2018-2019版物理新導(dǎo)學(xué)筆記滬科通用版選修3-5講義：第4章 從原子核到夸克 章末檢測(cè)試卷（四）

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精章末檢測(cè)試卷(四）(時(shí)間:90分鐘滿分：100分）一、選擇題(本題共12小題，每小題5分，共60分，其中1～7題為單項(xiàng)選擇題,8～12題為多項(xiàng)選擇題）1．下列現(xiàn)象中,與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是(）A．α粒子散射現(xiàn)象 B．天然放射現(xiàn)象C．光電效應(yīng)現(xiàn)象 D．原子發(fā)光現(xiàn)象答案B解析α粒子散射現(xiàn)象說明了金箔原子中有一個(gè)很小的核；光電效應(yīng)現(xiàn)象說明了光的粒子性，原子發(fā)光現(xiàn)象說明核外電子躍遷具有量子化的特征；只有天然放射現(xiàn)象才能說明原子核具有內(nèi)部結(jié)構(gòu),選項(xiàng)B正確．2．下列與α粒子相關(guān)的說法中正確的是()A．天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的α射線速度與光速相當(dāng)，穿透能力很強(qiáng)B.eq\o\al(238,92)U（鈾238)核放出一個(gè)α粒子后就變?yōu)閑q\o\al（234,90）Th（釷234)核C．高速α粒子轟擊氮核可從氮核中打出中子，核反應(yīng)方程為eq\o\al(4，2）He＋eq\o\al（14，7)N→eq\o\al(16，8）O＋eq\o\al（1,0)nD．丹麥物理學(xué)家玻爾進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)并首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型答案B解析α粒子的速度是eq\f（c,10)，A錯(cuò)；根據(jù)核反應(yīng)遵循的電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒可知，B對(duì),C錯(cuò);D項(xiàng)中應(yīng)是盧瑟福，D錯(cuò)．3．放射性元素（eq\o\al（222,86)Rn)經(jīng)α衰變成為釙（eq\o\al(218,84）Po)，半衰期約為3.8天；但勘測(cè)表明，經(jīng)過漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代后，目前地殼中仍存在天然的含有放射性元素eq\o\al(222,86）Rn的礦石，其原因是（)A．目前地殼中的eq\o\al（222，86）Rn主要來自于其他放射性元素的衰變B．在地球形成的初期，地殼中元素eq\o\al(222,86）Rn的含量足夠高C．當(dāng)衰變產(chǎn)物eq\o\al(218,84)Po積累到一定量以后，eq\o\al（218，84）Po的增加會(huì)減慢eq\o\al（222,86)Rn的衰變進(jìn)程D。eq\o\al(222，86)Rn主要存在于地球深處的礦石中，溫度和壓力改變了它的半衰期答案A4．人們?cè)诤Ｋ邪l(fā)現(xiàn)了放射性元素钚（eq\o\al（239,94)Pu）.eq\o\al（239，94）Pu可由鈾239(eq\o\al（239,92)U)經(jīng)過n次β衰變而產(chǎn)生,則n為(）A．2 B．239C．145 D．92答案A解析β衰變規(guī)律是質(zhì)量數(shù)不變，質(zhì)子數(shù)增加1，eq\o\al(239,94)Pu比eq\o\al（239，92)U質(zhì)子數(shù)增加2，所以發(fā)生了2次β衰變，A正確．5．物理學(xué)重視邏輯,崇尚理性，其理論總是建立在對(duì)事實(shí)觀察的基礎(chǔ)上．下列說法正確的是(）A．天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的B．電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子具有核式結(jié)構(gòu)C．α粒子散射實(shí)驗(yàn)的重要發(fā)現(xiàn)是電荷是量子化的D．密立根油滴實(shí)驗(yàn)表明核外電子的軌道是不連續(xù)的答案A解析放射現(xiàn)象中釋放出了其他粒子，說明原子核內(nèi)部具有一定的結(jié)構(gòu),A正確；電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子是可以分割的,是由更小的微粒組成的，B錯(cuò)誤；α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了湯姆孫提出的棗糕式原子模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型,C錯(cuò)誤；密立根油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定了電子的電荷量，D錯(cuò)誤．6．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)靜止的氡原子核（eq\o\al(222,86）Rn)，由于衰變它放出一個(gè)粒子，此粒子的徑跡與反沖核的徑跡是兩個(gè)相互外切的圓，大圓與小圓的直徑之比為42∶1，如圖1所示，那么氡核的衰變方程應(yīng)為（)圖1A。