高中物理人教版5第十九章原子核【區(qū)一等獎(jiǎng)】

章末過(guò)關(guān)檢測(cè)(四)[學(xué)生用書P106(獨(dú)立成冊(cè))](時(shí)間：60分鐘，滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)正確)1．在人類認(rèn)識(shí)原子與原子核結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，符合物理學(xué)史的是()A．查德威克通過(guò)研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子B．湯姆孫首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)C．居里夫人首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象D．盧瑟福通過(guò)原子核的人工轉(zhuǎn)變發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子解析：選D.湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子，A錯(cuò)；盧瑟福首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)，B錯(cuò)；貝克勒爾首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，C錯(cuò)．2．(2023·高考北京卷)下列核反應(yīng)方程中，屬于α衰變的是()\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e解析：選B.α衰變是放射性元素的原子核放出α粒子(eq\o\al(4,2)He)的核反應(yīng)，選項(xiàng)B正確．3．(2023·高考福建卷)下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識(shí)，其中正確的是()A．γ射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流B．氫原子輻射光子后，其繞核運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能增大C．太陽(yáng)輻射能量的主要來(lái)源是太陽(yáng)中發(fā)生的重核裂變\o\al(210,83)Bi的半衰期是5天，100克eq\o\al(210,83)Bi經(jīng)過(guò)10天后還剩下50克解析：選B.β射線是高速電子流，而γ射線是一種電磁波，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．氫原子輻射光子后，繞核運(yùn)動(dòng)的電子距核更近，動(dòng)能增大，選項(xiàng)B正確．太陽(yáng)輻射能量的主要來(lái)源是太陽(yáng)內(nèi)部氫核的聚變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.10天為兩個(gè)半衰期，剩余的eq\o\al(210,83)Bi為100×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(\f(t,τ))g＝100×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(2)g＝25g，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．4．已知氘核的平均結(jié)合能為MeV，氦核的平均結(jié)合能為MeV，則兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)()A．釋放出MeV的能量B．釋放出MeV的能量C．釋放出MeV的能量D．吸收MeV的能量解析：選C.依據(jù)題意可寫出兩個(gè)氘核結(jié)合成一個(gè)氦核的核反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He，因氘核的平均結(jié)合能為MeV，氦核的平均結(jié)合能為MeV，故核反應(yīng)過(guò)程釋放能量．ΔE＝4×MeV－2×2×MeV＝MeV，故選C.5.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里有一個(gè)原來(lái)靜止的放射性碳14，它所放射的粒子與反沖核的軌跡是兩個(gè)相切的圓，圓的半徑比為5∶1，如圖所示，那么碳的衰變方程是()\o\al(14,6)C→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(10,4)Be \o\al(14,6)C→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(14,5)B\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N \o\al(14,6)C→eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(12,5)B解析：選D.由于兩個(gè)軌跡為外切圓，所以放出的粒子和反沖核速度方向相反，由左手定則可知它們均帶正電荷．而衰變過(guò)程中兩核的動(dòng)量守恒，即兩核的動(dòng)量大小相等，方向相反，即m1v1＝m2v2，由于qvB＝eq\f(mv2,R)則q＝eq\f(mv,BR)，知半徑之比R1∶R2＝5∶1，則它們的電荷量之比為q1∶q2＝R2∶R1＝1∶5，D項(xiàng)正確．6．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＋Q1，eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(15,7)N→eq\o\al(12,6)C＋X＋Q2方程中Q1、Q2表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量見(jiàn)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/u806071以下推斷正確的是()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：選\o\al(1,1)H＋eq\o\al(12,6)C→eq\o\al(13,7)N中質(zhì)量虧損為Δm1＝8＋0－7)u＝1u，根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知eq\o\al(1,1)H＋eq\a\vs4\al(eq\o\al(15,7)N→eq\o\al(12,)6C)＋X中X的電荷數(shù)為2、質(zhì)量數(shù)為4，質(zhì)量虧損為Δm2＝8＋1－0－6)u＝3u，根據(jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程可知Q1＝Δm1c2、Q2＝Δm2c2，則Q1＜Q2.二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有錯(cuò)選或不答的得0分)7．有關(guān)放射性同位素eq\o\al(30,15)P的下列說(shuō)法，正確的是()\o\al(30,15)P與eq\o\al(30,14)X互為同位素\o\al(30,15)P與其同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)C．用eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期變長(zhǎng)D．含有eq\o\al(30,15)P的磷肥釋放正電子，可用作示蹤原子，觀察磷肥對(duì)植物的影響解析：選BD.同位素應(yīng)具有相同的質(zhì)子數(shù)，故A錯(cuò)；同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)與半衰期，B對(duì)、C錯(cuò)；放射性同位素可作為示蹤原子，故D對(duì)．8．