最新人教版高中物理选修3-5第十九章同步测试题及答案
高中物理人教版 选修3-5 第十九章 原子核 1.原子核的组成
高中物理人教版选修3-5 第十九章原子核 1.原子核的组成选择题人类认识原子核的复杂结构并进行研究从(? )A．发现电子开始的B．发现质子开始的C．进行α粒子散射实验开始的D．发现天然放射现象开始的【答案】D【解析】自从贝可勒尔发现天然放射现象，科学家对放射性元素及射线的组成、产生的原因等进行了大量研究，逐步认识到原子核的复杂结构，故D正确，A、B、C错误。
选择题关于质子与中子，下列说法错误的是(? )A．原子核由质子和中子构成B．质子和中子统称为核子C．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在D．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在【答案】D【解析】原子核内存在质子和中子，中子和质子统称为核子，卢瑟福只发现了质子，以后又预言了中子的存在。
选择题如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是(? )A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线【答案】C【解析】α带正电，β带负电，γ不带电，γ射线在磁场中一定不偏转，②⑤为γ射线；如左图所示的电场中，α射线向右偏，β射线向左偏，①为β射线，③为α射线；在如右图所示磁场中，由左手定则判断，α射线向左偏，β射线向右偏，即④为α射线，⑥为β射线，故正确选项是C。
选择题原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是(? )A．原子核中，有质子、中子，还有α粒子B．原子核中，有质子、中子，还有β粒子C．原子核中，有质子、中子，还有γ粒子D．原子核中，只有质子和中子【答案】D【解析】在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α粒子的来源．说到底它仍是由质子和中子组成的，不能据此认为它是原子核的组成部分．原子核里是没有电子的，但中子可以转化成质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子．原子核发生衰变后处于高能级，在回到低能级时多余的能量以γ粒子的形式辐射出来，形成γ射线．故原子核里也没有γ粒子．选择题天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知(? )A．②来自于原子核外的电子B．①的电离作用最强，是一种电磁波C．③的电离作用较强，是一种电磁波D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子【答案】D【解析】衰变的射线均来自于核内，A错；从图中可看出，一张纸能挡住①射线，则①射线一定是α射线，其贯穿本领最差，电离能力最强，但不是电磁波，而是高速粒子流，B错；铝板能挡住②，而不能挡住③，说明③一定是γ射线，其电离能力最弱，贯穿本领最强，是一种电磁波，属于原子核内以能量形式释放出来的以光速运行的高能光子，D对．选择题一个原来静止的原子核，辐射出α粒子，它的两个产物在垂直于它们速度方向的匀强磁场中运动，它们的轨迹和运动方向(图中用箭头表示)可能是下图中哪一个(下图中半径大小没有按比例画)(? )【答案】D【解析】由于发生的是α衰变，产生物是两个带正电的粒子，根据动量守恒Mv1＋mvα＝0知这两个新核的运动方向相反，受到的洛伦兹力方向相反，即轨迹应该是外切圆，再利用左手定则，判断洛伦兹力方向，可知选项D是正确的．选择题如图所示，某种元素的不同同位素的原子核内的中子数N与原子核质量数A的关系是(? )【答案】C【解析】元素的不同同位素的原子核内质子数是一定的，只是中子数不同，设质子数为Q，则N＋Q＝A，故N＝AQ，Q是定值，故选C.选择题一个原子核为，关于这个原子核，下列说法中正确的是(? ) A．核外有83个电子，核内有127个质子B．核外有83个电子，核内有83个质子C．核内有83个质子，127个中子D．核内有210个核子【答案】CD【解析】根据原子核的表示方法得质子数为83，质量数为210，故中子数为21083＝127个，而质子和中子统称核子，故核子数为210个，因此C、D项正确．由于不知道原子的电性，就不能判断核外电子数，故A、B项不正确．填空题一置于铅盒中的放射源发射出的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线．【答案】γβ【解析】在三种射线中，α射线带正电，穿透能力最弱，γ射线不带电，穿透能力最强；β射线带负电，穿透能力一般，综上所述，结合题意可知，a射线应为γ射线，b射线应为β射线．填空题现在，科学家正在设法探寻“反物质”。
高中物理第十九章原子核第7、8节核聚变粒子和宇宙解析版新人教版选修3_5
核聚变粒子和宇宙1．核聚变(1)定义：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做聚变。
聚变后比结合能增加，因此反应中会释放能量。
(2)发生条件：轻核聚变必须在温度达到几百万开尔文时，才可以发生，因此又叫热核反应。
聚变一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去。
(3)实例：①热核反应主要应用在核武器上，如氢弹；②热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反射堆；③典型的核聚变：一个氘核和一个氚核的聚变，21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV，该反应平均每个核子放出的能量比裂变反应平均每个核子放出的能量大3～4倍。
2．受控热核反应(1)聚变与裂变相比有很多优点：①轻核聚变产能效率高；②地球上聚变燃料的储量丰富；③轻核聚变更为安全、清洁。
(2)实现核聚变的方法：①难点：地球上没有任何容器能够经受几百万开尔文的高温；②方案：科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束，环流器是目前性能最好的一种磁约束装置。
[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．我国一些核电站已经开始大规模利用轻核聚变发电。
(×)2．轻核聚变须达到几百万开尔文以上的高温，自然界不存在轻核聚变。
(×)[释疑难·对点练]1．从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应。
例如：21H＋31H→10n＋42He＋17.6 MeV。
2．聚变发生的条件：要使轻核聚变，必须使轻核间距达到核力发生作用的距离10－15 m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能。
要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温。
3．特点(1)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放更多的能量。
(2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去。
4．应用(1)核武器——氢弹。
2020-2021高二物理3-5课后作业：第十九章 原子核 水平测试卷含解析
2020-2021学年高二物理人教版选修3-5课后作业：第十九章原子核水平测试卷含解析第十九章水平测试卷本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题，共40分）一、选择题(本题共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题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求.全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）1．下列说法中正确的是(）A.错误!U的半衰期约为7亿年,随着地球环境的不断变化，其半衰期可能变短B．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4C．10个放射性元素的原子核经过一个半衰期后,一定有5个原子核发生衰变D．γ粒子的电离能力比α粒子的大答案B解析半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关,故A错误；某原子核经过一次α衰变电荷数减小2，质量数减小4，再经过两次β衰变后，质量数不变,电荷数要增加2，所以整个过程质量数减小4，电荷数不变，所以核内中子数减少4个。
故B正确。
半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用.故C错误。
三种射线中γ射线的穿透能力最强,α射线的电离能力最强，故D错误。
2．在正负电子对撞机中，一个电子和一个正电子对撞发生湮灭而转化为一对光子.设正、负电子的质量在对撞前均为m，对撞前的动能均为E，光在真空中的传播速度为c，普朗克常量为h，则对撞后转化成光子的波长等于（）A。
hcE B。
错误!C.错误!D。
错误!答案C解析一个光子的能量为mc2＋E，h错误!＝mc2＋E，所以λ＝错误!，C正确。
3．将半衰期为5天的铋64 g分成四份分别投入(1)开口容器中；(2)100 atm的密封容器中；(3）100 ℃的沸水中，第四份则与别的元素形成化合物,经10天后，四种情况剩下的质量分别为m1、m2、m3、m4,则（)A．m1＝m2＝m3＝m4＝4 gB．m1＝m2＝m3＝4 g, m4〈4 gC．m1>m2>m3〉m4，m1＝4 gD．m1＝4 g，其余无法知道答案A解析放射性元素的半衰期是一定的，与放射性元素所在的物理环境和化学环境无关，所以A正确。
最新高中物理选修3-5同步练习试题解析：19.3~4
高中物理选修3-5同步练习试题解析探测射线的方法 放射性的应用与防护1．关于威耳逊云室的原理，下列说法正确的是( )A ．往云室加少量酒精，使其达到饱和状态，然后压缩活塞，使其达到过饱和状态B ．往云室加少量酒精，使其达到饱和状态，然后外拉活塞，使其达到过饱和状态C ．粒子经过时，使酒精蒸气电离，以这些粒子为核心凝结显示出其径迹D ．粒子经过时，使沿途的气体分子电离，酒精蒸气以离子为核心凝结，显示其粒子径迹解析：威耳逊云室的原理是，先往云室里加少量酒精，使室内充满酒精的饱和蒸气，然后外拉活塞，气体膨胀、温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态。
这时如果有粒子飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气会以这些离子为核心凝结，显示粒子径迹，B 、D 正确。
答案：B 、D2．用盖革—米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线。
