高中物理人教版5第十九章原子核單元測試 第十九章章末檢測

章末檢測(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共9小題，每小題5分，共45分)1．(2023·新課標(biāo)Ⅱ卷)在人類對(duì)微觀世界進(jìn)行探索的過程中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)起到了非常重要的作用．下列說法符合歷史事實(shí)的是()A．密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測出了基本電荷的數(shù)值B．貝克勒爾通過對(duì)天然放射現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核C．居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素D．盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子E．湯姆遜通過陰極射線在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的，并測出了該粒子的比荷答案ACE解析密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測出了基本電荷的電量，A項(xiàng)正確；盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型，發(fā)現(xiàn)了原子中心有一個(gè)核，B、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤；居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙和鐳兩種新元素，并因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，C項(xiàng)正確；湯姆遜通過研究陰極射線，發(fā)現(xiàn)了電子，并測出了電子的比荷，E項(xiàng)正確．2．(2023·新課標(biāo)全國卷Ⅰ)關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是()A．所有元素都可能發(fā)生衰變B．放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān)C．放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性D．α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)E．一個(gè)原子核在一次衰變中可同時(shí)放出α、β和γ三種射線答案BCD解析本題考查了原子核的衰變．原子序數(shù)大于83的元素才可以發(fā)生衰變，原子序數(shù)小于83的元素有的可以發(fā)生衰變，有的不可以發(fā)生衰變，A錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期與元素所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，B、C正確；三種射線α、β、γ穿透能力依次增強(qiáng)，D正確；原子核發(fā)生α或β衰變時(shí)常常伴隨著γ光子的產(chǎn)生，但同一原子核不會(huì)同時(shí)發(fā)生α衰變和β衰變，E錯(cuò)誤．3．(2023·石家莊高二檢測)正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人體，eq\o\al(15,8)O在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負(fù)電子相遇湮滅轉(zhuǎn)化為一對(duì)γ光子，被探測器采集后，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理生成清晰圖像．則根據(jù)PET原理判斷下列表述正確的是()\o\al(15,8)O在人體內(nèi)衰變方程是eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,＋1)eB．正、負(fù)電子湮滅方程是eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(0,－1)e→2γC．在PET中，eq\o\al(15,8)O主要用途是作為示蹤原子D．在PET中，eq\o\al(15,8)O主要用途是參與人體的新陳代謝答案ABC解析由題意知A、B正確，顯像的原理是采集γ光子，即注入人體內(nèi)的eq\o\al(15,8)O衰變放出正電子和人體內(nèi)的負(fù)電子湮滅轉(zhuǎn)化為γ光子，因此eq\o\al(15,8)O主要用途是作為示蹤原子，故C對(duì)、D錯(cuò)．4．目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，下列有關(guān)放射性知識(shí)的說法中正確的是()A．β射線與γ射線一樣是電磁波，但穿透本領(lǐng)遠(yuǎn)比γ射線弱B．氡的半衰期為天，4個(gè)氡原子核經(jīng)過天后就一定只剩下1個(gè)氡原子核\o\al(238,92)U衰變成eq\o\al(206,82)Pb要經(jīng)過8次β衰變和8次α衰變D．放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的答案D解析β射線是高速電子流，不是電磁波，其穿透本領(lǐng)也沒有γ射線強(qiáng)，選項(xiàng)A錯(cuò)；半衰期只具有統(tǒng)計(jì)意義，對(duì)少數(shù)粒子不適用，選項(xiàng)B錯(cuò)；eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(206,82)Pb＋xeq\o\al(4,2)He＋yeq\o\al(0,－1)e，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒有238＝206＋4x，92＝82＋2x－y，可解得x＝8，y＝6，所以要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變，選項(xiàng)C錯(cuò)；放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，選項(xiàng)D正確．