高中物理 第四章 從原子核到夸克 第五章 核能與社會章末檢測 滬科版選修35

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1、第四章 從原子核到夸克第五章 核能與社會(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分)1下列說法正確的是()A康普頓發(fā)現(xiàn)了電子B盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了鈾和含鈾礦物的天然放射現(xiàn)象D倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線答案BCD解析湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，1895年，德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了倫琴射線，又叫做X射線2放射性同位素在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)研究的許多方面得到廣泛應(yīng)用的原因是()A它衰變釋放的核能少，容易控制B它衰變緩慢，應(yīng)用效果好C它的射線有電離作用和穿透本領(lǐng)，以及對生物組織有物理、化學(xué)效應(yīng)D

2、它可作為示蹤原子答案CD3下列說法不正確的是()A.HHHen是聚變B.UnXeSr2n是裂變C.RaRnHe是衰變D.NaMge是裂變答案D解析原子核的變化通常包括衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變和聚變衰變是指原子核放出粒子或粒子后，變成新的原子核的變化，如本題中的C和D兩選項原子核的人工轉(zhuǎn)變是指在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新的原子核的過程裂變是重核分裂成質(zhì)量較小的核，像B選項聚變是輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，像A選項由上述知D選項是錯誤的4原子核X與氘核H反應(yīng)生成一個粒子和一個質(zhì)子由此可知()AA2，Z1 BA2，Z2CA3，Z3 DA3，Z2答案D解析本題考查核反應(yīng)方程由題意可知核反應(yīng)方程為XHHeH，反應(yīng)過

3、程中遵守質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，由此可判斷A3，Z2，選項D正確5科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的He(氦3)它是一種高效、清潔、安全的核聚變?nèi)剂?，其參與的一種核聚變反應(yīng)的方程式為HeHe2HHe.關(guān)于He聚變，下列表述正確的是()A聚變反應(yīng)不會釋放能量B聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核C聚變反應(yīng)沒有質(zhì)量虧損D目前核電站都采用He聚變反應(yīng)發(fā)電答案B解析該聚變反應(yīng)釋放了能量，是因為發(fā)生了質(zhì)量虧損，A、C錯；該聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核H，B對；目前核電站都是用重核裂變發(fā)電而不是用輕核聚變，D錯6原子核聚變可望給人類未來提供豐富的潔凈能源當(dāng)氘等離子體被加熱到適當(dāng)高溫時，氘核參與的幾種聚變反應(yīng)可能發(fā)生，放出熱量這

4、幾種反應(yīng)的總效果可以表示為6HkHedH2n43.15 MeV由平衡條件可知()Ak1，d4 Bk2，d2Ck1，d6 Dk2，d3答案B解析根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得124kd262kd解得k2，d2.7一個質(zhì)子和一個中子聚變結(jié)合成一個氘核，同時輻射一個光子已知質(zhì)子、中子、氘核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，普朗克常量為h，真空中的光速為c.下列說法正確的是()A核反應(yīng)方程是HnHB聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損mm1m2m3C輻射出的光子的能量E(m3m1m2)cD光子的波長答案B解析根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒可知核反應(yīng)方程為：HnH，故選項A錯誤；聚變過程中輻射出光子，質(zhì)量

5、虧損mm1m2m3，故選項B正確；由質(zhì)能方程知，輻射出的光子的能量E(m1m2m3)c2，故選項C錯誤；由E知，光子的波長，故選項D錯誤8.U吸收一個慢中子后，分裂成Xe和Sr，還放出()A1個粒子 B3個中子C10個中子 D10個質(zhì)子答案C解析設(shè)放出的粒子的質(zhì)量數(shù)為x，電荷數(shù)為y，核反應(yīng)過程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒由題意可得解得由此判斷該核反應(yīng)放出的一定是中子，且個數(shù)是10.9(2014新課標(biāo)35(1)在人類對微觀世界進(jìn)行探索的過程中，科學(xué)實驗起到了非常重要的作用下列說法符合歷史事實的是_A密立根通過油滴實驗測出了基本電荷的數(shù)值B貝克勒爾通過對天然放射現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核C居

