 10，v β＝c ). (1)上面的印像纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？(2)下面的印像纸显出一串三个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的距离之比？(3)若在此空间再加上与电场方向垂直的匀强磁场，一次使α射线不偏转，一次使β射线不偏转，则两次所加匀强磁场的磁感应强度之比是多少？解析：(1)因α粒子穿透本领弱，穿过下层纸的只有β射线和γ射线，β射线、γ射线在上面的印像纸上留下两个暗斑.(2)下面印像纸上从左向右依次是β射线、γ射线、α射线留下的暗斑.设α射线、β射线留下的暗斑到中央γ射线留下暗斑的距离分别为x α、x β.则对α粒子，有x α＝12a αt 2＝12a α·⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫H v α2，a α＝q α·E m α对β粒子，有x β＝a βt 22＝12αβ·⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫H v β2，αβ＝q β·E m β联立解得x αx β＝5184. (3)若使α射线不偏转，则q αE ＝q αv αB α，所以B α＝E v α， 同理，若使β射线不偏转，则B β＝E v β.故B αB β＝v βv α＝101. 答案：(1)两个暗斑 β射线和γ射线 (2)5∶184(3)10∶1第十九章 原子核2 放射性元素的衰变1．关于天然放射现象，叙述正确的是( )A ．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小B ．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C ．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D ．铀核(238 92U)衰变为铅核(206 82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变解析：物理化学方法都无法改变放射性元素的半衰期，故A 项错；β衰变中释放的电子是核内的中子转化的，并不是核外电子，B 错；α、β、γ三种射线的电离本领依次减弱，贯穿本领依次增强，C 正确；8次α衰变质量数减少32，质子数减少16，10次β衰变质量数不变，质子数增加10个，电荷数不守恒，故D 项错误．正确答案为C.答案：C2．某放射性元素经过11.4天有78的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( )A ．11.4天B ．7.6天C ．5.7天D ．3.8天解析：半衰期是指有半数原子核发生衰变所需要的时间，根据⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T ＝18，t T ＝3，因为t ＝11.4天，所以T ＝11.43＝3.8(天)，故D 正确． 答案：D3．原子核238 92U 经放射性衰变①变为原子核234 90Th ，继而经放射性衰变②变为原子核234 91Pa ，再经放射性衰变③变为原子核234 92U.放射性衰变①、②和③依次为( )A ．α衰变、β衰变和β衰变B ．β衰变、α衰变和β衰变C ．β衰变、β衰变和α衰变D ．α衰变、β衰变和α衰变解析：23892U*①Ｋ23490Th，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变.23490 Th*②Ｋ23491Pa，质子数加1，质量数不变，说明②为β衰变，中子转化成质子，23491Pa*③Ｋ23492U，质子数加1，质量数不变，说明③为β衰变，中子转化为成质子．故选项A正确．答案：A4．(多选)146C能自发地进行β衰变，下列判断正确的是()A.146C经β衰变后变成126CB.146C经β衰变后变成147NC.146C发生β衰变时，原子核内一个质子转化成中子D.146C发生β衰变时，原子核内一个中子转化成质子解析：发生β衰变时，原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，所以每发射一个β粒子，一个中子转化为质子，依据质量数与质子数守恒，则有146C→147N＋0－1e.故B、D 正确，A、C错误.答案：BDA级抓基础1．天然放射现象中可产生α、β、γ三种射线．下列说法正确的是()A．β射线是由原子核外电子电离产生的B.23892U经过一次α衰变，变为23490ThC．α射线的穿透能力比γ射线穿透能力强D．放射性元素的半衰期随温度升高而减小解析：β衰变产生的电子是原子核中的一个中子转化为质子而来的，故A错误；一个原子核释放一个氦核(由两个中子和两个质成的氦原子)，并且转变成一个质量数减小4，核电荷数减少2的新原子核，故选项B正确；α、β、γ三种射线分别是氦、电子、电磁波，三种射线的穿透能力逐渐增强，即α射线的穿透能力比γ射线穿透能力弱，故选项C错误；半衰期是原子内部性质决定，与温度无关，所以升高放射性元素的温度不能缩短其半衰期，故D错误；故选B.答案：B2．日本福岛核电站泄漏事故中释放出大量的碘131，碘131是放射性同位素，衰变时会发出β射线与γ射线，碘131被人摄入后，会危害身体健康，由此引起了全世界的关注．下面关于核辐射的相关知识，说法正确的是()A．人类可以通过改变外部环境来改变碘131衰变的快慢B．碘131的半衰期为8.3天，则4个碘原子核经16.6天后就一定剩下一个原子核C．碘131发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的D．β射线与γ射线都是电磁波，但γ射线穿透本领比β射线强解析：半衰期不受温度，压强等外部环境的影响而变化，所以人类目前无法改变放射性元素的半衰期，故A错误；半衰期是对大量粒子的一个统计规律，不适用于单个原子，故B错误；β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，衰变方程为10n→0－1 e＋11H，故C正确；β射线为高速电子流不是电磁波，故D错误；综上所述本题选C.答案：C3．2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过4820Ca(钙48)轰击24998Cf(锎249)发生核反应，成功合成了第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素．实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x，再连续经过3次α衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子x 是()A．中子B．质子C．电子D．α粒子解析：由钙48与锎249合成的第118号元素，质量数是297；发生3次α衰变，质量数少12，核电荷数少了6，可见，先放出三个粒子电荷数是0，质量数是1，是中子，选A.答案：AB级提能力4．(多选)关于天然放射性，下列说法不正确的是()A．所有元素都有可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线，α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强解析：有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，故A 错误；放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度无关，故B 正确；放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故C 正确；一个原子核在一次衰变中只能放出α、β和γ三种射线中的二种(α、γ射线或β、γ射线)，α、β和γ三种射线，γ射线的穿透力最强，电离能力最弱，故D 错误.故选A 、D.答案：AD5．(多选)某种放射性元素的半衰期为6天，则下列说法中正确的是( )A ．10个这种元素的原子，经过6天后还有5个没有发生衰变B ．当环境温度升高的时候，其半衰期缩短C ．这种元素以化合物形式存在的时候，其半衰期不变D ．质量为m 的这种元素的原子，经过12天后还有0.25 m 没有发生衰变解析：半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间，是大量原子核的统计规律，10个原子不能反应统计规律，故A 错误；原子核的衰变是由原子核内部因素决定的，与外界环境以及原子的物理化学状态均无关，故B 错误，C 正确；质量为m 的这种元素的原子，经过12天后还有m ⎝ ⎛⎭⎪⎫12126＝m 4没有发生衰变，选项D 正确；故选CD. 答案：CD6．天然放射性铀(238 92U)发生衰变后产生钍(234 90Th)和另一个原子核．(1)请写出衰变方程；(2)若衰变前铀(238 92U)核的速度为v ，衰变产生的钍(234 90Th)核速度为v 2，且与铀核速度方向相同，求产生的另一种新核的速度． 解析：(1)238 92U →234 90Th ＋42He.(2)设另一新核的速度为v ′，铀核质量为238m ，由动量守恒定律得：238m v ＝234m ×v 2＋4m v ′得：v ′＝1214v .答案：(1)见解析 (2)1214v第十九章 原子核3 探测射线的方法4 放射性的应用与防护1．(多选)关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( )A ．作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质B ．作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点C ．γ射线探伤利用了γ射线贯穿能力很强的性质D ．γ射线探伤利用了γ射线电离能力很强的性质解析：作为示踪原子是利用放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点，利用γ射线探伤是利用了γ射线的贯穿能力很强的性质，正确选项为B 、C.答案：BC2.原子核A Z X 与氘核21H 反应生成一个α粒子和一个质子.由此可知（ ）A.A ＝1，Z ＝1B.A ＝2，Z ＝3C.A ＝3，Z ＝2D.A ＝5，Z ＝2解析：写出该反应的方程有：A Z X ＋21H →42He ＋11H 应用质量数与电荷数的守恒得：A ＋2＝4＋1，Z ＋1＝2＋1，解得A ＝3，Z ＝2，故C 正确.答案：C3．用α粒子照射充氮的云室，得到如图所示的照片，下列说法中正确的是( )A ．A 是α粒子的径迹，B 是质子的径迹，C 是新核的径迹B ．B 是α粒子的径迹，A 是质子的径迹，C 是新核的径迹C．