20182019学年粤教版高中物理选修23 第四章 原子 原子核与放射技术 单元测试

2019-2019学年粤教版高中物理选修2-3 第四章 原子 原子核与放射技术 单元测试一、单选题1.原子能资源的综合利用已成为世界各国的发展方向，我国在综合利用原子能方面进展较快，目前我国核电站已建成9座、正在建设的3座、即将开建的有4座届时将较好地改变我国能源结构对有关原子核的下列说法中正确的是（ ） A.太阳辐射的能量主要来源于重核裂变B.衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的C.X射线是处于激发态的原子核辐射出来的D.核力是强相互作用的一种表现，在原子核内核力与库仑力差不多大2.下列说法中不正确的是（） A.目前已经建成的核电站的能量来自于重核裂变B.自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能C.卢瑟福依据极少数粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型D.氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加3.下列关于放射线的说法中不正确的是（ ） A.放射线可以用来进行工业探伤B.放射线可以使细胞发生变异C.放射性同位素可以用来做示踪原子D.放射线对人体无害4.下列说法正确的是（） A.同一元素的两种同位素具有相同的质量数B.C的半衰期会随着周围环境的温度的变化而改变C.在核聚变反应中，反应物的总质量等于生成物的总质量D.在卢瑟福的粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转5.下列说法正确的是（） A.天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构B.粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构C.原子核发生衰变生成的新核原子序数减少D.氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长6.如图所示的阴极射线管的玻璃管内已经抽成真空，当左右两个电极连接到高压电源时，阴极会发射电子，电子在电场的加速下飞向阳极，挡板上有一个扁平的狭缝，电子飞过挡板后形成一个扁平的电子束，长条形的荧光板在阳极端稍稍倾向轴线，电子束掠射到荧光板上，显示出电子束的径迹，现在用该装置研究磁场对运动电荷的作用的实验，下列对该实验的说法正确的是（）A.没有施加磁场时，电子束的径迹是一条抛物线B.若图中左侧是阴极射线管的阴极，加上图示的磁场，电子束会向上偏转C.施加磁场后，根据电子束在磁场中运动径迹和磁场方向，可由相关知识判断出阴极射线管两个电极的极性D.施加磁场后，结合阴极射线管的两个电极的极性和电子束在磁场中运动的径迹，可以判断出磁场的方向，但无法判断出磁场的强弱7.在核反应方程： +x中，x表示（ ） A.质子B.中子C.电子D.正电子二、多选题8.在某些恒星内，3个粒子结合成一个 ， 原子的质量是12000 0u， 原子的质量是4002 6u，已知1u1661027kg，则（ ） A.反应过程中的质量亏损是m0007 8uB.反应过程中的质量亏损是m1291029kgC.反应过程中放出的能量是7266MeVD.反应过程中放出的能量是1161019J9.据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是（ ） A.“人造太阳”的核反应方程是 B.“人造太阳”的核反应方程是 3 C.“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是Emc2D.“人造太阳”核能大小的计算公式是E mc210.一静止的铝原子核 俘获一速度为 m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核 ，下列说法正确的是_ A.核反应方程为 B.核反应方程过程中系统动量守恒C.核反应过程中系统能量不守恒D.核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E.硅原子核速度的数量级为 m/s，方向与质子初速度方向一致三、填空题11.电视机显像管是应用了_原理 12.核能是一种高效的能源：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_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，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_射线的辐射13.