人教高中物理选修第十九单元原子核单元试卷2(有解析)
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资料简介
此卷只装订不密封 班级 姓名 准考证号 考场号 座位号 ‎ ‎2018-2019学年高二上学期第十九单元训练卷 物 理 (二)‎ 注意事项:‎ ‎1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。‎ ‎2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。‎ ‎3.非选择题的作答:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。‎ ‎4.考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。‎ 一、选择题(本大题共12小题,每小题5分。在每小题给出的四个选项中,第1~8题只有一项是符合题目要求,第9~12题有多项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)‎ ‎1.在人类认识原子与原子核结构的过程中,符合物理学史的是(  )‎ A.查德威克通过研究阴极射线发现了电子 B.汤姆孙首先提出了原子的核式结构学说 C.居里夫人首先发现了天然放射现象 D.卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子 ‎2.关于宇宙,下列说法中正确的是(  )‎ A.银河系是一种旋涡星系,太阳处在其中的一个旋臂上 B.恒星的寿命取决于亮度 C.太阳能够发光、放热,主要是因为太阳内部不断发生化学反应 D.地球是宇宙中唯一有卫星的星球 ‎3.下列核反应方程中,属于α衰变的是(  )‎ A.N+He→O+H B.U→Th+He C.H+H→He+n D.Th→Pa+e ‎4.下列有关原子结构和原子核的认识,其中正确的是(  )‎ A.γ射线是高速运动的电子流 B.氢原子辐射光子后,其绕核运动的电子动能增大 C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 D.Bi的半衰期是5天,100克Bi经过10天后还剩下50克 ‎5.已知氘核的平均结合能为1.1 MeV,氦核的平均结合能为7.1 MeV,则两个氘核结合成一个氦核时(  )‎ A.释放出4.9 MeV的能量 B.释放出6.0 MeV的能量 C.释放出24.0 MeV的能量 D.吸收4.9 MeV的能量 ‎6.在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14,它所放射的粒子与反冲核的轨迹是两个相切的圆,圆的半径比为5∶1,如图所示,那么碳的衰变方程是(  )‎ A.C―→He+Be     B.C―→e+B C.C―→e+N D.C―→H+B ‎7.下列说法正确的是(  )‎ A.用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量,以免对人体正常组织造成太大的伤害 B.两个质子间,不管距离如何,总有核力存在,且核力总是大于库仑力 C.放射性元素的半衰期与原子所处的物理状态或化学状态有关 D.核子结合成原子核一定有质量亏损,释放出能量 ‎8.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论,其中的两个核反应方程为:H+C→N+Q1,H+N→C+X+Q2,方程中Q1、Q2表示释放的能量,相关的原子核质量见下表:‎ 原子核 H He He C N N 质量/u ‎1.007 8‎ ‎3.016 0‎ ‎4.002 6‎ ‎12.000 0‎ ‎13.005 7‎ ‎15.000 1‎ 以下推断正确的是(  )‎ A.X是He,Q2>Q1 B.X是He,Q2>Q1‎ C.X是He,Q2<Q1 D.X是He,Q2<Q1‎ ‎9.有关放射性同位素P的下列说法,正确的是(  )‎ A.P与X互为同位素 B.P与其同位素有相同的化学性质 C.用P制成化合物后它的半衰期变长 D.含有P的磷肥释放正电子,可用作示踪原子,观察磷肥对植物的影响 ‎10.科学家使用核反应获取氚,再利用氘和氚的核反应获得能量,核反应方程分别为:X+Y→He+H+4.9 MeV和H+H→He+X+17.6 MeV,下列表述正确的有(  )‎ A.X是中子 B.Y的质子数是3,中子数是6‎ C.