2019高中物理第十九章原子核綜合測評四含解析新人教版.docx

綜合測評(四)分值：100分時間：90分鐘命題報告考查知識點簡單中等較難質(zhì)能方程及應(yīng)用1、4原子核的人工轉(zhuǎn)變311放射性元素的衰變5、8、910、12、13、14粒子與宇宙6原子核的組成7裂變與聚變核能的計算21516一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分第16小題中每小題只有一個選項符合要求，第710小題中每小題有多個選項符合要求)1由圖1所示可得出結(jié)論()圖1A質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和小于氘核的質(zhì)量B質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和等于氘核的質(zhì)量C氘核分解為質(zhì)子和中子時要吸收能量D質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核時要吸收能量【解析】由圖可以看出，氘核分解為質(zhì)子和中子的過程中是吸收能量的，因此兩個核子質(zhì)量之和大于氘核的質(zhì)量，C正確【答案】C2重核裂變和輕核聚變是人類利用原子能的兩種主要方法，下面有關(guān)它們的說法正確的是()A裂變和聚變的過程都有質(zhì)量虧損B裂變過程有質(zhì)量虧損，聚變過程質(zhì)量有所增加C裂變過程質(zhì)量有所增加，聚變過程有質(zhì)量虧損D裂變和聚變過程中質(zhì)量都有所增加【解析】重核裂變和輕核聚變都要釋放能量，也一定要發(fā)生質(zhì)量虧損，所以選項A正確【答案】A3.5B俘獲1個粒子，生成7N，放出x粒子，而7N是不穩(wěn)定的，它放出y粒子變成6C，那么x粒子和y粒子分別為()A中子和正電子B中子和電子C質(zhì)子和正電子 D質(zhì)子和中子【解析】根據(jù)題意，寫出該核反應(yīng)的方程式為5BHe7Nx，7N6Cy，由核反應(yīng)中的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒分別得x、y的電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)為Zx5270，Ax104131，Zy761，Ay13130，因此，x為中子，y為正電子【答案】A4根據(jù)愛因斯坦的研究成果，物體的能量和質(zhì)量的關(guān)系是Emc2，這一關(guān)系叫愛因斯坦質(zhì)能方程質(zhì)子的質(zhì)量為mp，中子的質(zhì)量為mn，氦核的質(zhì)量為m，下列關(guān)系式正確的是()Am(2mp2mn)Bm(2mp2mn) D以上關(guān)系式都不正確【解析】核子結(jié)合成核時要放出能量，故正確選項為B.【答案】B5居室裝修中經(jīng)常用到的花崗巖都不同程度地含有放射性元素(含鈾、釷等)，會釋放出、射線，這些射線會導(dǎo)致細胞發(fā)生癌變及呼吸道疾病根據(jù)有關(guān)放射性知識判斷下列說法中正確的是()A射線是發(fā)生衰變時產(chǎn)生的，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4B射線是發(fā)生衰變時產(chǎn)生的，生成核與原來的原子核相比，質(zhì)量數(shù)減少了1C射線是發(fā)生衰變時產(chǎn)生的，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了1D在、三種射線中，射線的穿透能力最強、電離能力最弱【解析】射線是發(fā)生衰變時產(chǎn)生的，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了2，A錯誤；射線是發(fā)生衰變時產(chǎn)生的，生成核與原來的原子核相比，質(zhì)量數(shù)不變，B錯誤；射線是伴隨衰變或衰變時產(chǎn)生的，沒有衰變，C錯誤；射線的穿透能力最強、電離能力最弱，D正確【答案】D圖26中子內(nèi)有一個電荷量為e的上夸克和兩個電荷量為e的下夸克，一簡單模型是三個夸克都在半徑為r的同一圓周上，如圖2所示在下面給出的四幅圖中，能正確表示出各夸克所受靜電作用力的是()【解析】本題考查的是庫侖力的大小方向及力的合成，明確每個夸克皆受兩個力的作用電荷量為e的上夸克受兩個下夸克的吸