2019高中物理 第十九章 原子核学业质量标准检测 新人教版选修3-5.doc

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1、1第十九章第十九章 学业质量标准检测学业质量标准检测本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分 100 分，时间 90 分钟。第卷(选择题 共 40 分)一、选择题(共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分，在每小题给出的四个选项中，第16 小题只有一个选项符合题目要求，第 710 小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 4 分，选不全的得 2 分，有选错或不答的得 0 分)1(河北省保定市 20162017 学年高二下学期期末)下列说法正确的是( D )AN HC He 是衰变方程15 71 112 64 2B H H He是衰变方程1 12 13 2CUTh He 是核裂变反

2、应方程23892234904 2D HeAlP n 是原子核的人工转变方程4 2271330151 0解析：A 中方程为人工转变方程，B 为核聚变方程，C 为衰变方程，D 为原子核的人工转变方程，综上所述，故选 D。2(河北衡水中学 20152016 学年高二上学期调研)如图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是( D )Aa、b为粒子的径迹 Ba、b为粒子的径迹Cc、d为粒子的径迹 Dc、d为粒子的径迹解析：射线是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项 B 错误；粒子为氦核带正电，由左手定则知向上偏转，选项

3、A、C 错误；粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项 D正确。3由下图可得出结论( C )A质子和中子的质量之和小于氘核的质量B质子和中子的质量之和等于氘核的质量C氘核分解为质子和中子时要吸收能量D质子和中子结合成氘核时要吸收能量2解析：该反应是吸能反应，所以两个核子质量之和大于氘核的质量。4(2017天津卷，1)我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是( A )A H H He nBN HeO H2 13 14 21 014 74 217 81 1C HeAlP nDU nBaKr3 n4 227

4、1330151 0235921 01445689361 0解析 A 是氢元素的两种同位素氘和氚聚变成氦元素的核反应方程，B 是用 粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程，C 属于原子核的人工转变，D 属于重核的裂变，因此只有 A 符合要求。5一个静止在磁场中的放射性同位素原子核P，放出一个正电子后变成原子核3015Si，下列各图中近似反映正电子和 Si 核轨迹的图是( B )3014解析：把放出的正电子和衰变生成物 Si 核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，放出的正电子的运动方向跟 Si 核的运动方向一定相反，且由于它们都带正电，在洛伦兹力作用下一定形成两个外切圆的轨迹，选项 C、D 错误

5、；因为由洛伦兹力提供向心力，即qvBm，所以半径r。衰变时，放出的正电子获得的动量大小与反冲核 Si 的动量大v2 rmv qB小相等，因此在同一个磁场中正电子和 Si 核做匀速圆周运动的半径与它们的电量成反比，即14，可见正电子运动形成的圆的半径较大。故选项 B 正确，选项 A 错误。re rSiqSi qe6某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为：HCNQ1 HNCXQ21 112 613 71 115 712 6方程式中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核H1 1He3 2He4 2C12 6N13 7N15 7质量/u1.00783.016

6、04.002612.000013.005715.0001以下推断正确的是( B )AX 是 He，Q2Q1 BX 是 He，Q2Q13 24 2CX 是 He，Q2Q1，所以 B 正确，D 错误。4 27(山东省滨州市 20172018 学年高二上学期期末)关于核反应方程ThPaXE(E为释放的核能，X为新生成的粒子)，已知Th 的半衰期为2349023491234901.2min，则下列说法正确的是( ABC )A此反应为衰变 BPa 核和Th 核具有相同的质量数2349123490CTh 衰变过程中总质量减小23490D64gTh 经过 6min 还有 1gTh 尚未衰变234902349

7、0解析：根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为1，质量数为 0，该反应为衰变，所以 A 选项是正确的；Pa 核和Th 核具有相同的质量数，故 B 正确；此反应2349123490中释放出能量，由爱因斯坦的质能方程知道，此反应过程伴随着质量亏损，则总质量减小，故 C 正确；6min 经过了 5 个半衰期，则未衰变的质量mm0( )nm0( )5642g，故1 21 21 32D 错误。8核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌症的风险。已知钚的一种同位素Pu 的半衰期为 24

