人教版(新教材)高中物理選擇性必修3第五章 原子核章末測(cè)評(píng)驗(yàn)收卷(四)

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊(cè)PAGEPAGE1章末測(cè)評(píng)驗(yàn)收卷(四)(時(shí)間：75分鐘滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(共10個(gè)小題，每小題3分，共30分)1.下列關(guān)于近代物理知識(shí)的說(shuō)法正確的是()A.所有元素都可能發(fā)生衰變B.太陽(yáng)輻射的能量來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的核裂變反應(yīng)C.可利用γ射線對(duì)某些金屬棒進(jìn)行探傷檢測(cè)D.β射線為原子的核外電子電離后形成的電子流〖答案〗C〖解析〗有些元素的原子核不穩(wěn)定，可以自發(fā)地發(fā)生衰變，但不是所有元素都可能發(fā)生衰變，A錯(cuò)誤；太陽(yáng)輻射的能量來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，B錯(cuò)誤；γ射線的穿透本領(lǐng)強(qiáng)，所以可利用γ射線對(duì)某些金屬棒進(jìn)行探傷檢測(cè)，C正確；β射線為原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)形成的電子流，D錯(cuò)誤。2.下列關(guān)于原子和原子核的說(shuō)法正確的是()A.β衰變現(xiàn)象說(shuō)明電子是原子核的組成部分B.玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論的假設(shè)之一是原子能量的量子化C.放射性元素的半衰期隨溫度的升高而變短D.平均結(jié)合能越小表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固〖答案〗B〖解析〗β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論的基本假設(shè)是軌道、能量都是量子化的，選項(xiàng)B正確；半衰期由原子核的內(nèi)部因素決定，跟原子的化學(xué)狀態(tài)、溫度、壓強(qiáng)等因素均無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；平均結(jié)合能越大，表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.下列與α粒子相關(guān)的說(shuō)法中正確的是()A.天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的α射線速度與光速相當(dāng)，穿透能力很強(qiáng)B.eq\o\al(238,92)U(鈾238)核放出一個(gè)α粒子后就變?yōu)閑q\o\al(234,90)Th(釷234)核C.高速α粒子轟擊氮核可從氮核中打出中子，核反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(1,0)nD.丹麥物理學(xué)家玻爾進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)并首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型〖答案〗B〖解析〗α粒子的速度是eq\f(c,10)，穿透能力較弱，A錯(cuò)誤；根據(jù)核反應(yīng)遵循的電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒可知，B正確，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)中的物理學(xué)家應(yīng)是盧瑟福，D錯(cuò)誤。4.下面列出的是一些核反應(yīng)方程：eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋X，eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(10,5)B＋Y，eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(7,3)Li＋Z，其中()A.X是正電子，Y是中子，Z是質(zhì)子B.X是質(zhì)子，Y是中子，Z是正電子C.X是正電子，Y是質(zhì)子，Z是中子D.X是中子，Y是正電子，Z是質(zhì)子〖答案〗A〖解析〗根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，知X的電荷數(shù)為1，質(zhì)量數(shù)為0，為正電子；Y的電荷數(shù)為0，質(zhì)量數(shù)為1，為中子；Z的電荷數(shù)為1，質(zhì)量數(shù)為1，為質(zhì)子。故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。5.(2021·荊州市江陵中學(xué)高二期中)有四個(gè)核反應(yīng)方程如下：①eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(95,38)Sr＋eq\o\al(138,54)Xe＋3x1②eq\o\al(2,1)H＋x2→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n③eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋x3④eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(27,13)Al＋x4下列說(shuō)法正確的是()A.①是核裂變 B.x2為eq\o\al(3,1)HC.