高中物理人教版5第十九章原子核單元測(cè)試 限時(shí)測(cè)模擬試題19

第十九章限時(shí)測(cè)試題本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．某種元素具有多種同位素，下面四幅圖中能反映這些同位素的質(zhì)量數(shù)A與中子數(shù)N關(guān)系的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140496)()答案：B解析：設(shè)這些同位素的質(zhì)子數(shù)為Z，由A＝N＋Z可知，當(dāng)中子數(shù)N增大時(shí)，質(zhì)量數(shù)A也增大，選項(xiàng)A、D均錯(cuò)誤；而元素的質(zhì)子數(shù)Z不可能為零，故當(dāng)中子數(shù)N為零時(shí)，質(zhì)量數(shù)A并不為零，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤。2．(河北衡水中學(xué)2023～2023學(xué)年高二上學(xué)期調(diào)研)如圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡，氣泡室中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里。以下判斷可能正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140497)()A．a(chǎn)、b為β粒子的徑跡B．a(chǎn)、b為γ粒子的徑跡C．c、d為α粒子的徑跡D．c、d為β粒子的徑跡答案：D解析：γ射線是不帶電的光子，在磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。α粒子為氦核帶正電，由左手定則知向上偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；β粒子是帶負(fù)電的電子，應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D正確。3．(黃石市有色一中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期中)一質(zhì)量為M的礦石中含有放射性元素钚，其中钚238的質(zhì)量為m，已知钚的半衰期為88年，那么下列說(shuō)法中正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140498)()A．經(jīng)過(guò)176年后，這塊礦石中基本不再含有钚B．經(jīng)過(guò)176年后，原來(lái)含有钚元素的原子核有eq\f(m,4)發(fā)生了衰變C．經(jīng)過(guò)264年后，钚元素的質(zhì)量還剩eq\f(m,8)D．經(jīng)過(guò)88年后該礦石的質(zhì)量剩下eq\f(m,2)答案：C解析：半衰期表示有一半原子核發(fā)生衰變的時(shí)間，經(jīng)過(guò)176年后，也就是2個(gè)半衰期，則還剩eq\f(m,4)質(zhì)量的原子核沒有發(fā)生衰變，故A、B錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)264年后，也就是3個(gè)半衰期，钚元素的質(zhì)量還剩eq\f(m,8)，故C正確；經(jīng)過(guò)88年后該礦石的質(zhì)量不變，只是其中钚238的質(zhì)量變成eq\f(m,2)，故D錯(cuò)誤。故選C。4．若用大寫字母代表原子核，E經(jīng)α衰變成為F，再經(jīng)β衰變成為G，再經(jīng)α衰變成為H。上述系列衰變可記為下式：Eeq\o(→,\s\up7(α))Feq\o(→,\s\up7(β))Geq\o(→,\s\up7(α))H另一系列衰變?nèi)缦拢篜eq\o(→,\s\up7(β))Qeq\o(→,\s\up7(β))Req\o(→,\s\up7(α))S已知P和F是同位素，則eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140499)()A．Q和G是同位素，R和H是同位素B．R和E是同位素，S和F是同位素C．R和E是同位素，S和H是同位素D．Q和E是同位素，R和F是同位素答案：B解析：由于P和F是同位素，設(shè)它們的質(zhì)子數(shù)為n，則其他各原子核的質(zhì)子數(shù)可分別表示如下：n＋2Eeq\o(→,\s\up7(α))nFeq\o(→,\s\up7(β))n＋1Geq\o(→,\s\up7(α))n－1HnPeq\o(→,\s\up7(β))n＋1Qeq\o(→,\s\up7(β))n＋2Req\o(→,\s\up7(α))nS由此可以看出R和E是同位素，S和F是同位素，Q和G是同位素。5．一個(gè)靜止在磁場(chǎng)中的放射性同位素原子核eq\o\al(30,15)P，放出一個(gè)正電子后變成原子核eq\o\al(30,14)Si，下列各圖中近似反映正電子和Si核軌跡的圖是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140500)()答案：B解析：把放出的正電子和衰變生成物Si核看成一個(gè)系統(tǒng)，衰變過(guò)程中系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，放出的正電子的運(yùn)動(dòng)方向跟Si核的運(yùn)動(dòng)方向一定相反，且由于它們都帶正電，在洛倫茲力作用下一定形成兩個(gè)外切圓的軌跡，選項(xiàng)C、D錯(cuò)。因?yàn)橛陕鍌惼澚μ峁┫蛐牧?，即qvB＝meq\f(v2,r)，所以半徑r＝eq\f(mv,qB)。衰變時(shí)，放出的正電子獲得的動(dòng)量大小與反沖核Si的動(dòng)量大小相等，因此在同一個(gè)磁場(chǎng)中正電子和Si核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與它們的電量成反比，即eq\f(re,rSi)＝eq\f(qSi,qe)＝14，可見正電子運(yùn)動(dòng)形成的圓的半徑較大。故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。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＋Q1eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(15,7)N→eq\o\al(12,6)C＋X＋Q2方程式中Q1、Q2表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量見下表：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/u以下推斷正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140501)()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答案：B解析：本題主要考查核反應(yīng)方程及質(zhì)能方程問(wèn)題，由電荷數(shù)守恒及質(zhì)量數(shù)守恒可知X應(yīng)為eq\o\al(4,2)He，所以A、C錯(cuò)。