高中物理滬科版5第五章核能與社會章末綜合測評4

章末綜合測評(四)(時(shí)間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分.在每小題給出的五個(gè)選項(xiàng)中，有三項(xiàng)是符合題目要求的，選對1個(gè)得3分，選對2個(gè)得4分，選對3個(gè)得6分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分.)1.關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是()A.放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生變化所需的時(shí)間就是半衰期B.放射性物質(zhì)放出的射線中，α粒子動能很大，因此貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很強(qiáng)C.當(dāng)放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時(shí)，將發(fā)生β衰變D.放射性的原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核從高能級向低能級躍遷時(shí)，輻射出γ射線E.放射性元素放出的射線中，β粒子是從原子核內(nèi)放出的【解析】放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間，就是半衰期，故A對；α粒子的貫穿本領(lǐng)很弱，故B不對；原子核發(fā)生β衰變放出的電子并不是核外電子，故C不對，D、E均正確.【答案】ADE2.有關(guān)放射性同位素eq\o\al(30,15)P的下列說法中正確的是()\o\al(30,15)P與eq\o\al(30,14)X互為同位素\o\al(30,15)P與其同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)C.用eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期變短D.含有eq\o\al(30,15)P的磷肥釋放正電子，可用來作示蹤原子，以便觀察磷肥對植物的影響E.用eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期不發(fā)生變化【解析】同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)，化學(xué)性質(zhì)相同，A錯(cuò)，B對；半衰期與化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，C錯(cuò)，E對；含有eq\o\al(30,15)P的磷肥放出正電子，eq\o\al(30,15)P可作為示蹤原子，D對.【答案】BDE3.(2023·石家莊一中檢測)一個(gè)靜止的放射性同位素的原子核eq\o\al(30,15)P衰變?yōu)閑q\o\al(30,14)Si，另一個(gè)靜止的天然放射性元素的原子核eq\o\al(234,90)Th衰變?yōu)閑q\o\al(234,91)Pa，在同一磁場中，得到衰變后粒子的運(yùn)動徑跡1、2、3、4，如圖1所示，則這四條徑跡依次是()圖1A.圖中1、2為eq\o\al(234,90)Th衰變產(chǎn)生的eq\o\al(234,91)Pa和eq\o\al(0,－1)e的軌跡，其中2是電子eq\o\al(0,－1)e的軌跡B.圖中1、2為eq\o\al(30,15)P衰變產(chǎn)生的eq\o\al(30,14)Si和eq\o\al(0,1)e的軌跡，其中2是正電子eq\o\al(0,1)e的軌跡C.圖中3、4是eq\o\al(30,15)P衰變產(chǎn)生的eq\o\al(30,14)Si和eq\o\al(0,1)e的軌跡，其中3是正電子eq\o\al(0,1)e的軌跡D.圖中3、4是eq\o\al(30,15)P衰變產(chǎn)生的eq\o\al(30,14)Si和eq\o\al(0,1)e的軌跡，其中4是正電子eq\o\al(0,1)e的軌跡E.圖中3、4軌跡中兩粒子在磁場中旋轉(zhuǎn)方向相同【解析】eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e(正電子)，產(chǎn)生的兩個(gè)粒子，都帶正電，應(yīng)是外切圓，由R＝eq\f(mv,qB)，電荷量大的半徑小，故3是正電子，4是eq\o\al(30,14)\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e，產(chǎn)生的兩個(gè)粒子，一個(gè)帶正電，一個(gè)帶負(fù)電，應(yīng)是內(nèi)切圓，由R＝eq\f(mv,qB)知，電荷量大的半徑小，故1是eq\o\al(234,91)Pa,2是電子，故A、C項(xiàng)正確；由動量守恒定律可知，靜止的eq\o\al(30,15)P核發(fā)生衰變時(shí)生成的eq\o\al(30,14)Si和正電子eq\o\al(0,1)e速度方向相反，但在磁場中旋轉(zhuǎn)的方向相同，同為逆時(shí)針方向或同為順時(shí)針方向，E正確.