C是α粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹D．B是α粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹解析：α粒子轰击氮核产生一个新核并放出质子，入射的是α粒子，所以B是α粒子的径迹．产生的新核，质量大，电离作用强，所以径迹粗而短，故A是新核径迹；质子的电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细而长的径迹C是质子的径迹．故正确答案为D.答案：D4．(多选)一个质子以1.4×107 m/s的速度撞入一个孤立的静止铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍．则下列判断中正确的是()A．核反应方程为2713Al＋11H→2814SiB．核反应方程为2713Al＋11H→2714Si＋10nC．硅原子核速度的数量级为107 m/sD．硅原子核速度的数量级为105 m/s解析：核反应方程为2713Al＋11H→2814Si，由动量守恒定律得m×1.4×107 m/s＝28m v′，解得v′＝5×105 m/s，因此选项A、D正确．答案：AD5．静止的氮核147N被速度为v0的中子10n击中生成碳核126C和另一种原子核甲，已知126C与甲核的速度方向与碰撞前中子的速度方向一致，碰后碳核126C与甲核的动量之比为1∶1.(1)写出核反应方程式；(2)126C与甲核的速度各是多大？解析：(1)根据质量数与核电荷数守恒，可知甲核的核电荷数是1、质量数是3，甲核是氚核，核反应方程式为：147N＋10n→126C＋31H.(2)设中子质量为m0，126C核质量m C，甲核质量为m甲，由动量守恒，得m0v0＝m C v C＋m甲v甲，即m0v0＝12m0v C＋3m0v甲，又因为126C与甲核动量之比为1∶1，所以m C v C＝m甲v甲，即12m0v C＝3m0v甲，联立以上两个方程，解得：v C＝v024，v甲＝v06.答案：(1)14 7N＋10n→12 6C＋31H(2)v024v0 6A级抓基础1．(多选)有关放射性同位素3015P的下列说法，正确的是()A.3015P与3014X互为同位素B.3015P与其同位素有相同的化学性质C．用3015P制成化合物后它的半衰期变长D．含有3015P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响解析：同位素有相同的质子数，所以选项A错误．同位素有相同的化学性质，所以选项B正确．半衰期与元素属于化合物或单质没有关系，所以3015P制成化合物后它的半衰期不变，即选项C错误．含有3015P的磷肥由于衰变，可记录磷的踪迹，所以选项D正确．答案：BD2．(多选)下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是() A．射线探伤仪B．利用含有放射性13153I的油，检测地下输油管的漏油情况C．利用6027Co治疗肿瘤等疾病D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用以检测确定农作物吸收养分的规律解析：射线探伤仪利用了射线的贯穿能力，所以选项A错误．利用含有放射性13153I的油，可以记录油的运动踪迹，可以检查管道是否漏油，所以选项B正确．利用6027Co治疗肿瘤等疾病，利用了射线的贯穿能力和高能量，所以选项C错误．把含有放射性元素的肥料施给农作物，可以记录放射性元素的踪迹，用以检测确定农作物吸收养分的规律，所以选项D正确．答案：BD3.用中子轰击氧原子核的核反应方程为168O＋10n→a7N＋0b X，对式中X、a、b的判断正确的是（）A.X代表中子，a＝17，b＝1B.X代表电子，a＝17，b＝－1C.X代表正电子，a＝17，b＝1D.X代表质子，a＝17，b＝1解析：根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X可表示为0＋1e，为正电子，故C项正确，A、B、D错误.答案：C4．(多选)放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度容易控制．这使得γ射线得到广泛应用．下列选项中，属于γ射线的应用的是()A．医学上制成γ刀，无须开颅即可治疗脑肿瘤B．机器运转时常产生很多静电，用γ射线照射机器可将电荷导入大地C．铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制D．用γ射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期解析：γ射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，B错误；γ射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，C错误；γ射线能量很大，可以杀菌，延长水果的保存期，对肿瘤细胞有很强的杀伤作用，故A、D正确．答案：AD5．在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子．①31H＋X1→42He＋10n②147N＋42He→178O＋X2③94Be＋42He→126C＋X3④2412Mg＋42He→2713Al＋X4以下判断中正确的是()A．X1是质子B．X2是中子C．X3是电子D．X4是质子解析：根据核反应的质量数和电荷数守恒知，X1为21H，A错；X2为11H，B错；X3为10n，C错；X4为11H，D对．答案：DB级提能力6.将威耳逊云室置于磁场中，一个静止在磁场中的放射性同位素原子核3015P，放出一个正电子后变成原子核3014Si，能近似反映正电子和Si核轨迹的是（）解析：把放出的正电子和衰变生成物Si 核看成一个系统，根据动量守恒定律正电子和Si 核运动方向一定相反，C 、D 可排除.由q v B＝m v 2R 得，R ＝m v qB ，因为动量m v 相等，故R ∝1q ，即R e R si ＝q si q e ＝141，可见Si 核的运动半径较小，选B.答案：B7．放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀，可利用的元素是( )A ．钋210B ．氡222C ．锶90D ．铀238解析：要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜．因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透．所以只能选用β射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．答案：C9．1934年，约里奥—居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除了测到预料中的中子外，还探测到了正电子．正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子．更意外的是，拿走α放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期．原来，铝箔被α粒子击中后发生了如下反应：2713Al＋42He→3015P＋10n，这里的3015P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的．(1)写出放射性同位素3015P放出正电子的核反应方程．(2)放射性同位素3015P放出正电子的衰变称为正β衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正β衰变中的正电子从何而来？解析：(1)核反应方程为3015P→3014Si＋0＋1e.(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正β衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子，同时放出正电子，核反应方程为11H→10n＋0＋1e.答案：(1)3015P→3014Si＋0＋1e(2)原子核内的质子第十九章原子核5 核力与结合能1．对原子核的组成，下列说法正确的是()A．核力可使一些中子组成原子核B．核力可使非常多的质子组成原子核C．不存在只有质子的原子核D．质量较大的原子核内一定有中子解析：由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的质子集聚在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”——库仑力，A、B错误；自然界中存在只有一个质子的原子核，11H，C错误；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原子核的稳定，故D正确．答案：D2.一个23491Pa原子核内的质子数、中子数、核子数分别为（）A.91个91个234个B.143个91个234个C.91个143个234个D.234个91个143个解析：原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子.23491Pa的原子序数为91，即质子数为91，核子数为234，中子数等于核子数减去质子数，即为234－91＝143，故C正确，ABD错误.故选：C.答案：C3．(多选)对核子结合成原子核的下列说法正确的是()A．原子核内的核子间均存在核力B．原子核内的质子间均存在核力和库仑力C．当n个核子靠近到核力作用的范围而结合为原子核时，其间“势能”一定减小D．对质子数较多的原子核，其中的中子起到增加核力、维系原子核稳定的作用解析：由于核力为短程力，只会发生在相邻核子之间，由此知A、B错误；当n个核子靠近到核力作用范围内，而距离大于0.8×10－15 m，核力表现为引力，在此过程核力必做正功，其间势能必定减小，形成原子核后距离一般不小于0.8×10－15 m，故C正确；对质子数较多的原子核，由于只有相邻的质子间才有核力，但各个质子间均有很强的库仑斥力，随着质子数的增加，其库仑斥力增加，对于稳定的原子核，必须存在较多的中子才能维系二者的平衡，故D正确．答案：CD4．某核反应方程为21H＋31H→42He＋X.已知21H的质量为2.013 6 u，3H的质量为3.018 0 u，42He的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7 1u．则下列说法中正确的是()A．X是质子，该反应释放能量B．X是中子，该反应释放能量C．X是质子，该反应吸收能量D．X是中子，该反应吸收能量解析：由题目所给核反应方程式，根据核反应过程中质量数，电荷数守恒规律，可得：21H＋31H→42He＋10n，X为中子，在该反应发生前，反应物的总质量m1＝2.013 6 u＋3.018 0 u＝5.031 6 u，反应后产物总质量m2＝4.002 6 u＋1.008 7 u＝5.011 3 u，总质量减少，出现了质量亏损，根据爱因斯坦的质能方程可知，该反应释放能量．答案：B5.如图所示，表示原子核的比结合能与质量数A的关系，据此下。
