2023-2023學(xué)年高中創(chuàng)新設(shè)計(jì)物理粵教版選修3-5：第四章 原子核 章末檢測(cè)

第頁章末檢測(cè)(四)(時(shí)間：90分鐘總分值：100分)一、選擇題(此題共10小題，每題5分，共50分．其中1～6題為單項(xiàng)選擇題，7～10題為多項(xiàng)選擇題)1．物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)探究的方法在科學(xué)研究中具有重要作用．盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析()A．發(fā)現(xiàn)了電子B．建立了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C．提出原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)D．發(fā)現(xiàn)某些元素具有天然放射現(xiàn)象答案B解析盧瑟福通過對(duì)α粒子的散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，建立了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，B對(duì)．該實(shí)驗(yàn)中沒有發(fā)現(xiàn)電子，A錯(cuò)．天然放射現(xiàn)象說明了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，C錯(cuò)．克克勒爾發(fā)現(xiàn)了某些元素具有天然放射現(xiàn)象，D錯(cuò)．2．在人類對(duì)微觀世界進(jìn)行探索的過程中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)起到了非常重要的作用．以下說法不符合歷史事實(shí)的是()A．密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)出了根本電荷的數(shù)值B．貝克勒爾通過對(duì)天然放射現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核C．居里夫婦從瀝青鈾礦中別離出了釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素D．湯姆遜通過陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的，并測(cè)出了該粒子的荷質(zhì)比答案B解析密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)出了根本電荷的電量，A項(xiàng)正確；盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型，發(fā)現(xiàn)了原子中心有一個(gè)核，B錯(cuò)誤；居里夫婦從瀝青鈾礦中別離出了釙和鐳兩種新元素，并因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，C項(xiàng)正確；湯姆遜通過研究陰極射線，發(fā)現(xiàn)了電子，并測(cè)出了電子的荷質(zhì)比，D項(xiàng)正確．3．正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)的根本原理是：將放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人體，eq\o\al(15,8)O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)處理生成清晰圖像．那么根據(jù)PET原理判斷以下表述不正確的選項(xiàng)是()A.eq\o\al(15,8)O在人體內(nèi)衰變方程是eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,＋1)eB．正、負(fù)電子湮滅方程是eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(0,－1)e→2γC．在PET中，eq\o\al(15,8)O主要用途是作為示蹤原子D．在PET中，eq\o\al(15,8)O主要用途是參與人體的新陳代謝答案D解析由題意知A、B正確，顯像的原理是采集γ光子，即注入人體內(nèi)的eq\o\al(15,8)O衰變放出正電子和人體內(nèi)的負(fù)電子湮滅轉(zhuǎn)化為γ光子，因此eq\o\al(15,8)O主要用途是作為示蹤原子，故C對(duì)，D錯(cuò)．4．目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，以下有關(guān)放射性知識(shí)的說法中正確的選項(xiàng)是()A．β射線與γ射線一樣是電磁波，但穿透本領(lǐng)遠(yuǎn)比γ射線弱B．氡的半衰期為3.8天，4個(gè)氡原子核經(jīng)過7.6天后就一定只剩下1個(gè)氡原子核C.eq\o\al(238,92)U衰變成eq\o\al(206,82)Pb要經(jīng)過8次β衰變和8次α衰變D．放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的答案D解析β射線是高速電子流，不是電磁波，其穿透本領(lǐng)比γ射線弱，選項(xiàng)A錯(cuò)；半衰期只具有統(tǒng)計(jì)意義，對(duì)少數(shù)粒子不適用，選項(xiàng)B錯(cuò)；eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(206,82)Pb＋xeq\o\al(4,2)He＋yeq\o\al(0,－1)e，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒有238＝206＋4x,92＝82＋2x－y，可解得x＝8，y＝6，所以要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變，選項(xiàng)C錯(cuò)；放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，選項(xiàng)D正確．5．根據(jù)愛因斯坦的研究成果，物體的能量和質(zhì)量的關(guān)系是E＝mc2，這一關(guān)系叫愛因斯坦質(zhì)能方程．質(zhì)子的質(zhì)量為mp，中子的質(zhì)量為mn，氦核的質(zhì)量為mα，以下關(guān)系式正確的選項(xiàng)是()A．mα＝(2mp＋2mn) B．mα<(2mp＋2mn)C．mα>(2mp＋2mn) D．以上關(guān)系式都不正確答案B解析由核反響方程2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He知，核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出能量，即有質(zhì)量虧損，應(yīng)選B.6．原子核聚變可望給人類未來提供豐富的潔凈能源．當(dāng)氘等離子體被加熱到適當(dāng)高溫時(shí)，氘核參與的幾種聚變反響可能發(fā)生，放出熱量．這幾種反響的總效果可以表示為6eq\o\al(2,1)H→keq\o\al(4,2)He＋deq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n＋43.15MeV由平衡條件可知()A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3答案B解析根據(jù)核反響過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得12＝4k＋d＋26＝2k＋d解①②得k＝2，d＝2.7．鐵的平均結(jié)合能比鈾核的平均結(jié)合能大，以下關(guān)于它們的說法正確的選項(xiàng)是()A．鐵的結(jié)合能大于鈾核的結(jié)合能B．鐵核比鈾核穩(wěn)定C．鈾核發(fā)生核變化變成鐵核要放出能量D．鈾核發(fā)生核變化變成鐵質(zhì)量要虧損答案BCD解析鐵核的平均結(jié)合能大，那么鐵核比鈾核更穩(wěn)定，鈾核平均結(jié)合能小變成鐵核會(huì)放出核能，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，B、C、D正確．8．月球土壤里大量存在著一種叫做“氦3(eq\o\al(3,2)He)〞的化學(xué)元素，這是熱核聚變的重要原料，科學(xué)家初步估計(jì)月球上至少有100萬噸氦3，如果相關(guān)技術(shù)開發(fā)成功，將可為地球帶來取之不盡的能源．