2024春新教材高中物理第5章原子核达标检测卷新人教版选择性必修第三册

第五章达标检测卷(考试时间：60分钟满分：100分)班级：________座号：________姓名：________分数：________一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求．)1．下面列出一些核反应方程式：eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋X，eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,)6C＋Y，eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,)8O＋Z，其中()A．X是质子，Y是中子，Z是正电子B．X是正电子，Y是中子，Z是质子C．X是正电子，Y是质子，Z是中子D．X是中子，Y是正电子，Z是质子【答案】B【解析】依据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0，电荷数为1，则X为正电子；Y的质量数为1，电荷数为0，为中子；Z的质量数为1,电荷数为1，为质子．故选B．2．下列关于原子核的叙述，正确的是()A．居里夫人通过α粒子轰击铝原子核，首次发觉了中子B．核反应堆中的“慢化剂”是为了减慢反应速度，防止反应过于猛烈C．轻核聚变过程中，会有质量亏损，要释放能量D．原子核的质量越大，比结合能就越小【答案】C【解析】查德威克在α粒子轰击铍核试验中发觉了中子，故A错误；核反应堆中的“慢化剂”是减慢中子速度，故B错误；轻核聚变过程中，会有质量亏损，由爱因斯坦质能方程可知，要释放能量，故C正确；比结合能为结合能与核子数的比值，则原子核的质量越大，比结合能不肯定越小，故D错误．故选C．3．科研人员正在研制一种新型镍铜电池，它分别采纳半衰期长达100年的放射性同位素镍(eq\o\al(63,28)Ni)和铜作为电池的正负极，利用镍63发生β衰变释放电子给铜片，为负载供应电能．下列说法正确的是()A．镍63的β衰变方程为eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(64,29)CuB．β衰变释放的电子是核内eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(1,1)H所产生的C．提高温度，增大压强可以变更镍63的半衰期D．经过200年该电池中的镍将全部变成其他金属【答案】B【解析】依据电荷数守恒、质量数守恒知镍63的裂变方程是eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(63,29)Cu，故A错误；β衰变所释放的电子是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，故B正确；放射性物质的半衰期由原子核内部因素确定，与原子核所处的物理环境和化学状态无关，故C错误；采纳半衰期长达100年的放射性同位素镍63，经过200年，是经过两个半衰期，转变1－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))2＝eq\f(3,4)，即只有四分之三的镍转化为其他金属，故D错误．故选B．4．(2024年厦门思明区校级月考)下列说法正确的是()A．结合能越大的原子核肯定越稳定B．核力存在于原子核内随意两个核子之间C．发生链式反应的一个条件是铀块的体积必需达到临界体积D．一个原子核发生一次α衰变，新核相对于原来的原子核，质量数和电荷数都削减2【答案】C【解析】描述原子核稳定性的是比结合能，比结合能越大的原子核肯定越稳定，故A错误；核力是短距力，两个核子须要处在肯定距离内才会有核力，故B错误；发生链式反应的条件是裂变物质的体积必需大于或等于临界体积，或裂变物质的质量必需大于或等于临界质量，故C正确；α粒子的质量数为4，核电荷数为2，一个原子核发生一次α衰变，新核相对于原来的原子核，质量数削减4和电荷数削减2，故D错误．5．一个eq\o\al(238,92)U核衰变为一个eq\o\al(206,82)Pb核的过程中，发生了m次α衰变和n次β衰变，则m、n的值分别为()A．8、6 B．6、8C．4、8 D．8、4【答案】A【解析】在α衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，在β衰变的过程中，电荷数多1，有2m－n＝10,4m＝32，解得m＝8，n＝6，故A正确，B、C、D错误．6．核电被视为人类解决能源问题的终极方案，我国在核电应用和探讨方面目前都处于国际一流水平，以下关于轻核聚变和重核裂变的说法正确的是()A．经轻核聚变过程后核子的平均质量增大B．