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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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人教版物理选择性必修三 第五章 原子核.B卷 （解析版）
题号 一 二 三 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人得分
一、多选题（共20分）
1．（本题4分）下列说法中正确的是
A．在核反应H+H→He+H中，He与H的质量和一定小于H与H的质量和
B．卫星可以在大于地球半径的任意圆轨道上运动，电子也可以在大于基态轨道半径的任意圆轨道上运动
C．分别用绿光和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应，逸出的光电子的最大初动能可能相等
D．随着黑体温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
答案： AD
解析：A、在核裂变和核聚变反应中有能量释放，对应的有质量亏损，故A正确．
B、由波尔理论知电子绕原子核的圆周运动轨道半径是不连续的，、故B错误．
C、对同一金属来讲其逸出功是一定的，紫光光子的能量大于绿光光子的能量，由光电效应方程知用紫光照射同一金属表面，逸出的光电子的最大初动能较绿光大，故C错误．
D、根据黑体理论，黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故D正确．
故选A、D
2．（本题4分）下列说法正确的是（ ）
A．阴极射线和β射线的本质都是电子流，在原子内的来源是相同的
B．太阳辐射的能量主要来源于太阳中的裂变反应
C．γ射线的穿透能力比α射线强
D．红外线的波长比X射线的波长长
答案： CD
解析：A．阴极射线和β射线的本质都是电子流，但是阴极射线的来源是原子核外的电子，而β射线的来源是原子核内的中子转化为质子时产生的电子，故A错误；
B．太阳辐射的能量主要来源于太阳中的聚变反应，故B错误；
C．γ射线的穿透能力比α射线强，故C正确；
D．红外线的波长比X射线的波长长，故D正确。
故选CD。
3．（本题4分）下列说法正确的是（ ）
A．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了2
B．太阳辐射的能量最主要来自太阳内部的裂变反应
C．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小
D．用14eV的光子照射处于基态的氢原子，可使其电离
答案： AD
解析：A．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，质量数少4，质子数少2，则中子数减少了2，选项A正确；
B．太阳辐射的能量最主要来自太阳内部的聚变反应，选项B错误；
C．半衰期与外界条件无关，选项C错误；
D．用大于13.6eV的光子照射处于基态的氢原子均可以使氢原子电离，则14eV的光子照射处于基态的氢原子，可使其电离，选项D正确；
故选AD。
4．（本题4分）在下列4个核反应方程中，X表示质子的是（ ）
A．
B．
C．
D．
答案： BD
解析：A．A式中X质量数为4，电荷数为2，表示α粒子，选项A错误；
B．B式中X质量数为1，电荷数为1，表示质子，选项B正确；
C．C式中X质量数为0，电荷数为1，表示正电子，选项C错误；
D．D式中X质量数为1，电荷数为1，表示质子，选项D正确。
故选BD。
5．（本题4分）下列说法不正确的是（ ）
A．变化的电场一定要产生变化磁场
B．地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了
C．光电效应现象证明光具有粒子性，康普顿效应证明光具有波动性
D．100个经历2个半衰期后，有75个发生了衰变
答案： ACD
解析：A．均匀变化的电场产生的磁场是稳定的，A错误；
B．根据爱因斯坦相对论可知，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了，B正确；
C．光电效应现象和康普顿效应都证明光具有粒子性，C错误；
D．半衰期具有统计规律，仅对大量的原子核适用，对于少量的原子核不适用，D错误。
故不正确的选ACD。
评卷人得分
二、单选题（共28分）
6．（本题4分）卢瑟福通过原子核人工转变实验发现了质子，它的符号是（ ）
A． B． C． D．
答案： A
解析：A．表示氢原子核，即质子，故A正确；
B．表示氦原子核，即α粒子，故B错误；
C．表示电子，故C错误；
D．表示中子，故D错误。
故选A。
7．（本题4分）原子核的比结合能与质量数的关系图像如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．原子核的结合能等于把其完全分解成自由核子所需的最小能量
