2016-2017学年高中物理 全一册粤教版选修3-5_27

1 章末质量评估(四) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、单项选择题(本大题共 10 小题，每小题 3 分，共 30 分在每小题给出的四个选项 中，只有一个选项符合题目要求，选对的得 3 分，选错或不答的得 0 分) 1一个放射性原子核，发生一次 衰变，则它的( ) A质子数减少一个，中子数不变 B质子数增加一个，中子数不变 C质子数增加一个，中子数减少一个 D质子数减少一个，中子数增加一个 解析 ：发生一次 衰变，原子核里有一个中子变为一个质子和一个电子，即 n H e.10 1 0 1 答案：C 2某种元素具有多种同位素，下面四幅图中能反映这些同位素的质量数 A 与中子数 N 关系的是( ) 解析：设这些同位素的质子数为 Z，由 A N Z 可知，当中子数 N 增大时，质量数 A 也增大，选项 A、D 均错误；而元素的质子数 Z 不可能为零，故当中子数 N 为零时，质量数 A 并不为零，选项 B 正确，C 错误 答案：B 3放射源放入铅制容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束在射线经 过的空间施加磁场，发现射线分成三束，如图所示关于这三种射线及其性质，下列说法 正确的是( ) A射线 a 的电离本领最弱 B射线 b 是高速中子流，速度可达光速 C射线 c 是原子的核外电子电离而产生的 2 D若将放射源置于高温高压环境中，射线强度将不变化 解析：根据射线的偏转情况可知： a 为 射线， b 为 射线， c 为 射线，由三种 射线的特性可判断 A、B、C 均错；放射性与元素存在的物理、化学状态无关，D 正确 答案：D 4原子核 X 与氘核 H 反应生成一个 粒子和一个质子由此可知( )AZ 21 A A2， Z1 B A2， Z2 C A3， Z3 D A3， Z2 解析：写出核反应方程： X H He H，由质量数守恒和电荷数守恒，列方程：AZ 21 42 1 A241， Z121，解得： A3， Z2，故答案为 D. 答案：D 5若元素 A 的半衰期为 4 天，元素 B 的半衰期为 5 天，相同质量的 A 和 B 经过 20 天 后，剩下的质量之比 mA mB( ) A3031 B3130 C12 D21 解析：设 A、 B 原来的质量均为 m，则 20 天后， mA m m ，( 12)tTA (12)5 mB m m ，( 12)tTB (12)4 故 mA mB12. 答案：C 6. U 经过 m 次 衰变和 n次 衰变，变成 82Pb，则( )23592 207 A m7， n3 B m7， n4 C m14， n9 D m14 ， n18 解析：本题考查了原子核衰变的规律，解题的关键是抓住原子核发生 衰变和 衰 变时原子核质量数和电荷数的变化规律，在此基础上进行有关计算，原子核每发生一次 衰变，质量数减少 4，电荷数减少 2；每发生一次 衰变，质量数不变，电荷数增加 1.比 较这两种原子核，质量数减少 28，说明发生了 7 次 衰变，电荷数应减少 14，而电荷数 减少 10，说明发生了 4 次 衰变，B 项正确 答案：B 7原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源当氘等离子体被加热到适当高温 时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，并放出能量这几种反应的总效果可以表示为 6 H k He d H2 n43.15 MeV，由平衡条件可知( )21 42 1 10 A k1， d4 B k2， d2 3 C k1， d6 D k2， d3 解析：由质量数守恒和电荷数守恒，分别有 4k d10，2 k d6，解得 k2， d2. 正确选项为 B. 答案：B 8 14C 测年法是利用 14C 衰变规律对古生物进行年代测定的方法若以横坐标 t 表示 时间，纵坐标 m 表示任意时刻 14C 的质量， m0为 t0 时 14C 的质量下面四幅图中能正确 反映 14C 衰变规律的是( ) 解析：设半衰期为 T1/2，那么 m m0 .可见，随着 t 的增长 物体的质量越来越小，( 12) tT1/2 且变化越来越慢，很显然 C 选项图线符合衰变规律 答案：C 9静止的氡核 Rn 放出 粒子后变成钋核 Po， 粒子动能为 E .