2023-2024学年粤教版选择性必修3第五章《原子与原子核》单元测试A卷（后附解析）

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2023-2024学年 粤教版 选择性必修3 第五章《原子与原子核》单元测试A卷
试卷后附解析
考试范围：xxx；考试时间：75分钟；命题人：xxx
题号 一 二 三 四 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、单选题
1．生活与科技中常涉及电磁波，下列选项中不属于电磁波的是（　　）
A．红外线 B．紫外线 C．α射线 D．γ射线
2．在近代物理发展的过程中，实验和理论相互推动，促进了人们对微观世界的认识。对下列实验描述正确的是（　　）
A．甲图中只增大光照强度，电流表的示数一定不变
B．乙图中用紫外灯照射锌板，验电器指针因带负电张开
C．丙图的理论说明氢原子能级是分立的，但原子发射光子的频率是连续的
D．丁图放射源产生的三种射线中，射线1的电离本领最强
3．有些元素的原子核有可能从很靠近它的核外电子中“俘获”一个电子形成一个新原子核，从离原子核最近的K层电子中俘获电子，叫“K俘获”。例如一个铍原子核（）发生了“K俘获”，生成一个新的原子核X，并放出一个不带电的、质量接近于零的中微子（），核反应方程为。关于铍原子核（）的“K俘获”的过程，下列说法正确的是（　　）
A．新原子核X可能会带负电
B．新原子核X是铍原子的同位素，两核的核子数不同
C．新原子核X比原来的铍原子核小一个中子
D．新原子核X比原来的铍原子核少一个质子
4．宏观现象都是由微观粒子的运动特性决定的，以下说法正确的是（　　）
A．质子与中子结合成氘核时要吸收能量
B．质子的德布罗意波长与其动能的平方根成反比
C．电流流过导体后导体发热，导体内能的增加是通过“热传递”方式实现的
D．在处于失重状态的宇宙飞船中，一滴水银会成球状，是因为液体内部分子间有相互吸引力
5．铀235是核电站的主要核燃料，核反应堆在工作时，铀235既发生裂变，也发生衰变。铀235裂变方程为，衰变方程为，则下列说法正确的是（　　）
A．裂变产生的新核X中含有88个质子
B．衰变产生的新核Y不再具有放射性
C．裂变过程放出能量，衰变过程也放出能量
D．核裂变释放能量产生的高温会加快铀235的衰变
6．A是某天然放射源，abc为外加水平匀强电场后，各射线的（定性）轨迹。则该电场（　　）
A．垂直于纸面向里 B．向左
C．向右 D．可由右侧的某正点电荷产生
7．一个静止的铀核（原子质量为）放出一个粒子（原子质量为）后衰变成钍核（原子质量为）。已知相当于的能量。则（　　）
A．释放出的核能约为
B．核反应过程中系统能量不守恒
C．铀核的比结合能大于钍核的比结合能
D．若释放的核能全部转化为钍核和粒子的动能，则粒子的动能小于钍核的动能
评卷人得分
二、多选题
8．关于天然放射现象，以下叙述正确的是（ ）
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将变大
B．β衰变所释放的电子是原子核内的质子转变为中子时产生的
C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
D．铀核(92U)衰变为铅核(82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
9．如图是原子物理史上几个著名的实验，关于这些实验，下列说法正确的是（ ）
A．卢瑟福α粒子散射实验否定了原子结构的枣糕模型，提出原子的核式结构模型
B．放射线在磁场中偏转，中问不发生偏转的为射线，电离能力最强
C．玻尔理论成功解释了氢原子光谱的实验规律
D．轴235只要俘获中子就能进行链式反应
10．某空间为真空环境，存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的足够大的匀强磁场区域，一钚核静止在磁场中的O点，某时发生衰变，生成新核和粒子，其中质量为、电荷量为的粒子以动量大小p沿水平向右运动，若衰变释放的核能全部转化为两种粒子的动能，且两粒子运动中只受匀强磁场的洛伦兹力作用，下列说法正确的是（　　）

A．钚衰变时的核反应方程式为
B．衰变过程中质量亏损约为
C．新核和粒子的运动半径之比约为46∶1
D．新核与粒子做匀速圆周运动的周期之比约为235∶184
11．放射性元素氡（）的半衰期为T，氡核放出一个X粒子后变成钋核（Po），设氡核、钋核和X粒子的质量分别为m1，m2，m3，下列说法正确的是（　　）
A．该过程的核反应方程是
B．发生一次核反应释放的核能为（m2+m3-m1）c2
C．4g氡经4T时间后，剩余氡原子的质量为1g
D．钋核的比结合能比氡核的比结合能大
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、实验题
12．19世纪，科学家在光学，原子和原子核的研究方面有不断的突破，指出下面三幅示意图中所表示的实验;并说明这些实验能提出的物理模型或物理规律：
A图：
B图：
C图：
13．1909年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子（带正电）轰击金箔实验。结果发现：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。
