《（全國通用版）2018-2019高中物理 第十九章 原子核學業(yè)質(zhì)量標準檢測 新人教版選修3-5.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（全國通用版）2018-2019高中物理 第十九章 原子核學業(yè)質(zhì)量標準檢測 新人教版選修3-5.doc（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第十九章　學業(yè)質(zhì)量標準檢測 本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時間90分鐘。 第Ⅰ卷(選擇題　共40分) 一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，第1～6小題只有一個選項符合題目要求，第7～10小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分) 1．(河北省保定市2016～2017學年高二下學期期末)下列說法正確的是(　D　) A．N＋H→C＋He是α衰變方程 B．H＋H→He＋γ是β衰變方程 C．U→Th＋He是核裂變反應方程 D．He＋Al→P＋n是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程 解析：A中方程為人工轉(zhuǎn)變方程，B為核聚變方程，C為α衰變方程，D為原子核的人工轉(zhuǎn)變方程，綜上所述，故選D。 2．(河北衡水中學2015～2016學年高二上學期調(diào)研)如圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡，氣泡室中磁感應強度方向垂直于紙面向里。以下判斷可能正確的是(　D　) A．a(chǎn)、b為β粒子的徑跡　　 B．a(chǎn)、b為γ粒子的徑跡 C．c、d為α粒子的徑跡 D．c、d為β粒子的徑跡 解析：γ射線是不帶電的光子，在磁場中不偏轉(zhuǎn)，選項B錯誤；α粒子為氦核帶正電，由左手定則知向上偏轉(zhuǎn)，選項A、C錯誤；β粒子是帶負電的電子，應向下偏轉(zhuǎn)，選項D正確。 3．由下圖可得出結(jié)論(　C　) A．質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和小于氘核的質(zhì)量 B．質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和等于氘核的質(zhì)量 C．氘核分解為質(zhì)子和中子時要吸收能量 D．質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時要吸收能量 解析：該反應是吸能反應，所以兩個核子質(zhì)量之和大于氘核的質(zhì)量。 4．(2017天津卷，1)我國自主研發(fā)制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權威機構(gòu)認證，這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻。下列核反應方程中屬于聚變反應的是(　A　) A．H＋H→He＋n B．N＋He→O＋H C．He＋Al→P＋n D．U＋n→Ba＋Kr＋3n [解析]　A是氫元素的兩種同位素氘和氚聚變成氦元素的核反應方程，B是用α粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程，C屬于原子核的人工轉(zhuǎn)變，D屬于重核的裂變，因此只有A符合要求。 5．一個靜止在磁場中的放射性同位素原子核P，放出一個正電子后變成原子核Si，下列各圖中近似反映正電子和Si核軌跡的圖是(　B　) 解析：把放出的正電子和衰變生成物Si核看成一個系統(tǒng)，衰變過程中系統(tǒng)的動量守恒，放出的正電子的運動方向跟Si核的運動方向一定相反，且由于它們都帶正電，在洛倫茲力作用下一定形成兩個外切圓的軌跡，選項C、D錯誤；因為由洛倫茲力提供向心力，即qvB＝m，所以半徑r＝。衰變時，放出的正電子獲得的動量大小與反沖核Si的動量大小相等，因此在同一個磁場中正電子和Si核做勻速圓周運動的半徑與它們的電量成反比，即＝＝14，可見正電子運動形成的圓的半徑較大。故選項B正確，選項A錯誤。 6．某科學家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個核反應方程為： H＋C→N＋Q1　H＋N→C＋X＋Q2 方程式中Q1、Q2表示釋放的能量，相關的原子核質(zhì)量見下表： 原子核 H He He C N N 質(zhì)量/u 1.0078 3.0160 4.0026 12.0000 13.0057 15.0001 以下推斷正確的是(　B　) A．X是He，Q2>Q1　　 B．X是He，Q2>Q1 C．X是He，Q2Q1，所以B正確，D錯誤。 7．(山東省濱州市2017～2018學年高二上學期期末)關于核反應方程Th→Pa＋X＋ΔE(ΔE為釋放的核能，X為新生成的粒子)，已知Th的半衰期為1.2min，則下列說法正確的是(　ABC　) A．此反應為β衰變 B．Pa核和Th核具有相同的質(zhì)量數(shù) C．Th衰變過程中總質(zhì)量減小 D．