粤教版高中物理选择性必修第三册第五章阶段检测含答案

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第五章 阶段评价查缺漏 (本试卷满分：100分) 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的) 1．关于核聚变，以下说法正确的是(　　) A．与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁 B．世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站 C．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－10 m以内，核力才能起作用 D．核聚变比核裂变更易控制 解析：选A　与核裂变相比，核聚变有下面的几个优势：(1)安全、清洁、辐射少；(2)核燃料储量多；(3)核废料易处理。但核聚变不易控制，其发电还没有投入实际运行，要使轻核发生聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15 m，B、C、D错误，A正确。 2．科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26，铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为eq \o\al(26,13)Al―→eq \o\al(26,12)Mg＋Y，下列说法正确的是(　　) A．Y是氦核 B．Y是质子 C．再经过72万年，现有的铝26衰变一半 D．再经过144万年，现有的铝26全部衰变 解析：选C　根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，该核反应是eq \o\al(26,13)Al―→eq \o\al(26,12)Mg＋eq \o\al(0,1)e，即Y是正电子，选项A、B错误；因72万年是一个半衰期，可知再过72万年，现有的铝26衰变一半，再过144万年，即两个半衰期，现有的铝26衰变四分之三，选项C正确，D错误。 3．(2022·湖南高考)1932年，查德威克用未知射线轰击氢核，发现这种射线是由质量与质子大致相等的中性粒子(即中子)组成。如图，中子以速度v0分别碰撞静止的氢核和氮核，碰撞后氢核和氮核的速度分别为v1和v2。设碰撞为弹性正碰，不考虑相对论效应，下列说法正确的是(　　) A．碰撞后氮核的动量比氢核的小 B．碰撞后氮核的动能比氢核的小 C．v2大于v1 D．v2大于v0 解析：选B　设中子的质量为m，氢核的质量为m，氮核的质量为14m，设中子和氢核碰撞后中子速度为v3，由动量守恒定律和能量守恒定律得mv0＝mv1＋mv3，eq \f(1,2)mv02＝eq \f(1,2)mv12＋eq \f(1,2)mv32，联立解得v1＝v0，设中子和氮核碰撞后中子速度为v4，由动量守恒定律和能量守恒定律得mv0＝14mv2＋mv4，eq \f(1,2)mv02＝eq \f(1,2)·14mv22＋eq \f(1,2)mv42，联立解得v2＝eq \f(2,15)v0，可得v1＝v0>v2，碰撞后氢核的动量为pH＝mv1＝mv0，氮核的动量为pN＝14mv2＝eq \f(28mv0,15)，可得pN>pH，碰撞后氢核的动能为EkH＝eq \f(1,2)mv12＝eq \f(1,2)mv02，氮核的动能为EkN＝eq \f(1,2)·14mv22＝eq \f(28mv02,225)，可得EkH>EkN，故B正确，A、C、D错误。 4．原子核自发地放出电子的现象称为β衰变。最初科学家曾认为β衰变中只放出电子，后来发现，这个过程中除了放出电子外，还放出一种叫“中微子”的粒子，中微子不带电，与其他物质的相互作用极弱。下列关于β衰变的说法不正确的是(　　) A．原子核发生β衰变后产生的新核的核子数与原核的核子数相等，但带电荷量增加 B．原子核能够发生β衰变说明原子核是由质子、中子、电子组成的 C．静止的原子核发生β衰变后，在中微子动量忽略不计时，电子的动量与新核的动量一定大小相等，方向相反 D．静止的原子核发生β衰变时，原子核释放的能量大于电子和新核的总动能之和 解析：选B　原子核是由质子和中子组成的，故B错误；原子核发生β衰变时，质量数不变，质子数增加1，电子是原子核中的中子变成质子而产生的，所以A正确；静止的原子核发生β衰变，由动量守恒定律知C正确；静止的原子核发生β衰变，由能量守恒定律可知D正确。 5．有关中子的研究，下列说法正确的是(　　) A．Th核发生一次α衰变，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4 B．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应 C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 D．中子和其他微观粒子，都具有波粒二象性 解析：选D　α衰变的本质是发生衰变的核中减少2个质子和2个中子形成氦核，所以一次α衰变，新核与原来的核相比，中子数减少了2，A错误；裂变是较重的原子核分裂成较轻的原子核的反应，而该反应是较轻的原子核的聚变反应，B错误；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，查德威克通过α粒子轰击铍核获得碳核的实验发现了中子，C错误；所有粒子都具有粒子性和波动性，D正确。 6．银河系中存在大量的铝同位素26Al。26Al核β＋衰变的衰变方程为eq \o\al(26,13)Al―→eq \o\al(26,12)Mg＋eq \o\al(0,1)e，测得26Al核的半衰期为72万年。下列说法正确的是(　　) A．26Al核的质量等于26Mg核的质量 B．26Al核的中子数大于26Mg核的中子数 C．