高中物理人教版物理选修3-5练习 第十九章检测（A） Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版物理选修3-5练习 第十九章检测（A） Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 102.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-11-05 14:48:00 | ||
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文档简介
第十九章检测(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题包含10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,1~6题只有一个选项符合题目要求,7~10题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选不全的得2分,有错选或不答的得0分)
1.关于天然放射现象和对放射性的研究,下列说法正确的是 ( )
A.是居里夫妇首先发现并开始研究的
B.说明了原子核是单一的粒子
C.γ射线伴随α射线或β射线而产生
D.任何放射性元素都能同时发出三种射线
解析:首先发现天然放射现象的是法国的贝可勒尔,同时也是首次揭示出原子的可变性,即原子核不是单一粒子,原子核也是具有复杂结构的,γ射线是在原子核放射α粒子或β粒子时,多余的能量以极高频率的γ光子的形式产生的辐射,因此γ射线是伴随α射线或β射线而放出的。γ射线并不能单独向外辐射,但放射性元素在发生衰变时,虽不能单独放出γ射线,却能单独射出α射线或β射线,若有多余能量,就能同时伴随γ射线的产生,若无多余能量,则只单独放出α射线或β射线,不产生γ射线,因此,放射性元素发生衰变时不一定都能同时射出三种射线。故正确选项为C。
答案:C
2.放射性元素衰变时放出三种射线,按穿透能力由强到弱的排列顺序是( )
A.α射线,β射线,γ射线
B.γ射线,β射线,α射线
C.γ射线,α射线,β射线
D.β射线,α射线,γ射线
解析:由于三种射线的能量不同,所以穿透能力最强的是γ射线,β射线次之,α射线最弱,故正确选项为B。
答案:B
3.放射性元素的半衰期( )
A.是原子核质量减少一半所需的时间
B.是原子核全部发生衰变所需的时间
C.与外界压强和温度有关,与原子的化学状态无关
D.可以用于测定地质年代、生物年代等
解析:原子核的衰变是由原子核内部因素决定的,与一般外界环境无关。原子核的衰变有一定的速率,每隔一个半衰期,原子核就衰变了总数的一半。不同种类的原子核,其半衰期也不同。若开始时原子核数目为N0,经时间t剩下的原子核数目为N,半衰期为T,则有如下关系式:N=N012tT。若能测定出N与N0的比值,则就可求出时间t值,依此公式就可测定地质年代、生物年代或考查出土文物存在年代等。
答案:D
4.(2018·天津卷)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功,获得中子束流,可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是( )
A.?714N俘获一个α粒子,产生?817O并放出一个粒子
B.1327Al俘获一个α粒子,产生?1530P并放出一个粒子
C.511B俘获一个质子,产生?48Be并放出一个粒子
D.36Li俘获一个质子,产生?23He并放出一个粒子
解析:根据质量数守恒、电荷数守恒,各选项核反应方程如下:
A:714N+24He→817O+11H,错误;
B:1327Al+24He→1530P+01n,正确;
C:511B+11H→48Be+24He,错误;
D:36Li+11H→23He+24He,错误。
答案:B
5.贝可勒尔在约120年前首先发现了天然放射现象,如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是( )
A.614C→714N+-1 0e
B.92235U+01n→53139I+3995Y+201n
C.12H+13H→24He+01n
D.24He+1327Al→1530P+01n
解析:在自发状态下放出α粒子或电子的核反应为衰变,故A项正确;B项为铀核裂变反应;C项为轻核聚变反应,D项为原子核的人工转变,故A选项正确。
答案:A
6.由图示可得出结论( )
A.质子和中子的质量之和小于氘核的质量
B.质子和中子的质量之和等于氘核的质量
C.氘核分解为质子和中子时要吸收能量
D.质子和中子结合成氘核时要吸收能量
解析:该反应是吸能反应,所以两个核子质量之和大于氘核的质量。
答案:C
7.?88226Ra是?88228Ra的一种同位素。对于这两种镭的原子而言,下列说法正确的是( )
A.它们具有相同的质子数和不同的质量数
B.它们具有相同的中子数和不同的原子序数
C.它们具有相同的核电荷数和不同的中子数
D.它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质
