高中物理新教材同步選擇性必修第三冊(cè) 第5章 培優(yōu)提升練

培優(yōu)提升練一、選擇題1．(2020·安徽高二月考)2020年1月10日，中國(guó)核潛艇之父黃旭華獲國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)，他為核潛艇研制和跨越式發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)．物理學(xué)史上許多物理學(xué)家的科學(xué)研究推動(dòng)了人類文明的進(jìn)程，下列說(shuō)法正確的是()A．1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象揭開(kāi)原子核內(nèi)部信息，認(rèn)為原子核是可分的，從原子核內(nèi)部釋放的射線有α射線、β射線、X射線、γ射線B．湯姆孫通過(guò)α粒子轟擊鈹核(eq\o\al(9,4)Be)獲得碳核(eq\o\al(12,

6)C)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中子C．玻爾理論成功解釋了大量原子光譜規(guī)律，其局限性在于保留了經(jīng)典粒子的觀念D．盧瑟福預(yù)言了中子的存在，查德威克通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中子答案D解析1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象揭開(kāi)原子核內(nèi)部信息，認(rèn)為原子核是可分的，從原子核內(nèi)部釋放的射線有α射線、β射線和γ射線，沒(méi)有X射線，A錯(cuò)誤；查德威克通過(guò)α粒子轟擊鈹核(eq\o\al(9,4)Be)獲得碳核(eq\o\al(12,

6)C)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中子，B錯(cuò)誤；玻爾理論只成功解釋了氫原子光譜規(guī)律，其局限性在于保留了經(jīng)典粒子的觀念，C錯(cuò)誤；盧瑟福預(yù)言了中子的存在，查德威克通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中子，D正確．2．(2020·浙江1月選考)下列說(shuō)法正確的是()A．α射線的穿透能力比γ射線強(qiáng)B．天然放射現(xiàn)象說(shuō)明原子具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)C．核聚變中平均每個(gè)核子放出的能量比裂變中平均每個(gè)核子的小D．半衰期跟放射性元素以單質(zhì)或化合物形式存在無(wú)關(guān)答案D3．(多選)(2020·全國(guó)卷Ⅰ)下列核反應(yīng)方程中，X1、X2、X3、X4代表α粒子的有()A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(1,0)n＋X1B.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(1,0)n＋X2C.eq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,

56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3X3D.eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(6,3)Li→eq\o\al(3,1)H＋X4答案BD解析eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(3,2)He，A錯(cuò)．eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(4,2)He，B對(duì)．eq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,

56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，C錯(cuò)．eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(6,3)Li→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He，D對(duì)．4．(2020·上海市南洋模范中學(xué)高二月考)有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石會(huì)釋放出放射性氣體氡，而氡會(huì)發(fā)生一系列的放射性衰變，放出α、β、γ射線，下列說(shuō)法正確的是()A．γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力也最強(qiáng)B．發(fā)生α衰變時(shí)，生成核與原來(lái)的原子核相比，中子數(shù)減少了4C．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子而產(chǎn)生的D．氡的半衰期為3.8天，若取4個(gè)氡原子核，經(jīng)7.6天后就一定剩下一個(gè)氡原子核答案C解析γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱，A錯(cuò)誤；發(fā)生α衰變時(shí)，生成核與原來(lái)的原子核相比，質(zhì)量數(shù)減少了4，質(zhì)子數(shù)減少了2，所以中子數(shù)減少了2，B錯(cuò)誤；β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子而產(chǎn)生的，C正確；半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，研究個(gè)別原子核無(wú)意義，D錯(cuò)誤．5.(2020·承德市第一中學(xué)高二月考)原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)的關(guān)系如圖1所示，核子組合成原子核時(shí)()圖1A．小質(zhì)量數(shù)的原子核平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大B．中等質(zhì)量數(shù)的原子核平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大C．大質(zhì)量數(shù)的原子核平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大D．不同質(zhì)量數(shù)的原子核平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損相同答案B解析由題圖可知，中等質(zhì)量數(shù)的原子核的比結(jié)合能最大，因此中等質(zhì)量數(shù)的核子的平均質(zhì)量最小，中等質(zhì)量數(shù)的核子組合成原子核時(shí)質(zhì)量虧損最大，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．6．(多選)(2020·福建高二期末)2018年8月23日，我國(guó)“十一五”期間重點(diǎn)建設(shè)的十二大科學(xué)裝置之首——“中國(guó)散裂中子源”項(xiàng)目，正式投入運(yùn)行，這標(biāo)志著我國(guó)成為繼英美日三國(guó)之后，第四個(gè)擁有散裂中子源的國(guó)家．散裂中子源除了在科學(xué)研究方面有極為重要作用外，其產(chǎn)生的中子還能用來(lái)治療癌癥．下列關(guān)于中子的說(shuō)法正確的是()A．盧瑟福用α粒子轟擊eq\o\al(9,4)Be，產(chǎn)生eq\o\al(12,

