第十九章 章末测试
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共15小题，每小题5分，共75分，2、4、9、11为多选题，全部选对的得5分，漏选的得3分，错选的得0分，其余为单项选择题)
1．(2015·天津)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．a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 A
2．下列说法中正确的是( ) A．α射线比β射线更容易使气体电离 B．核反应堆产生的能量来自轻核的聚变 C．γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转
D．太阳辐射的能量主要来源于太阳内部重核的裂变
解析 α射线有很强的电离作用，β射线电离作用较弱，A项正确；核反应堆产生的能量来自重核的裂变，太阳辐射的能量主要来源于太阳内部轻核的聚变，B、D两项说的相反，B、D两项错误；γ射线是波长很短的电磁波不带电，在电场和磁场中都不会发生偏转，C项正确．
答案 AC
3．由图所示可得出结论( )
A．质子和中子的质量之和小于氘核的质量 B．质子和中子的质量之和等于氘核的质量 C．氘核分解为质子和中子时要吸收能量 D．质子和中子结合成氘核时要吸收能量
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，C项正确． 答案 C
4．原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断正确的是( )
A．12H核的结合能约为2 MeV
B．重核 92235U裂变成3589Kr和 14456Ba要吸收能量
C．两个12H核结合成12He核要释放能量 D．中等质量的原子核最不稳定
解析 由图可知，氘核的结合能大约为1 MeV，氘核的核子数为2，则氦核的结合能大约为2 MeV，故A项正确；由图可知， 92235U核中核子的平均结合能比
8935Kr
核、 56144Ba核的比结合能小，所以重
核 23592U裂变成3589Kr和 56144Ba要放出能量，故B项错误；由图可
24知，所以两个12H1H核中核子的平均结合能比2He核的比结合能小，
核结合成24He核要释放能量，故C项正确；由图可知，中等质量的原子核的比结合能最大，所以中等质量的原子核最稳定，故D项错误；故选A、C两项． 答案 AC
5．下列说法正确的是( )
A．研制核武器的钚239( 94239Pu)由铀239( 92239U)经过4次β衰变而产生
B．发现中子的核反应方程是49Be＋24He→ 612C＋01n C．20 g的 92238U经过两个半衰期后其质量变为15 g
D. 92238U在中子轰击下，生成3894Sr和 54140Xe的核反应前后，原子核的核子总数减少 解析
239
U→ 94239Pu＋2－10e 92
发生2次β衰变，A项错误；20 g 92238U
12
经过两个半衰期后其质量m＝20×() g＝5 g，C项错误；在核反应
2中质量数、电荷数都守恒，D项错误，所以只有B项正确． 答案 B
6．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( 92238U)衰变为铅核( 82206Pb)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项错误；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项错误；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项正确；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项． 答案 C
7．(2019春·红塔区校级月考)参考以下几个示意图，关于这些实验或现象，下列说法不正确的是( )
A．核反应堆中控制棒插入，则多吸收中子让反应减弱 B．放射线在磁场中偏转，没有偏转的为γ射线，电离能力最强 C．链式反应属于重核的裂变
D．④图中，原子核D和E聚变成原子核F要放出能量
解析 根据核反应堆控制棒的作用可知，①图中核反应堆示意图控制棒插入深一些，让它多吸收中子，中子数减少，反应速率会慢一些，故A项正确；②图中中间没有偏转的为γ粒子，电离能力最弱，而穿透能力最强，故B项错误；③图中重核的裂变反应物中子在生成物中出现，反应可以继续，属于链式反应，故C项正确；④图中原子核D和E聚变成原子核F的过程属于聚变反应，是该反应的过程中要放出能量，故D项正确，故选B项． 答案 B
148．C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若
以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14C的质量．下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是( )
解析 据半衰期的计算公式知，经时间t，剩余的14C的质量为m＝1t
m0()T，对应图象为一指数函数． 2答案 C
9．(2018秋·南通期末)下列说法中正确的有( )
A．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关 B．24He＋1327Al→1530P＋01n是原子核的人工转变反应方程