64gTh經(jīng)過6min還有1gTh尚未衰變 解析：根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，X的電荷數(shù)為－1，質(zhì)量數(shù)為0，該反應為β衰變，所以A選項是正確的；Pa核和Th核具有相同的質(zhì)量數(shù)，故B正確；此反應中釋放出能量，由愛因斯坦的質(zhì)能方程知道，此反應過程伴隨著質(zhì)量虧損，則總質(zhì)量減小，故C正確；6min經(jīng)過了5個半衰期，則未衰變的質(zhì)量m＝m0()n＝m0()5＝64＝2g，故D錯誤。 8．核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會中已不可缺少，我國在完善核電安全基礎上將加大核電站建設。核泄漏中的钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細胞基因，提高患癌癥的風險。已知钚的一種同位素Pu的半衰期為24100年，其衰變方程為Pu→X＋He＋γ，下列有關說法正確的是(　AD　) A．X原子核中含有92質(zhì)子 B．100個Pu經(jīng)過24100年后一定還剩余50個 C．由于衰變時釋放巨大能量，根據(jù)E＝mc2，衰變過程總質(zhì)量增加 D．衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子，具有很強的穿透能力 解析：根據(jù)“電荷數(shù)”守恒，可知A選項正確；半衰期是對大量原子的統(tǒng)計規(guī)律，所以B錯誤；放出能量質(zhì)量減少，C錯誤；γ光子穿透能力很強，D正確。 9．(山東濟南市2016～2017學年高三模擬)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5700年。已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減少，現(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是(　AC　) A．該古木的年代距今約5700年 B．12C、13C、14C具有相同的中子數(shù) C．14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線 D．增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C的衰變 解析：因古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，則可知經(jīng)過的時間為一個半衰期，即該古木的年代距今約為5700年，選項A正確；12C、13C、14C具有相同的質(zhì)子數(shù)，由于質(zhì)量數(shù)不同，故中子數(shù)不同，選項B錯誤；根據(jù)核反應方程可知，14C衰變?yōu)?4N的過程中放出電子，即發(fā)出β射線，選項C正確；外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期，選項D錯誤。 10．(浙江省寧波市2017～2018學年高二下學期期末)下列四幅圖的有關說法中正確的是(　BD　) A．甲圖中，球m1以速度v碰靜止球m2，若兩球質(zhì)量相等，碰后m2的速度一定為v B．乙圖中，在光顏色保持不變的情況下，入射光越強，飽和光電流越大 C．丙圖中，射線甲由電子組成，射線乙為電磁波，射線丙由α粒子組成 D．丁圖中，鏈式反應屬于重核的裂變 解析：甲圖中，兩球碰撞過程動量守恒，碰撞過程機械能不增加，如果兩球質(zhì)量相等，則碰撞后m2的速度不大于v，故A錯誤；乙圖中，圖中光的顏色保持不變的情況下，光照越強，光電子數(shù)目越多，則飽和光電流越大，故B正確；丙圖中，由左手定則可知，甲帶正電，則甲射線由α粒子組成，乙不帶電，射線乙是γ射線，丙射線粒子帶負電，則丙射線由電子組成，故C錯誤；圖丁中鏈式反應屬于重核裂變，故D正確。 第Ⅱ卷(非選擇題　共60分) 二、填空題(共2小題，共14分。把答案直接填在橫線上) 11．(6分)潮汐能屬于無污染能源，但能量的轉(zhuǎn)化率較低，相比之下，核能是一種高效的能源。 (1)在核電站中，為了防止放射性物質(zhì)泄漏，核反應堆有三道防護屏障：燃料包殼、壓力殼和安全殼(見圖甲)。結(jié)合圖乙可知，安全殼應當選用的材料是__混凝土__。 (2)核反應堆中的核廢料具有很強的放射性，目前常用的處理方法是將其裝入特制的容器中，然后(　D　) A．沉入海底　　　　　 B．放至沙漠 C．運到月球 D．深埋地下 (3)圖丙是用來監(jiān)測工作人員受到輻射情況的胸章，通過照相底片被射線感光的區(qū)域，可以判斷工作人員受到何種輻射。當胸章上1mm鋁片和3mm鋁片下的照相底片被感光，而鉛片下的照相底片未被感光時，結(jié)合圖乙分析工作人員受到了__β__射線的輻射；當所有照相底片被感光時，工作人員受到了__γ(或β和γ)__射線的輻射。 12．(8分)(1)在核反應n＋X→H＋He＋ΔE過程中，X是未知核。由核反應知識可以確定X核為__Li__。若n、X核、H和He的靜止質(zhì)量分別為m1、mX、m3和m4，則ΔE的值為__[m1＋mX－(m3＋m4)]c2__。 (2)核能、風能等新能源是近年來能源發(fā)展的重點方向之一，與煤、石油等傳統(tǒng)能源相比較，核能具有的優(yōu)點是__核裂變產(chǎn)生的能源比使用煤和石油更加清潔、產(chǎn)能更多。__，缺點是__核裂變反應造成的核廢料具有放射性，難處理；建造成本高。__。 (3)有一座城市，經(jīng)常受到大風和風沙的侵擾。為了合理使用新能源，計劃建造風能發(fā)電站或太陽能發(fā)電站。