教科版高中物理选修3-5第三章原子核寒假复习题(解析版)

绝密★启用前教科版高中物理选修3-5第三章原子核寒假复习题本试卷分第I卷和第n卷两部分，共100分，考13t时间150分钟。分卷I、单选题（共10小题每小题4.0分，共40分）1.如图中R是一种放射性物质，它能放出 “、&丫三种射线，虚线框内是匀强磁场， LL是厚纸板,MM是荧光屏，实验时发现在荧光屏上只有 。、P两点处有亮斑，下列说法正确的是（ ）打打A.磁场方向平行纸面竖直向上，到达 。点的射线是3射线，到达P点的射线是a射线B.磁场方向平行纸面竖直向下，到达 。点的射线是"射线，到达P点的射线是3射线C.磁场方向垂直纸面向外，到达。点的射线是丫射线，到达P点的射线是a射线D.磁场方向垂直纸面向里，到达。点的射线是丫射线，到达P点的射线是3射线【答案】D【解析】因为a粒子的贯穿本领较小，一张纸即可把它挡住，所以亮斑中不可能有 a射线，A、B、C错误；因为丫射线不带电，所以不受磁场约束，直接打在 。点，由左手定则知磁场方向垂直纸面向里，所以D正确.2.如图所示是原子核的核子平均质量（核子平均质量=原子核质量

核子数2.如图所示是原子核的核子平均质量（核子平均质量=原子核质量

核子数.）与原子序数Z的关系图象，其中原子核A、B、C对应的原子序数、核子数、核子平均质量分别为 Za、Zb、Zc,nA、nB、nc,和mA、mB、mc.若原子核A分裂成原子核B和原子核C,核反应方程为：A—B+C,下列说法中正确的是（ ）卜:「的平切耽螭卜:「的平切耽螭IA.一定释放核能AE=(mA—mB—mc)c2一定吸收核能AE=(ZAmA-ZBmB-Zcmc)c2一定释放核能AE=(nAmA—nemB—ncmc)c2D.不能确定是吸收核能，还是释放核能【答案】C【解析】由图看出，A核子平均质量大于B和C的核子平均质量，而在核反应中核子数守恒，则若A分裂成B和C,出现质量亏损，根据爱因斯坦质能方程一定释放能量，放出的能量为 AE=Amc2=（nAmA—nBmB—ncmc）c2故C正确，A、B、D错误.3.氢的半衰期是3.8天，下列说法正确的是（ ）A.升高温度，可以使氢的半衰期变短B.增加压强，可以使氢的半衰期变短4克氢原子核，经过7.6天就只剩下1克氢原子核4个氢原子核，经过7.6天就只剩下1个氢原子核【答案】C【解析】半衰期由元素本身决定，与原子核所处环境、状态无关，故A错误，氢的半衰期为3.8天,4克氢原子核，经过7.6天即经过2个半衰期，还剩余1克氢原子核，故C正确；半衰期是对大量原子核的统计规律，对于单个或者少数原子核是不成立的，故D错误..下列说法正确的是（ ）A.卢瑟福的原子核式结构模型很好的解释了 “粒子散射实验B.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子核是有复杂结构的C.3射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的D.在核聚变反应：：H+?H^He+dn中，质量数减少，并释放出能量【答案】A【解析】汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子可分，原子有复杂内部结构，B错误；3射线是由原子核内部发出的， C错误；在核聚变反应：?|h+!HTHe+|An中，质量数守恒，但有质量亏损，故释放出能量， D错误.选项A说法正确..