2020-2021学年高二物理粤教版选修3-5：章末检测四-Word版含解析.docx

章末检测
(时间：90分钟　满分：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题5分，共35分)
1．(2021·常州高二检测)物理学是一门试验科学，试验探究的方法在科学争辩中具有重要作用．卢瑟福通过对α粒子散射试验结果的分析 (　　)
A．发觉了电子
B．建立了原子的核式结构模型
C．提出原子核具有简单的结构
D．发觉某些元素具有自然 放射现象
答案　B
解析　通过对α粒子的散射试验结果的分析，建立了原子的核式结构模型，B对．该试验中没有发觉电子，A错．自然 放射现象说明白原子核具有简单的结构，C错．贝可勒尔发觉了某些元素具有自然 放射现象，D错．
2．(2022·新课标Ⅱ卷改编)在人类对微观世界进行探究的过程中，科学试验起到了格外重要的作用．下列说法不符合历史事实的是 (　　)
A．密立根通过油滴试验测出了基本电荷的数值
B．贝克勒尔通过对自然放射现象的争辩，发觉了原子中存在原子核
C．居里夫妇从沥青铀矿中分别出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素
D．汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的试验，发觉了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的荷质比
答案　B
解析　密立根通过油滴试验测出了基本电荷的电量，A项正确；卢瑟福通过α粒子散射试验建立了原子核式结构模型，发觉了原子中心有一个核，B错误；居里夫妇从沥青铀矿中分别出了钋和镭两种新元素，并因此获得了诺贝尔奖，C项正确；汤姆逊通过争辩阴极射线，发觉了电子，并测出了电子的荷质比，D项正确．
3．(2021·石家庄高二检测)正电子放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楚图像．则依据PET原理推断下列表述不正确的是 (　　)
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　D
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．
4．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性学问的说法中正确的是 (　　)
A．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本事远比γ射线弱
B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就肯定只剩下1个氡原子核
C.U衰变成Pb要经过8次β衰变和8次α衰变
D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
答案　D
解析　β射线是高速电子流，不是电磁波，其穿透本事也没有γ射线强，选项A错；半衰期只具有统计意义，对少数粒子不适用，选项B错；U―→Pb＋xHe＋ye，依据质量数和电荷数守恒有238＝206＋4x，92＝82＋2x－y，可解得x＝8，y＝6，所以要经过8次α衰变和6次β衰变，选项C错；放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内中子转化为质子时产生的，选项D正确．
5．依据爱因斯坦的争辩成果，物体的能量和质量的关系是E＝mc2，这一关系叫爱因斯坦质能方程．质子的质量为mp，中子的质量为mn，氦核的质量为mα，下列关系式正确的是 (　　)
A．mα＝(2mp＋2mn) B．mα<(2mp＋2mn)
C．mα>(2mp＋2mn) D．以上关系式都不正确
答案　B
解析　由核反应方程2H＋2n→He知，核子结合成原子核时要放出能量，即有质量亏损，故选B.
6．原子核聚变可望给人类将来供应丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出热量．这几种反应的总效果可以表示为
6H―→kHe＋dH＋2n＋43.15 MeV
由平衡条件可知 (　　)
A．k＝1，d＝4 B．k＝2，d＝2
C．k＝1，d＝6 D．k＝2，d＝3
答案　B
解析　依据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒得
12＝4k＋d＋2①
6＝2k＋d②
解①②得k＝2，d＝2.