6)C，發(fā)現(xiàn)了中子B．放射性β射線的實(shí)質(zhì)是高速中子流，可用于醫(yī)學(xué)的放射治療C．氘核聚變反應(yīng)會(huì)釋放出能量，其核反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)nD．核電站可通過(guò)控制中子數(shù)目來(lái)控制核反應(yīng)劇烈程度答案CD解析查德威克用α粒子轟擊鈹核，發(fā)現(xiàn)了中子；盧瑟福發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故A錯(cuò)誤．放射性β射線的實(shí)質(zhì)是高速電子流，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；氘核聚變反應(yīng)會(huì)釋放出能量，其核反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n，選項(xiàng)C正確；核電站可通過(guò)控制中子數(shù)目來(lái)控制核反應(yīng)劇烈程度，選項(xiàng)D正確．7．(多選)核電站的核能來(lái)源于eq\o\al(235,

92)U核的裂變，下列說(shuō)法中正確的是()A．反應(yīng)后的核廢料已不具有放射性，不需要進(jìn)一步處理B.eq\o\al(235,

92)U的一種可能的裂變是變成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核，如eq\o\al(139,

54)Xe和eq\o\al(95,38)Sr，反應(yīng)方程式為eq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,

54)Xe＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(235,

92)U原子核中有92個(gè)質(zhì)子、143個(gè)中子D．一個(gè)eq\o\al(235,

92)U核裂變的質(zhì)量虧損為Δm＝0.2155u，則釋放的核能約是201MeV答案BCD解析反應(yīng)后的核廢料仍然具有放射性，需要進(jìn)一步處理，故A錯(cuò)誤；發(fā)生核反應(yīng)的過(guò)程滿足電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，可判斷B正確；92為U元素的質(zhì)子數(shù)，中子數(shù)為：235－92＝143，≈201MeV，故D正確．8．(多選)(2020·全國(guó)卷Ⅲ)1934年，約里奧—居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔，首次產(chǎn)生了人工放射性同位素X，反應(yīng)方程為：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→X＋eq\o\al(1,0)n.X會(huì)衰變成原子核Y，衰變方程為X→Y＋eq\o\al(0,1)e，則()A．X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等B．X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)少1C．X的電荷數(shù)比eq\o\al(27,13)Al的電荷數(shù)多2D．X的質(zhì)量數(shù)與eq\o\al(27,13)Al的質(zhì)量數(shù)相等答案AC解析發(fā)生核反應(yīng)前后滿足質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，則可判斷X的質(zhì)量數(shù)與Y的質(zhì)量數(shù)相等，X的電荷數(shù)比Y的電荷數(shù)多1，A正確，B錯(cuò)誤．X的電荷數(shù)比eq\o\al(27,13)Al的電荷數(shù)多2，X的質(zhì)量數(shù)比eq\o\al(27,13)Al的質(zhì)量數(shù)多3，C正確，D錯(cuò)誤．9．(2020·廣東省高三月考)我國(guó)新一代可控核聚變研究裝置“中國(guó)環(huán)流器二號(hào)M”(又被稱為“人造太陽(yáng)”)所發(fā)生的可控核聚變方程是eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X，已知eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H、eq\o\al(4,2)He和X的質(zhì)量分別為m1、m2、m3和m4，真空中的光速為c.下列說(shuō)法正確的是()A．X是質(zhì)子B．大亞灣核電站利用核聚變發(fā)電C．該核反應(yīng)所釋放的核能為ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2D.eq\o\al(3,1)H的比結(jié)合能大于eq\o\al(4,2)He的比結(jié)合能答案C解析由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，寫出核反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，則X為中子，故A錯(cuò)誤；大亞灣核電站利用核裂變發(fā)電，故B錯(cuò)誤；由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可知，該核反應(yīng)所釋放的核能為ΔE＝(m1＋m2－m3－m4)c2，故C正確；比結(jié)合能大的原子核穩(wěn)定，一個(gè)氘核和一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)，同時(shí)釋放能量，則eq\o\al(4,2)He更穩(wěn)定，比結(jié)合能大，故D錯(cuò)誤．10．(2020·廣東省執(zhí)信中學(xué)高二月考)我國(guó)第一代核潛艇總設(shè)計(jì)師黃旭華院士于2019年9月29日獲頒“共和國(guó)勛章”．核動(dòng)力潛艇上核反應(yīng)堆中可能的一個(gè)核反應(yīng)方程為eq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,

56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋xeq\o\al(1,0)n＋ΔE(其中ΔE為釋放出的核能)．下列說(shuō)法正確的是()A．該核反應(yīng)屬于原子核的衰變B．核反應(yīng)方程式中x＝2C．eq\o\al(235,

92)U的比結(jié)合能為eq\f(ΔE,235)D．eq\o\al(235,

92)U核的比結(jié)合能小于eq\o\al(144,

56)Ba核的比結(jié)合能答案D解析用中子轟擊鈾核的核反應(yīng)方程為原子核的裂變，故A錯(cuò)誤；由核反應(yīng)遵循質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒，可知x＝3，故B錯(cuò)誤；ΔE是該核反應(yīng)釋放的能量，不是eq\o\al(235,

