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板塊三限時規(guī)范特訓(xùn)時間:45分鐘滿分:100分一、選擇題(本題共10小題,每小題6分,共60分。其中1~6為單選,7~10為多選)1.關(guān)于原子核中質(zhì)子和中子的說法,正確的是()A.原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)一定相等B.穩(wěn)定的重原子核里,質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多C.原子核都是非常穩(wěn)定的D.由于核力的作用范圍是有限的,以及核力的飽和性,如果不斷地增大原子核,形成的核也一定是不穩(wěn)定的答案D解析自然界中較輕的原子核,質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等,但對于較重的原子核,中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù),越重的元素,兩者相差越多,A、B錯誤;天然放射性元素的原子核會衰變,并不穩(wěn)定,C錯誤;核子間核力與電磁力都會隨核子間距離的增大而減小,但核力減小得更快,由于核力作用范圍有限,以及核力的飽和性,如果不斷地增大原子核,大到一定程度時,相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子受到的核力不足以平衡它們之間的庫侖力,原子核就不穩(wěn)定了,D正確。2.如圖所示,x為未知的放射源,L為薄鋁片,計數(shù)器對α粒子、β粒子、γ光子均能計數(shù)。若在放射源和計數(shù)器之間加上L后,計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小,在L和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場,計數(shù)器的計數(shù)率不變,則,x可能是()A.α、β和γ的混合放射源 B.純α放射源C.α和γ的放射源 D.純γ放射源答案C解析在放射源和計數(shù)器之間加上薄鋁片后,計數(shù)器的計數(shù)率大幅度減小,說明射線中有穿透力很弱的粒子,即α粒子;在鋁片和計數(shù)器之間再加豎直向下的勻強(qiáng)磁場,計數(shù)器的計數(shù)率不變,說明穿過鋁片的粒子中無帶電粒子,即只有γ射線;綜合可知放射源可能是α和γ的放射源,故選C。3.[2017·山東濰坊二模]下列說法正確的是()A.α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子的能量是量子化的B.玻爾的氫原子軌道理論認(rèn)為電子運(yùn)動的軌道是連續(xù)的C.放射性元素的原子核能夠發(fā)出β射線,說明原子核內(nèi)有電子D.兩輕核發(fā)生聚變釋放能量,生成核的比結(jié)合能增加答案D解析α粒子散射實(shí)驗(yàn)說明原子的中央有一個原子核,集中了原子幾乎所有的質(zhì)量和全部的正電荷,不能說明原子的能量是量子化的,A錯誤;玻爾的氫原子軌道理論認(rèn)為電子運(yùn)動的軌道是量子化的,即不連續(xù)的,B錯誤;放射性元素的原子核發(fā)出的β射線是中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子時產(chǎn)生的,C錯誤,D正確。4.某核反應(yīng)方程eq\o\al(2,1)H+eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He+X。已知eq\o\al(2,1)H的質(zhì)量為2.0136u,eq\o\al(3,1)H的質(zhì)量為3.0180u,eq\o\al(4,2)He的質(zhì)量為4.0026u,X的質(zhì)量為1.0087u。則下列說法中正確的是()A.X是質(zhì)子,該反應(yīng)釋放能量B.X是中子,該反應(yīng)釋放能量C.X是質(zhì)子,該反應(yīng)吸收能量D.X是中子,該反應(yīng)吸收能量答案B解析由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒分別得X的電荷數(shù)Z=0,質(zhì)量數(shù)A=2+3-4=1,故X為eq\o\al(1,0)n,即中子;由于反應(yīng)前的總質(zhì)量2.0136u+3.0180u=5.0316u>4.0026u+1.0087u,因此,此反應(yīng)中會釋放能量。5.[2017·安徽十校聯(lián)考]鈾核(eq\o\al(235,92)U)經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變變成鉛核(eq\o\al(207,82)Pb),關(guān)于該過程,下列說法正確的是()A.m=5,n=4B.鈾核(eq\o\al(235,92)U)的比結(jié)合能比鉛核(eq\o\al(207,82)Pb)的比結(jié)合能小C.衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和小于鈾核(eq\o\al(235,92)U)的結(jié)合能D.鈾核(eq\o\al(235,92)U)衰變過程的半衰期與溫度和壓強(qiáng)有關(guān)答案B解析此衰變方程可寫為eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(207,82)Pb+mα+nβ,根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒有235=207+4m,得m=7,以及92=82+7×2-n,得n=4,故選項(xiàng)A錯誤;衰變后的產(chǎn)物相對于衰變前要穩(wěn)定,所以鈾核(eq\o\al(235,92)U)的比結(jié)合能比鉛核(eq\o\al(207,82)Pb)的比結(jié)合能小,B正確;穩(wěn)定性更高,比結(jié)合能更大,核子總數(shù)不變,故衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于鈾核的結(jié)合能,C錯誤;原子核的半衰期與環(huán)境的溫度、壓強(qiáng)等無關(guān),故D錯誤。