6、里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素D盧瑟福通過粒子散射實驗證實了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子E湯姆遜通過陰極射線在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的實驗，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的，并測出了該粒子的比荷答案ACE解析密立根通過油滴實驗，驗證了物體所帶的電荷量都是某一值的整數(shù)倍，測出了基本電荷的數(shù)值，選項A正確貝克勒爾通過對天然放射現(xiàn)象的研究，明確了原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，選項B錯誤居里夫婦通過對含鈾物質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)了釙(Po)和鐳(Ra)，選項C正確盧瑟福通過粒子散射實驗證實了原子的核式結(jié)構(gòu)，選項D錯誤湯姆遜通過陰極射線在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的實驗，說明了陰極射線是帶負(fù)電的粒子，并測出了粒子的

7、比荷，選項E正確10一個原來靜止的238U核發(fā)生衰變，它的兩個產(chǎn)物在垂直于它們速度方向的勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，它們的軌跡和運(yùn)動方向(圖中用箭頭表示)可能是下列圖中的(圖中半徑大小沒有按比例畫)()答案D解析由于發(fā)生的是衰變，產(chǎn)物是兩個帶正電的粒子，根據(jù)動量守恒定律Mv1mv0，這兩個新核的運(yùn)動方向相反，受到的洛倫茲力方向相反，即軌跡應(yīng)該是外切圓，再利用左手定則判斷洛倫茲力的方向，故D項正確二、填空題(本題共4小題，共24分)11(6分)用粒子轟擊氬40時，產(chǎn)生一個中子和一個新的核，這個新的核是_，核反應(yīng)方程是_用粒子轟擊硼10，產(chǎn)生一個中子和一個具有放射性的核，這個新的核是_，這個核能放出正電子，它

8、衰變后變成的新核為_，核反應(yīng)方程是_答案CaArHeCan7N6C7N6Ce圖112. (6分)貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，揭開了人類研究原子核結(jié)構(gòu)的序幕如圖1中P為放在勻強(qiáng)電場中的天然放射源，其放出的射線在電場中分成A、B、C三束(1)構(gòu)成A射線的粒子是_；構(gòu)成B射線的粒子是_；構(gòu)成C射線的粒子是_(2)三種射線中，穿透能力最強(qiáng)，經(jīng)常用來對金屬探傷的是_射線；電離作用最強(qiáng)，動量最大，經(jīng)常用來轟擊原子核的是_射線；當(dāng)原子核中的一個核子由中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時將放出一個_粒子(3)請完成以下與上述粒子有關(guān)的兩個核反應(yīng)方程式：90Th91Pa_；_AlPn.答案(1)電子e(粒子)光子氦核He(粒子)(2

9、)(3)01eHe解析(1)由a可知，在電場中加速度最大的是電子，不偏轉(zhuǎn)的是光子，偏轉(zhuǎn)時加速度較小的是氦核，故A射線的粒子是電子，B射線的粒子是光子，C射線的粒子是氦核(2)三種射線中，穿透能力最強(qiáng)的是射線，電離作用最強(qiáng)的是射線，在原子核中，一個核子由中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時將放出一個負(fù)電子即粒子(3)由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得90Th91Pa01eHeAlPn.13(6分)歷史上第一次利用加速器實現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動能為0.5 MeV的質(zhì)子H轟擊靜止的X，生成兩個動能均為8.9 MeV的He.(1 MeV1.61013 J)(1)上述核反應(yīng)方程為_；(2)質(zhì)量虧損為_kg.答案(1)HLiHeHe

