2024春新教材高中物理第5章原子與原子核達標檢測卷粵教版選擇性必修第三冊

第五章達標檢測卷(考試時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8～10題有多項符合題目要求．)1．下面列出的是一些核反應方程式：eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋X；eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋Y；eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋Z．其中()A．X是質(zhì)子，Y是中子，Z是正電子B．X是正電子，Y是中子，Z是質(zhì)子C．X是正電子，Y是質(zhì)子，Z是中子D．X是中子，Y是正電子，Z是質(zhì)子【答案】B【解析】依據(jù)核反應的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)為1，則X為正電子；Y的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，為中子；Z的質(zhì)量數(shù)為1,電荷數(shù)為1，為質(zhì)子．故選B．2．下列關(guān)于原子核的敘述，正確的是()A．居里夫人通過α粒子轟擊鋁原子核，首次發(fā)覺了中子B．核反應堆中的“慢化劑”是為了減慢反應速度，防止反應過于猛烈C．輕核聚變過程中，會有質(zhì)量虧損，要釋放能量D．原子核的質(zhì)量越大，比結(jié)合能就越小【答案】C【解析】查德威克在α粒子轟擊鈹核試驗中發(fā)覺了中子，故A錯誤；核反應堆中的“慢化劑”是減慢中子速度，故B錯誤；輕核聚變過程中，會有質(zhì)量虧損，由愛因斯坦質(zhì)能方程可知，要釋放能量，故C正確；比結(jié)合能為結(jié)合能與核子數(shù)的比值，則原子核的質(zhì)量越大，比結(jié)合能不肯定越小，故D錯誤．3．科研人員正在研制一種新型鎳銅電池，它采納半衰期長達100年的放射性同位素鎳(eq\o\al(63,28)Ni)和銅作為電池的正負極，利用鎳63發(fā)生β衰變釋放電子給銅片，為負載供應電能．下列說法正確的是()A．鎳63的β衰變方程為eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(64,29)CuB．β衰變釋放的電子是核內(nèi)eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(1,1)H所產(chǎn)生的C．提高溫度，增大壓強可以變更鎳63的半衰期D．經(jīng)過200年該電池中的鎳將全部變成其他金屬【答案】B【解析】依據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知鎳63的裂變方程是eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(63,29)Cu，故A錯誤；β衰變所釋放的電子是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子，故B正確；放射性物質(zhì)的半衰期由原子核內(nèi)部因素確定，與原子核所處的物理環(huán)境和化學狀態(tài)無關(guān)，故C錯誤；采納半衰期長達100年的放射性同位素鎳63，經(jīng)過200年，是經(jīng)過兩個半衰期，轉(zhuǎn)變1－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(2)＝eq\f(3,4)，即只有四分之三的鎳轉(zhuǎn)化為其他金屬，故D錯誤．故選B．4．下列說法正確的是()A．結(jié)合能越大的原子核肯定越穩(wěn)定B．核力存在于原子核內(nèi)隨意兩個核子之間C．發(fā)生鏈式反應的一個條件是鈾塊的體積必需達到臨界體積D．一個原子核發(fā)生一次α衰變，新核相對于原來的原子核，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都削減2【答案】C【解析】描述原子核穩(wěn)定性的是比結(jié)合能，比結(jié)合能越大的原子核肯定越穩(wěn)定，故A錯誤；核力是短距力，兩個核子須要處在肯定距離內(nèi)才會有核力，故B錯誤；發(fā)生鏈式反應的條件是裂變物質(zhì)的體積必需大于或等于臨界體積，或裂變物質(zhì)的質(zhì)量必需大于或等于臨界質(zhì)量，故C正確；α粒子的質(zhì)量數(shù)為4，核電荷數(shù)為2，一個原子核發(fā)生一次α衰變，新核相對于原來的原子核，質(zhì)量數(shù)削減4和電荷數(shù)削減2，故D錯誤．5．一個eq\o\al(238,92)U核衰變?yōu)橐粋€eq\o\al(206,82)Pb核的過程中，發(fā)生了m次α衰變和n次β衰變，則m、n的值分別為()A．8、6 B．6、8C．4、8 D．8、4【答案】A【解析】在α衰變的過程中，電荷數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)少4，在β衰變的過程中，電荷數(shù)多1，有2m－n＝10，4m＝32，解得m＝8，n＝6，故A正確，B、C、D錯誤．6．