高中物理新教材同步選擇性必修第三冊 第5章 章末檢測試卷(五)

章末檢測試卷(五)(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本題8小題，每小題3分，共24分)1．下列關于原子或原子核的說法正確的是()A．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子具有核式結(jié)構B．溫度升高，放射性元素的半衰期會減小C．原子核發(fā)生β衰變后，原子序數(shù)不變D．比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定答案D解析天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核具有復雜結(jié)構，選項A錯誤；外界環(huán)境對半衰期無影響，選項B錯誤；原子核發(fā)生β衰變后，原子序數(shù)增加1，選項C錯誤；比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，選項D正確．2．(2018·全國卷Ⅲ)1934年，約里奧—居里夫婦用α粒子轟擊鋁核eq\o\al(27,13)Al，產(chǎn)生了第一個人工放射性核素X：α＋eq\o\al(27,13)Al→n＋X.X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為()A．15和28 B．15和30C．16和30 D．17和31答案B解析將核反應方程式改寫成eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(1,0)n＋X，由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒知，X應為eq\o\al(30,15)X.3．(2020·廣東高二月考)核電被視為人類解決能源問題的終極方案，我國在核電應用和研究方面目前都處于國際一流水平，以下關于輕核聚變和重核裂變的說法正確的是()A．經(jīng)輕核聚變過程后核子的平均質(zhì)量增大B．經(jīng)重核裂變過程后原子核的比結(jié)合能減小C．經(jīng)輕核聚變過程后原子核的比結(jié)合能增大D．目前我國核電站還主要是利用輕核聚變釋放的能量來發(fā)電答案C解析輕核聚變過程放出能量，有質(zhì)量虧損，則經(jīng)輕核聚變過程后核子的平均質(zhì)量減小，原子核的比結(jié)合能增大，選項A錯誤，C正確；經(jīng)重核裂變過程后，由于放出核能，則原子核的比誤．4．(2020·上海市高二月考)以下幾個核反應中，X代表α粒子的反應式是()A.eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,

6)C＋XB.eq\o\al(234,

90)Th→eq\o\al(234,

91)Pa＋XC.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(1,0)n＋XD.eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋X答案C解析由核反應前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知A中的X的質(zhì)量數(shù)是1，電荷數(shù)是0，X是中子；B中X的質(zhì)量數(shù)是0，電荷數(shù)是－1，X是電子；C中X的質(zhì)量數(shù)是4，電荷數(shù)是2，X是氦原子核，即α粒子；D中X的質(zhì)量數(shù)是0，電荷數(shù)是1，X是正電子．故選C.5．(2020·長治市第二中學高二月考)某核電站獲得核能的核反應方程為eq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,

56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋xeq\o\al(1,0)n，已知鈾核eq\o\al(235,

92)U的質(zhì)量為m1，鋇核eq\o\al(144,

56)Ba的質(zhì)量為m2，氪核eq\o\al(89,36)Kr的質(zhì)量為m3，中子eq\o\al(1,0)n的質(zhì)量為m4，下列說法中正確的是()A．該核電站通過核聚變獲得核能B．鈾核的質(zhì)子數(shù)為235C．在上述核反應方程中x＝3D．一個鈾核eq\o\al(235,

92)U發(fā)生上述核反應，釋放的能量為(m1－m2－m3－m4)c2答案C解析該核電站獲得核能的途徑是核裂變，故A錯誤；鈾核eq\o\al(235,

92)U的質(zhì)子數(shù)為92，故B錯誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可知x＝3，故C正確；一個鈾核eq\o\al(235,

92)U發(fā)生上述核反應，由質(zhì)能方程可得：ΔE＝Δmc2＝(m1＋m4－m2－m3－3m4)c2＝(m1－m2－m3－2m4)c2，故D錯誤．6．(2019·武漢市二月調(diào)研)據(jù)悉我國第四代先進核能系統(tǒng)之一的釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)(TMSR)研究已獲重要突破．該反應堆以釷為核燃料，釷俘獲一個中子后經(jīng)過若干次β衰變轉(zhuǎn)化成鈾；鈾的一種典型裂變產(chǎn)物是鋇和氪，同時釋放巨大能量．下列說法正確的是()A．釷核eq\o\al(232,

90)Th有90個中子，142個質(zhì)子B．鈾核裂變的核反應方程為eq\o\al(233,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(142,