7．一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H＋n―→H＋γ
B．聚变反应中的质量亏损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＝
答案　B
解析　依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H，故A错误；聚变反应过程中辐射一个γ光子，质量削减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＝(m2＋m1－m3)c2，故C错误；由c＝λν及E＝hν得λ＝
，故D错误．
二、双项选择题(本题共3小题，每小题5分，共15分)
8．月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3(He)”的化学元素，这是热核聚变的重要原料，科学家初步估量月球上至少有100万吨氦3，假如相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源．关于“氦3(He)”与氘核的聚变，下列说法中正确的是 (　　)
A．核反应方程为He＋H―→He＋H
B．核反应生成物的质量将大于反应物的质量
C．氦3(He)一个核子的结合能大于氦4(He)一个核子的结合能
D．氦3(He)的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量
答案　AD
解析　依据电荷数守恒和质量数守恒可得核反应方程为He＋H―→He＋H，A对；依据比结合能曲线可知氦3(He)一个核子的结合能小于氦4(He)一个核子的结合能，所以核反应中释放了能量，发生质量亏损，B、C错，D对．
9．“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威猛．下列核反应方程中，属于争辩两弹的基本核反应方程的是 (　　)
A.N＋He→O＋H
B.U＋n→Sr＋Xe＋10n
C.U→Th＋He
D.H＋H→He＋n
答案　BD
解析　“两弹”指原子弹和氢弹，原子弹的核反应方程是铀核裂变，B选项正确．氢弹的核反应方程是轻核聚变，D选项正确．
10．下列关于原子结构和原子核的说法中正确的是 (　　)

图1
A．卢瑟福在α粒子散射试验的基础上提出了原子的核式结构模型
B．自然 放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是β射线
C．据图1可知，原子核A裂变成原子核B和C要放出核能
D．据图1可知，原子核D和E聚变成原子核F要吸取能量
答案　AC
解析　卢瑟福依据α粒子散射试验的结果提出了原子的核式结构模型，则选项A对；放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，而β射线带负电，它在电磁场中会偏转，则选项B错误；由图可知，A为重核，B、C为中等质量的核，重核裂变为中等质量的核将向外释放出能量，则选项C对；而D、E为轻核，轻核聚变成较大质量的原子核时要向外释放巨大的能量，则选项D错．综上所述，选项A、C正确．
三、填空题(本题共2小题，共18分)
11．(8分)氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为：H＋H→He＋x，式中x是某种粒子．已知：H、H、He和粒子x的质量分别为2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u对应的能量为931.5 MeV，c是真空中的光速．由上述反应方程和数据可知，粒子x是________，该反应释放出的能量为________MeV(结果保留3位有效数字)．
答案　(1)n(或中子)　17.6
解析　依据质量数和电荷数守恒有x的电荷数为0，质量数为(2＋3－4)＝1，可知x为中子；依据质能方程有ΔE＝931.5×(2.014 1＋3.016 1－4.002 6－1.008 7)MeV≈17.6 MeV.
12．(10分)历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5 MeV的质子H轰击静止的X，生成两个动能均为8.9 MeV的He.(1 MeV＝1.6×10－13 J)
(1)上述核反应方程为_______________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________.
(2)质量亏损为________kg.
答案　(1)H＋X―→He＋He(或H＋Li―→He＋He)
(2)3.1×10－29
解析　(1)依据电荷数和质量数守恒可写出核反应方程为H＋X―→He＋He或H＋Li―→He＋He.
(2)设反应前质子的动能为Ek0，反应后He的动能为Ek，由于质量亏损而释放的能量为
ΔE＝2Ek－Ek0＝(2×8.9－0.5)MeV＝17.3 MeV，
依据爱因斯坦质能方程，有
Δm＝＝ kg＝3.1×10－29 kg.
四、计算题(本题共3小题，共32分)
13．(10分)放射性同位素6C被考古学家称为“碳钟”，它可用来断定古生物体的年月，此项争辩获得1960年诺贝尔化学奖．
(1)宇宙射线中高能量的中子遇到空气中的氮原子后，会形成C，C很不稳定，易发生衰变，其半衰期为5 730年，放出β射线，试写出有关核反应方程；
(2)若测得一古生物遗骸中C含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年月约有多少年？
答案　(1)见解析
(2)17 190年
解析　(1)7N＋n→6C＋H，6C→7N＋e；
(2)依题意得：()n＝＝0.125，
解得n＝3，则t＝5 730×3＝17 190年．
14．(10分)已知氘核的质量mD＝3.344 6×10－27 kg.假如用入射光子照射氘核使其分解为质子和中子，质子质量mp＝1.672 6×10－27 kg，中子质量mn＝1.674 9×10－27 kg.求入射光子的频率．
答案　3.94×1020Hz
解析　氘核分解为质子和中子，增加的质量为
Δm＝mp＋mn－mD＝(1.672 6＋1.674 9－3.344 6)×10－27 kg＝0.002 9×10－27 kg.
吸取的入射光子的能量为E＝Δmc2＝0.002 9×10－27×(3×108)2 J＝2.61×10－13 J.
由公式E＝hν知，入射光子的频率为
ν＝＝Hz≈3.94×1020 Hz.
15．(12分)用速度几乎是零的慢中子轰击静止的硼核(B)，产生锂核(Li)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)
答案　(1)B＋n―→Li＋He
(2)4.30 MeV
(3)1.56 MeV　2.74 MeV
解析　依据质量数和电荷数守恒写出核反应方程，由质量亏损及爱因斯坦质能方程求出核能，再由动量守恒和能量守恒求出锂核和α粒子的动能．
(1)核反应方程为B＋n―→Li＋He.
(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)依据动量守恒定律有mLivLi＝mαvα，
由动能定义式有EkLi＝mLiv，Ekα＝mαv，
联立有＝＝，
依据能量守恒有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.