最新高中物理：新人教版選修3-5 原子物理單元測試及答案

1、136o原子物理單元測試（b 卷）說明：本試卷分為第、卷兩部分，請將第卷選擇題的答案填入題后括號內(nèi)，第 卷可在各題后直接作答.共 100 分，考試時(shí)間 90 分鐘.第卷（選擇題共 40 分）一、本題共 10 小題，每小題 4 分，共 40 分.在每小題給出的四個選項(xiàng)中，有 的小題只有一個選項(xiàng)正確，有的小題有多個選項(xiàng)正確.全部選對的得 4 分，選不全 的得 2 分，有選錯或不答的得 0 分.1 .1999 年 9 月 18 日，中共中央、國務(wù)院、中央軍委在人民大會堂隆重表彰為研制“兩 彈一星”作出突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家.下列核反應(yīng)方程中屬于研究“兩彈”的基本核反應(yīng)方程式是（ ）a.147n+ 4 he

2、 17 o + 2 811hb.23592u+ 1 n 90 sr + xe +10 0 38 5410nc.23892u234 th + 490 2hed.21h+31h4 he + 12 0n解析：本題考查重核裂變和輕核聚變的核反應(yīng)方程.“兩彈”是指原子彈和氫彈，原理分 別為重核裂變和輕核聚變，b 為重核裂變方程之一，d 為輕核聚變方程.故正確選項(xiàng)為 bd.答案 bd2.下圖為查德威克研究原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)示意圖，由天然放射性元素釙（p ）放出 射線轟擊鈹時(shí)會產(chǎn)生粒子流 a ，用粒子流 a 打擊石蠟后會打出粒子流 b ，經(jīng)研究知道 （ ）a. a 為質(zhì)子，b 為中子b. a 為射線，b

3、為中子c. a 為中子，b 為射線d. a 為中子，b 為質(zhì)子解析：本題考查查德威克發(fā)現(xiàn)中子的實(shí)驗(yàn)裝置.選項(xiàng) d 正確.答案 d3.下列說法正確的是 （ ） a.射線和射線都是電磁波b. 射線是原子的核外電子電離后形成的電子流c. 用加溫、加壓或改變其化學(xué)狀態(tài)的方法都不能改變原子核衰變的半衰期d. 原子核經(jīng)過衰變生成新核，則新核的總質(zhì)量總小于原核的質(zhì)量解析：組成射線的粒子是氦原子核，射線是高頻電磁波，a 錯.射線是原子的核內(nèi) 中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時(shí)放出的電子流，b 錯.原子核衰變的半衰期由原子核本身決定，與它所處的 物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，c 對.原子核經(jīng)過衰變生成新核，因放出了粒子，所以質(zhì)量減小，d

4、對.th +答案 cd4.下圖所示為盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)的原子核和兩個 粒子的徑跡，其中可能正確（ ）解析：粒子在靠近金的原子核時(shí)，離核越近，所受庫侖力越大，方向偏轉(zhuǎn)越大，根據(jù) 這個特點(diǎn)可以判斷出只有 a 正確.答案 a5.如圖所示，兩個相切的圓表示一個靜止的原子核發(fā)生某種核反應(yīng)后產(chǎn)生的兩種粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動軌跡，可以判定（ ）a. 原子核只可能發(fā)生衰變b. 原子核可能發(fā)生衰變或衰變c. 原子核放出一個 正電子d. 原子核放出一個中子解析：靜止的核發(fā)生核反應(yīng)的過程動量守恒，所以新核和新粒子的速度方向相反，又因 為軌跡只有兩個，是內(nèi)切圓，所以放出的新粒子只有一個，且粒子帶負(fù)電，是粒子，故 a

5、正確.答案 a6.貧鈾炸彈是一種殺傷力很強(qiáng)的武器，貧鈾是提煉鈾 235 以后的 副產(chǎn)品，其主要成分為 鈾 238，貧鈾炸彈不僅有很強(qiáng)的穿甲能力，而且鈾 238 具有放射性，殘留物可長期對環(huán)境起 破壞作用而造成污染 .人長期生活在該環(huán)境中會受到核輻射而患上皮膚癌和白血病 .下列結(jié)確的是（ ）a.鈾 238 的衰變方程式為：23892u234 490 2heb.23592u和 238 u 互為同位素 92c. 人患皮膚癌和白血病是因?yàn)楹溯椛鋵?dǎo)致了基因突變d. 貧鈾彈的穿甲能力很強(qiáng)，也是因?yàn)樗姆派湫越馕觯罕绢}考查鈾 238 的知識.鈾 238 具有放射性，放出一個粒子，變成釷 234，a 正確.鈾