56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)nC．放射性元素衰變的快慢與核內(nèi)部自身因素無關，由原子所處的化學狀態(tài)和外部條件決定D．重核分裂成中等大小的核，核子的比結(jié)合能減小答案B解析釷核eq\o\al(232,

90)Th有90個質(zhì)子，142個中子，故A錯誤；根據(jù)反應前后質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒可知，故B正確；根據(jù)半衰期的特點可知，放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學狀態(tài)和外部條件沒有關系，故C錯誤；較重的核分裂成中等質(zhì)量大小的核或較輕的核合并成中等質(zhì)量大小的核的過程中會釋放一定的能量，所以核子的比結(jié)合能都會增大，故D錯誤．7．(2020·六盤山高級中學高二期中)太陽能是一種清潔的能源，現(xiàn)在太陽能已廣泛應用于科技和生活中．太陽能是由太陽內(nèi)部激烈進行的多種核聚變反應而產(chǎn)生的，其中一種聚變反應是一個氘核(eq\o\al(2,1)H)和一個氚核(eq\o\al(3,1)H)聚變產(chǎn)生一個氦核(eq\o\al(4,2)He)，下列關于太陽內(nèi)部的這種核聚變反應的敘述正確的是()A．該核聚變反應方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(0,1)eB．若氘核(eq\o\al(2,1)H)的結(jié)合能為E1，氚核(eq\o\al(3,1)H)的結(jié)合能為E2，氦核(eq\o\al(4,2)He)的結(jié)合能為E3，則這個反應中釋放出的核能為ΔE＝E3－E1－E2C．原子核聚變反應過程中釋放出了核能，所以反應后原子核的質(zhì)量數(shù)一定減少D．聚變反應是核子間距離很小時，這些核子在強大的庫侖力和萬有引力作用下緊密結(jié)合在一起的過程答案B解析核反應中的過程質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，eq\o\al(2,1)H和eq\o\al(3,1)H發(fā)生核反應，核反應方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n；原子核聚變反應過程中釋放出了核能，但反應前后原子核的質(zhì)量數(shù)依然守恒，A、C錯誤；釋放的核能ΔE＝E3－E2－E1，B正確；在核反應中，核子結(jié)合在一起靠的不是庫侖力和萬有引力，D錯誤．8.(2020·會寧縣第一中學高二月考)如圖1，勻強磁場中有一個靜止的氡原子核(eq\o\al(222,

86)Rn)，衰變過程中放出一個粒子，此粒子的徑跡與反沖核的徑跡是兩個外切的圓，大圓與小圓的半徑之比為42∶1，則氡核的衰變方程是()圖1A.eq\o\al(222,

86)Rn→eq\o\al(222,

87)Fr＋eq\o\al(0,－1)eB.eq\o\al(222,

86)Rn→eq\o\al(218,

84)Po＋eq\o\al(4,2)HeC.eq\o\al(222,

86)Rn→eq\o\al(222,

85)At＋eq\o\al(0,－1)eD.eq\o\al(222,

86)Rn→eq\o\al(220,

85)At＋eq\o\al(2,1)H答案B解析粒子在磁場中做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律，有：qvB＝meq\f(v2,r)，故r＝eq\f(mv,qB)；粒子衰變過程中不受外力，系統(tǒng)動量守恒，故生成的兩個粒子的動量等大、反向，故：r＝eq\f(mv,qB)∝eq\f(1,q)；大圓與小圓的半徑之比為42∶1，故生成的兩個粒子的電荷量之比為1∶42；根據(jù)電荷數(shù)守恒，生成物是α粒子，則衰變方程應該是eq\o\al(222,

