高中物理 章末綜合測評4 滬科版選修3-5

章末綜合測評(四)(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分.在每小題給出的五個選項(xiàng)中，有三項(xiàng)是符合題目要求的，選對1個得3分，選對2個得4分，選對3個得6分，每選錯1個扣3分，最低得分為0分.)1.關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是()A.放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生變化所需的時間就是半衰期B.放射性物質(zhì)放出的射線中，粒子動能很大，因此貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很強(qiáng)C.當(dāng)放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時，將發(fā)生衰變D.放射性的原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核從高能級向低能級躍遷時，輻射出射線E.放射性元素放出的射線中，粒子是從原子核內(nèi)放出的【解析】放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時間，就是半衰期，故A對；粒子的貫穿本領(lǐng)很弱，故B不對；原子核發(fā)生衰變放出的電子并不是核外電子，故C不對，D、E均正確.【答案】ADE2.有關(guān)放射性同位素P的下列說法中正確的是()A.P與X互為同位素B.P與其同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)C.用P制成化合物后它的半衰期變短D.含有P的磷肥釋放正電子，可用來作示蹤原子，以便觀察磷肥對植物的影響E.用P制成化合物后它的半衰期不發(fā)生變化【解析】同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)，化學(xué)性質(zhì)相同，A錯，B對；半衰期與化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，C錯，E對；含有P的磷肥放出正電子，P可作為示蹤原子，D對.【答案】BDE3.(2016石家莊一中檢測)一個靜止的放射性同位素的原子核P衰變?yōu)镾i，另一個靜止的天然放射性元素的原子核Th衰變?yōu)镻a，在同一磁場中，得到衰變后粒子的運(yùn)動徑跡1、2、3、4，如圖1所示，則這四條徑跡依次是()圖1A.圖中1、2為Th衰變產(chǎn)生的Pa和e的軌跡，其中2是電子e的軌跡B.圖中1、2為P衰變產(chǎn)生的Si和e的軌跡，其中2是正電子e的軌跡C.圖中3、4是P衰變產(chǎn)生的Si和e的軌跡，其中3是正電子e的軌跡D.圖中3、4是P衰變產(chǎn)生的Si和e的軌跡，其中4是正電子e的軌跡E.圖中3、4軌跡中兩粒子在磁場中旋轉(zhuǎn)方向相同【解析】PSie(正電子)，產(chǎn)生的兩個粒子，都帶正電，應(yīng)是外切圓，由R，電荷量大的半徑小，故3是正電子，4是Si.ThPae，產(chǎn)生的兩個粒子，一個帶正電，一個帶負(fù)電，應(yīng)是內(nèi)切圓，由R知，電荷量大的半徑小，故1是Pa,2是電子，故A、C項(xiàng)正確；由動量守恒定律可知，靜止的P核發(fā)生衰變時生成的Si和正電子e速度方向相反，但在磁場中旋轉(zhuǎn)的方向相同，同為逆時針方向或同為順時針方向，E正確.【答案】ACE4.放射性元素氡(Rn)經(jīng)衰變成為釙(Po)，半衰期約3.8天；但勘測表明，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代后，目前地殼中仍存在天然的含有放射性元素Rn的礦石，關(guān)于其原因下列說法不正確的是()A.目前地殼中的Rn主要來自于其他放射性元素的衰變B.在地球形成的初期，地殼中元素Rn的含量足夠高C.當(dāng)衰變產(chǎn)物Po積累到一定量以后，Po的增加會減慢Rn的衰變進(jìn)程D.Rn主要存在于地球深處的礦石中，溫度和壓力改變了它的半衰期E.Rn的半衰期只有3.8天，目前礦石中仍有其成分存在，說明地殼中的Rn一定存在著不斷衰變和不斷生成的過程【解析】從衰變及半衰期角度分析，各種不同元素的衰變不斷發(fā)生，而Rn的半衰期較短，衰變速度較快，因此目前地殼中的Rn不是因?yàn)樵瓉砗扛叨怯善渌厮プ兩傻?，選項(xiàng)A、E正確，選項(xiàng)B錯誤；放射性元素的半衰期只由原子核本身決定，與其他因素?zé)o關(guān)，選項(xiàng)C、D錯誤.【答案】BCD5.正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)的基本原理是將放射性同位素O注入人體，參與人體的代謝過程，O在人體內(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對光子，被探測器探測到，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后產(chǎn)生清晰的圖像，則根據(jù)PET原理判斷下列表述正確的是()A.O在人體內(nèi)衰變方程是ONeB.正、負(fù)電子湮滅方程是eeC.在PET中，O主要用途是作為示蹤原子D.在PET中，O主要用途是參與人體的新陳代謝E.計(jì)算機(jī)斷層顯像技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢查時對人的影響是微乎其微的，檢查過程也是安全的【解析】由題意知A正確，B錯誤.顯像的原理是采集光子，即注入人體內(nèi)的O衰變放出正電子和人體內(nèi)的負(fù)電子湮滅轉(zhuǎn)化為光子，因此O主要用途是作為示蹤原子，故C對，D錯.