06年上學(xué)期高三同步測控優(yōu)化訓(xùn)練物理：原子核A卷(附答案)

其次十二章原子核●學(xué)問網(wǎng)絡(luò)湯姆生原子模型湯姆生原子模型粒子散射試驗(yàn)原子物理盧瑟福核式構(gòu)造核式構(gòu)造學(xué)說大小原子核質(zhì)子組成三種射線本質(zhì)及特性中子自然放射現(xiàn)象衰變及其方程半衰期人工轉(zhuǎn)變?cè)雍朔派湫酝凰丶皯?yīng)用核反響質(zhì)量虧損質(zhì)能方程Emc2ΔE＝Δmc2鏈?zhǔn)椒错懼睾肆炎兒四芾?核反響堆核電站熱核反響輕核聚變可控?zé)岷朔错懨浇樽?是傳遞各種相互作用的粒子，如光子、膠子粒子輕子:是不參與強(qiáng)相互作用的粒子，如電子、子、子等強(qiáng)子:是參與強(qiáng)相互作用的粒子，如質(zhì)子、中子、介子、超子等強(qiáng)子是由更根本的6種夸克組成的●范題精講高考對(duì)本單元學(xué)問點(diǎn)的考察根本都有所涉及，但以考察原子的核式構(gòu)造、平衡、完成核反響方程、利用質(zhì)量虧損計(jì)算釋放的核能為重點(diǎn).值得留意的是，近幾年高考加強(qiáng)了對(duì)根本粒子的考察.如2023年全國卷、天津卷考察了夸克；2023年全國理綜考察了－介子、π－介子、π0介子；2023年天津卷、廣東卷考察了夸克，江蘇卷考察了中微子.21】中子內(nèi)有一電荷量為+3

1e的上夸克和兩個(gè)電荷量為－3

e的下夸克，一簡潔r1所示.2給出的四幅圖中，能正確表示出各夸克所受靜電作用力是+2+2e3r120o 120o1e3rr-311+2e+2e3F1+2e3F1F2F31e3-13+2e3F11e3-13+2e3F1F2F-1e3-1e3-1e3F2

F1F3-1e 3

3e - eF F2 3A BC D2解析：由題意知，三個(gè)夸克分別位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，設(shè)邊長〔即夸克之間的距離〕l.依據(jù)庫侖定律，左下角的下夸克和右下角的下夸克對(duì)上方的上夸克的靜電引力大F=k2e2

F

e2=Fcos60°=k

,這兩個(gè)水平分力彼9l2

水平 9l2此平衡，故兩個(gè)下夸克對(duì)上夸克的靜電引力的合力豎直向下，大小為：++2e3l13e60o-31F =2Fsin60°=k2 3e2F豎直 9l2 1

e標(biāo)的都對(duì).左下角的下夸克受到的上方的上夸克的靜電引力是F=k2e29l2

,它在水平方向上的分F

=Fcos60°=k水平

e2

，方向水平向右；右下角的下夸克對(duì)它的靜電斥力是F 斥力

e2

,方向水平向左，F(xiàn)

F斥力

彼此平衡，故左下角的下夸克受到的另外兩個(gè)夸克的靜電力的合力豎直向上，大小是F =Fsin60°=k 3e2,如B圖的F9l2

同理，右下角的下夸克受到的上方的上夸克的靜電引力與左下角的下夸克的靜電BF所示.B正確.32】在其他能源中，核能具有能量密度大、地區(qū)適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢.在核電站中，核反響堆釋放的核能被轉(zhuǎn)化為電能.核反響堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反響，釋放出大量核能.235U+n141Ba92Kr+aX是反響堆中發(fā)生的很多核反響中的一種，92 56 36n為中子，X為待求粒子，a為X的個(gè)數(shù)，則X為 ，a= .以m、m 、m 分別U Ba Kr235U、141Ba92Kr的質(zhì)量.m、m分別表示中子、質(zhì)子的質(zhì)量，c為光在真空中傳播92 56 36 n p的速度，則在上述反響過程中放出的核能ΔE= .有一座發(fā)電力量為P=1.00×106kW的核電站，核能轉(zhuǎn)化為電能的效率η=40%.假定反響堆中發(fā)生的裂變反響全是此題〔1〕中的核反響，每次核反響過程放出的核能ΔE=2.78×10－11J,235U的質(zhì)量m=390×1027kg.1年=3.15×17s消耗的235U的質(zhì)量.