86)Rn→eq\o\al(218,

84)Po＋eq\o\al(4,2)He，B正確．二、多項選擇題(本題4小題，每小題4分，共16分)9．關于放射性同位素的應用，下列說法中正確的是()A．做示蹤原子是利用放射性同位素的貫穿能力很強的性質(zhì)B．做示蹤原子是利用放射性同位素放出射線可被儀器探測的特點C．γ射線探傷利用了γ射線貫穿能力很強的性質(zhì)D．γ射線探傷利用了γ射線電離能力很強的性質(zhì)答案BC解析做示蹤原子是利用了放射性同位素的射線可以被儀器探測的特點；γ射線探傷是利用了γ射線貫穿能力很強的性質(zhì)，故B、C正確．10．(2020·赤峰二中高二月考)對于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E＝mc2，下列說法正確的是()A．獲得一定的能量，質(zhì)量也相應的增加一定的值B．物體一定有質(zhì)量，但不一定有能量，所以質(zhì)能方程僅是某種特殊條件下的數(shù)量關系C．根據(jù)ΔE＝Δm·c2，可知質(zhì)量減少能量就會增加，在一定條件下質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量D．根據(jù)ΔE＝Δm·c2可以計算核反應中釋放的核能答案AD解析根據(jù)ΔE＝Δm·c2知，物體獲得一定的能量，它的質(zhì)量也相應地增加一定值，故A正確；根據(jù)質(zhì)能方程知，一定量的質(zhì)量和能量是相聯(lián)系的，物體有一定的質(zhì)量，就有一定量的能量，故B錯誤；愛因斯坦的質(zhì)能方程ΔE＝Δm·c2，不是指質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化，故C錯誤；公式ΔE＝Δmc2中，Δm是虧損質(zhì)量，ΔE是釋放的核能，故D正確．11．(2020·泊頭市第一中學高二月考)關于核反應方程，下列說法正確的是()A.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚變反應B．鈾核裂變的核反應為：eq\o\al(235,

92)U→eq\o\al(141,

56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nC．在衰變方程eq\o\al(239,

94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ中，X原子核的質(zhì)量數(shù)是234D．盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程為：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,

7)N→eq\o\al(17,

8)O＋eq\o\al(1,1)H答案AD解析根據(jù)核反應的特點可知eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚變反應，故A正確；鈾核裂變的核反應是用一個中子轟擊鈾核得到三個中子，但是方程式中子不能約去，故B錯誤；在衰變方程eq\o\al(239,