下面列出的是一些核反应方程扣e+Wh^%+丫如e+』H-“i+Z四P一/Si+X其中（）X是质子，Y是中子，Z是正电子X是正电子，丫是质子，Z是中子X是中子，Y是正电子，Z是质子X是正电子，Y是中子，Z是质子【答案】D【解析】根据电荷数、质量数守恒知， X的电荷数为1,质量数为0,则X为正电子；Y的电荷数为0,质量数为1,则Y为中子；Z的电荷数为1,质量数为1,则Z是质子..下列说法正确的是( )A.某放射性元素，当它与其它元素形成化合物时，其半衰期将发生改变B.20个工得U原子核经过一个半衰期后，还有10个未发生衰变C.光波不同于机械波，它是一种概率波D.蓝U^^Th+如e是核裂变反应方程【答案】C【解析】半衰期与元素所处的化学状态无关，当它与其它元素形成化合物时，其半衰期不变，故 A错误；半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，故B错误；光波不同于机械波，光波是一种概率波，故C正确；啜UH女Th+mHe是“衰变方程，故D错误.7.已知：氨原子的质量为MHeU,电子的质量为meu,质子的质量为mpu,中子的质量为mnu,u为原子质量单位，且由爱因斯坦的质能方程E=mc2可知：1u对应于931MeV的能量，若取光速c=3M08m/s,则每生成(聚变)一个氯原子核，释放的能量为( )[2(mp+mn)—MHe]瀚31MeV[2(mp+mn+me)—MHe]>931MeV[2(mp+mn+me)—MHe]>cJ[2(mp+mn)—MHe]£2J【答案】A【解析】质量亏损是核反应前所有原子核的质量减去反应后所有原子核的质量，再由 E=mc2可知,选项A正确.8.下列说法正确的是( )A.a粒子散射实验可以估算出原子核的数量级为 10-10mB.放射性元素的半衰期随浓度增大而变长C.原子核的结合能越大，原子核越稳定D.3射线来源于原子核.具有中等的穿透能力【答案】D【解析】“粒子散射实验可以估算出原子核的数量级为 10—15m,故A错误；放射性元素的半衰期不随环境的变化而变化，故 B错误；比结合能越大，原子核越稳定，故C错误；3射线是原子核中一个中子转变为一个质子和一个时释放出来的，具有中等的穿透能力，故D正确.A.质子和中子的质量之和小于笊核的质量B.质子和中子的质量之和等于笊核的质量C.笊核分解为质子和中子时要吸收能量D.质子和中子结合成笊核时要吸收能量【答案】C【解析】根据题图可知笊核吸收 2.23MeV的能量分解为质子和中子，故C正确；由质能方程知，质量与能量有简单的正比关系，笊核吸收能量，能量增大，质量变大，故A、B错；质子和中子结合成笊核质量亏损，故放出能量， D错.10.已知质子、中子、笊核质量分别是 mi、m2、m3,光速为c.则质子和中子结合成笊核的过程中（ ）A.吸收的能量为（mi+m2+m3）c2B.吸收的能量为（mi+m2—m3）c2C.释放的能量为（mi+m2+m3）c2D.释放的能量为（mi+m2—m3）c2【答案】D【解析】根据爱因斯坦质能方程 正=Amc2,此核反应放出的能量AE=（mi+m2-m3）c2,故D正确,A、B、C错误.二、多选题（共4小题,每小题5.0分，共20分）ii.（多选）下列说法中正确的是（ ）A.以与Y互称同位素^X与丫互称同位素|fx比Y少2个中子:fX与丫含有不同的核子数【答案】AC【解析】同位素具有相同的质子数，不同的中子数，其质量数不同， X和Y都具有Z个质子，X的质量数为A,丫是A+2,A正确；X的质子数是乙丫的质子数是Z-i,两者的质子数不等不是同位素，B错误；中子数加上质子数等于质量数，所以 X的中子数为A-Z,丫的中子数为A+2-Z,故X比丫少两个中子，C正确；中子数和质子数之和为核子数，核子数即为质量数，X和丫的质量数都为A,X和丫含有相同的核子数，D错误.

