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2019-2020年高中物理 第十九章過關(guān)檢測（含解析）新人教版選修3-5 一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分,在每小題給出的四個選項中,第1~5題只有一項符合題目要求,第6~8題有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分) 1.由原子核的衰變規(guī)律可知(　　) A.放射性元素一次衰變可同時產(chǎn)生α射線和β射線 B.放射性元素發(fā)生β衰變時,新核的化學(xué)性質(zhì)不變 C.放射性元素發(fā)生衰變的快慢不可人為控制 D.放射性元素發(fā)生正電子衰變時,新核質(zhì)量數(shù)不變,核電荷數(shù)增加1 答案:C 解析:一次衰變不可能同時產(chǎn)生α射線和β射線,只可能同時產(chǎn)生α射線和γ射線或β射線和γ射線;原子核發(fā)生衰變后,新核的核電荷數(shù)發(fā)生了變化,故新核(新的物質(zhì))的化學(xué)性質(zhì)應(yīng)發(fā)生改變;發(fā)生正電子衰變,新核質(zhì)量數(shù)不變,核電荷數(shù)減少1。 2.根據(jù)宇宙大爆炸的理論,在宇宙形成之初是“粒子家族”盡顯風(fēng)采的時期,那么在大爆炸之后最早產(chǎn)生的粒子是(　　) A.夸克、輕子、膠子等粒子 B.質(zhì)子和中子等強(qiáng)子 C.光子、中微子和電子等輕子 D.氫核、氘核、氦核等輕核 答案:A 解析:宇宙形成之初產(chǎn)生了夸克、輕子和膠子等粒子,之后又經(jīng)歷了質(zhì)子和中子等強(qiáng)子時代,再之后是自由光子、中微子、電子大量存在的輕子時代,再之后是中子和質(zhì)子組成氘核,并形成氫核的核時代,之后電子和質(zhì)子復(fù)合成氫原子,最后形成恒星和星系,因此A正確,B、C、D的產(chǎn)生都在A之后,故B、C、D錯誤。 3.太陽放出的大量中微子向地球飛來,但實驗測定的數(shù)目只有理論的三分之一,后來科學(xué)家發(fā)現(xiàn)中微子在向地球傳播過程中衰變成一個μ子和一個τ子。若在衰變過程中μ子的速度方向與中微子原來的方向一致,則τ子的運動方向(　　) A.一定與μ子同方向 B.一定與μ子反方向 C.一定與μ子在同一直線上 D.不一定與μ子在同一直線上 答案:C 解析:中微子衰變成μ子和τ子,滿足動量守恒,μ子的速度方向與中微子原來的方向一致,τ子的運動方向必定也在這條直線上,選項C是正確的。 4.(xx天津理綜)下列說法正確的是(　　) A.原子核發(fā)生衰變時要遵守電荷守恒和質(zhì)量守恒的規(guī)律 B.α射線、β射線、γ射線都是高速運動的帶電粒子流 C.氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷只能輻射特定頻率的光子 D.發(fā)生光電效應(yīng)時光電子的動能只與入射光的強(qiáng)度有關(guān) 答案:C 解析:原子核發(fā)生衰變時遵循電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒的規(guī)律,選項A錯誤;γ射線是不帶電的高速光子流,選項B錯誤;由氫原子躍遷規(guī)則可知,原子向基態(tài)躍遷時只能輻射出特定頻率的光子,選項C正確;光電子的最大初動能與入射光的頻率及金屬的種類有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無關(guān),選項D錯誤。 5.某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論,其中的兩個核反應(yīng)方程為 N+Q1C+X+Q2 方程中Q1、Q2表示釋放的能量,相關(guān)的原子核質(zhì)量見下表: 原子核 H He He C N N 質(zhì)量/u 1.007 8 3.016 0 4.002 6 12.000 0 13.005 7 15.000 1 以下推斷正確的是(　　) A.X是He,Q2>Q1　　　　　B.X是He,Q2>Q1 C.X是He,Q2Δm1,故Q2>Q1,D錯誤,B正確。 6.月球土壤里大量存在著一種叫作“氦3He)”的化學(xué)元素,這是熱核聚變的重要原料。科學(xué)家初步估計月球上至少有100萬噸氦3,如果相關(guān)技術(shù)開發(fā)成功,將可為地球帶來取之不盡的能源。關(guān)于“氦3He)”與氘核的聚變,下列說法中正確的是(　　) A.核反應(yīng)方程為HeHHeH B.核反應(yīng)生成物的質(zhì)量將大于反應(yīng)物質(zhì)量 C.氦3He)一個核子的結(jié)合能大于氦4He)一個核子的結(jié)合能 D.氦3He)的原子核與一個氘核發(fā)生聚變將放出能量 答案:AD 解析:根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得核反應(yīng)方程為HeHHeH,A對;根據(jù)比結(jié)合能曲線可知氦3He)一個核子的結(jié)合能小于氦4He)一個核子的結(jié)合能,所以核反應(yīng)中釋放了能量,質(zhì)量發(fā)生虧損,B、C錯,D對。 7.“軌道電子俘獲”是放射性同位素衰變的一種形式,即原子核俘獲一個核外電子,核內(nèi)一個質(zhì)子變?yōu)橹凶?原子核衰變成一個新核,并且放出一個中微子(其質(zhì)量小于電子質(zhì)量且不帶電)。若一個靜止的原子核發(fā)生“軌道電子俘獲”(電子的初動量可不計),則(　　) A.生成的新核與衰變前的原子核質(zhì)量數(shù)相同 B.