94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ中，He核的質(zhì)量數(shù)是4，所以X原子核的質(zhì)量數(shù)是239－4＝235，故C錯誤；盧瑟福通過α粒子轟擊氮核得到質(zhì)子，根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，方程式正確，故D正確．12．(2020·浙江學業(yè)考試模擬)“氦－3”是地球上很難得到的清潔、安全和高效的核聚變發(fā)電燃料，被科學家們稱為“完美能源”．普通水中含有質(zhì)量約0.0150%的“重水”(普通水H2O的兩個氫中的一個被氘核取代)，使兩個氘核通過反應eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n發(fā)生聚變產(chǎn)生“氦－3”，已知氘核的質(zhì)量是3.3436×10－27kg，“氦－3”的質(zhì)量是5.0064×10－27kg，中子的質(zhì)量是1.6749×10－27kg,19g“重水”含有的氘核數(shù)目為6.02×1023個，若一天內(nèi)“燒”掉1L普通水中的所有氘核，則()A．發(fā)生聚變反應后比結(jié)合能減小B．聚變反應前后質(zhì)量守恒但能量不守恒C．兩個氘核聚變后釋放的能量約為3.3MeVD．所有氘核聚變后可獲得約14.6kW的平均功率答案CD解析裂變或者聚變都放出能量，故產(chǎn)物的比結(jié)合能比原來的原子核比結(jié)合能大，故A錯誤；核反應前后質(zhì)量不守恒，虧損的質(zhì)量以能量的形式放出，自然界任何反應前后能量都是守恒的，故B錯誤；由E＝Δmc2可得，反應前后放出的能量為E0＝(2×3.3436×10－27－5.0064×10－27－1.6749×10－27)×(3×108)2J≈3.3MeV，故C正確；“燒”掉1L普通水中所有氘核放出的能量為E＝eq\f(1000,19)×0.015%×6.02×1023×eq\f(3.3,2)MeV≈1.26×109J，故功率為P＝eq\f(E,t)＝eq\f(1.26×109,24×3600)W≈14.6kW，故D正確．三、填空題(本題2小題，共12分)13．(6分)約里奧—居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性而獲得了1935年的諾貝爾化學獎．他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素eq\o\al(30,15)P衰變成eq\o\al(30,14)Si的同時放出另一種粒子，這種粒子是________.eq\o\al(32,15)P是eq\o\al(30,15)P的同位素，被廣泛應用于生物示蹤技術.1mgeq\o\al(32,15)P隨時間衰變的關系圖像如圖2所示，請估算4mg的eq\o\al(32,15)P經(jīng)過________天的衰變后還剩0.25mg.圖2答案正電子(3分)56(3分)解析核反應方程式為：eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋X，由質(zhì)量數(shù)守恒知X的質(zhì)量數(shù)為0，由電荷數(shù)守恒知X的電荷數(shù)為1，所以X為正電子；由題圖知半衰期大約為14天，由公式0.25mg＝4mg×，知t＝56天．14．(6分)(2019·江蘇卷)100年前，盧瑟福用α粒子轟擊氮核打出了質(zhì)子．后來，人們用α粒子轟擊eq\o\al(60,28)Ni核也打出了質(zhì)子：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(60,28)Ni→eq\o\al(62,29)Cu＋eq\o\al(1,1)H＋X，該反應中的X是______(選填“電子”“正電子”或“中子”)．此后，對原子核反應的持續(xù)研究為核能利用提供了可能．目前人類獲得核能的主要方式是________(選填“核衰變”“核裂變”或“核聚變”)．答案中子(3分)核裂變(3分)解析根據(jù)核反應方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可得X的質(zhì)量數(shù)為1，核電荷數(shù)為零，所以X是中子．目前人類獲得核能的主要方式是核裂變．四、計算題(本題共4小題，共48分)15．(8分)eq\o\al(60,27)Co發(fā)生一次β衰變后變?yōu)镹i核，在該衰變過程中還發(fā)出頻率為ν1和ν2的兩個光子．普朗克常量為h，真空中光速為c.(1)試寫出衰變方程；(2)若該反應產(chǎn)生的能量全部以光子的形式釋放，求出該核反應過程中虧損的質(zhì)量．答案(1)eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(60,28)Ni(2)eq\f(hν1＋hν2,c2)解析(1)根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒可知，衰變方程為eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(60,28)Ni.(3分)(2)釋放的能量ΔE＝hν1＋hν2.(2分)根據(jù)ΔE＝Δmc2(2分)得質(zhì)量虧損為Δm＝eq\f(hν1＋hν2,c2)(1分)16．(13分)(2020·宜春九中高二開學考試)氘核和氚核的核反應為：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(b,a)X＋17.6MeV，則：(1)核反應式中的X是什么粒子？(2)這一過程的質(zhì)量虧損是多少(保留兩位有效數(shù)字)?(3)1g氘核完全參與上述反應，共釋放多少核能？(氘核的摩爾質(zhì)量M＝2g/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol－1)答案(1)中子(2)3.1×10－29kg(3)8.448×1011J解析(1)由質(zhì)量數(shù)守恒得：2＋3＝4＋b(1分)得b＝1(1分)由電荷數(shù)守恒得：1＋1＝2＋a(1分)得a＝0(1分)故X是中子．(1分)(2)根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，(2分)得：Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(17.6×106×1.6×10－19,3×1082)kg≈3.1×10－29kg(2分)(3)1g氘核完全與氚核發(fā)生反應釋放的核能為ΔE′＝eq\f(m,M)NA×17.6MeV(2分)得ΔE′＝5.28×1030eV＝8.448×1011J(2分)17．(13分)(2020·修水縣第五中學高二月考)核動力航空母艦的動力來自核反應堆，其中主要的核反應方程式是eq\o\al(235,

92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,

56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋()eq\o\al(1,0)n(1)在括號內(nèi)填寫eq\o\al(1,0)n前的系數(shù)；(2)用m1、m2、m3均分別表示eq\o\al(235,

92)U、eq\o\al(141,

56)Ba、eq\o\al(92,36)Kr核的質(zhì)量，m表示中子的質(zhì)量，則上述核反應過程中一個鈾235核發(fā)生裂變產(chǎn)生的核能ΔE是多少？(3)假設核反應堆的功率P＝6.0×105kW，若一個鈾235核裂變產(chǎn)生的能量為2.8×10－11J，則該航空母艦在海上航行一個月需要消耗多少千克鈾235？(鈾235的摩爾質(zhì)量μ＝0.235kg/mol，一月約為t＝2.6×106s)，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol－1.(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案(1)3(2)(m1－m2－m3－2m)c2(3)22kg解析(1)由質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒可知，235＋1＝141＋92＋x(2分)得x＝3(1分)(2)由題意知，質(zhì)量虧損為Δm＝m1－m2－m3－2m(2分)由質(zhì)能方程可知，釋放的核能為：ΔE＝Δm·c2＝(m1－m2－m3－2m)