6.如圖所示是原子核的平均核子質(zhì)量A與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象,下列說法正確的是()A.若D、E能結(jié)合成F,結(jié)合過程一定要釋放能量B.若D、E能結(jié)合成F,結(jié)合過程一定要吸收能量C.若C、B能結(jié)合成A,結(jié)合過程一定要釋放能量D.若F、C能結(jié)合成B,結(jié)合過程一定要釋放能量答案A解析由A-Z圖象看出,D、E的平均核子質(zhì)量均大于F的平均核子質(zhì)量,結(jié)合會有質(zhì)量虧損,因此,D、E結(jié)合成F時,要釋放能量,選項(xiàng)A正確、B錯誤;C、B的平均核子質(zhì)量均小于A的平均核子質(zhì)量,結(jié)合會質(zhì)量增加,因此,C、B結(jié)合成A時要吸收能量,選項(xiàng)C錯誤;F、C的平均核子質(zhì)量均小于B的平均核子質(zhì)量,因此,F(xiàn)、C結(jié)合成B時要吸收能量,選項(xiàng)D錯誤。7.用蓋革-米勒計數(shù)器測定放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘405次,若將一張厚紙板放在計數(shù)器與放射源之間,計數(shù)器幾乎測不到射線。10天后再次測量,測得該放射源的放射強(qiáng)度為每分鐘101次,則下列關(guān)于射線性質(zhì)及它的半衰期的說法正確的是()A.放射源射出的是α射線B.放射源射出的是β射線C.這種放射性元素的半衰期是5天D.這種放射性元素的半衰期是2.5天答案AC解析因厚紙板能擋住這種射線,可知這種射線是穿透能力最差的α射線,選項(xiàng)A正確,B錯誤;10天后測出放射強(qiáng)度為原來的四分之一,說明10天后放射性元素的原子核個數(shù)只有原來的四分之一,由半衰期公式知,已經(jīng)過了兩個半衰期,故半衰期是5天。8.[2017·福建廈門質(zhì)檢]靜止的eq\o\al(211,83)Bi原子核在磁場中發(fā)生衰變后運(yùn)動軌跡如圖所示,大小圓半徑分別為R1、R2。則下列關(guān)于此原子核衰變方程和兩圓軌跡半徑比值判斷正確的是()A.eq\o\al(211,83)Bi→eq\o\al(207,81)Tl+eq\o\al(4,2)He B.eq\o\al(211,83)Bi→eq\o\al(211,84)Po+eq\o\al(0,-1)eC.R1∶R2=84∶1 D.R1∶R2=207∶4答案BC解析原子核發(fā)生衰變時,根據(jù)動量守恒可知兩粒子的速度方向相反,由題圖知粒子的運(yùn)動軌跡在同一側(cè),根據(jù)左手定則可以得知,衰變后的粒子所帶的電性相反,所以放射的粒子應(yīng)該是電子,原子核發(fā)生的應(yīng)該是β衰變,衰變方程為eq\o\al(211,83)Bi→eq\o\al(211,84)Po+eq\o\al(0,-1)e,故A錯誤,B正確;根據(jù)qvB=meq\f(v2,R)得R=eq\f(mv,qB),兩粒子動量等大,故R1∶R2=q2∶q1=84∶1,故C正確,D錯誤。9.[2017·河南安陽一模]根據(jù)下面所給圖片及課本中有關(guān)歷史事實(shí),結(jié)合有關(guān)物理知識,判斷下列說法正確的是()A.圖甲是研究光電效應(yīng)的示意圖,發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的波長大于金屬的“極限波長”B.圖乙是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的示意圖,發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件之一是裂變物質(zhì)的體積大于或等于臨界體積C.圖丙是氫原子的能級圖,一個處于n=4能級的氫原子,躍遷時可以產(chǎn)生6種光子D.圖丁是衰變規(guī)律的示意圖,原子序數(shù)大于83的元素都具有放射性,小于83的個別元素,也具有放射性答案BD解析根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=heq\f(c,λ)-h(huán)eq\f(c,λ0),入射光的波長必須小于金屬的極限波長才能發(fā)生光電效應(yīng),故A錯誤;當(dāng)裂變物質(zhì)的體積小于臨界體積時,不會發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),有利于裂變物質(zhì)的貯存,當(dāng)大于或等于臨界體積時,則可發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),故B正確;處于n=4能級的氫原子向較低能級躍遷,最終躍遷到基態(tài),躍遷情況可能是4→1,釋放1種頻率的光子,4→3→1,4→2→1,釋放2種頻率的光子,4→3→2→1,釋放3種頻率的光子,故C錯誤;原子序數(shù)大于83的元素都具有放射性,小于83的個別元素,也具有放射性,故D正確。10.一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核,同時放出γ光子,核反應(yīng)方程是eq\o\al(1,1)H+eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H+γ,以下說法中正確的是()A.