高中物理沪科版5第五章核能与社会章末综合测评4

章末综合测评(四)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分.在每小题给出的五个选项中，有三项是符合题目要求的，选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分.)1.关于天然放射现象，下列说法正确的是()A.放射性元素的原子核有半数发生变化所需的时间就是半衰期B.放射性物质放出的射线中，α粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强C.当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生β衰变D.放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出γ射线E.放射性元素放出的射线中，β粒子是从原子核内放出的【解析】放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，就是半衰期，故A对；α粒子的贯穿本领很弱，故B不对；原子核发生β衰变放出的电子并不是核外电子，故C不对，D、E均正确.【答案】ADE2.有关放射性同位素eq\o\al(30,15)P的下列说法中正确的是()\o\al(30,15)P与eq\o\al(30,14)X互为同位素\o\al(30,15)P与其同位素具有相同的化学性质C.用eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期变短D.含有eq\o\al(30,15)P的磷肥释放正电子，可用来作示踪原子，以便观察磷肥对植物的影响E.用eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期不发生变化【解析】同位素具有相同的质子数，化学性质相同，A错，B对；半衰期与化学状态无关，C错，E对；含有eq\o\al(30,15)P的磷肥放出正电子，eq\o\al(30,15)P可作为示踪原子，D对.【答案】BDE3.(2023·石家庄一中检测)一个静止的放射性同位素的原子核eq\o\al(30,15)P衰变为eq\o\al(30,14)Si，另一个静止的天然放射性元素的原子核eq\o\al(234,90)Th衰变为eq\o\al(234,91)Pa，在同一磁场中，得到衰变后粒子的运动径迹1、2、3、4，如图1所示，则这四条径迹依次是()图1A.图中1、2为eq\o\al(234,90)Th衰变产生的eq\o\al(234,91)Pa和eq\o\al(0,－1)e的轨迹，其中2是电子eq\o\al(0,－1)e的轨迹B.图中1、2为eq\o\al(30,15)P衰变产生的eq\o\al(30,14)Si和eq\o\al(0,1)e的轨迹，其中2是正电子eq\o\al(0,1)e的轨迹C.图中3、4是eq\o\al(30,15)P衰变产生的eq\o\al(30,14)Si和eq\o\al(0,1)e的轨迹，其中3是正电子eq\o\al(0,1)e的轨迹D.图中3、4是eq\o\al(30,15)P衰变产生的eq\o\al(30,14)Si和eq\o\al(0,1)e的轨迹，其中4是正电子eq\o\al(0,1)e的轨迹E.图中3、4轨迹中两粒子在磁场中旋转方向相同【解析】eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e(正电子)，产生的两个粒子，都带正电，应是外切圆，由R＝eq\f(mv,qB)，电荷量大的半径小，故3是正电子，4是eq\o\al(30,14)\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e，产生的两个粒子，一个带正电，一个带负电，应是内切圆，由R＝eq\f(mv,qB)知，电荷量大的半径小，故1是eq\o\al(234,91)Pa,2是电子，故A、C项正确；由动量守恒定律可知，静止的eq\o\al(30,15)P核发生衰变时生成的eq\o\al(30,14)Si和正电子eq\o\al(0,1)e速度方向相反，但在磁场中旋转的方向相同，同为逆时针方向或同为顺时针方向，E正确.【答案】ACE4.放射性元素氡(eq\o\al(222,86)Rn)经α衰变成为钋(eq\o\al(218,84)Po)，半衰期约天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素eq\o\al(222,86)Rn的矿石，关于其原因下列说法不正确的是()A.目前地壳中的eq\o\al(222,86)Rn主要来自于其他放射性元素的衰变B.在地球形成的初期，地壳中元素eq\o\al(222,86)Rn的含量足够高C.当衰变产物eq\o\al(218,84)Po积累到一定量以后，eq\o\al(218,84)Po的增加会减慢eq\o\al(222,86)Rn的衰变进程\o\al(222,86)Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期E.eq\o\al(222,86)Rn的半衰期只有3.8天，目前矿石中仍有其成分存在，说明地壳中的eq\o\al(222【解析】从衰变及半衰期角度分析，各种不同元素的衰变不断发生，而eq\o\al(222,86)Rn的半衰期较短，衰变速度较快，因此目前地壳中的eq\o\al(222,86)Rn不是因为原来含量高而是由其他元素衰变生成的，选项A、E正确，选项B错误；放射性元素的半衰期只由原子核本身决定，与其他因素无关，选项C、D错误.【答案】BCD5.正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是将放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人体，参与人体的代谢过程，eq\o\al(15,8)O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像，则根据PET原理判断下列表述正确的是()\o\al(15,8)O在人体内衰变方程是eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,1)eB.正、负电子湮灭方程是eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(0,－1)e→γC.在PET中，eq\o\al(15,8)O主要用途是作为示踪原子D.在PET中，eq\o\al(15,8)O主要用途是参与人体的新陈代谢E.