20182019學(xué)年粵教版高中物理選修23 第四章 原子 原子核與放射技術(shù) 單元測試

2019-2019學(xué)年粵教版高中物理選修2-3 第四章 原子 原子核與放射技術(shù) 單元測試一、單選題1.原子能資源的綜合利用已成為世界各國的發(fā)展方向，我國在綜合利用原子能方面進(jìn)展較快，目前我國核電站已建成9座、正在建設(shè)的3座、即將開建的有4座屆時將較好地改變我國能源結(jié)構(gòu)對有關(guān)原子核的下列說法中正確的是（ ） A.太陽輻射的能量主要來源于重核裂變B.衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時所產(chǎn)生的C.X射線是處于激發(fā)態(tài)的原子核輻射出來的D.核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，在原子核內(nèi)核力與庫侖力差不多大2.下列說法中不正確的是（） A.目前已經(jīng)建成的核電站的能量來自于重核裂變B.自由核子組成原子核時，其質(zhì)量虧損所對應(yīng)的能量大于該原子核的結(jié)合能C.盧瑟福依據(jù)極少數(shù)粒子發(fā)生大角度散射提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型D.氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，原子總能量增加3.下列關(guān)于放射線的說法中不正確的是（ ） A.放射線可以用來進(jìn)行工業(yè)探傷B.放射線可以使細(xì)胞發(fā)生變異C.放射性同位素可以用來做示蹤原子D.放射線對人體無害4.下列說法正確的是（） A.同一元素的兩種同位素具有相同的質(zhì)量數(shù)B.C的半衰期會隨著周圍環(huán)境的溫度的變化而改變C.在核聚變反應(yīng)中，反應(yīng)物的總質(zhì)量等于生成物的總質(zhì)量D.在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)5.下列說法正確的是（） A.天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)B.粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)C.原子核發(fā)生衰變生成的新核原子序數(shù)減少D.氫原子從能級3躍遷到能級2輻射出的光子的波長小于從能級2躍遷到能級1輻射出的光子的波長6.如圖所示的陰極射線管的玻璃管內(nèi)已經(jīng)抽成真空，當(dāng)左右兩個電極連接到高壓電源時，陰極會發(fā)射電子，電子在電場的加速下飛向陽極，擋板上有一個扁平的狹縫，電子飛過擋板后形成一個扁平的電子束，長條形的熒光板在陽極端稍稍傾向軸線，電子束掠射到熒光板上，顯示出電子束的徑跡，現(xiàn)在用該裝置研究磁場對運(yùn)動電荷的作用的實(shí)驗(yàn)，下列對該實(shí)驗(yàn)的說法正確的是（）A.沒有施加磁場時，電子束的徑跡是一條拋物線B.若圖中左側(cè)是陰極射線管的陰極，加上圖示的磁場，電子束會向上偏轉(zhuǎn)C.施加磁場后，根據(jù)電子束在磁場中運(yùn)動徑跡和磁場方向，可由相關(guān)知識判斷出陰極射線管兩個電極的極性D.施加磁場后，結(jié)合陰極射線管的兩個電極的極性和電子束在磁場中運(yùn)動的徑跡，可以判斷出磁場的方向，但無法判斷出磁場的強(qiáng)弱7.在核反應(yīng)方程： +x中，x表示（ ） A.質(zhì)子B.中子C.電子D.正電子二、多選題8.在某些恒星內(nèi)，3個粒子結(jié)合成一個 ， 原子的質(zhì)量是12000 0u， 原子的質(zhì)量是4002 6u，已知1u1661027kg，則（ ） A.反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是m0007 8uB.反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損是m1291029kgC.反應(yīng)過程中放出的能量是7266MeVD.反應(yīng)過程中放出的能量是1161019J9.據(jù)新華社報道，由我國自行設(shè)計、研制的世界第一套全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（又稱“人造太陽”）已完成了首次工程調(diào)試。下列關(guān)于“人造太陽”的說法正確的是（ ） A.“人造太陽”的核反應(yīng)方程是 B.“人造太陽”的核反應(yīng)方程是 3 C.“人造太陽”釋放的能量大小的計算公式是Emc2D.“人造太陽”核能大小的計算公式是E mc210.一靜止的鋁原子核 俘獲一速度為 m/s的質(zhì)子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核 ，下列說法正確的是_ A.