2024-2025學(xué)年高中物理學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測19含解析新人教版選修3-5

PAGE7-第十九章學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．(2024·廣西省來賓市高二年級調(diào)研)能源是社會發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一。下列核反應(yīng)方程及其表述都正確的是(C)A．eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,1)H是原子核的人工轉(zhuǎn)變 B．eq\o\al(19,9)F＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(4,2)He是α衰變C．eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋γ是核聚變反應(yīng) D．eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋3eq\o\al(1,0)n是核裂變反應(yīng)解析：A方程書寫錯(cuò)誤，故A錯(cuò)誤；B方程是人工轉(zhuǎn)變方程，故B錯(cuò)誤；C方程是核聚變反應(yīng)，故C正確；D方程書寫錯(cuò)誤，故D錯(cuò)誤。2．如圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡，氣泡室中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面對里。以下推斷可能正確的是(D)A．a(chǎn)、b為β粒子的徑跡 B．a(chǎn)、b為γ粒子的徑跡C．c、d為α粒子的徑跡 D．c、d為β粒子的徑跡解析：γ射線是不帶電的光子，在磁場中不偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；α粒子為氦核帶正電，由左手定則知向上偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；β粒子是帶負(fù)電的電子，應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D正確。3．由下圖可得出結(jié)論(C)A．質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和小于氘核的質(zhì)量B．質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和等于氘核的質(zhì)量C．氘核分解為質(zhì)子和中子時(shí)要汲取能量D．質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時(shí)要汲取能量解析：該反應(yīng)是吸能反應(yīng)，所以兩個(gè)核子質(zhì)量之和大于氘核的質(zhì)量。4．我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上領(lǐng)先通過權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國對國際熱核聚變項(xiàng)目的重大貢獻(xiàn)。下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是(A)A．eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n B．eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HC．eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n D．eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n解析：A是氫元素的兩種同位素氘和氚聚變成氦元素的核反應(yīng)方程，B是用α粒子轟擊氮原子核發(fā)覺質(zhì)子的核反應(yīng)方程，C屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變，D屬于重核的裂變，因此只有A符合要求。5．(2024·吉林省白城一中高二下學(xué)期期末)下列四幅圖分別對應(yīng)著四種說法，其中正確的是(B)A．氫原子輻射出一個(gè)光子后，電勢能增大，動能減小B．依據(jù)α、β、γ射線的特點(diǎn)可知，射線1是α射線，射線2是β射線，射線3是γ射線C．自然放射性元素的半衰期由原子核內(nèi)部自身的因素確定，跟所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件有關(guān)D．