2019-2020年高中物理 第19章 原子核限時(shí)測試題 新人教版選修3-5.doc

2019-2020年高中物理 第19章 原子核限時(shí)測試題 新人教版選修3-5一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第16小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第710小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1(高密一中xxxx學(xué)年高二下學(xué)期檢測)一個(gè)放射性原子核，發(fā)生一次衰變，則它的()A質(zhì)子數(shù)減少一個(gè)，中子數(shù)不變B質(zhì)子數(shù)增加一個(gè)，中子數(shù)不變C質(zhì)子數(shù)增加一個(gè)，中子數(shù)減少一個(gè)D質(zhì)子數(shù)減少一個(gè)，中子數(shù)增加一個(gè)答案：C解析：發(fā)生一次衰變，原子核里有一個(gè)中子變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子。即nHe2某種元素具有多種同位素，下面四幅圖中能反映這些同位素的質(zhì)量數(shù)A與中子數(shù)N關(guān)系的是()答案：B解析：設(shè)這些同位素的質(zhì)子數(shù)為Z，由ANZ可知，當(dāng)中子數(shù)N增大時(shí)，質(zhì)量數(shù)A也增大，選項(xiàng)A、D均錯(cuò)誤；而元素的質(zhì)子數(shù)Z不可能為零，故當(dāng)中子數(shù)N為零時(shí)，質(zhì)量數(shù)A并不為零，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤。3.(重慶一中xxxx學(xué)年高二下學(xué)期期末)放射源放入鉛制容器中，射線只能從容器的小孔射出，成為細(xì)細(xì)的一束。在射線經(jīng)過的空間施加磁場，發(fā)現(xiàn)射線分成三束，如圖所示。關(guān)于這三種射線及其性質(zhì)，下列說法正確的是()A射線a的電離本領(lǐng)最弱B射線b是高速中子流，速度可達(dá)光速C射線c是原子的核外電子電離而產(chǎn)生D若將放射源置于高溫高壓環(huán)境中，射線強(qiáng)度將不變化答案：D解析：根據(jù)射線的偏轉(zhuǎn)情況可知：a為射線，b為的射線，c為射線，由三種射線的特性可判A、B、C均錯(cuò)；放射性與元素存在的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，D正確。4若元素A的半衰期為4天，元素B的半衰期為5天，相同質(zhì)量的A和B。經(jīng)過20天后，剩下的質(zhì)量之比mAmB()A3031B3130C12D21答案：C解析：設(shè)A、B原來的質(zhì)量均為m，則20天后：mAm()m()5mBm()m()4mAmB125.U經(jīng)過m次衰變和n次衰變，變成Pb，則()Am7，n3Bm7，n4Cm14，n9Dm14，n18答案：B解析：本題考查了原子核衰變的規(guī)律，解題的關(guān)鍵是抓住原子核發(fā)生衰變和衰變時(shí)原子核質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)的變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，原子核每發(fā)生一次衰變，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2；每發(fā)生一次衰變，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1。比較這兩種原子核，質(zhì)量數(shù)減少28，說明發(fā)生了7次衰變，電荷數(shù)應(yīng)減少14，而電荷數(shù)減少10，說明發(fā)生了4次衰變，B項(xiàng)正確，其余選項(xiàng)錯(cuò)誤。