(1)根据实验现象，卢瑟福提出“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，卢瑟福所说的“很小的结构”指的是 ；
(2)1μm金箔包含了3000层金原子，绝大多数α粒子穿过后方向不变，该现象可以说明下列两种说法中的( )
A．原子的质量是均匀分布的
B．原子内部绝大部分空间是空的
(3)科学家对原子结构的探究经历了三个过程，通过α粒子散射实验，你认为原子结构为图中的( )
A．不可再分的实心球体
B．正负电荷均匀分布
C．核位于原子中心，大部分质量集中在核上
评卷人得分
四、解答题
14．原子核聚变有望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氖等离子体被加热到适当高温时，氖核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量。这几种反应的总效果可以表示为，由平衡条件计算k、d的值。
15．热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着。太阳就是一个巨大的热核反应堆，太阳的主要成分是氢，太阳的中心温度使氢核聚变成氦核的反应不停地进行着，不断地放出能量。太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。
（1）太阳内部的热核反应中4个质子聚变为1个氦核He，请写出核反应方程。
（2）若质子、氦核、正电子的静止质量分别为mp=1.6726×10-27kg，mα=6.6425×10-27kg，me=0.0009×10-27kg，则4个质子发生上述热核反应所释放的能量是多少 （结果保留三位有效数字）
（3）已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026J，则太阳每秒减少的质量为多少千克 （结果保留一位有效数字）
（3）太阳现在的质量约为2×1030kg，科学家预测太阳质量减少万分之三，热核反应将不能继续进行。请你计算推导太阳还能存在多少年 （结果保留一位有效数字）
16．云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m，电量为q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内。现测得α粒子运动的轨道半径R，试求在衰变过程中的质量亏损。（注：涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计。）
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
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第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．C
解析：按照波长或频率的顺序把相应的电磁波排列起来，就是电磁波谱。依照波长的长短可大致分为：无线电波、 红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。α射线是原子发生α衰变的时候放出的射线，本质是氦原子核，不是电磁波。ABCD中不属于电磁波的只有α射线。故ABD错误，C正确。
答案：C。
2．D
解析：A．光流照射金属表面，发生光电效应，当只增大光照强度时，相同时间内溢出的电子数会增加，电流表的示数会增大，故A错误；
B．②图中用紫外灯照射锌板，锌板发生光电效应，锌板失去电子而带正电，验电器用导线连在锌板上，其指针也带正电张开，故B错误；
C．氢原子的能级图可以很好的解释氢原子光谱的规律，是高激发态跃迁到n=2产生了巴尔末系可见光，原子发射光子是不连续的，故C错误；
D．α射线是高速的氦核流，一个α粒子带两个正电荷，根据左手定则，α射线受到的洛伦兹力向左，故1是α射线，其电离本领最强；β射线是高速电子流，带一个负电荷，根据左手定则，β射线受到的洛伦兹力向右，故3是β射线，其电离本领较强；γ射线是γ光子，是电中性的，故在磁场中不受磁场的作用力，轨迹不会发生偏转，故2是γ射线，其电离本领最弱，故D正确；
答案：D。
3．D
解析：A．根据电荷数守恒得，新原子核X的电荷数是3，则新原子核X带正电，故A错误；
B．根据电荷数守恒得，新原子核X的电荷数是3，核子数是7，则新原子核X不是铍原子的同位素，新原子核与铍核的核子数相同，故B错误；
CD．新原子核俘获一个电子后，一个质子变成中子，质子数减少一个，中子数多一个，故C错误，D正确。
答案：D。
4．B
解析：A．质子与中子结合成氘核时能释放能量，故A错误；
B．根据德布罗意波长的公式
可知质子的德布罗意波长与其动能的平方根成反比，故B正确；
C．电流流过导体后导体发热，利用电流的热效应，导体内能的增加是通过“做功”方式实现的，故C错误；
D．在处于失重状态的宇宙飞船中，一滴水银会成球状，是因为液体表面层分子有相互吸引力，该力使得水银滴的表面积有缩小到最小的趋势，故D错误。
答案：B。
5．C
解析：A．裂变方程为
根据电荷数守恒和质量数守恒，可知X的质量数为144，电荷数为56，X原子核中含有的中子数为88，A错误；
B．Y原子核中含有的电荷数为
大于80，是具有放射性的，B错误；