B．比结合能越大，核子平均质量越小，原子核越稳定
C．核比核的比结合能小，所以核比核更稳定
D．裂变成中等质量的核，会发生质量亏损，释放能量
答案： C
解析：A．根据结合能的定义可知，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能，所以原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，A正确，不符合题意；
B．比结合能越大，核子平均质量越小，原子核越稳定，B正确，不符合题意；
C．核比核的比结合能小，所以核比核更不稳定，C错误，符合题意；
D．裂变成中等质量的核，会发生质量亏损，释放能量，D正确，不符合题意。
故选C。
8．（本题4分）现代考古采用生物体残骸中放射性同位素碳14的量来测量生物的年代。形成碳14及碳14衰变的反应方程分别为.上述反应中（ ）
A．a为质子 B．a为电子 C．b为质子 D．b为中子
答案： A
解析：AB．根据电荷数守恒、质量数守恒，原子核a的质量数为14+1-14=1，电荷数为7+0-6=1，所以原子核a为质子，故A正确，B错误；
CD．原子核b的质量数为14-14=0，电荷数为6-7=-1，所以原子核b为电子，故CD错误。
故选A。
9．（本题4分）真空中一个静止的铀核经一次衰变后变成钍核，衰变方程为，下列说法正确的是（ ）
A．经历一个半衰期后，10个核中有5个已经发生了衰变
B．衰变后核的动量与粒子的动量相同
C．衰变后核的质量与粒子的质量之和等于衰变前铀核的质量
D．反应前铀核的能量大于反应后钍核与粒子能量之和
答案： D
解析：A．半衰期是对大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核没有意义，选项A错误；
B．衰变过程系统动量守恒，系统初动量为0，则衰变后生成的核与粒子的动量大小相等，方向相反，选项B错误；
CD．衰变过程由于释放能量，所以存在质量亏损，且反应前铀核的能量大于反应后钍核与粒子能量之和，选项C错误，D正确。
故选D。
10．（本题4分）威耳逊云室是能显示带电粒子径迹的实验装置，是研究微观粒子的重要器材。在真空云室中的矩形区域内存在着匀强磁场，在A点有一静止的原子核Th发生了某种衰变，生成的新核和释放出的粒子在磁场中的径迹如图中的曲线a、b所示，下列说法正确的是（ ）
A．Th核发生的是α衰变
B．曲线a是新核的径迹
C．匀强磁场方向垂直纸面向里
D．曲线a、b的半径比与新核和粒子的质量有关
答案： C
解析：A．衰变后生成的新核和释放的粒子的初速度反向，由题图可知新核和释放出的粒子在磁场中做圆周运动的方向相反，则新核和释放出的粒子的电性相反，所以核发生的是β衰变，其核反应方程为
A错误；
BD．衰变后新核和粒子在磁场中做圆周运动，由
知
衰变过程中动量守恒，新核和β粒子的动量大小相等，其轨迹半径比为新核和β粒子电荷量的反比，与质量无关，所以曲线a半径较大应是β粒子的径迹，故BD错误；
C．对于β粒子的轨迹曲线a，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，故C正确。
故选C。
11．（本题4分）下列说法正确的是（ ）
A．核反应方程为α衰变，方程中的X表示中子
B．原子核Th衰变为原子核Pb，需经过6次α衰变和4次β衰变
C．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚形成的
D．原子核氡（）衰变成α粒子和钋（），钋（）的比结合能小于氡（）的比结合能
答案： B
解析：A．核反应方程为
为原子核的人工转变，方程中的X表示中子，A错误；
B．核反应方程为
原子核Th衰变为原子核Pb，需经过6次α衰变和4次β衰变，B正确；
C．β衰变中产生的β射线实际上是原子核内的质子转变为中子时释放出来的电子，C错误；
D．核反应方程为
根据比结合能曲线，钋（）的比结合能大于氡（）的比结合能，D错误。
故选B。
12．（本题4分）医学治疗中常用放射性核素产生射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。下列关于衰变说法正确的是（ ）
A．从图中可以得到的半衰期为
B．从图中可以得到的半衰期为
C．发生β衰变生成和电子
D．当压强变大，温度变高，的半衰期会变大
答案： B
解析：AB．由图可知从到恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知半衰期为
B正确，A错误；
C．发生衰变时核反应方程质量数和电荷数守恒，C选项电荷数不守恒，C错误；
D．半衰期与物理状态、化学状态无关，压强变大不会改变半衰期，D错误。
故选B。
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
评卷人得分
三、解答题（共52分）