6某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個(gè)核反應(yīng)方程為()HCNQ1HNCXQ2方程式中Q1、Q2表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量見下表：原子核HHeHeCNN質(zhì)量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001以下推斷正確的是()AX是He，Q2>Q1BX是He，Q2>Q1CX是He，Q2<Q1DX是He，Q2<Q1答案：B解析：本題主要考查核反應(yīng)方程及質(zhì)能方程問題，由電荷數(shù)守恒及質(zhì)量數(shù)守恒可知X應(yīng)為He，所以A、C錯(cuò)。由質(zhì)量虧損多少可知Q2>Q1，所以B正確，D錯(cuò)，正確答案為B。7.xx年12月中旬，中國自行研制的“玉兔”號月球車，在38萬千米之外的月球表面閑庭信步。月球的表面長期受到宇宙射線的照射，使得“月壤”中的He含量十分豐富，科學(xué)家認(rèn)為，He是發(fā)生核聚變的極好原料，將來He也許是人類重要的能源，所以探測月球意義十分重大。關(guān)于He，下列說法正確的是()A.He的原子核內(nèi)有三個(gè)中子兩個(gè)質(zhì)子B.He的原子核內(nèi)有一個(gè)中子兩個(gè)質(zhì)子C.He發(fā)生核聚變，放出能量，一定會發(fā)生質(zhì)量虧損D.He原子核內(nèi)的核子靠萬有引力緊密結(jié)合在一起答案：BC解析：He是氦元素的一種同位素，質(zhì)量數(shù)是3，電荷數(shù)是2，原子核內(nèi)有兩個(gè)質(zhì)子一個(gè)中子，所以A錯(cuò)誤，B正確；發(fā)生核聚變放出能量就會有質(zhì)量虧損，C正確；原子核內(nèi)的核子是靠核力緊密結(jié)合在一起的，而不是靠萬有引力緊密結(jié)合在一起，D錯(cuò)誤。8(紹興一中xxxx學(xué)年高二下學(xué)期期末)下列關(guān)于核反應(yīng)及衰變的表述正確的有()A.HHHen是輕核聚變B. XNOH中，X表示HeC半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)D. 衰變中產(chǎn)生的射線實(shí)際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的答案：AC解析：根據(jù)反應(yīng)方程中的守恒量可判B錯(cuò)；半衰期與原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，C正確；衰變是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子而產(chǎn)生的，D錯(cuò)。9核電站核泄漏的污染物中含有碘131和銫137。碘131的半衰期約為8天，會釋放射線；銫137是銫133的同位素，半衰期約為30年，發(fā)生衰變時(shí)會輻射射線。下列說法正確的是()A碘131釋放的射線由氦核組成B銫137衰變時(shí)輻射出的光子能量大于可見光光子能量C與銫137相比，碘131衰變更慢D銫133和銫137含有相同的質(zhì)子數(shù)答案：BD解析：該題綜合考查了衰變規(guī)律和同位素的相關(guān)問題，原子核中不包含射線，A錯(cuò)；光子的能量大于可見光光子的能量，B正確；銫137的半衰期長，衰變更慢，C不正確；銫133和銫137是同位素，含有相同的質(zhì)子數(shù)，D選項(xiàng)正確。10一個(gè)靜止的放射性原子核發(fā)生天然衰變時(shí)，在勻強(qiáng)磁場中得到內(nèi)切圓的兩條徑跡，如圖所示。若兩圓半徑之比為441，則()A發(fā)生的是衰變B軌跡2是反沖核的徑跡C反沖核是逆時(shí)針運(yùn)動，放射出的粒子是順時(shí)針運(yùn)動D該放射性元素的原子序數(shù)是90答案：BC解析：由動量守恒可知：m1v1m2v2，而R，故q1BR1q2BR2；半徑越小，則q越大，故軌跡1是放出粒子的軌跡，軌跡2是反沖核的徑跡，故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，反沖核速度向下，則放出的粒子速度向上，由受力方向可知，放出粒子帶負(fù)電，即發(fā)生衰變，故A錯(cuò)C對；由q1R1q2R2及衰變公式可知，放射性元素的原子序數(shù)為43，D錯(cuò)。