经重核裂变过程后原子核的比结合能减小C．经轻核聚变过程后原子核的比结合能增大D．目前我国核电站还主要是利用轻核聚变释放的能量来发电【答案】C【解析】轻核聚变过程放出能量，有质量亏损，则经轻核聚变过程后核子的平均质量减小，A错误；经重核裂变过程后，由于放出核能，则原子核的比结合能变大，B错误；经轻核聚变过程后，由于放出核能，原子核的比结合能增大，C正确；目前我国核电站还主要是利用重核裂变释放的能量来发电，D错误．故选C．7．精确的探讨表明，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数Z有如图所示的关系．依据该图所供应的信息及原子核的聚变、裂变有关学问，下列说法正确的是()A．从图中可以看出，铁(Fe)原子核中核子的平均质量最大B．原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，质量会增加C．原子序数较大的重核A裂变成原子序数小一些的核B和C，须要汲取能量D．原子序数很小的轻核D和E结合成一个原子序数大些的F核，F核的结合能大于D、E的结合能之和【答案】D【解析】从图中可以看出，铁Fe原子核中核子的平均质量最小，A错误；原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，核子的平均质量会减小，同时放出大量能量，B、C错误；比结合能越大的，平均核子质量越小，原子序数很小的轻核D和E结合成一个原子序数大些的F核，是轻核的聚变，放出能量，因此F核的平均核子质量比D、E平均核子质量都小，因此F核的结合能大于D、E的结合能之和，D正确．8．活体生物由于须要呼吸，其体内的14C含量大致不变，死后停止呼吸，体内的14C含量起先削减．由于碳元素在自然界的各种核素的比例始终都很稳定，人们可通过测定古木的14C含量，来估计它的也许年龄，这种方法称之为碳14定年法.14C衰变为14N的半衰期约为5730年，某古木样品中14C的比例约为现代植物所制样品的二分之一．下列说法正确的是()A．该古木的年龄约为5730年B．14C与14N具有相同的中子数C．14C衰变为14N的过程中放出β射线D．上升古木样品所处环境的温度将加速14C的衰变【答案】AC【解析】设原来14C的质量为M0，衰变后剩余质量为M，则有M＝M0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))n其中n为发生半衰期的次数，由题意可知剩余质量为原来的eq\f(1,2)，故n＝1，所以死亡时间为5730年，故A正确；14C的中子数是8个，14N的中子数是7个，故B错误；14C衰变为14N的过程中质量数没有变更，而核电荷数增加1，是14C中的一个中子变成了一个质子和一个电子，放出β射线，故C正确；放射元素的半衰期与物理环境以及化学环境无关，故D错误．9．下面有四个核反应方程．①eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(95,38)Sr＋eq\o\al(138,54)Xe＋3x1②eq\o\al(2,1)H＋x2→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n③eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋x3④eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(27,13)Al＋x4下列说法正确的是()A．①是核聚变 B．x2为eq\o\al(2,1)HC．③是核裂变 D．x4为eq\o\al(1,1)H【答案】BD【解析】依据质量数与质子数守恒可知x1的质量数为eq\f(235＋1－95－138,3)＝1而质子数为eq\f(92－38－54,3)＝0，所以x1是eq\o\al(1,0)n，①是核裂变反应，故A错误；依据质量数与质子数守恒可知x2的质量数为3＋1－2＝2而质子数为2－1＝1，所以x2是eq\o\al(2,1)H，故B正确；依据质量数与质子数守恒可知x3的质量数为238－234＝4，而质子数为92－90＝2，所以x3是eq\o\al(4,2)He，③是α衰变，故C错误；依据质量数与质子数守恒可知x4的质量数为24＋4－27＝1而质子数为12＋2－13＝1，所以x4是eq\o\al(1,1)H，故D正确．10．下列说法正确的是()A．轻核聚变反应方程eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X中，X表示中子B．eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)n是铀核裂变的一种反应方程C．