原子彈爆炸屬于重核的裂變，其反應(yīng)方程可以有eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)n解析：一個(gè)氫原子放出光子，原子能量減小，依據(jù)eq\f(ke2,r2)＝eq\f(mv2,r)，得：eq\f(1,2)mv2＝eq\f(ke2,2r)，電子的動能增大，電勢能減小，故A錯(cuò)誤；三種射線的穿透本事不同，依據(jù)α、β、γ射線的特點(diǎn)可知，射線1的穿透本事最弱，是α射線，射線3的穿透本事最強(qiáng)，是γ射線，射線2是β射線，故B正確；自然放射性元素的半衰期由原子核內(nèi)部自身的因素確定，跟所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，故C錯(cuò)誤；重核的裂變是重核俘獲一個(gè)慢中子后才能發(fā)生的，所以核反應(yīng)方程有：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Br＋3eq\o\al(1,0)n，故D錯(cuò)誤。6．(2024·福建省上杭縣一中高二下學(xué)期檢測)某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個(gè)核反應(yīng)方程為：eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(12,6)C→eq\o\al(13,7)N＋Q1eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(15,7)N→eq\o\al(12,6)C＋X＋Q2方程式中Q1、Q2表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量見下表：原子核eq\o\al(1,1)Heq\o\al(3,2)Heeq\o\al(4,2)Heeq\o\al(12,6)Ceq\o\al(13,7)Neq\o\al(15,7)N質(zhì)量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001以下推斷正確的是(B)A．X是eq\o\al(3,2)He，Q2>Q1 B．X是eq\o\al(4,2)He，Q2>Q1C．X是eq\o\al(3,2)He，Q2<Q1 D．X是eq\o\al(4,2)He，Q2<Q1解析：本題主要考查核反應(yīng)方程及質(zhì)能方程問題，由電荷數(shù)守恒及質(zhì)量數(shù)守恒可知X應(yīng)為eq\o\al(4,2)He，所以A、C錯(cuò)誤；由質(zhì)量虧損多少可知Q2>Q1，所以B正確，D錯(cuò)誤。7．(2024·云南省云天化中學(xué)高二春季開學(xué)試題)用中子轟擊eq\o\al(235,92)U原子核，發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n，則以下說法中正確的是(CD)A．X原子核中含有84個(gè)中子B．反應(yīng)生成物的總結(jié)合能比eq\o\al(235,92)U原子核的結(jié)合能小C．X原子核中核子的平均質(zhì)量比eq\o\al(235,92)U原子核中核子的平均質(zhì)量小D．X原子核中核子的比結(jié)合能比eq\o\al(235,92)U原子核中核子的比結(jié)合能大解析：依據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，X的質(zhì)量數(shù)為140，電荷數(shù)為54，則中子數(shù)為86，故A錯(cuò)誤；在裂變的過程中，有能量釋放，則反應(yīng)生成物的總結(jié)合能比eq\o\al(235,92)U原子核的結(jié)合能大，故B錯(cuò)誤；X原子核屬于中等核，則原子核中核子的平均質(zhì)量比eq\o\al(235,92)U原子核中核子的平均質(zhì)量小，原子核的比結(jié)合能較大，故CD正確。8．(2024·上海中學(xué)東校高二下學(xué)期期中)已知自然放射現(xiàn)象放出α、β、γ三種射線。下列說法正確的是(BC)A．α、β、γ三種射線分別是氦原子核、電子和中子B．三種射線中α射線電離作用最強(qiáng)、γ射線穿透實(shí)力最強(qiáng)C．α射線轟擊氮原子核可以產(chǎn)生質(zhì)子，核反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HD．三種射線在真空中傳播速度都是光速解析：α、β、γ三種射線分別是氦核、電子、電磁波，故A錯(cuò)誤；三種射線中γ射線速度最快、α射線電離作用最強(qiáng)、γ射線穿透實(shí)力最強(qiáng)，故B正確；α射線轟擊氮原子核可以產(chǎn)生質(zhì)子，核反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，故C正確；α射線在真空中傳播速度為0.1倍的光速，β射線在真空中傳播速度為0.9倍的光速，γ射線在真空中傳播速度為光速，故D錯(cuò)誤。9．14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5700年。已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動結(jié)束后，14C的比例持續(xù)削減，現(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是(AC)A．該古木的年頭距今約5700年B．12C、13C、14C具有相同的中子數(shù)C．14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線D．