C．因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少 D．比结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定 解析 放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，与原子所处的化学状态无关，故A项错误；24He＋1327Al→1530P＋01n是原子核人工转变方程，故B项正确；该核反应过程中，发生质量亏损，释放能量，但是反应前后总质量数保持不变，故C项错误；比结合能越大，将核子分解需要的能量越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D项正确，故选B、D两项． 答案 BD
10．利用氦3(23He)和氘进行的聚变安全无污染，容易控制．月球上有大量的氦3，“嫦娥一号”探月卫星执行的一项重要任务就是评估月壤中氦3的分布和储量．已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子的核反应方程是：212H→23He＋01n＋3.26 MeV，若有2 g氘全部发生聚变，则释放的能量是(NA为阿伏加德罗常数)( ) A．0.5×3.26 MeV C．0.5 NA×3.26 MeV
B．3.26 MeV D．NA×3.26 MeV
解析 2 g氘含有的原子核个数为NA，全部发生聚变时，共发生0.5 NA次聚变，所以释放的能量为0.5 NA×3.26 MeV，故C项正确． 答案 C
11．用质子轰击锂核(37Li)生成两个α粒子，以此进行有名的验证爱因斯坦质能方程的实验．已知质子的初动能是0.6 MeV，质子、α粒子和锂核的质量分别是1.007 3 u、4.001 5 u和7.016 0 u．已知1 u相
当于931.5 MeV，则下列叙述中正确的是( ) A．此反应过程质量减少0.010 3 u
B．生成的两个α粒子的动能之和是18.3 MeV，与实验相符 C．核反应中释放的能量是18.9 MeV，与实验相符
D．若生成的两个α粒子的动能之和是19.5 MeV，与实验相符 解析 此反应的质量亏损
Δm＝1.007 3 u＋7.016 0 u－2×4.001 5 u＝0.020 3 u，释放的能量ΔE＝Δm×931.5 MeV≈18.9 MeV，故A项错误，C项正确；由能量守恒可知，释放的能量ΔE及反应前质子的动能转化成两个α粒子的总动能，Ek＝18.9 MeV＋0.6 MeV＝19.5 MeV，故B项错误，D项正确． 答案 CD
12．原子核聚变有望给人类的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可能发生，放出热量．这几种反应的总效果可以表示为：612H→k24He＋d11H＋201n＋43.15 MeV，可知( ) A．k＝1，d＝4 C．k＝1，d＝6
B．k＝2，d＝2 D．k＝2，d＝3
解析 根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒得
?12＝4k＋d＋2?k＝2
解得?，B项正确． ?
?6＝2k＋d?d＝2
答案 B
13．20世纪30年代以来，人们在对宇宙射线的研究中，陆续发现了
一些新的粒子，K介子和π介子就是科学家在1947年发现的．K－介子的衰变方程为K－→π0＋π－，其中K－介子和π－介子带负电，电荷量等于元电荷的电荷量，π0介子不带电．如图所示，一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为图中的圆弧虚线，K
－
介子衰变后，π0介子和π－介子的轨迹可能是( )
解析 π0介子不带电，在磁场中不偏转，π－介子带负电，在磁场中洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，再根据动量守恒判定知A项正确． 答案 A
14．以下是物理学史上3个著名的核反应方程 x＋37Li→2y y＋ 714N→x＋ 817O y＋49Be→z＋ 612C x、y和z是3种不同的粒子，其中z是( ) A．α粒子 C．中子
B．质子 D．电子
解析 解题的关键是明确核反应中的电荷数守恒和质量数守恒．设x、y、z的电荷数分别为Zx、Zy、Zz，质量数分别为Ax、Ay、Az.由前两个核反应方程中的电荷数守恒，Zx＋3＝2Zy，Zy＋7＝Zx＋8，可得Zy＝2；质量数守恒Ax＋7＝2Ay，Ay＋14＝Ax＋17，可得Ay＝4；由第三个核反应方程中的电荷数守恒2＋4＝Zz＋6，得Zz＝0，质量数守恒4＋9＝Az＋12，Az＝1.即z是电荷数为零，质量数为1的粒子，
也就是中子，故选C项． 答案 C
15．在匀强磁场中，某一处于静止状态的放射性原子核ZAX，发生了α衰变，从X核中放出了一个α粒子，其速度方向垂直于磁场方向，并测得α粒子的轨道半径为R，则反冲核的运动半径是R的( ) A－4A.倍
42C.倍 Z－2
A－4B.倍 2·（Z－2）4D.倍 A－4
mvRα
解析 在α衰变中动量守恒，故有mαvα＝mXvX，根据R＝知＝
qBRXqαqX2
，反冲核的半径RX＝R，RX＝R，故C项正确．
qXqαZ－2答案 C
二、非选择题(共3小题，共25分)
16．(6分)2011年3月11日日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯137( 55137Cs)对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年． (1)请写出铯137(
137
Cs)55
发生β衰变的核反应方程
________________________[已知53号元素是碘(I)，56号元素是钡(Ba)]．
(2)若在该反应过程中释放的核能为E，则该反应过程中的质量亏损为________(真空中的光速为c)．
(3)泄漏出的铯137要到约公元________年才会有87.5%的原子核发生衰变．
解析 (1)铯137( 55137Cs)发生β衰变的核反应方程为 55137Cs→ 56137Ba＋－10e.