5．根據(jù)愛因斯坦的研究成果，物體的能量和質(zhì)量的關(guān)系是E＝mc2，這一關(guān)系叫愛因斯坦質(zhì)能方程．質(zhì)子的質(zhì)量為mp，中子的質(zhì)量為mn，氦核的質(zhì)量為mα，下列關(guān)系式正確的是()A．mα＝(2mp＋2mn)B．mα<(2mp＋2mn)C．mα>(2mp＋2mn)D．以上關(guān)系式都不正確答案B解析由核反應(yīng)方程2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He知，核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出能量，即有質(zhì)量虧損，故選B.6．月球土壤里大量存在著一種叫做“氦3(eq\o\al(3,2)He)”的化學(xué)元素，這是熱核聚變的重要原料，科學(xué)家初步估計(jì)月球上至少有100萬噸氦3，如果相關(guān)技術(shù)開發(fā)成功，將可為地球帶來取之不盡的能源．關(guān)于“氦3(eq\o\al(3,2)He)”與氘核的聚變，下列說法中正確的是()A．核反應(yīng)方程為eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)HB．核反應(yīng)生成物的質(zhì)量將大于反應(yīng)物的質(zhì)量C．氦3(eq\o\al(3,2)He)一個(gè)核子的結(jié)合能大于氦4(eq\o\al(4,2)He)一個(gè)核子的結(jié)合能D．氦3(eq\o\al(3,2)He)的原子核與一個(gè)氘核發(fā)生聚變將放出能量答案AD解析根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得核反應(yīng)方程為eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)H，A對(duì)；根據(jù)比結(jié)合能曲線可知氦3(eq\o\al(3,2)He)一個(gè)核子的結(jié)合能小于氦4(eq\o\al(4,2)He)一個(gè)核子的結(jié)合能，所以核反應(yīng)中釋放了能量，發(fā)生質(zhì)量虧損，B、C錯(cuò)，D對(duì)．7．原子核聚變可望給人類未來提供豐富的潔凈能源．當(dāng)氘等離子體被加熱到適當(dāng)高溫時(shí)，氘核參與的幾種聚變反應(yīng)可能發(fā)生，放出熱量．這幾種反應(yīng)的總效果可以表示為6eq\o\al(2,1)H→keq\o\al(4,2)He＋deq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n＋MeV由平衡條件可知()A．k＝1，d＝4B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6D．k＝2，d＝3答案B解析根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得12＝4k＋d＋2①6＝2k＋d②解①②得k＝2，d＝2.8．一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子聚變結(jié)合成一個(gè)氘核，同時(shí)輻射一個(gè)γ光子．已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，普朗克常量為h，真空中的光速為c.下列說法正確的是()A．核反應(yīng)方程是eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋γB．聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m2－m3C．輻射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波長λ＝eq\f(h,（m1＋m2－m3）c2)答案B解析根據(jù)核反應(yīng)過程質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，得到的氘核為eq\o\al(2,1)H，故A錯(cuò)誤；聚變反應(yīng)過程中輻射一個(gè)γ光子，質(zhì)量減少Δm＝m1＋m2－m3，故B正確；由質(zhì)能方程知，輻射出的γ光子的能量為E＝Δmc2＝(m2＋m1－m3)c2，故C錯(cuò)誤；由c＝λν及E＝hν得λ＝eq\f(h,（m1＋m2－m3）c)，故D錯(cuò)誤．9．釷核eq\o\al(232,90)Th經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變后變成鉛核，則()A．鉛核的符號(hào)為eq\o\al(208,82)Pb，它比eq\o\al(232,90)Th少8個(gè)中子B．鉛核的符號(hào)為eq\o\al(204,78)Pb，它比eq\o\al(232,90)Th少16個(gè)中子C．鉛核的符號(hào)為eq\o\al(208,82)Pb，它比eq\o\al(232,90)Th少16個(gè)中子D．鉛核的符號(hào)為eq\o\al(220,78)Pb，它比eq\o\al(232,90)Th少12個(gè)中子答案C解析設(shè)鉛的質(zhì)量數(shù)為M，核電核數(shù)為Z，則由質(zhì)量數(shù)守恒可得：M＝232－6×4＝208.由電荷數(shù)守恒可得：Z＝90－6×2＋4×1＝82.