【高二】人教版物理选修3-5原子核练习题及答案解析 份）《原子核》章末测试.docx

《原子核》章末测试
(时间：60分钟　满分：100分)
一、选择题(每小题4分，共40分，把正确选项前的字母填在题后的括号内)
1．硼10俘获1个α粒子，生成氮13，放出x粒子，而氮13是不稳定的，它放出y粒子变成碳13，那么，x粒子和y粒子分别为(　　)
A．中子和正电子　　　　　 B．中子和电子
C．质子和正电子 D．质子和中子
解析　由核反应方程B＋He→N＋n，N→C＋e，所以A选项正确．
答案　A
2．以下几个核反应方程式中，x代表质子的是(　　)
A.F＋He→Ne＋x
B.Hg＋n→Pt＋2H＋xeV，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，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，D项正确．
答案　CD
二、填空题(共2小题，每小题8分，共16分)

11．一置于铅盒中的放射源发射出的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场，进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为______射线，射线b为______射线．
解析　射线穿过铝箔，由于α粒子的贯穿能力很弱，因此经过铝箔后的射线为β射线和γ射线，γ射线不带电，β射线是高速电子流，故a为γ射线，b为β射线．
答案　γ　β
12．某放射性元素经20天后剩下原有质量的6.25%，可知，其半衰期为________，再经10天，剩下质量为最初质量的________．
解析　根据半衰期公式6.25%＝()得T＝5天，再经过10天，即共经过6个半衰期，可知剩余该放射性元素的质量为最初质量的()6＝.
答案　5天　
三、计算题(本题共3小题，共44分，计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
13．(14分)“原子质量单位”是原子物理中常用的一个特殊单位，符号为u,1 u＝1.660 6×10－27 kg.已知12C原子的质量是12.000 000 u，一个12C原子可以看做是由6个氢原子(每个氢原子的质量是1.007 825 u)和6个中子组成(每个中子的质量是1.008 665 u)，则C原子核的结合能为多少？(保留三位有效数字)．
解析　6个中子的总质量
6mn＝6×1.008 665 u＝6.051 990 u
6个氢原子的总质量6mH＝6×1.007 825 u＝6.046 950 u
中子和氢原子的质量和6mn＋6mH＝12.098 940 u
12C原子核的质量mC＝12.000 000 u
质量亏损Δm＝6mn＋6mH－mC＝0.098 940 u＝1.643×10－28 kg
12C原子核的结合能ΔE＝Δmc2＝1.643×10－28×(3×108)2 J＝1.48×10－11 J
答案　1.48×10－11
14．(14分)在茫茫宇宙空间存在大量宇宙射线，对航天员构成了很大的威胁，现有一束射线(含有α、β、γ三种射线)，
(1)在不影响β和γ射线的情况下，如何用最简单的方法除去α射线；

(2)余下的这束射线经过如图所示的一个使它们分开的磁场区域，请画出β和γ射线进入该磁场区域后轨迹的示意图．
(3)用磁场可以区分β和γ射线，但不能把α射线从γ射线束中分离出来，为什么？(已知α粒子的质量约是β粒子质量的8 000倍，α射线速度约为光速的十分之一，β射线速度约为光速)．
解析　(1)由于α射线贯穿能力很弱，用一张纸放在射线前即可除去α射线．

(2)β射线带负电，由左手定则可知向上偏转，γ射线方向不变，轨迹如图所示．
(3)α粒子和电子在磁场中偏转，据R＝，对α射线R1＝，对β射线 R2＝，故＝＝400.
α射线穿过此磁场时，半径很大，几乎不偏转，故与γ射线无法分离．/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核．设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106 m/s，B、C在同一匀强磁场中做圆周运动的半径比为RBRC＝1130.求：
(1)C核的速度大小；
(2)根据计算判断C核是什么核；
(3)写出核反应方程．
解析　(1)设中子的质量为m，则氮核的质量为14m，B核的质量为11m，C核的质量为4m，根据动量守恒可得：mv0＝11mvB＋4mvC，
代入数值解得vC＝3×106 m/s.
(2)根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径公式：R＝可得：＝＝
所以＝
又qC＋qB＝7e，解得：qC＝2e，qB＝5e，所以C核为He.
(3)核反应方程N＋n→B＋He.
答案　(1)3×106 m/s　(2)He
(3)N＋n→B＋He