高中物理 第五章 核能與社會單元測試 滬科版選修35

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1、第五章 核能與社會本章測評(時間：90分鐘分值：100分)一、選擇題(共10個小題，每小題4分，共40分)1某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個核反應(yīng)方程為()HCNQ1，HNCXQ2方程中Q1、Q2表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量見下表：原子核HHeHeCNN質(zhì)量/u1.007 83.016 04.002 612.000 013.005 715.000 1以下推斷正確的是()AX是He，Q2Q1 BX是He，Q2Q1CX是He，Q2Q1 DX是He，Q2Q12某核反應(yīng)方程為HHHeX。已知H的質(zhì)量為2.013 6 u，H的質(zhì)量為3.018 u，He的質(zhì)量為4.002 6 u，

2、X的質(zhì)量為1.008 7 u，則下列說法中正確的是()AX是質(zhì)子，該反應(yīng)釋放能量BX是中子，該反應(yīng)釋放能量CX是質(zhì)子，該反應(yīng)吸收能量DX是中子，該反應(yīng)吸收能量3據(jù)新華社報道，由我國自行設(shè)計、研制的世界第一套全超導(dǎo)核聚變實驗裝置(又稱“人造太陽”)已完成了首次工程調(diào)試。下列關(guān)于“人造太陽”的說法正確的是()A“人造太陽”的核反應(yīng)方程是HHHenB“人造太陽”的核反應(yīng)方程是UnBaKr3nC“人造太陽”釋放的能量大小的計算公式是Emc2D“人造太陽”核能大小的計算公式是Emc24重核的裂變和輕核的聚變是人類利用原子核能的兩種主要方法，下面關(guān)于它們的說法中正確的是()A裂變和聚變過程都有質(zhì)量虧損B裂

3、變過程有質(zhì)量虧損，聚變過程質(zhì)量有所增加C裂變過程質(zhì)量有所增加，聚變過程有質(zhì)量虧損D裂變和聚變過程質(zhì)量都有所增加5下列核反應(yīng)方程中，哪個是不平衡的()A.B(粒子)NH B.AlnMg(質(zhì)子)C.BeHeC(中子) D.NHeO(質(zhì)子)6由圖所示可得出結(jié)論()A質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和小于氘核的質(zhì)量B質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和等于氘核的質(zhì)量C氘核分解為質(zhì)子和中子時要吸收能量D質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時要吸收能量7由原子核的衰變規(guī)律可知()A放射性元素一次衰變就同時產(chǎn)生射線、射線，放出結(jié)合能B放射性元素發(fā)生衰變，產(chǎn)生的新核的化學(xué)性質(zhì)不變C放射性元素衰變的快慢跟它所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)D放射性元素發(fā)生正電子衰變

4、時，產(chǎn)生的新核質(zhì)量數(shù)不變，核電荷數(shù)減少18有兩束均由質(zhì)子和氘核混合組成的粒子流，第一束中的質(zhì)子和氘核具有相同的動量，第二束中的質(zhì)子和氘核具有相同的動能?，F(xiàn)打算將質(zhì)子和氘核分開，有以下一些做法，這些方法中可行的是()A讓第一束粒子流垂直電場方向進入勻強電場后穿出B讓第一束粒子流垂直磁場方向進入勻強磁場后穿出C讓第二束粒子流垂直電場方向進入勻強電場后穿出D讓第二束粒子流垂直磁場方向進入勻強磁場后穿出9下列說法正確的是()A.NHCHe是衰變方程B.HHHe是核聚變反應(yīng)方程C.UThHe是核裂變反應(yīng)方程D.HeAlPn是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程10下列說法正確的是()A鈾235只要俘獲中子就能進行鏈式反

5、應(yīng)B所有的鈾核俘獲中子后都能裂變C太陽不斷地向外輻射大量能量，太陽質(zhì)量應(yīng)不斷減小，日地間距離應(yīng)不斷增大，地球公轉(zhuǎn)速度應(yīng)不斷減小D粒子散射實驗的結(jié)果證明原子核是由質(zhì)子和中子組成的二、填空題(共3個小題，每小題5分，共15分。把答案填寫在題中的橫線上)11.(1)下列說法正確的是()A康普頓效應(yīng)和電子的衍射現(xiàn)象說明粒子的波動性B粒子散射實驗可以用來確定原子核電荷量和估算原子核半徑C氫原子輻射出一個光子后能量減小，核外電子的運動加速度減小D比結(jié)合能越大表示原子核中核子結(jié)合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定(2)一個高能光子，經(jīng)過重核附近時與原子核場作用，能產(chǎn)生一對正負電子，請完成相應(yīng)的反應(yīng)方程：_。已知電子質(zhì)量

6、m19.11031 kg，光在真空中的傳播速度為c3108 m/s，則光子的能量至少為_。12美國科研人員正在研制一種新型鎳銅長效電池，它是采用半衰期長達100年的放射性同位素鎳63(Ni)和銅兩種金屬作為長壽命電池的材料，利用鎳63發(fā)生衰變時釋放電子給銅片，把鎳63和銅片作電池兩極，外接負載為負載提供電能時負極是_；鎳63的衰變方程是_。(鈷Co27，銅Cu29)13 (3)水(包括海水)是未來的“煤炭”，能從根本上解決人類能源問題。這是指_(填“氫能”、“核能”、“氫能和核能”)和利用。請說明理由。三、計算與論證(共4個小題，共45分。要有必須的解析過程，直接寫出結(jié)果的不得分)14(9分)