92 U 921〕由電荷數(shù)守恒易判定X的電荷數(shù)為0，這說明X即為中子.據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒有235+1=141+92+a,a=3反響中的質(zhì)量虧損Δm=mU

－(m +mBa

+2m)n據(jù)質(zhì)能方程得ΔE=Δmc2=［mU

－(m +mBa

+2mn

)］c2〔2〕1年內(nèi)輸出的電能W=PtW PtW = 總 W因ΔE=2.78×10－11J，則核反響數(shù)=總E235U的質(zhì)量為92m=n·mU

Pt=

m=110.477kg.U●試題詳解高中同步測控優(yōu)化訓(xùn)練〔九〕其次十二章原子核〔A卷〕說明：本試卷分為第Ⅰ、Ⅱ卷兩局部，請(qǐng)將第一卷選擇題的答案填入題后括號(hào)內(nèi)，第Ⅱ卷可在各題后直接作答.10090分鐘.第一卷〔選擇題共40分〕10440分.在每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)是符合題目要求的，請(qǐng)把它填在括號(hào)內(nèi).以下說法中不正確的選項(xiàng)是瑪麗·居里首先提出了原子的核式構(gòu)造學(xué)說盧瑟福通過α粒子散射試驗(yàn)，提出了原子的核式構(gòu)造學(xué)說查德威克在原子核人工轉(zhuǎn)變的試驗(yàn)中覺察了中子D.愛因斯坦為解釋光電效應(yīng)的試驗(yàn)規(guī)律提出了光子說解析：此題考察物理學(xué)史.由物理學(xué)史知，湯姆生覺察了電子，盧瑟福通過α粒子散射.BCD正確，A錯(cuò).答案：A原子彈和氫彈各是依據(jù)什么原理制造的A.都是依據(jù)重核的裂變B.都是依據(jù)輕核的聚變C.原子彈是依據(jù)輕核聚變，氫彈是依據(jù)重核裂變D.原子彈是依據(jù)重核裂變，氫彈是依據(jù)輕核聚變解析：此題考察原子彈和氫彈的制造原理.原子彈是依據(jù)重核裂變?cè)碇圃斓?，氫彈是依?jù)輕核聚變?cè)碇圃斓?D.答案：D從原子核中能放出α、β、γ射線，關(guān)于原子核的組成，以下說法中正確的選項(xiàng)是原子核中，有質(zhì)子、中子，還有α粒子B.原子核中，有質(zhì)子、中子，還有β粒子C.原子核中，有質(zhì)子、中子，還有γ粒子D.原子核中，只有質(zhì)子和中子解析：此題考察原子核的組成.原子核內(nèi)只有質(zhì)子和中子.原子核放出的α粒子是核內(nèi)兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合形成βα衰變或β衰變時(shí)處于激發(fā)態(tài)，向低能級(jí)躍遷時(shí)，將多余的能量以γ光子的形式輻射出.D正確.答案：D關(guān)于α、β、γ三種射線，以下說法中正確的選項(xiàng)是α射線是原子核自發(fā)放射的氦核，它的穿透力量最強(qiáng)β射線是原子核外電子電離形成的電子流，它具有中等的穿透力量γ射線一般是伴隨著α或β射線產(chǎn)生的，它的穿透力量最強(qiáng)γ射線是電磁波，它的穿透力量最弱解析：此題考察三種射線的本質(zhì)及特點(diǎn).α1/10的氦核流，由原子核中的兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成，穿透本領(lǐng)很弱，電離作用很強(qiáng)，故A錯(cuò)；β射線是速度接近光速的電子流，其實(shí)質(zhì)是原子核中的一個(gè)中子變?yōu)橘|(zhì)子，同時(shí)放出一個(gè)電子，貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)，電離作用較弱，所以B錯(cuò)；γ射線是波長極短的電磁波，貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)，電離作用很弱.對(duì)于同一個(gè)原子核，不行能同時(shí)發(fā)生α衰變和β衰變.放射性元素同時(shí)發(fā)出三種射線，是不同原子核同時(shí)衰變的結(jié)果.γ射線總是伴隨著α射線或β射線而產(chǎn)生的，CD錯(cuò).答案：Cu夸克和d夸克的兩類夸克組成的，u夸克2e，d夸克帶電荷量為1e，e為元電荷.以下論斷中可能正確的選項(xiàng)是3 31u1d1u2d夸克組成2u1d1u2個(gè)d夸克組成1u2d2u1個(gè)d夸克組成2u1d1u1d夸克組成解析：此題考察粒子的組成.質(zhì)子1H帶電荷量為221