(2)由爱因斯坦的质能方程得ΔE＝Δmc2可知，该反应过程中的质量亏E损为2.
c
(3)泄漏出的铯137有87.5%的原子核发生衰变，还剩12.5%，设衰1t1
变的时间为t，则()T＝，因半衰期T＝30年，则t＝90年，即要到
28约公元2101年．
答案 (1) 55Cs→ 56Ba＋－1
137
137
0
E
e (2)2 (3)2101
c
17．(9分)已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，23He核的质量为3.015 0 u．两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成23He并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能．(质量亏损为1 u时，释放的能量为931.5 MeV.除了计算质量亏损外，23He的质量可以认为是中子的3倍)
(1)写出该核反应的反应方程式； (2)该核反应释放的核能是多少？
(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，则反应前每个氘核的动能是多少 MeV?
解析 (1)核反应方程为：12H＋12H→23He＋01n.
(2)质量亏损为：Δm＝2.013 6×2 u－(3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，
释放的核能为：
ΔE＝Δmc2＝931.5×0.003 5 MeV≈3.26 MeV.
(3)设中子和23He核的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2.反应前每个氘核的动能是E0，反应后中子和23He核动能分别为E1、E2，根据动量守恒定律，得
E1m2E1
m1v1－m2v2＝0，＝＝3，E2＝＝1.04 MeV
E2m13由能量的转化和守恒定律，得 E1＋E2＝2E0＋ΔE，
每个氘核的动能E0＝0.45 MeV.
答案 (1)12H＋12H→23He＋01n (2)3.26 MeV (3)0.45 MeV
18．(10分)清华大学和香港大学的学生合作研制了太阳能汽车，该车是以太阳能电池将所接受的太阳光能转化为电能而提供给电动机来驱动的．已知车上太阳能电池接收太阳光能的板面面积为8 m2，正对太阳能产生120 V的电压，并对车上的电动机提供10 A的电流，电动机的直流电阻为4 Ω.
(1)太阳光的能量实际上是由质子参与的一系列反应所产生的，即在太阳内部持续不断地进行着热核反应，4个质子聚变为1个氦核(24He)，写出核反应方程；
(2)若质子、氦核、正电子的静止质量分别为mp＝1.672 6×10－27 kg、mα＝6.642 5×10－27 kg、me＝0.000 9×10－27 kg，则m＝1 kg的质子发生上述热核反应所释放的能量完全转化为驱动该车的输出机械功，
能够维持该车行驶的时间是多少？
(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？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？(太阳的质量为2×1030 kg，结果保留一位有效数字)
解析 (1)核反应方程：411H→24He＋210e (2)∵ΔE＝(4mp－mα－2me)c2≈4.15×10－12 J mNAΔE而＝(UI－I2R)t
4M解得t＝1.3×1011 s
(3)太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J， ΔE
则太阳每秒减少的质量为Δm＝2≈0.4×1010 kg
c太阳的质量为2×1030 kg，太阳还能存在的时间为 ΔM2×1030×3×10－4t＝＝ s＝1.5×1017 s≈5×109年． 10
0.4×10Δm答案 (1)411H→24He＋210e (2)1.3×1011 s (3)0.4×1010 kg 5×109年
新课标版物理选修3-5(书;课件)章19高考调研精讲精练