8、100 年，其衰变方程为23994PuX He，下列有关说法正确的是( AD )239944 2AX 原子核中含有 92 质子B100 个Pu 经过 24100 年后一定还剩余 50 个23994C由于衰变时释放巨大能量，根据Emc2，衰变过程总质量增加D衰变发出的射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力解析：根据“电荷数”守恒，可知 A 选项正确；半衰期是对大量原子的统计规律，所以 B 错误；放出能量质量减少，C 错误；光子穿透能力很强，D 正确。9(山东济南市 20162017 学年高三模拟)14C 发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700 年。已知植物存活期间，其体内14C 与12C

9、的比例不变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少，现通过测量得知，某古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是( AC )A该古木的年代距今约 5700 年B12C、13C、14C 具有相同的中子数C14C 衰变为14N 的过程中放出 射线D增加样品测量环境的压强将加速14C 的衰变解析：因古木样品中14C 的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的4时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为 5700 年，选项 A 正确；12C、13C、14C 具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项 B 错误；根据核反应方程可知，14C 衰变为14N

10、的过程中放出电子，即发出射线，选项 C 正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项 D 错误。10(浙江省宁波市 20172018 学年高二下学期期末)下列四幅图的有关说法中正确的是( BD )A甲图中，球m1以速度v碰静止球m2，若两球质量相等，碰后m2的速度一定为vB乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由粒子组成D丁图中，链式反应属于重核的裂变解析：甲图中，两球碰撞过程动量守恒，碰撞过程机械能不增加，如果两球质量相等，则碰撞后m2的速度不大于v，故 A 错误；乙图中，图中光的颜色保持不变的情况下，光照越强，光电子数

11、目越多，则饱和光电流越大，故 B 正确；丙图中，由左手定则可知，甲带正电，则甲射线由粒子组成，乙不带电，射线乙是射线，丙射线粒子带负电，则丙射线由电子组成，故 C 错误；图丁中链式反应属于重核裂变，故 D 正确。第卷(非选择题 共 60 分)二、填空题(共 2 小题，共 14 分。把答案直接填在横线上)11(6 分)潮汐能属于无污染能源，但能量的转化率较低，相比之下，核能是一种高效的能源。(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳(见图甲)。结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是_混凝土_。5(2)核反应堆中的核废料具有很强的放射性，目前常用的处理

12、方法是将其装入特制的容器中，然后( D )A沉入海底 B放至沙漠C运到月球 D深埋地下(3)图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射。当胸章上 1mm 铝片和 3mm 铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图乙分析工作人员受到了_射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了_(或和)_射线的辐射。12(8 分)(1)在核反应 nX H HeE过程中，X 是未知核。由核反应知识可1 03 14 2以确定 X 核为_ Li_。若 n、X 核、 H 和 He 的静止质量分别为m1、mX、m3和m4，则6 31 03

13、 14 2E的值为_m1mX(m3m4)c2_。(2)核能、风能等新能源是近年来能源发展的重点方向之一，与煤、石油等传统能源相比较，核能具有的优点是_核裂变产生的能源比使用煤和石油更加清洁、产能更多。_，缺点是_核裂变反应造成的核废料具有放射性，难处理；建造成本高。_。(3)有一座城市，经常受到大风和风沙的侵扰。为了合理使用新能源，计划建造风能发电站或太阳能发电站。请用物理学知识，指出建造_建风能发电站比较合理_类型的发电站更合适，理由是_在使用风能发电时，根据能量守恒知识，风能一方面转化为电能，另一方面可以减弱风速，减小对城市的破坏。_。解析：(1)核反应方程遵循电荷数守恒、质量数守恒，由此

14、可判断 X 核为 Li，核反应6 3后的质量亏损mm1mX(m3m4)所以 Emc2m1mX(m3m4)c2(2)优点：核裂变产生的能源比使用煤和石油更加清洁、产能更多。缺点：核裂变反应造成的核废料具有放射性，难处理；建造成本高。(3)建风能发电站比较合理理由：在使用风能发电时，根据能量守恒知识，风能一方面转化为电能，另一方面可以减弱风速，减小对城市的破坏。三、论述计算题(共 4 小题，共 46 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13(10 分)一小瓶含有放射性同位素的液体，它每分钟衰变 6000 次，若将