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的_有关，并且辐射的能量是一份一份的，每一份的能量值叫做_ 四、解答题14.是我国纪念抗曰战争和世界反法西斯战争胜利70周年1945年7月，为了加速日本军国主义的灭亡，促使日本早日无条件投降，美国在日本的广岛、长崎投下了两枚原子弹落在日本广岛的原子弹，其爆炸力相当于2l04tTNT爆炸的能量（约8.41013J），由此可知该原子弹中铀235的质量是多少千克？（已知裂变的核反应方程 U+ n Ba+ Kr+3 n+201MeV阿伏加德罗常数NA=6.021023） 五、综合题15.太阳能资源，不仅包括直接投射到地球表面上的太阳辐射能，而且也包括像所有矿物燃料能、水能、风能等间接的太阳能资源，严格地说，除了地热能、潮汐能和原子核能以外，地球上所有其他能源全部来自太阳能，太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这种核反应释放出的能量就是太阳能的能源 （1）写出核反应方程 （2）若mH=1.007 3u，mHe=4.002 6u，me=0.000 55u，则该反应中的质量亏损是多少u？如果1u相当于931.5MeV的能量，则该反应中释放的能量是多少MeV？ 16.用质子流轰击固态的重水D2O，当质子和重水中的氘核发生碰撞时，系统损失的动能如果达到核反应所需要的能量，将发生生成 He核的核反应 （1）写出质子流轰击固态的重水D2O的核反应方程； （2）当质子具有最小动能E1=1.4MeV时，用质子流轰击固态的重水D2O（认为氘核是静止的）可发生核反应；若用氘核轰击普通水的固态冰（认为质子是静止的）时，也能发生同样的核反应，求氘核的最小动能E2 已知氘核质量等于质子质量的2倍 答案解析部分一、单选题1.【答案】B 【解析】【解答】A、太阳的能量来自于内部的核聚变，产生很高的能量，又称为热核反应，故A错误；B、衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的，故B正确；C、X射线是因为原子的内层电子受到激发产生的，射线是激发态的原子核辐射的故C错误；D、核力是强相互作用的一种表现，在原子核内核力远大于库仑力故D错误故选：B【分析】太阳的能量来自于内部的核聚变，X射线是因为原子的内层电子受到激发产生的；比结合能越大的原子核越稳定2.【答案】B 【解析】【解答】A、已建成的核电站的能量来自于重核裂变，故A正确；B、自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能故B错误；C、卢瑟福依据极少数粒子发生大角度散射，绝大多数不偏转，从而提出了原子核式结构模型，故C正确；D、氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，克服库仑力做功，电子的电势能增大，动能减小，原子总能量增加故D正确故选：B【分析】核电站的能量来自于重核裂变；结合能：两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量自由原子结合为分子时放出的能量叫做化学结合能，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能粒子散射实验提出原子核式结构模型；玻尔理论，电子半径变大时，动能减小，电势能增大，而原子总能量增大3.【答案】D 【解析】【解答】A、射线具有比较强的穿透性，可以用来进行工业探伤故A正确；B、D、射线具有比较的能量，可以使细胞发生变异，对人体由害故B正确，D错误；C、放射性同位素可以利用它的放射性的特点，用来做示踪原子故C正确本题选择不正确的，故选：D【分析】正确解答本题需要掌握：了解、三种射线的性质以及产生过程4.【答案】D 【解析】【解答】A、同一元素的两种同位素具有相同的质子数、不同的质量数故A错误B、半衰期由元素本身决定，与原子核所处环境、状态无关，故B错误C、在核聚变反应中，伴随能量的产生，故反应物的总质量不可能等于生成物的总质量，质量要发生亏损，故C错误D、在卢瑟福的粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转，故D正确故选：D【分析】同位素具有相同的质子数、不同的质量数半衰期由元素本身决定，与原子核所处环境、状态无关在核聚变反应中，质量要发生亏损在卢瑟福的粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转5.