10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是( )A ．放射源射出的是α射线B ．放射源射出的是β射线C ．这种放射性元素的半衰期是5天D ．这种放射性元素的半衰期是2.5天解析：α粒子贯穿能力很弱，一张纸就可挡住，放上纸板后，计数器几乎测不到射线，说明是α射线，故A 对，B 错误；衰变次数与原子核总数成正比，10天后衰变次数为原来的14，说明原子核总数约为原来的14，10天为2个半衰期，即T ＝5天，故C 对，D 错误。
答案：A 、C3．下列说法中错误的是( )A ．威耳逊云室和盖革—米勒计数器都是利用了放射线使气体电离的性质B ．盖革—米勒计数器除了用来计数，还能区分射线的种类C ．用威耳逊云室探测射线时，径迹比较细且常常弯曲的是β粒子的径迹D ．根据气泡室中粒子径迹照片上的记录情况，可以分析粒子的动量、能量及带电情况 解析：盖革—米勒计数器只能用来计数，不能区分射线的种类，因为不同的射线在盖革—米勒计数器中产生的脉冲现象相同。
高中物理选修3-5同步练习试题解析：19.5--(附解析答案)
高中物理选修3-5同步练习试题解析核力与结合能1．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是( )A．核力、万有引力、库仑力B．万有引力、库仑力、核力C．库仑力、核力、万有引力D．核力、库仑力、万有引力解析：核力是强相互作用力，氦原子核内的2个质子是靠核力结合在一起的，可见核力远大于库仑力；微观粒子的质量非常小，万有引力小于库仑力，故D选项正确。
答案：D2．下列说法中正确的是( )A．原子核内的所有质子间都存在核力和库仑力B．对质子数较多的原子核，其中的中子起到维系原子核稳定的作用C．重核比中等质量的核更稳定D．两个质子之间不管距离如何，核力总大于库仑力解析：只有相邻质子间才存在核力，A、D错误；中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，起到维系原子核稳定的作用，B正确；中等质量大小的核最稳定，C错误。
答案：B3．下列说法正确的是( )A．自由核子结合成原子核时，一定遵循质量守恒B．在发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量C．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应D．发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应必须吸收能量才能发生核反应解析：核反应过程满足电荷数守恒和质量数守恒，其中质量数守恒并不是质量守恒。
核反应过程中往往伴随着质量亏损，并有能量变化。
若反应后质量减小，则释放出能量，反之则吸收能量，所以C选项正确。
答案：C4．下列说法中，正确的是( )A．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度C．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成为能量D．因在核反应中能产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒解析：E＝mc2说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，并不是说明了能量与质量之间存在相互转化的关系。
人教版高中物理选修3-5 第十九章 原子核 测试含答案及详细解析
绝密★启用前人教版高中物理选修3-5 第十九章原子核测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分第Ⅰ卷一、单选题(共15小题，每小题4.0分,共60分)1.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向里(图中未画出)．以下判断可能正确的是()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2.下列说法正确的是()A．放射性元素的样品不断衰变，虽然剩下未衰变的原子核越来越少，但元素的半衰期不变B．放射性元素放在真空中衰变加快C．Bi的半衰期是1小时，质量为m的Bi经过3小时后还有m没有衰变D．温度越高，放射性元素衰变越快3.下列核反应属于α衰变的是()A．B＋He→N＋nB．Al＋H→Mg＋HeC．Th→Ra＋HeD．H＋H→He4.放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的．下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线.某塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀．可利用的元素是()A．钋210B．氡222C．锶90D．铀2385.对下列各原子核变化的方程，表述正确的是()A．H＋H→He＋n是核聚变反应B．H＋H→He＋n是α衰变C．Se→Kr＋2e是核裂变反应D．U＋n→Xe＋Sr＋2n是β衰变6.下列说法中正确的是()A．火箭利用周围空气提供的动力飞行B．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型C．铀235与铀238原子核内的中子数不同，因而有不同的半衰期D．热核反应的温度须达到几百万开尔文，反应过程中要吸收能量7.北京奥委会接受专家的建议，大量采用对环境有益的新技术．如奥运会场馆周围的90%的路灯将采用太阳能光伏发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术．太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的核聚变反应产生的，其核反应方程是()A． 4H→He＋2 eB．N＋He→O＋HC．U＋n→Sr＋Xe＋3nD．U→Th＋He8.下列说法中正确的是()A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子核是有复杂结构的B．在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子不可能落在暗条纹处C．黑体辐射的强度与波长的关系是：随着温度的升高，各种波长的辐射都增加，辐射强度极大值的光向波长较短的方向移动D．用质子流工作的显微镜比用相同速度的电子流工作的显微镜分辨率低9.科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用，我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上属于()A．引力相互作用B．电磁相互作用C．强相互作用和弱相互作用的共同作用D．四种基本相互作用的共同作用10.人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可作为未来核聚变的重要原料之一，氦的该种同位素应表示为()A．HeB．HeC．HeD．He11.如图中R是一种放射性物质，它能放出α、β、γ三种射线，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′是荧光屏，实验时发现在荧光屏上只有O、P两点处有亮斑，下列说法正确的是()A．磁场方向平行纸面竖直向上，到达O点的射线是β射线，到达P点的射线是α射线B．磁场方向平行纸面竖直向下，到达O点的射线是α射线，到达P点的射线是β射线C．磁场方向垂直纸面向外，到达O点的射线是γ射线，到达P点的射线是α射线D．磁场方向垂直纸面向里，到达O点的射线是γ射线，到达P点的射线是β射线12.美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过Ca 轰击Cf(锎249)发生核反应，成功合成第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素．实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子X，再连续经过3次α衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中粒子X是()A．中子B．质子C．电子D．α粒子13.在一个U原子核衰变为一个Pb原子核的过程中，发生β衰变的次数为()A． 6次B． 10次C． 22次D． 32次14.宇宙诞生过程中，产生如下粒子：①光子、中微子、电子等大量轻子；②氘核、氚核、氦3、氦核等轻核；③夸克、轻子、胶子等粒子；④质子和中子等强子；⑤电子、质子、氦核的混合电离气体；⑥电子、质子复合成为中性氢原子．根据宇宙大爆炸理论，以上粒子形成的先后顺序是()A．①②③④⑤⑥B．③①④②⑤⑥C．③④①②⑤⑥D．①③④②⑥⑤15.如图所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场，LL′是厚纸板，MM′是荧光屏，实验时，发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑，由此可知磁场的方向、到达O点的射线种类、到达P 点的射线种类应属于下表中的()第Ⅱ卷二、计算题(共1小题，共15分)16.已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，He核的质量为3.015 0 u．两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成He并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能．(质量亏损为1 u时，释放的能量为931.5 MeV.除了计算质量亏损外，He的质量可以认为是中子的3倍)(1)写出该核反应的反应方程式；(2)该核反应释放的核能是多少？(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，则反应前每个氘核的动能是多少MeV?三、填空题(共3小题，第17-18每小题6.0分,第19小题13分，共30分)17.卢瑟福在1919年以α粒子(He)撞击氮原子核(N)，产生核反应．该反应生成两种粒子，其中一种为H，则另一种粒子为________，核反应方程为________________．18.铀主要以三种同位素的形式存在，三者的原子百分含量分别为234U 0.005%,235U 0.72%,238U 99.275%.请写出计算铀元素近似相对原子质量的计算式(不必算出具体数值)：______________.19.带电粒子在“云室”中运动时，可呈现其运动径迹，将“云室”放在匀强电场中，通过观察分析带电粒子的径迹，可以研究原子核发生衰变的规律．现将静止的放射性6C放入上述装置中，当它发生衰变，可能放出α粒子或负电子或正电子．所放射的粒子与反冲核经过相等时间所形成的径迹如图所示(发生衰变后放射出的粒子和反冲核的速度方向与电场E垂直，a，b均表示长度)．则(1)14C发生衰变时所放射出的粒子是________．