92)U核的結(jié)合能，eq\o\al(235,

92)U的比結(jié)合能不等于eq\f(ΔE,235)，故C錯(cuò)誤；中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能較大，eq\o\al(235,

92)U核的比結(jié)合能小于eq\o\al(144,

56)Ba核的比結(jié)合能，故D正確．11．(多選)用質(zhì)子轟擊鋰核(eq\o\al(7,3)Li)生成兩個(gè)α粒子，以此進(jìn)行驗(yàn)證愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程的實(shí)驗(yàn)，已知質(zhì)子初動(dòng)能是0.6MeV，質(zhì)子、α粒子和鋰核的質(zhì)量分別是1.0073u、4.0015u和7.0160u．已知1u相當(dāng)于931.5MeV的能量，反應(yīng)過(guò)程中釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為新生核的動(dòng)能，則下列敘述中正確的是()A．此反應(yīng)過(guò)程質(zhì)量減少0.0103uB．生成的兩個(gè)α粒子的動(dòng)能之和是18.3MeV，與實(shí)驗(yàn)相符C．核反應(yīng)中釋放的能量是18.9MeV，與實(shí)驗(yàn)相符D．生成的兩個(gè)α粒子的動(dòng)能之和是19.5MeV，與實(shí)驗(yàn)相符答案CD解析題中所對(duì)應(yīng)的核反應(yīng)方程為eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→2eq\o\al(4,2)He，由計(jì)算可知此反應(yīng)的質(zhì)量虧損為0.0203u，所釋放的能量為931.5×0.0203MeV≈18.9MeV，故A錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)能量守恒定律可知，生成的兩個(gè)α粒子的動(dòng)能和應(yīng)為0.6MeV＋18.9MeV＝19.5MeV，故D正確，B錯(cuò)誤．12．(多選)(2020·浙江7月選考)太陽(yáng)輻射的總功率約為4×1026W，其輻射的能量來(lái)自于聚變反應(yīng)．在聚變反應(yīng)中，一個(gè)質(zhì)量為1876.1MeV/c2(c為真空中的光速)的氘核(eq\o\al(2,1)H)和一個(gè)質(zhì)量為2809.5MeV/c2的氚核(eq\o\al(3,1)H)結(jié)合為一個(gè)質(zhì)量為3728.4MeV/c2的氦核(eq\o\al(4,2)He)，并放出一個(gè)X粒子，同時(shí)釋放大約17.6MeV的能量．下列說(shuō)法正確的是()A．X粒子是質(zhì)子B．X粒子的質(zhì)量為939.6MeV/c2C．太陽(yáng)每秒因?yàn)檩椛鋼p失的質(zhì)量約為4.4×109kgD．太陽(yáng)每秒因?yàn)檩椛鋼p失的質(zhì)量約為17.6MeV/c2答案BC解析該聚變反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，X為中子，故A錯(cuò)誤；該核反應(yīng)中質(zhì)量的減少量Δm1＝17.6MeV/c2，由質(zhì)能方程知，m氘＋m氚＝m氦＋mX＋Δm1，代入數(shù)據(jù)知1876.1MeV/c2＋2809.5MeV/c2＝3728.4MeV/c2＋mX＋17.6MeV/c2，故mX＝939.6MeV/c2，故B正確；太陽(yáng)每秒輻射能量ΔE＝PΔt＝4×1026J，由質(zhì)能方程知Δm＝eq\f(ΔE,c2)，故太陽(yáng)每秒因?yàn)檩椛鋼p失的質(zhì)量Δm＝eq\f(4×1026,3×1082)kg≈4.4×109kg，故C正確；因?yàn)棣＝4×1026J＝eq\f(4×1026,1.6×10－19)eV＝2.5×1045eV＝2.5×1039MeV，則太陽(yáng)每秒因?yàn)檩椛鋼p失的質(zhì)量為Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝2.5×1039MeV/c2，故D錯(cuò)誤．13．(2020·全國(guó)卷Ⅱ)氘核eq\o\al(2,1)H可通過(guò)一系列聚變反應(yīng)釋放能量，其總效果可用反應(yīng)式6eq\o\al(2,1)H→2eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n＋43.15MeV表示．海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核約為1.0×1022個(gè)，若全都發(fā)生聚變反應(yīng)，其釋放的能量與質(zhì)量為M的標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時(shí)釋放的熱量相等；已知1kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放的熱量約為2.9×107J，1MeV＝1.6×10－13J，則M約為()A．40kg B．100kgC．400kg D．1000kg答案C解析根據(jù)核反應(yīng)方程式，6個(gè)氘核聚變反應(yīng)可釋放出43.15MeV的能量，1kg海水中的氘核反應(yīng)釋放的能量為E＝eq\f(1.0×1022,6)×43.15MeV≈7.19×1022MeV≈1.15×1010J，則相當(dāng)于燃燒的標(biāo)準(zhǔn)煤的質(zhì)量為M＝eq\