引力，合力的方向一定向下，對其中一個下夸克，受力如圖所示，由于F的水平分力與F大小相等方向相反，故F與F的合力豎直向上【答案】B7(2014河北唐山期末)下列說法中不正確的是()A粒子散射實驗證明了原子核還可以再分B天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)C分別用X射線和紫光照射同一金屬表面都能發(fā)生光電效應(yīng)，則用X射線照射時光電子的最大初動能較大D基態(tài)氫原子吸收一個光子躍遷到激發(fā)態(tài)后，可能發(fā)射多種頻率的光子【解析】粒子散射實驗揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)，天然放射現(xiàn)象證明了原子核還可以再分，選項A、B均錯誤；X射線的頻率高于紫光的頻率，用X射線照射金屬時獲得光電子的最大初動能會更大，選項C正確；基態(tài)氫原子吸收一個光子發(fā)生躍遷，當躍遷到較高的能級時(n3)，就可能發(fā)射多種頻率的光子，選項D正確【答案】AB8美國科研人員正在研制一種新型鎳銅長效電池，它是采用半衰期長達100年的放射性同位素鎳63(Ni)和銅兩種金屬作為長效電池的材料，利用鎳63發(fā)生衰變時釋放電子給銅片，把鎳63和銅片做電池兩極，外接負載為負載提供電能下面有關(guān)該電池的說法正確的是()A鎳63的衰變方程是NieCuB鎳63的衰變方程是NieCuC外接負載時鎳63的電勢比銅片高D該電池內(nèi)電流方向是從銅到鎳片【解析】Ni的衰變方程為NieCu，選項A、B錯；電流方向為正電荷定向移動方向，在電池內(nèi)部電流從銅片到鎳片，鎳片電勢高，選項C、D均正確【答案】CD9日本福島核電站泄漏事故中釋放出大量的碘131，碘131是放射性同位素，衰變時會發(fā)出射線與射線，碘131被人攝入后，會危害身體健康，由此引起了全世界的關(guān)注下面關(guān)于核輻射的相關(guān)知識，說法正確的是()A人類無法通過改變外部環(huán)境來改變碘131衰變的快慢B碘131的半衰期為8.3天，則4個碘原子核經(jīng)16.6天后就一定剩下一個原子核C射線與射線都是電磁波，但射線穿透本領(lǐng)比射線強D碘131發(fā)生衰變時所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時產(chǎn)生的【解析】衰變的快慢由放射性元素本身決定，與外部環(huán)境無關(guān)，A正確半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)幾個原子核無意義，B錯誤射線是高速電子流，射線是電磁波，故C錯誤衰變的實質(zhì)是nHe，D正確【答案】AD圖310(多選)如圖3所示，一天然放射性物質(zhì)射出三種射線，經(jīng)過一個勻強電場和勻強磁場共存的區(qū)域(方向如圖中所示)，調(diào)整電場強度E和磁感應(yīng)強度B的大小，使得在MN上只有a和b兩個點受到射線照射下面的哪種判斷是正確的()A射到b點的可能是射線B射到b點的一定是射線C射到b點的一定是射線或射線D射到b點的一定是射線【解析】射線不帶電，在電場或磁場中都不受力的作用，只能射到a點，因此D選項錯誤；調(diào)整E和B的大小，既可以使帶正電的射線沿直線前進，也可以使帶負電的射線沿直線前進沿直線前進的條件是電場力與洛倫茲力平衡，即EqBqv.已知粒子的速度大約為粒子的.故當粒子滿足EqBvq時，粒子的洛倫茲力一定大于電場力，射到b點，當粒子滿足EqBvq時，粒子因其速度小，一定有電場力大于洛倫茲力，粒子射到b點，故A、C正確【答案】AC二、填空題(本題共3小題，共18分)11(6分)1919年盧瑟福通過如圖4所示的實驗裝置，第一次完成了原子核的人工轉(zhuǎn)變，并由此發(fā)現(xiàn)_圖中A為放射源發(fā)出的_粒子，B為_氣完成該實驗的下面核反應(yīng)方程：_O_圖4【解析】人類第一次完成原子核的人工轉(zhuǎn)變的實驗，是用粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的實驗，由此可知，該實驗發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，圖中A為粒子，B為氮氣，其核反應(yīng)方程為HeNOH.