(2)14C发生衰变时所放射出粒子的运动轨迹是________(填“①”或“②”)．答案解析1.【答案】D【解析】γ粒子是不带电的光子，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．2.【答案】A【解析】放射性元素的半衰期，由核内部本身因素决定，与其他条件无关，A正确，B、D错误；Bi的半衰期是1小时，3小时经过了3个半衰期，由M余＝M原()可知还有m没有衰变，C 错误．3.【答案】C【解析】方程B＋He→N＋n，是人工核反应方程，是放出中子的核反应方程，故A错误；方程Al＋H→Mg＋He，该反应是人工核反应方程，故B错误；方程Th→Ra＋He，是Th原子核分裂并只放射出氦原子核的反应过程，故C正确；方程H＋H→He是轻核的聚变反应，故D错误．4.【答案】C【解析】要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222 半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．5.【答案】A【解析】H＋H→He＋n是核聚变反应，故A正确，B错误；重核分裂成质量较小的核的反应为核裂变反应，需要其它粒子轰击，不能自发地进行，C错误；U＋n→Xe＋Sr＋2n是重核裂变反应，D错误．6.【答案】C【解析】火箭通过喷气，利用反冲飞行，故A错误；卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，故B错误；原子核的半衰期由原子核内部因素决定，与所处的物理环境和化学状态无关，铀235与铀238原子核内的中子数不同，因而有不同的半衰期，故C正确；热核反应的温度须达到几百万开尔文，但是反应过程中放出能量，故D错误．7.【答案】A【解析】太阳内部发生的是核聚变反应，由轻核结合成中等质量的核，B为原子核的人工转变，C 为裂变，D为衰变，故A正确．8.【答案】C【解析】A、汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，说明原子是有复杂结构的．故A错误．B、在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，其行为是随机的，也可能落在暗条纹处，只是落在暗条纹处几率小些．故B错误．C、黑体辐射实验结果表明：随着温度的升高，各种波长的辐射都增加，辐射强度极大值的光向波长较短的方向移动．故C正确．D、质子的质量比电子的质量大得多，物质波的波长较小，与电子相比不容易产生衍射．故用质子流工作的显微镜比用相同速度的电子流工作的显微镜分辨率高．故D错误．故选：C．9.【答案】B【解析】分子力作用范围约在10－10m数量级上，强相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范围分别在10－15m和10－18m之内，在这个距离上强相互作用和弱相互作用不存在．在这个范围内引力相互作用和电磁相互作用都存在，但由于电磁力远大于万有引力，引力相互作用可以忽略不计，因此分子力本质上属于电磁相互作用．故正确答案为B.10.【答案】B【解析】氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故应表示为He，因此B正确．11.【答案】D【解析】因为α粒子的贯穿本领较小，一张纸即可把它挡住，所以亮斑中不可能有α射线，A、B、C错误；因为γ射线不带电，所以不受磁场约束，直接打在O点，由左手定则知磁场方向垂直纸面向里，所以D正确．12.【答案】A【解析】由于最终经3次α衰变变成原子核Y，由此可知原来的核应为Z，而该核是由某原子核放出了3个粒子X形成的．而Ca和Cf的总质子数为118，质量数为297，由此可知Ca ＋Cf→Z，Z→Z＋3n，故A正确．13.【答案】A【解析】一个U原子核衰变为一个Pb原子核的过程中，发生α衰变的次数为次＝8次，发生β衰变的次数为2×8－(92－82)＝6次，选项A正确．14.【答案】C【解析】根据大爆炸理论，宇宙形成之初是粒子家族，其后产生了夸克、轻子、胶子等粒子，然后按强子时代、轻子时代、核合成时代、混合电离气体、中性氢原子的顺序演化，故C正确．15.【答案】C【解析】R放射出来的射线共有α、β、γ三种，其中α、β射线垂直于磁场方向进入磁场区域时将受到洛伦兹力作用而偏转，γ射线不偏转，故打在O点的应为γ射线；由于α射线贯穿本领弱，不能射穿厚纸板，故到达P点的应是β射线；依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里．16.【答案】(1)H＋H→He＋n(2)3.26 MeV(3)0.45 MeV【解析】(1)核反应方程为：H＋H→He＋n(2)质量亏损为：Δm＝2.013 6×2 u－(3.015 0 u＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为：ΔE＝Δmc2＝931.5×0.003 5 MeV≈3.26 MeV(3)设中子和He核的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2，反应前每个氘核的动能是E0，反应后中子和He核动能分别为E1、E2，根据动量守恒定律，得m1v1－m2v2＝0＝＝3E2＝＝1.04 MeV由能量守恒定律得E1＋E2＝2E0＋ΔE，E0＝0.45 MeV.17.【答案】O He＋7N→O＋H【解析】由核反应方程质量数和电荷数守恒知，另一种粒子的质子数为8，质量数为17，所以为O，核反应方程为He＋N→O＋H.18.【答案】(234×0.005＋235×0.72＋238×99.275)×10－2【解析】铀元素的相对原子质量等于每种同位素的质量数与其百分含量乘积之和，即(234×0.005＋235×0.72＋238×99.275)×10－2.19.【答案】(1)α(2)②【解析】(1)反冲核与放出的射线在电场中均做类平抛运动．由轨迹可以看出，反冲核与放出的射线的受力方向均与电场方向相同，所以放出的粒子为α粒子．(2)由动量守恒得，α粒子的动量与反冲核的动量相同，α粒子的质量小，速度必然大，在垂直于电场方向上的位移大，即②轨迹为α粒子．。
最新人教版高中物理选修3-5测试题及答案全套
最新人教版高中物理选修3-5测试题及答案全套单元测评(一)动量守恒定律(时间：90分钟满分：100分)第Ⅰ卷(选择题，共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．)1．在下列几种现象中，所选系统动量守恒的有()A．原来静止在光滑水平面上的车，从水平方向跳上一个人，人车为一系统B．运动员将铅球从肩窝开始加速推出，以运动员和铅球为一系统C．从高空自由落下的重物落在静止于地面上的车厢中，以重物和车厢为一系统D．光滑水平面上放一斜面，斜面也光滑，一个物体沿斜面滑下，以重物和斜面为一系统解析：判断动量是否守恒的方法有两种：第一种，从动量守恒的条件判定，动量守恒定律成立的条件是系统受到的合外力为零，故分析系统受到的外力是关键．第二种，从动量的定义判定．B选项叙述的系统，初动量为零，末动量不为零．C选项末动量为零而初动量不为零．D选项，在物体沿斜面下滑时，向下的动量增大等．答案：A2．一物体竖直向下匀加速运动一段距离，对于这一运动过程，下列说法正确的是()A．物体的机械能一定增加B．物体的机械能一定减少C．相同时间内，物体动量的增量一定相等D．相同时间内，物体动能的增量一定相等解析：不知力做功情况，A、B项错；由Δp＝F合·t＝mat知C项正确；由ΔE k＝F合·x＝max知，相同时间内动能增量不同，D错误．答案：C3．(多选题)如果物体在任何相等的时间内受到的冲量都相同，那么这个物体的运动()A．运动方向不可能改变B．可能是匀速圆周运动C．可能是匀变速曲线运动D．可能是匀变速直线运动解析：由题意可知，物体受到的合外力为恒力，物体不可能做匀速圆周运动，B项错误；物体的加速度不变，可能做匀变速直线运动，其运动方向可能反向，也可能做匀变速曲线运动，A项错误，C、D项正确．答案：CD4．(多选题)质量为m的物体以初速度v0开始做平抛运动，经过时间t，下降的高度为h，速率变为v，在这段时间内物体动量变化量的大小为() A．m(v－v0)B．mgtC．m v2－v20D．m gh解析：平抛运动的合外力是重力，是恒力，所以动量变化量的大小可以用合外力的冲量计算，也可以用初末动量的矢量差计算．答案：BC5．质量M＝100 kg的小船静止在水面上，船头站着质量m甲＝40 kg的游泳者甲，船尾站着质量m乙＝60 kg的游泳者乙，船头指向左方．若甲、乙两游泳者同时在同一水平线上甲朝左、乙朝右以3 m/s的速率跃入水中，则() A．小船向左运动，速率为1 m/sB．小船向左运动，速率为0.6 m/sC．小船向右运动，速率大于1 m/sD．小船仍静止解析：选向左的方向为正方向，由动量守恒定律得m甲v－m乙v＋M v′＝0，船的速度为v′＝(m乙－m甲)vM＝(60－40)×3100m/s＝0.6 m/s，船的速度向左，故选项B正确．答案：B6．如图所示，两带电的金属球在绝缘的光滑水平桌面上，沿同一直线相向运动，A带电－q，B带电＋2q，下列说法正确的是()A．相碰前两球运动中动量不守恒B．相碰前两球的总动量随距离减小而增大C．两球相碰分离后的总动量不等于相碰前的总动量，因为碰前作用力为引力，碰后为斥力D．两球相碰分离后的总动量等于碰前的总动量，因为两球组成的系统合外力为零解析：两球组成的系统，碰撞前后相互作用力，无论是引力还是斥力，合外力总为零，动量守恒，故D选项对，A、B、C选项错．答案：D7．在光滑的水平面的同一直线上，自左向右地依次排列质量均为m的一系列小球，另一质量为m的小球A以水平向右的速度v运动，依次与上述小球相碰，碰后即粘合在一起，碰撞n 次后，剩余的总动能为原来的18，则n 为( ) A ．5 B ．6C ．7D ．8解析：整个过程动量守恒，则碰撞n 次后的整体速度为v ＝m v 0(n ＋1)m ＝v 0n ＋1，对应的总动能为：E k ＝12(n ＋1)m v 2＝m v 202(n ＋1)，由题可知E k ＝m v 202(n ＋1)＝18×12m v 20，解得：n ＝7，所以C 选项正确.答案：C8．两名质量相等的滑冰人甲和乙都静止在光滑的水平冰面上．现在，其中一人向另一人抛出一个篮球，另一人接球后再抛回．如此反复进行几次后，甲和乙最后速率关系是( )A ．若甲最先抛球，则一定是v 甲＞v 乙B ．若乙最后接球，则一定是v 甲＞v 乙C ．只有甲先抛球，乙最后接球，才有v 甲＞v 乙D ．无论怎样抛球和接球，都是v 甲＞v 乙解析：将甲、乙、篮球视为系统，则满足系统动量守恒，系统动量之和为零，若乙最后接球，即(m 乙＋m 篮)v 乙＝m 甲v 甲，则v 甲v 乙＝m 乙＋m 篮m 甲，由于m 甲＝m 乙，所以v 甲＞v 乙．答案：B9．(多选题)如图所示，一根足够长的水平滑杆SS′上套有一质量为m的光滑金属圆环，在滑杆的正下方与其平行放置一足够长的光滑水平的绝缘轨道PP′，PP′穿过金属环的圆心．现使质量为M的条形磁铁以水平速度v0沿绝缘轨道向右运动，则()A．磁铁穿过金属环后，两者将先后停下来B．磁铁将不会穿越滑环运动C．磁铁与圆环的最终速度为M v0 M＋mD．