物理選修3-5教科版全套講義第三章原子核章末檢測(cè)3

章末檢測(cè)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題5分，共50分．其中1～7題為單項(xiàng)選擇題，8～10題為多項(xiàng)選擇題)1．關(guān)于α、β、γ三種射線，下列說法中正確的是()A．α射線是原子核自發(fā)放射出的氦核，它的穿透力最強(qiáng)B．β射線是原子核外電子電離形成的電子流，它具有較弱的穿透能力C．γ射線一般伴隨著α射線或β射線產(chǎn)生，它的穿透能力最強(qiáng)D．γ射線是電磁波，它的穿透能力最弱答案C解析α射線是原子核發(fā)生α衰變放出的氦核流，它的電離能力強(qiáng)，但穿透能力弱；β射線也是原子核發(fā)生β衰變放出的電子流，具有較強(qiáng)的電離能力和穿透能力；γ射線是一種電磁波，一般伴隨著α射線或β射線產(chǎn)生，它的穿透能力強(qiáng)，電離能力弱．故答案為C.2．貝可勒爾在120年前首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，如今原子核的放射性在眾多領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用．下列屬于放射性衰變的是()A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eB．23592U＋eq\o\al(1,0)n→13153I＋10339Y＋2eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n答案A解析原子核自發(fā)地放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶髟雍说乃プ?，只有選項(xiàng)A符合．選項(xiàng)B是核裂變反應(yīng)．選項(xiàng)D是人工核轉(zhuǎn)變反應(yīng)，選項(xiàng)C是核聚變反應(yīng)．3．目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素，下列有關(guān)放射性知識(shí)的說法中正確的是()A．β射線與γ射線一樣是電磁波，但穿透本領(lǐng)遠(yuǎn)比γ射線弱B．氡的半衰期為3.8天，4個(gè)氡原子核經(jīng)過7.6天后就一定只剩下1個(gè)氡原子核C.eq\o\al(238,92)U衰變成eq\o\al(206,82)Pb要經(jīng)過8次β衰變和8次α衰變D．放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的答案D解析β射線是高速電子流，不是電磁波，其穿透本領(lǐng)也沒有γ射線強(qiáng)，選項(xiàng)A錯(cuò)；半衰期只具有統(tǒng)計(jì)意義，對(duì)少數(shù)粒子不適用，選項(xiàng)B錯(cuò)；eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(206,82)Pb＋xeq\o\al(4,2)He＋yeq\o\al(0,－1)e，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒有238＝206＋4x,92＝82＋2x－y，可解得x＝8，y＝6，所以要經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變，選項(xiàng)C錯(cuò)；放射性元素發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，選項(xiàng)D正確．4．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E＝mc2，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mα，下列關(guān)系式正確的是()A．mα＝(2mp＋2mn) B．mα<(2mp＋2mn)C．mα>(2mp＋2mn) D．以上關(guān)系式都不正確答案B解析由核反應(yīng)方程2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He知，核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出能量，即有質(zhì)量虧損，故選B.5.eq\o\al(10,5)B俘獲1個(gè)α粒子，生成eq\o\al(13,7)N，放出x粒子，而eq\o\al(13,7)N是不穩(wěn)定的，它放出y粒子變成eq\o\al(13,6)C，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)子和中子答案A解析根據(jù)題意，寫出該核反應(yīng)的方程式為eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(13,7)N＋x，eq\o\al(13,7)N→eq\o\al(13,)6C＋y，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Zx＝5＋2－7＝0，Ax＝10＋4－13＝1，Zy＝7－6＝1，Ay＝13－13＝0，因此，x為中子，y為正電子．6．一個(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)γ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.下列說法正確的是()A．核反應(yīng)方程是eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋γB．聚變反應(yīng)中的質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m2－m3C．