核反應(yīng)方程為 B.核反應(yīng)方程過程中系統(tǒng)動量守恒C.核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不守恒D.核反應(yīng)前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和E.硅原子核速度的數(shù)量級為 m/s，方向與質(zhì)子初速度方向一致三、填空題11.電視機(jī)顯像管是應(yīng)用了_原理 12.核能是一種高效的能源：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，壓力殼和安全殼（見圖甲）結(jié)合圖乙可知，安全殼應(yīng)當(dāng)選用的材料是_圖丙是用來監(jiān)測工作人員受到輻射情況的胸章，通過照相底片被射線感光的區(qū)域，可以判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，分析工作人員受到了_射線的輻射；當(dāng)所有照相底片被感光時，工作人員受到了_射線的輻射13.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的_有關(guān)，并且輻射的能量是一份一份的，每一份的能量值叫做_ 四、解答題14.是我國紀(jì)念抗曰戰(zhàn)爭和世界反法西斯戰(zhàn)爭勝利70周年1945年7月，為了加速日本軍國主義的滅亡，促使日本早日無條件投降，美國在日本的廣島、長崎投下了兩枚原子彈落在日本廣島的原子彈，其爆炸力相當(dāng)于2l04tTNT爆炸的能量（約8.41013J），由此可知該原子彈中鈾235的質(zhì)量是多少千克？（已知裂變的核反應(yīng)方程 U+ n Ba+ Kr+3 n+201MeV阿伏加德羅常數(shù)NA=6.021023） 五、綜合題15.太陽能資源，不僅包括直接投射到地球表面上的太陽輻射能，而且也包括像所有礦物燃料能、水能、風(fēng)能等間接的太陽能資源，嚴(yán)格地說，除了地?zé)崮堋⒊毕芎驮雍四芤酝?，地球上所有其他能源全部來自太陽能，太陽?nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著四個質(zhì)子聚變?yōu)橐粋€氦核的熱核反應(yīng)，這種核反應(yīng)釋放出的能量就是太陽能的能源 （1）寫出核反應(yīng)方程 （2）若mH=1.007 3u，mHe=4.002 6u，me=0.000 55u，則該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損是多少u？如果1u相當(dāng)于931.5MeV的能量，則該反應(yīng)中釋放的能量是多少M(fèi)eV？ 16.用質(zhì)子流轟擊固態(tài)的重水D2O，當(dāng)質(zhì)子和重水中的氘核發(fā)生碰撞時，系統(tǒng)損失的動能如果達(dá)到核反應(yīng)所需要的能量，將發(fā)生生成 He核的核反應(yīng) （1）寫出質(zhì)子流轟擊固態(tài)的重水D2O的核反應(yīng)方程； （2）當(dāng)質(zhì)子具有最小動能E1=1.4MeV時，用質(zhì)子流轟擊固態(tài)的重水D2O（認(rèn)為氘核是靜止的）可發(fā)生核反應(yīng)；若用氘核轟擊普通水的固態(tài)冰（認(rèn)為質(zhì)子是靜止的）時，也能發(fā)生同樣的核反應(yīng)，求氘核的最小動能E2 已知氘核質(zhì)量等于質(zhì)子質(zhì)量的2倍 答案解析部分一、單選題1.【答案】B 【解析】【解答】A、太陽的能量來自于內(nèi)部的核聚變，產(chǎn)生很高的能量，又稱為熱核反應(yīng)，故A錯誤；B、衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時所產(chǎn)生的，故B正確；C、X射線是因?yàn)樵拥膬?nèi)層電子受到激發(fā)產(chǎn)生的，射線是激發(fā)態(tài)的原子核輻射的故C錯誤；D、核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，在原子核內(nèi)核力遠(yuǎn)大于庫侖力故D錯誤故選：B【分析】太陽的能量來自于內(nèi)部的核聚變，X射線是因?yàn)樵拥膬?nèi)層電子受到激發(fā)產(chǎn)生的；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定2.