2025學(xué)年高中物理必修模塊十七原子核物理與粒子物理實驗與測試卷

2025學(xué)年高中物理必修[模塊十七]原子核物理與粒子物理實驗與測試卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題要求：從下列各題的四個選項中，選擇一個最符合題意的答案。1.下列關(guān)于原子核的描述中，正確的是（）A.原子核是由質(zhì)子和中子組成的B.原子核的半徑與原子的半徑是相等的C.原子核的結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定D.原子核的比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定2.下列關(guān)于α衰變的描述中，正確的是（）A.α衰變是指原子核放出一個α粒子后，質(zhì)子數(shù)減少2，中子數(shù)減少2B.α衰變是指原子核放出一個α粒子后，質(zhì)子數(shù)增加2，中子數(shù)增加2C.α衰變是指原子核放出一個α粒子后，質(zhì)子數(shù)不變，中子數(shù)減少2D.α衰變是指原子核放出一個α粒子后，質(zhì)子數(shù)增加2，中子數(shù)不變3.下列關(guān)于β衰變的描述中，正確的是（）A.β衰變是指原子核放出一個β粒子后，質(zhì)子數(shù)增加1，中子數(shù)減少1B.β衰變是指原子核放出一個β粒子后，質(zhì)子數(shù)減少1，中子數(shù)增加1C.β衰變是指原子核放出一個β粒子后，質(zhì)子數(shù)不變，中子數(shù)增加1D.β衰變是指原子核放出一個β粒子后，質(zhì)子數(shù)增加1，中子數(shù)不變4.下列關(guān)于人工轉(zhuǎn)變的描述中，正確的是（）A.人工轉(zhuǎn)變是指原子核在核反應(yīng)中被中子轟擊后，產(chǎn)生新核的過程B.人工轉(zhuǎn)變是指原子核在核反應(yīng)中被α粒子轟擊后，產(chǎn)生新核的過程C.人工轉(zhuǎn)變是指原子核在核反應(yīng)中被質(zhì)子轟擊后，產(chǎn)生新核的過程D.人工轉(zhuǎn)變是指原子核在核反應(yīng)中被γ射線轟擊后，產(chǎn)生新核的過程5.下列關(guān)于核反應(yīng)方程的描述中，正確的是（）A.核反應(yīng)方程中的質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)必須守恒B.核反應(yīng)方程中的質(zhì)量數(shù)可以不守恒，但質(zhì)子數(shù)必須守恒C.核反應(yīng)方程中的質(zhì)子數(shù)可以不守恒，但質(zhì)量數(shù)必須守恒D.核反應(yīng)方程中的質(zhì)子數(shù)和質(zhì)量數(shù)都可以不守恒6.下列關(guān)于原子核衰變半衰期的描述中，正確的是（）A.原子核衰變半衰期是指原子核衰變到原來數(shù)量的一半所需的時間B.原子核衰變半衰期是指原子核衰變到原來數(shù)量的四分之一所需的時間C.原子核衰變半衰期是指原子核衰變到原來數(shù)量的八分之一所需的時間D.原子核衰變半衰期是指原子核衰變到原來數(shù)量的十六分之一所需的時間7.下列關(guān)于放射性同位素的描述中，正確的是（）A.放射性同位素是指具有放射性的元素的同位素B.放射性同位素是指具有穩(wěn)定性的元素的同位素C.放射性同位素是指具有不穩(wěn)定性的元素的同位素D.放射性同位素是指具有相同原子序數(shù)的元素的同位素8.下列關(guān)于粒子加速器的描述中，正確的是（）A.粒子加速器是一種用于加速帶電粒子的裝置B.粒子加速器是一種用于減速帶電粒子的裝置C.粒子加速器是一種用于儲存帶電粒子的裝置D.粒子加速器是一種用于檢測帶電粒子的裝置9.下列關(guān)于夸克的描述中，正確的是（）A.夸克是一種組成質(zhì)子和中子的基本粒子B.夸克是一種組成原子核的基本粒子C.夸克是一種組成原子的基本粒子D.夸克是一種組成分子的基本粒子10.下列關(guān)于中微子的描述中，正確的是（）A.中微子是一種不帶電、質(zhì)量極小的基本粒子B.中微子是一種帶電、質(zhì)量極小的基本粒子C.中微子是一種不帶電、質(zhì)量極大的基本粒子D.中微子是一種帶電、質(zhì)量極大的基本粒子二、填空題要求：在橫線上填寫正確答案。11.α衰變是指原子核放出一個______粒子后，質(zhì)子數(shù)減少2，中子數(shù)減少2。12.β衰變是指原子核放出一個______粒子后，質(zhì)子數(shù)增加1，中子數(shù)減少1。13.人工轉(zhuǎn)變是指原子核在核反應(yīng)中被______轟擊后，產(chǎn)生新核的過程。14.核反應(yīng)方程中的質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)必須______。15.原子核衰變半衰期是指原子核衰變到原來數(shù)量的一半所需的時間，用符號______表示。16.放射性同位素是指具有______的同位素。17.粒子加速器是一種用于加速______的裝置。18.夸克是一種組成______的基本粒子。19.中微子是一種不帶電、質(zhì)量極小的______。三、解答題要求：解答下列各題。20.簡述原子核衰變的特點，并舉例說明。21.比較α衰變、β衰變和γ衰變的區(qū)別。22.舉例說明人工轉(zhuǎn)變在科技領(lǐng)域的應(yīng)用。