物理选修3-5教科版全套讲义第三章原子核章末检测3

章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分．其中1～7题为单项选择题，8～10题为多项选择题)1．关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是()A．α射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透力最强B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有较弱的穿透能力C．γ射线一般伴随着α射线或β射线产生，它的穿透能力最强D．γ射线是电磁波，它的穿透能力最弱答案C解析α射线是原子核发生α衰变放出的氦核流，它的电离能力强，但穿透能力弱；β射线也是原子核发生β衰变放出的电子流，具有较强的电离能力和穿透能力；γ射线是一种电磁波，一般伴随着α射线或β射线产生，它的穿透能力强，电离能力弱．故答案为C.2．贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是()A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eB．23592U＋eq\o\al(1,0)n→13153I＋10339Y＋2eq\o\al(1,0)nC.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n答案A解析原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化叫作原子核的衰变，只有选项A符合．选项B是核裂变反应．选项D是人工核转变反应，选项C是核聚变反应．3．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性知识的说法中正确的是()A．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱B．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核C.eq\o\al(238,92)U衰变成eq\o\al(206,82)Pb要经过8次β衰变和8次α衰变D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的答案D解析β射线是高速电子流，不是电磁波，其穿透本领也没有γ射线强，选项A错；半衰期只具有统计意义，对少数粒子不适用，选项B错；eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(206,82)Pb＋xeq\o\al(4,2)He＋yeq\o\al(0,－1)e，根据质量数和电荷数守恒有238＝206＋4x,92＝82＋2x－y，可解得x＝8，y＝6，所以要经过8次α衰变和6次β衰变，选项C错；放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内中子转化为质子时产生的，选项D正确．4．根据爱因斯坦的研究成果，物体的能量和质量的关系是E＝mc2，这一关系叫爱因斯坦质能方程．质子的质量为mp，中子的质量为mn，氦核的质量为mα，下列关系式正确的是()A．mα＝(2mp＋2mn) B．mα<(2mp＋2mn)C．mα>(2mp＋2mn) D．以上关系式都不正确答案B解析由核反应方程2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He知，核子结合成原子核时要放出能量，即有质量亏损，故选B.5.eq\o\al(10,5)B俘获1个α粒子，生成eq\o\al(13,7)N，放出x粒子，而eq\o\al(13,7)N是不稳定的，它放出y粒子变成eq\o\al(13,6)C，那么x粒子和y粒子分别为()A．中子和正电子 B．中子和电子C．质子和正电子 D．质子和中子答案A解析根据题意，写出该核反应的方程式为eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(13,7)N＋x，eq\o\al(13,7)N→eq\o\al(13,)6C＋y，由核反应中的电荷数和质量数守恒分别得x、y的电荷数、质量数为Zx＝5＋2－7＝0，Ax＝10＋4－13＝1，Zy＝7－6＝1，Ay＝13－13＝0，因此，x为中子，y为正电子．6．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是()A．核反应方程是eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋γB．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波长λ＝eq\f(h,m1＋m2－m3c2)答案B解析根据核反应过程质量数守恒和电荷数守恒可知，得到的氘核为eq\o\al(2,1)H，故A错误；聚变反应过程中辐射一个γ光子，质量减少Δm＝m1＋m2－m3，故B正确；由质能方程知，辐射出的γ光子的能量为E＝Δmc2＝(m2＋m1－m3)c2，故C错误；由c＝λν及E＝hν得λ＝eq\f(h,m1＋m2－m3c)，故D错误．7．钍核eq\o\al(232,90)Th经过6次α衰变和4次β衰变后变成铅核，则()A．铅核的符号为eq\o\al(208,82)Pb，它比eq\o\al(232,90)Th少8个中子B．铅核的符号为eq\o\al(204,78)Pb，它比eq\o\al(232,90)Th少16个中子C．铅核的符号为eq\o\al(208,82)Pb，它比eq\o\al(232,90)Th少16个中子D．铅核的符号为eq\o\al(220,78)Pb，它比eq\o\al(232,90)Th少12个中子答案C解析设铅的质量数为M，核电核数为Z，则由质量数守恒可得：M＝232－6×4＝208.由电荷数守恒可得：Z＝90－6×2＋4×1＝82.则铅的中子数＝208－82＝126，钍的中子数＝232－90＝142.所以铅核的中子数比钍核中子数少16个．C对．8．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法符合历史事实的是()A．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核B．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素C．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子D．