2021高中物理-第三章-原子核-章末检测卷(教科版选修3-5)

章末检测卷(三)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．(2022·新课标Ⅱ·35(1)改编)在人类对微观世界进行探究的过程中，科学试验起到了格外重要的作用．下列说法符合历史事实的是________．A．密立根通过油滴试验测出了基本电荷的数值B．贝克勒尔通过对自然 放射现象的争辩，发觉了原子中存在原子核C．居里夫妇从沥青铀矿中分别出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素D．卢瑟福通过α粒子散射试验证明白在原子核内部存在质子E．汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的试验，发觉了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷答案ACE解析密立根通过油滴试验，验证了物体所带的电荷量都是某一值的整数倍，测出了基本电荷的数值，选项A正确．贝克勒尔通过对自然 放射现象的争辩，明确了原子核具有简洁结构，选项B错误．居里夫妇通过对含铀物质的争辩发觉了钋(Po)和镭(Ra)，选项C正确．卢瑟福通过α粒子散射试验证明白原子的核式结构，选项D错误．汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的试验，说明白阴极射线是带负电的粒子，并测出了粒子的比荷，选项E正确．2．(2022·新课标Ⅰ·35(1))关于自然 放射性，下列说法正确的是________．A．全部元素都可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透力气最强E．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线答案BCD解析自然界中绝大部分元素没有放射现象，选项A错误；放射性元素的半衰期只与原子核结构有关，与其他因素无关，选项B、C正确；α、β和γ三种射线电离力气依次减弱，穿透力气依次增加，选项D正确；原子核发生衰变时，不能同时发生α和β衰变，γ射线伴随这两种衰变产生，故选项E错误．3．能源是社会进展的基础，进展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有()A.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚变反应B.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是β衰变C.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂变反应D.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)n是α衰变答案AC解析β衰变时释放出电子(eq\o\al(0,－1)e)，α衰变时释放出氦原子核(eq\o\al(4,2)He)，可知选项B、D错误；选项A中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应；选项C中一个U235原子核吸取一个中子，生成一个Ba原子核和一个Kr原子核并释放出三个中子是典型的核裂变反应．4．原子核eq\o\al(A,Z)X与氘核eq\o\al(2,1)H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知()A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2答案D解析本题考查核反应方程．由题意可知核反应方程为eq\o\al(A,Z)X＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)H，反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，由此可推断A＝3，Z＝2，选项D正确．5．科学家发觉在月球上含有丰富的eq\o\al(3,2)He(氦3)．它是一种高效、清洁、平安的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(3,2)He→2eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(4,2)He.关于eq\o\al(3,2)He聚变下列表述正确的是()A．聚变反应不会释放能量B．聚变反应产生了新的原子核C．聚变反应没有质量亏损D．目前核电站都接受eq\o\al(3,2)He聚变反应发电答案B解析该聚变反应释放了能量，是由于发生了质量亏损，A、C错；该聚变反应产生了新原子核eq\o\al(1,1)H，B对；目前核电站都是用重核裂变发电而不是用轻核聚变，D错．6．原子核聚变可望给人类将来供应丰富的洁净能源．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，放出热量．这几种反应的总效果可以表示为6eq\o\al(2,1)H→keq\o\al(4,2)He＋deq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n＋43.15MeV由平衡条件可知()A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3答案B解析依据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒得12＝4k＋d＋2①6＝2k＋d②解①②得k＝2，d＝2.7．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是()A．