第卷(非選擇題共60分)二、填空題(共3小題，每小題6分，共18分。把答案直接填在橫線上)111919年盧瑟福通過如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，第一次完成了原子核的人工轉(zhuǎn)變，并由此發(fā)現(xiàn)_。圖中A為放射源發(fā)出的_粒子，B為_氣，完成該實(shí)驗(yàn)的下列核反應(yīng)方程_。答案：質(zhì)子，氮NHeOH12潮汐能屬于無污染能源，但能量的轉(zhuǎn)化率較低，相比之下，核能是一種高效的能源。(1)在核電站中，為了防止放射性物質(zhì)泄漏，核反應(yīng)堆有三道防護(hù)屏障：燃料包殼、壓力殼和安全殼(見圖甲)。結(jié)合圖乙可知，安全殼應(yīng)當(dāng)選用的材料是_。(2)核反應(yīng)堆中的核廢料具有很強(qiáng)的放射性，目前常用的處理方法是將其裝入特制的容器中，然后()A沉入海底B放至沙漠C運(yùn)到月球D深埋地下(3)圖丙是用來監(jiān)測工作人員受到輻射情況的胸章，通過照相底片被射線感光的區(qū)域，可以判斷工作人員受到何種輻射。當(dāng)胸章上1 mm鋁片和3mm鋁片下的照相底片被感光，而鉛片下的照相底片未被感光時(shí)，結(jié)合圖乙分析工作人員受到了_射線的輻射；當(dāng)所有照相底片被感光時(shí)，工作人員受到了_射線的輻射。答案：(1)混凝土(2)D(3)(或和)13(1)在核反應(yīng)nXHHeE過程中，X是未知核。由核反應(yīng)知識可以確定X核為_。若n、X核、H和He的靜止質(zhì)量分別為m1、mX、m3和m4，則E的值為_。(2)核能、風(fēng)能等新能源是近年來能源發(fā)展的重點(diǎn)方向之一，與煤、石油等傳統(tǒng)能源相比較，核能具有的優(yōu)點(diǎn)是_，缺點(diǎn)是_。(3)有一座城市，經(jīng)常受到大風(fēng)和風(fēng)沙的侵?jǐn)_。為了合理使用新能源，計(jì)劃建造風(fēng)能發(fā)電站或太陽能發(fā)電站。請用物理學(xué)知識，指出建造_類型的發(fā)電站更合適，理由是_。答案：(1)Lim1mX(m3m4)c2(2)見解析(3)見解析解析：(1)核反應(yīng)方程遵循電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，由此可判斷X核為Li，核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損mm1mX(m3m4)，所以Emc2m1mX(m3m4)c2。(2)優(yōu)點(diǎn)：核裂變產(chǎn)生的能源比使用煤和石油更加清潔、產(chǎn)能更多。缺點(diǎn)：核裂變反應(yīng)造成的核廢料具有放射性，難處理；建造成本高。(3)建風(fēng)能發(fā)電站比較合理理由：在使用風(fēng)能發(fā)電時(shí)，根據(jù)能量守恒知識，風(fēng)能一方面轉(zhuǎn)化為電能，另一方面可以減弱風(fēng)速，減小對城市的破壞。三、論述計(jì)算題(共4小題，共42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)14(9分)一小瓶含有放射性同位素的液體，它每分鐘衰變6000次，若將它注射到一位病人的血管中，15h后從該病人身上抽取10mL血液，測得血樣每分鐘衰變2次。已知這種同位素的半衰期為5h，此病人全身血液總量為多少L。答案：3.75解析：兩次測量的時(shí)間間隔為15h，即3個(gè)半衰期。第一次測量時(shí)每分鐘衰變6000次，3個(gè)半衰期后，每分鐘衰變次數(shù)應(yīng)為750(次)，現(xiàn)10mL血液中每分鐘衰變2次，故血液總量應(yīng)是10mL3750mL3.75L。