6、 238 和鈾 235 質(zhì)子數(shù)相同，故互為同位素，b 正確.核輻射能導(dǎo)致基因突變，是皮膚癌和白血病的誘因之一，c 正確.貧鈾彈的穿甲能力很強(qiáng)， 是因?yàn)樗膹椥臼怯筛呙芏?、高?qiáng)度、高韌性的鈾合金組 成，襲擊目標(biāo)時(shí)產(chǎn)生高溫化學(xué)反應(yīng)，所以其爆炸力、穿透力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般炸彈，d 錯. 答案 abc7.原子核的裂變和聚變都是人類利用原子核能的途徑，我國已建設(shè)了秦山和大亞灣兩座 核電站，下面關(guān)于這兩座核電站的說法中正確的是 （ ）a. 它們都是利用核裂變釋放原子核能b. 它們都是利用核聚變釋放原子核能a. 秦山核電站是利用核裂變釋放原子核能，大亞灣核電站是利用核聚變釋放原子核能 d.以上說法都不正確解析：本

7、題考查核能的實(shí)際利用常識.秦山核電站和大亞灣核電站都是利用核裂變釋放的能量，a 正確.答案 a8.最近一段時(shí)間，伊朗的“核危機(jī)”引起了全球矚目，其焦點(diǎn)問題就伊朗核電站采用輕水堆還是重水堆，重水堆核電站在發(fā)電的同時(shí)，還可以生產(chǎn)可供研制核武器的钚 239（23994pu），這種23994pu可以由鈾 239（23992u）經(jīng)過 n 次衰變而產(chǎn)生，則 n 的值是 （ ）a.2 b.239c.145 d.92 解析：本題考查核反應(yīng)方程.鈾 239 衰變成23994pu的核反應(yīng)方程是：239 u 23992 94pu+20-1e可見，n=2.答案 a9.在天然放射性物質(zhì)附近放置一帶電體，帶電體所帶的電荷

8、很快消失的根本原因是（ ） a.射線的貫穿作用b. 射線的電離作用c. 射線的貫穿作用d. 射線的中和作用解析：本題考查三種射線的特點(diǎn).由于粒子電離作用較強(qiáng)，能使空氣分子電離，電離產(chǎn) 生的電荷與帶電體的電荷中和 .故正確選項(xiàng)為 b.答案 b10.質(zhì)子的質(zhì)量為 mp，中子的質(zhì)量為 mn，氦核的質(zhì)量為 m，下列關(guān)系式正確的是 （ ） a.m =2m +2m p nb.m 2mp+2m nc.m 2m +2m p nd.以上關(guān)系都不對解析：本題考查質(zhì)量虧損 .兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成氦核時(shí)放出能量，發(fā)生質(zhì)量虧損 . 故正確選項(xiàng)為 b.答案 b第卷（非選擇題共 60 分）二、本題共 5 小題，每小題

9、4 分，共 20 分.把答案填在題中的橫線上 . 11.根據(jù)宇宙大爆炸理論，在宇宙形成之初是“粒子家族”盡現(xiàn)風(fēng)采的時(shí)期 .從大爆炸的瞬間產(chǎn)生夸克、輕子、膠子等粒子，到電子與原子核結(jié)合成原子，先后經(jīng)歷了四個時(shí)代，它 們是： 、 、 、 .解析：根據(jù)宇宙大爆炸理論，“粒子家族”在大爆炸開始，到形成原子這 105 s 時(shí)間內(nèi)， 先后經(jīng)歷了強(qiáng)子時(shí)代、輕子時(shí)代、核合成時(shí)代、復(fù)合時(shí)代.答案強(qiáng)子時(shí)代輕子時(shí)代核合成時(shí)代復(fù)合時(shí)代12.雷蒙德戴維斯因研究來自太陽的電子中微子（ ）而獲得了 2002 年度諾貝爾物理eh + n 學(xué)獎.他探測中微子所用的探測器的主體是一個貯滿 615 t 四氯乙烯（c cl ）溶液的

10、巨桶.電2 4子中微子可以將一個氯核轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€氬核，其核反應(yīng)方程為 v +e37 cl 3717 18ar+0-1e已知37 cl 的質(zhì)量為 36.956 58 u, 37 17 18ar的質(zhì)量為 36.956 91 u,0-1e的質(zhì)量為 0.000 55 u,1u 質(zhì)量對應(yīng)的能量為 93 1.5 mev.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以判斷參與上述反應(yīng)的電子中微子的最小 能量為 .解析：上面核反應(yīng)過程增加的質(zhì)量：m=36.956 91 u+0.000 55 u-36.956 58 u=0.000 88 u應(yīng)吸收的能量：e=mc2=0.000 88931.5 mev=0.82 mev.答案 0.82 mev

11、13.一個正電子和一個負(fù)電子相遇會發(fā)生湮滅而轉(zhuǎn)化為一對光子，設(shè)正、負(fù)電子的質(zhì)量均 為 m，普朗克常量為 h，則這一對光子的頻率為 .解析：本題考查質(zhì)能方程及光子論.2mc2=2hv 則 v=2mc答案hmch2.14.已知質(zhì)子的質(zhì)量為 1.007 227 u，中子的質(zhì)量為 1.008 665 u，它們結(jié)合成碳核126c的質(zhì)量為 12.000 000 u，放出的能量為 mev. 解析：本題考查質(zhì)能方程.e= mc2=6(1.007 227+1.008 665)-12931.5 mev=88.8 mev.答案 88.815.一個中子和一個質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)要放出 2.22 mev 的能量，這些能量以

