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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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