【答案】B 【解析】【解答】A、已建成的核電站的能量來自于重核裂變，故A正確；B、自由核子組成原子核時，其質(zhì)量虧損所對應(yīng)的能量等于該原子核的結(jié)合能故B錯誤；C、盧瑟福依據(jù)極少數(shù)粒子發(fā)生大角度散射，絕大多數(shù)不偏轉(zhuǎn)，從而提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，故C正確；D、氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，克服庫侖力做功，電子的電勢能增大，動能減小，原子總能量增加故D正確故選：B【分析】核電站的能量來自于重核裂變；結(jié)合能：兩個或幾個自由狀態(tài)的粒子結(jié)合在一起時釋放的能量自由原子結(jié)合為分子時放出的能量叫做化學(xué)結(jié)合能，分散的核子組成原子核時放出的能量叫做原子核結(jié)合能粒子散射實(shí)驗(yàn)提出原子核式結(jié)構(gòu)模型；玻爾理論，電子半徑變大時，動能減小，電勢能增大，而原子總能量增大3.【答案】D 【解析】【解答】A、射線具有比較強(qiáng)的穿透性，可以用來進(jìn)行工業(yè)探傷故A正確；B、D、射線具有比較的能量，可以使細(xì)胞發(fā)生變異，對人體由害故B正確，D錯誤；C、放射性同位素可以利用它的放射性的特點(diǎn)，用來做示蹤原子故C正確本題選擇不正確的，故選：D【分析】正確解答本題需要掌握：了解、三種射線的性質(zhì)以及產(chǎn)生過程4.【答案】D 【解析】【解答】A、同一元素的兩種同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)、不同的質(zhì)量數(shù)故A錯誤B、半衰期由元素本身決定，與原子核所處環(huán)境、狀態(tài)無關(guān)，故B錯誤C、在核聚變反應(yīng)中，伴隨能量的產(chǎn)生，故反應(yīng)物的總質(zhì)量不可能等于生成物的總質(zhì)量，質(zhì)量要發(fā)生虧損，故C錯誤D、在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，故D正確故選：D【分析】同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)、不同的質(zhì)量數(shù)半衰期由元素本身決定，與原子核所處環(huán)境、狀態(tài)無關(guān)在核聚變反應(yīng)中，質(zhì)量要發(fā)生虧損在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)5.【答案】A 【解析】【解答】A、天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部有復(fù)雜結(jié)構(gòu)故A正確B、粒子散射實(shí)驗(yàn)說明了原子的核式結(jié)構(gòu)模型故B錯誤C、發(fā)生衰變生成的新核原子序數(shù)增加，但質(zhì)量數(shù)不變故C不正確D、從能級3躍遷到能級2輻射出的光子的能量小于從能級2躍遷到能級1輻射出的光子的能量，根據(jù)波長與頻率成反比，則從能級3躍遷到能級2輻射出的光子的波長大于從能級2躍遷到能級1輻射出的光子的波長故D錯誤故選：A【分析】粒子散射實(shí)驗(yàn)說明了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部有復(fù)雜結(jié)構(gòu)躍遷時輻射的能量等于兩能級間的能級差，即頻率與波長的關(guān)系，并根據(jù)或衰變，來認(rèn)識射線6.【答案】D 【解析】【解答】A、沒有施加磁場時，電子束只受電場離，在電場力作用下做加速直線運(yùn)動，故A錯誤；B、因?yàn)樽筮吺顷帢O，右邊是陽極，所以電子在陰極管中的運(yùn)動方向是左到右，產(chǎn)生的電流方向是右到左（注意是電子帶負(fù)電），根據(jù)左手定則，四指指向左，手掌對向N極（就是這個角度看過去指向紙面向里），此時大拇指指向下面，所以電子在洛倫茲力作用下軌跡向下偏轉(zhuǎn)，故B錯誤；C、根據(jù)軌跡和左手定則即可判斷陰極射線管兩個電極的極性，故C正確；D、施加磁場后，結(jié)合陰極射線管的兩個電極的極性和電子束在磁場中運(yùn)動的徑跡，可以判斷出磁場的方向，根據(jù)曲率半徑可判斷出磁場強(qiáng)弱，故D錯誤；故選：C【分析】此題要求要了解電子射線管的構(gòu)造和原理，陰極是發(fā)射電子的電極，電子在磁場中運(yùn)動，受到洛倫茲力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)從而顯示電子運(yùn)動的徑跡，偏轉(zhuǎn)方向有左手定則判斷；根據(jù)曲率半徑可判斷磁場強(qiáng)弱；7.【答案】B 【解析】【解答】設(shè)X的質(zhì)子數(shù)為m ， 質(zhì)量數(shù)為n ， 則有：4+2=m+6，9+4=12+n ， 所以m=0，n=1，即X為中子故選：B【分析】根據(jù)核反應(yīng)方程中的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒判斷出X的質(zhì)子數(shù)和質(zhì)量數(shù)，即可判斷X是那種粒子二、多選題8.【答案】A,B,C 【解析】【解答】其反應(yīng)方程是3 。