整个过程最多能产生热量Mm2(M＋m)v20解析：磁铁向右运动时，金属环中产生感应电流，由楞次定律可知磁铁与金属环间存在阻碍相对运动的作用力，且整个过程中动量守恒，最终二者相对静止．M v0＝(M＋m)v，v＝M v0M＋m；ΔE损＝12M v20－12(M＋m)v2＝Mm v202(M＋m)；C、D项正确，A、B项错误．答案：CD10．如图所示，在光滑的水平地面上有一辆平板车，车的两端分别站着人A 和B ，A 的质量为m A ，B 的质量为m B ，m A ＞m B .最初人和车都处于静止状态．现在，两人同时由静止开始相向而行，A 和B 对地面的速度大小相等，则车( )A ．静止不动B ．左右往返运动C ．向右运动D ．向左运动解析：两人与车为一系统，水平方向不受力，竖直方向合外力为零，所以系统在整个过程中动量守恒．开始总动量为零，运动时A 和B 对地面的速度大小相等，m A ＞m B ，所以AB 的合动量向右，要想使人车系统合动量为零，则车的动量必向左，即车向左运动．答案：D11．如图所示，质量为0.5 kg 的小球在距离车底面高20 m 处以一定的初速度向左平抛，落在以7.5 m/s 速度沿光滑水平面向右匀速行驶的敞篷小车中，车底涂有一层油泥，车与油泥的总质量为4 kg ，设小球在落到车底前瞬时速度是25 m/s ，g 取10 m/s 2，则当小球与小车相对静止时，小车的速度是( )A ．5 m/sB ．4 m/sC ．8.5 m/sD ．9.5 m/s解析：对小球落入小车前的过程，平抛的初速度设为v 0，落入车中的速度设为v ，下落的高度设为h ，由机械能守恒得：12m v 20＋mgh ＝12m v 2，解得v 0＝15 m/s ，车的速度在小球落入前为v 1＝7.5 m/s ，落入后相对静止时的速度为v 2，车的质量为M ，设向左为正方向，由水平方向动量守恒得：m v 0－M v 1＝(m ＋M )v 2，代入数据可得：v2＝－5 m/s，说明小车最后以5 m/s的速度向右运动．答案：A12．如图所示，小车AB放在光滑水平面上，A端固定一个轻弹簧，B端粘有油泥，AB总质量为M，质量为m的木块C放在小车上，用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩，开始时AB和C都静止，当突然烧断细绳时，C被释放，C离开弹簧向B端冲去，并跟B端油泥粘在一起，忽略一切摩擦，以下说法正确的是()A．弹簧伸长过程中C向右运动，同时AB也向右运动B．C与B碰前，C与AB的速率之比为m∶MC．C与油泥粘在一起后，AB立即停止运动D．C与油泥粘在一起后，AB继续向右运动解析：依据系统动量守恒，C向右运动时，A、B向左运动，或由牛顿运动定律判断，AB受向左的弹力作用而向左运动，故A项错；又M v AB＝m v C，得v C vAB ，即B项错；根据动量守恒得：0＝(M＋m)v′，所以v′＝0，故选C.＝Mm答案：C第Ⅱ卷(非选择题，共52分)二、实验题(本题有2小题，共14分．请按题目要求作答)13．(5分)某同学利用计算机模拟A、B两球碰撞来验证动量守恒，已知A、B两球质量之比为2∶3，用A作入射球，初速度为v1＝1.2 m/s，让A球与静止的B球相碰，若规定以v1的方向为正，则该同学记录碰后的数据中，肯定不合理的是________.解析：根据碰撞特点：动量守恒、碰撞后机械能不增加、碰后速度特点可以判断不合理的是BC.答案：BC(5分)14．(9分)气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．我们可以用带竖直挡板C 和D 的气垫导轨以及滑块A 和B 来探究碰撞中的不变量，实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计)，采用的实验步骤如下：a ．用天平分别测出滑块A 、B 的质量m A 、m B .b ．调整气垫导轨，使导轨处于水平．c ．在A 和B 间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止地放置在气垫导轨上．d ．用刻度尺测出A 的左端至C 板的距离L 1.e ．按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A 、B 运动时间的计时器开始工作．当A 、B 滑块分别碰撞C 、D 挡板时停止计时，记下A 、B 分别到达C 、D 的运动时间t 1和t 2.(1)实验中还应测量的物理量是______________________________．(2)利用上述测量的实验数据，得出关系式________成立，即可得出碰撞中守恒的量是m v 的矢量和，上式中算得的A 、B 两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是________________________．解析：(1)本实验要测量滑块B 的速度，由公式v ＝L t 可知，应先测出滑块B的位移和发生该位移所用的时间t ，而滑块B 到达D 端所用时间t 2已知，故只需测出B 的右端至D 板的距离L 2.(2)碰前两物体均静止，即系统总动量为零．则由动量守恒可知0＝m A ·L 1t 1－m B ·L 2t 2即m A L 1t 1＝m B L 2t 2产生误差的原因有：测量距离、测量时间不准确；由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差．答案：(1)测出B 的右端至D 板的距离L 2(3分)(2)m A L 1t 1＝m B L 2t 2(3分) 测量距离、测量时间不准确；由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差(3分)三、计算题(本题有3小题，共38分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15．(10分)课外科技小组制作一只“水火箭”，用压缩空气压出水流使火箭运动．假如喷出的水流流量保持为2×10－4 m 3/s ，喷出速度保持为对地10 m/s.启动前火箭总质量为1.4 kg ，则启动2 s 末火箭的速度可以达到多少？已知火箭沿水平轨道运动阻力不计，水的密度是1.0×103 kg/m 3.解析：“水火箭”喷出水流做反冲运动．设火箭原来总质量为M ，喷出水流的流量为Q ，水的密度为ρ，水流的喷出速度为v ，火箭的反冲速度为v ′，由动量守恒定律得(M －ρQt )v ′＝ρQt v (6分)代入数据解得火箭启动后2 s 末的速度为v ′＝ρQt v M －ρQt ＝103×2×10－4×2×101.4－103×2×10－4×2m/s ＝4 m/s. (4分) 答案：4 m/s16．(12分)如图所示，有A 、B 两质量均为M ＝100 kg 的小车，在光滑水平面上以相同的速率v 0＝2 m/s 在同一直线上相对运动，A 车上有一质量为m ＝50 kg 的人至少要以多大的速度(对地)从A 车跳到B 车上，才能避免两车相撞？解析：要使两车避免相撞，则人从A 车跳到B 车上后，B 车的速度必须大于或等于A 车的速度，设人以速度v 人从A 车跳离，人跳到B 车后，A 车和B 车的共同速度为v ，人跳离A 车前后，以A 车和人为系统，由动量守恒定律：(M ＋m )v 0＝M v ＋m v 人(5分)人跳上B 车后，以人和B 车为系统，由动量守恒定律：m v 人－M v 0＝(m ＋M )v (5分)联立以上两式，代入数据得：v 人＝5.2 m/s. (2分)答案：5.2 m/s17．(16分)如图所示，质量m 1＝0.3 kg 的小车静止在光滑的水平面上，车长L ＝1.5 m ，现有质量m 2＝0.2 kg 可视为质点的物块，以水平向右的速度v 0＝2 m/s 从左端滑上小车，最后在车面上某处与小车保持相对静止．物块与车面间的动摩擦因数μ＝0.5，取g ＝10 m/s 2，求：(1)物块在车面上滑行的时间t ；(2)要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车左端的速度v 0′不超过多少． 解析：(1)设物块与小车共同速度为v ，以水平向右为正方向，根据动量守恒定律有m 2v 0＝(m 1＋m 2)v (3分)设物块与车面间的滑动摩擦力为F ，对物块应用牛顿定律有F ＝m 2v 0－v t (2分)又F ＝μm 2g (1分)解得t ＝m 1v 0μ(m 1＋m 2)g(1分) 代入数据得t ＝0.24 s. (1分)(2)要使物块恰好不从车面滑出，须使物块到达车面最右端时与小车有共同的速度，设其为v ′，则m 2v 0′＝(m 1＋m 2)v ′(3分)由功能关系有12m 2v ′20＝12(m 1＋m 2)v ′2＋μm 2gL (3分) 代入数据解得v 0′＝5 m/s故要使物块不从车右端滑出，物块滑上小车左端的速度v 0′不超过5 m/s. (2分)答案：(1)0.24 s (2)5 m/s单元测评(二) 波粒二象性(时间：90分钟 满分：100分)第Ⅰ卷(选择题，共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．)1．能正确解释黑体辐射实验规律的是( )A ．能量的连续经典理论B ．普朗克提出的能量量子化理论C ．以上两种理论体系任何一种都能解释D ．牛顿提出的能量微粒说解析：根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满意的解释，故B 项正确．答案：B2．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能．若有N 个频率为ν的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为(h 为普朗克常量)( )A ．hν B.12Nhν C ．Nhν D ．2Nhν解析：光子能量与频率有关，一个光子能量为ε＝hν，N 个光子能量为Nhν，故C 正确．答案：C3．经150 V 电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，则( )A ．所有电子的运动轨迹均相同B ．所有电子到达屏上的位置坐标均相同C ．电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定D ．电子到达屏上的位置受波动规律支配，无法用确定的坐标来描述它的位置解析：电子被加速后其德布罗意波波长λ＝h p ＝1×10－10 m ，穿过铝箔时发生衍射．电子的运动不再遵守牛顿运动定律，不可能同时准确地知道电子的位置和动量，不可能用“轨迹”来描述电子的运动，只能通过概率波来描述．所以A 、B 、C 项均错．答案：D4．关于黑体辐射的强度与波长的关系，下图正确的是( )A BC D 解析：根据黑体辐射的实验规律：随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，故图线不会有交点，选项C 、D 错误．另一方面，辐射强度的极大值会向波长较短方向移动，选项A 错误，B 正确．答案：B5．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中( )A．