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2019-2020年新課標(biāo)魯科版3-5 選修三第三章《原子核與放射性》WORD教案 說明：本試卷分為第Ⅰ、Ⅱ卷兩部分，請將第Ⅰ卷選擇題的答案填入題后括號內(nèi)，第Ⅱ卷可在各題后直接作答.共100分，考試時(shí)間90分鐘. 第Ⅰ卷（選擇題共40分） 一、本題共10小題，每小題4分，共40分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確.全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分. 1 .1999年9月18日，中共中央、國務(wù)院、中央軍委在人民大會(huì)堂隆重表彰為研制“兩彈一星”作出突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家.下列核反應(yīng)方程中屬于研究“兩彈”的基本核反應(yīng)方程式是 （ ） A.+→+ B. +→++10 C. →+ D. +→+ 解析：本題考查重核裂變和輕核聚變的核反應(yīng)方程.“兩彈”是指原子彈和氫彈，原理分別為重核裂變和輕核聚變，B為重核裂變方程之一，D為輕核聚變方程.故正確選項(xiàng)為BD. 答案BD 2.下圖為查德威克研究原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)示意圖，由天然放射性元素釙（Po）放出α射線轟擊鈹時(shí)會(huì)產(chǎn)生粒子流a，用粒子流a打擊石蠟后會(huì)打出粒子流b，經(jīng)研究知道 （ ） A.a為質(zhì)子，b為中子 B.a為γ射線，b為中子 C.a為中子，b為γ射線 D.a為中子，b為質(zhì)子 解析：本題考查查德威克發(fā)現(xiàn)中子的實(shí)驗(yàn)裝置.選項(xiàng)D正確. 答案D 3.下列說法正確的是 （ ） A.α射線和γ射線都是電磁波 B.β射線是原子的核外電子電離后形成的電子流 C.用加溫、加壓或改變其化學(xué)狀態(tài)的方法都不能改變原子核衰變的半衰期 D.原子核經(jīng)過衰變生成新核，則新核的總質(zhì)量總小于原核的質(zhì)量 解析：組成α射線的粒子是氦原子核，γ射線是高頻電磁波，A錯(cuò).β射線是原子的核內(nèi)中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時(shí)放出的電子流，B錯(cuò).原子核衰變的半衰期由原子核本身決定，與它所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，C對.原子核經(jīng)過衰變生成新核，因放出了粒子，所以質(zhì)量減小，D對. 答案CD 4.下圖所示為盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)的原子核和兩個(gè)α粒子的徑跡，其中可能正確（ ） 解析：α粒子在靠近金的原子核時(shí)，離核越近，所受庫侖力越大，方向偏轉(zhuǎn)越大，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)可以判斷出只有A正確. 答案A 5.如圖所示，兩個(gè)相切的圓表示一個(gè)靜止的原子核發(fā)生某種核反應(yīng)后產(chǎn)生的兩種粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡，可以判定 （ ） A.原子核只可能發(fā)生β衰變 B.原子核可能發(fā)生α衰變或β衰變 C.原子核放出一個(gè)正電子 D.原子核放出一個(gè)中子 解析：靜止的核發(fā)生核反應(yīng)的過程動(dòng)量守恒，所以新核和新粒子的速度方向相反，又因?yàn)檐壽E只有兩個(gè)，是內(nèi)切圓，所以放出的新粒子只有一個(gè)，且粒子帶負(fù)電，是β粒子，故A正確. 答案A 6.貧鈾炸彈是一種殺傷力很強(qiáng)的武器，貧鈾是提煉鈾235以后的副產(chǎn)品，其主要成分為鈾238，貧鈾炸彈不僅有很強(qiáng)的穿甲能力，而且鈾238具有放射性，殘留物可長期對環(huán)境起破壞作用而造成污染.人長期生活在該環(huán)境中會(huì)受到核輻射而患上皮膚癌和白血病.下列結(jié)確的是 （ ） A.鈾238的衰變方程式為：→+ B. 和互為同位素 C.人患皮膚癌和白血病是因?yàn)楹溯椛鋵?dǎo)致了基因突變 D.貧鈾彈的穿甲能力很強(qiáng)，也是因?yàn)樗姆派湫? 解析：本題考查鈾238的知識. 鈾238具有放射性，放出一個(gè)α粒子，變成釷234，A正確. 鈾238和鈾235質(zhì)子數(shù)相同，故互為同位素，B正確. 核輻射能導(dǎo)致基因突變，是皮膚癌和白血病的誘因之一，C正確. 貧鈾彈的穿甲能力很強(qiáng)， 是因?yàn)樗膹椥臼怯筛呙芏?、高?qiáng)度、高韌性的鈾合金組成，襲擊目標(biāo)時(shí)產(chǎn)生高溫化學(xué)反應(yīng)，所以其爆炸力、穿透力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般炸彈，D錯(cuò). 答案ABC 7.