7、用光子轟擊氘核，使之產(chǎn)生質(zhì)子和中子，已知氘核的質(zhì)量為2.013 5 u，質(zhì)子的質(zhì)量為1.007 2 u，中子的質(zhì)量為1.008 7 u，又有1 u1.6601027 kg，普朗克恒量h6.631034 Js，則光子的波長應(yīng)為多少？15(12分)衰變是指放射性元素的原子核自發(fā)地放出射線的衰變。(1)設(shè)元素X是放射性元素，其質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)分別為A、Z，衰變后的原子核是Y，寫出核反應(yīng)方程。(2)衰變釋放的能量稱為衰變能，用Q表示，設(shè)原子核X、Y和粒子的質(zhì)量分別是mX、mY、m，求Q是多少？(3)若衰變能是以反沖核和粒子的動能的形式釋放的，已知自發(fā)式衰變多數(shù)發(fā)生在核質(zhì)量數(shù)大于209的重核，試證明衰變

8、能的98%以上表現(xiàn)為粒子的動能。16(12分)氘核與氚核的聚變反應(yīng)：HHHen17.6106 eV，已知電子電量e1.61019 C，普朗克常量h6.61034 Js，求：(1)這一過程的質(zhì)量虧損是多少千克？(2)1 g氘核完全參與上述反應(yīng)，共釋放核能多少(阿伏伽德羅常量NA6.01023 mol1)?17钚的放射性同位素Pu靜止時衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)U*和粒子，而鈾核激發(fā)態(tài)U*立即衰變?yōu)殁櫤薝，并放出能量為0.097MeV的光子。已知：Pu、U和粒子的質(zhì)量分別為mPu239.0 521u、mu235.0 439u和m4.0 026u，1 u931.5MeV/c2(1)寫出衰變方程；(2)已知衰變

9、放出的光子的動量可忽略，求粒子的動能。參考答案1答案：B2解析：由電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒得知X是中子；反應(yīng)前總質(zhì)量為5.031 6 u大于反應(yīng)后的總質(zhì)量5.011 3 u，存在質(zhì)量虧損，是放能反應(yīng)。答案：B3答案：AC4解析：裂變和聚變都有核能的放出，因此都有質(zhì)量虧損，A正確。答案：A5解析：A項電荷數(shù)不守恒；其他三項都符合規(guī)律。答案：A6解析：該反應(yīng)是吸能反應(yīng)，所以兩個核子質(zhì)量之和大于氘核的質(zhì)量。答案：C7解析：一種元素的原子核只有一種衰變，A錯；對衰變，新核質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)加1，它在元素周期表中退后一位，B錯；半衰期只與該元素有關(guān)，C對；正電子放射性產(chǎn)生的新核質(zhì)量數(shù)不變，電核數(shù)減1，質(zhì)量數(shù)相

10、等，D對；電荷數(shù)不等的原子核又稱為同質(zhì)異位素。答案：CD8解析：第一束動量相同，垂直進入勻強磁場分不開，因為半徑相同，A對；第二束動能相同，垂直進入勻強電場后軌道重合，不能分開，D對。答案：AD9解析：A選項中N在質(zhì)子的轟擊下發(fā)生的核反應(yīng)，屬于人工轉(zhuǎn)變，A錯；C選項是衰變，不是裂變，C錯。答案：BD10解析：鏈式反應(yīng)需要條件，元素的體積必須大于臨界體積，A錯；U238就不能裂變，B錯；由于太陽質(zhì)量減少，對地球的萬有引力也就減小，地球做離心運動，C正確；粒子散射實驗說明了核式結(jié)構(gòu)，D錯。答案：C11答案：(1)BD(2)ee1.641013 J12答案：銅NieCu13答案：(1)核能理由：因為

11、海水中含有大量核聚變的材料氘，通過核聚變能夠釋放大量的核能。(2)核能和氫能理由：因為海水中含有大量核聚變的材料氘，通過核聚變能夠釋放大量的核能。氫能有便于儲存與運輸?shù)膬?yōu)點，也可以為解決能源問題作出貢獻。14解析：m1.007 2 u1.008 7 u2.013 5 u0.002 4 u4.01030 kg，Emc，則5.61013 m。答案：5.61013 m15解析：(1)XYHe(2)(mXmYm)c2(3)放射性元素X可看作是靜止的，由衰變動量守恒知：mYvYmv；由動量關(guān)系可得：Q；所以Q(1)mv2(1)Ek；變形得EkQ當(dāng)mY取209時，EkQ，即Ek98.12%Q。答案：(1)

12、XYHe(2)(mXmYm)c2(3)略16解析：(1)m kg3.131029 kg。(2)氘的摩爾質(zhì)量為2103 kg/mol，則1 g氘核的數(shù)目為nNA6.0102331023，這些氘完全燃燒共釋放的能量為EnE3102317.61061.61019 J8.451011 J答案：(1)3.131029 kg(2)8.451011 J17解析：(1)衰變方程為PuU*U*U或合起來有PuU(2)上述衰變過程的質(zhì)量虧損為mmPumUm放出的能量為Ec2m這部分能量是鈾核92U的動能EU、粒子的動能E和光子的能量E之和EEUEE由式得EUE(mPumUm)c2E設(shè)衰變后的鈾核和粒子的速度分別為vU和v，則由動量守恒有mUvUmv又由動能的定義知EUmUvU，Emv由式得由式得E(mPumUm)c2E代入題給數(shù)據(jù)得E5.034 MeV6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375