10、(2)3.11029解析(1)HLiHeHe(2)mc2E末E初m kg3.11029 kg14(6分)約里奧居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性而獲得了1935年的諾貝爾化學(xué)獎，他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素P衰變成Si的同時放出另一種粒子，這種粒子是_.P是P的同位素，被廣泛應(yīng)用于生物示蹤技術(shù).1 mg P隨時間衰變的關(guān)系如圖2所示，請估算4 mg的P經(jīng)_天的衰變后還剩0.25 mg.圖2答案正電子60解析衰變方程為PSie，即這種粒子是正電子由圖像可以看出P的半衰期為15天，則40.25，得t60天三、計算題(本題共3小題，共36分)15(12分)2008年北京奧運(yùn)會場館周圍80%90%的路燈利用太陽能發(fā)電技

11、術(shù)來供電，奧運(yùn)會90%的洗浴熱水采用全玻璃真空太陽能集熱技術(shù)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)太陽發(fā)光是由于其內(nèi)部不斷發(fā)生從氫核到氦核的核聚變反應(yīng)，即在太陽內(nèi)部四個氫核(H)轉(zhuǎn)化成一個氦核(He)和兩個正電子(e)并放出能量已知質(zhì)子質(zhì)量mp1.007 3 u，粒子的質(zhì)量m4.002 6 u，正電子的質(zhì)量me0.000 5 u,1 u的質(zhì)量相當(dāng)于931.5 MeV的能量(1)寫出該核反應(yīng)方程；(2)一次這樣的熱核反應(yīng)過程中釋放出多少能量？(結(jié)果保留四位有效數(shù)字)答案(1)4HHe2e(2)23.85 MeV解析(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒，該核反應(yīng)方程為：4HHe2e.(2)質(zhì)量虧損：m4mpm2me41.007

12、 3 u4.002 6 u20.000 5 u0.025 6 uE0.025 6931.5 MeV23.85 MeV.16(12分)(1)美國科研人員正在研制一種新型鎳銅長效電池，它是采用銅和半衰期為100年的放射性同位素鎳63(Ni)兩種金屬作為長壽命電池的材料，利用鎳63(Ni)發(fā)生一次衰變變成銅(Cu)，同時釋放電子給銅片，把鎳63(Ni)和銅片做電池兩極鎳63(Ni)的衰變方程為_，16 g鎳63經(jīng)過400年還有_g尚未衰變(2)一靜止的質(zhì)量為M的鎳核(Ni)發(fā)生衰變，放出一個速度為v0，質(zhì)量為m的粒子和一個反沖銅核，若鎳核發(fā)生衰變時釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為粒子和銅核的動能求此衰變過程中的

13、質(zhì)量虧損(虧損的質(zhì)量在與粒子質(zhì)量相比時可忽略不計)答案(1)Ni01eCu1(2)解析(1)Ni01eCu；1(2)設(shè)衰變后銅核的速度為v，由動量守恒得mv0(Mm)v由能量守恒得Emv(Mm)v2由質(zhì)能方程得Emc2，解得m17(12分)钚的放射性同位素94Pu靜止時衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)92U*和粒子，而鈾核激發(fā)態(tài)92U*立即衰變?yōu)殁櫤?2U，并放出能量為0.097 MeV的光子已知：94Pu、92U和粒子的質(zhì)量分別為mPu239.052 1 u、mU235.043 9 u和m4.002 6 u,1 u的質(zhì)量相當(dāng)于931.5 MeV的能量(1)寫出衰變方程；(2)已知衰變放出的光子的動量可忽略，

14、求粒子的動能答案(1)94Pu92U*He92U*92U(或94Pu92UHe)(2)5.034 MeV解析(1)衰變方程為94Pu92U*He92U*92U或合起來有94Pu92UHe(2)上述衰變過程的質(zhì)量虧損為mmPumUm放出的能量為Ec2m此能量是鈾核92U的動能EU、粒子的動能E和光子的能量E之和，即EEUEE由式得EUE(mPumUm)c2E設(shè)衰變后的鈾核和粒子的速率分別為vU和v，則由動量守恒有mUvUmv又由動能的定義知EUmUv，Emv由式得由式得E(mPumUm)c2E代入題給數(shù)據(jù)得E5.034 MeV6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375