人教版（2019）高中物理 选择性必修第三册 第5章 章末检测(五)学案

章末检测(五)
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(本大题共12个小题，每小题6分，共72分。其中1～6题为单项选择题，7～12题为多项选择题)
1.下列关于原子和原子核的说法正确的是(　　)
A.β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B.玻尔的原子结构理论的假设之一是原子能量的量子化
C.放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D.平均结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
解析　β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的，选项A错误；玻尔的原子结构理论的基本假设是轨道、能量都是量子化的，选项B正确；半衰期由原子核的内部因素决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素均无关，选项C错误；平均结合能越大，表示原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项D错误。
答案　B
2.下列与α粒子相关的说法中正确的是(　　)
A.天然放射现象中产生的α射线速度与光速相当，穿透能力很强
B.U(铀238)核放出一个α粒子后就变为Th(钍234)核
C.高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为He＋N→O＋n
D.丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型
解析　α粒子的速度是，穿透能力较弱，A错误；根据核反应遵循的电荷数守恒、质量数守恒可知，B正确，C错误；D项中应是卢瑟福，D错误。
答案　B
3.下面列出的是一些核反应方程：P→Si＋X，Be＋H→B＋Y，He＋He→
Li＋Z，其中(　　)
A.X是正电子，Y是中子，Z是质子
B.X是质子，Y是中子，Z是正电子
C.X是正电子，Y是质子，Z是中子
D.X是中子，Y是正电子，Z是质子
解析　根据电荷数守恒、质量数守恒，知X的电荷数为1，质量数为0，为正电子；Y的电荷数为0，质量数为1，为中子；Z的电荷数为1，质量数为1，为质子。故A正确，B、C、D错误。
答案　A
4.典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个中子；核反应方程是U＋n→
Ba＋Kr＋xn，铀235质量为m1，中子质量为m2，钡144质量为m3，氪89质量为m4，下列说法正确的是(　　)
A.该核反应类型属于人工转变
B.该反应放出能量(m1－xm2－m3－m4)c2
C.x的值为3
D.该核反应比聚变反应对环境的污染较小
解析　该核反应是核裂变，不是人工转变，故A错误；核反应方程U＋n→Ba＋Kr＋xn中根据质量数守恒，有235＋1＝144＋89＋x，解得x＝3；根据爱因斯坦质能方程，该反应放出的能量为ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4－3m2)c2＝
(m1－m3－m4－2m2)c2，故B错误，C正确；该核反应生成两种放射性元素，核污染较大，故D错误。
答案　C
5.下列关于近代物理知识的说法正确的是(　　)
A.所有元素都可能发生衰变
B.太阳辐射的能量来自太阳内部的核裂变反应
C.可利用γ射线对某些金属棒进行探伤检测
D.β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
解析　有些元素的原子核不稳定，可以自发地发生衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，A错误；太阳辐射的能量来自太阳内部的核聚变反应，B错误；γ射线的穿透本领强，所以可利用γ射线对某些金属棒进行探伤检测，C正确；β射线为原子核内的中子转化为质子时形成的电子流，D错误。
答案　C
6.14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t＝0时14C的质量。下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是(　　)
解析　由公式m＝m0可知14C的衰变图像应为选项C所示图像。
答案　C
7.烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素Am来探测烟雾。当正常空气分子穿过探测器时，Am会释放出射线将它们电离，从而产生电流。烟尘一旦进入探测腔内。烟尘中的微粒会吸附部分射线，导致电流减小，从而触发警报。则下列说法不正确的是(　　)
A.Am发出的是α射线
B.Am发出的是β射线
C.Am发出的是γ射线
D.0.2 mg的Am经864年将衰变掉0.15 mg
解析　Am会释放出射线将空气电离，从而使电路中产生电流，则Am发生的是α射线，选项A正确，B、C不正确；0.2 mg的Am经864年(2个半衰期)将衰变掉0.15 mg，选项D正确。
答案　BC
8.2018年8月23日，中国散裂中子源(CSNS)通过国家验收，正式投入运行。散裂中子源就是一个用中子来了解微观世界的工具，如一台“超级显微镜”，可以研究DNA、结晶材料、聚合物等物质的微观结构。下列关于中子的说法正确的是(　　)
A.卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过实验发现了中子
B.散裂中子源中产生的强中子束可以利用电场使之慢化
C.若散裂中子源中的中子束慢化后的速度与电子显微镜中的电子束速度相同，则此时电子的物质波波长比中子的物质波波长短
D.原子核内的中子与其他核子间无库仑力，但有核力，有助于维持原子核的稳定
解析　卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过实验发现了中子，选项A正确；中子不带电，在电场中不受电场力作用，选项B错误；根据德布罗意波的波长公式λ＝知，波长与动量成反比，选项C错误；易知选项D正确。
答案　AD
