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

第四章 從原子核到夸克第五章 核能與社會(huì)(時(shí)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(shuō)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(guó)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(duì)生物組織有物理、化學(xué)效應(yīng)D它可作為示蹤原子答案CD3下列說(shuō)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(xiàng)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(guò)程裂變是重核分裂成質(zhì)量較小的核，像B選項(xiàng)聚變是輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，像A選項(xiàng)由上述知D選項(xiàng)是錯(cuò)誤的4原子核X與氘核H反應(yīng)生成一個(gè)粒子和一個(gè)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(guò)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(xiàng)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(huì)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(méi)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?yàn)榘l(fā)生了質(zhì)量虧損，A、C錯(cuò)；該聚變反應(yīng)產(chǎn)生了新的原子核H，B對(duì)；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(cuò)6原子核聚變可望給人類未來(lái)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(shí)，氘核參與的幾種聚變反應(yīng)可能發(fā)生，放出熱量這幾種反應(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(guò)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(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子聚變結(jié)合成一個(gè)氘核，同時(shí)輻射一個(gè)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(shuō)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(zhǎng)答案B解析根據(jù)核反應(yīng)過(guò)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(xiàng)A錯(cuò)誤；聚變過(guò)程中輻射出光子，質(zhì)量虧損mm1m2m3，故選項(xiàng)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(xiàng)C錯(cuò)誤；由E知，光子的波長(zhǎng)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤8.U吸收一個(gè)慢中子后，分裂成Xe和Sr，還放出()A1個(gè)粒子 B3個(gè)中子C10個(gè)中子 D10個(gè)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(guò)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(gè)數(shù)是10.9(2014新課標(biāo)35(1)在人類對(duì)微觀世界進(jìn)行探索的過(guò)程中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)起到了非常重要的作用下列說(shuō)法符合歷史事實(shí)的是_A密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)出了基本電荷的數(shù)值B貝克勒爾通過(guò)對(duì)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(guò)粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子E湯姆遜通過(guò)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的，并測(cè)出了該粒子的比荷答案ACE解析密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了物體所帶的電荷量都是某一值的整數(shù)倍，測(cè)出了基本電荷的數(shù)值，選項(xiàng)A正確貝克勒爾通過(guò)對(duì)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(xiàng)B錯(cuò)誤居里夫婦通過(guò)對(duì)含鈾物質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)了釙(Po)和鐳(Ra)，選項(xiàng)C正確盧瑟福通過(guò)粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了原子的核式結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤湯姆遜通過(guò)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明了陰極射線是帶負(fù)電的粒子，并測(cè)出了粒子的比荷，選項(xiàng)E正確10一個(gè)原來(lái)靜止的238U核發(fā)生衰變，它的兩個(gè)產(chǎn)物在垂直于它們速度方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，它們的軌跡和運(yùn)動(dòng)方向(圖中用箭頭表示)可能是下列圖中的(圖中半徑大小沒(méi)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(gè)帶正電的粒子，根據(jù)動(dòng)量守恒定律Mv1mv0，這兩個(gè)新核的運(yùn)動(dòng)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(xiàng)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(shí)，產(chǎn)生一個(gè)中子和一個(gè)新的核，這個(gè)新的核是_，核反應(yīng)方程是_用粒子轟擊硼10，產(chǎn)生一個(gè)中子和一個(gè)具有放射性的核，這個(gè)新的核是_，這個(gè)核能放出正電子，它衰變后變成的新核為_(kāi)，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(kāi)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(chǎng)中的天然放射源，其放出的射線在電場(chǎng)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(lái)對(duì)金屬探傷的是_射線；電離作用最強(qiáng)，動(dòng)量最大，經(jīng)常用來(lái)轟擊原子核的是_射線；當(dāng)原子核中的一個(gè)核子由中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)將放出一個(gè)_粒子(3)請(qǐng)完成以下與上述粒子有關(guān)的兩個(gè)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)(3)01eHe解析(1)由a可知，在電場(chǎng)中加速度最大的是電子，不偏轉(zhuǎn)的是光子，偏轉(zhuǎn)時(shí)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(gè)核子由中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)將放出一個(gè)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(shí)現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動(dòng)能為0.5 MeV的質(zhì)子H轟擊靜止的X，生成兩個(gè)動(dòng)能均為8.9 MeV的He.(1 MeV1.61013 J)(1)上述核反應(yīng)方程為_(kāi)；(2)質(zhì)量虧損為_(kāi)kg.答案(1)HLiHeHe(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(jiǎng)，他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素P衰變成Si的同時(shí)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(shí)間衰變的關(guān)系如圖2所示，請(qǐng)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(jì)算題(本題共3小題，共36分)15(12分)2008年北京奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館周圍80%90%的路燈利用太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)來(lái)供電，奧運(yùn)會(huì)90%的洗浴熱水采用全玻璃真空太陽(yáng)能集熱技術(shù)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)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(yáng)內(nèi)部四個(gè)氫核(H)轉(zhuǎn)化成一個(gè)氦核(He)和兩個(gè)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(guò)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 3 u4.002 6 u20.000 5 u0.025 6 uE0.025 6931.5 MeV23.85 MeV.16(12分)(1)美國(guó)科研人員正在研制一種新型鎳銅長(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)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_(kāi)，16 g鎳63經(jīng)過(guò)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(gè)速度為v0，質(zhì)量為m的粒子和一個(gè)反沖銅核，若鎳核發(fā)生衰變時(shí)釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為粒子和銅核的動(dòng)能求此衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損(虧損的質(zhì)量在與粒子質(zhì)量相比時(shí)可忽略不計(jì))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(dòng)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(shí)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(dòng)量可忽略，求粒子的動(dòng)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(lái)有94Pu92UHe(2)上述衰變過(guò)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(dòng)能EU、粒子的動(dòng)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(dòng)量守恒有mUvUmv又由動(dòng)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