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷答案BD解析卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型，发现了原子中心有一个核，A、C两项错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋和镭两种新元素，并因此获得了诺贝尔奖，B项正确；汤姆逊通过研究阴极射线，发现了电子，并测出了电子的比荷，D项正确．9．正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素eq\o\al(15,8)O注入人体，eq\o\al(15,8)O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像．则根据PET原理判断下列表述正确的是()A.eq\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→2γC．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答案ABC解析由题意知A、B正确，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．10．月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3(eq\o\al(3,2)He)”的化学元素，这是热核聚变的重要原料，科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源．关于“氦3(eq\o\al(3,2)He)”与氘核的聚变，下列说法中正确的是()A．核反应方程为eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)HB．核反应生成物的质量将大于反应物的质量C．氦3(eq\o\al(3,2)He)一个核子的结合能大于氦4(eq\o\al(4,2)He)一个核子的结合能D．氦3(eq\o\al(3,2)He)的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量答案AD解析根据电荷数守恒和质量数守恒可得核反应方程为eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,1)H，A对；根据平均结合能曲线可知氦3(eq\o\al(3,2)He)一个核子的结合能小于氦4(eq\o\al(4,2)He)一个核子的结合能，所以核反应中释放了能量，发生质量亏损，B、C错，D对．二、填空题(本题共2小题，共12分)11．(6分)在下列描述核过程的方程中，属于α衰变的是__________，属于β衰变的是__________，属于裂变的是_____________，属于聚变的是______________．(填正确答案标号)A.eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)eB.eq\o\al(32,15)P→eq\o\al(32,16)S＋eq\o\al(0,－1)eC．23892U→23490Th＋eq\o\al(4,2)HeD.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HE．23592U＋eq\o\al(1,0)n→14054Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋2eq\o\al(1,0)nF.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n答案CABEF解析α衰变是原子核自发地放射出α粒子的核衰变过程，选C；β衰变是原子核自发地放射出β粒子的核衰变过程，选A、B；重核裂变选E；轻核聚变选F.12．(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1.60×10－19C答案11.60×10－19解析质子的质量数为1，带电荷量为1.60×10－19C，所以反质子的质量数为1，带电荷量也为1.60×10－19三、计算题(本题共4小题，共38分)13．(8分)放射性同位素eq\o\al(14,)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后，会形成eq\o\al(14,6)C，eq\o\al(14,6)C很不稳定，易发生衰变，其半衰期为5730年，衰变时会放出β射线，试写出有关核反应方程；(2)若测得一古生物遗骸中eq\o\al(14,6)C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)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋eq\o\al(1,1)H，eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)C＋eq\o\al(0,－1)e，(2)依题意eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))n＝eq\f(12.5,100)＝0.125，解得n＝3，则t＝5730年×3＝17190年．14．(8分)已知氘核的质量mD＝3.3446×10－27kg.如果用入射光子照射氘核使其分为质子和中子，质子质量mp＝1.6726×10－27kg，中子质量mn＝1.6749×10－答案3.94×1020Hz解析氘核分为质子和中子，增加的质量为Δm＝mp＋mn－mD＝(1.6726＋1.6749－3.3446)×10－27＝0.0029×10－27kg吸收的入射光子的能量为E＝Δmc2＝0.0029×10－27×(3×108)2J＝2.61×10－13J.由公式E＝hν知，入射光子的频率为ν＝eq\f(E,h)＝eq\f(2.61×10－13,6.63×10－34)Hz≈3.94×1020Hz.15．(10分)一静止的质量为M的镍核(eq\o\al(63,28)Ni)发生β衰变，放出一个速度为v0，质量为m的β粒子和一个反冲铜核，若镍核发生衰变时释放的能量全部转化为β粒子和铜核的动能．求此衰变过程中的质量亏损(亏损的质量在与粒子质量相比时可忽略不计)．答案eq\f(Mmv\o\al(2,0),2M－mc2)解析设衰变后铜核的速度为v，由动量守恒mv0＝(M－m)v①由能量守恒ΔE＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋eq\f(1,2)(M－m)v2②由质能方程ΔE＝Δmc2③解得Δm＝eq\f(Mmv\o\al(2,0),2M－mc2).16．(12分)用速度几乎是零的慢中子轰击静止的硼核(eq\o\al(10,5)B)，产生锂核(eq\o\al(7,3)Li)和α粒子．已知中子质量mn＝1.008665u，硼核质量mB＝10.01677u，锂核质量mLi＝7.01822u，α粒子质量mα＝4.00260u.(1)写出该反应的