9.一个静止的放射性原子核发生天然衰变时，在匀强磁场中得到内切圆的两条径迹，如图所示。若两圆半径之比为44∶1，则(　　)
A.发生的是α衰变
B.轨迹2是反冲核的径迹
C.反冲核是逆时针运动，放射出的粒子是顺时针运动
D.该放射性元素的原子序数是90
解析　由动量守恒可知：m1v1＝m2v2，而R＝，故q1BR1＝q2BR2；可见半径越小，则q越大，故轨迹1是放出粒子的轨迹，轨迹2是反冲核的径迹，故选项B正确；反冲核带正电，由洛伦兹力充当向心力，根据左手定则可知，反冲核速度向下，则放出的粒子速度向上，由受力方向可知，放出粒子带负电，即发生β衰变，故选项A错误，C正确；由q1R1＝q2R2及β衰变公式可知，放射性元素的原子序数为43，选项D错误。
答案　BC
10.核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌症的风险。已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为Pu→X＋He＋γ，下列有关说法正确的是(　　)
A.X原子核中含有92个质子
B.100个Pu经过24 100年后一定还剩余50个
C.由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加
D.衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
解析　根据“电荷数”守恒，可知选项A正确；半衰期是对大量原子的统计规律，所以B错误；放出能量质量减少，C错误；γ光子穿透能力很强，D正确。
答案　AD
11.(2017·江苏单科)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有(　　)
A.He核的结合能约为14 MeV
B.He核比Li核更稳定
C.两个H核结合成He核时释放能量
D.U核中核子的平均结合能比Kr核中的大
解析　由图像可知He核的结合能约为28 MeV，选项A错误；He核比Li核的比结合能大，故He核比Li核稳定，选项B正确；两个H核结合成He核时比结合能增大，释放能量，选项C正确； U的平均结合能比Kr核中的小，选项D错误。
答案　BC
12.太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，氢核的聚变反应可以看做是4个氢核(H)结合成1个氦核(He)。下表中列出了部分粒子的质量(1 u相当于931.5 MeV的能量)，以下说法中正确的是(　　)
粒子名称 质子 p α粒子 电子 e 中子 n
质量/u 1.007 3 4.001 5 0.000 55 1.008 7
A.核反应方程式为4H→He＋2e
B.核反应方程式为4H→He＋2e
C.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 u
D.聚变反应过程中释放的能量约为24.8 MeV
解析　根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒关系可判断A正确，B错误；质量亏损为Δm＝(4×1.007 3－4.001 5－2×0.000 55) u＝0.026 6 u，根据质能方程可知ΔE＝Δmc2≈24.8 MeV，C、D正确。
答案　ACD
二、非选择题(本题共3小题，共28分)
13.(8分)室内装修污染四大有害物质是苯系物、甲醛、氨气和氡。氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中，氡看不到，嗅不到，即使在氡浓度很高的环境里，人们对它也毫无感觉，氡进入人体的呼吸系统能诱发肺癌，静止的氡核
(Rn)放出一个粒子X后变成钋核(Po)，钋核的动能为Ek1，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子X的动能。试回答以下问题：
(1)写出上述衰变的核反应方程(请用物理学上规定的符号表示粒子X)；
(2)求粒子X的动能Ek2。
解析　(1)根据核反应遵循的规律得核反应方程式为
Rn→Po＋He
(2)静止的氡核发生衰变前后，系统的动量和能量守恒，α粒子和反冲核的动量大小相等，方向相反。
而Ek＝mv2＝∝，钋核的动能为Ek1，则α粒子的动能为Ek1。
答案　(1)Rn→Po＋He　(2)Ek1
14.(10分)2008年北京奥运会场馆周围80%～90%的路灯利用太阳能发电技术来供电，奥运会90%的洗浴热水采用全玻璃真空太阳能集热技术。科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部四个氢核(H)转化成一个氦核(He)和两个正电子(e)并放出能量。已知质子质量mp＝1.007 3 u，α粒子的质量mα＝4.002 6 u，正电子的质量me＝0.000 5 u，1 u的质量相当于931.5 MeV的能量。
(1)写出该核反应方程；
(2)一次这样的热核反应过程中释放出多少能量？(结果保留4位有效数字)
解析　(1)根据质量数守恒、电荷数守恒，该核反应方程为：4H→He＋2e。
(2)质量亏损
Δm＝4mp－mα－2me＝4×1.007 3 u－4.002 6 u－2×0.000 5 u＝0.025 6 u
ΔE＝0.025 6×931.5 MeV≈23.85 MeV。
答案　(1)4H→He＋2e　(2)23.85 MeV
15.(10分)卢瑟福用α粒子轰击氮核时发现质子。发现质子的核反应方程为N＋
He→O＋H。已知氮核质量为mN＝14.007 53 u，氧核质量为mO＝17.004 54 u，氦核质量为mHe＝4.003 87 u，质子(氢核)质量为mp＝1.008 15 u。(已知：1 u相当于931.5 MeV的能量，结果保留2位有效数字)
(1)这一核反应吸收能量还是放出能量？相应的能量变化为多少？
(2)若入射氦核以v0＝3×107 m/s的速度沿两核中心连线方向轰击静止氮核。反应生成的氧核和质子同方向运动，且速度大小之比为1∶50。求氧核的速度大小。
解析　(1)由Δm＝mN＋mHe－mO－mp，得Δm＝－0.001 29 u。所以这一核反应吸收能量，吸收能量
ΔE＝|Δm|c2＝0.001 29×931.5 MeV ≈1.2 MeV。
(2)由动量守恒定律可得mHev0＝mOv氧＋mpvp，又v氧∶vp＝1∶50，可解得：v氧≈1.8×106 m/s。
答案　(1)吸收能量　1.2 MeV　(2)1.8×106 m/s