高中物理第十九章原子核第34节探测射线的方法放射性的应用与防护讲义含解析新人教版选修3_5
探测射线的方法放射性的应用与防护1．探知射线存在的依据(1)放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些粒子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡。
(2)放射线中的粒子会使照相乳胶感光。
(3)放射线中的粒子会使荧光物质产生荧光。
2．探测射线的仪器(1)威耳逊云室：α粒子的径迹直而粗。
β粒子的径迹比较细，而且常常弯曲。
γ粒子的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹。
(2)气泡室：粒子通过液体时，在它的周围产生气泡而形成粒子的径迹。
(3)盖革—米勒计数器：计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便。
但不同的射线产生的脉冲现象相同，因此只能用来计数，不能区分射线的种类。
[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．盖革—米勒计数器只能用来计数，不能区分射线的种类。
(√)2．利用威耳逊云室不能区分射线的种类。
(×)[释疑难·对点练]1．探测原理方面：探测原理都是利用射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象，来显示射线的存在。
2．GM计数器区分粒子方面：GM计数器不能区分时间间隔小于200 μs的两个粒子。
[试身手]1．在威耳逊云室中，关于放射源产生的射线径迹，下列说法中正确的是( )A．由于γ射线的能量大，容易显示其径迹B．由于β粒子的速度大，其径迹粗而且长C．由于α粒子的速度小，不易显示其径迹D．由于α粒子的电离作用强，其径迹直而粗解析：选D 在云室中显示粒子径迹是由于粒子引起气体电离，电离作用强的α粒子容易显示其径迹，因α粒子质量较大，飞行时不易改变方向，所以径迹直而粗，故只有D 正确。
1．核反应定义原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。
2．原子核的人工转变人类第一次实现的原子核的人工转变14 7N ＋42He ―→17 8O ＋11H 。
3．遵循原则质量数守恒，电荷数守恒。
[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．卢瑟福发现质子的核反应：147N ＋42He ＝178O ＋11H 。
2019-2020学年高中物理 第十九章 原子核单元质量评估(含解析)新人教版选修3-5.doc
2019-2020学年高中物理第十九章原子核单元质量评估（含解析）新人教版选修3-5一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分。
多选题已在题号后标出)1.(2015·汕头高二检测)核反应方程He N O+X,X所代表的粒子是( )A HB HC eD n【解析】选A。
根据核反应所遵循的两个守恒,即质量数守恒和电荷数守恒得X的质量数=4+14-17=1,电荷数=2+7-8=1,因此,X代表的粒子为H,选项A正确。
2.(2015·韶关高二检测)卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子。
发现质子的核反应为N He O H。
已知氮核质量为m N=14.007 53u,氧核的质量为m O=17.004 54u,氦核质量m He=4.003 87u,质子(氢核)质量为m p=1.008 15u,(已知:1 uc2=931 MeV)对于这一核反应,下列说法正确的是( )A.放出热量0.001 29 MeVB.吸收热量0.001 29 Me VC.放出热量1.20 MeVD.吸收热量1.20 MeV【解析】选D。
质量亏损Δm=m N+m He-m O-m p=-0.001 29 u,由质能方程得:ΔE=Δmc2=-1.20 MeV,故这一核反应是吸收能量的反应,吸收的能量为1.20 MeV,D项正确。
【互动探究】若入射氦核以v0=3×107m/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1∶50。
求氧核的速度大小。
【解析】动量守恒m He×v0=m H×v H+m O v O又:v O∶v H=1∶50解得:v O=1.8×106m/s答案：1.8×106m/s3.(2013·大纲版全国卷)放射性元素(22286Rn)经α衰变成为钋(21884Po),半衰期约为3.8天;但勘测表明,经过漫长的地质年代后,目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素22286Rn的矿石,其原因是( )A.目前地壳中的22286Rn 主要来自于其他放射性元素的衰变 B.在地球形成的初期,地壳中元素22286Rn 的含量足够高C.当衰变产物21884Po 积累到一定量以后, 21884Po 的增加会减慢22286Rn 的衰变进程D.22286Rn 主要存在于地球深处的矿石中,温度和压力改变了它的半衰期【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析: (1)知道半衰期大小的决定因素。
高中物理人教版选修3-5(学业分层测评)第十九章 原子核 学业分层测评14 Word版含答案
学业分层测评(十四)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．一个原子核发生衰变时，下列说法中正确的是()A．总质量数保持不变B．核子数保持不变C．变化前后质子数保持不变D．总动量保持不变E．变化前后中子数不变【解析】衰变过程中质量数守恒，又质量数等于核子数，故衰变过程中核子数不变，A、B正确；发生β衰变时，质子数增加中子数减少，C、E错误；由动量守恒的条件知D正确．【答案】ABD2．下列说法中正确的是()A．β衰变放出的电子来自组成原子核的电子B．β衰变实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子C．α衰变说明原子核中含有α粒子D．γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波E．原子核每发生一次α衰变，其核电荷数减少2【解析】原子核发生β衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子而释放的电子，故A错误；B正确．α射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来．γ射线总是伴随其他衰变发生，它的本质是电磁波，故D、E正确．【答案】BDE3．有一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(6328Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片作电池两极，外接负载为负载提供电能．下面有关该电池的说法正确的是()A．镍63的衰变方程是6328Ni→6329Cu＋0－1eB．镍63的衰变方程是6328Ni→6327Cu＋01eC．外接负载时镍63的电势比铜片高D．该电池内电流方向是从镍片到铜片E．该电池内电流方向是从铜片到镍片【解析】镍63的衰变方程为6328Ni→0－1e＋6329Cu，选项A对，B错．电流方向为正电荷定向移动方向，在电池内部电流从铜片到镍片，镍片电势高，选项C、E 对，D错．【答案】ACE4．在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是()A．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大B．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流C．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化D．查德威克发现了中子，其核反应方程为：94Be＋42He→126C＋10nE．发生β衰变时其转化方程为10n→11H＋0－1e【解析】氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，吸收了能量，所以原子的能量增大，A正确；β射线是从原子核辐射出来的，不是原子外层电子电离出来的，B错；半衰期不随外界因素的变化而变化，C错，D、E符合物理学事实，正确．【答案】ADE5．关于天然放射现象，以下叙述正确的是()A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大B．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的C ．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D ．铀核()238 92U 衰变为铅核()20682Pb 的过程中，要经过8次α衰变和6β次衰变E ．放射性元素的半衰期由核内部自身的因素决定【解析】 半衰期与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，其半衰期将不变，故A 错误，E 正确．β衰变所释放的电子是从原子核内释放出的电子，故B 错误；在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，故C 正确；铀核(238 92U)衰变为铅核(20682Pb)的过程中，每经一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经一次β衰变质子数增1，中子数不变；由质量数和核电荷数守恒，要经过8次α衰变和6次β衰变，故D 正确；【答案】 CDE6．人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可作为未来核聚变的重要原料之一．氦的该种同位素应表示为________．【解析】 氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故应表示为32He. 【答案】 32He7．新发现的一种放射性元素X ，它的氧化物X 2O 半衰期为8天，X 2O 与F 2能发生如下反应：2X 2O ＋2F 2＝4XF ＋O 2，XF 的半衰期为________天．