其質(zhì)量虧損為m（340026120000）u00078u，A項對；m000781661027kg1291029kg，B項對；E000789315MeV7266MeV，C項對；E7266106161019J1161012J，D項錯?！痉治觥扛鶕?jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒寫出核反應(yīng)方程，根據(jù)質(zhì)量守恒計算出質(zhì)量虧損；根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程計算釋放的能量。9.【答案】A,C 【解析】【解答】“人造太陽”是全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，核反應(yīng)是輕核聚變而不是重核裂變，故選項A正確，選項B錯誤。核能大小的計算根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程，故選項C正確，選項D錯誤?！痉治觥俊叭嗽焯枴笔侨瑢?dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，核反應(yīng)是輕核聚變而不是重核裂變，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程計算釋放的核能大小。10.【答案】A,B,E 【解析】【解答】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得核反應(yīng)方程 ，A正確；過程中釋放的核力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，故系統(tǒng)動量守恒，B正確；核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量守恒，C錯誤；由于反應(yīng)過程中，要釋放大量的能量，即伴隨著質(zhì)量虧損，所以生成物的質(zhì)量小于反應(yīng)物的質(zhì)量之和，D錯誤；由動量守恒可知， ，解得 ，故數(shù)量級約為105 m/s故E正確；【分析】由質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可知核反應(yīng)方程，核反應(yīng)方程過程中系統(tǒng)動量守恒，能量也守恒，核反應(yīng)過程中質(zhì)量發(fā)生虧損，根據(jù)動量守恒定律求解硅原子核的速度三、填空題11.【答案】帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的加速與帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的偏轉(zhuǎn) 【解析】【解答】電視機(jī)顯像管的原理如圖：使用的電磁學(xué)的原理包括：帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的加速與帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的偏轉(zhuǎn)原理故答案為：帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的加速與帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的偏轉(zhuǎn)【分析】根據(jù)電視機(jī)顯像管的原理解答即可12.【答案】混凝土； 【解析】【解答】由圖乙可知，燃料包殼為鋁，壓力殼為鉛，而安全殼為混凝土；三種射線中射線給穿過1mm的鋁片；而射線能穿過3mm的鋁片，故答案為：、；故答案為：混凝土；【分析】根據(jù)圖乙中給出數(shù)據(jù)可知安全殼的材料；根據(jù)射線的穿透能力結(jié)合圖象進(jìn)行分析可知工作人員受到的輻射13.【答案】溫度；能量子 【解析】【解答】黑體輻射隨著波長越短溫度越高則輻射越強(qiáng)，所以黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)1900年德國物理學(xué)家普朗克認(rèn)為能量是由一份一份不可分割最小能量值組成，每一份稱為能量子故答案為：溫度，能量子【分析】黑體輻射的規(guī)律不能用經(jīng)典電磁學(xué)理論來解釋，1900年德國物理學(xué)家普朗克認(rèn)為能量是由一份一份不可分割最小能量值組成，每一份稱為能量子黑體輻射隨著波長越短溫度越高輻射越強(qiáng)四、解答題14.【答案】解：由核反應(yīng)方程知，一個鈾核裂變能放出201MeV的能量，1mol鈾核裂變放出的能量為：E1=6.021023201MeV=1.9361013J，1mol鈾核的質(zhì)量為0.235kg，則原子彈中鈾核的質(zhì)量為：m= 0.235kg= 0.235kg=1.02kg答：該原子彈中鈾235的質(zhì)量是1.