2021-2022学年高二物理暑假作业（15）

2021-2022学年高二物理暑假作业（15）

1.原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有(   )
 

A.核的结合能约为14 MeV B.核比核更稳定

C.两个核结合成核时释放能量 D.核中核子的平均结合能比核中的大

2.衰变的核反应方程为，其半衰期为5.27年。已知的质量分别为，下列说法正确的是(   )

A.该核反应中释放的能量为

B.该核反应中释放出的γ射线的穿透本领比β射线强

C.若有16个，经过5.27年后一定只剩下8个

D.β粒子是核外的电子电离形成的

3.某核电站获得核能的核反应方程为，已知铀核的质量为，钡核的质量为，氪核的质量为，中子的质量为，下列说法正确的是(   )

A.该核电站通过核聚变获得核能

B.铀核的质子数为235

C.在上述核反应方程中，

D.一个铀核发生上述核反应，释放的能量为

4.德国玄姆霍兹重离子研究中心在粒子加速器中，用由20个质子和28个中子组成的Ca，轰击含有97个质子和152个中子的Bk，生成了拥有117个质子的新原子Ts。其中的一部分Ts中含有176个中子，另一部分Ts中含有177个中子。由以上信息可知(   )

A.元素Ts的一种同位素是Ts292 B.该反应过程中可能放出3个质子

C.该反应过程中可能放出4个中子 D.该反应过程中可能放出3个α粒子

5.自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态。某些原子核的衰变情况如图所示（N表示中子数，Z表示质子数），则下列说法正确的是(   )
 

A.由到的衰变是α衰变

B.已知的半衰期是T，则8个原子核经过时间后还剩2个

C.从到共发生5次α衰变和2次β衰变

D.图中原子核发生的α衰变和β衰变分别只能产生α射线和β射线

6.目前，在居家装修中，经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素。比如有些含有轴、钍的花岗岩会释放出放射性惰性气体氡，而氡会产生放射性射线，这些射线会导致细胞发生癌变并引发呼吸道方面的疾病。根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是(   )

A.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

B.γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱

C.已知氡的半衰期为3.8天，若取1 g氡放在天平的左盘上，砝码放于右盘，左右两边恰好平衡则7.6天后，需取走0.75 g砝码天平才能再次平衡

D.β射线是由原子核外的电子电离后形成的高速电子流

7.2020年3月31日，由于太阳光不能照射到太阳能电池板上，“玉兔二号”月球车开始进入第十六个月夜休眠期。在之后的半个月内，月球车采用同位素电池为其保暖供电。Pu238是人工放射性元素，可用吸收一个中子得到。Pu238衰变时只放出α射线，其半衰期为88年，则(   )

A.Np237吸收中子后放出电子生成Pu238

B.Pu238经一次衰变会有两个质子转变为两个中子

C.Pu238经一次衰变形成的新核含有144个中子

D.Pu238在月球环境下半衰期会发生变化

8.研究表明，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，这个核反应释放的能量就是太阳的能源。已知太阳每秒钟向空间辐射的能量约为，质子的质量，氦核的质量，电子的质量，1 u相当于931.5 MeV。则太阳内部每秒参与核反应的质子数约为(   )

A.个 B.个 C.个 D.个

9.据有关资料介绍，受控核聚变装置中有极高的温度，因而带电粒子将没有通常意义上的“容器”可装，而是由磁场约束带电粒子运动，使之束缚在某个区域内。如图所示，环状磁场的内半径为，外半径为，被束缚的带电粒子的比荷为k，中空区域内带电粒子具有各个方向的速度，速度大小为v。中空区域中的带电粒子都不会穿出磁场的外边界而被约束在半径为的区域内，则环状区域内磁场的磁感应强度大小可能是(   )
 

A. B. C. D.

10.目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等材料，这些岩石都不同程度的含有放射性元素，如有些含有铀、钍的花岗岩会释放出放射性气体氡，氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线：已知氡的半衰期为3.8天，则下列说法正确的是(   )

A.发生α衰变时，生成的核和原来相比，中子数少2

B.发生β衰变时，释放出电子，说明原子核内有电子存在

C.γ射线一般伴随着α和β射线产生，其中γ射线的穿透能力是最强的，电离子能力也是最强的

D. 若只有4个氡核，经过7.6天一定只剩下一个氡核

11.如图所示，放射性元素镭释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，其中______是α射线，______是β射线，______是γ射线。
 

12.一置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ射线,由铅盒的小孔射出,在小孔外放一铝箔后,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,如下图所示,则图中的射线a为_____射线,射线b为_____射线.

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13.如图所示，x为放射源，L为一纸板，纸板与计数器之间有磁感应强度为B的强磁场.先将强磁场移开，计数器的计数率不变，说明放射源产生的射线中没有_______（填“α”“β”或“γ”）粒子；再将纸板L移开，计数器计数率大幅度上升，这表明放射源产生的射线中有__________（填“α”“β”或“γ”）粒子.

