2024-2025學(xué)年新教材高中物理第五章原子核測(cè)評(píng)含解析新人教版選擇性必修第三冊(cè)

PAGEPAGE10第五章測(cè)評(píng)(時(shí)間:60分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題,每小題3分,共24分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1.(2024山東濰坊三模)下列事實(shí)中,能說(shuō)明原子核具有困難結(jié)構(gòu)的是()A.α粒子散射試驗(yàn) B.自然放射現(xiàn)象C.電子的發(fā)覺(jué) D.玻爾的原子模型解析α粒子散射試驗(yàn)證明白原子的核式結(jié)構(gòu)模型,故A錯(cuò)誤;自然放射現(xiàn)象在原子核內(nèi)部發(fā)生,說(shuō)明原子核具有困難結(jié)構(gòu),故B正確;電子的發(fā)覺(jué)說(shuō)明原子具有困難結(jié)構(gòu),故C錯(cuò)誤;玻爾的原子模型中提出了定態(tài)和躍遷的概念,勝利地說(shuō)明白氫原子光譜的試驗(yàn)規(guī)律,故D錯(cuò)誤。答案B2.下列說(shuō)法正確的是()A.

92238U衰變?yōu)?/p>

91234Pa要經(jīng)過(guò)2次B.β射線與γ射線一樣都是電磁波,但β射線的穿透本事遠(yuǎn)比γ射線弱C.放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件有關(guān)D.自然放射性現(xiàn)象使人類(lèi)首次相識(shí)到原子核可分解析

92238U衰變?yōu)?/p>

91234Pa要經(jīng)過(guò)1次α衰變和1次β衰變,A錯(cuò)誤;答案D3.如圖所示,x為未知放射源,它向右方放出射線,p為一張厚度為0.5mm左右的薄鋁箔,鋁箔右側(cè)是一真空區(qū)域,內(nèi)有較強(qiáng)磁場(chǎng),q為熒光屏,h是視察裝置。試驗(yàn)時(shí),若將磁場(chǎng)撤去,每分鐘視察到熒光屏上的亮點(diǎn)數(shù)基本沒(méi)有變更,再將鋁箔移開(kāi),則每分鐘視察到熒光屏上的亮點(diǎn)數(shù)明顯增加,則可知放射源x可能為()A.α射線和β射線的混合放射源B.α射線和γ射線的混合放射源C.β射線和γ射線的混合放射源D.α射線、β射線和γ射線的混合放射源解析將強(qiáng)磁場(chǎng)撤去,每分鐘視察到熒光屏上的亮點(diǎn)數(shù)基本沒(méi)有變更,說(shuō)明磁場(chǎng)對(duì)穿過(guò)p的射線粒子沒(méi)有影響,可知射到屏上的是不帶電的γ射線;再將厚0.5mm左右的薄鋁箔移開(kāi),則每分鐘視察到熒光屏上的亮點(diǎn)數(shù)明顯增加,說(shuō)明除接收到γ射線外,又收到了原來(lái)被薄鋁箔p攔住的射線,而厚度為0.5mm左右的鋁箔能攔住的只有α射線,所以此放射源應(yīng)是α射線和γ射線的混合放射源。故正確選項(xiàng)為B。答案B4.(2024浙江模擬)正電子放射型計(jì)算機(jī)斷層顯像的基本原理是將放射性同位素15O注入人體,15O在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負(fù)電子相遇湮滅轉(zhuǎn)化為一對(duì)γ光子,被探測(cè)器采集后,經(jīng)計(jì)算機(jī)處理生成清楚圖像。已知15O的半衰期為2.03min,正、負(fù)電子的質(zhì)量均為m,光速c,普朗克常量h,下列說(shuō)法正確的是()A.輻射出γ光子的動(dòng)量為2mcB.正、負(fù)電子相遇湮滅過(guò)程的質(zhì)量虧損為mc2C.15O在人體內(nèi)衰變的方程是

