2025学年高中物理必修模块十七原子核物理与粒子物理实验与测试卷

2025学年高中物理必修[模块十七]原子核物理与粒子物理实验与测试卷考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题要求：从下列各题的四个选项中，选择一个最符合题意的答案。1.下列关于原子核的描述中，正确的是（）A.原子核是由质子和中子组成的B.原子核的半径与原子的半径是相等的C.原子核的结合能越大，原子核越稳定D.原子核的比结合能越大，原子核越不稳定2.下列关于α衰变的描述中，正确的是（）A.α衰变是指原子核放出一个α粒子后，质子数减少2，中子数减少2B.α衰变是指原子核放出一个α粒子后，质子数增加2，中子数增加2C.α衰变是指原子核放出一个α粒子后，质子数不变，中子数减少2D.α衰变是指原子核放出一个α粒子后，质子数增加2，中子数不变3.下列关于β衰变的描述中，正确的是（）A.β衰变是指原子核放出一个β粒子后，质子数增加1，中子数减少1B.β衰变是指原子核放出一个β粒子后，质子数减少1，中子数增加1C.β衰变是指原子核放出一个β粒子后，质子数不变，中子数增加1D.β衰变是指原子核放出一个β粒子后，质子数增加1，中子数不变4.下列关于人工转变的描述中，正确的是（）A.人工转变是指原子核在核反应中被中子轰击后，产生新核的过程B.人工转变是指原子核在核反应中被α粒子轰击后，产生新核的过程C.人工转变是指原子核在核反应中被质子轰击后，产生新核的过程D.人工转变是指原子核在核反应中被γ射线轰击后，产生新核的过程5.下列关于核反应方程的描述中，正确的是（）A.核反应方程中的质量数和质子数必须守恒B.核反应方程中的质量数可以不守恒，但质子数必须守恒C.核反应方程中的质子数可以不守恒，但质量数必须守恒D.核反应方程中的质子数和质量数都可以不守恒6.下列关于原子核衰变半衰期的描述中，正确的是（）A.原子核衰变半衰期是指原子核衰变到原来数量的一半所需的时间B.原子核衰变半衰期是指原子核衰变到原来数量的四分之一所需的时间C.原子核衰变半衰期是指原子核衰变到原来数量的八分之一所需的时间D.原子核衰变半衰期是指原子核衰变到原来数量的十六分之一所需的时间7.下列关于放射性同位素的描述中，正确的是（）A.放射性同位素是指具有放射性的元素的同位素B.放射性同位素是指具有稳定性的元素的同位素C.放射性同位素是指具有不稳定性的元素的同位素D.放射性同位素是指具有相同原子序数的元素的同位素8.下列关于粒子加速器的描述中，正确的是（）A.粒子加速器是一种用于加速带电粒子的装置B.粒子加速器是一种用于减速带电粒子的装置C.粒子加速器是一种用于储存带电粒子的装置D.粒子加速器是一种用于检测带电粒子的装置9.下列关于夸克的描述中，正确的是（）A.夸克是一种组成质子和中子的基本粒子B.夸克是一种组成原子核的基本粒子C.夸克是一种组成原子的基本粒子D.夸克是一种组成分子的基本粒子10.下列关于中微子的描述中，正确的是（）A.中微子是一种不带电、质量极小的基本粒子B.中微子是一种带电、质量极小的基本粒子C.中微子是一种不带电、质量极大的基本粒子D.中微子是一种带电、质量极大的基本粒子二、填空题要求：在横线上填写正确答案。11.α衰变是指原子核放出一个______粒子后，质子数减少2，中子数减少2。12.β衰变是指原子核放出一个______粒子后，质子数增加1，中子数减少1。13.人工转变是指原子核在核反应中被______轰击后，产生新核的过程。14.核反应方程中的质量数和质子数必须______。15.原子核衰变半衰期是指原子核衰变到原来数量的一半所需的时间，用符号______表示。16.放射性同位素是指具有______的同位素。17.粒子加速器是一种用于加速______的装置。18.夸克是一种组成______的基本粒子。19.中微子是一种不带电、质量极小的______。三、解答题要求：解答下列各题。20.