14.我国科学家因中微子项目研究获2016基础物理学突破奖．中微子是一种静止质量很小的不带电粒子，科学家在1953年找到了中微子存在的直接证据：把含氢物质置于预计有很强反中微子流（反中微子用 表示）的反应堆内，将会发生如下反应，实验找到了与此反应相符的中子和正电子．若反中微子能量是，则反中微子质量________，该物质波的频率_______．（普朗克常量为，真空中光速为）

15.设有钚的同位素离子静止在匀强磁场中，该离子沿与磁场垂直的方向放出α粒子以后，变成铀的一个同位素离子，同时放出一个能量为的光子（已知，光速，普朗克常量）。

（1）试写出这一过程的核衰变方程。

（2）光子的波长为多少？

（3）若不计光子的动量，则α粒子与铀核在该磁场中的回转半径之比为多少？

（4）若不计光子的动量，则α粒子的动能为多少？（钚核质量，铀核质量粒子的质量为，1 u相当于931.5 MeV）

答案以及解析

1.答案：BC

解析：由图像可知，的比结合能约为7 MeV，其结合能应为28 MeV，故A错误。比结合能较大的核较稳定，故B正确。比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量，故C正确。比结合能就是平均结合能，故由图可知D错误。

2.答案：B

解析：根据质能方程可知核反应中释放的能量为，选项A错误；根据三种射线的特点与穿透性，可知γ射线的穿透本领比β射线强，选项B正确；半衰期是对大量原子核的统计规律，对少数原子核没有意义，选项C错误；根据β衰变的实质可知，β粒子是原子核内的一个中子转化为一个质子时产生的，选项D错误。

3.答案：C

解析：根据核反应方程可知，该核电站通过铀核裂变反应获得核能，选项A错误；铀核的质子数为92，核子数（质子数和中子数之和）为235，选项B错误；根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒，可知在核反应方程中，选项C正确；一个铀核发生题述核反应，质量亏损，根据质能方程，释放的核能为，选项D错误。

4.答案：C

解析：Ts有117个质子，176个中子或者177个中子，所以Ts293、Ts294为元素Ts的同位素，A错误；根据核反应中的质量数、电荷数守恒可知该反应过程中放出4个或3个中子，所以C正确，B、D错误。

5.答案：C

解析：衰变为的过程中，放出负电子，则该衰变是β衰变，选项A错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核的衰变不适用，选项B错误；衰变为的过程中，质量数减少20，由原子核衰变时质量数守恒可知，该过程中共发生了5次α衰变，又由原子核衰变时电荷数守恒有，得，则该过程中共发生了2次β衰变，选项C正确；发生α衰变和β衰变时，往往伴随γ射线产生，选项D错误。

6.答案：B

解析：铀核（）衰变为铅核（）的过程中，设发生x次α衰变，y次β衰变,衰变方程为，根据质量数守恒和电荷数守恒，有，解得，又，解得，即要经过8次α衰变和6次β衰变，选项A错误；γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，选项B正确；氡的半衰期为3.8天，经7.6天后，有0.75克衰变成新核，并不是这0.75克全部消散掉了，故取走的砝码小于0.75克，天平才能再次平衡，选项C错误；β射线是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的高速电子流，选项D错误。

7.答案：A

解析：由题意可知Np237吸收一个中子以后得到Pu238，则其核反应方程为，因此会放出一个电子，A正确；Pu238经过一次α衰变放出一个α粒子，不会有质子转变为中子，B错误；Pu238经过一次α衰变后，新核的质量数为234，电荷数为92，因此新核含有的中子数为，C错误；半衰期与环境的温度、压强等条件无关，因此Pu238在月球环境下的半衰期不会发生变化，D错误。

8.答案：D

解析：4个质子聚变为1个氦核的核反应方程为，每发生一次聚变反应放出的能量约为，所以每秒参与核反应的质子数约为个个，D正确。

9.答案：AC

解析：由题意可知，粒子的比荷为k，要使所有的粒子都不能穿出磁场，则与内圆相切的方向进入磁场的粒子在磁场中运动的最大轨迹应刚好与内圆外切，与外圆内切，运动轨迹如图所示，由几何知识可知，粒子的最大轨迹半径，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得解得，要使所有粒子均不离开磁场则，，，故AC正确，BD错误。
 

10.答案：A

解析：A、根据质量数和电荷数守恒可知：发生α衰变放出，导致质子数减小2个，质量数减小4，故中子数减小2，故A正确；
B、发生β衰变的过程是：一个中子变为质子同时放出一个电子，并非原子核内有电子存在，故B错误；
C、根据α、β、γ三种射线特点可知，γ射线穿透能力最强，电离能力最弱，α射线电离能量最强，穿透能力最弱，故C错误；
D、半衰期的对大量原子核的衰变的统计规律，对于单个是不成立的，故D正确。
故选：A。

11.答案：③④；①⑥；②⑤

解析：α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，结合三种射线在电场与磁场中的偏转可知②⑤是γ射线，③④是α射线，①⑥是β射线。

12.答案：γ;β

解析：三种射线中,穿透能力最弱的是α射线,所以α射线被铝箔挡住,穿过铝箔的是β射线和γ射线.γ射线在电场中不偏转,故a是γ射线,β射线在电场中受力偏转,故b是β射线.

13.答案：β; α

解析：将强磁场移开，计数器的计数率保持不变，说明穿过纸板的粒子中无带电粒子，故没有β粒子；再将纸板L移开，计数率大幅上升，说明放射源中有穿透力很弱的粒子，因此有α粒子.

14.答案：；

解析：

15.答案：（1）

（2）

（3）

（4）

解析：解：（1）核反应中遵循质量数和电荷数守恒，故
。
（2）由波长和能量的关系式
则变形代入数据可得。
（3）设衰变后，铀核速度为，α粒子的速度为，根据动量守恒有
在磁场中洛伦兹力提供向心力，即
则。
（4）由能量守恒定律知，铀核与α粒子的总动能

结合
得。