e+(－13

e)=e，中子1n帶電荷量02e+2×(13 答案：B

e)=0B.用中子轟擊氧原子核的核反響方程式為16O1naN0X.對(duì)式中X、a、b的推斷8 0 7 b正確的選項(xiàng)是A.X代表中子，a=17,b=1B.X代表電子，a=17,b=－1C.X代表正電子,a=17,b=1D.X代表質(zhì)子，a=17,b=1解析：此題考察核反響方程.由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，得16+1=a 8=7+b得a=17 b=1XC.答案：C.對(duì)人體疾病爭論時(shí)所用的示蹤原子應(yīng)中選用半衰期長的放射性同位素 B.半衰期短的放射性同位素C.放射性強(qiáng)的自然放射性元素 D.不發(fā)生衰變的同位素解析：此題考察放射性的應(yīng)用.由于過量的放射性對(duì)人體有害，所以對(duì)人體疾病進(jìn)展研素.至于選擇半衰期長的放射性同位素還是選擇半衰期短的放射性同位素，那確定是選擇半放射性輻射的困擾.B.答案：B232Th6次α4次β衰變后變成鉛核，則90A.鉛核的符號(hào)為208Pb232Th8個(gè)中子8290B.鉛核的符號(hào)為204Pb232Th16個(gè)中子7890C.鉛核的符號(hào)為208Pb232Th16個(gè)中子8290D.鉛核的符號(hào)為220Pb232Th12個(gè)中子7890解析：此題考察核反響方程.據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒可知鉛核的電荷數(shù)是82，質(zhì)量208232Th208Pb+64He+40e90232－90=142208－82=126

82 2 1142－126=16.故C對(duì).答案：C9.1999486Kr(氪)離子3620882

Pb(鉛)，釋放出一個(gè)中子后，生成了一個(gè)核.關(guān)于核的推斷正確的選項(xiàng)是A.其質(zhì)子數(shù)為122 B.其質(zhì)量數(shù)為294C.其原子序數(shù)為118 D.其中子數(shù)為90解析：此題考察核反響方程及原子核的組成.核反響方程為208Pb+86Kr→1n+293X82 36 0 118293118293－118=175.C.答案：C美國科研人員正在研制一種型鎳銅長效電池，它是承受半衰期長達(dá)100年的放射63(63Ni)63發(fā)生β衰變時(shí)釋放電2863和銅片作電池兩極，外接負(fù)載為負(fù)載供給電能.下面有關(guān)該電池的說法正確的選項(xiàng)是6363Ni→0e63Cu28 1 276363Ni→0e64Cu28 1 2963的電勢比銅片高該電池內(nèi)電流方向是從鎳到銅片解析：此題考察β衰變和電流方向.63Ni63Ni→0e64CuAB錯(cuò).28 28 1 29C對(duì)D錯(cuò).C.答案：C第二卷(非選擇題共60分)5420分.把答案填在題中的橫線上.acb如下圖為云室內(nèi)用α粒子轟擊氮核生成一個(gè)核放出一個(gè)質(zhì)子的圖.則發(fā)生核反響前α粒子的徑跡是 ，核反響后生成的核是 ，核的徑跡是 跡是 ，核反響方程是acb解析：此題考察α粒子轟擊氮核生成一個(gè)氧核放出一個(gè)質(zhì)子的試驗(yàn).b是核反響前α粒子的徑跡；a是核反響后生成的核的徑跡，核是氧核；c是質(zhì)子的徑跡.4He14N17O1H.2 7 8 1答案：b 氧核a c

→17O+1H2 7 8 1完成以下核反響方程，并說明反響類型.