則鉛的中子數(shù)＝208－82＝126，釷的中子數(shù)＝232－90＝142.所以鉛核的中子數(shù)比釷核中子數(shù)少16個(gè)．C對(duì)．二、填空題(本題共2小題，共15分)10．(9分)現(xiàn)有三個(gè)核反應(yīng)：\o\al(24,11)Na→eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(0,－1)e\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n則________是β衰變；________是裂變；________是聚變．答案ABC解析原子核的變化通常包括衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和聚變．衰變是指原子核放出α粒子和β粒子后，變成新的原子核的變化，像本題中的核反應(yīng)A；原子核的人工轉(zhuǎn)變是指在其他粒子的轟擊下變成新的原子核的變化；裂變是重核分裂成質(zhì)量較小的核，像核反應(yīng)B；聚變是輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，像核反應(yīng)C.11．(6分)“反粒子”與其對(duì)應(yīng)的正粒子具有相同的質(zhì)量和電荷量，但電荷的符號(hào)相反，例如正電子就是電子的“反粒子”．據(jù)此，若有反質(zhì)子存在，它的質(zhì)量數(shù)應(yīng)為________，元電荷的電荷量是×10－19C，則反質(zhì)子的帶電荷量大小為________．答案1×10－19C解析質(zhì)子的質(zhì)量數(shù)為1，帶電荷量為×10－19C，所以反質(zhì)子的質(zhì)量數(shù)為1，帶電荷量也為×10－19C，電性相反．三、計(jì)算題(本題共4小題，共40分)12．(8分)放射性同位素eq\o\al(14,)6C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，它可用來斷定古生物的年代，此項(xiàng)研究獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)．(1)宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后，會(huì)形成eq\o\al(14,6)C，eq\o\al(14,6)C很不穩(wěn)定，易發(fā)生衰變，其半衰期為5730年，衰變時(shí)會(huì)放出β射線，試寫出有關(guān)核反應(yīng)方程；(2)若測得一古生物遺骸中eq\o\al(14,6)C含量只有活體中的%，則此遺骸的年代約有多少年？答案(1)見解析(2)17190年解析(1)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋eq\o\al(1,1)H，eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)C＋eq\o\al(0,－1)e，(2)依題意eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(n)＝eq\f,100)＝，解得n＝3，則t＝5730年×3＝17190年．13．(8分)已知氘核的質(zhì)量mD＝6×10－27kg.如果用入射光子照射氘核使其分為質(zhì)子和中子，質(zhì)子質(zhì)量mp＝6×10－27kg，中子質(zhì)量mn＝9×10－27kg.求入射光子的頻率．答案×1020Hz解析氘核分為質(zhì)子和中子，增加的質(zhì)量為Δm＝mp＋mn－mD＝6＋9－6)×10－27kg＝9×10－27kg.吸收的入射光子的能量為E＝Δmc2＝9×10－27×(3×108)2J＝×10－13J.由公式E＝hν知，入射光子的頻率為ν＝eq\f(E,h)＝eq\f×10－13,×10－34)Hz≈×1020Hz.14．(12分)用速度幾乎是零的慢中子轟擊靜止的硼核(eq\o\al(10,5)B)，產(chǎn)生鋰核(eq\o\al(7,3)Li)和α粒子．已知中子質(zhì)量mn＝665u，硼核質(zhì)量mB＝77u，鋰核質(zhì)量mLi＝22u，α粒子質(zhì)量mα＝60u.(1)寫出該反應(yīng)的核反應(yīng)方程；(2)求出該反應(yīng)放出的能量ΔE；(3)若核反應(yīng)中放出的能量全部變成生成核的動(dòng)能，則鋰核和α粒子的動(dòng)能各是多少？(1u相當(dāng)于MeV)答案(1)eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(4,2)He(2)MeV(3)MeVMeV解析根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒寫出核反應(yīng)方程，由質(zhì)量虧損及愛因斯坦質(zhì)能方程求出核能，再由動(dòng)量守恒和能量守恒求出鋰核和α粒子的動(dòng)能．(1)核反應(yīng)方程為eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(4,2)He.(2)核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為Δm＝77u＋665u)－22u＋60u)＝615u，釋放出的能量為ΔE＝615×MeV＝MeV.(3)根據(jù)動(dòng)量守恒定律有mLivLi＝mαvα，由動(dòng)能定義式有EkLi＝eq\f(1,2)mLiveq\o\al(2,Li)，Ekα＝eq\f(1,2)mαveq\o\al(2,α)，聯(lián)立有eq\f(EkLi,Ekα)＝eq\f(mα,mLi)＝eq\f(4,7)，根據(jù)能量守恒有EkLi＋Ekα＝ΔE＝MeV，解得鋰核和α粒子的動(dòng)能分別為EkLi＝MeV，Ekα＝MeV.15．(12分)如圖甲所示，靜止在勻強(qiáng)磁場中的eq\o\al(6,3)Li核俘獲一個(gè)速度為v0＝×