将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变 D．银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg 解析：选C　26Al核发生β＋衰变的过程中释放正电子的同时还有核能释放，发生质量亏损，所以26Al核的质量大于26Mg核的质量，故A错误；26Al核的中子数n1＝26－13＝13，而26Mg核的中子数n2＝26－12＝14，所以26Al核的中子数小于26Mg核的中子数，故B错误；半衰期是原子核固有的属性，与物理环境和化学状态无关，故C正确；铝同位素26Al的半衰期为72万年，所以经过144万年也就是两个半衰期后还剩下eq \f(1,4)没有衰变，故D错误。 7．钴60是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期为5.27年。它会通过β衰变放出能量高达315 keV的高速电子衰变为镍60，同时会放出两束γ射线，其能量分别为1.17 MeV及1.33 MeV。钴60的应用非常广泛，几乎遍及各行各业。在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物以及自动控制等；在医学上，常用于癌和肿瘤的放射治疗。关于钴60下列说法正确的是(　　) A．衰变方程为eq \o\al(60,27)Co―→eq \o\al(60,28)Ni＋eq \o\al(　0,－1)e B．利用钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的电子流 C．钴60可以作为示踪原子研究人体对药物的吸收 D．钴60衰变过程中不会有质量亏损 解析：选A　根据电荷数守恒、质量数守恒，可知钴60发生β衰变的衰变方程为eq \o\al(60,27)Co―→eq \o\al(60,28)Ni＋eq \o\al(　0,－1)e，故A正确；钴60对人体肿瘤进行放射治疗是利用其衰变放出的γ射线，故B错误；钴60半衰期太长，且衰变放出的高能粒子对人体伤害太大，不能作为药品的示踪原子，故C错误；所有衰变都会有质量亏损，故D错误。 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，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) 8．(2021·浙江6月选考)对四个核反应方程：(1)eq \o\al(238, )92U―→eq \o\al(234, )90Th＋eq \o\al(4,2)He；(2)eq \o\al(234, )90Th―→eq \o\al(234, )91Pa＋eq \o\al(0,－1)e；(3)eq \o\al(14, )7N＋eq \o\al(4,2)He―→eq \o\al(17, )8O＋eq \o\al(1,1)H；(4)eq \o\al(2,1)H＋eq \o\al(3,1)H―→eq \o\al(4,2)He＋eq \o\al(1,0)n＋17.6 MeV。下列说法正确的是(　　) A．(1)(2)式核反应没有释放能量 B．(1)(2)(3)式均是原子核衰变方程 C．(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程 D．利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一 解析：选CD　(1)式是α衰变，(2)式是β衰变，均有能量放出，故A错误；(3)式是人工核转变，故B错误；(3)式是人类第一次实现原子核转变的方程，故C正确；利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一，故D正确。 9．已知钚的一种同位素的半衰期为24 100年，其衰变方程为eq \o\al(239, 94)Pu―→X＋eq \o\al(4,2)He＋γ，下列有关说法正确的是(　　) A．X原子核中含有92个质子 B．100个eq \o\al(239, 94)Pu经过24 100年后一定还剩余50个 C．由于衰变时释放巨大能量，衰变过程质量数不再守恒 D．衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力 解析：选AD　根据电荷数守恒和质量数守恒可知，X原子核的电荷数为92，质量数为235，质子数是92，A选项正确；半衰期是统计规律，对大量的原子核适用，对少数的原子核没有意义，B选项错误；由于衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量减小，但质量数仍守恒，C选项错误；衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，D选项正确。 10.云室能显示射线的径迹，把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向和半径大小就能判断粒子的属性。放射性元素A的原子核静止放在磁感应强度B＝2.5 T的匀强磁场中发生衰变，放射出粒子并变成新原子核B，放射出的粒子与新核运动轨迹如图所示，测得两圆的半径之比R1∶R2＝42∶1，且R1＝0.2 m，已知元电荷e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s。下列说法正确的是(　　) A．新原子核B的核电荷数为42 B．放射性元素A原子核发生的是α衰变 C．放射性元素A原子核发生的是β衰变 D．放射出粒子的对应的德布罗意波的波长为4.125×10－15 m 解析：选BD　原子核发生反冲，根据左手定则可知，α衰变时，新核、α粒子的轨迹是外切圆，所以B正确，C错误；根据带电粒子的轨道半径r＝eq \f(mv,Bq)，可知eq \f(rα,rB)＝eq \f(qB,qα)，结合已知条件可知原子核B的核电荷数为84，选项A错误； 根据德布罗意波长λ＝eq \f(h,p)可知，放出的α粒子的德布罗意波长为λ＝eq \f(h,BqαR1)＝4.125×10－15 m，选项D正确。 