Po+ .屬 86 84→ +1n.屬 1 1 0C：27Al+1n→ +1H.屬 13 0 1D：235U+1n→139

Xe+95Sr+ .屬 92 0 54 38解析：此題考察核反響方程.據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒知：

Po4He.屬α衰變86 84 2B3H2H4He1n.屬輕核聚變1 1 2 0C27Al1n27Mg1H.屬人工轉(zhuǎn)變13 0 12 1D：235U+1n→139

Xe95Sr21n.屬重核裂變92 0 54 38 0：A：4He α衰變2輕核聚變2C27Mg 人工轉(zhuǎn)變12D21n 重核裂變013.195660Co放射源27進(jìn)展了試驗(yàn)驗(yàn)證.次年李、楊兩人為此獲得諾貝爾物理獎(jiǎng) .

60Co的衰變方程是27

60Co→27ANi+Z

0e+1

,其中e

是反中微子，它的電荷量為零，靜止質(zhì)量可以認(rèn)為是零.

60Co的核外27電子數(shù)為 在上述衰變方程中衰變產(chǎn)物ANi的質(zhì)量數(shù)是 核電荷數(shù)是 .Z60Co2727ANiA=60ZANiZ=27+1=28.Z答案：27 60 28一個(gè)鋰核(7Li)受到一個(gè)質(zhì)子的轟擊，變成兩個(gè)α粒子.氫原子的質(zhì)量是1.67363×10-27kg，鋰原子的質(zhì)量是11.6505×10-27kg，氦原子的質(zhì)量是6.6466×10-27kg，上述核反響的方程是 ，釋放出的能量是 J.(保存三位有效數(shù)字)解析：此題考察核反響方程及質(zhì)能方程7Li+1H→24He3 1 2ΔE=Δmc2=2.78×10-12J.答案：7Li+1H→24He 2.78×10-123 1 2一瓶無害放射性同位素溶液，其半衰期為2天，測得每分鐘衰變6×107次.今將這瓶溶液倒入一水庫中，8天后認(rèn)為溶液已均勻分布在水庫中，取1m3測得每分鐘衰變20次，則該水庫蓄水量為 m3.解析：此題考察放射性同位素的應(yīng)用.n=8=428天后每分鐘放射次數(shù)為N=(12

)4N=0

1×6×107=316 8

×107則水庫蓄水量為3107V=N 8 m3=1.875×105m3.N 201答案：1.875×105440分.解同意寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最終答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位.16.(8分)有一種中子星，它的質(zhì)量和密度格外大，在強(qiáng)大的自身引力作用下，全部的原.設(shè)原子核的數(shù)量級(jí)為10-14m估算中子星的密度是地球密度的多少倍？解析：設(shè)地球是由原子構(gòu)成的，原子的數(shù)量級(jí)為10-10m，可認(rèn)為原子的密度ρ 為地球1密度，原子核的密度ρ

為中子星的密度，則22 1

10)3)3

1012.答案：101217.(8分)238U4.5×1092kg238U.求：45238U?假設(shè)發(fā)生衰變的鈾都變成了206Pb，礦石中含有多少鉛？這時(shí)鈾、鉛的質(zhì)量之比是多少？解析：(1)45億年是238U的半衰期，這樣還剩238U為1kg. (3分)(2)1kg的238U衰變?yōu)?06Pb，則鉛的質(zhì)量為206238

×1kg=0.866kg. (3分)(3)1∶0.866答案：(1)1kg (2)0.866kg (3)1∶0.866

(2分)18.(12分)已經(jīng)證明質(zhì)子、中子都是由稱為上夸克和下夸克的兩種夸克組成的，上夸克2e13

e,e為電子所帶電荷量的大小.假設(shè)質(zhì)子是由三個(gè)夸l,l=1.5×10-15m.試計(jì)算質(zhì)子內(nèi)相