增加樣品測量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變解析：因古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，則可知經(jīng)過的時(shí)間為一個(gè)半衰期，即該古木的年頭距今約為5700年，選項(xiàng)A正確；12C、13C、14C具有相同的質(zhì)子數(shù)，由于質(zhì)量數(shù)不同，故中子數(shù)不同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；依據(jù)核反應(yīng)方程可知，14C衰變?yōu)?4N的過程中放出電子，即發(fā)出β射線，選項(xiàng)C正確；外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。10．(2024·浙江省寧波市高二下學(xué)期期末)下列四幅圖的有關(guān)說法中正確的是(BD)A．甲圖中，球m1以速度v碰靜止球m2，若兩球質(zhì)量相等，碰后m2的速度肯定為vB．乙圖中，在光顏色保持不變的狀況下，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大C．丙圖中，射線甲由電子組成，射線乙為電磁波，射線丙由α粒子組成D．丁圖中，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核的裂變解析：甲圖中，兩球碰撞過程動量守恒，碰撞過程機(jī)械能不增加，假如兩球質(zhì)量相等，則碰撞后m2的速度不大于v，故A錯(cuò)誤；乙圖中，圖中光的顏色保持不變的狀況下，光照越強(qiáng)，光電子數(shù)目越多，則飽和光電流越大，故B正確；丙圖中，由左手定則可知，甲帶正電，則甲射線由α粒子組成，乙不帶電，射線乙是γ射線，丙射線粒子帶負(fù)電，則丙射線由電子組成，故C錯(cuò)誤；圖丁中鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核裂變，故D正確。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共2小題，共14分。把答案干脆填在橫線上)11．(6分)潮汐能屬于無污染能源，但能量的轉(zhuǎn)化率較低，相比之下，核能是一種高效的能源。(1)在核電站中，為了防止放射性物質(zhì)泄漏，核反應(yīng)堆有三道防護(hù)屏障：燃料包殼、壓力殼和平安殼(見圖甲)。結(jié)合圖乙可知，平安殼應(yīng)當(dāng)選用的材料是__混凝土__。(2)核反應(yīng)堆中的核廢料具有很強(qiáng)的放射性，目前常用的處理方法是將其裝入特制的容器中，然后(D)A．沉入海底 B．放至沙漠C．運(yùn)到月球 D．深埋地下(3)圖丙是用來監(jiān)測工作人員受到輻射狀況的胸章，通過照相底片被射線感光的區(qū)域，可以推斷工作人員受到何種輻射。當(dāng)胸章上1mm鋁片和3mm鋁片下的照相底片被感光，而鉛片下的照相底片未被感光時(shí)，結(jié)合圖乙分析工作人員受到了__β__射線的輻射；當(dāng)全部照相底片被感光時(shí)，工作人員受到了__γ(或β和γ)__射線的輻射。12．(8分)(1)在核反應(yīng)eq\o\al(1,0)n＋X→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He＋ΔE過程中，X是未知核。由核反應(yīng)學(xué)問可以確定X核為__eq\o\al(6,3)Li__。若eq\o\al(1,0)n、X核、eq\o\al(3,1)H和eq\o\al(4,2)He的靜止質(zhì)量分別為m1、mX、m3和m4，則ΔE的值為__[m1＋mX－(m3＋m4)]c2__。(2)核能、風(fēng)能等新能源是近年來能源發(fā)展的重點(diǎn)方向之一，與煤、石油等傳統(tǒng)能源相比較，核能具有的優(yōu)點(diǎn)是__核裂變產(chǎn)生的能源比運(yùn)用煤和石油更加清潔、產(chǎn)能更多__，缺點(diǎn)是__核裂變反應(yīng)造成的核廢料具有放射性，難處理；建立成本高_(dá)_。(3)有一座城市，常常受到大風(fēng)和風(fēng)沙的侵?jǐn)_。為了合理運(yùn)用新能源，安排建立風(fēng)能發(fā)電站或太陽能發(fā)電站。請用物理學(xué)學(xué)問，指出建立__風(fēng)能發(fā)電站__類型的發(fā)電站更合適，理由是__在運(yùn)用風(fēng)能發(fā)電時(shí)，依據(jù)能量守恒學(xué)問，風(fēng)能一方面轉(zhuǎn)化為電能，另一方面可以減弱風(fēng)速，減小對城市的破壞__。解析：(1)核反應(yīng)方程遵循電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，由此可推斷X核為eq\o\al(6,3)Li，核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損Δm＝m1＋mX－(m3＋m4)所以ΔE＝Δmc2＝[m1＋mX－(m3＋m4)]c2(2)優(yōu)點(diǎn)：核裂變產(chǎn)生的能源比運(yùn)用煤和石油更加清潔、產(chǎn)能更多。缺點(diǎn)：核裂變反應(yīng)造成的核廢料具有放射性，難處理；建立成本高。