【解析】 根据半衰期由原子核内部因素决定，而跟其所处的物理状态和化学状态无关，所以X 2O 、XF 、X 的半衰期相同，均为8天．【答案】 88．铀裂变的产物之一氪90(9036Kr)是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(9040Zr)，这些衰变是经过了________次________衰变．【导学号：66390048】【解析】 原子核每经过一次α衰变，质量数减少4，电荷数减少2；每经过一次β衰变，电荷数增加1，质量数不变．方法一 α衰变的次数为n ＝90－904＝0(次) β衰变的次数为m ＝90－902＋40－36＝4(次)．方法二 设氪90(9036Kr)经过x 次α衰变，y 次β衰变后变成锆90(9040Zr)由衰变前后的质量数、电荷数守恒得 4x ＋90＝90,2x －y ＋40＝36 解得x ＝0，y ＝4. 【答案】 4 β[能力提升]9．元素X 是Y 的同位素，分别进行下列衰变过程：X ――→αP ――→βQ ，Y ――→βR ――→αS.则下列说法正确的是( )A ．Q 与S 是同位素B ．X 与R 原子序数相同C ．R 比S 的中子数多2D ．R 的质子数少于上述任何元素E ．R 比X 的质子数多1【解析】 上述变化过程为：MA X ――→αM －4A －2P ――→βM －4A －1Q ，N A Y ――→β N A ＋1R ――→αN －4A －1S ，由此可知，Q 与S 为同位素，R 比S 多两个中子比X 多一个质子，故A 、C 、E 正确，B 、D 错误．【答案】 ACE10．若干210 83Bi 放在天平左盘上，右盘放420 g 砝码，天平平衡，当铋发生α衰变时，经过1个半衰期，欲使天平平衡，应从右盘中取出砝码的质量为________．【解析】 原有的2 mol 210 83Bi 经一个半衰期后，有1 mol 发生衰变生成1 mol新的原子核20681Ti ，这种新元素质量为206 g ．此时左盘中还有210 g 未发生衰变的放射性元素，所以左盘中的物质总质量为416 g ，应从右盘取走砝码4 g.【答案】 4 g11．天然放射性铀(238 92U)发生衰变后产生钍(23490Th)和另一个原子核．(1)请写出衰变方程；(2)若衰变前铀(238 92U)核的速度为v ，衰变产生的钍(23490Th)核的速度为v 2，且与铀核速度方向相同，求产生的另一种新核的速度．【解析】 (1)238 92U →234 90Th ＋42He(2)设另一新核的速度为v ′，铀核质量为238m ，由动量守恒定律得：238m v ＝234m v 2＋4m v ′得：v ′＝1214v【答案】 (1)见解析 (2)1214v12．放射性元素14 6C 被考古学家称为“碳钟”，可用它来测定古生物的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．(1)14 6C 不稳定，易发生衰变，放出β射线，其半衰期为5 730年，试写出有关的衰变方程．(2)若测得一古生物遗骸中14 6C 的含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代距今约有多少年？【导学号：66390049】【解析】 (1)衰变方程为14 6C →14 7N ＋ 0－1e.(2)活体中14 6C 含量不变，生物死亡后，14 6C 开始衰变，设活体中14 6C 的含量为m 0，遗骸中为m ，则由半衰期的定义得m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t τ，即0.125＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12tτ，解得t τ＝3，所以t ＝3τ＝17 190年．【答案】 (1)14 6C →14 7N ＋ 0－1e(2)17 190年第4节相对论的速度变换定律质量和能量的关系第5节广义相对论点滴1．相对论的速度变换公式：以速度u相对于参考系S运动的参考系S′中，一物体沿与u相同方向以速率v′运动时，在参考系S中，它的速率为________________．2．物体的质量m与其蕴含的能量E之间的关系是：________.由此可见，物体质量________，其蕴含的能量________．质量与能量成________，所以质能方程又可写成________．3．相对论质量：物体以速度v运动时的质量m和它静止时的质量m0之间有如下的关系________________．4．广义相对论的两个基本原理(1)广义相对性原理：在任何参考系中物理规律都是____________．(2)等效原理：一个不受引力作用的加速度系统跟一个受引力作用的惯性系统是等效的．5．广义相对论的几个结论：(1)光在引力场中传播时，将会发生________，而不再是直线传播．(2)引力场使光波发生________．(3)引力场中时间会__________，引力越强，时钟走得越慢．(4)有质量的物质存在加速度时，会向外辐射出____________．6．在高速运动的火车上，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u与u′＋v的关系是( )A．u＝u′＋v B．u<u′＋vC．u>u′＋v D．以上均不正确7．以下说法中错误的是( )A．矮星表面的引力很强B．在引力场弱的地方比引力场强的地方，时钟走得快些C．引力场越弱的地方，物体的长度越短D．在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移概念规律练知识点一相对论速度变换公式的应用1．若一宇宙飞船对地以速度v运动，宇航员在飞船内沿同方向测得光速为c，问在地上观察者看来，光速应为v＋c吗？2．一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动．此粒子衰变时发射一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8c，电子的衰变方向与粒子运动方向相同．求电子相对于实验室参考系的速度．知识点二相对论质量3．人造卫星以第一宇宙速度(约8 km/s)运动，问它的质量和静质量的比值是多少？4．一观察者测出电子质量为2m0，求电子的速度是多少？(m0为电子静止时的质量)知识点三质能方程5．一个运动物体的总能量为E，E中是否考虑了物体的动能？6．一个电子被电压为106 V的电场加速后，其质量为多少？速率为多大？知识点四了解广义相对论的原理7．假如宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系．但是航天员观察到，飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底．请分析这些物体运动的原因及由此得到的结论．8．在外层空间的宇宙飞船上，如果你正在一个以加速度g＝9.8 m/s2向头顶方向运动的电梯中，这时，你举起一个小球自由地丢下，请说明小球是做自由落体运动．方法技巧练巧用ΔE＝Δmc2求质量的变化量9．现在有一个静止的电子，被电压为107 V的电场加速后，质量增大了多少？其质量为多少？(m0＝9.1×10－31 kg，c＝3.0×108 m/s)10．已知太阳内部进行激烈的热核反应，每秒钟辐射的能量为 3.8×1026 J，则可算出( )A．太阳的质量约为4.2×106 tB．太阳的质量约为8.4×106 tC．太阳的质量每秒钟减小约为4.2×106 tD．太阳的质量每秒钟减小约为8.4×106 t1．关于广义相对论和狭义相对论之间的关系．下列说法正确的是( )A．它们之间没有任何联系B．有了广义相对论，狭义相对论就没有存在的必要了C．狭义相对论能够解决时空弯曲问题D．为了解决狭义相对论中的参考系问题提出了广义相对论2．下面的说法中正确的是( )A．在不同的参考系中观察，真空中的光速都是相同的B．真空中的光速是速度的极限C ．空间和时间与物质的运动状态有关D ．牛顿力学是相对论力学在v ≪c 时的特例 3．根据爱因斯坦的质能方程，可以说明( )A ．任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等B ．太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减小C ．虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不会改变的D ．若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大 4．下列说法中，正确的是( )A ．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星B ．强引力作用可使光谱线向红端偏移C ．引力场越强的位置，时间进程越慢D ．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的5．黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片，那么关于黑洞，你认为正确的是( )A ．内部也是漆黑一片，没有任何光B ．内部光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出C ．内部应该是很亮的D ．如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去6．在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，下列说法中正确的是( )A ．船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的B ．船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的C ．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的D ．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的 7．下列说法中正确的是( ) A ．物质的引力使光线弯曲B ．光线弯曲的原因是由于介质不均匀而非引力作用C ．在强引力的星球附近，时间进程会变慢D ．广义相对论可以解释引力红移现象8.地球上一观察者，看见一飞船A 以速度2.5×108m/s 从他身边飞过，另一飞船B 以速度2.0×108m/s 跟随A 飞行．求：(1)A 上的乘客看到B 的相对速度； (2)B 上的乘客看到A 的相对速度．9．一物体静止时质量为m ，当分别以v 1＝7.8 km/s 和v 2＝0.8c 的速度飞行时，质量分别是多少？10．你能否根据质能方程推导动能的表达式E k ＝12mv 2?11．广义相对论得出了哪些重要的结论？第4节 相对论的速度变换定律质量和能量的关系 第5节 广义相对论点滴课前预习练 1．v ＝u ＋v′1＋uv′c22．