12、光子的形 式輻射出來.這一過程的核反應(yīng)方程是 ，質(zhì)量虧損為 kg, 此 光 子 的 波長為 m.解析：本題考查核反應(yīng)方程 及質(zhì)量虧損.核反應(yīng)方程為 1 h + 1 n 2 h +1 0 1由e=mc2 得m=dec 2=410-30 kg由e=hc hc得= =5.610-13 m. de答案1 1 21 0 1h+410-305.610-13三、本題共 4 小題，共 40 分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演 算步驟，只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值 和單位.16.（8 分）中子10n、質(zhì)子11p、氘核 d 的質(zhì)量分別為 m 、m 、m .現(xiàn)用光子能量

13、為 e 的 rn p dd p n14t t0139235射線照射靜止氘核，使之分解.用核符號寫出上述核反應(yīng)方程，若分解后的中子、質(zhì)子的動能 相等，則中子的動能是多少？解析：上述核反應(yīng)方程是：r+2 h 1 h + 1 1 1 0n上述核反應(yīng)因質(zhì)量虧損放出的能量 e=(m -m -m )c2d p n質(zhì)子和中子獲得的總動能是：e+e 所以中子的動能為：e =kn1 1(e+e)= (m -m -m )c2+e. 2 2答案 r+2 h 1 h + 1 1 1 0n12(m -m -m )c2 d p n+e17.（10 分）放射性同位素 c 被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，它可以用來判定古生物體的年代

14、， 此項(xiàng)研究獲得 1960 年諾貝爾化學(xué)獎.（ 1）宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后，會形成很不穩(wěn)定的6c，它很容易發(fā)生衰變，放出射線變成一個新核，其半衰期為 5 730 年.試寫出此核反應(yīng)方程.（2）若測得一古生物遺骸中的146c含量只有活體中的 12.5%，則此遺骸距今約有多少年？解析：本題考查核反應(yīng)方程及它的實(shí)際應(yīng)用. （1）此衰變的核反應(yīng)方程： 14 n + 1 n 14 c +7 0 611h146c14 n + 07 -1e.（2）活體中的 14 c 含量不變，生物死亡后，遺骸中的 14 c 按其半衰期變化，設(shè)活體中6 6146c的含量為 n ，遺骸中的0146c含量為

15、n，由半衰期的定義得：n=(1 1 ） t n 即 0.125=( ) t2 2所以tt=3t=3=17 190 年.答案（1） 14 n + 1 n 14 c + 7 0 611h146c 14 n +70-1e（2）17 19018.（10 分）23592u受中子轟擊時(shí)會發(fā)生裂變，產(chǎn)生56ba和9436kr，同時(shí)放出能量.已知每個鈾核裂變釋放的平均能量為 200 mev. （1）寫出核反應(yīng)方程;（2）現(xiàn)在要建設(shè)發(fā)電功率為 5105 kw 的核電站，用235u作核燃料，假設(shè)核裂變釋放的能量一半轉(zhuǎn)化為電能，那么該核電站一天消耗u多少千克？（阿伏加德羅常數(shù)取 6.01023mol-1）解析：（1

16、）核反應(yīng)方程23592u+10n13956ba+9436kr+310n+200 mev.01h hbe +c +（2）電站一天發(fā)出的電能 e =pt1設(shè)每天消耗23592u為 m kg，核裂變釋放的能量為e =m1036.0102320010 2由能量轉(zhuǎn)化得 e =e1 2由式得 m=1.06 kg.61.610-19/23523答案（1）23592u+ 1 n 139 ba + 94 kr +3 1 n +200 mev 0 56 36 0（2）1.06 kg19.(12 分)1920 年，質(zhì)子已被發(fā)現(xiàn)，英國物理學(xué)家盧瑟福曾預(yù)言可能有一種質(zhì)量與質(zhì)子 相近的不 帶電的中性粒子存在，他把它叫做中

17、子.1930 年發(fā)現(xiàn)，在真空條件下用射線轟擊鈹（94be）時(shí)，會產(chǎn)生一種看不見的、貫穿力極強(qiáng)的不知名射線和另一種粒子.經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，這種不知名射線具有如下的特點(diǎn)：在任意方向的磁場中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；這種射線的速度 小于光速的十分之一；用它轟擊含有氫核的物質(zhì)，可以把氫核打出來；用它轟擊含有氮核 的物質(zhì)，可以把氮核打出來，并且被打出的氫核的最大速度 v 和被打出的氮核的最大速度 vh n之比近似等于 152.若該射線中的粒子均具有相同的能量，與氫核和氮核碰前氫核和氮核可 以為靜止，碰撞過程中沒有機(jī)械能的損失.已知?dú)浜说馁|(zhì)量 m 與氮核的質(zhì)量 m 之比等于 114.h n（1） 寫出射線轟擊鈹核的核反應(yīng)方程；（2） 試根據(jù)上面所述的各種情況，通過具體分析說明該射線是不帶電的，但不是射線， 而是由中子組成的.解析：（1）94be+42he126c+10n（2）由可知，該射線在任何方向的磁場中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此該射線不帶電.由可知，該射線速度小于光速，所以它不是射線.由可