简述原子核衰变的特点，并举例说明。21.比较α衰变、β衰变和γ衰变的区别。22.举例说明人工转变在科技领域的应用。四、计算题要求：根据下列已知条件，计算所求的物理量。23.已知某放射性元素的半衰期为5年，求该元素经过20年后剩余的质量与初始质量的比例。24.某核反应方程为：$$_{92}^{238}$$U→$$_{90}^{234}$$Th+$$_{2}^{4}$$He。求该反应方程中释放的能量。25.某粒子加速器加速质子至1GeV，求加速器对质子所做的功。五、综合题要求：综合运用所学知识解答下列问题。26.介绍放射性元素在医疗领域的应用，并分析其原理。27.论述粒子加速器在科学研究中的作用，举例说明。28.分析夸克模型的基本内容，并解释其重要性。六、实验题要求：根据实验原理和步骤，完成以下实验。29.设计一个实验，验证电荷守恒定律。30.通过实验测量某种放射性元素的半衰期。31.实验测定核反应中质量亏损，并计算反应能量。本次试卷答案如下：一、选择题1.A解析：原子核是由质子和中子组成的，这是原子核的基本结构。2.A解析：α衰变是指原子核放出一个α粒子后，质子数减少2，中子数减少2，这是α衰变的基本特征。3.A解析：β衰变是指原子核放出一个β粒子后，质子数增加1，中子数减少1，这是β衰变的基本特征。4.A解析：人工转变是指原子核在核反应中被中子轰击后，产生新核的过程，这是人工转变的基本定义。5.A解析：核反应方程中的质量数和质子数必须守恒，这是核反应的基本守恒定律。6.A解析：原子核衰变半衰期是指原子核衰变到原来数量的一半所需的时间，这是半衰期的定义。7.A解析：放射性同位素是指具有放射性的元素的同位素，这是放射性同位素的定义。8.A解析：粒子加速器是一种用于加速带电粒子的装置，这是粒子加速器的基本功能。9.A解析：夸克是一种组成质子和中子的基本粒子，这是夸克模型的基本内容。10.A解析：中微子是一种不带电、质量极小的基本粒子，这是中微子的基本特性。二、填空题11.α解析：α衰变是指原子核放出一个α粒子后，质子数减少2，中子数减少2。12.β解析：β衰变是指原子核放出一个β粒子后，质子数增加1，中子数减少1。13.中子解析：人工转变是指原子核在核反应中被中子轰击后，产生新核的过程。14.守恒解析：核反应方程中的质量数和质子数必须守恒，这是核反应的基本守恒定律。15.T1/2解析：原子核衰变半衰期是指原子核衰变到原来数量的一半所需的时间，用符号T1/2表示。16.放射性解析：放射性同位素是指具有放射性的元素的同位素。17.带电粒子解析：粒子加速器是一种用于加速带电粒子的装置。18.质子和中子解析：夸克是一种组成质子和中子的基本粒子。19.基本粒子解析：中微子是一种不带电、质量极小的基本粒子。四、计算题23.解析：半衰期公式为$$M=M_0\cdot(\frac{1}{2})^{\frac{t}{T}}$$，其中M为剩余质量，M0为初始质量，t为时间，T为半衰期。将已知数据代入公式计算得到剩余质量与初始质量的比例。24.解析：根据爱因斯坦质能方程E=mc²，计算反应释放的能量。首先需要计算质量亏损，即反应前后质量差，然后根据质能方程计算能量。25.解析：根据动能公式K=$$\frac{1}{2}mv^2$$，计算质子的动能。由于加速器对质子所做的功等于质子获得的动能，所以可以直接计算功。五、综合题26.解析：放射性元素在医疗领域的应用包括放疗和同位素治疗。放疗利用放射性元素的辐射对肿瘤细胞进行杀伤，同位素治疗则是利用放射性同位素的辐射或衰变产物对疾病进行治疗。27.解析：粒子加速器在科学研究中的作用包括产生高能粒子进行碰撞实验，研究基本粒子的性质和相互作用。举例说明，如利用粒子加速器研究夸克结构、探索暗物质等。28.解析：夸克模型是描述基本粒子的理论模型，包括夸克的种类、质量、相互作用等。夸克模型的重要性在于它为理解物质的基本结构提供了理论基础，并对粒子物理的发展产生了深远影响。六、实验题29.解析：设