請用物理學知識，指出建造__建風能發(fā)電站比較合理__類型的發(fā)電站更合適，理由是__在使用風能發(fā)電時，根據(jù)能量守恒知識，風能一方面轉(zhuǎn)化為電能，另一方面可以減弱風速，減小對城市的破壞。__。 解析：(1)核反應方程遵循電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒，由此可判斷X核為Li，核反應后的質(zhì)量虧損 Δm＝m1＋mX－(m3＋m4) 所以ΔE＝Δmc2＝[m1＋mX－(m3＋m4)]c2 (2)優(yōu)點：核裂變產(chǎn)生的能源比使用煤和石油更加清潔、產(chǎn)能更多。 缺點：核裂變反應造成的核廢料具有放射性，難處理；建造成本高。 (3)建風能發(fā)電站比較合理 理由：在使用風能發(fā)電時，根據(jù)能量守恒知識，風能一方面轉(zhuǎn)化為電能，另一方面可以減弱風速，減小對城市的破壞。 三、論述計算題(共4小題，共46分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 13．(10分)一小瓶含有放射性同位素的液體，它每分鐘衰變6000次，若將它注射到一位病人的血管中，15h后從該病人身上抽取10mL血液，測得血樣每分鐘衰變2次。已知這種同位素的半衰期為5h，此病人全身血液總量為多少L。 答案：3.75 解析：兩次測量的時間間隔為15h，即3個半衰期。第一次測量時每分鐘衰變6000次，3個半衰期后，每分鐘衰變次數(shù)應為＝750(次)，現(xiàn)10mL血液中每分鐘衰變2次，故血液總量應是10mL＝3750mL＝3.75L。 14．(11分)一個質(zhì)子和兩個中子聚變?yōu)橐粋€氚核，已知質(zhì)子質(zhì)量mH＝1.007 3u，中子質(zhì)量mn＝1.008 7u，氚核質(zhì)量m＝3.018 0u。 (1)寫出聚變方程； (2)釋放出的核能多大？ (3)平均每個核子釋放的能量是多大？ 答案：(1)H＋2n→H (2)6.24MeV　(3)2.08MeV 解析：(1)聚變方程H＋2n―→H (2)質(zhì)量虧損Δm＝mH＋2mn－m＝(1.007 3＋21.008 7－3.018 0)u＝0.006 7u 釋放的核能 ΔE＝Δmc2＝0.006 7931.5MeV≈6.24MeV (3)平均每個核子放出的能量為 E＝＝MeV＝2.08MeV 15．(12分)(浙江溫州十校聯(lián)合體2015～2016學年高二下學期期末)靜止在勻強磁場中的Li核俘獲一個運動方向垂直于磁場速度大小為7.7104m/s的中子，若發(fā)生核反應后只產(chǎn)生了兩個新粒子，其中一個粒子為氦核(He)。反應前后各粒子在磁場中的運動軌跡如圖所示， 核與另一種未知新粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑之比為40∶3。則： (1)寫出此核反應的方程式； (2)求產(chǎn)生的未知新粒子的速度。 答案：(1)Li＋n→He＋H　(2)1103m/s　方向與中子速度方向相反 解析：(1)Li＋n→He＋H (2)設中子(n)、氦核(He)、氘核(H)的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，速度分別為v1、v2、v3，由動量守恒定律得：m1v1＝m2v2＋m3v3 設粒子做勻速圓周運動的半徑為r，由qvB＝m，得 r＝ 因＝，可得：v2＝20v3 由徑跡圖象可知v2與v1同向，v3與v1反向，即 m1v1＝20m2v3－m3v3 得v3＝1103m/s，方向與中子速度方向相反 16．(13分)1996年清華大學和香港大學的學生合作研制了太陽能汽車，該車是以太陽能電池將所接受的太陽光能轉(zhuǎn)化為電能而提供給電動機來驅(qū)動的。已知車上太陽能電池接收太陽光能的板面面積為8m2，正對太陽能產(chǎn)生120V的電壓，并對車上的電動機提供10A的電流，電動機的直流電阻為4Ω，而太陽光照射到地面處時單位面積上的輻射功率為103W/m2。 (1)太陽光的能量實際上是由質(zhì)子所參與的一系列反應所產(chǎn)生的，即在太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地進行著熱核反應，4個質(zhì)子聚變?yōu)?個氦核(He)，寫出核反應方程； (2)該車的太陽能電池轉(zhuǎn)化太陽光能的效率η1是多少？ (3)若質(zhì)子、氦核、正電子的靜止質(zhì)量分別為mp＝1.672610－27kg、mα＝6.642510－27kg、me＝0.000910－27kg，則m＝1kg的質(zhì)子發(fā)生上述熱核反應所釋放的能量完全轉(zhuǎn)化為驅(qū)動該車的輸出機械功，能夠維持該車行駛的時間是多少？ (4)已知太陽每秒釋放的能量為3.81026J，則太陽每秒減少的質(zhì)量為多少千克？若太陽質(zhì)量減少萬分之三，熱核反應不能繼續(xù)進行，計算太陽能存在多少年？(太陽的質(zhì)量為21030kg，結(jié)果保留一位有效數(shù)字) 答案：(1)4H→He＋2e　(2)15%　(3)1.31011s　(4)5109年 解析：(1)核反應方程：4H→He＋2e (2)效率是：η1＝＝15% (3)∵ΔE＝(4mp－mα－2me)c2＝4.1510－12J 而＝(UI－I2R)t 解得t＝1.301011s (4)太陽每秒釋放的能量為3.81026J，則太陽每秒減少的質(zhì)量為Δm＝＝0.41010kg 太陽的質(zhì)量為21030kg，太陽還能存在的時間為 t＝＝s＝1.51017s＝5109年