原子核的裂變和聚變都是人類利用原子核能的途徑，我國已建設(shè)了秦山和大亞灣兩座核電站，下面關(guān)于這兩座核電站的說法中正確的是 （ ） A.它們都是利用核裂變釋放原子核能 B.它們都是利用核聚變釋放原子核能 C.秦山核電站是利用核裂變釋放原子核能，大亞灣核電站是利用核聚變釋放原子核能 D.以上說法都不正確 解析：本題考查核能的實(shí)際利用常識. 秦山核電站和大亞灣核電站都是利用核裂變釋放的能量，A正確. 答案A 8.最近一段時(shí)間，伊朗的“核危機(jī)”引起了全球矚目，其焦點(diǎn)問題就伊朗核電站采用輕水堆還是重水堆，重水堆核電站在發(fā)電的同時(shí)，還可以生產(chǎn)可供研制核武器的钚239（），這種可以由鈾239（）經(jīng)過n次β衰變而產(chǎn)生，則n的值是 （ ） A.2 B.239 C.145 D.92 解析：本題考查核反應(yīng)方程. 鈾239衰變成的核反應(yīng)方程是：→+2 可見，n=2. 答案A 9.在天然放射性物質(zhì)附近放置一帶電體，帶電體所帶的電荷很快消失的根本原因是（ ） A.γ射線的貫穿作用 B.α射線的電離作用 C.β射線的貫穿作用 D.β射線的中和作用 解析：本題考查三種射線的特點(diǎn).由于α粒子電離作用較強(qiáng)，能使空氣分子電離，電離產(chǎn)生的電荷與帶電體的電荷中和.故正確選項(xiàng)為B. 答案B 10.質(zhì)子的質(zhì)量為mp，中子的質(zhì)量為mn，氦核的質(zhì)量為mα，下列關(guān)系式正確的是 （ ） A.mα=2mp+2mn B.mα＜2mp+2mn C.mα＞2mp+2mn D.以上關(guān)系都不對 解析：本題考查質(zhì)量虧損.兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成氦核時(shí)放出能量，發(fā)生質(zhì)量虧損.故正確選項(xiàng)為B. 答案B 第Ⅱ卷（非選擇題共60分） 二、本題共5小題，每小題4分，共20分.把答案填在題中的橫線上. 11.根據(jù)宇宙大爆炸理論，在宇宙形成之初是“粒子家族”盡現(xiàn)風(fēng)采的時(shí)期.從大爆炸的瞬間產(chǎn)生夸克、輕子、膠子等粒子，到電子與原子核結(jié)合成原子，先后經(jīng)歷了四個(gè)時(shí)代，它們是： 、 、 、 . 解析：根據(jù)宇宙大爆炸理論，“粒子家族”在大爆炸開始，到形成原子這105 s時(shí)間內(nèi)，先后經(jīng)歷了強(qiáng)子時(shí)代、輕子時(shí)代、核合成時(shí)代、復(fù)合時(shí)代. 答案強(qiáng)子時(shí)代輕子時(shí)代核合成時(shí)代復(fù)合時(shí)代 12.雷蒙德戴維斯因研究來自太陽的電子中微子（νe）而獲得了2002年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).他探測中微子所用的探測器的主體是一個(gè)貯滿615 t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶.電子中微子可以將一個(gè)氯核轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)氬核，其核反應(yīng)方程為ve+→+ 已知的質(zhì)量為36.956 58 u, 的質(zhì)量為36.956 91 u, 的質(zhì)量為0.000 55 u,1 u質(zhì)量對應(yīng)的能量為931.5 MeV.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以判斷參與上述反應(yīng)的電子中微子的最小能量為 . 解析：上面核反應(yīng)過程增加的質(zhì)量： Δm=36.956 91 u+0.000 55 u-36.956 58 u=0.000 88 u 應(yīng)吸收的能量： ΔE=Δmc2=0.000 88931.5 MeV=0.82 MeV. 答案0.82 MeV 13.一個(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子相遇會(huì)發(fā)生湮滅而轉(zhuǎn)化為一對光子，設(shè)正、負(fù)電子的質(zhì)量均為m，普朗克常量為h，則這一對光子的頻率為 . 解析：本題考查質(zhì)能方程及光子論. 2mc2=2hv則v=. 答案 14.已知質(zhì)子的質(zhì)量為1.007 227 u，中子的質(zhì)量為1.008 665 u，它們結(jié)合成碳核的質(zhì)量為12.000 000 u，放出的能量為 MeV. 解析：本題考查質(zhì)能方程. ΔE=Δmc2=［6(1.007 227+1.008 665)-12］931.5 MeV=88.8 MeV. 答案88.8 15.一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)要放出2.22 MeV的能量，這些能量以γ光子的形式輻射出來.這一過程的核反應(yīng)方程是 ，質(zhì)量虧損為 kg,此光子的波長為 m. 解析：本題考查核反應(yīng)方程及質(zhì)量虧損. 核反應(yīng)方程為+→+γ 由ΔE=Δmc2得Δm==410-30 kg 由ΔE=h得λ==5.610-13 m. 