E ＝mc 2越大 越多 正比 ΔE ＝Δmc 23．m ＝m 01－v 2c 24．(1)一样的5．(1)偏折 (2)频移 (3)延缓 (4)引力波 6．B [由相对论速度变换公式可知B 正确．] 7．CD [由引力红移可知C 、D 错误．] 课堂探究练1．在地面的观察者看来，光速是c 不是v ＋c.解析 由相对论速度变换公式u ＝u′＋v 1＋u′v c 2，求得光对地速度u ＝v ＋c 1＋vc c 2＝c v ＋cv ＋c ＝c.点评 若仍然利用经典相对性原理解答此类题目，会导致错误结论．在物体的运动速度与光速可比拟时，要用相对论速度变换公式进行计算．2．0.817c解析 已知v ＝0.05c ，u x ′＝0.8c. 由相对论速度叠加公式得u x ＝u x ′＋v 1＋u x ′v c2＝(u x ′＋v)c 2c 2＋u x ′vu x ＝(0.8c ＋0.05c)c 2c 2＋0.8c×0.05c≈0.817c. 点评 对于微观、高速运动的物体，其速度的叠加不再按照宏观运动规律，而是遵守相对论速度变换公式．3．1.000 000 000 35解析 c ＝3×108 m/s ，v c ＝8×1033×108，v 2c 2≈7.1×10－10. 由m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2，得 m m 0＝1.000 000 000 35. 点评 根据m ＝m 01－(v c)2直接计算m m 0不需先算m. 4．0.866c 解析 m ＝2m 0，代入公式m ＝m 01－(v c )2，可得2m 0＝m 01－(v c )2，解得v ＝32c ＝0.866c. 点评 在v c 时，可以认为质量是不变的，但当v 接近光速时，m 的变化一定要考虑．5．总能量E 中已经计入了物体的动能．解析 总能量E ＝E 0＋Ek ，E 0为静质能，实际上包括分子的动能和势能、化学能、电磁能、结合能等．E 0＝m 0c 2，Ek 为动能，Ek ＝m 0c 2⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤1 1－v 2c2 －1，E ＝E 0＋Ek ＝mc 2. 点评 有人根据E ＝mc 2得出结论说“质量可以转化为能量、能量可以转化为质量”这是对相对论的曲解，事实上质量决不会变成能量，能量也决不会变成质量．一个系统能量减少时，其质量也相应减少，另一个系统因接受而增加能量时，其质量也相应增加．对一个封闭的系统，质量是守恒的，能量也是守恒的．6．2.69×10－30 kg 0.94c解析 Ek ＝eU ＝(1.6×10－19×106) J ＝1.6×10－13 J对高速运动的电子，由Ek ＝mc 2－m 0c 2得m ＝Ek c ＋m 0＝1.6×10－13(3×10)kg ＋9.1×10－31 kg ≈2.69×10－30 kg. 由m ＝m 01－v 2c2得，v ＝c 1－m 20m 2＝2.82×108 m·s －1≈0.94c 点评 当v c 时，宏观运动规律仍然适用，物体的动能仍然根据Ek ＝12mv 2来计算．但当v 接近光速时，其动能由Ek ＝mc 2－m 0c 2来计算．7．见解析解析 飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底的原因可能是飞船正在向远离任意天体的空间加速飞行，也可能是由于飞船处于某个星球的引力场中．实际上飞船内部的任何物理过程都不能告诉我们飞船到底是加速运动还是停泊在一个行星的表面．这个事实使我们想到：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价．点评 把一个做匀加速运动的参考系等效为一个均匀的引力场，从而使物理规律在非惯性系中也成立．8．见解析解析 由广义相对论中的等效原理知，一个均匀的引力场与一个做加速运动的参考系等价．当电梯向头顶方向加速运动时，自由丢下的小球相对于电梯的加速度为g ＝9.8 m/s 2，与在地球引力场中做自由落体运动相同．9．1.78×10－29 kg 1.871×10－29 kg解析 由动能定理，加速后电子增加的动能ΔEk ＝eU ＝1.6×10－19×107 J ＝1.6×10－12 J由ΔE ＝Δmc 2得电子增加的质量Δm ＝ΔEk c 2＝1.6×10－12(3×108)2kg≈1.78×10－29 kg ，此时电子的质量m ＝m 0＋Δm ＝1.871×10－29 kg方法总结 物体的能量变化ΔE 与质量变化Δm 的对应关系为ΔE ＝Δmc 2，即当物体的能量增加时，物体对应的质量也增大；当物体的能量减少时，物体对应的质量也减小．10．C [由质能方程知太阳每秒钟因辐射能量而失去的质量为Δm ＝ΔE c 2＝4.2×109 kg ＝4.2×106 t ，故C 正确．]课后巩固练1．D [狭义相对论之所以称为狭义相对论，就是只能是对于惯性参考系来讲的，时空弯曲问题是有引力存在的问题，需要用广义相对论进行解决．]2．ABCD3．ABD [据ΔE ＝Δmc 2，当能量变化时，核反应中，物体的质量发生变化，故A 正确；太阳在发生聚变反应，释放出大量能量，质量减小，故B 正确，C 错误；由质能关系知，D 正确．]4．ABCD [由广义相对论我们可知道：物质的引力使光线弯曲，因此选项A 、D 是正确的．在引力场中时间进程变慢，而且引力越强，时间进程越慢，因此我们能观察到引力红移现象，所以选项B 、C 正确．]5．BCD6．AD [由广义相对论基本原理可知A 、D 正确．]7．ACD [由广义相对论的几个结论可知A 、C 、D 正确．]8．(1)－1.125×108 m/s (2)1.125×108 m/s解析 (1)A 上的乘客看地以－2.5×108 m/s 向后．B 在地面看以2.0×108 m/s 向前，则A 上乘客看B 的速度为u ＝u′＋v 1＋u′·v c 2＝－2.5＋2.01＋－2.5×232×108 m/s≈－1.125×108 m/s.(2)B 看A 则相反为1.125×108 m/s.9．见解析解析 速度为7.8 km/s 时，质量为m 1＝m 01－(v c )2＝m 01－(7.8×1033×108)2≈m 0＝m 速度为0.8c 时，质量设为m 2，有 m 2＝m 01－(0.8)2＝m 00.6＝53m 0＝53m. 10．见解析解析 质能方程E ＝mc 2表示的是物体质量和能量之间的关系，所以物体运动时的能量和静止时的能量之差就是物体的动能Ek即Ek ＝E －E 0又因为E ＝mc 2＝m 01－(v c)2c 2，E 0＝m 0c 2 所以Ek ＝m 0c 2[11－(v c )2－1]当v 很小时，即v c 1时，根据数学公式有 [1－(v c )2]－12≈1＋12(v c)2 所以Ek ＝E －E 0≈12m 0v 2 11．广义相对论得出的结论：(1)物质的引力使光线弯曲．时空几乎在每一点都是弯曲的．只有在没有质量的情况下，时空才没有弯曲，如质量越大，时空弯曲的程度也越大．在引力场存在的条件下，光线是沿弯曲的路径传播的．(2)引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别．例如在强引力的星球附近，时钟要走得慢些．按照广义相对论光在强引力场中传播时，它的频率或波长会发生变化，出现引力红移现象．。
人教版选修3-5第十九章原子核单元测试(5)
第十九章章末检测时间：90分钟分值：100分 第I 卷（选择题共48分）一、选择题（本题有12小题，每小题 4分，共48分.其中1〜9题为单选题，10〜12 题为多选题）1•放射性元素衰变时放出三种射线，按电离由强到弱的排列顺序是（ ）A . a 射B 射丫射线 B . 丫射线， B 射线， a 射线 C . 丫射线， a 射线， B 射线 D . B 射线， a 射线， 丫射线 【解析】 三种射线的电离本领不同，电离本领最强的是a 射线，B 射线次之，丫射线最弱，故正确答案选 A.【答案】 A2•发现在月球上含有丰富的 2He （氦3）.它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其 参与的一种核聚变反应的方程式为 2 3 4 5He + 2He2：H + ；He.关于2He 聚变下列表述正确的是（ ）A .聚变反应不会释放能量B •聚变反应产生了新的原子核C .聚变反应没有质量亏损D •目前核电站都采用2He 聚变反应发电【解析】 聚变反应时将质量较小的轻核聚变成质量较大的核， 聚变过程会有质量亏损， 要放出大量的能量•但目前核电站都采用铀核的裂变反应•因此 B 正确.【答案】 B3. 1956年，李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用 67co 放射 源进行了实验验证，1957年李、杨两人为此获得诺贝尔物理学奖 .20Co -A Ni + 0“e + "V e , 其中V e 是反中微子，它的电荷为零，静止质量可认为是零，则衰变产物 ANi 的质量数和核电荷数分别为（）A . 60,28B . 60,26C . 59,26D . 59,28【解析】 本题考查学生对原子核变化过程遵守的两个规律的掌握.要求学生能根据质量数守恒和核电荷数守恒判断出核变化方程中粒子的核电荷数和质量数.2 X a - 4 E k ',贝V E k ' = —^E °，总动能 E k = E °+ E k ' = _aE^,a — 4 a — 4由质能方程E k =血得质量亏损如=呑，故A 、B 、C错，D 对. 【答案】 D5.关于放射性同位素应用的下列说法中正确的是 （ ）A .放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到了消除有害静电的目的B .利用丫射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视 C .用放射线照射作物种子能使其 DNA 发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种【答案】 A4•原来静止的原子核b X 发生a 衰变时，放出a 粒子的动能为 量全部以动能的形式释放出来，则在此衰变过程中的质量亏损是 E 0A. P cc.a-4E0c【解析】 E o .假设衰变时产生的能 （ ）E o .a * _ aE o2D. a -4c衰变方程为b x — 2He + b -2Y ，设新核动能为E k '，由动量守恒2X4E 。
人教版选修3-5第19章原子核单元检测