8D.經(jīng)過(guò)4.06min剩余15O為原來(lái)的四分之一解析據(jù)題意可知,正負(fù)電子的能量轉(zhuǎn)化為一對(duì)光子的能量,即2mc2=2hν,一個(gè)光子的能量E=hν=hcλ=mc2,單個(gè)光子的動(dòng)量p=hλ=Ec=mc,故A錯(cuò)誤;依據(jù)質(zhì)能方程可得:Δm=ΔEc2=2mc2c答案D5.(2024遼寧葫蘆島模擬)月面上空幾乎沒(méi)有空氣,月夜的溫度會(huì)降到-180℃,因此玉兔號(hào)月球車(chē)在月夜要休眠。為了使車(chē)內(nèi)溫度不至于降到太低而凍壞那些相對(duì)脆弱的設(shè)備,科學(xué)家們特地給月球車(chē)配備了一種特制的放射性同位素核能電池?zé)嵩?使月球車(chē)在休眠時(shí)能穩(wěn)定發(fā)熱。這種核能電池中的核反應(yīng)可能是()A.13H+11HC.94238Pu→95238Am+-10e解析對(duì)于A選項(xiàng),此核反應(yīng)是聚變反應(yīng),反應(yīng)猛烈,至今可控聚變反應(yīng)還處于各種試驗(yàn)探討階段,所以不宜采納,故A錯(cuò)誤;對(duì)于B選項(xiàng),此核反應(yīng)是重核裂變反應(yīng),雖然實(shí)現(xiàn)了人工限制,但因反應(yīng)猛烈,防護(hù)要求高還不能小型化,目前只是一些大型的核電站采納,故B錯(cuò)誤;對(duì)于C選項(xiàng),此核反應(yīng)是人工放射性同位素的衰變反應(yīng),是小型核能電池主要采納的反應(yīng)方式,故C正確;對(duì)于D選項(xiàng),此核反應(yīng)是人工核轉(zhuǎn)變反應(yīng),須要高能α粒子,在月球上不宜實(shí)現(xiàn),故D錯(cuò)誤。答案C6.(2024浙江紹興上虞區(qū)二模)下列說(shuō)法正確的是()A.圖甲中的γ射線可能是原子中的內(nèi)層電子躍遷時(shí)產(chǎn)生的B.圖乙中原子核衰變放出β粒子,說(shuō)明β粒子是組成原子核的一種粒子C.圖丙的γ射線測(cè)厚裝置,若探測(cè)器測(cè)得的射線越弱,說(shuō)明金屬板厚度越厚D.圖丁中氡的半衰期是3.8天,說(shuō)明20個(gè)氡原子核經(jīng)過(guò)7.6天,還剩下5個(gè)未衰變解析題圖甲中的γ射線是伴隨放射性元素的衰變產(chǎn)生的,故A錯(cuò)誤;題圖乙原子核衰變放出β粒子,是由于發(fā)生β衰變產(chǎn)生的,β衰變中生成的電子是一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子同時(shí)生成一個(gè)電子,這種轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的電子放射到核外,就是β粒子,但β粒子不是組成原子核的一種粒子,故B錯(cuò)誤;γ射線具有較強(qiáng)的穿過(guò)本事,題圖丙的γ射線測(cè)厚裝置,若探測(cè)器測(cè)得的射線越弱,說(shuō)明金屬板厚度越厚,故C正確;半衰期是大量放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間,對(duì)于少數(shù)的放射性原子不能運(yùn)用,故D錯(cuò)誤。答案C7.(2024合肥三模)家庭裝修運(yùn)用的大理石中常含有放射性元素氡(86222Rn),其衰變方程為