如圖所示為盧瑟福α粒子散射試驗裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉(zhuǎn)動，通過顯微鏡前相連的熒光屏可視察α粒子在各個角度的散射狀況．下列說法正確的是()A．在圖中的A、B兩位置分別進行視察，相同時間內(nèi)視察到屏上的閃光次數(shù)一樣多B．在圖中的B位置進行視察，屏上視察不到任何閃光C．盧瑟福選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶，視察到的試驗結(jié)果基本相像D．α粒子發(fā)生散射的主要緣由是α粒子撞擊到金原子后產(chǎn)生的反彈【答案】C【解析】放在A位置時，相同時間內(nèi)視察到屏上的閃光次數(shù)應最多，說明大多數(shù)射線基本不偏折，可知金箔原子內(nèi)部很空曠，故A錯誤；放在B位置時，相同時間內(nèi)視察到屏上的閃光次數(shù)較少，說明較少射線發(fā)生偏折，可知原子內(nèi)部帶正電的體積小，故B錯誤；選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶，視察到的試驗結(jié)果基本相像，故C正確；α粒子發(fā)生散射的主要緣由是α粒子受到金原子庫侖力作用，且金原子質(zhì)量較大，從而出現(xiàn)的反彈，故D錯誤．7．一個氫原子從量子數(shù)n＝2的能級躍遷到量子數(shù)n＝3的能級，該氫原子()A．汲取光子，能量增加 B．放出光子，能量削減C．放出光子，能量增加 D．汲取光子，能量削減【答案】A【解析】一個氫原子在一個定態(tài)具有的能量是電子圓周運動的動能和勢能之和，能量為E＝eq\f(E1,n2)，E1＝－13.6eV，可知量子數(shù)越大，能量越高，故氫原子從低能級向高能級躍遷要汲取光子，而能量增加；故選A．8．活體生物由于須要呼吸，其體內(nèi)的14C含量大致不變，死后停止呼吸，體內(nèi)的14C含量起先削減．由于碳元素在自然界的各種核素的比例始終都很穩(wěn)定，人們可通過測定古木的14C含量，來估計它的也許年齡，這種方法稱之為碳14定年法．14C衰變?yōu)?4N的半衰期約為5730年，某古木樣品中14C的比例約為現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一．下列說法正確的是()A．該古木的年齡約為5730年B．14C與14N具有相同的中子數(shù)C．14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線D．上升古木樣品所處環(huán)境的溫度將加速14C的衰變【答案】AC【解析】設原來14C的質(zhì)量為M0，衰變后剩余質(zhì)量為M，則有M＝M0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(n)其中n為發(fā)生半衰期的次數(shù)，由題意可知剩余質(zhì)量為原來的eq\f(1,2)，故n＝1，所以死亡時間為5730年，故A正確；14C的中子數(shù)是8個，14N的中子數(shù)是7個，故B錯誤；14C衰變?yōu)?4N的過程中質(zhì)量數(shù)沒有變更，而核電荷數(shù)增加1，是14C中的一個中子變成了一個質(zhì)子和一個電子，放出β射線，故C正確；放射元素的半衰期與物理環(huán)境以及化學環(huán)境無關(guān)，故D錯誤．9．下面有四個核反應方程．①eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(95,38)Sr＋eq\o\al(138,54)Xe＋3x1②eq\o\al(2,1)H＋x2→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n③eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋x3④eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(27,13)Al＋x4下列說法正確的是()A．①是核聚變 B．x2為eq\o\al(2,1)HC．③是核裂變 D．x4為eq\o\al(1,1)H【答案】BD【解析】依據(jù)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)守恒可知x1的質(zhì)量數(shù)為eq\f(235＋1－95－138,3)＝1而質(zhì)子數(shù)為eq\f(92－38－54,3)＝0，所以x1是eq\o\al(1,0)n，①是核裂變反應，故A錯誤；依據(jù)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)守恒可知x2的質(zhì)量數(shù)為3＋1－2＝2而質(zhì)子數(shù)為2－1＝1，所以x2是eq\o\al(2,1)H，故B正確；依據(jù)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)守恒可知x3的質(zhì)量數(shù)為238－234＝4，而質(zhì)子數(shù)為92－90＝2，所以x3是eq\o\al(4,2)He，③是α衰變，故C錯誤；依據(jù)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)守恒可知x4的質(zhì)量數(shù)為24＋4－27＝1而質(zhì)子數(shù)為12＋2－13＝1，所以x4是eq\o\al(1,1)H，故D正確．