高中物理 第4章 波與粒子章末綜合測評 魯科版選修3-5
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第4章 波與粒子 (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中,有三項是符合題目要求的,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)于核衰變和核反應(yīng)的類型,下列表述正確的有()A.UThHe是衰變B.NHeOH是衰變C.HHHen是輕核聚變D.SeKr2e是重核裂變E.UnBaKr3n是重核裂變【解析】據(jù)核反應(yīng)各類型特點可知:A、D項均為衰變,A中放出粒子,A正確,D錯誤B項為人工轉(zhuǎn)變,B錯誤,C項為輕核聚變,E項為重核裂變反應(yīng),C、E正確【答案】ACE2下列說法中正確的是()A采用物理或化學方法可以有效地改變放射性元素的半衰期B放射性元素的半衰期不會隨物理或化學條件的變化而變化C約里奧居里夫人用粒子轟擊鋁箔發(fā)現(xiàn)了中子D原子核所含核子單獨存在時的總質(zhì)量大于該原子核的質(zhì)量E.HeNOH是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程【解析】放射性元素的半衰期由元素的原子核決定,與化學、物理狀態(tài)無關(guān),故選項A錯誤,B正確;由物理學史可知中子是由查德威克發(fā)現(xiàn)的,選項C錯誤;核子結(jié)合成原子核放出核能,因此原子核所含核子單獨存在時的總質(zhì)量大于核原子核的質(zhì)量,選項D正確;用粒子轟擊氮核生成氧核和質(zhì)子是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的實驗,E正確【答案】BDE3科學家使用核反應(yīng)獲取氚,再利用氘和氚的核反應(yīng)獲得能量,核反應(yīng)方程分別為:XYHeH4.9 MeV和HHHeX17.6 MeV,下列表述正確的有() 【導(dǎo)學號:18850059】AX是中子BY的質(zhì)子數(shù)是3,中子數(shù)是6C兩個核反應(yīng)都沒有質(zhì)量虧損D氘和氚的核反應(yīng)是核聚變反應(yīng)E兩個核反應(yīng)都有核能釋放,因此都有質(zhì)量虧損【解析】根據(jù)質(zhì)子數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知X是中子,A正確;Y的質(zhì)子數(shù)為3,中子數(shù)為3,B錯誤;聚變放出能量,由質(zhì)能方程可知一定有質(zhì)量虧損,該反應(yīng)為核聚變反應(yīng),C錯誤,D、E正確【答案】ADE4熱核反應(yīng)是一種理想能源的原因是()A輕核聚變比重核裂變時釋放的能量多B對環(huán)境的放射性污染較裂變輕,且較容易處理C熱核反應(yīng)的原料在地球上儲量豐富D熱核反應(yīng)的速度容易控制E就每個核子平均釋放的能量來說,熱核反應(yīng)比重核裂變時釋放的能量多【解析】不能說輕核聚變比重核裂變時釋放的能量多,但就每個核子平均釋放的能量來說,聚變反應(yīng)平均每個核子比裂變反應(yīng)中平均每個核子放出的能量要大34倍,且其原料均為氫的同位素,在地球上儲量極為豐富,其放射性污染也較裂變輕但是,目前只是能夠讓輕核聚變發(fā)生,還不能控制聚變反應(yīng)的速度、和平利用聚變時釋放的核能,綜上所述,B、C、E正確,A、D錯誤【答案】BCE5質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)互換的核互為“鏡像核”,例如He是H的“鏡像核”,同樣H也是He的“鏡像核”,則下列說法正確的是()A.N和O互為“鏡像核”B.N和C互為“鏡像核”C衰變的本質(zhì)是一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子,同時放出一個電子D核反應(yīng)HHHen的生成物中有粒子,該反應(yīng)是衰變E核反應(yīng)HHHen的生成物中雖有粒子,但該反應(yīng)屬于輕核聚變【解析】根據(jù)“鏡像核”的定義,N和C互為“鏡像核”,選項B正確,A錯誤;衰變的本質(zhì)是一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子,同時放出一個電子,選項C正確;核反應(yīng)HHHen的生成物中雖有粒子,但該反應(yīng)是聚變反應(yīng),選項D錯誤,E正確【答案】BCE6下列說法中正確的是() 【導(dǎo)學號:18850060】A太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)B中等核的平均結(jié)合能比重核的平均結(jié)合能大,所以重核裂變要放出能量C只要有核反應(yīng)發(fā)生,就一定會釋放出核能D輕核中質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等,重核中中子數(shù)小于質(zhì)子數(shù)E輕核中質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等,重核中中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)【解析】太陽的能量來自輕核聚變放出的能量,A正確中等核的平均結(jié)合能比重核的平均結(jié)合能大,B正確核反應(yīng)是否釋放能量取決于反應(yīng)前后是否發(fā)生了質(zhì)量虧損,C錯誤隨核子數(shù)增加,若只增加中子,中子與其他核子沒有庫侖斥力,但有相互吸引的核力,有助于維系原子核的穩(wěn)定,所以穩(wěn)定的重原子核中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多,D錯誤,E正確【答案】ABE二、非選擇題(本題共5小題,共64分,按題目要求作答)7(8分)(2015江蘇高考)核電站利用原子核鏈式反應(yīng)放出的巨大能量進行發(fā)電,U是核電站常用的核燃料.U受一個中子轟擊后裂變成Ba和Kr兩部分,并產(chǎn)生_個中子要使鏈式反應(yīng)發(fā)生,裂變物質(zhì)的體積要_(選填“大于”或“小于”)它的臨界體積【解析】核反應(yīng)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,且該核反應(yīng)方程為:UnBaKr3n,即產(chǎn)生3個中子臨界體積是發(fā)生鏈式反應(yīng)的最小體積,要使鏈式反應(yīng)發(fā)生,裂變物質(zhì)的體積要大于它的臨界體積【答案】3大于8(12分)同位素原子在許多方面有著廣泛的應(yīng)用,1934年,科學家在用粒子轟擊鋁箔時,除探測到預(yù)料中的中子外,還探測到了正電子,更意外的是,拿走放射源時,鋁箔雖不再發(fā)射中子,但仍能繼續(xù)發(fā)射正電子,而且這種放射性隨時間衰減的規(guī)律跟天然放射性一樣,也有一定的半衰期(1)寫出粒子轟擊鋁Al產(chǎn)生中子的核反應(yīng)方程式;(2)上述產(chǎn)生的具有放射性的同位素叫做放射性同位素,寫出其產(chǎn)生正電子的核反應(yīng)方程式;(3)簡要說明放射性同位素的應(yīng)用,并至少舉出兩個實際應(yīng)用的例子【解析】(1)AlHePn.(2)PSie.(3)利用射線輻射育種,作為示蹤原子,檢查管道等【答案】見解析9(14分)(2016蘇州一中檢測)天文學家測得銀河系中氦的含量約為25%.有關(guān)研究表明,宇宙中氦生成的途徑有兩條:一是在宇宙誕生后3分鐘左右生成的;二是在宇宙演化到恒星誕生后,由恒星內(nèi)部的氫核聚變反應(yīng)生成的(1)把氫核聚變反應(yīng)簡化為4個氫核(H)聚變成氦核(He),同時放出2個正電子(e)和2個中微子(e),請寫出該氫核聚變反應(yīng)的方程,并計算一次反應(yīng)釋放的能量(2)研究表明,銀河系的年齡約為t3.81017 s,每秒銀河系產(chǎn)生的能量約為11037 J(即P11037 J/s)現(xiàn)假定該能量全部來自上述氫核聚變反應(yīng),試估算銀河系中氦的含量(最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(3)根據(jù)你的估算結(jié)果,對銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷(可能用到的數(shù)據(jù):銀河系質(zhì)量約為M31041 kg,原子質(zhì)量單位1 u1.661027 kg,1 u相當于1.51010 J的能量,電子質(zhì)量me0.000 5 u,氦核質(zhì)量m4.002 6 u,氫核質(zhì)量mp1.007 8 u,中微子e質(zhì)量為零)【解析】(1)4HHe2e2em4mpm2meEmc24.141012 J.(2)mm6.11039 kg氦的含量k2%.(3)由估算結(jié)果可知,k2%遠小于25%的實際值,所以銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久生成的【答案】(1)4HHe2e2e4.141012 J(2)2%(3)銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久生成的10(15分)(2015海南高考)運動的原子核X放出粒子后變成靜止的原子核Y.已知X、Y和粒子的質(zhì)量分別是M、m1和m2,真空中的光速為c,粒子的速度遠小于光速求反應(yīng)后與反應(yīng)前的總動能之差以及粒子的動能【解析】設(shè)衰變前原子核X的速度為v0,衰變后放出的粒子的速度為v,由動量守恒有:Mv0m2v再由反應(yīng)中能量守恒有Mvm2v2E由愛因斯坦質(zhì)能方程有Emc2而mM(m1m2)解之有Em2v2MvM(m1m2)c2(Mm1m2)c2Ekm2v2c2.【答案】(Mm1m2)c2c211(15分)足夠強的勻強磁場中有一個原來靜止的氡核Rn,它放射出一個粒子后變?yōu)镻o核假設(shè)放出的粒子運動方向與磁場方向垂直,求:(1)粒子與Po核在勻強磁場中的徑跡圓半徑之比,畫出它們在磁場中運動軌跡的示意圖;(2)粒子與Po核兩次相遇的時間間隔與粒子運動周期的關(guān)系;(設(shè)質(zhì)子和中子質(zhì)量相等)(3)若某種放射性元素在勻強磁場中垂直磁場方向發(fā)生衰變,則粒子和反沖核在磁場中運動軌跡的示意圖與上述衰變軌跡示意圖有何不同? 【導(dǎo)學號:18850061】【解析】(1)氡核經(jīng)衰變的核反應(yīng)方程為:RnPoHe,衰變的極短過程系統(tǒng)動量守恒,設(shè)粒子速度方向為正,則由動量守恒定律0mvmPovPo,即mvmPovPo粒子與反沖核在勻強磁場中,洛倫茲力提供勻速圓周運動的向心力qvB,r,故,示意圖如圖甲所示(2)它們在磁場中運動的周期T,它們的周期之比為,即109T84TPo,這樣粒子轉(zhuǎn)109圈,Po核轉(zhuǎn)84圈,兩者才相遇所以,粒子與Po核兩次相遇的時間間隔t109T.(3)若放射性元素在勻強磁場中垂直磁場方向發(fā)生衰變,則粒子和反沖衰變過程仍符合動量守恒定律,它們也在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動,但由于粒子帶負電,反沖核帶正電,它們兩個衰變時運動方向相反,但受的洛倫茲力方向相同,所以它們的軌跡圓是內(nèi)切的,且粒子的軌跡半徑大于新核的軌跡半徑,其運動軌跡的示意圖如乙所示【答案】(1)421見解析(2)t109T(3)見解析- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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