核反应方程是eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋γB．聚变过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)cD．聚变过程中释放能量答案BD解析依据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒可知核反应方程为：eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H＋γ，故选项A错误；聚变过程中辐射出γ光子，质量亏损Δm＝m1＋m2－m3，故选项B正确；由质能方程知，辐射出的γ光子的能量E＝(m1＋m2－m3)c2，故选项C错误，D正确．8.eq\o\al(235,92)U吸取一个慢中子后，分裂成eq\o\al(136,54)Xe和eq\o\al(90,38)Sr，还放出()A．1个α粒子 B．3个中子C．10个中子 D．10个质子答案C解析设放出的粒子的质量数为x，电荷数为y，核反应过程满足质量数守恒和电荷数守恒．由题意可得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(235＋1＝136＋90＋x，,92＝54＋38＋y，))解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＝10，,y＝0.))由此推断该核反应放出的确定是中子，且个数是10.9．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eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(12,6)C→eq\o\al(13,7)N＋Q1，eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(15,7)N→eq\o\al(12,6)C＋X＋Q2，方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核eq\o\al(1,1)Heq\o\al(3,2)Heeq\o\al(4,2)Heeq\o\al(12,6)Ceq\o\al(13,7)Neq\o\al(15,7)N质量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001以下推断正确的是()A．X是eq\o\al(3,2)He，Q2>Q1 B．X是eq\o\al(4,2)He，Q2>Q1C．X是eq\o\al(3,2)He，Q2<Q1 D．X是eq\o\al(4,2)He，Q2<Q1答案B解析由质量数守恒和核电荷数守恒可得X为eq\o\al(4,2)He，所以A、C项均不正确；又依据爱因斯坦质能方程Q＝ΔE＝Δmc2可知选项B正确．10．一个原来静止的238U核发生α衰变，它的两个产物在垂直于它们速度方向的匀强磁场中运动，它们的轨迹和运动方向(图中用箭头表示)可能是下列图中的(图中半径大小没有按比例画)()答案D解析由于发生的是α衰变，产物是两个带正电的粒子，依据动量守恒定律Mv1＋mvα＝0，这两个新核的运动方向相反，受到的洛伦兹力方向相反，即轨迹应当是外切圆，再利用左手定则推断洛伦兹力的方向，故D项正确．二、填空题(本题共4小题，共24分)11．(6分)用α粒子轰击氩40时，产生一个中子和一个新的核，这个新的核是________，核反应方程是______________________________．用α粒子轰击硼10，产生一个中子和一个具有放射性的核，这个新的核是________，这个核能放出正电子，它衰变后变成新核为________，核反应方程是____________________________．答案eq\o\al(43,20)Caeq\o\al(40,18)Ar＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(43,20)Ca＋eq\o\al(1,0)neq\o\al(13,7)Neq\o\al(13,6)Ceq\o\al(13,7)7N→eq\o\al(13,6)C＋eq\o\al(0,1)e12.(6分)贝克勒尔发觉自然 放射现象，揭开了人类争辩原子核结构的序幕．如图1中P为放在匀强电场中的自然 放射源，其放出的射线在电场中分成A、B、C三束．图1(1)构成A射线的粒子是______；构成B射线的粒子是________；构成C射线的粒子是______．(2)三种射线中，穿透力气最强，经常用来对金属探伤的是________射线；电离作用最强，动量最大，经常用来轰击原子核的是____________射线；当原子核中的一个核子由中子转化为质子时将放出一个________粒子．(3)请完成以下与上述粒子有关的两个核反应方程式：eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋________；________＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n.答案(1)电子e(β粒子)γ光子氦核He(α粒子)(2)γαβ(3)eq\o\al(0,-1)eeq\o\al(4,2)He解析(1)由a＝eq\f(Eq,m)可知，在电场中加速度最大的是电子，不偏转的是γ光子，偏转时加速度较小的是氦核，故A射线的粒子是电子，B射线的粒子是γ光子，C射线的粒子是氦核．(2)三种射线中，穿透力气最强的是γ射线，电离作用最强的是α射线，在原子核中，一个核子由中子转化为质子时将放出一个负电子即β粒子．(3)由质量数守恒和电荷数守恒可得eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,-1)eeq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n13．