解析:原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子(中性原子)都是相等的,且原子核的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和,由此知这两种镭是同位素,核内的质子数均为88,核子数分别为228和226,中子数分别为140和138,原子的化学性质由核外电子数决定,由于它们的质子数相同、核外电子数相同,故它们的化学性质也相同。故正确选项为A、C。
答案:AC
8.如图甲所示,国际原子能机构2007年2月15日公布核辐射警示新标志,新标志为黑框红底三角,内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形。核辐射会向外释放三种射线:α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电。现有甲、乙两个原子核原来都静止在同一匀强磁场中,其中一个核放出一个α粒子,另一个核放出一个β粒子,得出图乙所示的四条径迹,则( )
A.磁场的方向一定垂直于纸面向里
B.甲核放出的是α粒子,乙核放出的是β粒子
C.a为α粒子的径迹,d为β粒子的径迹
D.b为α粒子的径迹,c为β粒子的径迹
解析:衰变过程中满足动量守恒,粒子与新核的动量大小相等,方向相反,据带电粒子在磁场中的运动不难分析:若轨迹为外切圆,则为α衰变;若轨迹为内切圆,则为β衰变。又由R=mvqB知半径与电荷量成反比,所以答案为B、D。
答案:BD
9.已知π+介子、π-介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克u或反夸克d)组成的,它们的电荷量如下表所示,表中e为元电荷。
种类
π+
π-
u
d
u
d
电荷量
+e
-e
+23e
?13e
?23e
+13e
下列说法正确的是( )
A.π+由u和d组成
B.π+由d和u组成
C.π-由u和d组成
D.π-由d和u组成
答案:AD
10.一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c。下列说法正确的是( )
A.核反应方程是?11H+01n→12H+γ
B.聚变反应中的质量亏损为Δm=m1+m2-m3
C.辐射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)c
D.γ光子的波长λ=h(m1+m2-m3)c2
解析:根据核反应过程质量数守恒和电荷数守恒可知,得到的氘核为?12H,故A正确;聚变反应过程中辐射一个γ光子,质量减少Δm=m1+m2-m3,故B正确;由质能方程知,辐射出的γ光子的能量为E=Δmc2=(m1+m2-m3)c2,故C错误;由c=λν及E=hν得λ=h(m1+m2-m3)c,故D错误。
答案:AB
二、填空题(本题包含2小题,共20分)
11.(2016·全国卷Ⅱ)(12分)在下列描述核过程的方程中,属于α衰变的是 ,属于β衰变的是 ,属于裂变的是 ,属于聚变的是 。(填正确答案标号)?
A.614C→714N+-1 0e
B.1532P→1632S+-1 0e
C.92238U→90234Th+24He
D.714N+24He→817O+11H
E.92235U+01n→54140Xe+3894Sr+201n
F.13H+12H→24He+01n
解析:α衰变放出α粒子,C为α衰变;β衰变放出电子,A、B都属于β衰变;裂变指一个较大的原子核裂变成两个大小差不多的原子核,E属于裂变;聚变是指两个较小原子核聚变成一个较大原子核的过程,F属于聚变。
答案:C AB E F
12.(8分)恒星向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应,当温度达到108 K时,可以发生“氦燃烧”。
(1)完成“氦燃烧”的核反应方程:24He+__________________→?48Be+γ。?
(2)?48Be是一种不稳定的粒子,其半衰期为2.6×10?16 s。一定质量的 ?48Be,经7.8×10?16 s后所剩 ?48Be占开始时的__________________。?
解析:(1)根据电荷数守恒和质量数守恒可知参加核反应的原子核质量数为4,电荷数为2。
(2)7.8×10-16 s为3个半衰期
剩余?48Be占原来的123=18。
答案:(1)24He (2)18或12.5%
三、计算题(本题包含4小题,共40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不得分。有数值计算的题,答案中必须写明数值和单位)
13.(10分)2760Co发生一次β衰变后变为Ni核,在该衰变过程中还发出频率为v1和v2的两个光子,试写出衰变方程式,并求出该核反应因释放光子而造成的质量亏损。
解析:由电荷数守恒、质量数守恒可得到衰变方程式为
?2760Co→-1 0e+2860Ni
释放的能量ΔE=hν1+hν2
根据ΔE=Δmc2得质量亏损
Δm=hν1+hν2c2
答案:?2760Co→-1 0e+2860Ni hν1+hν2c2
14.(10分)铀238的半衰期是4.5×109年,假设一块矿石中含有2 kg铀238,求经过45亿年后还剩下多少铀238。假设发生衰变的铀238均变成了铅206,则此矿石中含有多少铅?
解析:45亿年即4.5×109年,由m=m012tT知剩余的铀238质量为m=2×12tT kg=1 kg;在此45亿年中将有 1 kg 铀238发生衰变并获得铅206,故有m'=206238(m0?m)。
则m'=206238 kg≈0.866 kg,即矿石中含有铅0.866 kg。
答案:1 kg 0.866 kg
15.(10分)裂变反应是目前核能利用中常用的反应,以原子核为燃料的反应堆中,当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式,其中一种可表示为
?92235U + ?01n → ?54139Xe + ?3894Sr + 301n
235.043 9 1.008 7 138.917 8 93.915 4
反应方程下方的数字依次是有关原子或中子的静止质量(以原子质量单位u为单位)。已知1 u的质量对应的能量为931.5 MeV,求此裂变反应释放的能量。
解析:由题中给出核反应方程计算质量亏损Δm,即
Δm=m-m'=(235.043 9+1.008 7-138.917 8-93.915 4-3×1.008 7) u=0.193 3 u
再由质能方程
ΔE=0.193 3×931.5 MeV≈180.06 MeV。
答案:180.06 MeV
16.(10分)用速度几乎是零的慢中子轰击静止的硼核(510B),产生锂核(37Li)和α粒子。已知中子质量mn=1.008 665 u,硼核质量mB=10.016 77 u,锂核质量mLi=7.018 22 u,α粒子质量mα=4.002 60 u。
(1)写出该反应的核反应方程;
(2)求出该反应放出的能量ΔE;
(3)若核反应中放出的能量全部变成生成核的动能,则锂核和α粒子的动能各是多少?(1 u相当于931.5 MeV的能量)
解析:(1)核反应方程为?510B+01n→37Li+24He。
(2)核反应过程中的质量亏损为
Δm=(10.016 77 u+1.008 665 u)-(7.018 22 u+4.002 60 u)=0.004 615 u
释放出的能量为
ΔE=0.004 615×931.5 MeV≈4.30 MeV。
(3)根据动量守恒定律有mLivLi=mαvα
由动能定义式有EkLi=12mLivLi2,Ekα=12mαvα2
联立有EkLiEkα=mαmLi=47
根据能量守恒有EkLi+Ekα=ΔE=4.30 MeV
解得锂核和α粒子的动能分别为
EkLi≈1.56 MeV,Ekα≈2.74 MeV。
答案:(1)510B+01n→37Li+24He (2)4.30 MeV
(3)1.56 MeV 2.74 MeV
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题包含10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,1~6题只有一个选项符合题目要求,7~10题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选不全的得2分,有错选或不答的得0分)
1.关于天然放射现象和对放射性的研究,下列说法正确的是 ( )
A.是居里夫妇首先发现并开始研究的
B.说明了原子核是单一的粒子
C.γ射线伴随α射线或β射线而产生
D.任何放射性元素都能同时发出三种射线
解析:首先发现天然放射现象的是法国的贝可勒尔,同时也是首次揭示出原子的可变性,即原子核不是单一粒子,原子核也是具有复杂结构的,γ射线是在原子核放射α粒子或β粒子时,多余的能量以极高频率的γ光子的形式产生的辐射,因此γ射线是伴随α射线或β射线而放出的。γ射线并不能单独向外辐射,但放射性元素在发生衰变时,虽不能单独放出γ射线,却能单独射出α射线或β射线,若有多余能量,就能同时伴随γ射线的产生,若无多余能量,则只单独放出α射线或β射线,不产生γ射线,因此,放射性元素发生衰变时不一定都能同时射出三种射线。故正确选项为C。
答案:C
2.放射性元素衰变时放出三种射线,按穿透能力由强到弱的排列顺序是( )
A.α射线,β射线,γ射线
B.γ射线,β射线,α射线
C.γ射线,α射线,β射线
D.β射线,α射线,γ射线
解析:由于三种射线的能量不同,所以穿透能力最强的是γ射线,β射线次之,α射线最弱,故正确选项为B。
答案:B
3.放射性元素的半衰期( )
A.是原子核质量减少一半所需的时间
B.是原子核全部发生衰变所需的时间
C.与外界压强和温度有关,与原子的化学状态无关
D.可以用于测定地质年代、生物年代等
解析:原子核的衰变是由原子核内部因素决定的,与一般外界环境无关。原子核的衰变有一定的速率,每隔一个半衰期,原子核就衰变了总数的一半。不同种类的原子核,其半衰期也不同。若开始时原子核数目为N0,经时间t剩下的原子核数目为N,半衰期为T,则有如下关系式:N=N012tT。若能测定出N与N0的比值,则就可求出时间t值,依此公式就可测定地质年代、生物年代或考查出土文物存在年代等。
答案:D
4.(2018·天津卷)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功,获得中子束流,可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台。下列核反应中放出的粒子为中子的是( )
A.?714N俘获一个α粒子,产生?817O并放出一个粒子
B.1327Al俘获一个α粒子,产生?1530P并放出一个粒子
C.511B俘获一个质子,产生?48Be并放出一个粒子
D.36Li俘获一个质子,产生?23He并放出一个粒子
解析:根据质量数守恒、电荷数守恒,各选项核反应方程如下:
A:714N+24He→817O+11H,错误;
B:1327Al+24He→1530P+01n,正确;
C:511B+11H→48Be+24He,错误;
D:36Li+11H→23He+24He,错误。
答案:B
5.贝可勒尔在约120年前首先发现了天然放射现象,如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。下列属于放射性衰变的是( )
A.614C→714N+-1 0e
B.92235U+01n→53139I+3995Y+201n
C.12H+13H→24He+01n
D.24He+1327Al→1530P+01n
解析:在自发状态下放出α粒子或电子的核反应为衰变,故A项正确;B项为铀核裂变反应;C项为轻核聚变反应,D项为原子核的人工转变,故A选项正确。
答案:A
6.由图示可得出结论( )
A.质子和中子的质量之和小于氘核的质量
B.质子和中子的质量之和等于氘核的质量
C.氘核分解为质子和中子时要吸收能量
D.质子和中子结合成氘核时要吸收能量
解析:该反应是吸能反应,所以两个核子质量之和大于氘核的质量。
答案:C
7.?88226Ra是?88228Ra的一种同位素。对于这两种镭的原子而言,下列说法正确的是( )
A.它们具有相同的质子数和不同的质量数
B.它们具有相同的中子数和不同的原子序数
C.它们具有相同的核电荷数和不同的中子数
D.它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质
解析:原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子(中性原子)都是相等的,且原子核的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和,由此知这两种镭是同位素,核内的质子数均为88,核子数分别为228和226,中子数分别为140和138,原子的化学性质由核外电子数决定,由于它们的质子数相同、核外电子数相同,故它们的化学性质也相同。故正确选项为A、C。
答案:AC
8.如图甲所示,国际原子能机构2007年2月15日公布核辐射警示新标志,新标志为黑框红底三角,内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形。核辐射会向外释放三种射线:α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电。现有甲、乙两个原子核原来都静止在同一匀强磁场中,其中一个核放出一个α粒子,另一个核放出一个β粒子,得出图乙所示的四条径迹,则( )
A.磁场的方向一定垂直于纸面向里
B.甲核放出的是α粒子,乙核放出的是β粒子
C.a为α粒子的径迹,d为β粒子的径迹
D.b为α粒子的径迹,c为β粒子的径迹
解析:衰变过程中满足动量守恒,粒子与新核的动量大小相等,方向相反,据带电粒子在磁场中的运动不难分析:若轨迹为外切圆,则为α衰变;若轨迹为内切圆,则为β衰变。又由R=mvqB知半径与电荷量成反比,所以答案为B、D。
答案:BD
9.已知π+介子、π-介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克u或反夸克d)组成的,它们的电荷量如下表所示,表中e为元电荷。
种类
π+
π-
u
d
u
d
电荷量
+e
-e
+23e
?13e
?23e
+13e
下列说法正确的是( )
A.π+由u和d组成
B.π+由d和u组成
C.π-由u和d组成
D.π-由d和u组成
答案:AD
10.一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c。下列说法正确的是( )
A.核反应方程是?11H+01n→12H+γ
B.聚变反应中的质量亏损为Δm=m1+m2-m3
C.辐射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)c
D.γ光子的波长λ=h(m1+m2-m3)c2
解析:根据核反应过程质量数守恒和电荷数守恒可知,得到的氘核为?12H,故A正确;聚变反应过程中辐射一个γ光子,质量减少Δm=m1+m2-m3,故B正确;由质能方程知,辐射出的γ光子的能量为E=Δmc2=(m1+m2-m3)c2,故C错误;由c=λν及E=hν得λ=h(m1+m2-m3)c,故D错误。
答案:AB
二、填空题(本题包含2小题,共20分)
11.(2016·全国卷Ⅱ)(12分)在下列描述核过程的方程中,属于α衰变的是 ,属于β衰变的是 ,属于裂变的是 ,属于聚变的是 。(填正确答案标号)?
A.614C→714N+-1 0e
B.1532P→1632S+-1 0e
C.92238U→90234Th+24He
D.714N+24He→817O+11H
E.92235U+01n→54140Xe+3894Sr+201n
F.13H+12H→24He+01n
解析:α衰变放出α粒子,C为α衰变;β衰变放出电子,A、B都属于β衰变;裂变指一个较大的原子核裂变成两个大小差不多的原子核,E属于裂变;聚变是指两个较小原子核聚变成一个较大原子核的过程,F属于聚变。
答案:C AB E F
12.(8分)恒星向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应,当温度达到108 K时,可以发生“氦燃烧”。
(1)完成“氦燃烧”的核反应方程:24He+__________________→?48Be+γ。?
(2)?48Be是一种不稳定的粒子,其半衰期为2.6×10?16 s。一定质量的 ?48Be,经7.8×10?16 s后所剩 ?48Be占开始时的__________________。?
解析:(1)根据电荷数守恒和质量数守恒可知参加核反应的原子核质量数为4,电荷数为2。
(2)7.8×10-16 s为3个半衰期
剩余?48Be占原来的123=18。
答案:(1)24He (2)18或12.5%
三、计算题(本题包含4小题,共40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不得分。有数值计算的题,答案中必须写明数值和单位)
13.(10分)2760Co发生一次β衰变后变为Ni核,在该衰变过程中还发出频率为v1和v2的两个光子,试写出衰变方程式,并求出该核反应因释放光子而造成的质量亏损。
解析:由电荷数守恒、质量数守恒可得到衰变方程式为
?2760Co→-1 0e+2860Ni
释放的能量ΔE=hν1+hν2
根据ΔE=Δmc2得质量亏损
Δm=hν1+hν2c2
答案:?2760Co→-1 0e+2860Ni hν1+hν2c2
14.(10分)铀238的半衰期是4.5×109年,假设一块矿石中含有2 kg铀238,求经过45亿年后还剩下多少铀238。假设发生衰变的铀238均变成了铅206,则此矿石中含有多少铅?
解析:45亿年即4.5×109年,由m=m012tT知剩余的铀238质量为m=2×12tT kg=1 kg;在此45亿年中将有 1 kg 铀238发生衰变并获得铅206,故有m'=206238(m0?m)。
则m'=206238 kg≈0.866 kg,即矿石中含有铅0.866 kg。
答案:1 kg 0.866 kg
15.(10分)裂变反应是目前核能利用中常用的反应,以原子核为燃料的反应堆中,当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式,其中一种可表示为
?92235U + ?01n → ?54139Xe + ?3894Sr + 301n
235.043 9 1.008 7 138.917 8 93.915 4
反应方程下方的数字依次是有关原子或中子的静止质量(以原子质量单位u为单位)。已知1 u的质量对应的能量为931.5 MeV,求此裂变反应释放的能量。
解析:由题中给出核反应方程计算质量亏损Δm,即
Δm=m-m'=(235.043 9+1.008 7-138.917 8-93.915 4-3×1.008 7) u=0.193 3 u
再由质能方程
ΔE=0.193 3×931.5 MeV≈180.06 MeV。
答案:180.06 MeV
16.(10分)用速度几乎是零的慢中子轰击静止的硼核(510B),产生锂核(37Li)和α粒子。已知中子质量mn=1.008 665 u,硼核质量mB=10.016 77 u,锂核质量mLi=7.018 22 u,α粒子质量mα=4.002 60 u。
(1)写出该反应的核反应方程;
(2)求出该反应放出的能量ΔE;
(3)若核反应中放出的能量全部变成生成核的动能,则锂核和α粒子的动能各是多少?(1 u相当于931.5 MeV的能量)
解析:(1)核反应方程为?510B+01n→37Li+24He。
(2)核反应过程中的质量亏损为
Δm=(10.016 77 u+1.008 665 u)-(7.018 22 u+4.002 60 u)=0.004 615 u
释放出的能量为
ΔE=0.004 615×931.5 MeV≈4.30 MeV。
(3)根据动量守恒定律有mLivLi=mαvα
由动能定义式有EkLi=12mLivLi2,Ekα=12mαvα2
联立有EkLiEkα=mαmLi=47
根据能量守恒有EkLi+Ekα=ΔE=4.30 MeV
解得锂核和α粒子的动能分别为
EkLi≈1.56 MeV,Ekα≈2.74 MeV。
答案:(1)510B+01n→37Li+24He (2)4.30 MeV
(3)1.56 MeV 2.74 MeV