能量守恒，动量守恒，且λ＝λ′B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′C．能量守恒，动量守恒，且λ＜λ′D．能量守恒，动量守恒，且λ＞λ′解析：能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界也适用于微观世界，光子与电子碰撞时遵循这两个守恒定律．光子与电子碰撞前，光子的能量E＝hν＝h cλ，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量E′＝hν′＝h cλ′，由E＞E′，可知λ＜λ′，选项C正确．答案：C6．在做双缝干涉实验时，发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的b处，则b处可能是()A．亮纹B．暗纹C．既有可能是亮纹也有可能是暗纹D．以上各种情况均有可能解析：按波的概率分布的特点去判断，由于大部分光子都落在b点，故b 处一定是亮纹，选项A正确．答案：A7．(多选题)关于不确定性关系ΔxΔp≥h4π有以下几种理解，其中正确的是()A．微观粒子的动量不可能确定B．微观粒子的坐标不可能确定C．微观粒子的动量和坐标不可能同时确定D．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观粒子解析：不确定性关系ΔxΔp≥h4π表示确定位置、动量的精度互相制约，此长彼消，当粒子位置不确定性变小时，粒子动量的不确定性变大；粒子位置不确定性变大时，粒子动量的不确定性变小．故不能同时准确确定粒子的动量和坐标．不确定性关系也适用于其他宏观粒子，不过这些不确定量微乎其微．答案：CD8．(多选题)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图甲、乙、丙所示的图像，则()A．图像甲表明光具有粒子性B．图像丙表明光具有波动性C．用紫外光观察不到类似的图像D．实验表明光是一种概率波解析：从题图甲可以看出，少数粒子打在底片上的位置是随机的，没有规律性，显示出粒子性；而题图丙是大量粒子曝光的效果，遵循了一定的统计性规律，显示出波动性；单个光子的粒子性和大量粒子的波动性就是概率波的思想．答案：ABD9．近年来，数码相机几近家喻户晓，用来衡量数码相机性能的一个非常重要的指标就是像素，1像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点，现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解为( )A ．光是一种粒子，它和物质的作用是一份一份的B ．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的C ．大量光子表现光具有粒子性D ．光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性解析：由题意知像素越高形成照片的光子数越多，表现的波动性越强，照片越清晰，D 项正确．答案：D10．现用电子显微镜观测线度为d 的某生物大分子的结构．为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为d n ，其中n ＞1.已知普朗克常量为h 、电子质量为m 和电子电荷量为e ，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为( )A.n 2h 2med 2 B.md 2h 23n 2e 3 C.d 2h 22men 2 D.n 2h 22med 2解析：由德布罗意波长λ＝h p 知，p 是电子的动量，则p ＝m v ＝2meU ＝h λ，而λ＝d n ，代入得U ＝n 2h 22med 2. 答案：D11．对于微观粒子的运动，下列说法中正确的是( )A ．不受外力作用时光子就会做匀速运动B ．光子受到恒定外力作用时就会做匀变速运动C ．只要知道电子的初速度和所受外力，就可以确定其任意时刻的速度D ．运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律解析：光子不同于宏观力学的粒子，不能用宏观粒子的牛顿力学规律分析光子的运动，选项A、B错误；根据概率波、不确定关系可知，选项C错误，故选D.答案：D12．(多选题)如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能E k与入射光频率ν的关系图像，由图像可知()A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hν0C．入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E解析：题中图象反映了光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系，根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，知当入射光的频率恰为该金属的截止频率ν0时，光电子的最大初动能E k＝0，此时有hν0＝W0，即该金属的逸出功等于hν0，选项B正确．根据图线的物理意义，有W0＝E，故选项A正确，而选项C、D错误．答案：AB第Ⅱ卷(非选择题，共52分)二、计算题(本题有4小题，共52分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(10分)一颗近地卫星质量为m，求其德布罗意波长为多少？(已知地球半径为R ，重力加速度为g )解析：由万有引力提供向心力计算速度，根据德布罗意波长公式计算．对于近地卫星有：G Mm R 2＝m v 2R (2分) 对地球表面物体m 0有：G Mm 0R 2＝m 0g (2分) 所以v ＝gR ，(2分)根据德布罗意波长λ＝h p (2分)整理得：λ＝h m v ＝h m gR. (2分) 答案：h m gR14．(13分)波长λ＝0.71Å的伦琴射线使金箔发射光电子，电子在磁感应强度为B 的匀强磁场区域内做最大半径为r 的匀速圆周运动，已知rB ＝1.88×10－4 m·T ，电子质量m ＝9.1×10－3 kg.试求：(1)光电子的最大初动能；(2)金属的逸出功；(3)该电子的物质波的波长是多少？解析：(1)电子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力m v 2r ＝e v B所以v ＝erB m (3分) 电子的最大初动能E k ＝12m v 2＝e 2r 2B 22m＝(1.6×10－19)2×(1.88×10－4)22×9.1×10－31J ≈4.97×10－16 J ≈3.1×103 eV(2分) (2)入射光子的能量ε＝hν＝h c λ＝ 6.63×10－34×3×1087.1×10－11×1.6×10－19 eV ≈1.75×104eV(3分) 根据爱因斯坦光电效应方程得金属的逸出功为W 0＝hν－E k ＝1.44×104 eV(2分)(3)物质波的波长为λ＝h m v ＝h erB ＝ 6.63×10－341.6×10－19×1.88×10－4m ≈2.2×10－11 m(3分) 答案：(1)3.1×103 eV (2)1.44×104 eV (3)2.2×10－11 m15．(14分)如图所示，相距为d 的两平行金属板A 、B 足够大，板间电压恒为U ，有一波长为λ的细激光束照射到B 板中央，使B 板发生光电效应，已知普朗克常量为h ，金属板B 的逸出功为W ，电子质量为m ，电荷量为e .求：(1)从B 板运动到A 板所需时间最短的光电子，到达A 板时的动能；(2)光电子从B 板运动到A 板时所需的最长时间．解析：(1)根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W ，光子的频率为ν＝c λ.(3分)所以，光电子的最大初动能为E k ＝hc λ－W .(3分)能以最短时间到达A 板的光电子，是初动能最大且垂直于板面离开B 板的电子，设到达A 板的动能为E k1，由动能定理，得eU ＝E k1－E k ，所以E k1＝eU＋hcλ－W.(3分)(2)能以最长时间到达A板的光电子，是离开B板时的初速度为零或运动方向平行于B板的光电子．则d＝12at2＝Uet22dm，得t＝d2mUe.(5分)答案：(1)eU＋hcλ－W(2)d2mUe16．(15分)光子具有能量，也具有动量．光照射到物体表面时，会对物体产生压强，这就是“光压\”．光压的产生机理如同气体压强；大量气体分子与器壁的频繁碰撞产生了持续均匀的压力，器壁在单位面积上受到的压力就是气体的压强．设太阳光每个光子的平均能量为E，太阳光垂直照射地球表面时，在单位面积上的辐射功率为P0.已知光速为c，光子的动量为E/c.(1)若太阳光垂直照射到地球表面，则在时间t内照射到地球表面上半径为r 的圆形区域内太阳光的总能量及光子个数分别是多少？(2)若太阳光垂直照射到地球表面，在半径为r的某圆形区域内光子被完全反射(即所有光子均被反射，且被反射前后的能量变化可忽视不计)，则太阳光在该区域表面产生的光压(用I表示光压)是多少？(3)有科学家建议把光压与太阳帆的作用作为未来星际旅行的动力来源．一般情况下，太阳光照射到物体表面时，一部分会被反射，还有一部分被吸收．若物体表面的反射系数为ρ，则在物体表面产生的光压是全反射时产生光压的1＋ρ2倍．设太阳帆的反射系数ρ＝0.8，太阳帆为圆盘形，其半径r＝15 m，飞船的总质量m＝100 kg，太阳光垂直照射在太阳帆表面单位面积上的辐射功率P0＝1.4 kW，已知光速c＝3.0×108m/s.利用上述数据并结合第(2)问中的结果，求：太阳帆飞船仅在上述光压的作用下，能产生的加速度大小是多少？不考虑光子被反射前后的能量变化．(结果保留2位有效数字)解析：(1)在时间t 内太阳光照射到面积为S 的圆形区域上的总能量E 总＝P 0St ，解得E 总＝πr 2P 0t .照射到此圆形区域的光子数n ＝E 总/E .解得n ＝πr 2P 0t /E .(2)因光子的能量p ＝E /c ，到达地球表面半径为r 的圆形区域的光子总动量p 总＝np .因太阳光被完全反射，所以在时间t 内光子总动量的改变量Δp ＝2p 总．设太阳光对此圆形区域表面的压力为F ，依据动量定理Ft ＝Δp ，太阳光在圆形区域表面产生的光压I ＝F /S ，解得I ＝2P 0/c .(3)在太阳帆表面产生的光压I ′＝1＋ρ2I ， 对太阳帆产生的压力F ′＝I ′S .设飞船的加速度为a ，依据牛顿第二定律F ′＝ma .解得a ＝5.9×10－5 m/s 2.答案：(1)πr 2P 0t πr 2P 0t /E (2)2P 0/c(3)5.9×10－5 m/s 2单元测评(三) 原子结构(时间：90分钟 满分：100分)第Ⅰ卷(选择题，共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．)1．(多选题)下列叙述中符合物理史实的有( )A ．爱因斯坦提出光的电磁说B．卢瑟福提出原子核式结构模型C．麦克斯韦提出光子说D．汤姆孙发现了电子解析：爱因斯坦提出光子说，麦克斯韦提出光的电磁说．答案：BD2．如果阴极射线像X射线一样，则下列说法正确的是()A．阴极射线管内的高电压能够对其加速，从而增加能量B．阴极射线通过偏转电场时不会发生偏转C．阴极射线通过偏转电场时能够改变方向D．阴极射线通过磁场时方向可能发生改变解析：X射线是电磁波，不带电，通过电场、磁场时不受力的作用，不会发生偏转、加速，B正确．答案：B3．α粒子散射实验中α粒子经过某一原子核附近时的两种轨迹如图所示，虚线为原子核的等势面，α粒子以相同的速率经过电场中的A点后，沿不同的径迹1和2运动，由轨迹不能断定的是()A．原子核带正电B．整个原子空间都弥漫着带正电的物质C．粒子在径迹1中的动能先减少后增大D．经过B、C两点两粒子的速率相等。