輻射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波長(zhǎng)λ＝eq\f(h,m1＋m2－m3c2)答案B解析根據(jù)核反應(yīng)過程質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，得到的氘核為eq\o\al(2,1)H，故A錯(cuò)誤；聚變反應(yīng)過程中輻射一個(gè)γ光子，質(zhì)量減少Δm＝m1＋m2－m3，故B正確；由質(zhì)能方程知，輻射出的γ光子的能量為E＝Δmc2＝(m2＋m1－m3)c2，故C錯(cuò)誤；由c＝λν及E＝hν得λ＝eq\f(h,m1＋m2－m3c)，故D錯(cuò)誤．7．釷核eq\o\al(232,90)Th經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變后變成鉛核，則()A．鉛核的符號(hào)為eq\o\al(208,82)Pb，它比eq\o\al(232,90)Th少8個(gè)中子B．鉛核的符號(hào)為eq\o\al(204,78)Pb，它比eq\o\al(232,90)Th少16個(gè)中子C．鉛核的符號(hào)為eq\o\al(208,82)Pb，它比eq\o\al(232,90)Th少16個(gè)中子D．鉛核的符號(hào)為eq\o\al(220,78)Pb，它比eq\o\al(232,90)Th少12個(gè)中子答案C解析設(shè)鉛的質(zhì)量數(shù)為M，核電核數(shù)為Z，則由質(zhì)量數(shù)守恒可得：M＝232－6×4＝208.由電荷數(shù)守恒可得：Z＝90－6×2＋4×1＝82.則鉛的中子數(shù)＝208－82＝126，釷的中子數(shù)＝232－90＝142.所以鉛核的中子數(shù)比釷核中子數(shù)少16個(gè)．C對(duì)．8．在人類對(duì)微觀世界進(jìn)行探索的過程中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)起到了非常重要的作用．下列說法符合歷史事實(shí)的是()A．貝克勒爾通過對(duì)天然放射現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核B．居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素C．盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子D．湯姆孫通過陰極射線在電場(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BD解析盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型，發(fā)現(xiàn)了原子中心有一個(gè)核，A、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤；居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙和鐳兩種新元素，并因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，B項(xiàng)正確；湯姆遜通過研究陰極射線，發(fā)現(xiàn)了電子，并測(cè)出了電子的比荷，D項(xiàng)正確．9．正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人體，eq\o\al(15,8)O在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負(fù)電子相遇湮滅轉(zhuǎn)化為一對(duì)γ光子，被探測(cè)器采集后，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理生成清晰圖像．則根據(jù)PET原理判斷下列表述正確的是()A.eq\o\al(15,8)O在人體內(nèi)衰變方程是eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,＋1)eB．正、負(fù)電子湮滅方程是eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(0,－1)e→2γC．在PET中，eq\o\al(15,8)O主要用途是作為示蹤原子D．在PET中，eq\o\al(15,8)O主要用途是參與人體的新陳代謝答案ABC解析由題意知A、B正確，顯像的原理是采集γ光子，即注入人體內(nèi)的eq\o\al(15,8)O衰變放出正電子和人體內(nèi)的負(fù)電子湮滅轉(zhuǎn)化為γ光子，因此eq\o\al(15,8)O主要用途是作為示蹤原子，故C對(duì)、D錯(cuò)．10．月球土壤里大量存在著一種叫做“氦3(eq\o\al(3,2)He)”的化學(xué)元素，這是熱核聚變的重要原料，科學(xué)家初步估計(jì)月球上至少有100萬噸氦3，如果相關(guān)技術(shù)開發(fā)成功，將可為地球帶來取之不盡的能源．關(guān)于“氦3(eq\o\al(3,2)He)”與氘核的聚變，下列說法中正確的是()A．核反應(yīng)方程為eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)HB．核反應(yīng)生成物的質(zhì)量將大于反應(yīng)物的質(zhì)量C．氦3(eq\o\al(3,2)He)一個(gè)核子的結(jié)合能大于氦4(eq\o\al(4,2)He)一個(gè)核子的結(jié)合能D．