10．下列說法正確的是()A．輕核聚變反應方程eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X中，X表示中子B．eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)n是鈾核裂變的一種反應方程C．放射性元素與不同的元素形成化合物，其半衰期不同D．比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越堅固，原子核越穩(wěn)定【答案】AD【解析】輕核聚變反應方程eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X中，X的質(zhì)量數(shù)為m＝2＋3－4＝1，電荷數(shù)z＝1＋1－2＝0，故X表示中子，故A正確；鈾核裂變的一種核反應方程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，故B錯誤；放射性元素的半衰期由原子核自身內(nèi)部因素確定，與物質(zhì)處于單質(zhì)還是化合物無關(guān)，故C錯誤；比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合的越堅固，原子核越穩(wěn)定，故D正確．二、非選擇題(本題共4小題，共40分)11．(11分)熱核反應在宇宙中時時刻刻地進行著．太陽就是一個巨大的熱核反應堆，太陽的主要成分是氫，太陽的中心溫度使氫核聚變成氦核的反應不停地進行著，不斷地放出能量．太陽在“核燃燒”的過程中“體重”不斷減輕．(1)太陽內(nèi)部的熱核反應中4個質(zhì)子聚變?yōu)?個氦核eq\o\al(4,2)He，請寫出核反應方程．(2)若質(zhì)子、氦核、正電子的靜止質(zhì)量分別為mp＝1.6726×10-27kg，mα＝6.6425×10-27kg，me＝0.0009×10-27kg，則4個質(zhì)子發(fā)生上述熱核反應所釋放的能量是多少？(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)(3)已知太陽每秒釋放的能量為3.8×1026J，則太陽每秒削減的質(zhì)量為多少千克？(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)(4)太陽現(xiàn)在的質(zhì)量約為2×1030kg，科學家預料太陽質(zhì)量削減萬分之三，熱核反應將不能接著進行．請你計算推導太陽還能存在多少年？(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)解：(1)核反應方程為4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e．(2)由核反應方程可知ΔE＝(4mp－mα－2me)c2＝4.15×10-12J．(3)太陽每秒釋放的能量為E＝3.8×1026J，則太陽每秒削減的質(zhì)量為Δm＝eq\f(E,c2)＝4×109kg．(4)太陽還能存在的時間為t＝eq\f(ΔM,Δm)＝eq\f(2×1030×3×10-4,4×109)s＝1.5×1017s＝5×109年．12．(8分)eq\o\al(235,92)U受中子轟擊時會發(fā)生裂變，產(chǎn)生eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr，同時放出200兆電子伏特的能量．現(xiàn)要建設發(fā)電實力是10萬千瓦的核電站，用鈾235作為原子鍋爐的燃料．假設核裂變釋放的能量的50%轉(zhuǎn)化為電能．(1)寫出核反應方程；(2)一天須要純鈾235的質(zhì)量為多大？(阿伏伽德羅常量取6.02×1023個/摩爾)解：(1)核反應方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n．(2)每一天的發(fā)電量為E＝Pt＝10×104×103×24×3600J＝8.64×1012J消耗的鈾235核的個數(shù)為n＝eq\f(E,ΔE×50%)＝eq\f(8.64×1012,200×106×1.6×10-19×50%)＝5.4×1023，須要的純鈾235的質(zhì)量為m＝eq\f(n,NA)M＝eq\f(5.4×1023,6.02×1023)×235×10-3kg＝0.21kg．13．(10分)一個鈹核(eq\o\al(9,4)Be)和一個α粒子反應后生成一個碳核，放出一個中子并釋放出5.6MeV的能量．(計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(1)寫出這個核反應過程；(2)假如鈹核和α粒子共130g，且剛好反應完，求共放出多少能量？(3)這130g物質(zhì)反應過程中，其質(zhì)量虧損是多少？解：(1)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→126C＋eq\o\al(1,0)n．(2)鈹核和氦核的摩爾質(zhì)量之和μ＝MBe＋Mα＝(9＋4)g/mol＝13g/mol，鈹核和氦核各含的摩爾數(shù)n＝eq\f(m,M)＝eq\f(130