【答案】ACE4.放射性元素氡(eq\o\al(222,86)Rn)經(jīng)α衰變成為釙(eq\o\al(218,84)Po)，半衰期約天；但勘測表明，經(jīng)過漫長的地質(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，關(guān)于其原因下列說法不正確的是()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的增加會減慢eq\o\al(222,86)Rn的衰變進(jìn)程\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E.eq\o\al(222,86)Rn的半衰期只有3.8天，目前礦石中仍有其成分存在，說明地殼中的eq\o\al(222【解析】從衰變及半衰期角度分析，各種不同元素的衰變不斷發(fā)生，而eq\o\al(222,86)Rn的半衰期較短，衰變速度較快，因此目前地殼中的eq\o\al(222,86)Rn不是因?yàn)樵瓉砗扛叨怯善渌厮プ兩傻模x項(xiàng)A、E正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期只由原子核本身決定，與其他因素?zé)o關(guān)，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.【答案】BCD5.正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)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，參與人體的代謝過程，eq\o\al(15,8)O在人體內(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對光子，被探測器探測到，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后產(chǎn)生清晰的圖像，則根據(jù)PET原理判斷下列表述正確的是()\o\al(15,8)O在人體內(nèi)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(fù)電子湮滅方程是eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(0,－1)e→γC.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E.計(jì)算機(jī)斷層顯像技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢查時(shí)對人的影響是微乎其微的，檢查過程也是安全的【解析】由題意知A正確，B錯(cuò)誤.顯像的原理是采集γ光子，即注入人體內(nèi)的eq\o\al(15,8)O衰變放出正電子和人體內(nèi)的負(fù)電子湮滅轉(zhuǎn)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(cuò).醫(yī)學(xué)中應(yīng)用放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人體，進(jìn)行醫(yī)學(xué)檢查時(shí)，人體呼吸沉積的量很小，對人體造成的影響很小，檢查過程安全，E正確.【答案】ACE6.朝鮮的“核危機(jī)”引起了全世界的矚目，其焦點(diǎn)問題就是朝鮮生產(chǎn)供研制核武器用的钚239(eq\o\al(239,94)Pu)，這種eq\o\al(239,94)Pu可由鈾239(eq\o\al(239,92)U)經(jīng)過衰變而產(chǎn)生.則下列判斷中正確的是()\o\al(239,94)Pu與eq\o\al(239,92)U的核內(nèi)具有相同的中子數(shù)\o\al(239,94)Pu與eq\o\al(239,92)U的核內(nèi)具有相同的核子數(shù)\o\al(239,92)U經(jīng)過1次α衰變產(chǎn)生eq\o\al(239,94)Pu\o\al(239,92)U經(jīng)過2次β衰變產(chǎn)生eq\o\al(239,94)PuE.由鈾239轉(zhuǎn)變?yōu)閑q\o\al(239,94)Pu的過程中有2個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)?個(gè)質(zhì)子【解析】eq\o\al(239,94)Pu的核子數(shù)是239，中子數(shù)為239－94＝145，而eq\o\al(239,92)U的核子數(shù)是239，中子數(shù)為239－92＝147，所以eq\o\al(239,94)Pu與eq\o\al(239,92)U的核內(nèi)具有相同的核子數(shù)，不同的中子數(shù)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；eq\o\al(239,92)U經(jīng)過1次α衰變，生成的新核的質(zhì)子數(shù)為90，所以產(chǎn)生物不是eq\o\al(239,94)Pu，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可判斷出，eq\o\al(239,92)U經(jīng)過2次β衰變后產(chǎn)生的新核是eq\o\al(239,94)Pu，此過程中有2個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)?