2020-2021学年高二物理人教版选修3-5课后作业：第十九章 原子核 水平测试卷 Word版含解析

1、第十九章水平测试卷本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。第卷(选择题，共40分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第16题只有一项符合题目要求，第710题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1下列说法中正确的是()a.u的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，其半衰期可能变短b某原子核经过一次衰变和两次衰变后，核内中子数减少4c10个放射性元素的原子核经过一个半衰期后，一定有5个原子核发生衰变d粒子的电离能力比粒子的大答案b解析半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的

2、，与原子所处的物理、化学状态无关，故a错误；某原子核经过一次衰变电荷数减小2，质量数减小4，再经过两次衰变后，质量数不变，电荷数要增加2，所以整个过程质量数减小4，电荷数不变，所以核内中子数减少4个。故b正确。半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用。故c错误。三种射线中射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强，故d错误。2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mc2e，hmc2e，所以，c正确

3、。3将半衰期为5天的铋64 g分成四份分别投入(1)开口容器中；(2)100 atm的密封容器中；(3)100 的沸水中，第四份则与别的元素形成化合物，经10天后，四种情况剩下的质量分别为m1、m2、m3、m4，则()am1m2m3m44 gbm1m2m34 g, m4<4 gcm1>m2>m3>m4，m14 gdm14 g，其余无法知道答案a解析放射性元素的半衰期是一定的，与放射性元素所在的物理环境和化学环境无关，所以a正确。4现在太阳向外辐射的能量是由于太阳内部氢核聚变产生的。科学家预测：大约在40亿年以后，太阳内部还将会启动另一种核反应，其核反应方程为：heheh

4、e6c，已知he的质量为m1，6c的质量为m2，则()am13m2 b3m1m2c3m1m2 d3m1m2答案d解析因发生聚变反应存在质量亏损，释放能量，m3m1m2，故d正确。5在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核，它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为71，如图所示，那么碳14的衰变方程为()a.6ce5b b.6che4bec.6ch5b d.6ce7n答案d解析原子核的衰变过程满足动量守恒，粒子与反冲核的速度方向相反，根据左手定则判断得知，粒子与反冲核的电性相反，则知粒子带负电，所以该衰变是衰变，由动量守恒定律可得两带电粒子动量大小相等，方向相反，就动量大小而

5、言有：m1v1m2v2，由带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径公式可得：r，可见r与q成反比。由题意，大圆与小圆的直径之比为71，半径之比为71，则得：粒子与反冲核的电荷量之比为17。所以反冲核的电荷量为7e，电荷数是7，其符号为7n，所以碳14的衰变方程为6c01e7n，故d正确，a、b、c错误。6静止的氡核rn放出粒子后变成钋核po，粒子动能为e。若衰变放出的能量全部变为反冲核和粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为()a.· b0c.· d.·答案c解析由于动量守恒，反冲核和粒子的动量大小相等，由ek，它们的动能之比为4218，因此衰变释放的总

6、能量是·e，m·，故c正确。a、b、d错误。7下列有关近代物理的若干叙述正确的是()a每个核子只跟邻近的核子发生核力作用b四个核子聚变为一个氦核的过程释放的核能等于氦核质量与c2的乘积c太阳内部发生的核反应是热核反应d关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象答案acd解析核力为短程力，每个核子只能跟邻近的核子产生核力的作用，故a正确；根据爱因斯坦的质能方程，四个核子聚变为一个氦核的过程释放的核能等于亏损的质量与c2的乘积，不是等于氦核质量与c2的乘积，故b错误；太阳内部发生的是热核反应，故c正确；关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象，故d正确。8关于放射性同位素的应

7、用，下列说法正确的是()a放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的b用放射线照射作物种子能使其dna发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种c用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危害d射线对人体细胞伤害太大，不能直接用来进行人体透视答案cd解析利用放射线消除有害静电是利用射线的电离性，使空气分子电离成导体，将静电中和，故a错误；dna变异并不一定都是有益的，有时也会向有害的一面变异，故b错误；射线对人体细胞伤害太大，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，故c正确；射线对人体细胞伤害太大，不能直接用来进行人体透视，故d正确。9钍核th经过6次衰变