放射性元素与不同的元素形成化合物，其半衰期不同D．比结合能越大，原子核中核子结合得越坚固，原子核越稳定【答案】AD【解析】轻核聚变反应方程eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X中，X的质量数为m＝2＋3－4＝1，电荷数z＝1＋1－2＝0，可知X表示中子，故A正确；铀核裂变的一种核反应方程eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，故B错误；放射性元素的半衰期由原子核自身内部因素确定，与物质处于单质还是化合物无关，故C错误；比结合能越大，原子核中核子结合得越坚固，原子核越稳定，故D正确．二、非选择题(本题共4小题，共40分)11．(8分)在下列描述核过程的方程中，属于α衰变的是________(填正确答案的字母标号，下同)，属于β衰变的是________，属于裂变的是________，属于聚变的是________．A．eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eB．eq\o\al(32,15)P→eq\o\al(32,16)S＋eq\o\al(0,－1)eC．eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)HeD．eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HE．eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nF．eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n【答案】CABEF【解析】自然放射性元素自发地放出α粒子(即氦核eq\o\al(4,2)He)的衰变属于α衰变；放出β粒子的衰变属于β衰变；重核分裂成几个中等质量原子核的现象为核裂变；轻原子核聚合成较重原子核的反应为核聚变．12．(10分)一个静止的放射性原子核处于垂直纸面对里的匀强磁场中，由于发生了某种衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1∶16，则该原子核发生了______衰变；原来静止的原子核的原子序数为______；反冲核沿小圆做________时针方向运动．【答案】β15逆【解析】由图看出，原子核衰变后放出的粒子与新核所受的洛伦兹力方向相同，而两者速度方向相反，则知两者的电性相反，新核带正电，则放出的必定是β粒子，发生了β衰变．依据动量守恒定律得知，放出的β粒子与新核的动量大小相等，由r＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,qB)，得半径与电荷量成反比，两圆半径之比为1∶16，由于新核的电荷量较大，则小圆是新核的轨迹．由半径之比得到新核的电荷量为16e，原子序数为16，则原来静止的原子核的原子序数为15；衰变后新核所受的洛伦兹力方向向右，依据左手定则推断得知，其速度方向向下，沿小圆做逆时针方向运动．13．(10分)一个铍核(eq\o\al(9,4)Be)和一个α粒子反应后生成一个碳核，放出一个中子并释放出5.6MeV的能量．(计算结果均保留2位有效数字)(1)写出这个核反应过程；(2)假如铍核和α粒子共130g，且刚好反应完，求共放出多少能量？(3)这130g物质反应过程中，其质量亏损是多少？解：(1)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n.(2)铍核和氦核的摩尔质量之和μ＝MBe＋Mα＝(9＋4)g/mol＝13g/mol，铍核和氦核各含的摩尔数n＝eq\f(m,M)＝eq\f(130,13)mol＝10mol，故放出的能量ΔE＝n·NA·E放＝10×6.02×1023×5.6MeV＝3.371×1025MeV≈5.4×1012J.(3)质量亏损Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(5.4×1012,3.0×1082)kg＝6.0×10－5kg.14．(12分)国际热核聚变反应堆“人造太阳”安排，融汇中国才智，挑战制造极限．国际热核聚变试验堆安排，英文简称ITER，目的是实现可以限制的核聚变反应，探究利用核聚变能量的方式．由于它产生能量的原理和太阳发光发热的机理相像，因此也被称为“人造太阳”．太阳的光和热，来源于氢的两个同胞兄弟——氘和氚，在聚变成一个氦原子的过程中释放出的能量．“人造太阳”就是仿照这一过程．(1)已知氘核、氚核、氦核、中子的质量分别为m1、m2、m3、m4.普朗克常量为h，真空中的光速为c.写出核反应方程；若此核能全部以光子的形式释放，求辐射出的γ光子的波长．(2)若m1＝2.0141