③是人工核反應(yīng) D.x4為中子〖答案〗A〖解析〗①是重核裂變，A正確；據(jù)電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒可知，x2為eq\o\al(2,1)H，B錯(cuò)誤；③中的x3是eq\o\al(4,2)He，故③是α衰變，C錯(cuò)誤；據(jù)電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒可知，x4為質(zhì)子，D錯(cuò)誤。6.(2021·江蘇南京一中月考)關(guān)于核反應(yīng)方程，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()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(yīng)B.鈾核裂變的核反應(yīng)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235D.盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)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〗B〖解析〗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(yīng)，A正確；鈾核裂變的核反應(yīng)需要中子的參與，B錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒得，X原子核的質(zhì)量數(shù)是235，C正確；盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)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，D正確。7.(2021·河南濮陽(yáng)一高開(kāi)學(xué)考)太陽(yáng)就是一個(gè)巨大的熱核反應(yīng)堆，它不斷地“燃燒”自己，放出能量，減輕“體重”。已知太陽(yáng)的總輸出功率約為3.8×1026W，光速為3×108m/s，試估算太陽(yáng)每秒發(fā)生質(zhì)量虧損的數(shù)量級(jí)為()A.106kg B.109kgC.1012kg D.1015kg〖答案〗B〖解析〗由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2得每秒太陽(yáng)的質(zhì)量虧損為Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(3.8×1026,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3×108))2)kg＝4.2×109kg故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。8.(2021·江門(mén)市二中開(kāi)學(xué)考)關(guān)于原子核下列說(shuō)法正確的是()A.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n屬于核裂變B.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e屬于α衰變C.由方程eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(139,53)I＋eq\o\al(95,39)Y＋2eq\o\al(1,0)n可知eq\o\al(235,92)U可以衰變?yōu)閑q\o\al(139,53)I和eq\o\al(95,39)YD.一個(gè)eq\o\al(238,92)U原子核衰變?yōu)橐粋€(gè)eq\o\al(206,82)Pb原子核的過(guò)程中，發(fā)生6次β衰變〖答案〗D〖解析〗A項(xiàng)的反應(yīng)屬于核聚變，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)的反應(yīng)屬于β衰變，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)的反應(yīng)屬于重核裂變，C錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，判斷D項(xiàng)發(fā)生8次α衰變和6次β衰變，D正確。9.(2021·福建龍巖市高二檢測(cè))2020年11月27日0時(shí)41分，華龍一號(hào)核電5號(hào)機(jī)組首次并網(wǎng)成功，標(biāo)志著我國(guó)正式進(jìn)入核電技術(shù)先進(jìn)國(guó)家行列。華龍一號(hào)發(fā)電機(jī)利用的是鈾核裂變釋放的核能，其裂變方程為eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(95,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n，則下列敘述正確的是()A.裂變后粒子的總核子數(shù)減少B.X原子核中含有85個(gè)中子C.裂變過(guò)程中釋放核能是因?yàn)樾潞说慕Y(jié)合能小D.裂變過(guò)程中釋放核能是因?yàn)樾潞说谋冉Y(jié)合能小〖答案〗B〖解析〗核反應(yīng)過(guò)程質(zhì)量數(shù)守恒，所以裂變后粒子的總核子數(shù)不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；設(shè)X原子核中有x個(gè)質(zhì)子，質(zhì)量數(shù)為y，則有eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(92＝x＋38,235＋1＝y(tǒng)＋95＋1×2))解得eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x＝54,y＝139))，則X原子核中含有中子數(shù)為y－x＝85，選項(xiàng)B正確；裂變釋放核能是因?yàn)樾潞说谋冉Y(jié)合能大于原來(lái)重核的比結(jié)核能，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。10.14C測(cè)年法是利用14C衰變規(guī)律對(duì)古生物進(jìn)行年代測(cè)定的方法。