20182019學年粵教版高中物理選修23 第四章 原子 原子核與放射技術 單元測試

2019-2019學年粵教版高中物理選修2-3 第四章 原子 原子核與放射技術 單元測試一、單選題1.原子能資源的綜合利用已成為世界各國的發(fā)展方向，我國在綜合利用原子能方面進展較快，目前我國核電站已建成9座、正在建設的3座、即將開建的有4座屆時將較好地改變我國能源結構對有關原子核的下列說法中正確的是（ ） A.太陽輻射的能量主要來源于重核裂變B.衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉化成質子時所產生的C.X射線是處于激發(fā)態(tài)的原子核輻射出來的D.核力是強相互作用的一種表現(xiàn)，在原子核內核力與庫侖力差不多大2.下列說法中不正確的是（） A.目前已經建成的核電站的能量來自于重核裂變B.自由核子組成原子核時，其質量虧損所對應的能量大于該原子核的結合能C.盧瑟福依據(jù)極少數(shù)粒子發(fā)生大角度散射提出了原子核式結構模型D.氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，原子總能量增加3.下列關于放射線的說法中不正確的是（ ） A.放射線可以用來進行工業(yè)探傷B.放射線可以使細胞發(fā)生變異C.放射性同位素可以用來做示蹤原子D.放射線對人體無害4.下列說法正確的是（） A.同一元素的兩種同位素具有相同的質量數(shù)B.C的半衰期會隨著周圍環(huán)境的溫度的變化而改變C.在核聚變反應中，反應物的總質量等于生成物的總質量D.在盧瑟福的粒子散射實驗中，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉5.下列說法正確的是（） A.天然放射現(xiàn)象說明原子核內部具有復雜的結構B.粒子散射實驗說明原子核內部具有復雜的結構C.原子核發(fā)生衰變生成的新核原子序數(shù)減少D.氫原子從能級3躍遷到能級2輻射出的光子的波長小于從能級2躍遷到能級1輻射出的光子的波長6.如圖所示的陰極射線管的玻璃管內已經抽成真空，當左右兩個電極連接到高壓電源時，陰極會發(fā)射電子，電子在電場的加速下飛向陽極，擋板上有一個扁平的狹縫，電子飛過擋板后形成一個扁平的電子束，長條形的熒光板在陽極端稍稍傾向軸線，電子束掠射到熒光板上，顯示出電子束的徑跡，現(xiàn)在用該裝置研究磁場對運動電荷的作用的實驗，下列對該實驗的說法正確的是（）A.沒有施加磁場時，電子束的徑跡是一條拋物線B.若圖中左側是陰極射線管的陰極，加上圖示的磁場，電子束會向上偏轉C.施加磁場后，根據(jù)電子束在磁場中運動徑跡和磁場方向，可由相關知識判斷出陰極射線管兩個電極的極性D.施加磁場后，結合陰極射線管的兩個電極的極性和電子束在磁場中運動的徑跡，可以判斷出磁場的方向，但無法判斷出磁場的強弱7.在核反應方程： +x中，x表示（ ） A.質子B.中子C.電子D.正電子二、多選題8.在某些恒星內，3個粒子結合成一個 ， 原子的質量是12000 0u， 原子的質量是4002 6u，已知1u1661027kg，則（ ） A.反應過程中的質量虧損是m0007 8uB.反應過程中的質量虧損是m1291029kgC.反應過程中放出的能量是7266MeVD.反應過程中放出的能量是1161019J9.據(jù)新華社報道，由我國自行設計、研制的世界第一套全超導核聚變實驗裝置（又稱“人造太陽”）已完成了首次工程調試。下列關于“人造太陽”的說法正確的是（ ） A.“人造太陽”的核反應方程是 B.“人造太陽”的核反應方程是 3 C.“人造太陽”釋放的能量大小的計算公式是Emc2D.“人造太陽”核能大小的計算公式是E mc210.一靜止的鋁原子核 俘獲一速度為 m/s的質子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核 ，下列說法正確的是_ A.核反應方程為 B.核反應方程過程中系統(tǒng)動量守恒C.核反應過程中系統(tǒng)能量不守恒D.核反應前后核子數(shù)相等，所以生成物的質量等于反應物的質量之和E.硅原子核速度的數(shù)量級為 m/s，方向與質子初速度方向一致三、填空題11.電視機顯像管是應用了_原理 12.核能是一種高效的能源：在核電站中，為了防止放射性物質泄漏，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）結合圖乙可知，安全殼應當選用的材料是_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，分析工作人員受到了_射線的輻射；當所有照相底片被感光時，工作人員受到了_射線的輻射13.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的_有關，并且輻射的能量是一份一份的，每一份的能量值叫做_ 四、解答題14.