生成新核的電荷數(shù)增加 C.生成的新核與衰變前的原子核互為同位素 D.生成的新核與中微子的動量大小相等 答案:AD 解析:發(fā)生“軌道電子俘獲”時,一個質(zhì)子變?yōu)橹凶?質(zhì)子與中子的總量不變,所以發(fā)生“軌道電子俘獲”后新核與原核質(zhì)量數(shù)相同,選項A正確;新核質(zhì)子數(shù)減少,故核電荷數(shù)減少,選項B錯誤;新核與原核質(zhì)子數(shù)不同,不能稱它們互為同位素,選項C錯誤;以靜止原子核及被俘獲電子為系統(tǒng),系統(tǒng)動量守恒,系統(tǒng)初動量為零,所以生成的新核與中微子的動量大小相等,方向相反,選項D正確。 8.下列說法正確的是(　　) AHe是α衰變方程 BHe+γ是核聚變反應(yīng)方程 CThHe是核裂變反應(yīng)方程 DHeAln是原子核的人工轉(zhuǎn)變方程 答案:BD 解析:原子核放出α粒子是衰變,A項不是α衰變,C項是α衰變,A、C兩項都錯誤。本題B、D兩項正確。 二、填空題(每小題10分,共20分,把答案填在相應(yīng)的橫線上) 9.碘131核不穩(wěn)定,會發(fā)生β衰變,其半衰期為8天。 (1)碘131核的衰變方程I→　　　(衰變后的元素用X表示)。 (2)經(jīng)過　　　　天有75%的碘131核發(fā)生了衰變。 答案:(1e　(2)16 解析:(1)衰變過程遵循核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒,有 I→e。 (2)根據(jù)半衰期的定義可知,經(jīng)2個半衰期的時間即16天,共有的碘發(fā)生了衰變。 10.一個中子與某原子核發(fā)生核反應(yīng),生成一個氘核,其核反應(yīng)方程式為　　　　。該反應(yīng)放出的能量為Q,則氘核的比結(jié)合能為　　　　。 答案H　 解析:設(shè)某原子核的質(zhì)量數(shù)為x,核電荷數(shù)為y,根據(jù)核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)均守恒可得:x+1=2,0+y=1,聯(lián)立兩式解得:x=1,y=1,該原子核為質(zhì)子,核反應(yīng)方程式為H。核反應(yīng)放出能量為Q時, H的比結(jié)合能為。 三、計算題(每小題16分,共32分) 11.回旋加速器在核科學(xué)、核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,有力地推動了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)今醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備PET/CT堪稱“現(xiàn)代醫(yī)學(xué)高科技之冠”,它在醫(yī)療診斷中,常利用能放射正電子的同位素碳11作示蹤原子。碳11是由小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氮14獲得,同時還產(chǎn)生另一粒子,試寫出核反應(yīng)方程。若碳11的半衰期τ為20 min,經(jīng)2.0 h剩余碳11的質(zhì)量占原來的百分之幾?(結(jié)果取兩位有效數(shù)字) 答案He　1.6% 解析:核反應(yīng)方程為 He 設(shè)碳11原有質(zhì)量為m0,經(jīng)過t=2.0 h剩余的質(zhì)量為m,根據(jù)半衰期定義有 =(=(≈1.6%。 12.天文學(xué)家測得銀河系中氦的含量約為25%,有關(guān)研究表明,宇宙中氦生成的途徑有兩種:一是在宇宙誕生后3分鐘左右生成的;二是在宇宙演化到恒星誕生后,由恒星內(nèi)部氫核聚變反應(yīng)生成的。 (1)把輕核聚變反應(yīng)簡化為4個氫核H)聚變成氦核He),同時放出兩個正電子e)和兩個中微子(ν),請寫出氫核聚變反應(yīng)的方程式,并計算一次反應(yīng)釋放的能量。 (2)研究表明,銀河系的年齡約為t=3.81017s,每秒鐘銀河系產(chǎn)生的能量約為11037J(即P=11037 J/s),現(xiàn)假定該能量全部來自于上述輕核聚變反應(yīng),試估算銀河系中氦的質(zhì)量(最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。 (3)根據(jù)你的估算結(jié)果,對銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷。 〔可能用到的數(shù)據(jù):銀河系質(zhì)量為M=31041 kg,原子質(zhì)量單位1 u=1.6610-27 kg,1 u相當(dāng)于1.510-10 J的能量,電子質(zhì)量Me=0.000 5 u,氦核質(zhì)量Mα=4.002 6 u,氫核質(zhì)量MH=1.007 8 u,中微子(ν)質(zhì)量為零。〕 答案:(1)He+e+2ν　4.210-12 J　(2)61039 kg　(3)宇宙誕生后不久產(chǎn)生的 解析:(1)核反應(yīng)方程式:He+e+2ν 其質(zhì)量虧損為Δm=4MH-Mα-2Me=0.028 11 u 所以一次反應(yīng)釋放的能量 ΔE=Δmc2=0.028 111.510-10 J =4.210-12 J。 (2)銀河系中氦的質(zhì)量m=Mα=61039 kg。 (3)銀河系中氦的質(zhì)量占銀河系質(zhì)量的百分比 k=100%=2% 顯然k=2%<25% 所以銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久產(chǎn)生的。