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Ⅱ卷)在人類對微觀世界進行探索的過程中，科學實驗起到了非常重要的作用．下列說法符合歷史事實的是()A．密立根通過油滴實驗測出了基本電荷的數值B．貝克勒爾通過對天然放射現象的研究，發(fā)現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粒子散射實驗證實了在原子核內部存在質子E．湯姆遜通過陰極射線在電場和磁場中偏轉的實驗，發(fā)現了陰極射線是由帶負電的粒子組成的，并測出了該粒子的比荷答案ACE解析密立根通過油滴實驗測出了基本電荷的電量，A項正確；盧瑟福通過α粒子散射實驗建立了原子核式結構模型，發(fā)現了原子中心有一個核，B、D兩項錯誤；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，C項正確；湯姆遜通過研究陰極射線，發(fā)現了電子，并測出了電子的比荷，E項正確．2．(2023·新課標全國卷Ⅰ)關于天然放射性，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C．放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D．α、β和γ三種射線中，γ射線的穿透能力最強E．一個原子核在一次衰變中可同時放出α、β和γ三種射線答案BCD解析本題考查了原子核的衰變．原子序數大于83的元素才可以發(fā)生衰變，原子序數小于83的元素有的可以發(fā)生衰變，有的不可以發(fā)生衰變，A錯誤；放射性元素的半衰期與元素所處的物理、化學狀態(tài)無關，B、C正確；三種射線α、β、γ穿透能力依次增強，D正確；原子核發(fā)生α或β衰變時常常伴隨著γ光子的產生，但同一原子核不會同時發(fā)生α衰變和β衰變，E錯誤．3．(2023·石家莊高二檢測)正電子發(fā)射型計算機斷層顯像(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在人體內衰變放出的正電子與人體內的負電子相遇湮滅轉化為一對γ光子，被探測器采集后，經計算機處理生成清晰圖像．則根據PET原理判斷下列表述正確的是()\o\al(15,8)O在人體內衰變方程是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，即注入人體內的eq\o\al(15,8)O衰變放出正電子和人體內的負電子湮滅轉化為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、D錯．4．目前，在居室裝修中經常用到花崗巖、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，下列有關放射性知識的說法中正確的是()A．β射線與γ射線一樣是電磁波，但穿透本領遠比γ射線弱B．氡的半衰期為天，4個氡原子核經過天后就一定只剩下1個氡原子核\o\al(238,92)U衰變成eq\o\al(206,82)Pb要經過8次β衰變和8次α衰變D．放射性元素發(fā)生β衰變時所釋放的電子是原子核內的中子轉化為質子時產生的答案D解析β射線是高速電子流，不是電磁波，其穿透本領也沒有γ射線強，選項A錯；半衰期只具有統(tǒng)計意義，對少數粒子不適用，選項B錯；eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(206,82)Pb＋xeq\o\al(4,2)He＋yeq\o\al(0,－1)e，根據質量數和電荷數守恒有238＝206＋4x，92＝82＋2x－y，可解得x＝8，y＝6，所以要經過8次α衰變和6次β衰變，選項C錯；放射性元素發(fā)生β衰變時所釋放的電子是原子核內中子轉化為質子時產生的，選項D正確．5．根據愛因斯坦的研究成果，物體的能量和質量的關系是E＝mc2，這一關系叫愛因斯坦質能方程．質子的質量為mp，中子的質量為mn，氦核的質量為mα，下列關系式正確的是()A．mα＝(2mp＋2mn)B．mα<(2mp＋2mn)C．mα>(2mp＋2mn)D．以上關系式都不正確答案B解析由核反應方程2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He知，核子結合成原子核時要放出能量，即有質量虧損，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)”的化學元素，這是熱核聚變的重要原料，科學家初步估計月球上至少有100萬噸氦3，如果相關技術開發(fā)成功，將可為地球帶來取之不盡的能源．關于“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．核反應生成物的質量將大于反應物的質量C．氦3(eq\o\al(3,2)He)一個核子的結合能大于氦4(eq\o\al(4,2)He)一個核子的結合能D．氦3(eq\o\al(3,2)He)的原子核與一個氘核發(fā)生聚變將放出能量答案AD解析根據電荷數守恒和質量數守恒可得核反應方程為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；根據比結合能曲線可知氦3(eq\o\al(3,2)He)一個核子的結合能小于氦4(eq\o\al(4,2)He)一個核子的結合能，所以核反應中釋放了能量，發(fā)生質量虧損，B、C錯，D對．