8、和4次衰变后变成铅核，则()a铅核的符号为pb，它比th少8个质子b铅核的符号为pb，它比th少16个中子c铅核的符号为pb，它比th少16个中子d铅核的符号为pb，它比th少12个中子答案ac解析设铅的质量数为m，核电荷数为z，则由质量数守恒可得：m2326×4208。由电荷数守恒可得：z906×24×182。则铅核的中子数20882126，钍核的中子数23290142。所以铅核的中子数比钍核中子数少16个，铅核的质子数比钍核质子数少8个。a、c正确，b、d错误。10中子和质子结合成氘核时，质量亏损为m，相应的能量emc22.2 mev是氘核的结合能。下列说法正

9、确的是()a用能量小于2.2 mev的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子b用能量等于2.2 mev的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零c用能量大于2.2 mev的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零d用能量大于2.2 mev的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零答案ad解析氘核分解为一个质子和一个中子时，所需吸收的能量不能小于其结合能2.2 mev，故a正确；光子照射氘核时，光子和氘核组成的系统总动量不为零，由动量守恒定律得，光子被氘核吸收后，分解成的质子和中子的总

10、动量不为零，故总动能也不为零，所以把氘核分解为质子和中子所需的能量应大于2.2 mev，故d正确，b、c错误。第卷(非选择题，共60分)二、填空题(本题共3小题，共15分)11(6分)现有三个核反应(衰变)方程：a.namg01eb.unbakr3nc.hhhen则_是衰变；_是裂变；_是聚变。(填正确答案标号)答案abc解析衰变是指原子核放出粒子和粒子后，变成新的原子核的变化，a是衰变；裂变是重核分裂成质量较小的核，b是裂变；聚变是轻核结合成质量较大的核，c是聚变。12(3分)可研制核武器的钚239(pu)可由铀239(u)经过x次衰变而产生，则x等于_。答案2解析由衰变方程92puu2e，

11、可知x2。13(6分)“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和电荷量，但电荷的符号相反，例如正电子就是电子的“反粒子”。据此，若有反质子存在，它的质量数应为_，元电荷的电荷量是1.60×1019 c，则反质子的电荷量为_。答案11.60×1019 c解析质子的质量数为1，电荷量为1.60×1019 c，所以反质子的质量数为1，电荷量大小也为1.60×1019 c，电性相反。三、计算题(本题共4小题，共45分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)14(11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的年代，此项研究获得

12、1960年诺贝尔化学奖。(1)宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子核后，会形成6c，6c很不稳定，易发生衰变，其半衰期为5730年，衰变时会放出射线，试写出有关核反应(衰变)方程；(2)若测得一古生物遗骸中6c含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代约有多少年？答案(1)见解析(2)17190年解析(1)7nn6ch，6c7ne。(2)依题意n0.125，解得n3，则t5730×3年17190年。15(11分)一个质量为m、电荷量为q的原子核发生 衰变，粒子的运动速度为v，假设质子的质量为m，电荷量为q，衰变过程中放出的能量全部转化为动能，则衰变过程的质量亏损为多少？答案m解析

13、若质子的质量为m，电荷量为q，则粒子的质量为4m，电荷量为2q，显然质量为m的原子核发生衰变后新核的质量为m4m，电荷量为q2q。设新核的速度为v。依据动量守恒定律有：0(m4m)v4mv，解得v。依据能量守恒可得×4mv2(m4m)v2mc2，解得m。16. (11分)如图所示，有界的匀强磁场磁感应强度为b0.05 t，磁场方向垂直于纸面向里，mn是磁场的左边界。在磁场a处放一个放射源，内装ra，放出某种射线后衰变成rn。(1)写出上述衰变方程；(2)若a处距磁场边界mn的距离oa1.0 m时，放在mn左侧边缘的粒子接收器接收到垂直于边界mn方向射出的质量较小的粒子，此时接收器距过

14、oa的直线1.0 m。已知rn、he质量分别为222 u、4 u，求一个静止ra核衰变过程中释放的核能有多少？(取1 u1.66×1027 kg，e1.60×1019 c)答案(1)rarnhe(2)1.96×1014 j解析(1)ra比rn电荷数多2，质量数多4，则该衰变为衰变，方程为rarnhe；(2)衰变过程中释放的粒子在磁场中做匀速圆周运动，轨道半径r1.0 m，由洛伦兹力提供向心力，可得2evb，衰变过程中系统动量守恒，有0222 u×v4 u×v，所以，释放的核能e×222 u×v2×4 u×v2，代入数据解得e1.96×1014 j。17(12分)如图甲所示，静止在匀强磁场中的li核俘获一个速度为v07.7×104 m/s的中子而发生核反应，即linhhe，若已知he的速度v22.0×104 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？答案(1)大小