人教版 高中物理 选修3-5 19.7 同步练习习题(含答案解析)
人教版高中物理选修3-5 19.7 同步练习习题（含答案解析）核聚变1．目前核电站利用的核反应是()A．裂变，核燃料为铀B．聚变，核燃料为铀C．裂变，核燃料为氘D．聚变，核燃料为氘答案：A2．下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是()A.3015P→3014Si＋01eB.21H＋31H→42He＋10nC.146C→147N＋0－1eD.23892U→23490Th＋42He解析：因为轻核结合成质量较大的核叫聚变，此题关键在一个“聚”字，暗示变化之前应至少有两种核，四个选项中只有B符合要求。
答案：B3．太阳不断地向外辐射能量，仍保持1千万度以上的高温，其主要原因是太阳内部进行着激烈地() A．衰变反应B．人工核反应C．裂变反应D．热核反应解析：太阳内部时刻都在进行着轻核聚变反应，即热核反应，并伴随着释放出巨大的能量。
答案：D4．下列关于聚变的说法中，正确的是()A．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功B．轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应C．原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹可以利用原子弹引发热核反应D．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应解析：要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－15 m以内，核力才能起作用。
由于原子核带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的库仑斥力。
答案：A、C、D5．重核的裂变和轻核的聚变是人类利用核能的两种主要方式，但只有重核的裂变被人类和平利用，其原因是轻核聚变()A．产能效率不高B．核燃料储量不够丰富C．核废料的处理比较困难D．反应速度的控制比较困难解析：裂变和聚变都释放核能，聚变产能效率高，核燃料储量丰富，且核废料容易处理，缺点是核反应速度难以控制，D 正确。
答案：D6．重核裂变和轻核聚变是人类获得核能的两种主要途径，下面关于它们的说法中正确的是( )A ．裂变和聚变过程中都有质量亏损B ．裂变过程中有质量亏损，聚变过程中质量有所增加C ．裂变过程中质量有所增加，聚变过程中有质量亏损D ．裂变和聚变过程中质量都有增加解析：在重核裂变和轻核聚变过程中都会释放出大量的热量，由爱因斯坦质能方程知，无论是裂变还是聚变，质量都会减少，而质量变化叫做质量亏损，所以仅A 选项正确。
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最新人教版高中物理选修3-5第十九章同步测试题及答案第十九章原子核1 原子核的组成1．与原子核内部变化有关的现象是()A．天然放射现象B．光电效应现象C．电离现象D．α粒子散射现象解析：天然放射现象是原子核内部自发的放射出α粒子或电子的现象，反应的过程中核内核子数、质子数、中子数发生变化，涉及原子核内部的变化，故A正确．光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及原子核的变化，故B错误．电离现象是电子脱离原子核的束缚，不涉及原子核内部变化，故C错误．α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及核内部的变化，故D错误．故选A.答案：A2．在α粒子轰击金箔的散射实验中，α粒子可以表示为42He，42He 中的()A．4为核子数，2为中子数B．4为质子数和中子数之和，2为质子数C．4为核外电子数，2为中子数D．4为中子数，2为质子数解析：根据42He所表示的物理意义，原子核的质子数决定核外电子数，原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数．原子核的质量数就是核内质子数和中子数之和，即为核内的核子数.42He符号的左下角表示的是质子数或核外电子数，即为2，42He符号左上角表示的是核子数，即为4，故选项B正确．答案：B3.(多选)如图所示，P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是()A．a为α射线，b为β射线B．a为β射线，b为γ射线C．b为γ射线，c为α射线D．b为α射线，c为γ射线解析：γ射线不带电，在电场中不会偏转；α粒子带正电，向负极板偏转，质量远大于β粒子的质量，电荷量是β粒子的2倍，因此α粒子的加速度远小于β粒子的加速度，β粒子的径迹比α粒子径迹弯曲得多．综上所述，选项B、C正确．答案：BC4．(多选)氢有三种同位素，分别是氕(11H)、氘(21H)、氚(31H)，则()A．它们的质子数相等B．若为中性原子它们的核外电子数相等C．它们的核子数相等D．它们的化学性质相同解析：氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和中性原子状态核外电子数均相同，都是1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，A、B正确，C错误；同位素化学性质相同，只是物理性质不同，D正确.答案：ABDA级抓基础1．原子核中能放出α、β、γ射线，关于原子核的组成，以下说法中正确的是()A．原子核中，有质子、中子，还有α粒子B．原子核中，有质子、中子，还有β粒子C．原子核中，有质子、中子，还有γ粒子D．原子核中，只有质子和中子解析：在放射性元素的原子核中2个质子和2个中子结合得较紧密，有时作为一个整体放出，这就是α的来源．说到底它仍是由质子和中子组成的，不能据此认为它是原子核的组成部分．原子核里是没有电子的，但中子可以转化为质子，并向核外释放一个电子，这就是β粒子．原子核发生衰变后处于高能级，在回到低能级时多余的能量以γ粒子的形式辐射出来，形成γ射线．故原子核里也没有γ粒子．答案：D2．如图甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了哪种射线()甲乙A．α射线B．β射线C．γ射线D．三种射线都可以解析：α、β、γ三种射线中α射线电离能力最强，γ射线穿透能力最强，因此用γ射线来检查金属内部的伤痕，故选：C.答案：C3．(2015·天津卷)物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上．下列说法正确的是()A．天然放射现象说明原子核内部是有结构的B．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C．α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的答案：A4．如图所示为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放出的α射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B.经研究知道()A．A为中子，B为质子B．A为质子，B为中子C．A为γ射线，B为中子D．A为中子，B为γ射线解析：用射线A轰击石蜡时打出的应该是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的射线应该是中子．答案：A5.(多选)如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有()A．打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线B．α射线和β射线的轨迹是抛物线C．α射线和β射线的轨迹是圆弧D．如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b解析：由于γ射线不带电，故不偏转，打在b点．由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧，A、C正确，B错误；由于α粒子速度约是光速的110，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动(如果一个打在b，则另一个必然打在b点下方)，D错误．答案：ACB级提能力6．(多选)某空间内可能存在磁场或电场，也可能磁场和电场同时存在或都不存在，一束包含α射线、β射线和γ射线的射线束以同方向进入此空间，如它们的运动轨迹仍为一束，则此空间可能的情形是()A．存在互相垂直的匀强电场及匀强磁场B．磁场及电场都存在C．有电场，无磁场D．有磁场，无电场解析：α射线带正电、β射线带负电、γ射线不带电，它们以同方向不同速度进入某空间，运动轨迹仍为一束，则它们可能不受力的作用或受力方向与运动方向一致．空间中可有与运动方向平行的电场，无磁场，C正确；空间中可有与运动方向平行的磁场，无电场，D正确；空间中可有与运动方向平行的电场、磁场，B正确；空间中存在互相垂直的匀强电场及匀强磁场时，不同速度的粒子受到的洛伦兹力不同，不同的粒子受到的电场力不同，三种粒子不可能向同一方向运动，A错误．答案：BCD7.如图所示，a为未知天然放射源，b为薄铝片，c为两平行板之间存在着较大电场强度的匀强电场，d为荧光屏，e为固定不动的显微镜筒．实验时，如果将匀强电场c撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁亮点数没有变化；如果再将薄铝片b移开，则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁亮点数大量增加．由此可判定放射源所发出的射线可能为()A．β射线和α射线B．α射线、β射线和γ射线C．β射线和γ射线D．α射线和γ射线解析：α射线的贯穿本领很小，一张纸就可把它挡住，β射线能穿透几毫米厚的铝板，γ射线能贯穿几厘米厚的铅板．撤去电场后，荧光屏上闪烁亮点数没有变化，说明原先能到达的荧光屏的射线不带电，故放射源发出的射线中有γ射线．撤去薄铝片，闪烁亮点数大量增加，说明放射源发出的射线中有α射线，故选项D正确．答案：D8．放射性元素钴6027Co可以有效治疗癌症，该元素原子核内中子数与核外电子数之差是()A．6 B．27C．33 D．60解析：中子数为60－27＝33个，核外电子数等于质子数等于原子序数27，所以中子数33与核外电子数27之差等于6，A正确．