氦3(eq\o\al(3,2)He)的原子核與一個(gè)氘核發(fā)生聚變將放出能量答案AD解析根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得核反應(yīng)方程為eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)H，A對(duì)；根據(jù)平均結(jié)合能曲線可知氦3(eq\o\al(3,2)He)一個(gè)核子的結(jié)合能小于氦4(eq\o\al(4,2)He)一個(gè)核子的結(jié)合能，所以核反應(yīng)中釋放了能量，發(fā)生質(zhì)量虧損，B、C錯(cuò)，D對(duì)．二、填空題(本題共2小題，共12分)11．(6分)在下列描述核過程的方程中，屬于α衰變的是__________，屬于β衰變的是__________，屬于裂變的是_____________，屬于聚變的是______________．(填正確答案標(biāo)號(hào))A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eB.eq\o\al(32,15)P→eq\o\al(32,16)S＋eq\o\al(0,－1)eC．23892U→23490Th＋eq\o\al(4,2)HeD.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HE．23592U＋eq\o\al(1,0)n→14054Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nF.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n答案CABEF解析α衰變是原子核自發(fā)地放射出α粒子的核衰變過程，選C；β衰變是原子核自發(fā)地放射出β粒子的核衰變過程，選A、B；重核裂變選E；輕核聚變選F.12．(6分)“反粒子”與其對(duì)應(yīng)的正粒子具有相同的質(zhì)量和電荷量，但電荷的符號(hào)相反，例如正電子就是電子的“反粒子”．據(jù)此，若有反質(zhì)子存在，它的質(zhì)量數(shù)應(yīng)為________，元電荷的電荷量是1.60×10－19C答案11.60×10－19解析質(zhì)子的質(zhì)量數(shù)為1，帶電荷量為1.60×10－19C，所以反質(zhì)子的質(zhì)量數(shù)為1，帶電荷量也為1.60×10－19三、計(jì)算題(本題共4小題，共38分)13．(8分)放射性同位素eq\o\al(14,)6C被考古學(xué)家稱為“碳鐘”，它可用來斷定古生物的年代，此項(xiàng)研究獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)．(1)宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后，會(huì)形成eq\o\al(14,6)C，eq\o\al(14,6)C很不穩(wěn)定，易發(fā)生衰變，其半衰期為5730年，衰變時(shí)會(huì)放出β射線，試寫出有關(guān)核反應(yīng)方程；(2)若測(cè)得一古生物遺骸中eq\o\al(14,6)C含量只有活體中的12.5%，則此遺骸的年代約有多少年？答案(1)見解析(2)17190年解析(1)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋eq\o\al(1,1)H，eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)C＋eq\o\al(0,－1)e，(2)依題意eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))n＝eq\f(12.5,100)＝0.125，解得n＝3，則t＝5730年×3＝17190年．14．(8分)已知氘核的質(zhì)量mD＝3.3446×10－27kg.如果用入射光子照射氘核使其分為質(zhì)子和中子，質(zhì)子質(zhì)量mp＝1.6726×10－27kg，中子質(zhì)量mn＝1.6749×10－答案3.94×1020Hz解析氘核分為質(zhì)子和中子，增加的質(zhì)量為Δm＝mp＋mn－mD＝(1.6726＋1.6749－3.3446)×10－27＝0.0029×10－27kg吸收的入射光子的能量為E＝Δmc2＝0.0029×10－27×(3×108)2J＝2.61×10－13J.由公式E＝hν知，入射光子的頻率為ν＝eq\f(E,h)＝eq\f(2.61×10－13,6.63×10－34)Hz≈3.94×1020Hz.15．(10分)一靜止的質(zhì)量為M的鎳核(eq\o\al(63,28)Ni)發(fā)生β衰變，放出一個(gè)速度為v0，質(zhì)量為m的β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β粒子和銅核的動(dòng)能．求此衰變過程中的質(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eq\f(Mmv\o\al(2,0),2M－mc2)解析設(shè)衰變后銅核的速度為v，由動(dòng)量守恒mv0＝(M－m)v①由能量守恒ΔE＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋eq\f(1,2)(M－m)v2②由質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2③解得Δm＝eq\f(Mmv\o\al(2,0),2M－mc2).16．(12分)用速度幾乎是零的慢中子轟擊靜止的硼核(eq\o\al(10,5)B)，產(chǎn)生鋰核(eq\o\al(7,3)Li)和α粒子．已知中子質(zhì)量mn＝1.008665u，硼核質(zhì)量mB＝10.01677u，鋰核質(zhì)量mLi＝7.01822u，α粒子質(zhì)量mα＝4.00260u.(1)寫出該反應(yīng)的