86222Rn→84218PoA.衰變中釋放出的α射線比γ射線的穿透實(shí)力強(qiáng)B.衰變過(guò)程中總質(zhì)量保持不變C.釙(84218Po)的比結(jié)合能大于氡D.若采納增大壓強(qiáng)的方法,可以變更氡(86解析α射線的穿透實(shí)力最弱,電離實(shí)力最強(qiáng),γ射線的穿透實(shí)力最強(qiáng),電離實(shí)力最弱,故A錯(cuò)誤;衰變過(guò)程有質(zhì)量虧損,故B錯(cuò)誤;半衰期不受外界因素影響,故D錯(cuò)誤;該反應(yīng)釋放能量,比結(jié)合能增加,即釙的比結(jié)合能大于氡的比結(jié)合能,故C正確。答案C8.(2024湖南模擬)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一個(gè)原來(lái)靜止的

92238U原子核,由于衰變放射出某種粒子,其衰變方程是

92238U→90234Th+x,結(jié)果得到一張兩個(gè)相切圓1和2的徑跡照片如圖所示,已知兩個(gè)相切圓半徑分別為A.衰變后

90234Th核和射出的B.衰變后的產(chǎn)物x是電子C.r1∶r2=1∶90D.衰變后新核和射出的粒子的動(dòng)能之比為2∶117解析放射性元素放出正電荷時(shí),正粒子與反沖核的軌跡為外切圓,而放出負(fù)電荷時(shí),兩個(gè)粒子的軌跡應(yīng)為內(nèi)切圓。所以該粒子肯定不是電子。依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可知x的質(zhì)量數(shù):m=238-234=4,電荷數(shù):z=92-90=2,可知x是α粒子,發(fā)生的衰變是α衰變,依據(jù)動(dòng)量守恒可知,該過(guò)程中衰變后新核

90234Th和粒子x的動(dòng)量大小相等,方向相反,依據(jù)動(dòng)能和動(dòng)量的關(guān)系Ek=p22m可得衰變后的新核與射出的α粒子的動(dòng)能之比為EkThE答案D二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題,每小題4分,共16分。全部選對(duì)得4分,選對(duì)但選不全的得2分,有錯(cuò)選的得0分)9.質(zhì)譜儀是測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具,如圖所示為某種質(zhì)譜儀的原理圖,現(xiàn)利用這種質(zhì)譜儀對(duì)氫元素進(jìn)行測(cè)量。氫元素的三種同位素從容器A的下方的小孔無(wú)初速度飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng),加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,最終打在照相底片D上,形成a、b、c三條光譜線。關(guān)于三種同位素進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度大小的排列依次和三條光譜的排列依次,下列推斷正確的是()A.進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度從大到小的排列依次是氚、氘、氕B.進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度從大到小的排列依次是氕、氘、氚C.a、b、c三條光譜線依次排列的依次是氕、氘、氚D.a、b、c三條光譜線依次排列的依次是氚、氘、氕解析加速過(guò)程中由動(dòng)能定理得qU=12mv2,則有v=2qUm,三種同位素電荷量q相同,速度的大小取決于質(zhì)量的倒數(shù),所以速度從大到小的排列依次是氕、氘、氚,A錯(cuò)誤,B正確;進(jìn)入磁場(chǎng)后粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由qvB=mv2r,并把v代入,得r=1B2mUq答案BD10.關(guān)于原子核的衰變,下列說(shuō)法正確的是()A.對(duì)于一個(gè)特定的衰變?cè)?我們只知道它發(fā)生衰變的概率,而不知道它將何時(shí)發(fā)生衰變B.放射性元素A經(jīng)過(guò)2次α衰變和1次β衰變后生成一新元素B,則元素B在元素周期表中的位置較元素A的位置向前移動(dòng)了2位C.β衰變的實(shí)質(zhì)在于核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)化成了一個(gè)中子和一個(gè)電子D.碘131的半衰期約為8天,若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131,經(jīng)過(guò)32天后,該藥物中碘131的含量大約還有m解析對(duì)于一個(gè)特定的衰變?cè)?我們只知道它發(fā)生衰變的概率,并不知道它將何時(shí)發(fā)生衰變,故A正確;原子核經(jīng)過(guò)2次α衰變后電荷數(shù)減小4,同時(shí),經(jīng)過(guò)一次β衰變,電荷數(shù)增加1,所以元素A經(jīng)過(guò)2次α衰變和1次β衰變后電荷數(shù)減小3,則生成的新元素在元素周期表中的位置向前移3位,故B錯(cuò)誤;β射線的本質(zhì)是原子核內(nèi)部一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子和電子產(chǎn)生的,故C正確;碘131的半衰期約為8天,經(jīng)過(guò)32天后,碘131的剩余質(zhì)量為m'=m16答案ACD11.(2024河南洛陽(yáng)一模)“東方超環(huán)”是我國(guó)自主設(shè)計(jì)建立的世界上第一個(gè)非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克核聚變?cè)囼?yàn)裝置。2024年11月,有“人造太陽(yáng)”之稱(chēng)的東方超環(huán)實(shí)現(xiàn)1億攝氏度等離子體運(yùn)行等多項(xiàng)重大突破,獲得的試驗(yàn)參數(shù)接近將來(lái)聚變堆穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式所須要的物理?xiàng)l件,朝著將來(lái)聚變堆試驗(yàn)運(yùn)行邁出了關(guān)鍵一步,已知“人造太陽(yáng)”核聚變的反應(yīng)方程為