答案+→+γ 410-30 5.610-13 三、本題共4小題，共40分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位. 16.（8分）中子、質(zhì)子、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD.現(xiàn)用光子能量為E的r射線照射靜止氘核，使之分解.用核符號寫出上述核反應(yīng)方程，若分解后的中子、質(zhì)子的動(dòng)能相等，則中子的動(dòng)能是多少？ 解析：上述核反應(yīng)方程是：r+→+ 上述核反應(yīng)因質(zhì)量虧損放出的能量 ΔE=(mD-mp-mn)c2 質(zhì)子和中子獲得的總動(dòng)能是：ΔE+E 所以中子的動(dòng)能為： Ekn=(ΔE+E)= ［(mD-mp-mn)c2+E］. 答案r+→+ ［(mD-mp-mn)c2+E］ 17.（10分）放射性同位素C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，它可以用來判定古生物體的年代，此項(xiàng)研究獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng). （1）宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后，會(huì)形成很不穩(wěn)定的，它很容易發(fā)生衰變，放出β射線變成一個(gè)新核，其半衰期為5 730年.試寫出此核反應(yīng)方程. （2）若測得一古生物遺骸中的含量只有活體中的12.5%，則此遺骸距今約有多少年？ 解析：本題考查核反應(yīng)方程及它的實(shí)際應(yīng)用. （1）此衰變的核反應(yīng)方程：+→+ →+. （2）活體中的含量不變，生物死亡后，遺骸中的按其半衰期變化，設(shè)活體中的含量為N0，遺骸中的含量為N，由半衰期的定義得：N=(）N0即0.125=() 所以=3 t=3τ=17 190年. 答案（1）+→+ →+ （2）17 190 18.（10分）受中子轟擊時(shí)會(huì)發(fā)生裂變，產(chǎn)生和，同時(shí)放出能量.已知每個(gè)鈾核裂變釋放的平均能量為200 MeV. （1）寫出核反應(yīng)方程; （2）現(xiàn)在要建設(shè)發(fā)電功率為5105 kW的核電站，用作核燃料，假設(shè)核裂變釋放的能量一半轉(zhuǎn)化為電能，那么該核電站一天消耗多少千克？（阿伏加德羅常數(shù)取6.01023 mol-1） 解析：（1）核反應(yīng)方程+→++3+200 MeV. （2）電站一天發(fā)出的電能E1=Pt ① 設(shè)每天消耗為m kg，核裂變釋放的能量為 E2=m1036.010232001061.610-19/235 ② 由能量轉(zhuǎn)化得E1=ηE2 ③ 由①②③式得m=1.06 kg. 答案（1）+→++3+200 MeV （2）1.06 kg 19.(12分)1920年，質(zhì)子已被發(fā)現(xiàn)，英國物理學(xué)家盧瑟福曾預(yù)言可能有一種質(zhì)量與質(zhì)子相近的不帶電的中性粒子存在，他把它叫做中子.1930年發(fā)現(xiàn)，在真空條件下用α射線轟擊鈹（）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種看不見的、貫穿力極強(qiáng)的不知名射線和另一種粒子.經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，這種不知名射線具有如下的特點(diǎn)：①在任意方向的磁場中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；②這種射線的速度小于光速的十分之一；③用它轟擊含有氫核的物質(zhì)，可以把氫核打出來；用它轟擊含有氮核的物質(zhì)，可以把氮核打出來，并且被打出的氫核的最大速度vH和被打出的氮核的最大速度vN之比近似等于15∶2.若該射線中的粒子均具有相同的能量，與氫核和氮核碰前氫核和氮核可以為靜止，碰撞過程中沒有機(jī)械能的損失.已知?dú)浜说馁|(zhì)量MH與氮核的質(zhì)量MN之比等于1∶14. （1）寫出α射線轟擊鈹核的核反應(yīng)方程； （2）試根據(jù)上面所述的各種情況，通過具體分析說明該射線是不帶電的，但不是γ射線，而是由中子組成的. 解析：（1）+→+ （2）由①可知，該射線在任何方向的磁場中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此該射線不帶電. 由②可知，該射線速度小于光速，所以它不是γ射線. 由③可知，由于碰撞中無機(jī)械能損失，當(dāng)被打出的氫核和氮核的速度為最大值時(shí)，表明它們發(fā)生的是彈性正碰.設(shè)該粒子的質(zhì)量為m，碰撞前速度為v0，與氫核碰撞后速度為v1，與氮核碰撞后速度為v2，則有 mv0=mv1+MHvH mv02=mv12+MHvH2 解得vH= 同理得vN= 由題意知, 解得m=MH 即該粒子的質(zhì)量與氫核（質(zhì)子）的質(zhì)量相近，因此這種粒子是中子. 答案（1）+→+ （2）略