两个核反应都没有质量亏损 D.氘和氚的核反应是核聚变反应 ‎11.重元素的放射性衰变共有四个系列,分别是U238系列(从U开始到稳定的Pb为止)、Th232系列、U235系列及Np237系列(从Np开始到稳定的Bi为止),其中,前三个系列都已在自然界找到,而第四个系列在自然界一直没有被发现,只是在人工制造出Np后才发现的,下面的说法正确的是(  )‎ A.Np237系列中所有放射性元素的质量数都等于4n+1(n等于正整数)‎ B.从Np到Bi,共发生7次α衰变和4次β衰变 C.可能Np237系列中的所有放射性元素的半衰期对于地球年龄都比较短 D.天然的Np237系列中的放射性元素在地球上从来就没有出现过 ‎12.关于核反应方程Th→Pa+X+ΔE(ΔE为释放出的核能,X为新生成粒子),已知Th的半衰期为T,则下列说法正确的是(  )‎ A.Pa没有放射性 B.Pa比Th少1个中子,X粒子是从原子核中射出的,此核反应为β衰变 C.N0个Th经2T时间因发生上述核反应而放出的核能为N0ΔE(N0数值很大)‎ D.Th的比结合能为 二、非选择题(本题共3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能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎13.(12分)一小瓶含有某种放射性同位素的溶液,它每分钟衰变6000次。将他注射到一个病人的血液中,经过15小时,从病人身上取出10 cm3的血样,测得每分钟衰变2次。已知这种同位素的半衰期是5小时,试根据上述数据,计算人体血液的总体积。‎ ‎14.(12分)假设某航空母舰的动力来自核反应堆,其中主要的核反应方程式是:U+n→Ba+Kr+( )n。‎ ‎(1)在括号内填写n前的系数;‎ ‎(2)用m1、m2、m3分别表示U、Ba、Kr核的质量,m表示中子的质量,则上述反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能ΔE是多少?‎ ‎(3)假设核反应堆的功率P=6.0×105 kW,若一个铀235核裂变产生的能量为2.8×10-11 J,则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少kg铀235?(铀235的摩尔质量M=0.235 kg/mol,一个月约为t=2.6×106 s,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1,计算结果保留两位有效数字)‎ ‎15.(16分)如图甲所示,静止在匀强磁场中的Li核俘获一个速度为v0=7.7×104 m/s的中子而发生核反应,即Li+n―→H+He,若已知He的速度v2=2.0×104 m/s,其方向与反应前中子速度方向相同,试求:‎ ‎(1)H的速度大小和方向;‎ ‎(2)在图乙中,已画出并标明两粒子的运动轨迹,请计算出轨道半径之比;‎ ‎(3)当He旋转三周时,粒子H旋转几周?‎ ‎2018-2019学年高二上学期第十九单元训练卷 物 理(二)答 案 一、选择题(本大题共12小题,每小题5分。在每小题给出的四个选项中,第1~8题只有一项是符合题目要求,第9~12题有多项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)‎ ‎1.【答案】D ‎【解析】汤姆孙研究阴极射线发现了电子,A错;卢瑟福首先提出了原子的核式结构学说,B错;贝克勒尔首先发现了天然放射现象,C错。‎ ‎2.【答案】A ‎【解析】银河系的中心有一个突起的核,称为核球,另外还有银盘和银晕,银盘一个非常引人注目的结构是有旋涡状的旋臂,因此银河系属于旋涡星系,太阳处在其中的一个旋臂上,故A正确;恒星的寿命和它的质量有关,质量越大的恒星寿命越短,这是因为质量越大压力就越大,这种情况下恒星内部的核反应就更加剧,故B错误;在太阳内部,氢原子核在超高温作用下发生核聚变,释放巨大的核能,故太阳能发光、放热,故C错误;宇宙中有卫星的星球很多,比如木星就有许多卫星,故D错误。‎ ‎3.【答案】B ‎【解析】α衰变是放射性元素的原子核放出α粒子(He)的核反应,选项B正确。‎ ‎4.【答案】B ‎【解析】β射线是高速电子流,而γ射线是一种电磁波,选项A错误;氢原子辐射光子后,绕核运动的电子距核更近,动能增大,选项B正确;太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变,选项C错误;10天为两个半衰期,剩余的Bi为100× g=100× g=25 g,选项D错误。