12H+13H→2A.要使輕核發(fā)生聚變,就要利用粒子加速器,使輕核擁有很大的動(dòng)能B.Z=0,M=1C.1mol氘核和1mol氚核發(fā)生核聚變,可以放出17.6MeV的能量D.聚變比裂變更平安、清潔解析“人造太陽(yáng)”是以超導(dǎo)磁場(chǎng)約束,讓等離子氣體達(dá)到上億度的高溫而發(fā)生輕核聚變,故A錯(cuò)誤。依據(jù)質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒,可以求出

ZMX為中子

01n,試驗(yàn)Z=0,M=1,故B正確。1個(gè)氘核和1個(gè)氚核發(fā)生核聚變,可以放出17答案BD12.(2024浙江杭州模擬)據(jù)國(guó)內(nèi)媒體報(bào)道,中國(guó)南?！俺潆妼殹钡臉?gòu)想即將實(shí)現(xiàn),大陸第一座海上浮動(dòng)核電站即將建設(shè)完成。據(jù)專(zhuān)家透露,中國(guó)安排建立20個(gè)海上浮動(dòng)核電站,主要用于海水淡化、資源開(kāi)發(fā)以及為護(hù)航潛艇和南海各地區(qū)供電。此類(lèi)核電站采納的是“核裂變”技術(shù),92235U受中子轟擊時(shí)會(huì)發(fā)生裂變,產(chǎn)生

56144Ba和

3689Kr,同時(shí)放出能量,已知每個(gè)鈾核裂變時(shí)釋放的能量約為200MeV,阿伏加德羅常數(shù)取NA=6.0×10A.核反應(yīng)方程為

92235U→56144B.56139Ba的結(jié)合能比C.只有鈾塊的體積不小于臨界體積時(shí)才能發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)D.若有1mol的鈾發(fā)生核反應(yīng),且核裂變釋放的能量一半轉(zhuǎn)化為電能,則產(chǎn)生的電能約為9.6×1012J解析該核反應(yīng)方程為

