2020-2021學(xué)年高二物理人教版選修3-5課后作業(yè)：第十九章 原子核 水平測試卷 Word版含解析

1、第十九章水平測試卷本試卷分第卷(選擇題)和第卷(非選擇題)兩部分，滿分100分，考試時間90分鐘。第卷(選擇題，共40分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，第16題只有一項符合題目要求，第710題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1下列說法中正確的是()a.u的半衰期約為7億年，隨著地球環(huán)境的不斷變化，其半衰期可能變短b某原子核經(jīng)過一次衰變和兩次衰變后，核內(nèi)中子數(shù)減少4c10個放射性元素的原子核經(jīng)過一個半衰期后，一定有5個原子核發(fā)生衰變d粒子的電離能力比粒子的大答案b解析半衰期的長短是由原子核內(nèi)部本身的因素決定的

2、，與原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故a錯誤；某原子核經(jīng)過一次衰變電荷數(shù)減小2，質(zhì)量數(shù)減小4，再經(jīng)過兩次衰變后，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)要增加2，所以整個過程質(zhì)量數(shù)減小4，電荷數(shù)不變，所以核內(nèi)中子數(shù)減少4個。故b正確。半衰期具有統(tǒng)計規(guī)律，對大量的原子核適用。故c錯誤。三種射線中射線的穿透能力最強(qiáng)，射線的電離能力最強(qiáng)，故d錯誤。2在正負(fù)電子對撞機(jī)中，一個電子和一個正電子對撞發(fā)生湮滅而轉(zhuǎn)化為一對光子。設(shè)正、負(fù)電子的質(zhì)量在對撞前均為m，對撞前的動能均為e，光在真空中的傳播速度為c，普朗克常量為h，則對撞后轉(zhuǎn)化成光子的波長等于()a. b.c. d.答案c解析一個光子的能量為mc2e，hmc2e，所以，c正確

3、。3將半衰期為5天的鉍64 g分成四份分別投入(1)開口容器中；(2)100 atm的密封容器中；(3)100 的沸水中，第四份則與別的元素形成化合物，經(jīng)10天后，四種情況剩下的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，則()am1m2m3m44 gbm1m2m34 g, m4<4 gcm1>m2>m3>m4，m14 gdm14 g，其余無法知道答案a解析放射性元素的半衰期是一定的，與放射性元素所在的物理環(huán)境和化學(xué)環(huán)境無關(guān)，所以a正確。4現(xiàn)在太陽向外輻射的能量是由于太陽內(nèi)部氫核聚變產(chǎn)生的?？茖W(xué)家預(yù)測：大約在40億年以后，太陽內(nèi)部還將會啟動另一種核反應(yīng)，其核反應(yīng)方程為：heheh

4、e6c，已知he的質(zhì)量為m1，6c的質(zhì)量為m2，則()am13m2 b3m1m2c3m1m2 d3m1m2答案d解析因發(fā)生聚變反應(yīng)存在質(zhì)量虧損，釋放能量，m3m1m2，故d正確。5在勻強(qiáng)磁場中有一個原來靜止的碳14原子核，它放射出的粒子與反沖核的徑跡是兩個內(nèi)切的圓，兩圓的直徑之比為71，如圖所示，那么碳14的衰變方程為()a.6ce5b b.6che4bec.6ch5b d.6ce7n答案d解析原子核的衰變過程滿足動量守恒，粒子與反沖核的速度方向相反，根據(jù)左手定則判斷得知，粒子與反沖核的電性相反，則知粒子帶負(fù)電，所以該衰變是衰變，由動量守恒定律可得兩帶電粒子動量大小相等，方向相反，就動量大小而

5、言有：m1v1m2v2，由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動的半徑公式可得：r，可見r與q成反比。由題意，大圓與小圓的直徑之比為71，半徑之比為71，則得：粒子與反沖核的電荷量之比為17。所以反沖核的電荷量為7e，電荷數(shù)是7，其符號為7n，所以碳14的衰變方程為6c01e7n，故d正確，a、b、c錯誤。6靜止的氡核rn放出粒子后變成釙核po，粒子動能為e。若衰變放出的能量全部變?yōu)榉礇_核和粒子的動能，真空中的光速為c，則該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為()a.· b0c.· d.·答案c解析由于動量守恒，反沖核和粒子的動量大小相等，由ek，它們的動能之比為4218，因此衰變釋放的總