反應(yīng)后氘核的質(zhì)量一定小于反應(yīng)前質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和B.反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)不變,因而質(zhì)量不變C.γ光子的能量為Δmc2,Δm為反應(yīng)中的質(zhì)量虧損,c為光在真空中的速度D.因存在質(zhì)量虧損Δm,所以“物質(zhì)不滅”的說法不正確答案AC解析核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)及能量均守恒。由于反應(yīng)中要釋放核能,會出現(xiàn)質(zhì)量虧損,反應(yīng)中氘核的質(zhì)量一定小于反應(yīng)前質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和,A正確;反應(yīng)前后質(zhì)量不守恒,但質(zhì)量數(shù)不變,B錯誤;反應(yīng)中釋放的能量會以γ光子的形式向外釋放,質(zhì)量虧損和釋放的能量滿足愛因斯坦質(zhì)能方程,C正確;質(zhì)量虧損以能量的形式繼續(xù)存在,D錯誤。二、非選擇題(本題共3小題,共40分)11.(10分)一靜止的23892U核經(jīng)α衰變成為23490Th核,釋放出的總動能為4.27MeV。問此衰變后23490Th核的動能為多少M(fèi)eV(保留一位有效數(shù)字)?答案0.07MeV解析據(jù)題意知,此α衰變的衰變方程為:eq\o\al(238,92)U→23490Th+eq\o\al(4,2)He根據(jù)動量守恒定律得mαvα=mThvTh①式中,mα和mTh分別為α粒子和Th核的質(zhì)量,vα和vTh分別為α粒子和Th核的速度,由題設(shè)條件知:eq\f(1,2)mαveq\o\al(2,α)+eq\f(1,2)mThveq\o\al(2,Th)=Ek②eq\f(mα,mTh)=eq\f(4,234)③式中Ek=4.27MeV是α粒子與Th核的總動能。由①②③式得eq\f(1,2)mThveq\o\al(2,Th)=eq\f(mα,mα+mTh)Ek④代入數(shù)據(jù)得,衰變后23490Th核的動能eq\f(1,2)mThveq\o\al(2,Th)=0.07MeV。12.(15分)在所有能源中核能具有能量密度大、區(qū)域適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢,在核電站中,核反應(yīng)堆釋放的核能被轉(zhuǎn)化為電能。核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng),釋放出大量核能。(1)核反應(yīng)方程式23592U+eq\o\al(1,0)n→14156Ba+eq\o\al(92,36)Kr+aX是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種,eq\o\al(1,0)n為中子,X為待求粒子,a為X的個數(shù),則X為________,a=________。以mU、mBa、mKr分別表示23592U、14156Ba、eq\o\al(92,36)Kr的質(zhì)量,mn、mp分別表示中子、質(zhì)子的質(zhì)量,c為光在真空中傳播的速度,則在上述核反應(yīng)過程中放出的核能ΔE=________。(2)有一座發(fā)電功率為P=1.00×106kW的核電站,核能轉(zhuǎn)化為電能的效率η=40%。假定反應(yīng)堆中發(fā)生的裂變反應(yīng)全是本題(1)中的核反應(yīng),已知每次核反應(yīng)過程中放出的核能ΔE=2.78×10-11J,鈾核的質(zhì)量mU=390×10-27kg,求每年(1年=3.15×107s)消耗的23592U的質(zhì)量。答案(1)eq\o\al(1,0)n3(mU-mBa-mKr-2mn)c2(2)1104kg解析(1)由反應(yīng)方程可知:X為eq\o\al(1,0)n,a為3,釋放的能量為ΔE=(mU-mBa-mKr-2mn)c2。(2)因核電站發(fā)電效率為40%,故核電站消耗23592U的功率為P′=eq\f(P,40%)=eq\f(1.00×106,40%)kW=2.5×106kW。核電站每年消耗23592U的能量為W=P′t=2.5×109×3.15×107J=7.875×1016J產(chǎn)生這些能量消耗的鈾核的數(shù)目:n=eq\f(W,ΔE)=eq\f(7.875×1016,2.78×10-11)=2.83×1027(個)每年消耗23592U的質(zhì)量為M=nmU=2.83×1027×390×10-27kg=1104kg。13.(15分)氘對人類有很多用途,其中低氘水對人體健康有諸多好處,更有益于生命體的生存和繁衍。原子能核電站或制造原子彈的所謂重水反應(yīng)堆,用的重水就是氘水,其中兩個氘核可以聚變,其核反應(yīng)方程為:eq\o\al(2,1)H+eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He+eq\o\al(1,0)n,已知氘核的質(zhì)量mH=2.013u,氦核(eq\o\al(3,2)He)的質(zhì)量mHe=3.0150u,中子的質(zhì)量mn=1.0087u。(1)求該核反應(yīng)中釋放的核能;(2)若兩個氘核以相等的動能0.35MeV發(fā)生正碰,核反應(yīng)中釋放的核能完全轉(zhuǎn)化為氦核與中子的動能,則產(chǎn)生的中子和氦核的動能分別為多少?答案(1)2.14MeV(2)2.13MeV0.71MeV解析(1)核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δ
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