eq\o\al(222，86)Rn→eq\o\al(222，87)Fr＋eq\o\al（0，－1)e B。eq\o\al(222，86）Rn→eq\o\al（218,84)Po＋eq\o\al（4，2)HeC.eq\o\al(222,86）Rn→eq\o\al（222,85）At＋eq\o\al（0,1）e D.eq\o\al(222，86)Rn→eq\o\al(220,85）At＋eq\o\al（2,1）H答案B解析由于粒子與反沖核的徑跡是外切的，據(jù)左手定則可知，該粒子一定帶正電．由于粒子與反沖核的動(dòng)量大小相等,據(jù)r＝eq\f(mv,Bq），又由已知大圓與小圓的直徑之比為42∶1，所以粒子與反沖核的電荷量之比為1∶42，故B正確．7．如圖2甲是α、β、γ三種射線穿透能力的示意圖，圖乙是工業(yè)上利用射線的穿透性來檢查金屬內(nèi)部傷痕的示意圖，請(qǐng)問圖乙中的檢查利用的射線是（)圖2A．α射線 B．β射線C．γ射線 D．三種射線都可以答案C8．對(duì)放射性的應(yīng)用和防護(hù)，下列說法正確的是()A．放射線能殺傷癌細(xì)胞或阻止癌細(xì)胞分裂，對(duì)人體的正常細(xì)胞不會(huì)有傷害作用B．核工業(yè)廢料要放在厚厚的重金屬箱內(nèi)，沉于海底C．γ射線探傷儀中的放射源必須存放在特制的容器里，而不能隨意放置D．對(duì)可能有放射性污染的場(chǎng)所或物品進(jìn)行檢測(cè)是很有必要的答案BCD解析放射線能殺傷癌細(xì)胞或阻止癌細(xì)胞分裂，但也會(huì)對(duì)人體的正常細(xì)胞有傷害，選項(xiàng)A錯(cuò)．正因?yàn)榉派湫跃哂袀ψ饔?，選項(xiàng)B、C、D均正確．9．天然放射性元素eq\o\al（232,90)Th(釷)經(jīng)過一系列α衰變和β衰變之后，變成eq\o\al(208，82)Pb(鉛)．下列說法中正確的是（)A．衰變的過程共有6次α衰變和4次β衰變B．鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子C．β衰變所放出的電子來自原子核核外軌道D．釷核比鉛核多24個(gè)中子答案AB解析由于β衰變不會(huì)引起質(zhì)量數(shù)的減少,故可先根據(jù)質(zhì)量數(shù)的減少確定α衰變的次數(shù)為：x＝eq\f(232－208，4）＝6，再結(jié)合核電荷數(shù)的變化情況和衰變規(guī)律來判定β衰變的次數(shù)應(yīng)滿足:2x－y＝90－82＝8，y＝2x－8＝4。釷232核中的中子數(shù)為232－90＝142，鉛208核中的中子數(shù)為208－82＝126,所以釷核比鉛核多16個(gè)中子，鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子．β衰變所放出的電子來自原子核內(nèi)，所以選項(xiàng)A、B正確．10．關(guān)于云室探測(cè)射線，下列說法中正確的是（）A．云室內(nèi)充滿過飽和蒸氣,射線經(jīng)過時(shí)可顯示射線運(yùn)動(dòng)的軌跡B．云室中徑跡直而清晰的是α射線C．云室中徑跡細(xì)而長(zhǎng)的是γ射線答案AB解析云室內(nèi)充滿過飽和蒸氣，射線經(jīng)過時(shí)使氣體電離，凝結(jié)成霧滴，霧滴沿射線的路線排列，顯示出射線的徑跡，故選項(xiàng)A正確；由于α粒子的質(zhì)量比較大，飛行時(shí)不易改變方向，電離本領(lǐng)大，產(chǎn)生的離子多，所以α射線在云室中的徑跡直而清晰，則選項(xiàng)B正確；由于γ射線的電離本領(lǐng)很弱，所以在云室中一般看不到它的徑跡，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；把云室放在磁場(chǎng)中，由射線徑跡的彎曲方向就可判斷射線所帶電荷的正負(fù),所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤．11．美國(guó)科研人員正在研制一種新型鎳銅長(zhǎng)效電池，它是采用半衰期長(zhǎng)達(dá)100年的放射性同位素鎳63(eq\o\al（63,28）Ni）和銅兩種金屬作為長(zhǎng)壽命電池的材料，利用鎳63發(fā)生β衰變時(shí)釋放電子給銅片，把鎳63和銅片作電池兩極，外接負(fù)載為負(fù)載提供電能．下面有關(guān)該電池的說法正確的是（）A．鎳63的衰變方程是eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(63,27)Cu＋eq\o\al(0，－1)eB．鎳63的衰變方程是eq\o\al(63，28)Ni→eq\o\al(64,29）Cu＋eq\o\al(0，－1）eC．外接負(fù)載時(shí)鎳63的電勢(shì)比銅片高D．該電池內(nèi)電流方向是從銅片到鎳片答案CD解析鎳63的衰變方程為eq\o\al（63,28)Ni→eq\o\al（63，29）Cu＋eq\o\al（0,－1)e，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；電流方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿?dòng)方向，在電池內(nèi)部電流從銅片到鎳片,鎳片電勢(shì)高，選項(xiàng)C、D均正確．12．關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用,下列說法正確的是（)A．