6、能量是·e，m·，故c正確。a、b、d錯誤。7下列有關(guān)近代物理的若干敘述正確的是()a每個核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用b四個核子聚變?yōu)橐粋€氦核的過程釋放的核能等于氦核質(zhì)量與c2的乘積c太陽內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)是熱核反應(yīng)d關(guān)于原子核內(nèi)部的信息，最早來自天然放射現(xiàn)象答案acd解析核力為短程力，每個核子只能跟鄰近的核子產(chǎn)生核力的作用，故a正確；根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程，四個核子聚變?yōu)橐粋€氦核的過程釋放的核能等于虧損的質(zhì)量與c2的乘積，不是等于氦核質(zhì)量與c2的乘積，故b錯誤；太陽內(nèi)部發(fā)生的是熱核反應(yīng)，故c正確；關(guān)于原子核內(nèi)部的信息，最早來自天然放射現(xiàn)象，故d正確。8關(guān)于放射性同位素的應(yīng)

7、用，下列說法正確的是()a放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，因此達(dá)到消除有害靜電的目的b用放射線照射作物種子能使其dna發(fā)生變異，其結(jié)果一定是成為更優(yōu)秀的品種c用射線治療腫瘤時一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的危害d射線對人體細(xì)胞傷害太大，不能直接用來進(jìn)行人體透視答案cd解析利用放射線消除有害靜電是利用射線的電離性，使空氣分子電離成導(dǎo)體，將靜電中和，故a錯誤；dna變異并不一定都是有益的，有時也會向有害的一面變異，故b錯誤；射線對人體細(xì)胞傷害太大，在用于治療腫瘤時要嚴(yán)格控制劑量，故c正確；射線對人體細(xì)胞傷害太大，不能直接用來進(jìn)行人體透視，故d正確。9釷核th經(jīng)過6次衰變

8、和4次衰變后變成鉛核，則()a鉛核的符號為pb，它比th少8個質(zhì)子b鉛核的符號為pb，它比th少16個中子c鉛核的符號為pb，它比th少16個中子d鉛核的符號為pb，它比th少12個中子答案ac解析設(shè)鉛的質(zhì)量數(shù)為m，核電荷數(shù)為z，則由質(zhì)量數(shù)守恒可得：m2326×4208。由電荷數(shù)守恒可得：z906×24×182。則鉛核的中子數(shù)20882126，釷核的中子數(shù)23290142。所以鉛核的中子數(shù)比釷核中子數(shù)少16個，鉛核的質(zhì)子數(shù)比釷核質(zhì)子數(shù)少8個。a、c正確，b、d錯誤。10中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時，質(zhì)量虧損為m，相應(yīng)的能量emc22.2 mev是氘核的結(jié)合能。下列說法正

9、確的是()a用能量小于2.2 mev的光子照射靜止氘核時，氘核不能分解為一個質(zhì)子和一個中子b用能量等于2.2 mev的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和為零c用能量大于2.2 mev的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和為零d用能量大于2.2 mev的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質(zhì)子和一個中子，它們的動能之和不為零答案ad解析氘核分解為一個質(zhì)子和一個中子時，所需吸收的能量不能小于其結(jié)合能2.2 mev，故a正確；光子照射氘核時，光子和氘核組成的系統(tǒng)總動量不為零，由動量守恒定律得，光子被氘核吸收后，分解成的質(zhì)子和中子的總

10、動量不為零，故總動能也不為零，所以把氘核分解為質(zhì)子和中子所需的能量應(yīng)大于2.2 mev，故d正確，b、c錯誤。第卷(非選擇題，共60分)二、填空題(本題共3小題，共15分)11(6分)現(xiàn)有三個核反應(yīng)(衰變)方程：a.namg01eb.unbakr3nc.hhhen則_是衰變；_是裂變；_是聚變。(填正確答案標(biāo)號)答案abc解析衰變是指原子核放出粒子和粒子后，變成新的原子核的變化，a是衰變；裂變是重核分裂成質(zhì)量較小的核，b是裂變；聚變是輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，c是聚變。12(3分)可研制核武器的钚239(pu)可由鈾239(u)經(jīng)過x次衰變而產(chǎn)生，則x等于_。答案2解析由衰變方程92puu2e，