是我國紀念抗曰戰(zhàn)爭和世界反法西斯戰(zhàn)爭勝利70周年1945年7月，為了加速日本軍國主義的滅亡，促使日本早日無條件投降，美國在日本的廣島、長崎投下了兩枚原子彈落在日本廣島的原子彈，其爆炸力相當于2l04tTNT爆炸的能量（約8.41013J），由此可知該原子彈中鈾235的質量是多少千克？（已知裂變的核反應方程 U+ n Ba+ Kr+3 n+201MeV阿伏加德羅常數(shù)NA=6.021023） 五、綜合題15.太陽能資源，不僅包括直接投射到地球表面上的太陽輻射能，而且也包括像所有礦物燃料能、水能、風能等間接的太陽能資源，嚴格地說，除了地熱能、潮汐能和原子核能以外，地球上所有其他能源全部來自太陽能，太陽內部持續(xù)不斷地發(fā)生著四個質子聚變?yōu)橐粋€氦核的熱核反應，這種核反應釋放出的能量就是太陽能的能源 （1）寫出核反應方程 （2）若mH=1.007 3u，mHe=4.002 6u，me=0.000 55u，則該反應中的質量虧損是多少u？如果1u相當于931.5MeV的能量，則該反應中釋放的能量是多少MeV？ 16.用質子流轟擊固態(tài)的重水D2O，當質子和重水中的氘核發(fā)生碰撞時，系統(tǒng)損失的動能如果達到核反應所需要的能量，將發(fā)生生成 He核的核反應 （1）寫出質子流轟擊固態(tài)的重水D2O的核反應方程； （2）當質子具有最小動能E1=1.4MeV時，用質子流轟擊固態(tài)的重水D2O（認為氘核是靜止的）可發(fā)生核反應；若用氘核轟擊普通水的固態(tài)冰（認為質子是靜止的）時，也能發(fā)生同樣的核反應，求氘核的最小動能E2 已知氘核質量等于質子質量的2倍 答案解析部分一、單選題1.【答案】B 【解析】【解答】A、太陽的能量來自于內部的核聚變，產生很高的能量，又稱為熱核反應，故A錯誤；B、衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉化成質子時所產生的，故B正確；C、X射線是因為原子的內層電子受到激發(fā)產生的，射線是激發(fā)態(tài)的原子核輻射的故C錯誤；D、核力是強相互作用的一種表現(xiàn)，在原子核內核力遠大于庫侖力故D錯誤故選：B【分析】太陽的能量來自于內部的核聚變，X射線是因為原子的內層電子受到激發(fā)產生的；比結合能越大的原子核越穩(wěn)定2.【答案】B 【解析】【解答】A、已建成的核電站的能量來自于重核裂變，故A正確；B、自由核子組成原子核時，其質量虧損所對應的能量等于該原子核的結合能故B錯誤；C、盧瑟福依據(jù)極少數(shù)粒子發(fā)生大角度散射，絕大多數(shù)不偏轉，從而提出了原子核式結構模型，故C正確；D、氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，克服庫侖力做功，電子的電勢能增大，動能減小，原子總能量增加故D正確故選：B【分析】核電站的能量來自于重核裂變；結合能：兩個或幾個自由狀態(tài)的粒子結合在一起時釋放的能量自由原子結合為分子時放出的能量叫做化學結合能，分散的核子組成原子核時放出的能量叫做原子核結合能粒子散射實驗提出原子核式結構模型；玻爾理論，電子半徑變大時，動能減小，電勢能增大，而原子總能量增大3.【答案】D 【解析】【解答】A、射線具有比較強的穿透性，可以用來進行工業(yè)探傷故A正確；B、D、射線具有比較的能量，可以使細胞發(fā)生變異，對人體由害故B正確，D錯誤；C、放射性同位素可以利用它的放射性的特點，用來做示蹤原子故C正確本題選擇不正確的，故選：D【分析】正確解答本題需要掌握：了解、三種射線的性質以及產生過程4.【答案】D 【解析】【解答】A、同一元素的兩種同位素具有相同的質子數(shù)、不同的質量數(shù)故A錯誤B、半衰期由元素本身決定，與原子核所處環(huán)境、狀態(tài)無關，故B錯誤C、在核聚變反應中，伴隨能量的產生，故反應物的總質量不可能等于生成物的總質量，質量要發(fā)生虧損，故C錯誤D、在盧瑟福的粒子散射實驗中，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉，故D正確故選：D【分析】同位素具有相同的質子數(shù)、不同的質量數(shù)半衰期由元素本身決定，與原子核所處環(huán)境、狀態(tài)無關在核聚變反應中，質量要發(fā)生虧損在盧瑟福的粒子散射實驗中，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉5.【答案】A 【解析】【解答】A、天然放射現(xiàn)象說明原子核內部有復雜結構故A正確B、粒子散射實驗說明了原子的核式結構模型故B錯誤C、發(fā)生衰變生成的新核原子序數(shù)增加，但質量數(shù)不變故C不正確D、從能級3躍遷到能級2輻射出的光子的能量小于從能級2躍遷到能級1輻射出的光子的能量，根據(jù)波長與頻率成反比，則從能級3躍遷到能級2輻射出的光子的波長大于從能級2躍遷到能級1輻射出的光子的波長故D錯誤故選：A【分析】粒子散射實驗說明了原子的核式結構模型，天然放射現(xiàn)象說明原子核內部有復雜結構躍遷時輻射的能量等于兩能級間的能級差，即頻率與波長的關系，并根據(jù)或衰變，來認識射線6.