‎ ‎5.【答案】C ‎【解析】依据题意可写出两个氘核结合成一个氦核的核反应方程为H+H―→He,因氘核的平均结合能为1.1 MeV,氦核的平均结合能为7.1 MeV,故核反应过程释放能量.ΔE=4×7.1 MeV-2×2×1.1 MeV=24.0 MeV,故选C。‎ ‎6.【答案】D ‎【解析】由于两个轨迹为外切圆,所以放出的粒子和反冲核速度方向相反,由左手定则可知它们均带正电荷.而衰变过程中两核的动量守恒,即两核的动量大小相等,方向相反,即m1v1=m2v2,由于qvB=则q=,知半径之比R1∶R2=5∶1,则它们的电荷量之比为q1∶q2=R2∶R1=1∶5,D项正确。‎ ‎7.【答案】D ‎【解析】γ射线对人体细胞伤害太大,因此不能用来人体透视,在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量,故A正确;核力是短程力,当距离超过10-10m时核力为零,故B错误;半衰期与原子核本身有关,与外界因素无关,故C错误;核子结合成原子核一定有质量亏损,释放出能量,例如轻核聚变,故D正确。‎ ‎8.【答案】B ‎【解析】H+C→N中质量亏损为Δm1=(1.007 8+12.000 0-13.005 7) u=0.002 1 u,根据电荷数守恒和质量数守恒可知H++X中X的电荷数为2、质量数为4,质量亏损为Δm2=(1.007 8+15.000 1-12.000 0-4.002 6) u=0.005 3 u,根据爱因斯坦的质能方程可知Q1=Δm1c2、Q2=Δm2c2,则Q1<Q2。‎ ‎9.【答案】BD ‎【解析】同位素应具有相同的质子数,故A错;同位素具有相同的化学性质与半衰期,B对、C错;放射性同位素可作为示踪原子,故D对。‎ ‎10.【答案】AD ‎【解析】核反应方程遵守核电荷数守恒和质量数守恒,则由H+H→He+X+17.6 MeV知 X为n,由X+Y→He+H+4.9 MeV知Y为Li,其中Y的质子数是3,中子数也是3,选项A正确, B错误;两个核反应都释放出核能,故都有质量亏损,选项C错误;X+Y→He+H+4.9 MeV是原子核的人工转变,H+H→He ‎+n+17.6 MeV为轻核聚变,选项D正确。‎ ‎11.【答案】ABC ‎【解析】从Np开始到Bi,质量数减少28,所以发生7次α衰变,电荷数减少10,所以还发生4次β衰变,并且所有放射性元素的质量数都等于4n+1(n等于正整数).对于C、D选项我们要注意关键词“可能”与“从来”就很容易判断了。‎ ‎12.【答案】BC ‎【解析】原子序数大于或等于83的元素都有放射性,A错误;X粒子是电子,它是由中子衰变成一个质子而放出电子,所以此核反应为β衰变,B正确;有半数原子核发生衰变的时间为半衰期,N0个Th经2T时间发生两次衰变,C正确;ΔE不是Th原子核分解成自由核子的结合能,则D错误。‎ 二、非选择题(本题共3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能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎13.【解析】根据题意,可求得一开始小瓶中的放射性同位素的总原子核数 N0=6 000×60×5×2个=3600000个 ‎15小时以后,剩余的放射性同位素原子核数N1=N0=3600000×个=450000个 刚抽出血样时10 cm3血液中的放射性同位素总原子核数n=2×60×5×2个=1200个 人体内所有血液的总量为×10=×10 cm3=3750 cm3。‎ ‎14.【解析】(1)由电荷数守恒和质量数守恒可知n前的系数为3。‎ ‎(2)ΔE=Δmc2=(m1-m2-m3-2m)c2。‎ ‎(3)一个月内核反应产生的总能量为E=Pt 同时E=NAΔE 解得m=≈22 kg。‎ ‎15.【解析】(1)反应前后动量守恒:m0v0=m1v1+m2v2(v1为氚核速度,m0、m1、m2分别代表中子、氚核、氦核质量)‎ 代入数值可解得:v1=-1.0×103 m/s 方向与v0相反。‎ ‎(2)H和He在磁场中均受洛伦兹力,做匀速圆周运动的半径之比r1∶r2=∶=3∶40。‎ ‎(3)H和He做匀速圆周运动的周期之比T1∶T2=∶=3∶2‎ 所以它们的旋转周数之比:n1∶n2=T2∶T1=2∶3‎ 即He旋转三周,H旋转2周。‎

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