11、可知x2。13(6分)“反粒子”與其對應(yīng)的正粒子具有相同的質(zhì)量和電荷量，但電荷的符號相反，例如正電子就是電子的“反粒子”。據(jù)此，若有反質(zhì)子存在，它的質(zhì)量數(shù)應(yīng)為_，元電荷的電荷量是1.60×1019 c，則反質(zhì)子的電荷量為_。答案11.60×1019 c解析質(zhì)子的質(zhì)量數(shù)為1，電荷量為1.60×1019 c，所以反質(zhì)子的質(zhì)量數(shù)為1，電荷量大小也為1.60×1019 c，電性相反。三、計算題(本題共4小題，共45分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)14(11分)放射性同位素6c被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，它可用來斷定古生物的年代，此項研究獲得

12、1960年諾貝爾化學(xué)獎。(1)宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子核后，會形成6c，6c很不穩(wěn)定，易發(fā)生衰變，其半衰期為5730年，衰變時會放出射線，試寫出有關(guān)核反應(yīng)(衰變)方程；(2)若測得一古生物遺骸中6c含量只有活體中的12.5%，則此遺骸的年代約有多少年？答案(1)見解析(2)17190年解析(1)7nn6ch，6c7ne。(2)依題意n0.125，解得n3，則t5730×3年17190年。15(11分)一個質(zhì)量為m、電荷量為q的原子核發(fā)生 衰變，粒子的運(yùn)動速度為v，假設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m，電荷量為q，衰變過程中放出的能量全部轉(zhuǎn)化為動能，則衰變過程的質(zhì)量虧損為多少？答案m解析

13、若質(zhì)子的質(zhì)量為m，電荷量為q，則粒子的質(zhì)量為4m，電荷量為2q，顯然質(zhì)量為m的原子核發(fā)生衰變后新核的質(zhì)量為m4m，電荷量為q2q。設(shè)新核的速度為v。依據(jù)動量守恒定律有：0(m4m)v4mv，解得v。依據(jù)能量守恒可得×4mv2(m4m)v2mc2，解得m。16. (11分)如圖所示，有界的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為b0.05 t，磁場方向垂直于紙面向里，mn是磁場的左邊界。在磁場a處放一個放射源，內(nèi)裝ra，放出某種射線后衰變成rn。(1)寫出上述衰變方程；(2)若a處距磁場邊界mn的距離oa1.0 m時，放在mn左側(cè)邊緣的粒子接收器接收到垂直于邊界mn方向射出的質(zhì)量較小的粒子，此時接收器距過

14、oa的直線1.0 m。已知rn、he質(zhì)量分別為222 u、4 u，求一個靜止ra核衰變過程中釋放的核能有多少？(取1 u1.66×1027 kg，e1.60×1019 c)答案(1)rarnhe(2)1.96×1014 j解析(1)ra比rn電荷數(shù)多2，質(zhì)量數(shù)多4，則該衰變?yōu)樗プ?，方程為rarnhe；(2)衰變過程中釋放的粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，軌道半徑r1.0 m，由洛倫茲力提供向心力，可得2evb，衰變過程中系統(tǒng)動量守恒，有0222 u×v4 u×v，所以，釋放的核能e×222 u×v2×4 u×v2，代入數(shù)據(jù)解得e1.96×1014 j。17(12分)如圖甲所示，靜止在勻強(qiáng)磁場中的li核俘獲一個速度為v07.7×104 m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)，即linhhe，若已知he的速度v22.0×104 m/s，其方向與反應(yīng)前中子速度方向相同，試求：(1)h的速度大小和方向；(2)在圖乙中，已畫出并標(biāo)明兩粒子的運(yùn)動軌跡，請計算出軌道半徑之比；(3)當(dāng)he旋轉(zhuǎn)三周時，粒子h旋轉(zhuǎn)幾周？答案(1)大小