15(10分)(黃岡市xxxx學(xué)年高二下學(xué)期期末)在某些恒星內(nèi)部，一個(gè)氘核與一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核，已知氘核的質(zhì)量為3.34361027kg，氚核的質(zhì)量為5.00821027kg，氦核的質(zhì)量為6.64671027kg，中子的質(zhì)量為1.67491027kg，真空中光速c3108m/s。(1)寫出核反應(yīng)方程；(2)這個(gè)反應(yīng)中釋放的核能為多少？(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)答案：(1)HHHen(2)31012J解析：(1)核反應(yīng)方程：HHHen(2)質(zhì)量虧損m(m氘m氚)(m氦m中)0.03021027kg釋放核能Emc20.03021027(3108)2J31012J16(11分)(煙臺市部分重點(diǎn)中學(xué)xxxx學(xué)年高二下學(xué)期聯(lián)考)山東煙臺海陽核電站項(xiàng)目，一期工程和2號常規(guī)島正在進(jìn)行設(shè)備安裝，一期工程規(guī)劃建設(shè)兩臺125萬千瓦AP1000核電機(jī)組，預(yù)計(jì)xx年并網(wǎng)發(fā)電。如果鈾235在中子的轟擊下裂變?yōu)镾r和Xe，質(zhì)量mU235.0439u，mn1.0087u，mSr89.9077u，mXe135.9072u。(1)寫出裂變方程；(2)求出一個(gè)鈾核裂變放出的能量；(3)若鈾礦石的濃度為3%，一期工程建成后，一年將消耗多少噸鈾礦石？答案：(1)UnSrXe10n(2)140.3MeV(3)45.7t解析：(2)裂變過程的質(zhì)量虧損mmUmnmSrmXe10mn0.1507u，釋放的能量Emc20.1507931MeV140.3MeV。(3)核電站一年的發(fā)電量EPt2125107365246060J7.8841016J，由ENENAE，得mg4.57107g45.7t。17(12分)(紹興一中xxxx學(xué)年高二下學(xué)期期末)1996年清華大學(xué)和香港大學(xué)的學(xué)生合作研制了太陽能汽車，該車是以太陽能電池將所接受的太陽光能轉(zhuǎn)化為電能而提供給電動機(jī)來驅(qū)動的。已知車上太陽能電池接收太陽光能的板面面積為8m2，正對太陽能產(chǎn)生120V的電壓，并對車上的電動機(jī)提供10A的電流，電動機(jī)的直流電阻為4，而太陽光照射到地面處時(shí)單位面積上的輻射功率為103W/m2。(1)太陽光的能量實(shí)際上是由質(zhì)子所參與的一系列反應(yīng)所產(chǎn)生的，即在太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地進(jìn)行著熱核反應(yīng)，4個(gè)質(zhì)子聚變?yōu)?個(gè)氦核(He)，寫出核反應(yīng)方程；(2)該車的太陽能電池轉(zhuǎn)化太陽光能的效率1是多少？(3)若質(zhì)子、氦核、正電子的靜止質(zhì)量分別為mp1.67261027kg、m6.64251027kg、me0.00091027kg，則m1kg的質(zhì)子發(fā)生上述熱核反應(yīng)所釋放的能量完全轉(zhuǎn)化為驅(qū)動該車的輸出機(jī)械功，能夠維持該車行駛的時(shí)間是多少？(4)己知太陽每秒釋放的能量為3.81026J，則太陽每秒減少的質(zhì)量為多少千克？若太陽質(zhì)量減少萬分之三，熱核反應(yīng)不能繼續(xù)進(jìn)行，計(jì)算太陽能存在多少年？(太陽的質(zhì)量為21030kg，結(jié)果保留一位有效數(shù)字)答案：(1)4HHe2e(2)15%(3)1.31011s(4)5109年解析：(1)核反應(yīng)方程：4HHe2e(2)效率是：115%(3)E(4mpm2me)c24.151012J而(UII2R)t解得t1.301011s(4)太陽每秒釋放的能量為3.81026J，則太陽每秒減少的質(zhì)量為m0.41010kg太陽的質(zhì)量為21030kg，太陽還能存在的時(shí)間為ts1.51017s5109年。