若以橫坐標(biāo)t表示時(shí)間，縱坐標(biāo)m表示任意時(shí)刻14C的質(zhì)量，m0為t＝0時(shí)14C的質(zhì)量。下面四幅圖中能正確反映14C衰變規(guī)律的是()〖答案〗C〖解析〗由公式m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,τ)可知14C的衰變規(guī)律應(yīng)為選項(xiàng)C所示圖像。二、多項(xiàng)選擇題(共4小題，每小題5分，共20分)11.煙霧探測(cè)器使用了一種半衰期為432年的放射性元素eq\o\al(241,95)Am來(lái)探測(cè)煙霧。當(dāng)正?？諝夥肿哟┻^(guò)探測(cè)器時(shí)，eq\o\al(241,95)Am會(huì)釋放出射線將它們電離，從而產(chǎn)生電流。煙塵一旦進(jìn)入探測(cè)腔內(nèi)。煙塵中的微粒會(huì)吸附部分射線，導(dǎo)致電流減小，從而觸發(fā)警報(bào)。則下列說(shuō)法正確的是()A.eq\o\al(241,95)Am發(fā)出的是α射線B.eq\o\al(241,95)Am發(fā)出的是β射線C.eq\o\al(241,95)Am發(fā)出的是γ射線D.0.2mg的eq\o\al(241,95)Am經(jīng)864年將衰變掉0.15mg〖答案〗AD〖解析〗eq\o\al(241,95)Am會(huì)釋放出射線將空氣電離，從而使電路中產(chǎn)生電流，則eq\o\al(241,95)Am發(fā)出的是α射線，選項(xiàng)A正確，B、C錯(cuò)誤；0.2mg的eq\a\vs4\al(eq\o\al(241,95)Am)經(jīng)864年(2個(gè)半衰期)將衰變掉0.15mg，選項(xiàng)D正確。12.(2021·赤峰二中高二月考)對(duì)于愛(ài)因斯坦提出的質(zhì)能方程E＝mc2，下列說(shuō)法正確的是()A.物體獲得一定的能量，質(zhì)量也相應(yīng)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(guān)系C.根據(jù)ΔE＝Δm·c2，可知質(zhì)量減少能量就會(huì)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(jì)算核反應(yīng)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(yīng)地增加一定的值，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(cuò)誤；愛(ài)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(cuò)誤；公式ΔE＝Δmc2中，Δm是虧損質(zhì)量，ΔE是釋放的核能，故D正確。13.(2021·浙江選考模擬)“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(xué)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(gè)氫中的一個(gè)被氘核取代)，使兩個(gè)氘核通過(guò)反應(yīng)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(gè)，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(yīng)后比結(jié)合能減小B.聚變反應(yīng)前后能量不守恒C.兩個(gè)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14.5kW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(lái)的原子核比結(jié)合能大，故A錯(cuò)誤；自然界任何反應(yīng)前后能量都是守恒的，故B錯(cuò)誤；由E＝Δmc2可得，反應(yīng)過(guò)程放出的能量為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＝1.25×109J，故功率為P＝eq\f(E,t)＝eq\f(1.25×109,24×3600)W＝14.5kW，故D正確。14.一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生天然衰變時(shí)，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中得到內(nèi)切圓的兩條徑跡如圖所示。若兩圓半徑之比為44∶1，則()A.發(fā)生的是α衰變B.軌跡2是反沖核的徑跡C.反沖核是逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，放射出的粒子是順時(shí)針運(yùn)動(dòng)D.該放射性元素的原子序數(shù)是90〖答案〗BC〖解析〗由動(dòng)量守恒可知m1v1＝m2v2，而R＝eq\f(mv,qB)，故q1BR1＝q2BR2；可見(jiàn)半徑越小，則q越大，故軌跡1是放出粒子的徑跡，軌跡2是反沖核的徑跡，故選項(xiàng)B正確；反沖核帶正電，由洛倫茲力充當(dāng)向心力，根據(jù)左手定則可知，反沖核速度方向向下，則放出的粒子速度方向向上，由受力方向可知，放出粒子帶負(fù)電，即發(fā)生β衰變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確；由q1R1＝q2R2及β衰變公式可知，放射性元素的原子序數(shù)為43，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。三、填空題(共2小題，每小題6分，共12分)15.(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(xué)獎(jiǎng)。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(shí)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(yīng)用于生物示蹤技術(shù)。