(3)建風(fēng)能發(fā)電站比較合理理由：在運(yùn)用風(fēng)能發(fā)電時(shí)，依據(jù)能量守恒學(xué)問，風(fēng)能一方面轉(zhuǎn)化為電能，另一方面可以減弱風(fēng)速，減小對城市的破壞。三、論述·計(jì)算題(共4小題，共46分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最終答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)13．(10分)一小瓶含有放射性同位素的液體，它每分鐘衰變6000次，若將它注射到一位病人的血管中，15h后從該病人身上抽取10mL血液，測得血樣每分鐘衰變2次。已知這種同位素的半衰期為5h，此病人全身血液總量為多少L。答案：3.75解析：兩次測量的時(shí)間間隔為15h，即3個(gè)半衰期。第一次測量時(shí)每分鐘衰變6000次，3個(gè)半衰期后，每分鐘衰變次數(shù)應(yīng)為eq\f(6000,23)＝750(次)，現(xiàn)10mL血液中每分鐘衰變2次，故血液總量應(yīng)是eq\f(750,2)×10mL＝3750mL＝3.75L。14．(11分)(2024·江蘇省啟東市高二下學(xué)期調(diào)研)一個(gè)靜止的鈾核(eq\o\al(238,)92U)衰變成釷核(eq\o\al(234,)90Th)時(shí)，放出一個(gè)α粒子。(1)寫出鈾核發(fā)生衰變的核反應(yīng)方程；(2)假設(shè)反應(yīng)中釋放出的核能E全部轉(zhuǎn)化為釷核和α粒子的動能，釷核的質(zhì)量為M，α粒子的質(zhì)量為m，則釷核和α粒子的動能各為多大？(3)衰變過程一般都有γ光子放出。一個(gè)高能γ光子經(jīng)過重核旁邊時(shí)，在原子核場的作用下，能產(chǎn)生一對正負(fù)電子，已知電子質(zhì)量me＝9.1×10－31kg，光在真空中的傳播速度c＝3.0×108m/s，請寫出相應(yīng)的核反應(yīng)方程，并計(jì)算一個(gè)高能γ光子的能量至少多大。答案：(1)eq\o\al(238,)92U→eq\o\al(234,)90Th＋eq\o\al(4,2)He(2)Ek＝eq\f(m,m＋M)E，Ekα＝eq\f(M,m＋M)E(3)γ→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(0,1)e1.638×10－13J解析：(1)鈾核發(fā)生衰變的核反應(yīng)方程為eq\o\al(238,)92U→eq\o\al(234,)90Th＋eq\o\al(4,2)He；(2)由衰變過程動量守恒得0＝P－Pα，依據(jù)能量轉(zhuǎn)化及守恒得E＝Ek＋Ekα；又Ek＝eq\f(P2,2M)，Ekα＝eq\f(P\o\al(2,α),2m)，則Ek∶Ekα＝m∶M，解得Ek＝eq\f(m,m＋M)E，Ekα＝eq\f(M,m＋M)E；(3)核反應(yīng)方程為γ→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(0,1)e，E＝2mec2＝2×9.1×10－31×(3×108)2J＝1.638×10－13J。15．(12分)靜止在勻強(qiáng)磁場中的eq\o\al(6,3)Li核俘獲一個(gè)運(yùn)動方向垂直于磁場速度大小為7.7×104m/s的中子，若發(fā)生核反應(yīng)后只產(chǎn)生了兩個(gè)新粒子，其中一個(gè)粒子為氦核(eq\o\al(4,2)He)。反應(yīng)前后各粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡如圖所示，核與另一種未知新粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑之比為40∶3。則：(1)寫出此核反應(yīng)的方程式；(2)求產(chǎn)生的未知新粒子的速度。答案：(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H(2)1×103m/s方向與中子速度方向相反解析：(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H(2)設(shè)中子(eq\o\al(1,0)n)、氦核(eq\o\al(4,2)He)、氚核(eq\o\al(3,1)H)的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，速度分別為v1、v2、v3，由動量守恒定律得：m1v1＝m2v2＋m3v3設(shè)粒子做勻速圓周運(yùn)動的半徑為r，由qvB＝meq\f(v2,r)，得r＝eq\f(mv,qB)因eq\f(r2,r3)＝eq\f(40,3)，可得：v2＝20v3由徑跡圖像可知v2與v1同向，v3與v1反向，即m1v1＝20m2v3－m3v3得v3＝1×103m/s，方向與中子速度方向相反16．(13分)1996年清華高校和香港高校的學(xué)生合作研制了太陽能汽車，該車是以太陽能電池將所接受的太陽光能轉(zhuǎn)化為電能而供應(yīng)應(yīng)電動機(jī)來驅(qū)動的。已知車上太陽能電池接收太陽光能的板面面積為8m2，正對太陽能產(chǎn)生120V的電壓，并對車上的電動機(jī)供應(yīng)10A的電流，電動機(jī)的直流電阻為4Ω