若衰变放出22286 21884 的能量全部变为反冲核和 粒子的动能，真空中的光速为 c，则该反应中的质量亏损为( ) A. B0 4218 Ec2 C. D. 222218 Ec2 218222 Ec2 解析：由于动量守恒，反冲核和 粒子的动量大小相等，由 Ek ，它们的动能 p22m 1m 之比为 4218，因此衰变释放的总能量是 E ，由质能方程得质量亏损是 . 222218 222218 Ec2 答案：C 10 “轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘 获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核(称为子核)并且放出一个 中微子的过程中微子的质量很小，不带电，很难被探测到，人们最早就是通过子核的反 冲而间接证明中微子的存在的一个静止的原子的原子核发生“轨道电子俘获” ，衰变为子 核并放出中微子下面的说法中正确的是( ) A母核的质量数等于子核的质量数 B母核的电荷数等于子核的电荷数 4 C子核的动量与中微子的动量相同 D子核的动能大于中微子的动能 解析：衰变时母核与子核的质量数是相等的，A 正确；母核中的质子由于变为中子， 则子核中的电荷数减少 1，所以 B 错误；由动量守恒知中微子与子核的动量大小相等，但 方向相反，C 错误；由 Ek 知中微子的动能要大于子核的动能，D 错误 p22m 答案：A 二、多项选择题(本大题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分在每小题给出的四个选项 中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错或不答 的得 0 分) 112013 年 12 月中旬，中国自行研制的“玉兔”号月球车，在 38万千米之外的月球 表面闲庭信步月球的表面长期受到宇宙射线的照射，使得“月壤”中的 He 含量十分丰32 富，科学家认为 He 是发生核聚变的极好原料，将来 He 也许是人类重要的能源，所以探32 32 测月球意义十分重大关于 He，下列说法正确的是( )32 A. He 的原子核内有三个中子两个质子32 B. He 的原子核内有一个中子两个质子32 C. He 发生核聚变，放出能量，一定会发生质量亏损32 D. He 原子核内的核子靠万有引力紧密结合在一起32 解析： He 是氦元素的一种同位素，质量数是 3，电荷数是 2，原子核内有两个质子一32 个中子，A 错误，B 正确；发生核聚变放出能量就会有质量亏损，C 正确；原子核内的核子 是靠核力紧密结合在一起的，而不是靠万有引力紧密结合在一起，D 错误 答案：BC 12下列关于核反应及衰变的表述正确的是( ) A. H H He n 是轻核聚变21 31 42 10 BX 7N 8O H 中，X 表示 He14 17 1 42 C半衰期与原子所处的化学状态无关 D 衰变中产生的 射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 解析：根据反应方程中的守恒量可判断 B 对；半衰期与原子所处的物理、化学状态无 关，C 对； 衰变是原子核内中子转化为质子而产生的，D 错 答案：ABC 13核电站核泄漏的污染物中含有碘 131 和铯 137.碘 131 的半衰期约为 8 天，会释放 射线；铯 137 是铯 133 的同位素，半衰期约为 30 年，发生衰变时会辐射 射线下列 说法正确的是( ) A碘 131 释放的 射线由氦核组成 5 B铯 137 衰变时辐射出的 光子能量大于可见光光子能量 C与铯 137 相比，碘 131 衰变更慢 D铯 133 和铯 137 含有相同的质子数 解析：该题综合考查了衰变规律和同位素的相关问题，原子核中不包含 射线，A 错； 光子的能量大于可见光光子的能量，B 正确；铯 137 的半衰期长，衰变更慢，C 错；铯 133 和铯 137 是同位素，含有相同的质子数，D 选项正确 答案：BD 14.