【答案】D 【解析】【解答】A、沒有施加磁場時，電子束只受電場離，在電場力作用下做加速直線運動，故A錯誤；B、因為左邊是陰極，右邊是陽極，所以電子在陰極管中的運動方向是左到右，產生的電流方向是右到左（注意是電子帶負電），根據(jù)左手定則，四指指向左，手掌對向N極（就是這個角度看過去指向紙面向里），此時大拇指指向下面，所以電子在洛倫茲力作用下軌跡向下偏轉，故B錯誤；C、根據(jù)軌跡和左手定則即可判斷陰極射線管兩個電極的極性，故C正確；D、施加磁場后，結合陰極射線管的兩個電極的極性和電子束在磁場中運動的徑跡，可以判斷出磁場的方向，根據(jù)曲率半徑可判斷出磁場強弱，故D錯誤；故選：C【分析】此題要求要了解電子射線管的構造和原理，陰極是發(fā)射電子的電極，電子在磁場中運動，受到洛倫茲力的作用而發(fā)生偏轉從而顯示電子運動的徑跡，偏轉方向有左手定則判斷；根據(jù)曲率半徑可判斷磁場強弱；7.【答案】B 【解析】【解答】設X的質子數(shù)為m ， 質量數(shù)為n ， 則有：4+2=m+6，9+4=12+n ， 所以m=0，n=1，即X為中子故選：B【分析】根據(jù)核反應方程中的質量數(shù)和電荷數(shù)守恒判斷出X的質子數(shù)和質量數(shù)，即可判斷X是那種粒子二、多選題8.【答案】A,B,C 【解析】【解答】其反應方程是3 。其質量虧損為m（340026120000）u00078u，A項對；m000781661027kg1291029kg，B項對；E000789315MeV7266MeV，C項對；E7266106161019J1161012J，D項錯。【分析】根據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒寫出核反應方程，根據(jù)質量守恒計算出質量虧損；根據(jù)愛因斯坦質能方程計算釋放的能量。9.【答案】A,C 【解析】【解答】“人造太陽”是全超導核聚變實驗裝置，核反應是輕核聚變而不是重核裂變，故選項A正確，選項B錯誤。核能大小的計算根據(jù)愛因斯坦的質能方程，故選項C正確，選項D錯誤?！痉治觥俊叭嗽焯枴笔侨瑢Ш司圩儗嶒炑b置，核反應是輕核聚變而不是重核裂變，根據(jù)愛因斯坦質能方程計算釋放的核能大小。10.【答案】A,B,E 【解析】【解答】根據(jù)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得核反應方程 ，A正確；過程中釋放的核力遠遠大于外力，故系統(tǒng)動量守恒，B正確；核反應過程中系統(tǒng)能量守恒，C錯誤；由于反應過程中，要釋放大量的能量，即伴隨著質量虧損，所以生成物的質量小于反應物的質量之和，D錯誤；由動量守恒可知， ，解得 ，故數(shù)量級約為105 m/s故E正確；【分析】由質量數(shù)、電荷數(shù)守恒可知核反應方程，核反應方程過程中系統(tǒng)動量守恒，能量也守恒，核反應過程中質量發(fā)生虧損，根據(jù)動量守恒定律求解硅原子核的速度三、填空題11.【答案】帶電粒子在勻強電場中的加速與帶電粒子在勻強磁場中的偏轉 【解析】【解答】電視機顯像管的原理如圖：使用的電磁學的原理包括：帶電粒子在勻強電場中的加速與帶電粒子在勻強磁場中的偏轉原理故答案為：帶電粒子在勻強電場中的加速與帶電粒子在勻強磁場中的偏轉【分析】根據(jù)電視機顯像管的原理解答即可12.【答案】混凝土； 【解析】【解答】由圖乙可知，燃料包殼為鋁，壓力殼為鉛，而安全殼為混凝土；三種射線中射線給穿過1mm的鋁片；而射線能穿過3mm的鋁片，故答案為：、；故答案為：混凝土；【分析】根據(jù)圖乙中給出數(shù)據(jù)可知安全殼的材料；根據(jù)射線的穿透能力結合圖象進行分析可知工作人員受到的輻射13.【答案】溫度；能量子 【解析】【解答】黑體輻射隨著波長越短溫度越高則輻射越強，所以黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關1900年德國物理學家普朗克認為能量是由一份一份不可分割最小能量值組成，每一份稱為能量子故答案為：溫度，能量子【分析】黑體輻射的規(guī)律不能用經典電磁學理論來解釋，1900年德國物理學家普朗克認為能量是由一份一份不可分割最小能量值組成，每一份稱為能量子黑體輻射隨著波長越短溫度越高輻射越強四、解答題14.【答案】解：由核反應方程知，一個鈾核裂變能放出201MeV的能量，1mol鈾核裂變放出的能量為：E1=6.021023201MeV=1.9361013J，1mol鈾核的質量為0.235kg，則原子彈中鈾核的質量為：m= 0.235kg= 0.235kg=1.02kg答：該原子彈中鈾235的質量是1.