醫(yī)學(xué)中應(yīng)用放射性同位素O注入人體，進(jìn)行醫(yī)學(xué)檢查時，人體呼吸沉積的量很小，對人體造成的影響很小，檢查過程安全，E正確.【答案】ACE6.朝鮮的“核危機(jī)”引起了全世界的矚目，其焦點(diǎn)問題就是朝鮮生產(chǎn)供研制核武器用的钚239(Pu)，這種Pu可由鈾239(U)經(jīng)過衰變而產(chǎn)生.則下列判斷中正確的是()A.Pu與U的核內(nèi)具有相同的中子數(shù)B.Pu與U的核內(nèi)具有相同的核子數(shù)C.U經(jīng)過1次衰變產(chǎn)生PuD.U經(jīng)過2次衰變產(chǎn)生PuE.由鈾239轉(zhuǎn)變?yōu)镻u的過程中有2個中子轉(zhuǎn)變?yōu)?個質(zhì)子【解析】Pu的核子數(shù)是239，中子數(shù)為23994145，而U的核子數(shù)是239，中子數(shù)為23992147，所以Pu與U的核內(nèi)具有相同的核子數(shù)，不同的中子數(shù)，選項(xiàng)A錯誤，B正確；U經(jīng)過1次衰變，生成的新核的質(zhì)子數(shù)為90，所以產(chǎn)生物不是Pu，選項(xiàng)C錯誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可判斷出，U經(jīng)過2次衰變后產(chǎn)生的新核是Pu，此過程中有2個中子轉(zhuǎn)變?yōu)?個質(zhì)子，故D、E均正確.【答案】BDE二、非選擇題(本題共5小題，共64分，按題目要求作答)7.(8分)如圖2所示在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，一個靜止的鐳(88Ra)發(fā)生一次衰變，生成氡(Rn)時可能的徑跡圖，其中粒子的徑跡是_，新核的徑跡為_，核反應(yīng)方程為_.圖2【解析】由動量守恒定律可知86Rn與He的運(yùn)動方向相反，故軌跡為外切圓，由r可知，電荷量小的He軌道半徑大.【答案】cd88Ra86RnHe8.(8分)地球的年齡到底有多大，科學(xué)家利用天然放射性元素的衰變規(guī)律，通過對目前發(fā)現(xiàn)最古老的巖石中鈾和鉛含量來推算.測得該巖石中現(xiàn)含有的鈾是巖石形成初期時(巖石形成初期時不含鉛)的一半，鈾238衰變后形成鉛206，鈾238的相對含量隨時間變化的規(guī)律如圖3所示，圖中N為鈾238的原子數(shù)，N0為鈾和鉛的總原子數(shù). 【導(dǎo)學(xué)號：67080042】圖3由此可知地球的年齡大約為_億年，被測定的古老巖石樣品在90億年時的鈾、鉛原子數(shù)之比約為_.【解析】據(jù)題意，巖石中鈾含量是形成初期的，即有半數(shù)發(fā)生衰變，由圖像時，時間約為45億年，即半衰期也是地球的大致年齡；90億年時有的鈾衰變?yōu)殂U，故鈾、鉛原子數(shù)之比為13.【答案】45139.(14分)碳14具有放射性，其半衰期T5 686年，空氣中碳12跟碳14的存量比約為101.2，活著的生物體中碳的這兩種同位素之比與空氣中相同，生物死亡后，不再吸收碳，碳14以T5 686年的半衰期減少，因此測得生物遺骸中的碳12與碳14存量比，再與空氣中比較，可估算出生物死亡年代，現(xiàn)測得一古代遺骸中碳14與碳12的存量比為空氣中的，試計(jì)算該古代遺骸距今的時間.【解析】設(shè)活著和死亡時古生物中含14C的質(zhì)量分別為m0和m，含12C的質(zhì)量為M，則：，所以，因?yàn)閙m0t/T，所以2t/T所以t3 326年.【答案】3 326年10.(16分)靜止的氮核N被速度為v0的中子n擊中生成甲、乙兩核，已知甲、乙兩核的速度方向同碰撞前中子的速度方向一致，甲、乙兩核動量之比為11，動能之比為14，它們沿垂直磁場方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場做圓周運(yùn)動，其半徑之比為16，問：甲、乙各是什么核？速度各是多大？寫出該核反應(yīng)方程. 【導(dǎo)學(xué)號：67080043】【解析】設(shè)甲、乙兩核質(zhì)量分別為m甲、m乙，電荷量分別為q甲、q乙.由動量與動能的關(guān)系p和p甲p乙可得m甲m乙Ek乙Ek甲41又由R可得q甲q乙R乙R甲61設(shè)中子質(zhì)量為m0，m甲m乙15m0，q甲q乙7e，所以m甲12m0，m乙3m0，q甲6e，q乙e，即甲為C，乙為H.由動量守恒定律，可得m0v0m甲v甲m乙v乙2m甲v甲24m0v甲進(jìn)而求得甲的速度v甲，乙的速度v乙核反應(yīng)方程為NnCH.【答案】甲為C，乙為HNnCH11.(18分)如圖4甲所示，靜止在勻強(qiáng)磁場中的Li核俘獲一個速度為v07.7104 m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)，即LinHHe，若已知He的速度v22.0104 m/s，其方向與反應(yīng)前中子速度方向相同，試求：圖4(1)H的速度大小和方向；(2)在圖4乙中，已畫出并標(biāo)明兩粒子的運(yùn)動軌跡，請計(jì)算出軌道半徑之比；(3)當(dāng)He旋轉(zhuǎn)三周時，粒子H旋轉(zhuǎn)幾周？【解析】(1)反應(yīng)前后動量守恒：m0v0m1v1m2v2(v1為氚核速度，m0、m1、m2分別代表中子、氚核、氦核質(zhì)量)代入數(shù)值可解得：v11.0103 m/s，方向與v0相反.(2)H和He在磁場中均受洛倫茲力，做勻速圓周運(yùn)動的半徑之比r1r2340.(3)H和He做勻速圓周運(yùn)動的周期之比T1T232所以它們的旋轉(zhuǎn)周數(shù)之比：n1n2T2T123，即He旋轉(zhuǎn)三周，H旋轉(zhuǎn)2周.【答案】(1)大小為1.0103 m/s，方向與v0相反(2)340(3)2周