【答案】A 【解析】【解答】A、天然放射现象说明原子核内部有复杂结构故A正确B、粒子散射实验说明了原子的核式结构模型故B错误C、发生衰变生成的新核原子序数增加，但质量数不变故C不正确D、从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的能量小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的能量，根据波长与频率成反比，则从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长故D错误故选：A【分析】粒子散射实验说明了原子的核式结构模型，天然放射现象说明原子核内部有复杂结构跃迁时辐射的能量等于两能级间的能级差，即频率与波长的关系，并根据或衰变，来认识射线6.【答案】D 【解析】【解答】A、没有施加磁场时，电子束只受电场离，在电场力作用下做加速直线运动，故A错误；B、因为左边是阴极，右边是阳极，所以电子在阴极管中的运动方向是左到右，产生的电流方向是右到左（注意是电子带负电），根据左手定则，四指指向左，手掌对向N极（就是这个角度看过去指向纸面向里），此时大拇指指向下面，所以电子在洛伦兹力作用下轨迹向下偏转，故B错误；C、根据轨迹和左手定则即可判断阴极射线管两个电极的极性，故C正确；D、施加磁场后，结合阴极射线管的两个电极的极性和电子束在磁场中运动的径迹，可以判断出磁场的方向，根据曲率半径可判断出磁场强弱，故D错误；故选：C【分析】此题要求要了解电子射线管的构造和原理，阴极是发射电子的电极，电子在磁场中运动，受到洛伦兹力的作用而发生偏转从而显示电子运动的径迹，偏转方向有左手定则判断；根据曲率半径可判断磁场强弱；7.【答案】B 【解析】【解答】设X的质子数为m ， 质量数为n ， 则有：4+2=m+6，9+4=12+n ， 所以m=0，n=1，即X为中子故选：B【分析】根据核反应方程中的质量数和电荷数守恒判断出X的质子数和质量数，即可判断X是那种粒子二、多选题8.【答案】A,B,C 【解析】【解答】其反应方程是3 。其质量亏损为m（340026120000）u00078u，A项对；m000781661027kg1291029kg，B项对；E000789315MeV7266MeV，C项对；E7266106161019J1161012J，D项错。【分析】根据质量数和电荷数守恒写出核反应方程，根据质量守恒计算出质量亏损；根据爱因斯坦质能方程计算释放的能量。9.【答案】A,C 【解析】【解答】“人造太阳”是全超导核聚变实验装置，核反应是轻核聚变而不是重核裂变，故选项A正确，选项B错误。核能大小的计算根据爱因斯坦的质能方程，故选项C正确，选项D错误。【分析】“人造太阳”是全超导核聚变实验装置，核反应是轻核聚变而不是重核裂变，根据爱因斯坦质能方程计算释放的核能大小。10.【答案】A,B,E 【解析】【解答】根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程 ，A正确；过程中释放的核力远远大于外力，故系统动量守恒，B正确；核反应过程中系统能量守恒，C错误；由于反应过程中，要释放大量的能量，即伴随着质量亏损，所以生成物的质量小于反应物的质量之和，D错误；由动量守恒可知， ，解得 ，故数量级约为105 m/s故E正确；【分析】由质量数、电荷数守恒可知核反应方程，核反应方程过程中系统动量守恒，能量也守恒，核反应过程中质量发生亏损，根据动量守恒定律求解硅原子核的速度三、填空题11.【答案】带电粒子在匀强电场中的加速与带电粒子在匀强磁场中的偏转 【解析】【解答】电视机显像管的原理如图：使用的电磁学的原理包括：带电粒子在匀强电场中的加速与带电粒子在匀强磁场中的偏转原理故答案为：带电粒子在匀强电场中的加速与带电粒子在匀强磁场中的偏转【分析】根据电视机显像管的原理解答即可12.【答案】混凝土； 【解析】【解答】由图乙可知，燃料包壳为铝，压力壳为铅，而安全壳为混凝土；三种射线中射线给穿过1mm的铝片；而射线能穿过3mm的铝片，故答案为：、；故答案为：混凝土；【分析】根据图乙中给出数据可知安全壳的材料；根据射线的穿透能力结合图象进行分析可知工作人员受到的辐射13.【答案】温度；能量子 【解析】【解答】黑体辐射随着波长越短温度越高则辐射越强，所以黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份不可分割最小能量值组成，每一份称为能量子故答案为：温度，能量子【分析】黑体辐射的规律不能用经典电磁学理论来解释，1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份不可分割最小能量值组成，每一份称为能量子黑体辐射随着波长越短温度越高辐射越强四、解答题14.【答案】解：由核反应方程知，一个铀核裂变能放出201MeV的能量，1mol铀核裂变放出的能量为：E1=6.021023201MeV=1.9361013J，1mol铀核的质量为0.235kg，则原子弹中铀核的质量为：m= 0.235kg= 0.235kg=1.02kg答：该原子弹中铀235的质量是1.