2024版新教材高中物理第五章原子核核心素养检测卷新人教版选择性必修第三册

第五章核心素养检测卷考试时间：75分钟，满分：100分一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．月球的表面长期受到宇宙射线的照射，使得“月壤”中的eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He含量特别丰富．科学家认为，eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He是发生核聚变的极好原料，将来eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He或许是人类重要的能源，所以探测月球意义特别重大．关于eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He，下列说法正确的是()A．eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He原子核内的核子靠万有引力紧密结合在一起B．eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He聚变反应后变成eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He，原子核内核子间的比结合能没有发生变更C．eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He发生核聚变，放出能量，不愿定会发生质量亏损D．eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He聚变反应的方程可能为eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He→2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He2．对于有关中子的探讨，下面说法正确的是()A．中子等微观粒子都具有波粒二象性B．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应C．卢瑟福通过分析α粒子散射试验结果，发觉了质子和中子D．核反应方程eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(84))Po→eq\o\al(\s\up1(y),\s\do1(82))X＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He中的y＝206，X中核子个数为1243．一个氡eq\o\al(\s\up1(222),\s\do1(86))Rn经过多次衰变最终变成稳定的eq\o\al(\s\up1(206),\s\do1(82))Pb，在多次衰变中共有n个中子变成质子，则n为()A．2B．3C．4D．54．自然界中很多元素具有放射性，居里夫妇和贝克勒尔由于对放射性的探讨而一起获得1903年的诺贝尔物理学奖．其中金属钍(eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(90))Th)就具有放射性，它能变为镤(eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(91))Pa)并释放出一种新的粒子X，同时伴随有γ射线的产生，其方程为eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(90))Th→eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(91))Pa＋X，已知钍的半衰期为24天，下列说法正确的是()A．X为质子B．X为钍核外的电子C．γ射线是镤核从高能级向低能级跃迁时辐射出来的D．1000个钍原子核经过48天后确定还剩下250个5．下列说法正确的是()A．图甲中的γ射线可能是原子中的内层电子跃迁时产生的B．图乙中原子核衰变放出β粒子，说明β粒子是组成原子核的一种粒子C．图丙的γ射线测厚装置，若探测器测得的射线越弱，说明金属板厚度越厚D．图丁中氡的半衰期是3.8天，说明20个氡原子核经过7.6天，还剩下5个未衰变6．[2024·辽宁大连高二第十二中学校联考期中]中科院的“人造太阳”全超导托卡马克，成功实现了1.2亿摄氏度的条件下人工可控核聚变101秒．已知该装置内部发生的核反应方程为eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋X，已知eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H的质量为m1，eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H的质量为m2，eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He的质量为m3，X的质量为m4，光速为c，则下列说法正确的是()A．X为正电子B．eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He比eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H更稳定C．eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He的结合能为E＝(m1＋m2－m3－m4)c2D．该反应又被称为“链式反应”7．[2024·辽宁高二校联考期中]近来中国探月工程取得重大成就．月球夜晚温度低至－180℃，为避开低温损坏仪器，“玉兔二号”月球车携带的放射性同位素钚238(eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(94))Pu)会不断衰变，释放能量为仪器设备供热．eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(94))Pu可以通过以下反应过程得到：eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U＋eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(93))Np＋2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n，eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(93))Np→X＋eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(94))Pu.已知Pu的衰变方程为eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(94))Pu→Y＋eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(92))U，其半衰期为88年．则下列说法正确的是()A．eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U＋eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(93))Np＋2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n为轻核聚变B．白天时温度上升，eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(94))Pu的半衰期会减小C．Y为质子eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))HD．eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(94))Pu的比结合能比eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(92))U的比结合能小二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)8．下列说法正确的是()A．某放射性元素的半衰期为3小时，4个该元素的原子核经过3小时之后变成2个B．核反应中的质量亏损并非质量消逝，而是削减的质量以能量形式辐射出去C．氢原子吸取一个光子跃迁到激发态后，在向低能级跃迁时放出光子的频率不愿定等于入射光的频率D．铀核裂变的核反应方程为eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U→eq\o\al(\s\up1(141),\s\do1(56))Ba＋eq\o\al(\s\up1(92),\s\do1(36))Kr＋2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n9．实现核电池小型化、平安可控化始终是人类追求的目标，玉兔二号月球车就是接受核电池来供应能量的，其原理是将放射性同位素衰变时放出的载能粒子，通过换能器转变为电能．