利用γ射線使空氣電離，把靜電導(dǎo)走B．利用γ射線照射植物的種子，使產(chǎn)量顯著增加C．利用α射線來治療肺癌、食道癌等疾病D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)相同,作為示蹤原子答案BD二、填空題(本題共2小題，共10分）13．（4分)約里奧—居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性而獲得了1935年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素eq\o\al(30，15)P衰變成eq\o\al(30，14)Si的同時(shí)放出另一種粒子，這種粒子是________.eq\o\al（32，15)P是eq\o\al(30，15）P的同位素，被廣泛應(yīng)用于生物示蹤技術(shù).1mgeq\o\al（32,15）P隨時(shí)間衰變的關(guān)系圖象如圖3所示，請(qǐng)估算4mg的eq\o\al（32,15)P經(jīng)________天的衰變后還剩0。25mg。圖3答案正電子60解析衰變方程為eq\o\al(30，15)P→eq\o\al（30，14)Si＋eq\o\al(0,1）e，即這種粒子是正電子．由題圖可以看出eq\o\al(32,15）P的半衰期為15天，則4mg×＝0.25mg,得t＝60天．14．（6分)1934年，約里奧—居里夫婦在用α粒子轟擊鋁箔靶時(shí)，除探測(cè)到預(yù)料中的中子外，還探測(cè)到正電子，α粒子停止轟擊后,鋁箔靶仍繼續(xù)發(fā)射正電子，這是因?yàn)榉磻?yīng)生成了放射性同位素．（1)完成上述反應(yīng)的核反應(yīng)方程式eq\o\al(27，13)Al＋eq\o\al(4,2）He→________＋eq\o\al（1，0）n；________→eq\o\al(30,14）Si＋eq\o\al(0，1）e(2）放射性同位素的作用有_____________________________________________________．答案（1)eq\o\al(30，15)Peq\o\al(30，15)P(2)作為放射源；作為示蹤原子三、計(jì)算題（本題共3小題，共30分)15．（10分)eq\o\al(30,15）P是人類首先制造出的放射性同位素,其半衰期為2.5min，能衰變?yōu)閑q\o\al（30,14)Si和一個(gè)未知粒子．（1）寫出該衰變的方程；(2）已知容器中原有純eq\o\al（30，15)P的質(zhì)量為m，求5min后容器中剩余eq\o\al（30,15)P的質(zhì)量．答案（1)eq\o\al（30，15）P→eq\o\al(30，14)Si＋eq\o\al(0，1）e(正電子)(2）eq\f（1，4)m解析（1)衰變的方程為:eq\o\al（30,15）P→eq\o\al(30，14）Si＋eq\o\al(0，1）e（正電子)(2）半衰期為2。5min，則經(jīng)過5min后發(fā)生2次衰變,則容器中剩余eq\o\al(30，15）P的質(zhì)量為：M＝＝eq\f(1，4)m。16．（10分）為測(cè)定某水庫(kù)的存水量，將一瓶放射性同位素溶液倒入水庫(kù)中,已知這瓶溶液每分鐘衰變8×107次，這種同位素的半衰期為2天，10天以后從水庫(kù)取出1m3的水，并測(cè)得每分鐘衰變10次，求水庫(kù)的存水量為多少?答案2。5×105m3解析設(shè)放射性同位素原有質(zhì)量為m0,10天后其剩余質(zhì)量為m,水庫(kù)存水量為Q，由每分鐘衰變次數(shù)與其質(zhì)量成正比可得eq\f（10Q，8×107)＝eq\f(m,m0)，由半衰期公式得：m＝m0,由以上兩式聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得eq\f（10Q,8×107)＝＝（eq\f(1，2))5，解得水庫(kù)的存水量為Q＝2。5×105m3.17．（10分)如圖4甲所示，靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的eq\o\al(6,3）Li核俘獲一個(gè)速度為v0＝7.7×104m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng),即eq\o\al(6，3）Li＋eq\o\al（1,0)n→eq\o\al（3,1）H＋eq\o\al（4，2)He，若已知eq\o\al(4,2)He的速度v2＝2.0×104m/s，其方向與反應(yīng)前中子速度方向相同，試求：圖4（1)eq\o\al(3,1)H的速度大小和方向；（2）在圖乙中，已畫出并標(biāo)明兩核的運(yùn)動(dòng)軌跡,請(qǐng)計(jì)算出軌道半徑之比;（3）當(dāng)eq\o\al（4,2)He旋轉(zhuǎn)三周時(shí)，eq\o\al（3，1)H旋轉(zhuǎn)幾周？答案（1)1.0×103m/s方向與v0方向相反（2）3∶40(3）2周解析(1)以v0的方向?yàn)檎较?，反?yīng)前后動(dòng)量守恒：m0v0＝m1v1＋m2v2（v1為氚核速度，m0、m1、m2分別代表中子、氚核、氦核的質(zhì)量)代入數(shù)值可解得：v1＝－1.0×103m/s,負(fù)號(hào)表示方向與v0方向相反．(2）eq\o\al(3，1）H和eq\o\al（4,2)He在磁場(chǎng)中均受洛倫茲力，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比r1∶