15、它注射到一位病人的血管中，15h 后从该病人身上抽取 10mL 血液，测得血样每分钟衰变 2 次。已知这种同位素的半衰期为 5h，此病人全身血液总量为多少 L。答案：3.75解析：两次测量的时间间隔为 15h，即 3 个半衰期。第一次测量时每分钟衰变 6000 次，63 个半衰期后，每分钟衰变次数应为750(次)，现 10mL 血液中每分钟衰变 2 次，故6000 23血液总量应是10mL3750mL3.75L。750 214(11 分)一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH1.007 3u，中子质量mn1.008 7u，氚核质量m3.018 0u。(1)写出聚变方程；(2)释放出

16、的核能多大？(3)平均每个核子释放的能量是多大？答案：(1) H2 n H1 11 03 1(2)6.24MeV (3)2.08MeV解析：(1)聚变方程 H2 n H1 11 03 1(2)质量亏损 mmH2mnm(1.007 321.008 73.018 0)u0.006 7u释放的核能Emc20.006 7931.5MeV6.24MeV(3)平均每个核子放出的能量为EMeV2.08MeVE n6.24 315(12 分)(浙江温州十校联合体 20152016 学年高二下学期期末)静止在匀强磁场中的 Li 核俘获一个运动方向垂直于磁场速度大小为 7.7104m/s 的中子，若发生核反应6

17、3后只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核( He)。反应前后各粒子在磁场中的运动轨迹4 2如图所示， 核与另一种未知新粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为 403。则：(1)写出此核反应的方程式；(2)求产生的未知新粒子的速度。答案：(1) Li n He H (2)1103m/s 方向与中子速度方向相反6 31 04 23 1解析：(1) Li n He H6 31 04 23 1(2)设中子( n)、氦核( He)、氘核( H)的质量分别为m1、m2、m3，速度分别为1 04 23 1v1、v2、v3，由动量守恒定律得：m1v1m2v2m3v3设粒子做匀速圆周运动的半径为r，由qvBm

18、，得v2 rrmv qB7因，可得：v220v3r2 r340 3由径迹图象可知v2与v1同向，v3与v1反向，即m1v120m2v3m3v3得v31103m/s，方向与中子速度方向相反16(13 分)1996 年清华大学和香港大学的学生合作研制了太阳能汽车，该车是以太阳能电池将所接受的太阳光能转化为电能而提供给电动机来驱动的。已知车上太阳能电池接收太阳光能的板面面积为 8m2，正对太阳能产生 120V 的电压，并对车上的电动机提供 10A的电流，电动机的直流电阻为 4，而太阳光照射到地面处时单位面积上的辐射功率为103W/m2。(1)太阳光的能量实际上是由质子所参与的一系列反应所产生的，即在

19、太阳内部持续不断地进行着热核反应，4 个质子聚变为 1 个氦核( He)，写出核反应方程；4 2(2)该车的太阳能电池转化太阳光能的效率1是多少？(3)若质子、氦核、正电子的静止质量分别为mp1.67261027kg、m6.64251027kg、me0.00091027kg，则m1kg 的质子发生上述热核反应所释放的能量完全转化为驱动该车的输出机械功，能够维持该车行驶的时间是多少？(4)已知太阳每秒释放的能量为 3.81026J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳能存在多少年？(太阳的质量为21030kg，结果保留一位有效数字)答案：(1)4 H He2 e (2)15% (3)1.31011s (4)5109年1 14 20 1解析：(1)核反应方程：4 H He2 e1 14 20 1(2)效率是：115%UI P0S(3)E(4mpm2me)c24.151012J而(UII2R)tmNAE 4M解得t1.301011s(4)太阳每秒释放的能量为 3.81026J，则太阳每秒减少的质量为m0.41010kgE c2太阳的质量为 21030kg，太阳还能存在的时间为ts1.51017s5109年Mm2 1030 3 1040.4 1010