(6分)历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5MeV的质子eq\o\al(1,1)H轰击静止的eq\o\al(A,Z)X，生成两个动能均为8.9MeV的eq\o\al(4,2)He.(1MeV＝1.6×10－13J)(1)上述核反应方程为_______________________________________________________；(2)质量亏损为________kg.答案(1)eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He(2)3.1×10－29解析(1)eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He(2)Δmc2＝E末－E初Δm＝eq\f(E末－E初,c2)＝eq\f(2×8.9－0.5×1.6×10－13,3×1082)kg≈3.1×10－29kg14．(6分)(2022·江苏·12C(2))氡222是一种自然 放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤．它是世界卫生组织分布的主要环境致癌物质之一．其衰变方程是eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋________.已知eq\o\al(222,86)Rn的半衰期约为3.8天，则约经过____天，16g的eq\o\al(222,86)Rn衰变后还剩1g.答案eq\o\al(4,2)He15.2解析依据爱因斯坦光电效应方程，物质波，衰变规律和动量守恒定律解题．依据质量数、电荷数守恒得衰变方程为eq\o\al(222,86)Ra→eq\o\al(218,84)Ro＋eq\o\al(4,2)He.依据衰变规律m＝m0(eq\f(1,2))，代入数值解得t＝15.2天．三、计算题(本题共3小题，共36分)15．(12分)2008年北京奥运会场馆四周80%～90%的路灯利用太阳能发电技术来供电，奥运会90%的洗浴热水接受全玻璃真空太阳能集热技术．科学争辩发觉太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部四个氢核(eq\o\al(1,1)H)转化成一个氦核(eq\o\al(4,2)He)和两个正电子(eq\o\al(0,1)e)并放出能量．已知质子的质量mp＝1.0073u，α粒子的质量mα＝4.0026u，正电子的质量me＝0.0005u,1u的质量相当于931.5MeV的能量．(1)写出该核反应方程；(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少能量？(结果保留四位有效数字)答案(1)4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e(2)23.85MeV解析(1)依据质量数守恒、电荷数守恒，该核反应方程为：4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e.(2)质量亏损：Δm＝4mp－mα－2me＝4×1.0073u－4.0026u－2×0.0005u＝0.0256uΔE＝0.0256×931.5MeV≈23.85MeV.16．(12分)(1)美国科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是接受铜和半衰期为100年的放射性同位素镍63(eq\o\al(63,28)Ni)两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63(eq\o\al(63,28)Ni)发生一次β衰变变成铜(Cu)，同时释放电子给铜片，把镍63(eq\o\al(63,28)Ni)和铜片做电池两极．镍63(eq\o\al(63,28)Ni)的衰变方程为__________________，16g镍63经过400年还有________g尚未衰变．(2)一静止的质量为M的镍核(eq\o\al(63,28)Ni)发生β衰变，放出一个速度为v0，质量为m的β粒子和一个反冲铜核，若镍核发生衰变时释放的能量全部转化为β粒子和铜核的动能．求此衰变过程中的质量亏损(亏损的质量在与粒子质量相比时可忽视不计)．答案(1)eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(0,-1)e＋eq\o\al(63,29)Cu1(2)eq\f(Mmv\o\al(2,0),2M－mc2)解析(1)eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(0,-1)e＋eq\o\al(63,29)Cu；eq\o\al(63,28)Ni的半衰期为100年，则剩余未衰变质量m＝16×(eq\f(1,2))g＝1g(2)设衰变后铜核的速度为v，由动量守恒得mv0＝(M－m)v由能量守恒得ΔE＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋eq\f(1,2)(M－m)v2由质能方程得ΔE＝Δmc2解得Δm＝eq\f(Mmv\o\al(2,0),2M－mc2)17．(12分)钚的放射性同位素eq\o\al(239,94)Pu静止时衰变为铀核激发态eq\o\al(235,92)U*和α粒子，而铀核激发态eq\o\al(235,92)U*马上衰变为铀核eq\o\al(235,92)U，并放出能量为0.097MeV的γ光子．已知：eq\o\al(239,94)Pu、eq\o\al(235,92)U和α粒子的质量分别为mPu＝239.052