计算机断层显像技术在医学检查时对人的影响是微乎其微的，检查过程也是安全的【解析】由题意知A正确，B错误.显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的eq\o\al(15,8)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eq\o\al(15,8)O主要用途是作为示踪原子，故C对，D错.医学中应用放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人体，进行医学检查时，人体呼吸沉积的量很小，对人体造成的影响很小，检查过程安全，E正确.【答案】ACE6.朝鲜的“核危机”引起了全世界的瞩目，其焦点问题就是朝鲜生产供研制核武器用的钚239(eq\o\al(239,94)Pu)，这种eq\o\al(239,94)Pu可由铀239(eq\o\al(239,92)U)经过衰变而产生.则下列判断中正确的是()\o\al(239,94)Pu与eq\o\al(239,92)U的核内具有相同的中子数\o\al(239,94)Pu与eq\o\al(239,92)U的核内具有相同的核子数\o\al(239,92)U经过1次α衰变产生eq\o\al(239,94)Pu\o\al(239,92)U经过2次β衰变产生eq\o\al(239,94)PuE.由铀239转变为eq\o\al(239,94)Pu的过程中有2个中子转变为2个质子【解析】eq\o\al(239,94)Pu的核子数是239，中子数为239－94＝145，而eq\o\al(239,92)U的核子数是239，中子数为239－92＝147，所以eq\o\al(239,94)Pu与eq\o\al(239,92)U的核内具有相同的核子数，不同的中子数，选项A错误，B正确；eq\o\al(239,92)U经过1次α衰变，生成的新核的质子数为90，所以产生物不是eq\o\al(239,94)Pu，选项C错误；根据质量数守恒和电荷数守恒可判断出，eq\o\al(239,92)U经过2次β衰变后产生的新核是eq\o\al(239,94)Pu，此过程中有2个中子转变为2个质子，故D、E均正确.【答案】BDE二、非选择题(本题共5小题，共64分，按题目要求作答)7.(8分)如图2所示在垂直纸面向外的匀强磁场中，一个静止的镭(eq\o\al(226,)88Ra)发生一次α衰变，生成氡(Rn)时可能的径迹图，其中α粒子的径迹是________，新核的径迹为________，核反应方程为________.图2【解析】由动量守恒定律可知eq\o\al(222,)86Rn与eq\o\al(4,2)He的运动方向相反，故轨迹为外切圆，由r＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,qB)可知，电荷量小的eq\o\al(4,2)He轨道半径大.【答案】cdeq\o\al(226,)88Ra→eq\o\al(222,)86Rn＋eq\o\al(4,2)He8.(8分)地球的年龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现最古老的岩石中铀和铅含量来推算.测得该岩石中现含有的铀是岩石形成初期时(岩石形成初期时不含铅)的一半，铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间变化的规律如图3所示，图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的总原子数.【导学号：67080042】图3由此可知地球的年龄大约为________亿年，被测定的古老岩石样品在90亿年时的铀、铅原子数之比约为________.【解析】据题意，岩石中铀含量是形成初期的eq\f(1,2)，即有半数发生衰变，由图像eq\f(N,N0)＝eq\f(1,2)时，时间约为45亿年，即半衰期也是地球的大致年龄；90亿年时有eq\f(3,4)的铀衰变为铅，故铀、铅原子数之比为1∶3.【答案】451∶39.(14分)碳14具有放射性，其半衰期T＝5686年，空气中碳12跟碳14的存量比约为10∶，活着的生物体中碳的这两种同位素之比与空气中相同，生物死亡后，不再吸收碳，碳14以T＝5686年的半衰期减少，因此测得生物遗骸中的碳12与碳14存量比，再与空气中比较，可估算出生物死亡年代，现测得一古代遗骸中碳14与碳12的存量比为空气中的eq\f(2,3)，试计算该古代遗骸距今的时间.【解析】设活着和死亡时古生物中含14C的质量分别为m0和m，含12C的质量为M，则：eq\f(m0,M)＝eq\f,10)，eq\f(m,M)＝eq\f(2,3)×eq\f,10)所以eq\f(m0,m)＝eq\f(3,2)，因为m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))t/T，所以2t/T＝eq\f(m0,m)＝eq\f(3,2)所以t＝3326年.【答案】3326年10.(16分)静止的氮核eq\o\al(14,7)N被速度为v0的中子eq\o\al(1,0)n击中生成甲、乙两核，已知甲、乙两核的速度方向同碰撞前中子的速度方向一致，甲、乙两核动量之比为1∶1，动能之比为1∶4，它们沿垂直磁场方向进入匀强磁场做圆周运动，其半径之比为1∶6，问：甲、乙各是什么核？速度各是多大？写出该核反应方程.【导学号：67080043】【解析】设甲、乙两核质量分别为m甲、m乙，电荷量分别为q甲、q乙.由动量与动能的关系p＝eq\r(2mEk)和p甲＝p乙可得m甲∶m乙＝Ek乙∶Ek甲＝4∶1又由R＝eq\f(mv,Bq)＝eq\f(p,Bq)可得q甲∶q乙＝R乙∶R甲＝6∶1设中子质量为m0，m甲＋m乙＝15m0，q甲＋q乙＝7e，所以m甲＝12m0，m乙＝3m0，q甲＝6e，q乙＝e，即甲为eq\o\al(12,6)C，乙为eq\o\al(3,1)H.由动量守恒定律，可得m0v0＝m甲v甲＋m乙v乙＝2m甲v甲＝24m0v甲进而求得甲的速度v甲＝eq\f(v0,24)，乙的速度v乙＝eq\f(v0,6)核反应方程为eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(3,1)H.【答案】甲为eq\o\al(12,6)C，乙为eq\o\al(3,1)Heq\f(v0,24)eq\f(v0,6)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(3,1)H11.(18分)如图4甲所示，静止在匀强磁场中的eq\o\al(6,3)Li核俘获一个速度为v0＝×104m/s的中子而发生核反应，即eq