由質(zhì)量虧損多少可知Q2>Q1，所以B正確，D錯(cuò)，正確答案為B。7．(紹興一中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期末)下列關(guān)于核反應(yīng)及衰變的表述正確的有eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140502)()A．eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是輕核聚變B．X＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H中，X表示eq\o\al(3,2)HeC．半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)D．β衰變中產(chǎn)生的β射線實(shí)際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的答案：AC解析：根據(jù)反應(yīng)方程中的守恒量可判B錯(cuò)；半衰期與原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，C正確；β衰變是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子而產(chǎn)生的，D錯(cuò)。8．一個(gè)質(zhì)子以×107m/s的速度撞入一個(gè)孤立的靜止鋁原子核后被俘獲，鋁原子核變?yōu)楣柙雍?，已知鋁原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的27倍，硅原子核的質(zhì)量是質(zhì)子的28倍。則下列判斷中正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140503)()A．核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)SiB．核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,14)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(27,14)Si＋eq\o\al(1,0)nC．硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為107D．硅原子核速度的數(shù)量級(jí)為105答案：AD解析：核反應(yīng)方程為eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)Si，由動(dòng)量守恒定律得m××107＝28mv′，解得v′＝5×105m/s，因此選項(xiàng)A、D正確。9．核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會(huì)中已不可缺少，我國(guó)在完善核電安全基礎(chǔ)上將加大核電站建設(shè)。核泄漏中的钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細(xì)胞基因，提高患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。已知钚的一種同位素eq\o\al(239,94)Pu的半衰期為24100年，其衰變方程為eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140504)()A．X原子核中含有92質(zhì)子B．100個(gè)eq\o\al(239,94)Pu經(jīng)過(guò)24100年后一定還剩余50個(gè)C．由于衰變時(shí)釋放巨大能量，根據(jù)E＝mc2，衰變過(guò)程總質(zhì)量增加D．衰變發(fā)出的γ射線是波長(zhǎng)很短的光子，具有很強(qiáng)的穿透能力答案：AD解析：根據(jù)“電荷數(shù)”守恒，可知A選項(xiàng)正確；半衰期是對(duì)大量原子的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，所以B錯(cuò)；放出能量質(zhì)量減少，C錯(cuò)；γ光子穿透能力很強(qiáng)，D正確。10．(江西九江一中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期中)下列四幅圖的有關(guān)說(shuō)法中正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140505)()A．甲圖中，球m1以速度v碰靜止球m2，若兩球質(zhì)量相等，碰后m2的速度一定為vB．乙圖中，在光顏色保持不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大C．丙圖中，射線甲由電子組成，射線乙為電磁波，射線丙由α粒子組成D．丁圖中，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核的裂變答案：BD解析：甲圖中，兩球碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒，碰撞過(guò)程機(jī)械能不增加，如果兩球質(zhì)量相等，則碰撞后m2的速度不大于v，故A錯(cuò)誤；乙圖中，圖中光的顏色保持不變的情況下，光照越強(qiáng)，光電子數(shù)目越多，則飽和光電流越大，故B正確；丙圖中，由左手定則可知，甲帶正電，則甲射線由α粒子組成，乙不帶電，射線乙是γ射線，丙射線粒子帶負(fù)電，則丙射線由電子組成，故C錯(cuò)誤；圖丁中鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于重核裂變，故D正確，故選B、D。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共2小題，每小題7分，共14分。把答案直接填在橫線上)11．潮汐能屬于無(wú)污染能源，但能量的轉(zhuǎn)化率較低，相比之下，核能是一種高效的能源。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140506)(1)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________。(2)核反應(yīng)堆中的核廢料具有很強(qiáng)的放射性，目前常用的處理方法是將其裝入特制的容器中，然后()A．沉入海底 B．放至沙漠C．運(yùn)到月球 D．深埋地下(3)圖丙是用來(lái)監(jiān)測(cè)工作人員受到輻射情況的胸章，通過(guò)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(shí)，結(jié)合圖乙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(shí)，答案：(1)混凝土(2)D(3)βγ(或β和γ)12．