13．（本题9分）放射线对人体有伤害作用。在用作示踪原子时，应该选用半衰期较长的放射性元素，还是半衰期较短的放射性元素，为什么。
答案： 见解析
解析：应该选用半衰期较短的放射性元素作为示踪原子；因为这样，放射性元素的放射性强度可以很快减弱，从而减少对人体的伤害。
14．（本题10分）2021年9月。在我国甘肃武威钍基熔盐核能系统顺利试运行，此次运行体现出我国在核电领域深厚的技术实力，对我国核电产业的进步和能源安全都有积极作用。本次运行不再直接以轴和杯元素为核燃料，而改用以放射性极低的钍元素为核燃料。原子序数为90的钍232（Th）是一种放射性金属元素，经过一个中子轰击，转变成钍233，钍233会通过β衰变成镤（Pa）233、镤233会再次通过β衰变为铀（U）233，铀233不稳定，易裂变释放出大量能量。已知e=1.6×10-19C。
（1）写出中子轰击钍232转变成钍233、钍233通过β衰变转变成镤（Pa）233的两个核反应方程式；
（2）已知一个铀233核在裂变时可产生197.93MeV的能量，则一个铀233核在裂变过程中质量亏损多少千克？（计算结果保留一位有效数字）
答案： （1）,；（2）4×10-28kg
解析：（1）中子轰击钍232转变成钍233的核反应方程为
钍233通过β衰变转变成镤（Pa）233的核反应方程为
（2）根据质能方程可得一个铀233核在裂变过程中质量亏损
15．（本题15分）在真空中,原来静止的原子核在进行衰变时,放出粒子的动能为．假设衰变后产生的新核用字母表示,衰变时产生的能量全部以动能形式释放出来,真空中的光速为,原子核的质量之比等于质量数之比.
(1)写出衰变的核反应方程;
(2)求衰变过程中总的质量亏损.
答案： （1）；（2）；
解析：（1）衰变的核反应方程为: ；
（2）根据动量守恒定律,反冲核的动量与粒子的动量大小相等，
根据公式，反冲核的动能为
衰变时释放出的总能量为
质量亏损是
16．（本题18分）正电子发射计算机断层扫描（Positron emission tomography，简称PET）是一种核医学成像技术，它的基本原理是：将放射性同位素氟-18（BF）注入人体参与人体的代谢过程。氟一在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像（如图1），根据PET原理，回答下列问题：
(1)写出氟-18的衰变的方程式及正负电子发生湮灭的方程式。
(2)设电子质量为m，电荷量为e，光速为c，普朗克常数为h，求探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长，
(3)根据氟-18的衰变规律（如图2）（纵坐标表示任意时刻放射性元素的原子数与的原子数之比），氟-18的半衰期为多长时间？经过5小时人体内氟-18的残留量是初时的百分之几？
答案： (1) ；；(2)；(3)；
解析：(1)根据质量数与质子数守恒，则有，氟-18的衰变方程：
正负电子湮灭方程：
(2)由质能方程得：
由能量守恒得：
化简得：
(3)氟-18的半衰期为：
当时，由可得：
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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人教版物理选择性必修三 第五章 原子核.B卷 （学生版）
题号 一 二 三 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人得分
一、多选题（共20分）
1．（本题4分）下列说法中正确的是
A．在核反应H+H→He+H中，He与H的质量和一定小于H与H的质量和
B．卫星可以在大于地球半径的任意圆轨道上运动，电子也可以在大于基态轨道半径的任意圆轨道上运动
C．分别用绿光和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应，逸出的光电子的最大初动能可能相等
D．随着黑体温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
2．（本题4分）下列说法正确的是（ ）
A．阴极射线和β射线的本质都是电子流，在原子内的来源是相同的
B．太阳辐射的能量主要来源于太阳中的裂变反应
C．γ射线的穿透能力比α射线强
D．红外线的波长比X射线的波长长
3．（本题4分）下列说法正确的是（ ）
A．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了2
B．太阳辐射的能量最主要来自太阳内部的裂变反应
C．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小
D．用14eV的光子照射处于基态的氢原子，可使其电离
4．（本题4分）在下列4个核反应方程中，X表示质子的是（ ）
A．
B．
C．
D．
5．（本题4分）下列说法不正确的是（ ）
A．变化的电场一定要产生变化磁场
B．地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了