答案：A9.在暗室的真空装置中做如下实验：在竖直放置的平行金属板间的匀强电场中，有一个能产生α、β、γ三种射线的放射源.从放射源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图所示，在与放射源距离为H高处，水平放置两张叠放着的、涂药品面朝下的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药品的纸)，经射线照射一段时间后两张印像纸显影(已知m α＝4 u ，m β＝11 840u ，v α＝c 10，v β＝c ). (1)上面的印像纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？(2)下面的印像纸显出一串三个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的距离之比？(3)若在此空间再加上与电场方向垂直的匀强磁场，一次使α射线不偏转，一次使β射线不偏转，则两次所加匀强磁场的磁感应强度之比是多少？解析：(1)因α粒子穿透本领弱，穿过下层纸的只有β射线和γ射线，β射线、γ射线在上面的印像纸上留下两个暗斑.(2)下面印像纸上从左向右依次是β射线、γ射线、α射线留下的暗斑.设α射线、β射线留下的暗斑到中央γ射线留下暗斑的距离分别为x α、x β.则对α粒子，有x α＝12a αt 2＝12a α·⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫H v α2，a α＝q α·E m α对β粒子，有x β＝a βt 22＝12αβ·⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫H v β2，αβ＝q β·E m β联立解得x αx β＝5184. (3)若使α射线不偏转，则q αE ＝q αv αB α，所以B α＝E v α， 同理，若使β射线不偏转，则B β＝E v β.故B αB β＝v βv α＝101. 答案：(1)两个暗斑 β射线和γ射线 (2)5∶184(3)10∶1第十九章 原子核2 放射性元素的衰变1．关于天然放射现象，叙述正确的是( )A ．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小B ．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C ．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D ．铀核(238 92U)衰变为铅核(206 82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变解析：物理化学方法都无法改变放射性元素的半衰期，故A 项错；β衰变中释放的电子是核内的中子转化的，并不是核外电子，B 错；α、β、γ三种射线的电离本领依次减弱，贯穿本领依次增强，C 正确；8次α衰变质量数减少32，质子数减少16，10次β衰变质量数不变，质子数增加10个，电荷数不守恒，故D 项错误．正确答案为C.答案：C2．某放射性元素经过11.4天有78的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( )A ．11.4天B ．7.6天C ．5.7天D ．3.8天解析：半衰期是指有半数原子核发生衰变所需要的时间，根据⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T ＝18，t T ＝3，因为t ＝11.4天，所以T ＝11.43＝3.8(天)，故D 正确． 答案：D3．原子核238 92U 经放射性衰变①变为原子核234 90Th ，继而经放射性衰变②变为原子核234 91Pa ，再经放射性衰变③变为原子核234 92U.放射性衰变①、②和③依次为( )A ．α衰变、β衰变和β衰变B ．β衰变、α衰变和β衰变C ．β衰变、β衰变和α衰变D ．α衰变、β衰变和α衰变解析：23892U*①Ｋ23490Th，质量数少4，电荷数少2，说明①为α衰变.23490 Th*②Ｋ23491Pa，质子数加1，质量数不变，说明②为β衰变，中子转化成质子，23491Pa*③Ｋ23492U，质子数加1，质量数不变，说明③为β衰变，中子转化为成质子．故选项A正确．答案：A4．(多选)146C能自发地进行β衰变，下列判断正确的是()A.146C经β衰变后变成126CB.146C经β衰变后变成147NC.146C发生β衰变时，原子核内一个质子转化成中子D.146C发生β衰变时，原子核内一个中子转化成质子解析：发生β衰变时，原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，所以每发射一个β粒子，一个中子转化为质子，依据质量数与质子数守恒，则有146C→147N＋0－1e.故B、D 正确，A、C错误.答案：BDA级抓基础1．天然放射现象中可产生α、β、γ三种射线．下列说法正确的是()A．β射线是由原子核外电子电离产生的B.23892U经过一次α衰变，变为23490ThC．α射线的穿透能力比γ射线穿透能力强D．放射性元素的半衰期随温度升高而减小解析：β衰变产生的电子是原子核中的一个中子转化为质子而来的，故A错误；一个原子核释放一个氦核(由两个中子和两个质成的氦原子)，并且转变成一个质量数减小4，核电荷数减少2的新原子核，故选项B正确；α、β、γ三种射线分别是氦、电子、电磁波，三种射线的穿透能力逐渐增强，即α射线的穿透能力比γ射线穿透能力弱，故选项C错误；半衰期是原子内部性质决定，与温度无关，所以升高放射性元素的温度不能缩短其半衰期，故D错误；故选B.答案：B2．日本福岛核电站泄漏事故中释放出大量的碘131，碘131是放射性同位素，衰变时会发出β射线与γ射线，碘131被人摄入后，会危害身体健康，由此引起了全世界的关注．下面关于核辐射的相关知识，说法正确的是()A．人类可以通过改变外部环境来改变碘131衰变的快慢B．碘131的半衰期为8.3天，则4个碘原子核经16.6天后就一定剩下一个原子核C．碘131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D．β射线与γ射线都是电磁波，但γ射线穿透本领比β射线强解析：半衰期不受温度，压强等外部环境的影响而变化，所以人类目前无法改变放射性元素的半衰期，故A错误；半衰期是对大量粒子的一个统计规律，不适用于单个原子，故B错误；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，衰变方程为10n→0－1 e＋11H，故C正确；β射线为高速电子流不是电磁波，故D错误；综上所述本题选C.答案：C3．2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过4820Ca(钙48)轰击24998Cf(锎249)发生核反应，成功合成了第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素．实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x，再连续经过3次α衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子x 是()A．中子B．质子C．电子D．α粒子解析：由钙48与锎249合成的第118号元素，质量数是297；发生3次α衰变，质量数少12，核电荷数少了6，可见，先放出三个粒子电荷数是0，质量数是1，是中子，选A.答案：AB级提能力4．(多选)关于天然放射性，下列说法不正确的是()A．所有元素都有可能发生衰变B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线，α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强解析：有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，故A 错误；放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度无关，故B 正确；放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故C 正确；一个原子核在一次衰变中只能放出α、β和γ三种射线中的二种(α、γ射线或β、γ射线)，α、β和γ三种射线，γ射线的穿透力最强，电离能力最弱，故D 错误.故选A 、D.答案：AD5．(多选)某种放射性元素的半衰期为6天，则下列说法中正确的是( )A ．10个这种元素的原子，经过6天后还有5个没有发生衰变B ．当环境温度升高的时候，其半衰期缩短C ．这种元素以化合物形式存在的时候，其半衰期不变D ．质量为m 的这种元素的原子，经过12天后还有0.25 m 没有发生衰变解析：半衰期是原子核有半数发生衰变所需的时间，是大量原子核的统计规律，10个原子不能反应统计规律，故A 错误；原子核的衰变是由原子核内部因素决定的，与外界环境以及原子的物理化学状态均无关，故B 错误，C 正确；质量为m 的这种元素的原子，经过12天后还有m ⎝ ⎛⎭⎪⎫12126＝m 4没有发生衰变，选项D 正确；故选CD. 答案：CD6．天然放射性铀(238 92U)发生衰变后产生钍(234 90Th)和另一个原子核．(1)请写出衰变方程；(2)若衰变前铀(238 92U)核的速度为v ，衰变产生的钍(234 90Th)核速度为v 2，且与铀核速度方向相同，求产生的另一种新核的速度． 解析：(1)238 92U →234 90Th ＋42He.(2)设另一新核的速度为v ′，铀核质量为238m ，由动量守恒定律得：238m v ＝234m ×v 2＋4m v ′得：v ′＝1214v .答案：(1)见解析 (2)1214v第十九章 原子核3 探测射线的方法4 放射性的应用与防护1．(多选)关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( )A ．作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质B ．作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点C ．γ射线探伤利用了γ射线贯穿能力很强的性质D ．γ射线探伤利用了γ射线电离能力很强的性质解析：作为示踪原子是利用放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点，利用γ射线探伤是利用了γ射线的贯穿能力很强的性质，正确选项为B 、C.答案：BC2.原子核A Z X 与氘核21H 反应生成一个α粒子和一个质子.由此可知（ ）A.A ＝1，Z ＝1B.A ＝2，Z ＝3C.A ＝3，Z ＝2D.A ＝5，Z ＝2解析：写出该反应的方程有：A Z X ＋21H →42He ＋11H 应用质量数与电荷数的守恒得：A ＋2＝4＋1，Z ＋1＝2＋1，解得A ＝3，Z ＝2，故C 正确.