.（多选）在下列关于近代物理知识白^说法中，正确的是 （A.“粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B.光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量外还具有动量C.在核反应中元素的种类不会改变D.1?Bi的半衰期是5天，12g]?Bi经过15天后还有1.5g未衰变【答案】ABD【解析】卢瑟福通过分析 a粒子散射实验结果，建立了原子的核式结构模型，故A正确；光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量外还具有动量，故B正确；在核反应中，原子核的核电荷数发生了变化，所以元素的种类发生改还具有动量，故变.故C错误;半衰期是5天，经过变.故C错误;半衰期是5天，经过15天即3个半衰期后，还有m=mo（-）^115moX12g=1.5g未衰变，故D正确..（多选）下列说法正确的是（ ）A.在光电效应现象中，入射光的频率越高金属的逸出功越大B.玻尔将量子观点引入原子领域，成功解释了氢原子线状谱线的成因C.黑U^嘤Th+*He和亭U+An-吗Ba+冕Kr+3^n两方程都是重核裂变方程D.2kg的2Ra经过两个半衰期的时间有 1.5kg2Ra已经发生了衰变【答案】BD【解析】在光电效应现象中，金属的逸出功与入射光的频率无关，故 A错误；玻尔将量子观点引入原子领域，成功解释了氢原子线状谱线的成因，故B正确；?U+Jn一1Ba+冕Kr+3n是重核裂变方程，：^UH弋Th十?|He是“衰变方程，故C错误；根据m=m02）n知，经过2个半衰期,还剩四分之一没有衰变，四分之三发生了衰变，即有 1.5kg飞Ra已经发生了衰变，故D正确.14.（多选）以下有关近代物理内容的若干叙述正确的是 （ ）A.一个原子核在一次衰变中可同时放出 “、&和丫三种射线B.比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定C.重核的裂变过程质量增大，轻核的聚变过程有质量亏损D.根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，电子的动能增大，电势能减小【答案】BD【解析】一个放射性原子能同时发出“、丫二种射线，或者放出 就丫射线，故A错误；比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，故B正确；重核的裂变过程有质量亏损，轻核的聚变过程也有质量亏损，故 C错误；根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，原子的能量减小.由库仑力提供电子做圆周运动的向心力，则： £=—,电子的动能：imv2=^,电子的动能增大，轨道增大的过程中克服库仑力做功，所以电势能减小，故D正确.分卷II三、计算题(共4小题,每小题10.0分，共40分)15.(8分)一个被核(；Be)和一个“粒子反应后生成一个碳核，放出一个中子，并释放出5.6MeV的能量(保留两位有效数字).(1)写出这个核反应过程.(2)如果被核和a粒子共130g,且刚好反应完，求共放出多少能量？(3)这130g物质反应过程中，其质量亏损是多少？【答案】(1);Be+扪门1C+3n(2)5.41»12J(3)6.0165kg【解析】⑴iBe+3Hh'iC+in.(2)被核和氨核的摩尔质量之和 p=(iBe+|ia=(9+4)g/mol=13g/mol,被核和氯核各含的摩尔数 n=-=£^mol=10mol,所以放出的能量^=nNa£放=10X6.02M023X5.6Meg3.371X20/leg5.4X12J⑶质量亏损^m= kg=6.0105kg..静止的^N被速度为V0的dn击中生成Xc和另一种原子核甲，已知iC与甲核的速度方向与碰撞前中子的速度方向均一致，碰后 与C与甲核的动量之比为2：1.(1)写出核反应方程；(2)求IC与甲核的速度各是多大.【答案】(1)-N+Jn-tC+?H(2)正—【解析】设中子的质量为 m°,Xc的质量为me,甲核的质量为m甲，由动量守恒定律得： m0v0=mcvc+m甲v甲，即movo=12movc+3mov甲，又因为二C与甲核动量比为2：1,所以mcvc=2m甲v甲,即i2m°v即i2m°vc=2><3m0v甲，联立求得:vc=口0182.5min,2.5min,能衰变为双Si和一个未知粒子..列P是人类首先制造出的放射性同位素，其半衰期为①写出该衰变的方程；②已知容器中原有纯苕P的质量为m,求5min后容器中剩余翦P的质量.【答案】①四Af?Si+Je（正电子）②;m【解析】①衰变的方程为：转4酉Si+Je（正电子）.②半衰期为2.5min,则经过5min后发生2次衰变，则容器中剩余转P的质量为：M=mm..运动的原子核fX放出“粒子后变成静止的原子核Y.已知X、丫和a粒