C．光电效应现象证明光具有粒子性，康普顿效应证明光具有波动性
D．100个经历2个半衰期后，有75个发生了衰变
评卷人得分
二、单选题（共28分）
6．（本题4分）卢瑟福通过原子核人工转变实验发现了质子，它的符号是（ ）
A． B． C． D．
7．（本题4分）原子核的比结合能与质量数的关系图像如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．原子核的结合能等于把其完全分解成自由核子所需的最小能量
B．比结合能越大，核子平均质量越小，原子核越稳定
C．核比核的比结合能小，所以核比核更稳定
D．裂变成中等质量的核，会发生质量亏损，释放能量
8．（本题4分）现代考古采用生物体残骸中放射性同位素碳14的量来测量生物的年代。形成碳14及碳14衰变的反应方程分别为.上述反应中（ ）
A．a为质子 B．a为电子 C．b为质子 D．b为中子
9．（本题4分）真空中一个静止的铀核经一次衰变后变成钍核，衰变方程为，下列说法正确的是（ ）
A．经历一个半衰期后，10个核中有5个已经发生了衰变
B．衰变后核的动量与粒子的动量相同
C．衰变后核的质量与粒子的质量之和等于衰变前铀核的质量
D．反应前铀核的能量大于反应后钍核与粒子能量之和
10．（本题4分）威耳逊云室是能显示带电粒子径迹的实验装置，是研究微观粒子的重要器材。在真空云室中的矩形区域内存在着匀强磁场，在A点有一静止的原子核Th发生了某种衰变，生成的新核和释放出的粒子在磁场中的径迹如图中的曲线a、b所示，下列说法正确的是（ ）
A．Th核发生的是α衰变
B．曲线a是新核的径迹
C．匀强磁场方向垂直纸面向里
D．曲线a、b的半径比与新核和粒子的质量有关
11．（本题4分）下列说法正确的是（ ）
A．核反应方程为α衰变，方程中的X表示中子
B．原子核Th衰变为原子核Pb，需经过6次α衰变和4次β衰变
C．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚形成的
D．原子核氡（）衰变成α粒子和钋（），钋（）的比结合能小于氡（）的比结合能
12．（本题4分）医学治疗中常用放射性核素产生射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。下列关于衰变说法正确的是（ ）
A．从图中可以得到的半衰期为
B．从图中可以得到的半衰期为
C．发生β衰变生成和电子
D．当压强变大，温度变高，的半衰期会变大
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
评卷人得分
三、解答题（共52分）
13．（本题9分）放射线对人体有伤害作用。在用作示踪原子时，应该选用半衰期较长的放射性元素，还是半衰期较短的放射性元素，为什么。
14．（本题10分）2021年9月。在我国甘肃武威钍基熔盐核能系统顺利试运行，此次运行体现出我国在核电领域深厚的技术实力，对我国核电产业的进步和能源安全都有积极作用。本次运行不再直接以轴和杯元素为核燃料，而改用以放射性极低的钍元素为核燃料。原子序数为90的钍232（Th）是一种放射性金属元素，经过一个中子轰击，转变成钍233，钍233会通过β衰变成镤（Pa）233、镤233会再次通过β衰变为铀（U）233，铀233不稳定，易裂变释放出大量能量。已知e=1.6×10-19C。
（1）写出中子轰击钍232转变成钍233、钍233通过β衰变转变成镤（Pa）233的两个核反应方程式；
（2）已知一个铀233核在裂变时可产生197.93MeV的能量，则一个铀233核在裂变过程中质量亏损多少千克？（计算结果保留一位有效数字）
15．（本题15分）在真空中,原来静止的原子核在进行衰变时,放出粒子的动能为．假设衰变后产生的新核用字母表示,衰变时产生的能量全部以动能形式释放出来,真空中的光速为,原子核的质量之比等于质量数之比.
(1)写出衰变的核反应方程;
(2)求衰变过程中总的质量亏损.
16．（本题18分）正电子发射计算机断层扫描（Positron emission tomography，简称PET）是一种核医学成像技术，它的基本原理是：将放射性同位素氟-18（BF）注入人体参与人体的代谢过程。氟一在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像（如图1），根据PET原理，回答下列问题：
(1)写出氟-18的衰变的方程式及正负电子发生湮灭的方程式。
(2)设电子质量为m，电荷量为e，光速为c，普朗克常数为h，求探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长，
(3)根据氟-18的衰变规律（如图2）（纵坐标表示任意时刻放射性元素的原子数与的原子数之比），氟-18的半衰期为多长时间？经过5小时人体内氟-18的残留量是初时的百分之几？
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