答案：C3．用α粒子照射充氮的云室，得到如图所示的照片，下列说法中正确的是( )A ．A 是α粒子的径迹，B 是质子的径迹，C 是新核的径迹B ．B 是α粒子的径迹，A 是质子的径迹，C 是新核的径迹C．C是α粒子的径迹，A是质子的径迹，B是新核的径迹D．B是α粒子的径迹，C是质子的径迹，A是新核的径迹解析：α粒子轰击氮核产生一个新核并放出质子，入射的是α粒子，所以B是α粒子的径迹．产生的新核，质量大，电离作用强，所以径迹粗而短，故A是新核径迹；质子的电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细而长的径迹C是质子的径迹．故正确答案为D.答案：D4．(多选)一个质子以1.4×107 m/s的速度撞入一个孤立的静止铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍．则下列判断中正确的是()A．核反应方程为2713Al＋11H→2814SiB．核反应方程为2713Al＋11H→2714Si＋10nC．硅原子核速度的数量级为107 m/sD．硅原子核速度的数量级为105 m/s解析：核反应方程为2713Al＋11H→2814Si，由动量守恒定律得m×1.4×107 m/s＝28m v′，解得v′＝5×105 m/s，因此选项A、D正确．答案：AD5．静止的氮核147N被速度为v0的中子10n击中生成碳核126C和另一种原子核甲，已知126C与甲核的速度方向与碰撞前中子的速度方向一致，碰后碳核126C与甲核的动量之比为1∶1.(1)写出核反应方程式；(2)126C与甲核的速度各是多大？解析：(1)根据质量数与核电荷数守恒，可知甲核的核电荷数是1、质量数是3，甲核是氚核，核反应方程式为：147N＋10n→126C＋31H.(2)设中子质量为m0，126C核质量m C，甲核质量为m甲，由动量守恒，得m0v0＝m C v C＋m甲v甲，即m0v0＝12m0v C＋3m0v甲，又因为126C与甲核动量之比为1∶1，所以m C v C＝m甲v甲，即12m0v C＝3m0v甲，联立以上两个方程，解得：v C＝v024，v甲＝v06.答案：(1)14 7N＋10n→12 6C＋31H(2)v024v0 6A级抓基础1．(多选)有关放射性同位素3015P的下列说法，正确的是()A.3015P与3014X互为同位素B.3015P与其同位素有相同的化学性质C．用3015P制成化合物后它的半衰期变长D．含有3015P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响解析：同位素有相同的质子数，所以选项A错误．同位素有相同的化学性质，所以选项B正确．半衰期与元素属于化合物或单质没有关系，所以3015P制成化合物后它的半衰期不变，即选项C错误．含有3015P的磷肥由于衰变，可记录磷的踪迹，所以选项D正确．答案：BD2．(多选)下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是() A．射线探伤仪B．利用含有放射性13153I的油，检测地下输油管的漏油情况C．利用6027Co治疗肿瘤等疾病D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用以检测确定农作物吸收养分的规律解析：射线探伤仪利用了射线的贯穿能力，所以选项A错误．利用含有放射性13153I的油，可以记录油的运动踪迹，可以检查管道是否漏油，所以选项B正确．利用6027Co治疗肿瘤等疾病，利用了射线的贯穿能力和高能量，所以选项C错误．把含有放射性元素的肥料施给农作物，可以记录放射性元素的踪迹，用以检测确定农作物吸收养分的规律，所以选项D正确．答案：BD3.用中子轰击氧原子核的核反应方程为168O＋10n→a7N＋0b X，对式中X、a、b的判断正确的是（）A.X代表中子，a＝17，b＝1B.X代表电子，a＝17，b＝－1C.X代表正电子，a＝17，b＝1D.X代表质子，a＝17，b＝1解析：根据质量数、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，因此X可表示为0＋1e，为正电子，故C项正确，A、B、D错误.答案：C4．(多选)放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度容易控制．这使得γ射线得到广泛应用．下列选项中，属于γ射线的应用的是()A．医学上制成γ刀，无须开颅即可治疗脑肿瘤B．机器运转时常产生很多静电，用γ射线照射机器可将电荷导入大地C．铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制D．用γ射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期解析：γ射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，B错误；γ射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，C错误；γ射线能量很大，可以杀菌，延长水果的保存期，对肿瘤细胞有很强的杀伤作用，故A、D正确．答案：AD5．在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子．①31H＋X1→42He＋10n②147N＋42He→178O＋X2③94Be＋42He→126C＋X3④2412Mg＋42He→2713Al＋X4以下判断中正确的是()A．X1是质子B．X2是中子C．X3是电子D．X4是质子解析：根据核反应的质量数和电荷数守恒知，X1为21H，A错；X2为11H，B错；X3为10n，C错；X4为11H，D对．答案：DB级提能力6.将威耳逊云室置于磁场中，一个静止在磁场中的放射性同位素原子核3015P，放出一个正电子后变成原子核3014Si，能近似反映正电子和Si核轨迹的是（）解析：把放出的正电子和衰变生成物Si 核看成一个系统，根据动量守恒定律正电子和Si 核运动方向一定相反，C 、D 可排除.由q v B＝m v 2R 得，R ＝m v qB ，因为动量m v 相等，故R ∝1q ，即R e R si ＝q si q e ＝141，可见Si 核的运动半径较小，选B.答案：B7．放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀，可利用的元素是( )A ．钋210B ．氡222C ．锶90D ．铀238解析：要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜．因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透．所以只能选用β射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．答案：C9．1934年，约里奥—居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除了测到预料中的中子外，还探测到了正电子．正电子的质量跟电子的质量相同，带一个单位的正电荷，跟电子的电性正好相反，是电子的反粒子．更意外的是，拿走α放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍然继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期．原来，铝箔被α粒子击中后发生了如下反应：2713Al＋42He→3015P＋10n，这里的3015P就是一种人工放射性同位素，正电子就是它衰变过程中放射出来的．(1)写出放射性同位素3015P放出正电子的核反应方程．(2)放射性同位素3015P放出正电子的衰变称为正β衰变，我们知道原子核内只有中子和质子，那么正β衰变中的正电子从何而来？解析：(1)核反应方程为3015P→3014Si＋0＋1e.(2)原子核内只有质子和中子，没有电子，也没有正电子，正β衰变是原子核内的一个质子转换成一个中子，同时放出正电子，核反应方程为11H→10n＋0＋1e.答案：(1)3015P→3014Si＋0＋1e(2)原子核内的质子第十九章原子核5 核力与结合能1．对原子核的组成，下列说法正确的是()A．核力可使一些中子组成原子核B．核力可使非常多的质子组成原子核C．不存在只有质子的原子核D．质量较大的原子核内一定有中子解析：由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的质子集聚在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”——库仑力，A、B错误；自然界中存在只有一个质子的原子核，11H，C错误；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原子核的稳定，故D正确．答案：D2.一个23491Pa原子核内的质子数、中子数、核子数分别为（）A.91个91个234个B.143个91个234个C.91个143个234个D.234个91个143个解析：原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子.23491Pa的原子序数为91，即质子数为91，核子数为234，中子数等于核子数减去质子数，即为234－91＝143，故C正确，ABD错误.故选：C.答案：C3．(多选)对核子结合成原子核的下列说法正确的是()A．原子核内的核子间均存在核力B．原子核内的质子间均存在核力和库仑力C．当n个核子靠近到核力作用的范围而结合为原子核时，其间“势能”一定减小D．对质子数较多的原子核，其中的中子起到增加核力、维系原子核稳定的作用解析：由于核力为短程力，只会发生在相邻核子之间，由此知A、B错误；当n个核子靠近到核力作用范围内，而距离大于0.8×10－15 m，核力表现为引力，在此过程核力必做正功，其间势能必定减小，形成原子核后距离一般不小于0.8×10－15 m，故C正确；对质子数较多的原子核，由于只有相邻的质子间才有核力，但各个质子间均有很强的库仑斥力，随着质子数的增加，其库仑斥力增加，对于稳定的原子核，必须存在较多的中子才能维系二者的平衡，故D正确．答案：CD4．某核反应方程为21H＋31H→42He＋X.已知21H的质量为2.013 6 u，3H的质量为3.018 0 u，42He的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7 1u．则下列说法中正确的是()A．X是质子，该反应释放能量B．X是中子，该反应释放能量C．X是质子，该反应吸收能量D．X是中子，该反应吸收能量解析：由题目所给核反应方程式，根据核反应过程中质量数，电荷数守恒规律，可得：21H＋31H→42He＋10n，X为中子，在该反应发生前，反应物的总质量m1＝2.013 6 u＋3.018 0 u＝5.031 6 u，反应后产物总质量m2＝4.002 6 u＋1.008 7 u＝5.011 3 u，总质量减少，出现了质量亏损，根据爱因斯坦的质能方程可知，该反应释放能量．答案：B5.如图所示，表示原子核的比结合能与质量数A的关系，据此下。