2024-2025学年高中物理学业质量标准检测19含解析新人教版选修3-5

PAGE7-第十九章学业质量标准检测本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(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1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．(2024·广西省来宾市高二年级调研)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一。下列核反应方程及其表述都正确的是(C)A．eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,1)H是原子核的人工转变 B．eq\o\al(19,9)F＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(4,2)He是α衰变C．eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋γ是核聚变反应 D．eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋3eq\o\al(1,0)n是核裂变反应解析：A方程书写错误，故A错误；B方程是人工转变方程，故B错误；C方程是核聚变反应，故C正确；D方程书写错误，故D错误。2．如图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面对里。以下推断可能正确的是(D)A．a、b为β粒子的径迹 B．a、b为γ粒子的径迹C．c、d为α粒子的径迹 D．c、d为β粒子的径迹解析：γ射线是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项B错误；α粒子为氦核带正电，由左手定则知向上偏转，选项A、C错误；β粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项D正确。3．由下图可得出结论(C)A．质子和中子的质量之和小于氘核的质量B．质子和中子的质量之和等于氘核的质量C．氘核分解为质子和中子时要汲取能量D．质子和中子结合成氘核时要汲取能量解析：该反应是吸能反应，所以两个核子质量之和大于氘核的质量。4．我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上领先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是(A)A．eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n B．eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HC．eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n D．eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n解析：A是氢元素的两种同位素氘和氚聚变成氦元素的核反应方程，B是用α粒子轰击氮原子核发觉质子的核反应方程，C属于原子核的人工转变，D属于重核的裂变，因此只有A符合要求。5．(2024·吉林省白城一中高二下学期期末)下列四幅图分别对应着四种说法，其中正确的是(B)A．氢原子辐射出一个光子后，电势能增大，动能减小B．依据α、β、γ射线的特点可知，射线1是α射线，射线2是β射线，射线3是γ射线C．自然放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素确定，跟所处的化学状态和外部条件有关D．原子弹爆炸属于重核的裂变，其反应方程可以有eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)n解析：一个氢原子放出光子，原子能量减小，依据eq\f(ke2,r2)＝eq\f(mv2,r)，得：eq\f(1,2)mv2＝eq\f(ke2,2r)，电子的动能增大，电势能减小，故A错误；三种射线的穿透本事不同，依据α、β、γ射线的特点可知，射线1的穿透本事最弱，是α射线，射线3的穿透本事最强，是γ射线，射线2是β射线，故B正确；自然放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素确定，跟所处的化学状态和外部条件无关，故C错误；重核的裂变是重核俘获一个慢中子后才能发生的，所以核反应方程有：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Br＋3eq\o\al(1,0)n，故D错误。6．(2024·福建省上杭县一中高二下学期检测)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：eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(12,6)C→eq\o\al(13,7)N＋Q1eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(15,7)N→eq\o\al(12,6)C＋X＋Q2方程式中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核eq\o\al(1,1)Heq\o\al(3,2)Heeq\o\al(4,2)Heeq\o\al(12,6)Ceq\o\al(13,7)Neq\o\al(15,7)N质量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001以下推断正确的是(B)A．X是eq\o\al(3,2)He，Q2>Q1 B．