第十九章原子核( 时间：90 分钟满分：100 分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48 分) 1．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是( )A • a粒子的散射实验B •对阴极射线的研究C•天然放射性现象的发现D•质子的发现2．下列关于原子和原子核的说法正确的是( )A • B衰变现象说明电子是原子核的组成部分B •玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化C •放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D .比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固3．锌对人体的新陈代谢起着重要作用，在儿童生长发育时期测量体内含锌量已成为体格检查的重要内容之一•取儿童的头发约50mg,放在反应堆中经中子照射后，头发中的锌元素与中子反应生成具有放射性的锌的同位素，其反应方程式为64zn + 0n - 65Z n.35zn 衰变放射出能量为1115eV的丫射线，通过丫射线强度的测定可以计算出头发中锌的含量．关于以上叙述，下列说法中正确的是( )A.34Zn和3^n有相同的核子数B.3：Zn和3^n有相同的质子数C• 丫射线是由锌原子的内层电子受激发而产生的D • 丫射线在真空中传播的速度是3.0X 108m/s 4．放射性元素衰变时放出的三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是( )A •a射线，B射线，丫射线B. 丫射线，B射线，a射线C •丫射线，a射线，B射线D •B射线，a射线，丫射线5 关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( )A.9；8U - 934Th + ；He 是 a衰变B.7 N + ；He —0 + 1H是 3 衰变C.21H＋13H -24He＋10n 是轻核聚变D .32Se- 36K「+ 2 01e 是重核裂变6•硼10俘获一个a粒子后生成氮13放出x粒子，而氮13是不稳定的，它放出y粒子而变成碳13. 那么x 和y 粒子分别是( )A 质子和电子B 质子和中子C 中子和正电子D 中子和电子7•原子核A X与氘核2H反应生成一个 a粒子和一个质子•由此可知( )A • A = 2, Z= 1B • A = 2, Z= 2C •A= 3, Z= 3D •A = 3, Z= 2&为了说明用 a粒子轰击氮打出质子是怎样的一个物理过程，布拉凯特在充氮云室中，用a粒子轰击氮，在他拍摄的二万多张照片中，终于从四十多万条a粒子径迹中发现了8条产生分叉,这一实验数据说明了( )A • a粒子的数目很少，与氮发生相互作用的机会很少B •氮气的密度很小，a粒子与氮接触的机会很少C •氮核很小，a粒子接近氮核的机会很少D •氮气和a粒子的密度都很小，致使它们接近的机会很少9原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源当氘等离子体被加热到适当高温时, 氘核参与的几种聚变反应就可能发生,并放出能量这几种反应的总效果可以表示为2 4 116i H ——> k2He+ d i H+ 2o n + 43.15MeV由平衡条件可知（）B. k= 2, d = 2D. k = 2, d= 3a B （3分别进行下列衰变：X——> P——> Q , Y > RB. X和R的原子序数相同D. R的质子数多于前述任何元素11.图1在匀强磁场中有一个静止的氡原子核（222Rn），由于衰变，它放射出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42 ：1，如图1所12.由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪如图2所示，它曾由航天飞机携带升空，将其安装在阿尔法国际空间站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物质.所谓的反物质即质量与正粒子相等，带电荷量与正粒子相等但电性相反，例如反质子即为-1H.假若使一束质子、反质子、a粒子和反a粒子组成的射线，通过00'进入匀强磁场B2而形成图中的4条径迹，则（）A. 1、2是反粒子径迹B . 3、4为反粒子径迹C . 2为反a粒子径迹题号1 23 4 5678910 11 12 答案二、非选择题本题共小题，共分13. （8分）大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89eV、10.2eV、12.09eV.跃迁发生前这些原子分布在___________ 个激发态能级上，其中最高能级的能量值是__________ eV（基态能量为—13.6eV）.14. （14分）a衰变是指放射性元素的原子核自发地放出a射线的衰变.A. k = 1, d= 4C. k = 1, d= 610.元素X是Y的同位素, 下列说法正确的是（）A. Q和S不是同位素C. X和R的质量数相同示.那么氡核的衰变方程应是八222 222 0A.86 Rn^87 Fr + -1e222 218 4,,B.86 Rn^ 84 Po + 2He—222 222 一, 0C.86 Rn^ 85 At +（1）设元素X是放射性元素，其质量数和核电荷数分别为A、Z , a衰变后的原子核是Y, 写出核反应方程.（2）a衰变释放的能量称为a衰变能，用Q表示，设原子核X、Y和a衰变多数发生在核质量数大于209的重核，试证明 a 衰变能的98%以上表现为a 粒子的动能.15.(14分)铀核(925U )裂变生成钡(561Ba )、(36心)和中子，质量分别为235.0439U 、140.913 9u 、91.8973u 和 1.0087U.(1) 写出核反应方程，并计算一个铀 235裂变时放出的能量.(2) 我国秦山核电站功率为 3 X 105kW ,假设铀235完全裂变，其中一半核能转化为电能，以上述裂变反应来估计电站一年消耗多少铀 235?(其中1u = 1.7X 10「27kg)16.(16分)现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是 0-1e + Y(1)核反应方程中的 丫是反中微子，它不带电，质量数为零•试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数；⑵已知铀核的质量为 235.0439U ，中子质量为1.0087U ,钕(Nd)核质量为142.9098u , 锆核质量为89.9047U ,又知1u = 1.6606X 10-27kg ，试计算1kg 铀235大约能产生的 能量是多少？第十九章原子核1. A [卢瑟福根据 a 粒子的散射实验结果，提出了原子的核式结构模型：原子核聚集 了原子的全部正电荷和几乎全部质量，电子在核外绕核运转. ]2. B [ B 衰变的实质是原子核中的中子转化为一个质子和一个电子，然后释放出电子， 故选项A 错误；玻尔理论的一个假设就是原子能量的量子化， 故选项B 正确；放射性元素的半衰期只由原子核的内部因素决定，与温度无关，故选项C 错误；比结合能越大表示原子核235 1 143 1 小92U + 0门7 60 Nd + Zr + 3°n + 8中的核子结合得越牢固，故选项 D 错误.]3. BD [64Zn 和30Zn 是同位素具有相同的质子数， 中子数不同，核子数不同，故A 项错 误，B 项正确.丫射线是由原子核内部发出的光子，其速度为 3x 108m/s.故C 项错误，D 项 正确.]4. B铅板，因此 5. AC衰变方程，选项B 错误；重核裂变是指一个原子序数较大的核分裂成两个中等质量核的反应， 而D 选项不符合，D 错误.只有选项 A 、C 正确.]6. C [整个过程的反应方程是 50B + ；He T 73N + J n , ；3N ；3C + +1e ，即x 和y 粒子 分别是中子和正电子，故选项 C 正确.]7.D [由质量数守恒列式： A + 2= 4 + 1，得A 一 3，由电荷数守恒列式： Z + 1 一2+ 1,得Z = 2，故选项D 正确.]& C [氮原子核很小，所以 a 粒子接近原子核的机会很少，从而发生核反应并使径迹 分叉的机会很少，所以 C 选项正确.]9. B [根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒得 彳2— 4k +d + 2a 衰变，变成P , P 经过1次B 衰变后，变成稳定的新兀根据 A E = A mc 2,代入数据得 A E = 3.3X 10-11J(2)根据 E = Pt 和 E =十誥 A E 得 m — 2.3 x 102kg.13[a 射线用一张纸就能挡住， B 射线能穿透几毫米的铝板，丫射线能穿透几厘米的B 选项正确.][选项B 中的方程是卢瑟福当初用a 粒子轰击氮原子核发现质子的方程，不是 B k = 2 解得*d 一 210. D [设放射性A X 经过1 素Q ,则表示该核反应的方程为：A 、， A - 44. .A -4A -4^Z X T Z -2P + 2He , Z -2P T Z - 1C6= 2k + d0 -ie .设X 的同位素NY 经过1次B 衰变，变成R , R 经过1次a 衰变，变成S ,则表示该核反 应的方程为NY T N Z + 1R + 01e , N +1R T N「4S +4He.由此可见，Q 和S 的质子数相同，是同位素，选项 A 错误；X 和R 的原子序数不相同， 选项B 错误；X 和R 的质量数不相同，选项 C 错误；只有选项 D 正确.]11 . B [由于衰变后两粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹为两个相外切的圆，可判断 衰变后放出的是带正电的粒子. 又由动量守恒定律有 mv 1= Mv 2,在磁场中做匀速圆周运动有： R 1=吧，R 2= 警，联立以上两式可得：q 1B q 2B12. AC [由左手定则判定质子、 左偏转，故选项 A 正确.进入匀强磁场 反a 粒子、a 粒子在磁场中的半径大，13. 2 — 1.5114. (1)A X T A -24Y + ；He (2)见解析 解析(1)A X T A -；Y + ；He(2)放射性元素 X 可看作是静止的，由22关系可得：Q =哆+罟，变形得E k a — ― Q ,m a + m Y15. 见解析解析(1) 235U + 1n T 5：1R 1=生一42=骨，故放出的粒子是 a 粒子，选B.]R 2 q 11 2a 粒子受到洛伦兹力向右偏转；反质子、反 B 2的粒子具有相同的速度，由偏转半径C 正确.]a粒子向 R -盂知,a 衰变过程中动量守恒知： m Y V Y =mv a ；由能量1• 2 = 1?m a/ a 一1 E k a ；当 m Y 取 209 时，E k a = 4+009 Q ，即卩 E k a = Q 98%.92 1Ba + 36 Kr +所以Q =16.(1)40 90 (2)8.09 x 10 J解析(1)锆的电荷数Z = 92- 60 + 8= 40，质量数A= 236- 146 = 90.核反应方程中应用符号40Zr表示.(2)1kg铀235的铀核数为1000 23N = ---- X 6.02 X 1023235不考虑核反应中生成的电子质量, 完1个铀反应发生的质量亏损如=0.212u . 1kg铀235 全裂变产生的能量约为E= N A mc2= J2f X 6.。