C．根据核反应的特点可知，裂变与衰变都放出能量，C正确；
D．半衰期的大小与温度无关，D错误。
答案：C。
6．B
解析：D．点电荷不能产生匀强电场，选项D错误；
A．由运动轨迹可判断电场力方向只能沿水平方向，则电场方向不可能垂直于纸面向里，选项A错误；
BC．在匀强电场中的偏转距离
由于β粒子的质量非常小，所以运动相同的竖直位移x，水平方向的偏转距离y较大，可判断c为β射线（电子）的轨迹，则电场方向水平向左，选项B正确，C错误。
答案：B。
7．A
解析：A．核反应中质量亏损
根据质能方程可知释放出的核能
选项A正确；
B．核反应过程中系统动量守恒，能量也守恒，选项B错误；
C．铀核衰变过程释放能量，生成的钍核更稳定，比结合能大于铀核的比结合能，选项C错误；
D．衰变的过程中系统动量守恒，钍核和粒子的动量p大小相等，又
根据可知
选项D错误。
答案：A。
8．CD
解析：A．半衰期的时间与元素的物理状态无关，若使某放射性物质的温度升高，其半衰期不变，故A错误；
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生的，故B错误；
C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，故C正确；
D．铀核(92U)衰变为铅核(82Pb)的过程中，每经过一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经过一次β衰变质子数增加1，质量数不变；由质量数和核电荷数守恒，设经过x次衰变，y次衰变，可有
，
解得，可知要经过8次α衰变和6次β衰变，故D正确。
答案：CD。
9．AC
解析：A．卢瑟福α粒子散射实验否定了原子结构的枣糕模型，提出原子的核式结构模型，故A正确；
B．伽马射线的电离能力最弱，穿透能力最强，故B错误；
C．玻尔理论成功解释了氢原子光谱的实验规律，故C正确；
D．铀235达到临界质量或者临界体积后，俘获中子后就能进行链式反应，故D错误。
答案：AC。
10．AD
解析：A．根据质量数守恒、电荷数守恒可知钚衰变时的核反应方程式为
A正确；
B．根据动量守恒可知新核与粒子动量大小均为p，利用动量和动能之间的关系可知
，
根据质能方程可知亏损的质量
B错误；
C．根据
可得
由于新核与粒子动量大小均为p，因此
C错误；
D．根据
可知新核与粒子做匀速圆周运动的周期之比
D正确。
答案：AD。
11．AD
解析：A．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，该过程的核反应方程是
选项A正确；
B．发生一次核反应释放的核能为（m1-m2-m3）c2，选项B错误；
C．4g氡经4T时间后，剩余氡原子的质量为，选项C错误；
D．因反应放出核能，则钋核的比结合能比氡核的比结合能大，选项D正确。
答案：AD。
12． 根据图像可知为α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式模型 光的双缝干涉实验，证明了光的波动性 光电电效应的实验，证明了光的粒子性
解析：[1]A图：根据图像可知为α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式模型；
[2]B图：光的双缝干涉实验，证明了光的波动性；
[3]C图：此实验是光电效应的实验，说明光具有粒子性。
13． 原子核 B C
解析：原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积很小，原子的质量主要集中在原子核上，核外电子围绕原子核做高速运动。
(1)[1]若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则不会出现极少数α粒子大角度偏转，这里的“很小的结构”指的是原子核。
(2)[2]原子核内部十分“空旷”，使绝大多数α粒子穿过后方向不变。所以A错误；B正确；
答案：B。
(3)[3]通过上述实验，能说明原子结构是：原子核位于原子的中心，大部分质量集中在原子核上，所以C正确；AB错误；
答案：C。
14．
解析：根据电荷数守恒可得
根据质量数守恒可得
解得
15．（1）HHe+e；（2）4.15×10-12J；（3）4×109kg；（4）5×109年
解析：（1）根据质量数与电荷数守恒，其核反应方程为
HHe+e
（2）由核反应方程可知
ΔE=（4mp-mα-2me）c2=4.15×10-12J
（3）太阳每秒释放的能量为E=3.8×1026J，则太阳每秒减少的质量为
Δm=
解得
Δm=4×109kg
（4）太阳还能存在的时间为
t==s=1.5×1017s=5×109年
16．
思路：衰变放出的α粒子在匀强磁场中，由洛伦兹力提供向心力而做匀速圆周运动，由牛顿第二定律求出α粒子的速度，根据动量守恒求出反冲核的速度。在衰变过程中α粒子和反冲核的动能来源于核能，即可求出核能，再由质能方程求出质量亏损。
解析：衰变放出的α粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，则有
衰变过程，动量守恒，设新核速度为，则有
衰变过程粒子、新核的动能来自核能，所以衰变释放的核能为
又
联立得
答案第1页，共2页
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