2019-2020學(xué)年高中物理第3章原子核與放射性章末過(guò)關(guān)檢測(cè)三魯科版選修3-5

PAGEPAGE6章末過(guò)關(guān)檢測(cè)(三)(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)eq\a\vs4\al(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)．eq\a\vs4\al(2.)下列核反應(yīng)方程中，屬于α衰變的是()A.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HB.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeC.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nD.eq\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．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D.eq\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．eq\a\vs4\al(4.)下列說(shuō)法正確的是()A．α射線與γ射線都是電磁波B．β射線為原子的核外電子電離后形成的電子流C．用加溫、加壓或改變其化學(xué)狀態(tài)的方法都不能改變?cè)雍怂プ兊陌胨テ贒．原子核經(jīng)過(guò)衰變生成新核，則新核的質(zhì)量數(shù)總等于原核的質(zhì)量數(shù)解析：選C.α射線為粒子流，γ射線為電磁波，故A錯(cuò)誤；β射線來(lái)自原子核內(nèi)部，不是核外電子電離產(chǎn)生的，故B錯(cuò)誤；據(jù)放射性元素的衰變規(guī)律可知C項(xiàng)正確；由衰變的規(guī)律可知D項(xiàng)錯(cuò)誤．eq\a\vs4\al(5.)日本福島核電站泄漏事故中釋放出大量的碘131，碘131是放射性同位素，衰變時(shí)會(huì)發(fā)出β射線與γ射線，碘131被人攝入后，會(huì)危害身體健康，由此引起了全世界的關(guān)注．下面關(guān)于核輻射的相關(guān)知識(shí)，說(shuō)法正確的是()A．人類可以通過(guò)改變外部環(huán)境來(lái)改變碘131衰變的快慢B．碘131的半衰期為8.3天，則4個(gè)碘原子核經(jīng)16.6天后就一定剩下一個(gè)原子核C．β射線與γ射線都是電磁波，但γ射線穿透本領(lǐng)比β射線強(qiáng)D．碘131發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的解析：選D.半衰期是原子核固有的，人類無(wú)法通過(guò)改變外部環(huán)境來(lái)改變碘131衰變的快慢，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；半衰期是大量原子核統(tǒng)計(jì)得出的，對(duì)少量原子核不適用，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；β射線是高速電子流，γ射線是電磁波，γ射線穿透本領(lǐng)比β射線強(qiáng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；碘131發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，選項(xiàng)D正確．eq\a\vs4\al(6.)靜止eq\o\al(218,84)Po核發(fā)生α衰變，放射出的α粒子的動(dòng)能為Ek1，衰變后產(chǎn)生的新核的動(dòng)能為Ek2，則Ek1∶Ek2的值為()A．107∶2 B．2∶107C．1∶82 D．41∶2解析：選A.衰變過(guò)程質(zhì)量數(shù)守恒，動(dòng)量也守恒，則α粒子的質(zhì)量與新核質(zhì)量之比m1∶m2＝2∶107.由p＝mv及Ek＝eq\f(1,2)mv2得，Ek＝eq\f(p2,2m)，則Ek1∶Ek2＝107∶2，A正確．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)eq\a\vs4\al(7.)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()A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(10,4)BeB.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(14,5)BC.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)ND.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(12,5)B解析：選BD.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，B、D項(xiàng)正確．eq\a\vs4\al(8.)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(guò)對(duì)目前發(fā)現(xiàn)最古老的巖石中鈾和鉛含量來(lái)推算．測(cè)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(duì)含量隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示，圖中N為鈾238的原子數(shù)，N0為鈾和鉛的總原子數(shù)．由此可以判斷出()A．鈾238的半衰期為90億年B．地球的年齡大致為45億年C．被測(cè)定的巖石樣品在90億年時(shí)鈾、鉛原子數(shù)之比約為1∶3D．被測(cè)定的巖石樣品在90億年時(shí)鈾、鉛原子數(shù)之比約為1∶2解析：選BC.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，由圖象eq\f(N,N0)＝eq\f(1,2)時(shí)時(shí)間為45億年，即是半衰期也是地球的大致年齡，故B正確，A錯(cuò)誤；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，所以C正確，D錯(cuò)誤．eq\a\vs4\al(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．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()A.eq\o\al(234,91)Pa沒(méi)有放射性B.eq\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)D.eq\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)子而放出的，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，故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)eq\a\vs4\al(11.)(10分)一個(gè)原子核A經(jīng)過(guò)5次α衰變，成為B，再經(jīng)過(guò)4次β衰變成為C，則核A的質(zhì)子數(shù)比核C的質(zhì)子數(shù)多幾個(gè)？核A的中子數(shù)比核C的中子數(shù)多幾個(gè)？解析：A到C的核反應(yīng)方程為：eq\o\al(y,x)Aeq\o(→,\s\up7(5α))eq\a\vs4\al(eq\o\al(y－20,x－10))Beq\o(→,\s\up7(4β))eq\a\vs4\al(eq\o\al(y－20,x－10＋4))C因此A的質(zhì)子數(shù)比C多6個(gè)，A的中子數(shù)比C多14個(gè)．答案：6個(gè)14個(gè)12．(14分)已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核質(zhì)量數(shù)是226.試問(wèn)：(1)鐳核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別是多少？(2)鐳核的核電荷數(shù)和所帶電荷量是多少？(3)eq\o\al(228,88)Ra是鐳的一種同位素，讓eq\o\al(226,88)Ra和eq\o\al(228,88)Ra以相同速度垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們的運(yùn)動(dòng)軌道半徑之比是多少？解析：(1)鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為88，中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A和質(zhì)子數(shù)Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138.(2)鐳核的核電荷數(shù)Z＝88，鐳核所帶電核量為Q＝Ze＝88×1.6×10－19C＝1.408×10－17C.(3)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力充當(dāng)向心力，故有qvB＝meq\f(v2,r)，解得r＝eq\f(mv,qB).兩種同位素具有相同的核電荷數(shù)，但質(zhì)量數(shù)不同，故eq\f(r226,r228)＝eq\f(226,228)＝eq\f(113,114).答案：(1)88138(2)881.408×10－17C(3)eq\f(113,114)eq\a\vs4\al(13.)(16分)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)原來(lái)靜止的原子核，由于放出一個(gè)α粒子，結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓的徑跡照片(如圖所示)，今測(cè)得兩個(gè)相切圓半徑之比44∶1，求：(1)這個(gè)原子核原來(lái)所含的質(zhì)子數(shù)是多少？(2)圖中哪一個(gè)圓是α粒子的徑跡．(說(shuō)明理由)解析：(1)設(shè)衰變后新生核的電荷量為q1，α粒子的電荷量為q2＝2e，它們的質(zhì)量分別為m1