個(gè)質(zhì)子，故D、E均正確.【答案】BDE二、非選擇題(本題共5小題，共64分，按題目要求作答)7.(8分)如圖2所示在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，一個(gè)靜止的鐳(eq\o\al(226,)88Ra)發(fā)生一次α衰變，生成氡(Rn)時(shí)可能的徑跡圖，其中α粒子的徑跡是________，新核的徑跡為________，核反應(yīng)方程為________.圖2【解析】由動量守恒定律可知eq\o\al(222,)86Rn與eq\o\al(4,2)He的運(yùn)動方向相反，故軌跡為外切圓，由r＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,qB)可知，電荷量小的eq\o\al(4,2)He軌道半徑大.【答案】cdeq\o\al(226,)88Ra→eq\o\al(222,)86Rn＋eq\o\al(4,2)He8.(8分)地球的年齡到底有多大，科學(xué)家利用天然放射性元素的衰變規(guī)律，通過對目前發(fā)現(xiàn)最古老的巖石中鈾和鉛含量來推算.測得該巖石中現(xiàn)含有的鈾是巖石形成初期時(shí)(巖石形成初期時(shí)不含鉛)的一半，鈾238衰變后形成鉛206，鈾238的相對含量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖3所示，圖中N為鈾238的原子數(shù)，N0為鈾和鉛的總原子數(shù).【導(dǎo)學(xué)號：67080042】圖3由此可知地球的年齡大約為________億年，被測定的古老巖石樣品在90億年時(shí)的鈾、鉛原子數(shù)之比約為________.【解析】據(jù)題意，巖石中鈾含量是形成初期的eq\f(1,2)，即有半數(shù)發(fā)生衰變，由圖像eq\f(N,N0)＝eq\f(1,2)時(shí)，時(shí)間約為45億年，即半衰期也是地球的大致年齡；90億年時(shí)有eq\f(3,4)的鈾衰變?yōu)殂U，故鈾、鉛原子數(shù)之比為1∶3.【答案】451∶39.(14分)碳14具有放射性，其半衰期T＝5686年，空氣中碳12跟碳14的存量比約為10∶，活著的生物體中碳的這兩種同位素之比與空氣中相同，生物死亡后，不再吸收碳，碳14以T＝5686年的半衰期減少，因此測得生物遺骸中的碳12與碳14存量比，再與空氣中比較，可估算出生物死亡年代，現(xiàn)測得一古代遺骸中碳14與碳12的存量比為空氣中的eq\f(2,3)，試計(jì)算該古代遺骸距今的時(shí)間.【解析】設(shè)活著和死亡時(shí)古生物中含14C的質(zhì)量分別為m0和m，含12C的質(zhì)量為M，則：eq\f(m0,M)＝eq\f,10)，eq\f(m,M)＝eq\f(2,3)×eq\f,10)所以eq\f(m0,m)＝eq\f(3,2)，因?yàn)閙＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))t/T，所以2t/T＝eq\f(m0,m)＝eq\f(3,2)所以t＝3326年.【答案】3326年10.(16分)靜止的氮核eq\o\al(14,7)N被速度為v0的中子eq\o\al(1,0)n擊中生成甲、乙兩核，已知甲、乙兩核的速度方向同碰撞前中子的速度方向一致，甲、乙兩核動量之比為1∶1，動能之比為1∶4，它們沿垂直磁場方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場做圓周運(yùn)動，其半徑之比為1∶6，問：甲、乙各是什么核？速度各是多大？寫出該核反應(yīng)方程.【導(dǎo)學(xué)號：67080043】【解析】設(shè)甲、乙兩核質(zhì)量分別為m甲、m乙，電荷量分別為q甲、q乙.由動量與動能的關(guān)系p＝eq\r(2mEk)和p甲＝p乙可得m甲∶m乙＝Ek乙∶Ek甲＝4∶1又由R＝eq\f(mv,Bq)＝eq\f(p,Bq)可得q甲∶q乙＝R乙∶R甲＝6∶1設(shè)中子質(zhì)量為m0，m甲＋m乙＝15m0，q甲＋q乙＝7e，所以m甲＝12m0，m乙＝3m0，q甲＝6e，q乙＝e，即甲為eq\o\al(12,6)C，乙為eq\o\al(3,1)H.由動量守恒定律，可得m0v0＝m甲v甲＋m乙v乙＝2m甲v甲＝24m0v甲進(jìn)而求得甲的速度v甲＝eq\f(v0,24)，乙的速度v乙＝eq\f(v0,6)核反應(yīng)方程為eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(3,1)H.【答案】甲為eq\o\al(12,6)C，乙為eq\o\al(3,1)Heq\f(v0,24)eq\f(v0,6)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(3,1)H11.(18分)如圖4甲所示，靜止在勻強(qiáng)磁場中的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eq