7．原子核聚變可望給人類未來提供豐富的潔凈能源．當氘等離子體被加熱到適當高溫時，氘核參與的幾種聚變反應可能發(fā)生，放出熱量．這幾種反應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解析根據核反應過程中質量數守恒和電荷數守恒得12＝4k＋d＋2①6＝2k＋d②解①②得k＝2，d＝2.8．一個質子和一個中子聚變結合成一個氘核，同時輻射一個γ光子．已知質子、中子、氘核的質量分別為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．聚變反應中的質量虧損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解析根據核反應過程質量數守恒和電荷數守恒可知，得到的氘核為eq\o\al(2,1)H，故A錯誤；聚變反應過程中輻射一個γ光子，質量減少Δm＝m1＋m2－m3，故B正確；由質能方程知，輻射出的γ光子的能量為E＝Δmc2＝(m2＋m1－m3)c2，故C錯誤；由c＝λν及E＝hν得λ＝eq\f(h,（m1＋m2－m3）c)，故D錯誤．9．釷核eq\o\al(232,90)Th經過6次α衰變和4次β衰變后變成鉛核，則()A．鉛核的符號為eq\o\al(208,82)Pb，它比eq\o\al(232,90)Th少8個中子B．鉛核的符號為eq\o\al(204,78)Pb，它比eq\o\al(232,90)Th少16個中子C．鉛核的符號為eq\o\al(208,82)Pb，它比eq\o\al(232,90)Th少16個中子D．鉛核的符號為eq\o\al(220,78)Pb，它比eq\o\al(232,90)Th少12個中子答案C解析設鉛的質量數為M，核電核數為Z，則由質量數守恒可得：M＝232－6×4＝208.由電荷數守恒可得：Z＝90－6×2＋4×1＝82.則鉛的中子數＝208－82＝126，釷的中子數＝232－90＝142.所以鉛核的中子數比釷核中子數少16個．C對．二、填空題(本題共2小題，共15分)10．(9分)現有三個核反應：\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A；原子核的人工轉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量較小的核，像核反應B；聚變是輕核結合成質量較大的核，像核反應C.11．(6分)“反粒子”與其對應的正粒子具有相同的質量和電荷量，但電荷的符號相反，例如正電子就是電子的“反粒子”．據此，若有反質子存在，它的質量數應為________，元電荷的電荷量是×10－19C，則反質子的帶電荷量大小為________．答案1×10－19C解析質子的質量數為1，帶電荷量為×10－19C，所以反質子的質量數為1，帶電荷量也為×10－19C，電性相反．三、計算題(本題共4小題，共40分)12．(8分)放射性同位素eq\o\al(14,)6C被考古學家稱為“碳鐘”，它可用來斷定古生物的年代，此項研究獲得1960年諾貝爾化學獎．(1)宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后，會形成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，衰變時會放出β射線，試寫出有關核反應方程；(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)已知氘核的質量mD＝6×10－27kg.如果用入射光子照射氘核使其分為質子和中子，質子質量mp＝6×10－27kg，中子質量mn＝9×10－27kg.求入射光子的頻率．答案×1020Hz解析氘核分為質子和中子，增加的質量為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)，產生鋰核(eq\o\al(7,3)Li)和α粒子．已知中子質量mn＝665u，硼核質量mB＝77u，鋰核質量mLi＝22u，α粒子質量mα＝60u.(1)寫出該反應的核反應方程；(2)求出該反應放出的能量ΔE；(3)若核反應中放出的能量全部變成生成核的動能，則鋰核和α粒子的動能各是多少？(1u相當于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解析根據質量數和電荷數守恒寫出核反應方程，由質量虧損及愛因斯坦質能方程求出核能，再由動量守恒和能量守恒求出鋰核和α粒子的動能．(1)核反應方程為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)核反應過程中的質量虧損為Δm＝77u＋665u)－22u＋60u)＝615u，釋放出的能量為ΔE＝615×MeV＝MeV.(3)根據動量守恒定律有mLivLi＝mαvα，由動能定義式有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)，根據能量守恒有EkLi＋Ekα＝ΔE＝MeV，解得鋰核和α粒子的動能分別為EkLi＝MeV，Ekα＝MeV.15．(12分)如圖甲所示，靜止在勻強磁場中的eq\o\al(6,3)Li核俘獲一個速度為v0＝×