2022年高中物理第章波与粒子章末综合测评鲁科版选修- .pdf

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1、1 第 4 章 波与粒子(时间： 60 分钟满分： 100 分)一、选择题 ( 本题共 6 小题，每小题6 分在每小题给出的五个选项中，有三项是符合题目要求的，选对1 个得 3 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 6 分，每选错 1 个扣 3 分，最低得分为0 分 ) 1关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( ) A.238 92U234 90Th42He是 衰变B.14 7N42He 17 8O11H是 衰变C.21H31H42He10n 是轻核聚变D.8234Se8236Kr201e 是重核裂变E.235 92U10n141 56Ba9236Kr 310n 是重核裂变【解析】

2、据核反应各类型特点可知：A、D项均为衰变， A中放出 粒子， A正确， D错误 B项为人工转变，B错误， C项为轻核聚变，E项为重核裂变反应，C、E正确【答案】ACE 2下列说法中正确的是( ) A采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B放射性元素的半衰期不会随物理或化学条件的变化而变化C约里奥居里夫人用 粒子轰击铝箔发现了中子D原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量E.42He14 7N17 8O11H是卢瑟福发现质子的核反应方程【解析】放射性元素的半衰期由元素的原子核决定，与化学、物理状态无关，故选项A错误， B正确；由物理学史可知中子是由查德威克发现的，选项C错误

3、；核子结合成原子核放出核能，因此原子核所含核子单独存在时的总质量大于核原子核的质量，选项D正确；用 粒子轰击氮核生成氧核和质子是卢瑟福发现质子的实验，E正确【答案】BDE 3科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：XY42He31H4.9 MeV 和21H31H42HeX 17.6 MeV，下列表述正确的有( ) 【导学号： 18850059】AX是中子BY的质子数是3，中子数是6 C两个核反应都没有质量亏损D氘和氚的核反应是核聚变反应E两个核反应都有核能释放，因此都有质量亏损【解析】根据质子数守恒和质量数守恒可知X 是中子， A 正确； Y 的质子数为3，中名

4、师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 2 子数为 3，B错误；聚变放出能量，由质能方程可知一定有质量亏损，该反应为核聚变反应，C错误， D 、E正确【答案】ADE 4热核反应是一种理想能源的原因是( ) A轻核聚变比重核裂变时释放的能量多B对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理C热核反应的原料在地球上储量丰富D热核反应的速度容易控制E就每个核子平均释放的能量来说，热核反应比重核裂变时释放的能量多【解析】不能说轻核聚变比

5、重核裂变时释放的能量多，但就每个核子平均释放的能量来说，聚变反应平均每个核子比裂变反应中平均每个核子放出的能量要大34 倍，且其原料均为氢的同位素，在地球上储量极为丰富，其放射性污染也较裂变轻但是，目前只是能够让轻核聚变发生，还不能控制聚变反应的速度、和平利用聚变时释放的核能，综上所述，B、C、E正确， A、D错误【答案】BCE 5质子数与中子数互换的核互为“镜像核”，例如32He是31H的“镜像核”， 同样31H也是32He的“镜像核”，则下列说法正确的是( ) A.15 7N和16 8O互为“镜像核”B.13 7N和13 6C互为“镜像核”C 衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一

6、个电子D核反应21H31H42He 10n 的生成物中有 粒子，该反应是 衰变E核反应21H31H42He 10n 的生成物中虽有 粒子，但该反应属于轻核聚变【解析】根据“镜像核”的定义，13 7N和13 6C 互为“镜像核”，选项B 正确， A错误； 衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子， 选项 C正确；核反应21H31H42He 10n 的生成物中虽有 粒子，但该反应是聚变反应，选项D错误， E正确【答案】BCE 6下列说法中正确的是( ) 【导学号： 18850060】A太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应B中等核的平均结合能比重核的平均结合能大，所以重核裂变要放出能

7、量C只要有核反应发生，就一定会释放出核能D轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数小于质子数E轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数大于质子数【解析】太阳的能量来自轻核聚变放出的能量，A正确中等核的平均结合能比重核名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 3 的平均结合能大，B正确核反应是否释放能量取决于反应前后是否发生了质量亏损，C错误随核子数增加，若只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助

8、于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多，D错误， E正确【答案】ABE 二、非选择题(本题共 5 小题，共 64 分，按题目要求作答) 7(8 分)(2015 江苏高考) 核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，235 92U是核电站常用的核燃料.235 92U 受一个中子轰击后裂变成144 56Ba 和8936Kr 两部分，并产生_个中子 要使链式反应发生，裂变物质的体积要_( 选填“大于”或“小于” ) 它的临界体积【解析】核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒，且该核反应方程为：235 92U10n144 56Ba8936Kr310n，即产生 3 个中子 临界体积