玉兔二号月球车核电池的放射源是eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(94))Pu，其衰变方程为eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(94))Pu→X＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He，钚238的半衰期为88年．已知钚238、α粒子、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c，下列说法正确的是()A．温度上升钚238的半衰期缩短B．X的质子数为142C．一个钚eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(94))Pu衰变成X，释放的核能为(m1－m2－m3)c2D．经过176年后，核电池内剩余钚238的质量变为初始质量的eq\f(1,4)10.K－介子衰变的方程为K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子带负的元电荷e，π0介子不带电，π－介子的质量为m.如图所示，两匀强磁场方向相同，以虚线MN为志向边界，磁感应强度分别为B1、B2.有一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B1中，其轨迹为圆弧AP，P在MN上，K－在P点时的速度为v，方向与MN垂直．在P点该介子发生了上述衰变．衰变后产生的π－介子沿v反方向射出，其运动轨迹为如图虚线所示的“心”形图线．则以下说法正确的是()A．π0介子做匀速直线运动B．π－介子的运行轨迹为PENCMDPC．π－介子运行一周回到P用时为t＝eq\f(2πm,eB1)D．B1＝2B2三、非选择题(本题共5小题，共54分)11．(6分)完成下列核反应方程，并指出其中________是发觉质子的核反应方程，________是发觉中子的核反应方程．(1)eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C＋________________(2)eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He→eq\o\al(\s\up1(17),\s\do1(8))O＋________________(3)eq\o\al(\s\up1(10),\s\do1(5))B＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→________________＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He(4)eq\o\al(\s\up1(9),\s\do1(4))Be＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He→________________＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n(5)eq\o\al(\s\up1(56),\s\do1(26))Fe＋eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(57),\s\do1(27))Co＋________________12．(10分)[2024·通化高二检测]在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质特别特别，因此在试验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建立了一个由大水槽和探测器组成的试验系统，利用中微子与水中eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H的核反应，间接地证明白中微子的存在．(1)中微子与水中的eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H发生核反应，产生中子(eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n)和正电子(eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(1))e)，即：中微子＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(1))e可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是________．(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，即eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(1))e＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e→2γ，已知正电子和电子的质量都为9.1×10－31kg，反应中产生的每个光子的能量约为________J．正电子与电子相遇不行能只转变为一个光子，缘由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.13．(10分)正电子放射计算机断层扫描(Positronemissiontomography，简称PET)是一种核医学成像技术，它的基本原理是将放射性同位素氟­18(eq\o\al(\s\up1(18),\s\do1(9))F)注入人体，参与人体的代谢过程．氟­18(eq\o\al(\s\up1(18),\s\do1(9))F)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(如图甲)，依据PET原理，回答下列问题：(1)写出氟­18的衰变的方程式及正、负电子发生湮灭的方程式．(2)依据氟­18的衰变规律(如图乙)(纵坐标eq\f(N,N0)表示随意时刻放射性元素的原子数与t＝0时的原子数之比)，氟­18的半衰期为多长时间？经过5小时人体内氟­18的残留量是初始时的百分之几？14．(12分)历史上第一次利用加速器实现的核反应，是利用加速后的质子eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H轰击静止的Li，生成两个eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He，Li和eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He的结合能分别为E1和E2，质量分别为m1和m2，已知真空中的光速为c.(1)写出核反应方程；(2)求出释放的核能ΔE；(3)求出质子的质量m.15．(16分)两个动能均为0.45MeV的氘核，正面对心碰撞发生聚变，生成一个中子和一个氦核．已知氘核质量mD＝2.0141u，中子质量mn＝1.0087u，氦核质量mHe＝3.0160u．1u相当于931.50MeV的能量．(能量均以MeV为单位，计算结果保留两位小数)(1)写出核聚变反应的方程式；(2)计算上述核反应释放的核能ΔE；(3)若核反应中释放的核能全部转化为动能，求生成的中子和氦核的动能Ekn、EkHe.

第五章核心素养检测卷1．答案：D解析：原子核内的核子靠核力结合在一起，核力只存在于相邻的核子之间，A错误；比结合能是核的结合能与核子数之比，所以聚变后的比结合能确定发生变更，B错误；eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He发生聚变，放出能量，依据质能方程ΔE＝Δmc2确定会发生质量亏损，C错误；eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He聚变反应的方程式可能为eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He，D正确．故选D.2．答案：A解析：微观粒子都具有波粒二象性，故A正确；裂变是较重的原子核分裂成较轻原子核的反应，而该反应是较轻的原子核的聚变反应，故B错误；卢瑟福通过分析α粒子散射试验结果，提出了原子的核式结构模型，查德威克通过α粒子轰击铍核获得碳核的试验发觉了中子，故C错误；依据质量数守恒可得y＝210－4＝206，X中核子个数为206，中子数为206－82＝124，故D错误．故选A.3．答案：C解析：一次β衰变有一个中子变成一个质子，设此衰变过程中要经过x次α衰变和y次β衰变，其衰变方程为eq\o\al(\s\up1(222),\s\do1(86))Rneq\o\al(\s\up1(206),\s\do1(82))Pb＋xeq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋yeq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e，依据质量数守恒和电荷数守恒可得222＝206＋4x，86＝82＋2x－y联立解得x＝4，y＝4即n＝4故C正确．4．