四、計算題要求：根據(jù)下列已知條件，計算所求的物理量。23.已知某放射性元素的半衰期為5年，求該元素經(jīng)過20年后剩余的質(zhì)量與初始質(zhì)量的比例。24.某核反應(yīng)方程為：$$_{92}^{238}$$U→$$_{90}^{234}$$Th+$$_{2}^{4}$$He。求該反應(yīng)方程中釋放的能量。25.某粒子加速器加速質(zhì)子至1GeV，求加速器對質(zhì)子所做的功。五、綜合題要求：綜合運用所學(xué)知識解答下列問題。26.介紹放射性元素在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，并分析其原理。27.論述粒子加速器在科學(xué)研究中的作用，舉例說明。28.分析夸克模型的基本內(nèi)容，并解釋其重要性。六、實驗題要求：根據(jù)實驗原理和步驟，完成以下實驗。29.設(shè)計一個實驗，驗證電荷守恒定律。30.通過實驗測量某種放射性元素的半衰期。31.實驗測定核反應(yīng)中質(zhì)量虧損，并計算反應(yīng)能量。本次試卷答案如下：一、選擇題1.A解析：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，這是原子核的基本結(jié)構(gòu)。2.A解析：α衰變是指原子核放出一個α粒子后，質(zhì)子數(shù)減少2，中子數(shù)減少2，這是α衰變的基本特征。3.A解析：β衰變是指原子核放出一個β粒子后，質(zhì)子數(shù)增加1，中子數(shù)減少1，這是β衰變的基本特征。4.A解析：人工轉(zhuǎn)變是指原子核在核反應(yīng)中被中子轟擊后，產(chǎn)生新核的過程，這是人工轉(zhuǎn)變的基本定義。5.A解析：核反應(yīng)方程中的質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)必須守恒，這是核反應(yīng)的基本守恒定律。6.A解析：原子核衰變半衰期是指原子核衰變到原來數(shù)量的一半所需的時間，這是半衰期的定義。7.A解析：放射性同位素是指具有放射性的元素的同位素，這是放射性同位素的定義。8.A解析：粒子加速器是一種用于加速帶電粒子的裝置，這是粒子加速器的基本功能。9.A解析：夸克是一種組成質(zhì)子和中子的基本粒子，這是夸克模型的基本內(nèi)容。10.A解析：中微子是一種不帶電、質(zhì)量極小的基本粒子，這是中微子的基本特性。二、填空題11.α解析：α衰變是指原子核放出一個α粒子后，質(zhì)子數(shù)減少2，中子數(shù)減少2。12.β解析：β衰變是指原子核放出一個β粒子后，質(zhì)子數(shù)增加1，中子數(shù)減少1。13.中子解析：人工轉(zhuǎn)變是指原子核在核反應(yīng)中被中子轟擊后，產(chǎn)生新核的過程。14.守恒解析：核反應(yīng)方程中的質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)必須守恒，這是核反應(yīng)的基本守恒定律。15.T1/2解析：原子核衰變半衰期是指原子核衰變到原來數(shù)量的一半所需的時間，用符號T1/2表示。16.放射性解析：放射性同位素是指具有放射性的元素的同位素。17.帶電粒子解析：粒子加速器是一種用于加速帶電粒子的裝置。18.質(zhì)子和中子解析：夸克是一種組成質(zhì)子和中子的基本粒子。19.基本粒子解析：中微子是一種不帶電、質(zhì)量極小的基本粒子。四、計算題23.解析：半衰期公式為$$M=M_0\cdot(\frac{1}{2})^{\frac{t}{T}}$$，其中M為剩余質(zhì)量，M0為初始質(zhì)量，t為時間，T為半衰期。將已知數(shù)據(jù)代入公式計算得到剩余質(zhì)量與初始質(zhì)量的比例。24.解析：根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2，計算反應(yīng)釋放的能量。首先需要計算質(zhì)量虧損，即反應(yīng)前后質(zhì)量差，然后根據(jù)質(zhì)能方程計算能量。25.解析：根據(jù)動能公式K=$$\frac{1}{2}mv^2$$，計算質(zhì)子的動能。由于加速器對質(zhì)子所做的功等于質(zhì)子獲得的動能，所以可以直接計算功。五、綜合題26.解析：放射性元素在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用包括放療和同位素治療。放療利用放射性元素的輻射對腫瘤細(xì)胞進(jìn)行殺傷，同位素治療則是利用放射性同位素的輻射或衰變產(chǎn)物對疾病進(jìn)行治療。27.解析：粒子加速器在科學(xué)研究中的作用包括產(chǎn)生高能粒子進(jìn)行碰撞實驗，研究基本粒子的性質(zhì)和相互作用。舉例說明，如利用粒子加速器研究夸克結(jié)構(gòu)、探索暗物質(zhì)等。28.解析：夸克模型是描述基本粒子的理論模型，包括夸克的種類、質(zhì)量、相互作用等。夸克模型的重要性在于它為理解物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)提供了理論基礎(chǔ)，并對粒子物理的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。六、實驗題29.解析：設(shè)