(1)在核反應(yīng)eq\o\al(1,0)n＋X→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He＋ΔE過(guò)程中，X是未知核。由核反應(yīng)知識(shí)可以確定X核為________。若eq\o\al(1,0)n、X核、eq\o\al(3,1)H和eq\o\al(4,2)He的靜止質(zhì)量分別為m1、mX、m3和m4，則ΔE的值為________。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140507)(2)核能、風(fēng)能等新能源是近年來(lái)能源發(fā)展的重點(diǎn)方向之一，與煤、石油等傳統(tǒng)能源相比較，核能具有的優(yōu)點(diǎn)是________________，缺點(diǎn)是________________。(3)有一座城市，經(jīng)常受到大風(fēng)和風(fēng)沙的侵?jǐn)_。為了合理使用新能源，計(jì)劃建造風(fēng)能發(fā)電站或太陽(yáng)能發(fā)電站。請(qǐng)用物理學(xué)知識(shí)，指出建造________類型的發(fā)電站更合適，理由是______________________________。答案：(1)eq\o\al(6,3)Li[m1＋mX－(m3＋m4)]c2(2)見解析(3)見解析解析：(1)核反應(yīng)方程遵循電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，由此可判斷X核為eq\o\al(6,3)Li，核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損Δm＝m1＋mX－(m3＋m4)，所以ΔE＝Δmc2＝[m1＋mX－(m3＋m4)]c2。(2)優(yōu)點(diǎn)：核裂變產(chǎn)生的能源比使用煤和石油更加清潔、產(chǎn)能更多。缺點(diǎn)：核裂變反應(yīng)造成的核廢料具有放射性，難處理；建造成本高。(3)建風(fēng)能發(fā)電站比較合理理由：在使用風(fēng)能發(fā)電時(shí)，根據(jù)能量守恒知識(shí)，風(fēng)能一方面轉(zhuǎn)化為電能，另一方面可以減弱風(fēng)速，減小對(duì)城市的破壞。三、論述·計(jì)算題(共4小題，共46分。解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13．(10分)一小瓶含有放射性同位素的液體，它每分鐘衰變6000次，若將它注射到一位病人的血管中，15h后從該病人身上抽取10mL血液，測(cè)得血樣每分鐘衰變2次。已知這種同位素的半衰期為5h，此病人全身血液總量為多少L。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140508)答案：解析：兩次測(cè)量的時(shí)間間隔為15h，即3個(gè)半衰期。第一次測(cè)量時(shí)每分鐘衰變6000次，3個(gè)半衰期后，每分鐘衰變次數(shù)應(yīng)為eq\f(6000,23)＝750(次)，現(xiàn)10mL血液中每分鐘衰變2次，故血液總量應(yīng)是eq\f(750,2)×10mL＝3750mL＝3.75L。14．(11分)(浙江溫州十校聯(lián)合體2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期末)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的eq\o\al(6,3)Li核俘獲一個(gè)運(yùn)動(dòng)方向垂直于磁場(chǎng)速度大小為×104m/s的中子，若發(fā)生核反應(yīng)后只產(chǎn)生了兩個(gè)新粒子，其中一個(gè)粒子為氦核(eq\o\al(4,2)He)。反應(yīng)前后各粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，核與另一種未知新粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為40:3。則：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140509)(1)寫出此核反應(yīng)的方程式；(2)求產(chǎn)生的未知新粒子的速度。答案：(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H(2)1×103m/s方向與中子速度方向相反解析：(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H(2)設(shè)中子(eq\o\al(1,0)n)、氦核(eq\o\al(4,2)He)、氘核(eq\o\al(3,1)H)的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，速度分別為v1、v2、v3，由動(dòng)量守恒定律得：m1v1＝m2v2＋m3v3設(shè)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，由qvB＝meq\f(v2,r)，得r＝eq\f(mv,qB)因eq\f(r2,r3)＝eq\f(40,3)，可得：v2＝20v3由徑跡圖象可知v2與v1同向，v3與v1反向，即m1v1＝20m2v3－m3v得v3＝1×10315．(12分)已知鈾235核裂變時(shí)的核反應(yīng)方程為eq\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，一個(gè)鈾235核裂變時(shí)，能釋放200MeV的能量，則1kg鈾完全裂變能釋放多少能量？相當(dāng)于多少噸燃燒值為×107J/kg的煤所放出的能量？eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140510)答案：×1013J2789t解析：首先求出1kg鈾235中含有的原子核數(shù)，然后即可根據(jù)已知求解。1kg鈾235中含有的原子核數(shù)為eq\f(1000,235)××1023個(gè)＝×1024個(gè)。每個(gè)鈾核裂變能放出200MeV的能量，則1kg鈾核裂變能釋放ΔE＝×1024×200MeV＝×1026MeV＝×1032××10－19J＝×1013J，設(shè)與1kg鈾235相當(dāng)?shù)牡膬?yōu)質(zhì)煤的質(zhì)量為m，則有m＝eq\f×1013,×107)kg＝×106kg＝2789t。16．(13分)(紹興一中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期末)1996年清華大學(xué)和香港大學(xué)的學(xué)生合作研制了太陽(yáng)能汽車，該車是以太陽(yáng)能電池將所接受的太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為電能而提供給電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)的。已知車上太陽(yáng)能電池接收太陽(yáng)光能的板面面積為8m2，正對(duì)太陽(yáng)能產(chǎn)生120V的電壓，并對(duì)車上的電