X是eq\o\al(4,2)He，Q2>Q1C．X是eq\o\al(3,2)He，Q2<Q1 D．X是eq\o\al(4,2)He，Q2<Q1解析：本题主要考查核反应方程及质能方程问题，由电荷数守恒及质量数守恒可知X应为eq\o\al(4,2)He，所以A、C错误；由质量亏损多少可知Q2>Q1，所以B正确，D错误。7．(2024·云南省云天化中学高二春季开学试题)用中子轰击eq\o\al(235,92)U原子核，发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→X＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)n，则以下说法中正确的是(CD)A．X原子核中含有84个中子B．反应生成物的总结合能比eq\o\al(235,92)U原子核的结合能小C．X原子核中核子的平均质量比eq\o\al(235,92)U原子核中核子的平均质量小D．X原子核中核子的比结合能比eq\o\al(235,92)U原子核中核子的比结合能大解析：依据电荷数守恒、质量数守恒知，X的质量数为140，电荷数为54，则中子数为86，故A错误；在裂变的过程中，有能量释放，则反应生成物的总结合能比eq\o\al(235,92)U原子核的结合能大，故B错误；X原子核属于中等核，则原子核中核子的平均质量比eq\o\al(235,92)U原子核中核子的平均质量小，原子核的比结合能较大，故CD正确。8．(2024·上海中学东校高二下学期期中)已知自然放射现象放出α、β、γ三种射线。下列说法正确的是(BC)A．α、β、γ三种射线分别是氦原子核、电子和中子B．三种射线中α射线电离作用最强、γ射线穿透实力最强C．α射线轰击氮原子核可以产生质子，核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HD．三种射线在真空中传播速度都是光速解析：α、β、γ三种射线分别是氦核、电子、电磁波，故A错误；三种射线中γ射线速度最快、α射线电离作用最强、γ射线穿透实力最强，故B正确；α射线轰击氮原子核可以产生质子，核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，故C正确；α射线在真空中传播速度为0.1倍的光速，β射线在真空中传播速度为0.9倍的光速，γ射线在真空中传播速度为光速，故D错误。9．14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700年。已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变；生命活动结束后，14C的比例持续削减，现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是(AC)A．该古木的年头距今约5700年B．12C、13C、14C具有相同的中子数C．14C衰变为14N的过程中放出β射线D．增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变解析：因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年头距今约为5700年，选项A正确；12C、13C、14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项B错误；依据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即发出β射线，选项C正确；外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项D错误。10．(2024·浙江省宁波市高二下学期期末)下列四幅图的有关说法中正确的是(BD)A．甲图中，球m1以速度v碰静止球m2，若两球质量相等，碰后m2的速度肯定为vB．乙图中，在光颜色保持不变的状况下，入射光越强，饱和光电流越大C．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由α粒子组成D．丁图中，链式反应属于重核的裂变解析：甲图中，两球碰撞过程动量守恒，碰撞过程机械能不增加，假如两球质量相等，则碰撞后m2的速度不大于v，故A错误；乙图中，图中光的颜色保持不变的状况下，光照越强，光电子数目越多，则饱和光电流越大，故B正确；丙图中，由左手定则可知，甲带正电，则甲射线由α粒子组成，乙不带电，射线乙是γ射线，丙射线粒子带负电，则丙射线由电子组成，故C错误；图丁中链式反应属于重核裂变，故D正确。第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题，共14分。把答案干脆填在横线上)11．(6分)潮汐能属于无污染能源，但能量的转化率较低，相比之下，核能是一种高效的能源。(1)在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和平安壳(见图甲)。结合图乙可知，平安壳应当选用的材料是__混凝土__。(2)核反应堆中的核废料具有很强的放射性，目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中，然后(D)A．沉入海底 B．放至沙漠C．运到月球 D．深埋地下(3)图丙是用来监测工作人员受到辐射状况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以推断工作人员受到何种辐射。当胸章上1mm铝片和3mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图乙分析工作人员受到了__β__射线的辐射；当全部照相底片被感光时，工作人员受到了__γ(或β和γ)__射线的辐射。12．(8分)(1)在核反应eq\o\al(1,0)n＋X→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He＋ΔE过程中，X是未知核。