人教版高中物理选修35第十九章原子核单元检测
人教版高中物理选修 3-5 第十九章原子核单元检测一、单项选择题1.以下说法正确的选项是（）A. 卢瑟福经过对α粒子散射实验现象的剖析，发现了原子是能够再分的B. β射线与γ射线同样都是电磁波，但穿透本事远比γ射线弱C.原子核的联合能等于使其完整分解成自由核子所需的最大能量D.裂变时开释能量是由于发生了损失质量2.图示是用来监测在核电站工作的人员遇到辐射状况的胸章，经过照相底片被射线感光的地区，能够判断工作人员遇到何种辐射．当胸章上 1 mm 铝片和 3 mm 铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，则工作人员可能遇到了辐射的射线是()A. α和βB. α和γC. β和γD. α、β和γ3.以下说法正确的选项是（）A. 核子联合为原子核时总质量将增添B. 天然放射现象说明原子拥有核式构造C. 发生核反响时恪守电荷守恒和质量守恒D. 原子核发生一次β衰变核内增添一个质子4.一个静止在磁场中的放射性同位素原子核，放出一个正电子后变为原子核，在图中近似反应正电子和 Si 核轨迹的图是（）A. B. C. D.5.在同一匀强磁场中，α粒子（He）和质子（H）做匀速圆周运动，若它们的动量大小相等，则α粒子和质子（）A. 运动半径之比是2： 1B. 运动周期之比是2： 1C. 运动速度大小之比是4： 1D. 遇到的洛伦兹力之比是2： 16.一个氘核和一个氚核经过核反响后生成氦核和中子，同时放出一个γ光子．已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为m1、 m2、 m3、 m4，普朗克常量为h，真空中的光速为c．以下说法正确的选项是（）A.这个核反响是裂变反响B. 这个反响的核反响方程是H+ H→He+2 n+γC.辐射出的γ光子的能量 E=（ m3+m 4﹣ m1﹣ m2） c2D.辐射出的γ光子在真空中的波长λ=7.对于以下四幅图的说法，不正确的选项是（）A. 甲图为放射源放出的三种射线在磁场中运动的轨迹，射线l 为α射线B.乙图中，用紫外光灯照耀与验电器相连的锌板，发现本来闭合的验电器指针张开，此时锌板和验电器均带正电C.丙图为α粒子散射实验表示图，卢瑟福依据此实验提出了原子的核式构造模型D.丁图为核反响堆表示图，它是利用了铀核聚变反响所开释的能量8.以下对于原子核的说法中，正确的选项是（）A. 原子核衰变可同时放出α、β、r射线B.核反响中电量和质量都守恒C.利用某些放射性元素的半衰期能够推测古代文物的年月D.在核电站中能够利用石墨来控制链式反响速度（石墨是减速剂，隔棒才是控制棒）9.某原子核汲取一此中子后，放出一个电子，分裂为两个α粒子.由此可知()A. A=7 ， Z=3B. A=7 ， Z=4C. A=8 ， Z=3D. A=8 ， Z=410.放射性同位素钍Th 经一系列α、β衰变后生成氡Rn，以下说法正确的选项是（）A. 每经过一次α衰变原子核的质量数会减少 2 个B. 每经过一次β衰变原子核的质子数会增添 1 个C. 放射性元素钍Th 的原子核比氡Rn 原子核的中子数少 4 个D. 钍Th 衰变为氡Rn 一共经过 2 次α衰变和 3 次β衰变11.以下说法正确的选项是（）A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反响B.汤姆孙经过对阴极射线的研究发现了电子，说明原子是有复杂构造的C.卢瑟福发现了中子、查德威克发现了质子D.一束光照耀到某金属上不可以发生光电效应，是由于该束光的波长很短二、多项选择题12.当α粒子被重核散射时，以下图的运动轨迹中不行能存在的是（选填字母）（）A.AB.BC.CD.D13.以下对于放射性元素的半衰期的几种说法正确的选项是（）A.同种放射性元素，在化合物中的半衰期比在单质中长B.放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态没关，它是一个统计规律，只对大批的原子核才适用C. 氡的半衰期是 3.8 天，如有4g 氡原子核，则经过7.6 天就只剩下1g 氡D. 氡的半衰期是 3.8 天，如有 4 个氡原子核，则经过7.6 天就只剩下一个氡14.以下说法正确的选项是（）A. N+ H→C+ He 是α衰变方程B. H+ H→He+γ是核聚变反响方程C.U→Th+ He 是核裂变反响方程D. He+Al →P+ n 是原子核的人工转变方程15.放射性原子的原子核在发生 a 衰变时，储藏在核内的能量会开释出來，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，辐射出y 光子，该光子在真空中的波长为λ，光速为c，普朗克常量为h，则（）A. 每个光子的能量为E=h B. 每个光子的能量为E=hC. 辐射过程中质量损失为△ m=D. 辐射过程中不发生质量损失三、填空题16.某人工核反响以下：P+1327AL→X +N 式中 P 代表质子， N 代表中子， X 代表核反响产生的新核．由反响式可知，新核 X 的质子数为 ________，中子数为 ________．17.用速度必定的中子轰击静止的锂核（Li ），发生核反响后生成氚核和α粒子，则核反响方程为________；生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，α粒子的速度为 v，氚核与α粒子的速率之比为 7： 8，已知质子、中子质量均为m，光速为 c，核反响过程中放出的能量所有转变为氚核和α粒子的动能，则中子的初速度 v0 =________ ，此反响过程中质量损失为________．18.天然放射性现象发出的射线中，存在α射线、 ________和γ射线，此中α射线的实质是高速运动的________核（填写元素名称）．四、计算题19.1919 年卢瑟福经过以下图的实验装置，第一次达成了原子核的人工转变，并由此发现什么？图中A 为放射源发出的什么粒子？ B 为何气？达成该实验的以下核反响方程?五、解答题20.已知一个氢原子的质量是 1.6736﹣2﹣2×10 kg，一个锂原子的质量是 11.6505 ×10kg，一个氦原子的质量是﹣277）遇到一个质子的轰击，变为两个α粒子时所开释的能量是多少？6.6466 ×10 kg，则当一个锂核（锂六、综合题21.1930 年发现，科学家在真空条件下用α粒子轰击时，产生了一种看不见的、贯串力很强的不带电粒子，为了弄清楚这是一种什么粒子，人们用它分别去轰击氢原子和氮原子，结果打出一些氢核和氮核，并以此计算出了该粒子的质量，进而确立改粒子为中子．设氢核的质量为mH，氮核的质量为氢核质量的 14 倍，碰撞后氢核的速度为vH，氮核的速度为v N，假定中子与它们的碰撞为弹性弹性碰撞，碰撞的粒子分别为中子和氢核及中子和氮核．（ 1）试写出α粒子轰击的核反响方程；（ 2）试依据中子与氢原子和氮原子的碰撞结果，利用题中的可丈量量，计算出中子的质量．22.用初动能为E1=0.6MeV 的质子轰击静止锂核Li 生成 2 个α粒子．己知质子质量m p=1.0078U，α粒子的质量m a=4.0026U，锂核质量m Li =7.0160U，质子的．试回答以下问题（1U 相当于 931.5MeV ）（1）写出核反响方程式（2）核反响中开释出的能量△ E（3）核反响开释的能量所有用来增添了两个α粒子的动能，则核反响后两个α粒子拥有总动能是多少？答案分析部分一、单项选择题1.【答案】 D2.【答案】 A3.【答案】 D4.【答案】 B5.【答案】 B6.【答案】 D7.【答案】 A8.【答案】 C9.【答案】 A10.【答案】 B11.【答案】 B二、多项选择题12.【答案】 BC13.【答案】 B,C14.【答案】 B,D15.【答案】 B,C三、填空题16.【答案】 14； 1317.【答案】n+ Li ﹣→H+ He ；v；18.【答案】β射线；氦四、 算19.【答案】解答： 瑟福第一次用 α粒子 氮核达成了原子核的人工 并 了 子，所以 中的A放射源 出的 α粒子， B 氮气， 核反 方程 ：24He+ 714N → 817O+ 11H ．故答案 ： 子， α ， 氮， 24He+ 714N → 817O+ 11H ．五、解答20.【答案】解：依据 意可知 反 的核反 方程式：Li+ H → 2 He ； 依据 能方程得： △ E=（ m Li +m p 2m α） c 2此 程 放能量： △E=（ 1.6505 ×10﹣ 27+1.6736 ×10﹣ 27 2×6.6466 ×10﹣ 27） ×（ 3×108） 2 =2.78 ×10﹣12J ； 答：一个 核（ 7）遇到一个 子的 ， 成两个α粒子 所 放的能量是 2.78 ×10﹣12J ．六、 合21.【答案】（ 1）（ 2）依据 量守恒和能量守恒可知： mv 0 =mv+m H v H ⋯ ①⋯ ②此中 v 是碰撞后中性粒子的速度，由此可得：v H = ⋯ ③同理， mv 0=mv+m N v Nmv 0 2=mv 2+m N v N 2可得出中性粒子与氮原子核碰撞后打出的氮核的速度v N = ⋯ ④因 m N =14m H， 由方程 ③④ 可得 ⋯ ⑤将速度的最大 代入方程⑤ ，解得： m=1.05m H22.【答案】（ 1）依据 量数与 荷数守恒，由 意可知反 方程式是： Li+ H → 2 He（ 2）核反 前后 生的静止 量 ：△ m=m Li +m p 2m α=7.0160U+1.0078U 2×4.0026U=0.0186U ； 由 能方程得，核反 放的能量 ：△ E=△ mc 2=0.0186U × 931.5MeV ≈ 17.3MEV （ 3）依据能量的守恒可得，两个α粒子拥有 能 ：E 1+△ E=0.6MeV+17.3MeV=17.9MeV。
