2019-2020年高中物理第3章原子核與放射性章末檢測魯科版選修

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?2019-2020年高中物理第3章原子核與放射性章末檢測魯科版選修一、選擇題(本題共10小題,每小題5分,共50分.其中1~4題為單項選擇題,5~10題為多項選擇題)1.放射性同位素釷232經α、β衰變會生成氡,其衰變方程為Th→Rn+xα+yβ,其中(  )A.x=1,y=3 B.x=2,y=3C.x=3,y=1 D.x=3,y=2答案 D解析 由衰變規律可知,β衰變不影響質量數,所以質量數的變化由α衰變的次數決定,由Th變為Rn,質量數減少了232-220=12,每一次α衰變質量數減少4,因此α衰變次數為3次;3次α衰變電荷數減少了3×2=6個,而現在只減少了90-86=4個,所以有2次β衰變(每次β衰變增加一個電荷數),故x=3,y=2,故選D.2.14C測年法是利用14C衰變規律對古生物進行年代測定的方法.若以橫坐標t表示時間,縱坐標m表示任意時刻14C的質量,m0為t=0時14C的質量.下面四幅圖中能正確反映14C衰變規律的是(  )答案 C解析 衰變過程中每經過一個半衰期,質量減少為原來的一半,故質量減少得越來越慢,選項C正確.3.原子核A發生一次α衰變后變為原子核X,原子核B發生一次β衰變后變為原子核Y,已知原子核A和原子核B的中子數相同,則兩個生成核X和Y的中子數以及a、b、c、d的關系可能是(  )A.X的中子數比Y多1B.X的中子數比Y少3C.如果a-d=2,則b-c=3D.如果a-d=2,則b-c=1答案 C解析 原子核發生一次α衰變,其質子數和中子數都減少2,發生一次β衰變,其質子數增加1,而中子數減少1,由A、B中子數相同可得a+4-(b+2)=d-(c-1),即a-b+2=d-c+1,故C對,A、B、D錯.4.由中國提供永磁體的阿爾法磁譜儀如圖1所示,它曾由航天飛機攜帶升空,將其安裝在阿爾法國際空間站中,主要使命之一是探索宇宙中的反物質.所謂的反物質即質量與正粒子相等,帶電荷量與正粒子相等但電性相反,例如反質子即為H,假若使一束質子、反質子、α粒子和反α粒子組成的射線,以相同速度通過OO′進入勻強磁場B2而形成圖1中的4條徑跡,則(  )圖1A.1、2是正粒子徑跡 B.3、4為反粒子徑跡C.2為反α粒子徑跡 D.4為反α粒子徑跡答案 C解析 由左手定則判定質子、α粒子受到洛倫茲力向右偏轉;反質子、反α粒子向左偏轉,故選項A、B、D錯誤;進入勻強磁場B2的粒子具有相同的速度,由偏轉半徑r=知,反α粒子、α粒子在磁場中的半徑大,故選項C正確.5.在人類對微觀世界進行探索的過程中,科學實驗起到了非常重要的作用.下列說法符合歷史事實的是(  )A.貝克勒爾通過對天然放射現象的研究,發現了原子中存在原子核B.皮埃爾·居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素C.盧瑟福通過α粒子散射實驗證實了在原子核內部存在質子D.湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中偏轉的實驗,發現了陰極射線是由帶負電的粒子組成的,并測出了該粒子的比荷答案 BD解析 盧瑟福通過α粒子散射實驗建立了原子核式結構模型,發現了原子中心有一個核,A、C兩項錯誤;皮埃爾·居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙和鐳兩種新元素,并因此獲得了諾貝爾獎,B項正確;湯姆孫通過研究陰極射線,發現了電子,并測出了電子的比荷,D項正確.6.關于天然放射性,下列說法正確的是(  )A.所有元素都可能發生衰變B.放射性元素的半衰期與外界的溫度-省略部分-用人工方法獲得放射性同位素,其核反應方程應為________________________________________________________________________.答案 盧瑟?!+He―→O+H查德威克 Be+He―→C+n約里奧·居里夫婦 Al+He―→P+n,P―→Si+e12.(7分)兩個放射性元素樣品A和B,質量均為64 g,當A有的原子核發生衰變時,B恰好有的原子核發生了衰變,則A和B的半衰期之比TA∶TB=________;若經過36天樣品A剩下的質量為1 g,則樣品B的半衰期為________,樣品B剩下的質量為________.答案 3∶2 4天  g解析 本題考查半衰期的相關計算,意在考查考生的分析、推理能力.由半衰期的定義可知N=N0(),由題意知=4,=6,所以A和B的半衰期之比TA∶TB=3∶2;同理,由m=m0()知TA=6天,所以TB=4天,此時樣品B剩下的質量為64×()9 g= g.三、計算題(本題共3小題,共37分)13.(10分)回旋加速器在核科學、核技術、核醫學等高新技術領域得到了廣泛應用,有力地推動了現代科學技術的發展.當今醫學影像診斷設備PET/CT堪稱“現代醫學高科技之冠”,它在醫療診斷中,常利用能放射正電子的同位素碳11作示蹤原子.碳11由小型回旋加速器輸出的高速質子轟擊氮14獲得,同時還產生另一粒子,試寫出核反應方程.若碳11的半衰期為20 min,經2.0 h剩余碳11的質量占原來的百分之幾?(結果取兩位有效數字)答案 N+H―→C+He 1.6%解析 核反應方程為N+H―→C+He設碳11原有質量為m0,經過t=2.0 h剩余的質量為m1,根據半衰期的計算式有==≈1.6%.14.(13分)放射性同位素6C被考古學家稱為“碳鐘”,它可用來斷定古生物的年代,此項研究獲得1960年諾貝爾化學獎.(1)宇宙射線中高能量的中子碰到空氣中的氮原子后,會形成C,C很不穩定,易發生衰變,其半衰期為5 730年,衰變時會放出β射線,試寫出有關核反應方程;(2)若測得一古生物遺骸中C含量只有活體中的12.5%,則此遺骸的年代約有多少年?答案 (1)見解析(2)17 190年解析 (1)N+n―→C+H,C―→C+e,(2)依題意n==0.125,解得n=3,則t=5 730年×3=17 190年.15.(14分)如圖3甲所示,靜止在勻強磁場中的Li核俘獲一個速度為v0=7.7×104 m/s的中子而發生核反應,即Li+n―→H+He,若已知He的速度v2=2.0×104 m/s,其方向與反應前中子速度方向相同,試求:圖3(1)H的速度大小和方向;(2)在圖乙中,已畫出并標明兩粒子的運動軌跡,請計算出軌道半徑之比;(3)當He旋轉三周時,粒子H旋轉幾周?答案 (1)1.0×103 m/s,方向與v0的方向相反(2)3∶40 (3)2周解析 (1)反應前后動量守恒:m0v0=m1v1+m2v2(v1為氚核速度,m0、m1、m2分別代表中子、氚核、氦核質量)代入數值可解得:v1=-1.0×103 m/s,方向與v0的方向相反.(2)H和He在磁場中均受洛倫茲力,做勻速圓周運動的半徑之比r1∶r2=∶=3∶40.(3)H和He做勻速圓周運動的周期之比T1∶T2=∶=3∶2所以它們的旋轉周數之比n1∶n2=T2∶T1=2∶3,即He旋轉三周,H旋轉2周.
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