答案：C解析：依据核反应方程，电荷数和质量数守恒可知，X为电子eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e，这个电子并非原子核外的电子，而是由原子核内的一个中子变成一个质子加上一个电子而来的(eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))neq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e)，故AB错误；在β衰变的过程中，产物eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(91))Pa能量高不稳定，会自发地向低能级跃迁，辐射出高能光子γ射线，故C正确；原子核的衰变是对大量原子核的统计学规律，对于少量原子核不成立，故D错误．故选C.5．答案：C解析：题图甲中的γ射线是伴随放射性元素的衰变产生的，故A错误；题图乙原子核衰变放出β粒子，是由于发生β衰变产生的，β衰变中生成的电子是一个中子转化为一个质子同时生成一个电子，这种转化产生的电子放射到核外，就是β粒子，但β粒子不是组成原子核的一种粒子，故B错误；γ射线具有较强的穿过本领，题图丙的γ射线测厚装置，若探测器测得的射线越弱，说明金属板厚度越厚，故C正确；半衰期是大量放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，对于少数的放射性原子不能运用，故D错误．故选C.6．答案：B解析：依据电荷数和质量数守恒，X的质子数为1＋1－2＝0，质量数为2＋3－4＝1，可知X为中子，A错误；核聚变的生成物比反应物更稳定，所以eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He比eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H更稳定，B正确；依据爱因斯坦质能方程，可知(m1＋m2－m3－m4)c2为该核聚变释放的能量，结合能指的是由单个核子组成原子核所释放的核能，所以(m1＋m2－m3－m4)c2并不是eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He的结合能，C错误．7．答案：D解析：eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U＋eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))Heq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(93))Np＋2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n不是轻核聚变，故A错误；放射性元素的半衰期由原子核内部自身确定，与外界的物理和化学状态无关，白天时温度上升，eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(94))Pu的半衰期不变，故B错误；Pu的衰变方程为eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(94))PuY＋eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(92))U，依据衰变过程满足质量数和电荷数守恒可知，Y为eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He，故C错误；生成物eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(92))U比eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(94))Pu更稳定，比结合能越大，原子核越稳定，可知eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(94))Pu的比结合能比eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(92))U的比结合能小，故D正确．8．答案：BC解析：半衰期是统计学的概念，对大量的粒子才有意义，故A错误；依据爱因斯坦质能方程，可知核反应中的质量亏损并非质量消逝，而是削减的质量以能量形式辐射出去，故B正确；能级跃迁发生在两个定态之间，氢原子吸取一个光子跃迁到激发态后，在向低能级跃迁时可能放出多种频率的光子，不愿定等于入射光的频率，故C正确；铀核须要中子撞击才能发生核裂变，故D错误．故选BC.9．答案：CD解析：元素的半衰期是由放射性元素本身确定的，与原子所处的物理状态和化学状态均无关，故A错误；依据质量数和电荷数守恒得到X的质子数为90，故B错误；由爱因斯坦质能方程知一个eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(94))Pu衰变成X释放的核能为ΔE＝(m1－m2－m3)c2，故C正确；由半衰期公式可得m余＝m0(eq\f(1,2))eq\f(t,T)＝m0(eq\f(1,2))eq\s\up6(\f(176,88))＝eq\f(1,4)m0，故D正确．故选CD.10．答案：AD解析：π0介子不带电，不受洛伦兹力作用，所以做匀速直线运动，故A正确；依据左手定则可知，π－介子从P点沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B1时，受到的洛伦兹力方向向上，所以π－介子的运行轨迹为PDMCNEP，故B错误；π－介子在整个过程中，在匀强磁场B1中运动两个半圆，即运动一个周期，在匀强磁场B2中运动半个周期，所以t＝eq\f(2πm,B1e)＋eq\f(πm,B2e)，故C错误；由题图可知，π－介子在匀强磁场B1中运动半径是匀强磁场B2中运动半径的一半，依据r＝eq\f(mv,qB)可知，B1＝2B2，故D正确．11．答案：(2)(4)eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))Heq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))Heq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Lieq\o\al(\s\up1(12),\s\do1(6))Ceq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n解析：(1)eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H(2)eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He→eq\o\al(\s\up1(17),\s\do1(8))O＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H(3)eq\o\al(\s\up1(10),\s\do1(5))B＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He(4)eq\o\al(\s\up1(9),\s\do1(4))Be＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He→eq\o\al(\s\up1(12),\s\do1(6))C＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n(5)eq\o\al(\s\up1(56),\s\do1(26))Fe＋eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(57),\s\do1(27))Co＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n其中发觉质子的核反应方程是(2)，发觉中子的核反应方程是(4).12．答案：(1)0和0(2)8.2×10－14缘由见解析解析：(1)发生核反应前后，粒子的质量数和电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数都是0.(2)产生能量是由于质量亏损．两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，则ΔE＝Δmc2，故一个光子的能量为eq\f(ΔE,2)，代入数据得eq\f(ΔE,2)＝8.2×10－14J．正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故只有产生2个光子，此过程才遵循动量守恒定律．13．答案：(1)eq\o\al(\s\up1(18),\s\do1(9))F→eq\o\al(\s\up1(18),\s\do1(8))O＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(1))eeq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(1))e＋eq\o\al(\s\up1