由核反应学问可以确定X核为__eq\o\al(6,3)Li__。若eq\o\al(1,0)n、X核、eq\o\al(3,1)H和eq\o\al(4,2)He的静止质量分别为m1、mX、m3和m4，则ΔE的值为__[m1＋mX－(m3＋m4)]c2__。(2)核能、风能等新能源是近年来能源发展的重点方向之一，与煤、石油等传统能源相比较，核能具有的优点是__核裂变产生的能源比运用煤和石油更加清洁、产能更多__，缺点是__核裂变反应造成的核废料具有放射性，难处理；建立成本高__。(3)有一座城市，常常受到大风和风沙的侵扰。为了合理运用新能源，安排建立风能发电站或太阳能发电站。请用物理学学问，指出建立__风能发电站__类型的发电站更合适，理由是__在运用风能发电时，依据能量守恒学问，风能一方面转化为电能，另一方面可以减弱风速，减小对城市的破坏__。解析：(1)核反应方程遵循电荷数守恒、质量数守恒，由此可推断X核为eq\o\al(6,3)Li，核反应后的质量亏损Δm＝m1＋mX－(m3＋m4)所以ΔE＝Δmc2＝[m1＋mX－(m3＋m4)]c2(2)优点：核裂变产生的能源比运用煤和石油更加清洁、产能更多。缺点：核裂变反应造成的核废料具有放射性，难处理；建立成本高。(3)建风能发电站比较合理理由：在运用风能发电时，依据能量守恒学问，风能一方面转化为电能，另一方面可以减弱风速，减小对城市的破坏。三、论述·计算题(共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最终答案不能得分，有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位)13．(10分)一小瓶含有放射性同位素的液体，它每分钟衰变6000次，若将它注射到一位病人的血管中，15h后从该病人身上抽取10mL血液，测得血样每分钟衰变2次。已知这种同位素的半衰期为5h，此病人全身血液总量为多少L。答案：3.75解析：两次测量的时间间隔为15h，即3个半衰期。第一次测量时每分钟衰变6000次，3个半衰期后，每分钟衰变次数应为eq\f(6000,23)＝750(次)，现10mL血液中每分钟衰变2次，故血液总量应是eq\f(750,2)×10mL＝3750mL＝3.75L。14．(11分)(2024·江苏省启东市高二下学期调研)一个静止的铀核(eq\o\al(238,)92U)衰变成钍核(eq\o\al(234,)90Th)时，放出一个α粒子。(1)写出铀核发生衰变的核反应方程；(2)假设反应中释放出的核能E全部转化为钍核和α粒子的动能，钍核的质量为M，α粒子的质量为m，则钍核和α粒子的动能各为多大？(3)衰变过程一般都有γ光子放出。一个高能γ光子经过重核旁边时，在原子核场的作用下，能产生一对正负电子，已知电子质量me＝9.1×10－31kg，光在真空中的传播速度c＝3.0×108m/s，请写出相应的核反应方程，并计算一个高能γ光子的能量至少多大。答案：(1)eq\o\al(238,)92U→eq\o\al(234,)90Th＋eq\o\al(4,2)He(2)Ek＝eq\f(m,m＋M)E，Ekα＝eq\f(M,m＋M)E(3)γ→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(0,1)e1.638×10－13J解析：(1)铀核发生衰变的核反应方程为eq\o\al(238,)92U→eq\o\al(234,)90Th＋eq\o\al(4,2)He；(2)由衰变过程动量守恒得0＝P－Pα，依据能量转化及守恒得E＝Ek＋Ekα；又Ek＝eq\f(P2,2M)，Ekα＝eq\f(P\o\al(2,α),2m)，则Ek∶Ekα＝m∶M，解得Ek＝eq\f(m,m＋M)E，Ekα＝eq\f(M,m＋M)E；(3)核反应方程为γ→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(0,1)e，E＝2mec2＝2×9.1×10－31×(3×108)2J＝1.638×10－13J。15．(12分)静止在匀强磁场中的eq\o\al(6,3)Li核俘获一个运动方向垂直于磁场速度大小为7.7×104m/s的中子，若发生核反应后只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核(eq\o\al(4,2)He)。反应前后各粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，核与另一种未知新粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为40∶3。则：(1)写出此核反应的方程式；(2)求产生的未知新粒子的速度。答案：(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H(2)1×103m/s方向与中子速度方向相反解析：(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H(2)设中子(eq\o\al(1,0)n)、氦核(eq\o\al(4,2)He)、氚核(eq\o\al(3,1)H)的质量分别为m1、m2、m3，速度分别为v1、v2、v3，由动量守恒定律得：m1v1＝m2v2＋m3v3设粒子做匀速圆周运动的半径为r，由qvB＝meq\f(v2,r)，得r＝eq\f(mv,qB)因eq\f(r2,r3)＝eq\f(40,3)，可得：v2＝20v3由径迹图像可知v2与v1同向，v3与v1反向，即m1v1＝20m2v3－m3v3得v3＝1×103m/s，方向与中子速度方向相反16．(13分)1996年清华高校和香港高校的学生合作研制了太阳能汽车，该车是以太阳能电池将所接受的太阳光能转化为电能而供应应电动机来驱动的。已知车上太阳能电池接收太阳光能的板面面积为8m2，正对太阳能产生120V的电压，并对车上的电动机供应10A的电流，电动机的直流电阻为4Ω