高二物理原子结构原子核章末检测

章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共11小题，每小题6分，共66分)1．(2013·常州高二检测)物理学是一门实验科学，实验探究的方法在科学研究中具有重要作用．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析()．A．发现了电子B．建立了原子的核式结构模型C．提出原子核具有复杂的结构D．发现某些元素具有天然放射现象解析通过对α粒子的散射实验结果的分析，建立了原子的核式结构模型，B对．该实验中没有发现电子，A错．天然放射现象说明了原子核具有复杂的结构，C错．贝可勒尔发现了某些元素具有天然放射现象，D错．答案B2．下列关于原子和原子核的说法正确的是()．A．β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解析β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的，选项A错误；玻尔的基本假设是轨道、能量都是量子化的，选项B正确；半衰期由原子核的内部因素决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素均无关，选项C错误；比结合能越大，表示原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项D错误．答案B3．“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风．下列核反应方程中，属于研究两弹的基本核反应方程的是()．A.144N＋42He→178O＋11HB.23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe＋1010nC.23892U→23490Th＋42HeD.21H＋31H→42He＋10n解析“两弹”指原子弹和氢弹，原子弹的核反应方程是铀核裂变，B选项正确．氢弹的核反应方程是轻核聚变，D选项正确．答案BD4．在核反应方程23592U＋10n―→9038Sr＋13654Xe＋kX中()．A．X是中子，k＝9B．X是中子，k＝10C．X是质子，k＝9D．X是质子，k＝10解析设X的质量数为A，电荷数为Z，根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒可得235＋1＝90＋136＋kA，92＝38＋54＋kZ，解得Z＝0，所以X为中子，则A＝1，k＝10.故选项B正确．答案B5．太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的热核反应，核反应方程是411H―→42He＋2X，这个核反应释放出大量核能，已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c.下列说法中正确的是()．A．方程中的X表示中子(10n)B．方程中的X表示电子(0－1e)C．这个核反应中质量亏损Δm＝4m1－m2D．这个核反应中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c2解析由质量数守恒和核电荷数守恒知：X为0＋1e，A、B均错，该反应中质量亏损Δm＝4m1－m2－2m3，C错．ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)c2，D对．答案D6．下列关于爱因斯坦质能方程的说法中正确的是()．A．E＝mc2中的E是物体以光速c运动的动能B．E＝mc2是物体各种形式能的总和C．由ΔE＝Δmc2知，在核反应中，亏损的质量Δm转化成能量ΔE放出D．由ΔE＝Δmc2知，在核反应中亏损的静质量转化为动质量，被放出的能量带走解析由爱因斯坦质能方程E＝mc2表明物体的质量与其他各种形式的能量之间的关系，选项A错误、B正确；ΔE＝Δmc2表明，在核反应中，亏损Δm质量将产生ΔE＝Δmc2的能量，选项C错误、D正确．答案BD图17．带电粒子进入云室会使云室中的气体分子电离，从而显示其运动轨迹．如图1是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨道，a和b是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里．该粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是()．A．粒子先经过a点，再经过b点B．粒子先经过b点，再经过a点C．粒子带负电D．粒子带正电解析由r＝mvqB可知，粒子的动能越小，圆周运动的半径越小，结合粒子运动轨迹可知，粒子先经过a点，再经过b点，选项A正确；根据左手定则可以判断粒子带负电，选项C正确．答案AC8．下列叙述中正确的是()．A．放射性元素的半衰期与元素所处的外部环境无关B．β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚而形成的电子流C．重核的裂变和轻核的聚变都可以放出大量的能量D．一种元素的同位素具有相同的化学性质和不同的物理性质解析放射性元素的半衰期是由元素内部的因素决定的，与外部环境无关，选项A对；β射线是原子核内一个中子变成一个质子时放出电子形成的，选项B错；重核裂变和轻核聚变时都要发生质量亏损，放出能量，选项C对；一种元素的同位素具有相同的化学性质和不同的物理性质，选项D对．答案ACD9．一个氡核22286Rn衰变成钋核21884Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天，1g氡经过7.6天衰变掉氡的质量，以及22286Rn衰变成21884Po的过程中放出的粒子分别是()．A．0.25g，α粒子B．0.75g，α粒子C．