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原子核单元测试题一、选择题 ( 本题包括10 小题 , 共 45 分. 每小题给出的四个选项中, 有的只有一个选项正确 , 有的有多个选项正确, 全部选对的得 5 分 , 选对但不全的得 2 分 , 错选或不选的得0 分 )1. 下列说法错误的是 ()A.半衰期表示放射性元素衰变的快慢，半衰期越长，衰变越慢B.同位素的核外电子数相同，因而具有相同的化学性质C.阴极射线和β 射线都是电子流，它们的产生机理是一样的D.重核裂变过程中一定伴随着质量亏损2. 下列说法中正确的是()A.氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，电子的动能增加，电势能增加，原子的总能量增加B. α射线是原子核发出的一种粒子流，它的电离能力在α、β、γ三种射线中是最弱的C.原子核反应过程中的质量亏损现象违背了能量守恒定律D.将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低其温度，它的半衰期不发生改变3. 现在太阳向外辐射的能量是由于太阳内部氢聚变产生的，大约在40 亿年以后太阳内部将会启动另一种核反应，其核反应方程为:, 那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应产生的 . 已知的质量为m1，的质量为m2,则下列判断正确的是()A.3 m1＞m2B.3 m1＜m2C.3 m1=m2D. m1=3m24.2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过(钙48)轰击(锎249)发生核反应，成功合成了第118 号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素. 实验表明，该元素的原子核先放出 3 个相同的粒子X，再连续经过 3 次α衰变后，变成质量数为282的第 112 号元素的原子核，则上述过程中的粒子X 是 ()A. 中子B. 质子C. 电子D.α粒子5. 下列说法正确的是()A. 研制核武器的钚239 由铀 239 经过 4 次β衰变而产生B. 发现中子的核反应方程是C.20 g的经过两个半衰期后其质量变为15 gD.在中子轰击下，生成和的核反应前后，原子核的核子总数减少6. 北京奥委会接受专家的建议，大量采用对环境有益的新技术，如2008 年奥运会场馆周围 80%～ 90%的路灯利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水采用全玻璃真空太阳能聚热技术 . 太阳能是由于太阳内部高温高压条件下的聚变反应产生的，下列核反应属于聚变反应的是 ()A.C.D.7. 关于天然放射现象，以下叙述正确的是()A. β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的B.若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小C.在α、β、γ这三种射线中，γ 射线的穿透能力最强，β 射线的电离能力最强D.铀核衰变为铅核的过程中，要经过8 次α衰变和 10 次β衰变8. 据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置( 又称“人造太阳” ) 已完成了首次工程调试. 下列关于“人造太阳”的说法正确的是()A.“人造太阳”的核反应方程是B.“人造太阳”的核反应方程是2C.“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是E=mcD.“人造太阳”核能大小的计算公式是9. 静止的衰变成，静止的衰变为，在同一匀强磁场中的轨道如图 1 所示 . 由此可知 ()A. 甲图为的衰变轨迹，乙图为的衰变轨迹B. 甲图为的衰变轨迹，乙图为的衰变轨迹C.图中 2、 4 为新核轨迹，1、 3 为粒子轨迹D.图中 2、 4 为粒子轨迹，1、 3 为新核轨迹二、填空题 (10 题 6 分， 11 题 6 分，共 12 分)11. 人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程. 请按要求回答下列问题.(1)卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面作出了卓越的贡献. 请选择其中的两位，指出他们的主要成绩.①________________________________________________________________________ ；②________________________________________________________________________ 。
(2) 在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，图 3 为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请从三种射线中任选一种，写出它的名称和一种用途。
_____________________________________________________________ 。
三、计算题 ( 本题包括 3 小题 , 共 43 分 . 解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤 , 只写出最后答案的不能得分. 有数值计算的题目, 答案中必须明确写出数值和单位)12.(12分)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. 中子在重水中可与核碰撞减速，在石墨中与核碰撞减速. 上述碰撞可简化为弹性碰撞模型. 某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？13.(16分)太阳内部持续不断地发生着 4 个质子聚变为 1 个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源.(1)写出这个核反应方程；(2)这一核反应能释放多少能量？(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8 ×10 26 J ，则太阳每秒减少的质量为多少？(4) 若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳能存在多少年.( 太阳质量 M＝2×1030kg, m＝1.007 3 u， m ＝4.001 5 u， m＝0.000 55 u)p He e14.(15分)已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为 1.008 7 u,的质量为 3.015 0 u.(1)写出两个氘核聚变成的核反应方程；(2)计算上述核反应中释放的核能；(3)若两氘核以相等的动能 0.35 MeＶ做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成的和中子的动能各是多少?参考答案一、选择题1.解析 : 由基本概念可知 ABD说法是对的 . 阴极射线和β射线都是电子流 , 但产生机理不同, 故应选 C.答案 : C2.解析 : 氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，由于电场力做正功，电势能减少,又因氢原子放出光子，所以原子的总能量减少，故 A 错. α射线的电离能力在α、β、γ三种射线中是最强的，所以 B 错 . 据爱因斯坦质能方程可知，原子核反应过程中的质量亏损现象并不违背能量守恒定律，故 C 错 . 放射性元素的半衰期不因其物理、化学状态的变化而变化，故D 正确 .答案 : D3.解析 : 由于发生上述核聚变时释放核能，根据爱因斯坦质能方程，可知该反应存在质量亏损，所以 3m1＞m2, 即选项 A 正确 .答案 : A4. 解析 : 综合上述反应可得总的核反应方程为, 根据质量数和电荷数守恒可得m=0、 n=1,所以 X 是中子， A 正确 .答案 : A5. 解析 : 发生 2 次β衰变， A 错误 .20g 经过两个半衰期后其质量C错误 . 在核反应中质量数、电荷数都守恒， D 错误 . 所以只有 B 正确 .答案 : B6. 解析 : 把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变，四个选项中只有A 为聚变反应， B 是发现质子的核反应， C 是铀核的裂变反应， D 是铀核的α衰变 .答案 : A7.解析 : A 选项正确，核反应方程为 B 选项错误，放射性物质的半衰期只与物质本身有关，与该物质所处的物理、化学状态无关.C选项错误，在α、β、γ 三种射线中，α 射线的电离能力最强，穿透能力最弱；γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱.D 选项错误，核反应中电荷数和质量数都守恒，则解得即8 次α衰变和6 次β衰变 .答案 : A8. 解析 : “人造太阳”是利用海水中的2H 和3H 聚变而产生大量能量的.放出的能量可利11用爱因斯坦质能方程E＝mc2求出，其中m为质量亏损，所以A、 C 项正确 .答案 : AC9.解析 : 衰变成时，放出正电子，两者均带正电，运动方向相反，根据左手定则，轨迹应是外切圆，如题图乙 . 根据动量守恒和可知 3 为正电子的轨迹， 4 为的轨迹 . 同理可分析衰变为时，放出负电子，轨迹应是内切圆，如题图甲， 1 为负电子的轨迹， 2 为的轨迹 . 故选项 B、C 正确 .答案 : BC二、填空题10.解析 : (1) ①卢瑟福 : 提出了原子的核式结构模型 ( 或其他成就 ) ；②玻尔 : 首次把量子理论引入到原子结构中，提出了轨道量子化和能量量子化的思想，进一步发展了原子结构理论，并成功解释了氢光谱 ( 或其他成就 ) ；③查德威克 : 首先发现了中子 ( 或其他成就 ).(2)1 为α射线，利用它的电离作用很强，可消除静电.2为γ 射线，利用它的穿透本领很强，可用于工业探伤.3为β 射线，利用它的穿透本领较强，可用于控制工业生产线上某些金属板的厚度.判断方法 : 用左手定则 . 依据磁场方向及“运动轨迹”弯曲方向即洛伦兹力方向，可断定射线 1、3 的电性，从而确定射线种类 .答案 : 见解析三、计算题11.解析 : 设中子质量为M n，靶核质量为M，由动量守恒定律得M n v0=M n v1 +Mv2由能量守恒得解得在重水中靶核质量M H=2M n在石墨中靶核质量M C=12M n与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好.答案 : 略12. 解析 : (1)(2)m＝4×1.007 3 u－(4.001 5＋2×0.000 55) u＝ 0.026 6 uE＝2×931.5 MeV＝ 24.78 MeV ＝4× 10－ 12J. mc＝0.026 6(3)太阳每秒钟释放的能量为 3.8 ×10 26 J ，则太阳每秒钟减少的质量为30(4) 太阳的质量为2×10 kg ，太阳还能存在的时间为( 年).答案 :(1) 略 (2)4 ×10 －12 J(3)0.4×10 10 kg (4)5 ×10 9年13. 解析 : 应用质量数守恒和核电荷数守恒不难写出核反应方程为:由题给条件可求出质量亏损为:m＝2.013 6 u×2－(3.015 0＋ 1.008 7) u＝ 0.003 5 u所以释放的核能为E＝2×0.003 5 MeV ＝ 3.26 MeV mc＝931.5因为该反应中释放的核能全部转化为机械能，即转化为和中子的动能. 若设和中子的质量分别为 m1、m2，速度分别为v1、 v2，则由动量守恒及能的转化和守恒定律，得m1v1－ m2v2＝0， E k1＋ E k2＝2E k0＋E又由可得则答案 : (1)(2)3.26 MeV (3)0.99 MeV 2.97 MeV。