92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n,故A錯(cuò)誤;由于

56139Ba和核子數(shù)比

92235U少,可知

56139Ba的結(jié)合能比

92235U小,故B錯(cuò)誤;依據(jù)發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件,這鈾塊的體積不小于臨界體積,故C正確;由質(zhì)能方程可計(jì)算得產(chǎn)生的電能為E=12×6.02×10答案CD三、非選擇題(本題共6小題,共60分)13.(8分)如圖所示,是利用放射線自動(dòng)限制鋁板厚度的裝置,假如放射源能放射出α、β、γ三種射線,而依據(jù)設(shè)計(jì),該生產(chǎn)線壓制的是3mm厚的鋁板,那么是三種射線中的射線對(duì)限制厚度起主要作用。當(dāng)探測(cè)接收器單位時(shí)間內(nèi)接收的放射性粒子的個(gè)數(shù)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí),將會(huì)通過(guò)自動(dòng)裝置將M、N兩個(gè)軋輥間的距離調(diào)(選填“大”或“小”)一些。

解析α射線不能穿過(guò)3mm厚的鋁板,γ射線又很簡(jiǎn)單穿過(guò)3mm厚的鋁板,基本不受鋁板厚度的影響,而β射線剛好能穿透幾毫米厚的鋁板,因此厚度的微小變更會(huì)使穿過(guò)鋁板β射線的強(qiáng)度發(fā)生較明顯變更,所以是β射線對(duì)限制厚度起主要作用。若超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值,說(shuō)明鋁板太薄了,應(yīng)將兩個(gè)軋輥間的距離調(diào)整得大些。答案β大14.(8分)約里奧·居里夫婦因發(fā)覺(jué)人工放射性而獲得了1935年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),他們發(fā)覺(jué)的放射性元素

1530P衰變成

1430Si的同時(shí)放出另一種粒子,這種粒子是。

1532P是

1530P的同位素,被廣泛應(yīng)用于生物示蹤技術(shù)。1mg解析衰變方程為

1530P→1430Si++10e,即這種粒子是正電子。由圖像可以看出

1532答案正電子5615.(10分)放射性同位素

614C被考古學(xué)家稱(chēng)為“碳鐘”,它可用來(lái)判定古生物體的年頭,此項(xiàng)(1)宇宙射線中高能量的中子遇到空氣中的氮原子后,會(huì)形成很不穩(wěn)定的

614C,它很簡(jiǎn)單發(fā)生衰變,放出(2)若測(cè)得一古生物遺骸中的

614C含量只有活體中的12.5%,則此遺骸的解析(1)核反應(yīng)方程為

7(2)活體中的

614C含量不變,生物死亡后,遺骸中的

614C按衰變規(guī)律變更,設(shè)活體中

614C的含量為N原N余=N原12

tτ,即0.125=所以tτ=3,τ=5730年,則t=答案(1)7

614C16.(10分)(2024安徽期中)一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)要放出2.22MeV的能量,這些能量以γ光子的形式輻射出來(lái)。(c=3.0×108m/s,1MeV=1.6×10-13J,普朗克常數(shù)h=6.63×10-34J·s)(1)寫(xiě)出這一過(guò)程的核反應(yīng)方程;(2)該反應(yīng)質(zhì)量虧損Δm為多少?(單位用kg,結(jié)果保留一位有效數(shù)字)解析(1)由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知核反應(yīng)方程是

11(2)由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可知E=Δmc2質(zhì)量虧損:Δm=Ec2=2.22×1答案(1)11H+01n→12H+17.(12分)已知氘核的質(zhì)量mD=3.3446×10-27kg。假如用入射光子照耀氘核恰使其分為質(zhì)子和中子,質(zhì)子質(zhì)量mp=1.6726×10-27kg,中子質(zhì)量mn=1.6749×10-27kg。求入射光子的頻率。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析氘核分為質(zhì)子和中子,增加的質(zhì)量為Δm=mp+mn-mD=(1.6726+1.6749-3.3446)×10-27kg=0.0029×10-27kg。汲取的入射光子的能量為E=Δmc2=0.0029×10-27×(3×108)2J=2.61×10-13J。由公式E=hν知,入射光子的頻率為ν=Eh=2.61×10-答案3.94×1020Hz18.(12分)質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的