關(guān)于“氦3(eq\o\al(3,2)He)〞與氘核的聚變，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．核反響方程為eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)HB．核反響生成物的質(zhì)量將大于反響物的質(zhì)量C．氦3(eq\o\al(3,2)He)一個(gè)核子的結(jié)合能大于氦4(eq\o\al(4,2)He)一個(gè)核子的結(jié)合能D．氦3(eq\o\al(3,2)He)的原子核與一個(gè)氘核發(fā)生聚變將放出能量答案AD解析根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得核反響方程為eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)H，A對(duì)；根據(jù)平均結(jié)合能曲線可知氦3(eq\o\al(3,2)He)一個(gè)核子的結(jié)合能小于氦4(eq\o\al(4,2)He)一個(gè)核子的結(jié)合能，所以核反響中釋放了能量，發(fā)生質(zhì)量虧損，B、C錯(cuò)，D對(duì)．9．“兩彈一星〞可以說長(zhǎng)了中國(guó)人的志氣，助了中國(guó)人的威風(fēng)．以下核反響方程中，屬于研究?jī)蓮椀母竞朔错懛匠痰氖?)A.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HB.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeD.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n答案BD解析“兩彈〞指原子彈和氫彈，原子彈的核反響方程是鈾核裂變，B選項(xiàng)正確．氫彈的核反響方程是輕核聚變，D選項(xiàng)正確．10．如圖1所示，以下關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和原子核的說法中正確的選項(xiàng)是()圖1A．盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)的根底上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B．天然放射性元素在衰變過程中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，其放射線在磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)的是β射線C．據(jù)題圖可知，原子核A裂變成原子核B和C要放出核能D．據(jù)題圖可知，原子核D和E聚變成原子核F要吸收能量答案AC解析盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)A對(duì)；放射性元素在衰變過程中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，而β射線帶負(fù)電，它在電磁場(chǎng)中會(huì)偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由題圖可知，A為重核，B、C為中等質(zhì)量的核，重核裂變?yōu)橹械荣|(zhì)量的核將向外釋放出能量，選項(xiàng)C對(duì)；D、E為輕核，輕核聚變成較大質(zhì)量的原子核時(shí)要向外釋放巨大的能量，選項(xiàng)D錯(cuò)．二、填空題(此題共2小題，共18分)11．(8分)在以下核反響方程中，屬于α衰變的是__________，屬于β衰變的是__________，屬于裂變的是_____________，屬于聚變的是______________．(填正確答案標(biāo)號(hào))A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eB.eq\o\al(32,15)P→eq\o\al(32,16)S＋eq\o\al(0,－1)eC．D.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HE．F.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n答案CABEF解析α衰變是原子核自發(fā)地放射出α粒子的核衰變過程，選C；β衰變是原子核自發(fā)地放射出β粒子的核衰變過程，選A、B；重核裂變選E；輕核聚變選F.12．(10分)歷史上第一次利用加速器實(shí)現(xiàn)的核反響，是用加速后動(dòng)能為0.5MeV的質(zhì)子eq\o\al(1,1)H轟擊靜止的eq\o\al(A,E)X，生成兩個(gè)動(dòng)能均為8.9MeV的eq\o\al(4,2)He.(1MeV＝1.6×10－13J)(1)上述核反響方程為__________________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)質(zhì)量虧損為________kg.答案(1)eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)X→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He(或eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He)(2)3.1×10－29解析(1)根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可寫出核反響方程為eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)X→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He或eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He.(2)設(shè)反響前質(zhì)子的動(dòng)能為Ek0，反響后eq\o\al(4,2)He的動(dòng)能為Ek，由于質(zhì)量虧損而釋放的能量為ΔE＝2Ek－Ek0＝(2×8.9－0.5)MeV＝17.3MeV，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，有Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(17.3×1.6×10－13,3.0×1082)kg≈3.1×10－29kg.三、計(jì)算題(此題共3小題，共32分)13．(10分)放射性同位素被考古學(xué)家稱為“碳鐘〞，它可用來斷定古生物體的年代，此項(xiàng)研究獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)．(1)宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后，會(huì)形成，很不穩(wěn)定，易發(fā)生衰變，其半衰期為5730年，放出β射線，試寫出有關(guān)核反響方程；(2)假設(shè)測(cè)得一古生物遺骸中含量只有活體中的12.5%，那么此遺骸的年代約有多少年？答案(1)見解析(2)17190年解析(1)(2)依題意得：(eq\f(1,2))n＝eq\f(12.5,100)＝0.125，解得n＝3，那么t＝5730×3＝17190年．14．(10分)氘核的質(zhì)量mD＝3.3446×10－27kg.如果用入射光子照射氘核使其分解為質(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－答案3.94×1020Hz解析氘核分解為質(zhì)子和中子，增加的質(zhì)量為Δm＝mp＋mn－mD＝(1.6726＋1.6749－3.3446)×10－27kg＝0.0029×10－27吸收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＝eq\f(E,h)＝eq\f(2.61×10－13,6.63×10－34)Hz≈3.94×1020Hz.15．(12分)用速度幾乎是零的慢中子轟擊靜止的硼核(eq\o\al(10,5)B)，產(chǎn)生鋰核(eq\o\al(7,3)Li)和α粒子．中子質(zhì)量mn＝1.008665u，硼核質(zhì)量mB＝10.01677u，鋰核質(zhì)量mLi＝7.01822u，α粒子質(zhì)量mα＝4.00260u.(1)寫出該反響的核反響方程；(2)求出該反響放出的能量ΔE；(3)假設(shè)核反響中放出的能量全部變成