1mgeq\o\al(32,15)P隨時(shí)間衰變的關(guān)系圖像如圖所示，請(qǐng)估算4mg的eq\o\al(32,15)P經(jīng)過(guò)________天的衰變后還剩0.25mg?！即鸢浮秸娮?6〖解析〗核反應(yīng)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×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\f(t,14)，知t＝56天。16.(6分)100年前，盧瑟福用α粒子轟擊氮核打出了質(zhì)子。后來(lái)，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(yīng)中的X是________(選填“電子”“正電子”或“中子”)。此后，對(duì)原子核反應(yīng)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”)?！即鸢浮街凶雍肆炎儭冀馕觥礁鶕?jù)核反應(yīng)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、解答題(共4個(gè)小題，17題8分，18、19、20題各10分，共38分)17.(2021·保山市智源中學(xué)高二期末)一個(gè)鋰核(eq\o\al(7,3)Li)受到一個(gè)質(zhì)子的轟擊，變成兩個(gè)α粒子。已知質(zhì)子的質(zhì)量是1.6726×10－27kg，鋰核的質(zhì)量是11.6505×10－27kg，氦核的質(zhì)量是6.6466×10－27kg。(1)寫(xiě)出上述核反應(yīng)的方程；(2)計(jì)算上述核反應(yīng)釋放出的能量?！即鸢浮?1)eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4,2)He(2)2.691×10－12J〖解析〗(1)根據(jù)核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，有eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(1,1)H→2eq\o\al(4,2)He。(2)核反應(yīng)的質(zhì)量虧損Δm＝mLi＋mp－2mα＝(11.6505×10－27＋1.6726×10－27－2×6.6466×10－27)kg＝2.99×10－29kg釋放的能量ΔE＝Δmc2＝2.99×10－29×(3×108)2J＝2.691×10－12J。18.(2021·江蘇星海實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二期中)已知氘核(eq\o\al(2,1)H)質(zhì)量為2.0136u，中子(eq\o\al(1,0)n)質(zhì)量為1.0087u，氦核(eq\o\al(3,2)He)質(zhì)量為3.0150u，1u相當(dāng)于931.5MeV。(1)寫(xiě)出兩個(gè)氘核聚變成eq\o\al(3,2)He的核反應(yīng)方程；(2)計(jì)算上述核反應(yīng)中釋放的核能(保留3位有效數(shù)字)；(3)若兩個(gè)氘核以相同的動(dòng)能0.35MeV做對(duì)心碰撞即可發(fā)生上述反應(yīng)，且釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為新核的動(dòng)能，則反應(yīng)后生成的氦核(eq\o\al(3,2)He)動(dòng)能大小是多少？〖答案〗(1)eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n(2)3.26MeV(3)0.99MeV〖解析〗(1)核反應(yīng)方程為eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n。(2)根據(jù)ΔE＝Δm×931.5MeV可知釋放的核能ΔE＝(2×2.0136－3.0150－1.0087)×931.5MeV＝3.26MeV。(3)碰撞的過(guò)程中滿足動(dòng)量守恒，因此mHev1＋mnv2＝0又由于能量守恒可知eq\f(1,2)mHeveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mnveq\o\al(2,2)＝ΔE＋2Ek整理得氦核(eq\o\al(3,2)He)動(dòng)能大小為eq\f(1,2)mHeveq\o\al(2,1)＝eq\f(1,4)(ΔE＋2Ek)＝0.99MeV。19.(2021·岢嵐縣中學(xué)高二月考)一個(gè)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的eq\o\al(226,88)Ra(鐳核)，發(fā)生α衰變后轉(zhuǎn)變?yōu)殡焙?元素符號(hào)為Rn)。已知衰變中釋放出的α粒子的速度方向跟勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線方向垂直。設(shè)鐳核、氡核和α粒子的質(zhì)量依次是m1、m2、m3，衰變釋放的核能都轉(zhuǎn)化為氡核和α粒子的動(dòng)能，真空中的光速為c。(1)寫(xiě)出衰變方程；(2)求氡核和α粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑的比值；(3)求氡核的動(dòng)能Ek?！即鸢浮?1)eq\o\al(226,88)Ra→eq\o\al(222,86)Rn＋eq\o\al(4,2)He(2)eq\f(1,43)(3)eq\f(（m1－m2－m3）m3c2,m2＋m3)〖解析〗(1)由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得衰變方程為eq\o\al(226,88)Ra→eq\o\al(222,86)Rn＋eq\o\al(4,2)He。(2)根據(jù)qvB＝meq\f(v2,r)得r＝eq\f(mv,qB)兩個(gè)粒子動(dòng)量等大，由半徑公式r＝eq\f(mv,qB)知r∝eq\f(1,q)得eq\