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章末综合测评(四)
(时间：60分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分．全部选对得6分，选对但不全得3分，有错选或不答得0分．)
1．我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇，1946年发现了铀的三分裂和四分裂，这是我国科学家在核物理研究中做出的贡献，这是将中子打入铀核后所发生的核反应，它属于( )
【导学号：64772111】
A．人工核转变 B．重核的裂变
C．铀核的衰变 D．以上说法都不对
【解析】 铀核裂变的产物是多样的，所以我国科学家钱三强、何泽慧夫妇发现了铀核的三分裂和四分裂．
【答案】 B
2．铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：U＋n―→a＋b＋2n，则a＋b可能是( )
A.Xe＋Kr B.Ba＋Kr
C.Ba＋Sr D.Xe＋Sr
【解析】 根据核反应中的质量数守恒可知，a＋b的质量数应为235＋1－2＝234，质子数应为92，A项中的质量数为140＋93＝233，B项中质量数是141＋92＝233，C项中质量数为141＋93＝234，质子数为56＋38＝94，D项中质量数为140＋94＝234，质子数为54＋38＝92，综上可知，答案为D.
【答案】 D
3．下列说法正确的是( ) 【导学号：64772112】
A．天然放射现象的发现，揭示了原子的核式结构
B．γ射线是波长很短的电磁波，它的穿透能力比β射线要弱
C．若能测出核反应过程中的质量亏损，就能根据ΔE＝Δmc2计算出核反应中释放的核能
D．一个氘核(H)与一个氚核(H)聚变生成一个氦(He)的同时放出一个电子
【解析】 α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，A错误；γ射线是波长很短的电磁波，它的穿透能力比β射线要强，B
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错误；若能测出核反应过程中的质量亏损，就能根据ΔE＝Δmc2计算出核反应中释放的核能，C正确；一个氘核(H)与一个氚核(H)聚变生成一个氦核(He)的同时放出一个中子，D错误．
【答案】 C
4．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )
A．1036 kg B．1018 kg
C．1013 kg D．109 kg
【解析】 根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，得Δm＝＝ kg≈4×109 kg，故D项最接近．
【答案】 D
5．(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( )
A.U→Th＋He是α衰变
B.N＋He→O＋H是β衰变
C.H＋H→He＋n是轻核聚变
D.Se→Kr＋2e是重核裂变
【解析】 据核反应各类型特点可知：A、D项均为衰变，A中放出α粒子，A正确，D错误．B项为人工转变，B错误，C项为轻核聚变，C正确．
【答案】 AC
6．(多选)质子数与中子数互换的核互为“镜像核”，例如He是H的“镜像核”，同样H也是He的“镜像核”，则下列说法正确的是( )
A.N和O互为“镜像核”
B.N和C互为“镜像核”
C．β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子
D．核反应H＋H→He＋n的生成物中有α粒子，该反应是α衰变
【解析】 根据“镜像核”的定义，N和C互为“镜像核”，选项B正确，A错误；β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子，选项C正确；核反应H＋H→He＋n的生成物中虽有α粒子，但该反应是聚变反应，选项D错误．
【答案】 BC
7．(多选)下列说法中正确的是( ) 【导学号：64772060】
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A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
B．中等核的平均结合能比重核的平均结合能大，所以重核裂变要放出能量
C．只要有核反应发生，就一定会释放出核能
D．轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数小于质子数
【解析】 太阳的能量来自轻核聚变放出的能量，A正确．中等核的平均结合能比重核的平均结合能大，B正确．核反应是否释放能量取决于反应前后是否发生了质量亏损，C错误．随核子数增加，若只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多，D错误．
【答案】 AB
8．(多选)“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He含量十分丰富，科学家认为，He是发生核聚变的极好原料，将来He也许是人类重要的能源，所以探测月球意义十分重大，关于He，下列说法正确的是( )
【导学号：64772113】
A.He的原子核内有三个中子、两个质子
B.He的原子核内有一个中子、两个质子
C.He发生核聚变，放出能量，一定会发生质量亏损
D.He原子核的核子靠万有引力紧密结合在一起
【解析】 He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】 BC
二、非选择题(本题共4小题，共52分，按题目要求作答)
9．(8分)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，U是核电站常用的核燃料.U受一个中子轰击后裂变成Ba和Kr两部分，并产生________个中子．要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积．
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【解析】 核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒，且该核反应方程为：U＋n―→Ba＋Kr＋3n，即产生3个中子．临界体积是发生链式反应的最小体积，要使链式反应发生，裂变物质的体积要大于它的临界体积．
【答案】 3 大于
10．(12分)同位素原子在许多方面有着广泛的应用，1934年，科学家在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，更意外的是，拿走α放射源时，铝箔虽不再发射中子，但仍能继续发射正电子，而且这种放射性随时间衰减的规律跟天然放射性一样，也有一定的半衰期．
(1)写出α粒子轰击铝Al产生中子的核反应方程式；
(2)上述产生的具有放射性的同位素叫做放射性同位素，写出其产生正电子的核反应方程式；
(3)简要说明放射性同位素的应用，并至少举出两个实际应用的例子．
【解析】 (1)Al＋He→P＋n.
(2)P→Si＋e.
(3)利用射线辐射育种，作为示踪原子，检查管道等．
【答案】 见解析
11．(16分)天文学家测得银河系中氦的含量约为25%.有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的．
(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核(H)聚变成氦核(He)，同时放出2个正电子(e)和2个中微子(νe)，请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量．
(2)研究表明，银河系的年龄约为t＝3.8×1017 s，每秒银河系产生的能量约为1×1037 J(即P＝1×1037 J/s)．现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字)．
(3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断．
(可能用到的数据：银河系质量约为M＝3×1041 kg，原子质量单位1 u＝1.66×10－27 kg,1 u相当于1.5×10－10 J的能量，电子质量me＝0.000 5 u，氦核质量mα＝4.002 6 u，氢核质量mp＝1.007 8 u，中微子νe质量为零．)
【解析】 (1)4H→He＋2e＋2νe
Δm＝4mp－mα－2me
ΔE＝Δmc2＝4.14×10－12 J.
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(2)m＝mα＝6.1×1039 kg
氦的含量k＝＝＝2%.
(3)由估算结果可知，k＝2%远小于25%的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的．
【答案】 (1)4H→He＋2e＋2νe 4.14×10－12 J (2)2% (3)银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的
12．(16分)运动的原子核X放出α粒子后变成静止的原子核Y.已知X、Y和α粒子的质量分别是M、m1和m2，真空中的光速为c，α粒子的速度远小于光速．求反应后与反应前的总动能之差以及α粒子的动能．
【解析】 设衰变前原子核X的速度为v0，衰变后放出的α粒子的速度为v，由动量守恒有：
Mv0＝m2v
再由反应中能量守恒有
Mv＝m2v2－ΔE
由爱因斯坦质能方程有
ΔE＝Δmc2
而Δm＝M－(m1＋m2)
解之有
ΔE＝m2v2－Mv＝M－(m1＋m2)]c2
＝(M－m1－m2)c2
Ekα＝m2v2＝＝c2.
【答案】 (M－m1－m2)c2 c2
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