一个静止的放射性原子核发生天然衰变时，在匀强磁场中得到内切圆的两条径迹， 如图所示若两圆半径之比为 441，则( ) A发生的是 衰变 B轨迹 2 是反冲核的径迹 C反冲核是逆时针运动，放射出的粒子是顺时针运动 D该放射性元素的原子序数是 90 解析：由动量守恒可知： m1v1 m2v2，而 R ，故 q1BR1 q2BR2，半径越小，则 mvqB q 越大，故轨迹 1 是放出粒子的径迹，轨迹 2 是反冲核的径迹，故 B 对；反冲核带正电， 由洛伦兹力充当向心力，根据左手定则可知，反冲核速度向下，则放出的粒子速度向上， 由受力方向可知，放出粒子带负电，即发生 衰变，故 A 错，C 对；由 q1R1 q2R2及 衰 变公式可知，放射性元素的原子序数为 43，D 错 答案：BC 三、非选择题(本题共 4 小题，共 54 分把答案填在题中的横线上或按题目要求作 答解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤只写出最后答案的不能得 分答案中必须明确写出数值和单位) 15(12 分)完成下列核反应方程，并指出核反应的类型 (1) He_ He H，是_变32 42 1 (2) Na Mg_，是_变2411 2412 (3) Na_ Na H，是_变2311 2411 1 6 (4) 92U n 56Ba Kr3_，是_变235 10 142 9136 解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可判断粒子种类 答案：(1) H 聚 (2) e 衰 (3) H 人工转 (4) n 裂21 0 1 21 10 16(12 分)(1)在核反应 nX H He E 过程中，X 是未知核由核反应知识可10 31 42 以确定 X 核为_若 n、X 核、 H 和 He 的静止质量分别为 m1、 mX、 m3和 m4，则10 31 42 E 的值为_ (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_，缺点是 _ (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 _类型的发电站更合适，理由是 _ 解析：(1)核反应方程遵循电荷数守恒、质量数守恒，由此可判断 X 核为 Li，核反应63 后的质量亏损 m m1 mX( m3 m4)，所以 E mc2 m1 mX( m3 m4)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 答案：(1) Li m1 mX( m3 m4)c2 (2)见解析 (3)见解析63 17(14 分)山东烟台海阳核电站项目，一期工程和 2 号常规岛正在进行设备安装，一 期工程规划建设两台 125 万千瓦 AP1000 核电机组如果铀 235 在中子的轰击下裂变为 Sr 和 Xe，质量 mU235. 043 9 u， mn1.008 7 u， mSr89.907 7 u， mXe135.907 9038 13654 2 u，阿伏加德罗常数 NA6.0210 23 mol1 . (1)写出裂变方程； (2)求出一个铀核裂变放出的能量； (3)若铀矿石的浓度为 3%，一期工程建成后，一年将消耗多少吨铀矿石？ 解析：(1) U n Sr Xe10 n.23592 10 9038 13654 10 (2)裂变过程的质量亏损 m mU mn mSr mXe10 mn0.1507 u， 7 释放 的能量 E mc20.1507931MeV140.3 MeV. (3)核电站一年的发电量 E Pt212510 7365246060 J7.88410 16 J， 由 E N E NA E，得 m m3%M EM3%NA E g4.5710 7 g45.7 t. 7.88410162353%6.021023140.31061.610 19 答案：(1) U n Sr Xe10 n23592 10 9038 13654 10 (2)140.3 MeV (3)45.7 t 18(16 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 8 m2，正对太阳能产生 120 V 的电压，并对车上的电动机提供 10 A 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 103 W/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；42 (2)该车的太阳能电池转化太阳光能的效率 1是多少？电池把电能转化成机械能的效 率 2是多大？ (3)若质子、氦核、正电子的静止质量分别为 mp1.672 61027 kg、 m 6.642 51027 kg、 me0.000 910 27 kg，一次核反应过程中释放的能量是多少？ (4)已知太阳每秒释放的能量为 3.81026 J，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 21030 kg，结果保留一位有