(2023·高考廣東卷)科學(xué)家使用核反應(yīng)獲取氚，再利用氘和氚的核反應(yīng)獲得能量，核反應(yīng)方程分別為：X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H＋MeV和eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X＋MeV，下列表述正確的有()A．X是中子B．Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)是6C．兩個(gè)核反應(yīng)都沒(méi)有質(zhì)量虧損D．氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)解析：選AD.核反應(yīng)方程遵守核電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，則由eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X＋MeV知X為eq\o\al(1,0)n，由X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H＋MeV知Y為eq\o\al(6,3)Li，其中Y的質(zhì)子數(shù)是3，中子數(shù)也是3，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．兩個(gè)核反應(yīng)都釋放出核能，故都有質(zhì)量虧損，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H＋MeV是原子核的人工轉(zhuǎn)變，eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n＋MeV為輕核聚變，選項(xiàng)D正確．9．重元素的放射性衰變共有四個(gè)系列，分別是U238系列(從eq\o\al(238,92)U開始到穩(wěn)定的eq\o\al(208,82)Pb為止)、Th232系列、U235系列及Np237系列(從eq\o\al(237,93)Np開始到穩(wěn)定的eq\o\al(209,83)Bi為止)，其中，前三個(gè)系列都已在自然界找到，而第四個(gè)系列在自然界一直沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，只是在人工制造出eq\o\al(237,93)Np后才發(fā)現(xiàn)的，下面的說(shuō)法正確的是()A．Np237系列中所有放射性元素的質(zhì)量數(shù)都等于4n＋1(n等于正整數(shù))B．從eq\o\al(237,93)Np到eq\o\al(209,83)Bi，共發(fā)生7次α衰變和4次β衰變C．可能Np237系列中的所有放射性元素的半衰期對(duì)于地球年齡都比較短D．天然的Np237系列中的放射性元素在地球上從來(lái)就沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)解析：選ABC.從eq\o\al(237,93)Np開始到eq\o\al(209,83)Bi，質(zhì)量數(shù)減少28，所以發(fā)生7次α衰變，電荷數(shù)減少10，所以還發(fā)生4次β衰變，并且所有放射性元素的質(zhì)量數(shù)都等于4n＋1(n等于正整數(shù))．對(duì)于C、D選項(xiàng)我們要注意關(guān)鍵詞“可能”與“從來(lái)”就很容易判斷了．10．(2023·河北名校聯(lián)盟質(zhì)量監(jiān)測(cè))關(guān)于核反應(yīng)方程eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋X＋ΔE(ΔE為釋放出的核能，X為新生成粒子)，已知eq\o\al(234,90)Th的半衰期為T，則下列說(shuō)法正確的是()\o\al(234,91)Pa沒(méi)有放射性\o\al(234,91)Pa比eq\o\al(234,90)Th少1個(gè)中子，X粒子是從原子核中射出的，此核反應(yīng)為β衰變C．N0個(gè)eq\o\al(234,90)Th經(jīng)2T時(shí)間因發(fā)生上述核反應(yīng)而放出的核能為eq\f(3,4)N0ΔE(N0數(shù)值很大)\o\al(234,90)Th的比結(jié)合能為eq\f(ΔE,234)解析：選BC.原子序數(shù)大于或等于83的元素都有放射性，A錯(cuò)誤；X粒子是電子，它是由中子衰變成一個(gè)質(zhì)子而放出電子，所以此核反應(yīng)為β衰變，B正確；有半數(shù)原子核發(fā)生衰變的時(shí)間為半衰期，N0個(gè)eq\o\al(234,90)Th經(jīng)2T時(shí)間發(fā)生兩次衰變，C正確；ΔE不是eq\o\al(234,90)Th原子核分解成自由核子的結(jié)合能，則D錯(cuò)誤．三、非選擇題(本題共3小題，共40分．解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)11．(12分)一小瓶含有某種放射性同位素的溶液，它每分鐘衰變6000次．將他注射到一個(gè)病人的血液中，經(jīng)過(guò)15小時(shí)，從病人身上取出10cm3的血樣，測(cè)得每分鐘衰變2次．已知這種同位素的半衰期是5小時(shí)，試根據(jù)上述數(shù)據(jù)，計(jì)算人體血液的總體積．解析：根據(jù)題意，可求得一開始小瓶中的放射性同位素的總原子核數(shù)N0＝6000×60×5×2個(gè)＝3600000個(gè)．15小時(shí)以后，剩余的放射性同位素原子核數(shù)N1＝N0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))＝3600000×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(15,5))個(gè)＝450000個(gè)．剛抽出血樣時(shí)10cm3血液中的放射性同位素總原子核數(shù)n＝2×60×5×2個(gè)＝1200個(gè)．人體內(nèi)所有血液的總量為eq\f(N1,n)×10＝eq\f(450000,1200)×10cm3＝3750cm3.答案：3750cm312．(12分)假設(shè)某航空母艦的動(dòng)力來(lái)自核反應(yīng)堆，其中主要的核反應(yīng)方程式是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋()eq\o\al(1,0)n.(1)在括號(hào)內(nèi)填寫eq\o\al(1,0)n前的系數(shù)；(2)用m1、m2、m3分別表示eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(141,56)Ba、eq\o\al(92,36)Kr核的質(zhì)量，m表示中子的質(zhì)量，則上述反應(yīng)過(guò)程中一個(gè)鈾235核發(fā)生裂變產(chǎn)生的核能ΔE是多少？(3)假設(shè)核反應(yīng)堆的功率P＝×105kW，若一個(gè)鈾235核裂變產(chǎn)生的能量為×10－11J，則該航空母艦在海上航行一個(gè)月需要消耗多少kg鈾235？(鈾235的摩爾質(zhì)量M＝kg/mol，一個(gè)月約為t＝×106s，阿伏加德羅常數(shù)NA＝×1023mol－1，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知eq\o\al(1,0)n前的系數(shù)為3.(2)ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－m3－2m)c2.(3)一個(gè)月內(nèi)核反應(yīng)產(chǎn)生的總能量為E＝Pt，同時(shí)E＝eq\f(m,M)NAΔE，解得m＝eq\f(PtM,NAΔE)≈22kg.答案：(1)3(2)(m1－m2－m3－2m)c2(3)22kg13．(16分)如圖甲所示，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＝×104m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)，即e