【答案】質(zhì)子氮HeNH12(6分)(2014江蘇高考)氡222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會對人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一其衰變方程是RnPo_已知Rn的半衰期約為3.8天，則約經(jīng)過_天，16 g的Rn衰變后還剩1 g.【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知空內(nèi)應(yīng)填He(或)，根據(jù)mm0()，解得t3.84天15.2天【答案】He或15.213(6分)(2013上海高考)放射性元素2Po衰變?yōu)?Pb，此衰變過程的核反應(yīng)方程是_；用此衰變過程中發(fā)出的射線轟擊1F，可得到質(zhì)量數(shù)為22的氖(Ne)元素和另一種粒子，此核反應(yīng)過程的方程是_【解析】根據(jù)核反應(yīng)中的質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒規(guī)律，可以求出新生射線為He，另一粒子為H.方程式中一定要使用箭頭，不能用等號【答案】2Po2PbHeHe1FNeH三、計算題(本題共3小題，共42分)14(12分)為測定某水庫的存水量，將一瓶放射性同位素溶液倒入水庫中，已知這杯溶液每分鐘衰變8107次，這種同位素的半衰期為2天，10天以后從水庫取出1 m3的水，并測得每分鐘衰變10次，求水庫的存水量為多少？【解析】由每分鐘衰變次數(shù)與其質(zhì)量成正比出發(fā)，運用半衰期知識可求出存水量設(shè)放射性同位素原有質(zhì)量為m0，10天后其剩余質(zhì)量為m，水庫存水量為Q，由每分鐘衰變次數(shù)與其質(zhì)量成正比可得，由半衰期公式得：mm0，由以上兩式聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得，解得水庫的存水量為Q2.5105 m3.【答案】2.5105 m315(14分)(2014南京高二檢測)我國自行設(shè)計并研制的“人造太陽”托卡馬克實驗裝置運行獲得重大進展，這標志著我國已經(jīng)邁入可控熱核反應(yīng)領(lǐng)域先進國家行列該反應(yīng)所進行的聚變過程是HHHen，反應(yīng)原料氘(H)富存于海水中，而氚(H)是放射性元素，自然界中不存在，但可以通過中子轟擊鋰核(Li)的人工核轉(zhuǎn)變得到(1)請把下列用中子轟擊鋰核(Li)產(chǎn)生一個氚核(H)和一個新核的人工核轉(zhuǎn)變方程填寫完整：_n_H.(2)在(1)中，每產(chǎn)生1 g氚的同時有多少個Li核實現(xiàn)了核轉(zhuǎn)變？(阿伏伽德羅常數(shù)NA取6.01023mol1)(3)一個氘核和一個氚核發(fā)生核聚變時，平均每個核子釋放的能量為5.61013J，求該核聚變過程中的質(zhì)量虧損【解析】(1)核反應(yīng)方程為：LinHeH.(2)因為1 g氚為mol，根據(jù)核反應(yīng)方程，實現(xiàn)核轉(zhuǎn)變的Li也為 mol，所以有2.01023個Li實現(xiàn)了核轉(zhuǎn)變(3)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程Emc2，核聚變反應(yīng)中有5個核子參加了反應(yīng)，5個核子釋放總能量E55.61013J2.81012J，所以質(zhì)量虧損為mkg3.11029kg.【答案】(1)LiHe(2)2.01023個(3)3.11029kg16(16分)H的質(zhì)量是3.016 050 u，質(zhì)子的質(zhì)量是1.007 277 u，中子的質(zhì)量是1.008 665 u則：(1)一個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合為氚核時，是吸收還是放出能量？該能量為多少？(2)氚核的結(jié)合能和比結(jié)合能各是多少？(3)如果這些能量是以光子形式放出的，則光子的頻率是多少？【解析】(1)一個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成氚核的核反應(yīng)方程式是H2nH，反應(yīng)前各核子總質(zhì)量為mp2mn1.007 277 u21.008 665 u3.024 607 u反應(yīng)后新核的質(zhì)量為mH3.016 050 u質(zhì)量虧損為m3.0