三、非选择题(本题共4小题，共54分) 11．(11分)假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是m1，中子的质量是m2，氦核同位素的质量是m3，光在真空中速度为c。 (1)写出核聚变反应的方程式。 (2)求核聚变反应中释放出的能量ΔE。 解析：(1)根据质量数守恒与电荷数守恒，核反应方程式为：eq \o\al(2,1)H＋eq \o\al(2,1)H―→eq \o\al(3,2)He＋eq \o\al(1,0)n。 (2)核反应过程中的质量亏损为：Δm＝2m1－(m2＋m3) 氘核聚变时放出的能量为： ΔE＝Δmc2＝(2m1－m2－m3)c2。 答案：(1)eq \o\al(2,1)H＋eq \o\al(2,1)H―→eq \o\al(3,2)He＋eq \o\al(1,0)n (2)(2m1－m2－m3)c2 12．(12分)静止的锂核(eq \o\al(6,3)Li)俘获一个速度为7.7×106 m/s的中子，发生核反应后若只产生两个新粒子，其中一个粒子为氦核(eq \o\al(4,2)He)，它的速度大小是8.0×106 m/s，方向与反应前的中子速度方向相同。 (1)写出此核反应的方程式； (2)求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向。 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)用m1、m2和m3分别表示中子(eq \o\al(1,0)n)、氦核(eq \o\al(4,2)He)和氚核(eq \o\al(3,1)H)的质量，由动量守恒定律得 m1v1＝m2v2＋m3v3 代入数值解得v3＝－8.1×106 m/s 即反应后生成的氚核的速度大小为8.1×106 m/s，方向与反应前中子的速度方向相反。 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)8.1×106 m/s　方向与反应前中子的速度方向相反 13．(15分)如图所示，有界的匀强磁场磁感应强度为B＝0.05 T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界。在磁场中A处放一个放射源，内装eq \o\al(226, 88) Ra，eq \o\al(226, 88) Ra放出某种射线后衰变成eq \o\al(222, 86) Rn。 (1)写出上述衰变方程； (2)若A处距磁场边界MN的距离OA＝1.0 m时，放在MN左侧边缘的粒子接收器收到垂直于边界MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器距过OA的直线1.0 m。求一个静止eq \o\al(226, 88) Ra核衰变过程中释放的核能有多少。(取1 u＝1.6×10－27 kg，e＝1.6×10－19 C，结果保留三位有效数字) 解析：(1)根据质量数和电荷数守恒，可得eq \o\al(226, 88)Ra―→eq \o\al(222, 86)Rn＋eq \o\al(4,2)He。 (2)衰变过程中释放的α粒子在磁场中做匀速圆周运动，半径R＝1.0 m，由2evB＝eq \f(mv2,R)得α粒子的速度v＝ eq \f(2eBR,m)，衰变过程中系统动量守恒，eq \o\al(222, 86)Rn、eq \o\al(4,2)He质量分别为222 u、4 u，则 (222 u)×v′＝(4 u)×v得eq \o\al(222, 86)Rn的速度v′＝eq \f(2,111)v 释放的核能 E＝eq \f(1,2)×(222 u)×v′2＋eq \f(1,2)×(4 u)×v2≈eq \f(113e2B2R2,222 u) 代入数据解得E＝2.04×10－14 J。 答案：(1)eq \o\al(226, 88)Ra―→eq \o\al(222, 86)Rn＋eq \o\al(4,2)He　(2)2.04×10－14 J 14.(16分)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三种射线的射线源。从射线源射出的一束射线垂直于电场方向射入电场，如图所示。在与射线源距离为H高处，水平放置两张叠放着的、涂药面朝下的印像纸(比一般纸厚且涂有感光药的纸)，经射线照射一段时间后两张印像纸显影，则 (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？ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(已知：mα＝4 u，mβ＝\f(1,1 840) u，vα＝\f(c,10)，vβ＝c)) 解析：(1)因α粒子贯穿本领弱，穿过下层纸的只有β射线、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射线暗斑到中央γ射线暗斑的距离分别为sα、sβ，则sα＝eq \f(1,2)aα·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(H,vα)))2， sβ＝eq \f(1,2)aβ·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(H,vβ)))2， aα＝eq \f(qα·E,mα)，aβ＝eq \f(qβ·E,mβ)。 由以上四式得eq \f(sα,sβ)＝eq \f(5,184)。 (3)若使α射线不偏转，qαE＝qαvαBα，所以Bα＝eq \f(E,vα)， 同理若使β射线不偏转，应加磁场Bβ＝eq \f(E,vβ)， 故eq \f(Bα,Bβ)＝eq \f(vβ,vα)＝10∶1。 答案：(1)两个暗斑　β射线，γ射线　(2)5∶184 (3)10∶1