0.25g，β粒子D．0.75g，β粒子解析氡核半衰期为3.8天，7.6天为2个半衰期，所以1g氡7.6天衰变掉的质量为1g×12＋1g×12×12＝0.75g．由22286Rn―→21884Po＋42He知22286Rn衰变成21884Po的过程中放出的粒子是42He，即α粒子，所以B正确．答案B图210．(2013·大连高二检测)“中国月球着陆探测器”在中国航天馆揭开神秘面纱．它将带着中国制造的月球车，在38万千米之外的月球表面闲庭信步．月球的表面长期受到宇宙射线的照射，使得“月壤”中的32He含量十分丰富，科学家认为，32He是发生核聚变的极好原料，将来32He也许是人类重要的能源，所以探测月球意义十分重大．关于32He，下列说法正确的是()．A.32He的原子核内有三个中子两个质子B.32He的原子核内有一个中子两个质子C.32He发生核聚变，放出能量，一定会发生质量亏损D.32He原子核内的核子靠万有引力紧密结合在一起解析32He是氦元素的一种同位素，质量数是3，电荷数是2，原子核内有两个质子一个中子，所以A错误、B正确；发生核聚变放出能量就会有质量亏损，C正确；原子核内的核子是靠核力紧密结合在一起的，而不是靠万有引力紧密结合在一起的，D错误．答案BC11．已知氦原子的质量为MHeu，电子的质量为meu，质子的质量为mpu，中子的质量为mnu，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程E＝mc2可知：1u对应于931.5MeV的能量，若取光速c＝3×108m/s，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为()．A．[2×(mp＋mn)－MHe]×931.5MeVB．[2×(mp＋mn＋me)－MHe]×931.5MeVC．[2×(mp＋mn＋me)－MHe]×c2JD．[2×(mp＋mn)－MHe]×c2J解析核反应方程为211H＋210n→42He，质量亏损Δm＝2×(mp＋mn)－(MHe－2me)＝2×(mp＋mn＋me)－MHe，所以释放的能量为ΔE＝Δm×931.5MeV＝[2×(mp＋mn＋me)－MHe]×931.5MeV，选项B正确．答案B二、非选择题(本题共3小题，共34分)12．(10分)23592U受中子轰击时会发生裂变，产生13956Ba和9436Kr，同时放出能量，已知每个铀核裂变时释放的能量为200MeV.(1)写出核反应方程．(2)现在要建设发电功率为5×105kW的核电站，用铀235作为核燃料，假设核裂变释放的能量一半转化为电能，那么该核电站一天消耗铀235多少千克？(阿伏加德罗常数为NA＝6.0×1023mol－1)解析(1)核反应方程为23592U＋10n―→13956Ba＋9436Kr＋310n＋200MeV(2)核电站一天发出的电能为E1＝Pt＝5×105×24×3.6×106J＝4.32×1013J铀核裂变释放的总能量为E2＝2E1＝8.64×1013J由于每个铀核裂变时释放的能量E0＝200MeV＝3.2×10－11J，则铀核的物质的量为n＝E2E0NA＝8.64×10133.2×10－11×6.0×1023mol＝4.5mol故一天消耗的23592U的质量为m＝nM＝4.5×235g＝1.06kg.答案(1)23592U＋10n―→13956Ba＋9436Kr＋310n＋200MeV(2)1.06kg13．(12分)太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，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3.8×1026J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？(mp＝1.0073u，mHe＝4.0015u，me＝0.00055u)解析(1)核反应方程应为411H―→42He＋201e.(2)反应前的质量m1＝4mp＝4×1.0073u＝4.0292u，反应后质量m2＝mHe＋2me＝4.0015u＋2×0.00055u＝4.0026u，Δm＝m1－m2＝0.0266u，由质能方程得，释放能量ΔE＝Δmc2＝0.0266×931.5MeV＝24.78MeV.(3)由质能方程，ΔE＝Δmc2得每秒减少的质量Δm＝ΔEc2＝3.8×1026（3×108）2kg＝4.2×109kg.答案(1)411H―→42He＋201e(2)24.78MeV(3)4.2×109kg14．(12分)用速度几乎是零的慢中子轰击静止的硼核(105B)，产生锂核(73Li)和α粒子．已知中子质量mn＝1.008665u，硼核质量mB＝10.01677u，锂核质量mLi＝7.01822u，α粒子质量mα＝4.00260u.(1)写出该反应的核反应方程；(2)求出该反应放出的能量ΔE；(3)若核反应中放出的能量全部变成生成核的动能，则锂核和α粒子的动能各是多少？(1u相当于931.5MeV)?解析根据质量数和电荷数守恒写出核反应方程，由质量亏损及爱因斯坦质能方程求出核能，再由动量守恒和能量守恒求出锂核和α粒子的动能．(1)核反应方程为105B＋10n―→73Li＋42He.(2)核反应过程中的质量亏损为Δm＝(10.01677u＋1.008665u)－(7.01822u＋4.00260u)＝0.004615u，释放出的能量为ΔE＝0.004615×931.5MeV＝4.30MeV.(3)根据动量守恒定律有mLivLi＝mαvα，由动能定义式有EkLi＝12mLiv2Li，Ekα＝12mαv2α，联立有EkLiEkα＝mαmLi＝，根据能量守恒有EkLi＋Ekα＝ΔE＝4.30MeV，解得锂核和α粒子的动能分别为EkLi＝1.56MeV，Ekα＝2.74MeV.答案(1)105B＋10n―→73Li＋42He(2)4.30MeV(3)1.56MeV2.74MeV