9、是发生链式反应的最小体积，要使链式反应发生，裂变物质的体积要大于它的临界体积【答案】3 大于8(12 分) 同位素原子在许多方面有着广泛的应用，1934 年，科学家在用 粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，更意外的是，拿走 放射源时，铝箔虽不再发射中子，但仍能继续发射正电子，而且这种放射性随时间衰减的规律跟天然放射性一样，也有一定的半衰期(1) 写出 粒子轰击铝2713Al 产生中子的核反应方程式；(2) 上述产生的具有放射性的同位素叫做放射性同位素，写出其产生正电子的核反应方程式；(3) 简要说明放射性同位素的应用，并至少举出两个实际应用的例子【解析】(1)2713Al

10、 42He 3015P10n. (2)3015P3014Si 01e. (3) 利用射线辐射育种，作为示踪原子，检查管道等【答案】见解析9 (14 分)(2016 苏州一中检测) 天文学家测得银河系中氦的含量约为25%.有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后3 分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的(1) 把氢核聚变反应简化为4 个氢核 (11H)聚变成氦核 (42He)， 同时放出 2 个正电子 (01e) 和 2个中微子 (e) ，请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量(2) 研究表明，银河系的年龄约为t3.8 1017

11、s ，每秒银河系产生的能量约为11037J( 即P11037 J/s)现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量( 最后结果保留一位有效数字) (3) 根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 4 ( 可能用到的数据： 银河系质量约为M31041kg， 原子质量单位1 u1.661027kg,1 u 相当于1.5 1010 J 的能量，电子质量me0.0

12、00 5 u，氦核质量m4.002 6 u，氢核质量mp1.007 8 u，中微子e质量为零 ) 【解析】(1)411H42He201e2em4mpm2meEmc24.141012 J. (2)mPtEm6.1 1039 kg 氦的含量kmM6.1 1039310412%. (3) 由估算结果可知，k2% 远小于 25% 的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的【答案】(1)411H42He201e2e4.1410 12 J (2)2% (3) 银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的10 (15 分)(2015 海南高考) 运动的原子核AZX放出 粒子后变成静止的原子核Y.已知X、

13、Y和 粒子的质量分别是M、m1和m2，真空中的光速为c， 粒子的速度远小于光速求反应后与反应前的总动能之差以及 粒子的动能【解析】设衰变前原子核AZX 的速度为v0，衰变后放出的 粒子的速度为v，由动量守恒有：Mv0m2v再由反应中能量守恒有12Mv2012m2v2E由爱因斯坦质能方程有Emc2而 mM(m1m2) 解之有E12m2v212Mv20M(m1m2)c2(Mm1m2)c2Ek12m2v2MEMm2M Mm1m2Mm2c2. 【答案】(Mm1m2)c2M Mm1m2Mm2c211(15 分) 足够强的匀强磁场中有一个原来静止的氡核222 86Rn，它放射出一个 粒子后变为 Po核假设

14、放出的 粒子运动方向与磁场方向垂直，求：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 5 (1) 粒子与Po 核在匀强磁场中的径迹圆半径之比，画出它们在磁场中运动轨迹的示意图；(2) 粒子与 Po核两次相遇的时间间隔与 粒子运动周期的关系；( 设质子和中子质量相等 ) (3) 若某种放射性元素在匀强磁场中垂直磁场方向发生 衰变，则 粒子和反冲核在磁场中运动轨迹的示意图与上述 衰变轨迹示意图有何不同？【导学号： 18850061

15、】【解析】(1) 氡核经 衰变的核反应方程为：222 86Rn218 84Po42He ，衰变的极短过程系统动量守恒，设 粒子速度方向为正，则由动量守恒定律0mvmPovPo，即mvmPovPo 粒子与反冲核在匀强磁场中，洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力qvBmv2r，rmvqB1q，故rrPoqPoq842421，示意图如图甲所示(2) 它们在磁场中运动的周期T2rv2mqBmq，它们的周期之比为TTPommPoqPoqa421884284109，即 109T84TPo，这样 粒子转 109 圈， Po核转 84 圈，两者才相遇所以， 粒子与 Po核两次相遇的时间间隔t109T. (3) 若放射性元素在匀强磁场中垂直磁场方向发生 衰变，则 粒子和反冲衰变过程仍符合动量守恒定律，它们也在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，但由于 粒子带负电，反冲核带正电， 它们两个衰变时运动方向相反，但受的洛伦兹力方向相同，所以它们的轨迹圆是内切的，且 粒子的轨迹半径大于新核的轨迹半径，其运动轨迹的示意图如乙所示【答案】(1)42 1 见解析(2) t109T(3) 见解析名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -