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2019-2020学年高中物理单元检测AB卷
选修3-5第十九章 原子核-A卷基础篇（原卷版）
（时间：90分钟，满分：100分）
第I卷 选择题
一、单项选择题 (每题3分，8小题，共24分)
1.如图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是( )
A．a、b为β粒子的径迹
B．a、b为γ粒子的径迹
C．c、d为α粒子的径迹
D．c、d为β粒子的径迹
2．一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m.铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的有( )
A．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了
B．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m/4发生了衰变
C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m/8
D．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M/2
3.一个放射性原子核，发生一次β衰变，则它的( )
A．质子数减少一个，中子数不变
B．质子数增加一个，中子数不变
C．质子数增加一个，中子数减少一个
D．质子数减少一个，中子数增加一个
4.质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)( )
A．(m＋m2－m3)c
B．(m1－m2－m3)c
C．(m1＋m2－m3)c2
D．(m1－m2－m3)c2
5.在正负电子对撞机中，一个电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对光子。设正、负电子的质量在对撞前均为m，对撞前的动能均为E，光在真空中的传播速度为c，普朗克常量为h，则对撞后转化成光子的波长等于( )
A. B.
C. D.
6．如图所示是描述原子核核子的平均质量与原子序数Z的关系曲线，由图可知下列说法正确的是( )
A．将原子核A分解为原子核B、C可能吸收能量
B．将原子核D、E结合成原子核F可能吸收能量
C．将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量
D．将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量
7．由下图可得出结论( )
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
8．一个静止在磁场中的放射性同位素原子核P，放出一个正电子后变成原子核Si，下列各图中近似反映正电子和Si核轨迹的图是( )
二、多项选择题（每题5分,共6小题，选不全得3分，有错误选项不得分，共30分）
9．下列说法中正确的是( )
A．α射线比β射线更容易使气体电离
B．核反应堆产生的能量来自轻核的聚变
C．γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转
D．太阳辐射的能量主要来源于太阳内部重核的裂变
10．下列说法中正确的是( )
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
B．中等核的平均结合能比重核的平均结合能大，所以重核裂变要放出能量
C．只要有核反应发生，就一定会释放出核能
D．轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数小于质子数
11.下列关于核反应及衰变的表述正确的有( )
A．H＋H→He＋n是轻核聚变
B X＋N→O＋H中，X表示He
C．半衰期与原子所处的化学状态无关
D． 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而形成的
12.正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素O注入人体，O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像．则根据PET原理判断下列表述正确的是 ( )
A.O在人体内衰变方程是O―→N＋e
B．正、负电子湮灭方程是e＋e―→2γ
C．在PET中，O主要用途是作为示踪原子
D．在PET中，O主要用途是参与人体的新陈代谢
13．2013年12月中旬，中国自行研制的“玉兔”号月球车，在38万千米之外的月球表面闲庭信步。月球的表面长期受到宇宙射线的照射，使得“月壤”中的He含量十分丰富， 学家认为He是发生核聚变的极好原料，将来He也许是人类重要的能源，所以探测月球意义十分重大。关于He，下列说法正确的是( )
A.He的原子核内有三个中子、两个质子
B.He的原子核内有一个中子、两个质子
C.He发生核聚变，放出能量，一定会发生质量亏损
D.He原子核内的核子靠万有引力紧密结合在一起
14．带电粒子进入云室会使云室中的气体分子电离，从而显示其运动轨迹．如图是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨道，a和b是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里．该粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是 ( )
A．粒子先经过a点，再经过b点
B．粒子先经过b点，再经过a点
C．粒子带负电
D．粒子带正电
第Ⅱ卷 非选择题
三、计算题（共4个小题，共46分。）
15．(10分)一小瓶含有放射性同位素的液体，它每分钟衰变6000次，若将它注射到一位病人的血管中，15h后从该病人身上抽取10mL血液，测得血样每分钟衰变2次。已知这种同位素的半衰期为5h，此病人全身血液总量为多少L。
16．(12分)(黄冈市2013～2014学年高二下学期期末)在某些恒星内部，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，已知氘核的质量为3.3436×10－27kg，氚核的质量为5.0082×10－27kg，氦核的质量为6.6467×10－27kg，中子的质量为1.6749×10－27kg，真空中光速c＝3×108m/s。
(1)写出核反应方程；
(2)这个反应中释放的核能为多少？(结果保留一位有效数字)
17．(12分)一个铍核(Be)和一个α粒子反应后生成一个碳核，放出一个中子并释放出5.6 MeV的能量．(保留两位有效数字)
(1)写出这个核反应过程；
(2)如果铍核和α粒子共130 g，且刚好反应完，求共放出多少能量？
(3)这130 g物质反应过程中，其质量亏损是多少？
18．(12分)(2014·海南卷)一静止原子核发生α衰变，生成一α粒子及一新核，α粒子垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，其运动轨迹是半径为R的圆．已知α粒子的质量为m，电荷量为q，新核的质量为M，光在真空中的速度大小为c.求衰变前原子核的质量．
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2019-2020学年高中物理单元检测AB卷
选修3-5第十九章 原子核-A卷基础篇（解析版）
（时间：90分钟，满分：100分）
第I卷 选择题
一、单项选择题 (每题3分，8小题，共24分)
1.如图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是( )
A．a、b为β粒子的径迹
B．a、b为γ粒子的径迹
C．c、d为α粒子的径迹
D．c、d为β粒子的径迹
【答案】D
【解析】γ射线是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项B错误。α粒子为氦核带正电，由左手定则知向上偏转，选项A、C错误；β粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项D正确。
2．一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m.铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半衰期为T，那么下列说法中正确的有( )
A．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了
B．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m/4发生了衰变
C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m/8
D．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M/2
【解析】经过两个半衰期后矿石中剩余的铀应该还有m/4；经过三个半衰期后还剩m/8；因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变．
【答案】C
3.一个放射性原子核，发生一次β衰变，则它的( )
A．质子数减少一个，中子数不变
B．质子数增加一个，中子数不变
C．质子数增加一个，中子数减少一个
D．质子数减少一个，中子数增加一个
【答案】C
【解析】发生一次β衰变，原子核里有一个中子变为一个质子和一个电子。即n―→H＋e
4.质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)( )
A．(m＋m2－m3)c
B．(m1－m2－m3)c
C．(m1＋m2－m3)c2
D．(m1－m2－m3)c2
【答案】C
【解析】选C 一个质子和一个中子结合成氘核时，质量亏损Δm＝m1＋m2－m3，根据质能方程，释放的能量ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2，选项C正确，A、B、D错误。
5.在正负电子对撞机中，一个电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对光子。设正、负电子的质量在对撞前均为m，对撞前的动能均为E，光在真空中的传播速度为c，普朗克常量为h，则对撞后转化成光子的波长等于( )
A. B.
C. D.
【答案】 C
【解析】 一个光子的能量为mc2＋E，h＝mc2＋E，所以λ＝，C正确。
6．如图所示是描述原子核核子的平均质量与原子序数Z的关系曲线，由图可知下列说法正确的是( )
A．将原子核A分解为原子核B、C可能吸收能量
B．将原子核D、E结合成原子核F可能吸收能量
C．将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量
D．将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量
【答案】 C
【解析】 因B、C核子平均质量小于A核子的平均质量，故A分解为B、C时，会出现质量亏损，故放出核能，故A错误，同理可知B、D错误，C正确。
7．由下图可得出结论( )
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
【答案】 C
【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。故选C。
8．一个静止在磁场中的放射性同位素原子核P，放出一个正电子后变成原子核Si，下列各图中近似反映正电子和Si核轨迹的图是( )
【答案】B
【解析】把放出的正电子和衰变生成物Si核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，放出的正电子的运动方向跟Si核的运动方向一定相反，且由于它们都带正电，在洛伦兹力作用下一定形成两个外切圆的轨迹，选项C、D错。因为由洛伦兹力提供向心力，即qvB＝m，所以半径r＝。衰变时，放出的正电子获得的动量大小与反冲核Si的动量大小相等，因此在同一个磁场中正电子和Si核做匀速圆周运动的半径与它们的电量成反比，即＝＝14，可见正电子运动形成的圆的半径较大。故选项B正确，选项A错误。
二、多项选择题（每题5分,共6小题，选不全得3分，有错误选项不得分，共30分）
9．下列说法中正确的是( )
A．α射线比β射线更容易使气体电离
B．核反应堆产生的能量来自轻核的聚变
C．γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转
D．太阳辐射的能量主要来源于太阳内部重核的裂变
【解析】α射线有很强的电离作用，β射线电离作用较弱，A正确；核反应堆产生的能量来自重核的裂变，太阳辐射的能量主要来源于太阳内部轻核的聚变，B、D说的相反，B、D错误；γ射线是波长很短的电磁波不带电，在电场和磁场中都不会发生偏转，C正确．
【答案】AC
10．下列说法中正确的是( )
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
B．中等核的平均结合能比重核的平均结合能大，所以重核裂变要放出能量
C．只要有核反应发生，就一定会释放出核能
D．轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数小于质子数
【解析】太阳的能量来自轻核聚变放出的能量，A正确．中等核的平均结合能比重核的平均结合能大，B正确．核反应是否释放能量取决于反应前后是否发生了质量亏损，C错误．随核子数增加，若只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多，D错误．
【答案】AB
11.下列关于核反应及衰变的表述正确的有( )
A．H＋H→He＋n是轻核聚变
B X＋N→O＋H中，X表示He
C．半衰期与原子所处的化学状态无关
D． 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而形成的
【答案】AC
【解析】根据反应方程中的守恒量可判B错；半衰期与原子所处的物理、化学状态无关，C正确；β衰变是原子核内中子转化为质子而产生的，D错。
12.正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素O注入人体，O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像．则根据PET原理判断下列表述正确的是 ( )
A.O在人体内衰变方程是O―→N＋e
B．正、负电子湮灭方程是e＋e―→2γ
C．在PET中，O主要用途是作为示踪原子
D．在PET中，O主要用途是参与人体的新陈代谢
【答案】 ABC
【解析】由题意知A、B正确，显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子，因此O主要用途是作为示踪原子，故C对、D错．
13．2013年12月中旬，中国自行研制的“玉兔”号月球车，在38万千米之外的月球表面闲庭信步。月球的表面长期受到宇宙射线的照射，使得“月壤”中的He含量十分丰富， 学家认为He是发生核聚变的极好原料，将来He也许是人类重要的能源，所以探测月球意义十分重大。关于He，下列说法正确的是( )
A.He的原子核内有三个中子、两个质子
B.He的原子核内有一个中子、两个质子
C.He发生核聚变，放出能量，一定会发生质量亏损
D.He原子核内的核子靠万有引力紧密结合在一起
【答案】BC
【解析】选BC He是氦元素的一种同位素，质量数是3，电荷数是2，原子核内有两个质子、一个中子，所以A错误，B正确；发生核聚变放出能量就会有质量亏损，C正确；原子核内的核子是靠核力紧密结合在一起的，而不是靠万有引力，D错误。
14．带电粒子进入云室会使云室中的气体分子电离，从而显示其运动轨迹．如图是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨道，a和b是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里．该粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是 ( )
A．粒子先经过a点，再经过b点
B．粒子先经过b点，再经过a点
C．粒子带负电
D．粒子带正电
【解析】 由r＝可知，粒子的动能越小，圆周运动的半径越小，结合粒子运动轨迹可知，粒子先经过a点，再经过b点，选项A正确；根据左手定则可以判断粒子带负电，选项C正确．
【答案】 AC
第Ⅱ卷 非选择题
三、计算题（共4个小题，共46分。）
15．(10分)一小瓶含有放射性同位素的液体，它每分钟衰变6000次，若将它注射到一位病人的血管中，15h后从该病人身上抽取10mL血液，测得血样每分钟衰变2次。已知这种同位素的半衰期为5h，此病人全身血液总量为多少L。
【答案】3.75
【解析】两次测量的时间间隔为15h，即3个半衰期。第一次测量时每分钟衰变6000次，3个半衰期后，每分钟衰变次数应为＝750(次)，
现10mL血液中每分钟衰变2次，故血液总量应是×10mL＝3750mL＝3.75L。
16．(12分)(黄冈市2013～2014学年高二下学期期末)在某些恒星内部，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，已知氘核的质量为3.3436×10－27kg，氚核的质量为5.0082×10－27kg，氦核的质量为6.6467×10－27kg，中子的质量为1.6749×10－27kg，真空中光速c＝3×108m/s。
(1)写出核反应方程；
(2)这个反应中释放的核能为多少？(结果保留一位有效数字)
【答案】(1)H＋H→He＋n (2)3×1012J
【解析】(1)核反应方程：H＋H→He＋n
(2)质量亏损Δm＝(m氘＋m氚)－(m氦＋m中)＝0.0302×10－27kg
释放核能ΔE＝Δmc2＝0.0302×10－27×(3×108)2J＝3×1012J
17．(12分)一个铍核(Be)和一个α粒子反应后生成一个碳核，放出一个中子并释放出5.6 MeV的能量．(保留两位有效数字)
(1)写出这个核反应过程；
(2)如果铍核和α粒子共130 g，且刚好反应完，求共放出多少能量？
(3)这130 g物质反应过程中，其质量亏损是多少？
【解析】 (1) Be＋He→12 6C＋n.
(2)铍核和氦核的摩尔质量之和μ＝μBe＋μα＝(9＋4)g/mol＝13 g/mol
铍核和氦核各含的摩尔数n＝＝ mol＝10 mol
∴放出的能量ΔE＝n·NA·E放＝10×6.02×1023×5.6(MeV)＝3.371×1025(MeV)＝5.4×1012 J
(3)质量亏损Δm＝＝ kg＝6.0×10－5 kg.
【答案】 (1)Be＋He→12 6C＋n (2)5.4×1012 J (3)6.0×10－5 kg
18．(12分)(2014·海南卷)一静止原子核发生α衰变，生成一α粒子及一新核，α粒子垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，其运动轨迹是半径为R的圆．已知α粒子的质量为m，电荷量为q，新核的质量为M，光在真空中的速度大小为c.求衰变前原子核的质量．
【解析】设衰变产生的α粒子的速度大小为v，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得：
qvB＝m.①
设衰变后新核的速度大小为v1，衰变前后动量守恒，有：0＝Mv1－mv.②
设衰变前原子核质量为M0，衰变前后能量守恒，有：
M0c2＝Mc2＋Mv＋mc2＋mv2.③
联立以上三式解得：M0＝(M＋m).
【答案】 (M＋m)
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