2019年高中物理 第4章《从原子核到夸克》综合检测 沪科版选修3-5.doc

2019年高中物理 第4章从原子核到夸克综合检测 沪科版选修3-5一、选择题(本题包括10个小题，每小题4分，共40分在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不选的得0分)1xx年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过Ca(钙48)轰击Cf(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了3个相同的粒子x，再连续经过3次衰变后，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粒子【解析】在核反应中核电荷数和质量数守恒，由此知选项A正确【答案】A2一种元素的同位素的原子核内中子数N与原子核的质量数A间的关系是图中的()【解析】原子核的质量数AZN，可得NAZ的函数关系【答案】D3我国科学家于1965年9月首次用人工方法合成了结晶牛胰岛素，为了证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质，在合成过程中掺入放射性14C，然后把掺入14C的人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合到一起，经过多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素完全融为一体，它们是同一种物质，从而为我国在国际上首次合成牛胰岛素提供了有力的证据那么在人工合成过程中掺入14C起到的作用是()A扩散作用 B组成元素C示踪原子 D增强人的抗病能力【解析】通过检测C14衰变发出的射线，才能确定人工方法合成了牛胰岛素是否均匀分布在牛胰岛素结晶里，C14是示踪原子【答案】C4铝箔被粒子轰击后发生了以下核反应：AlHeXn.下列判断正确的是()A.n是质子B.n是中子CX是Si的同位素DX是P的同位素【解析】符号n为中子，质子的符号为H，故A错，B对根据电荷数守恒和质量数守恒可算出X的电荷数为15，质量数为30，所以X是P的同位素，C错D对【答案】BD5(2011商洛检测)将半衰期为5天的质量为64 g的铋分成四份分别投入(1)开口容器中；(2)100 atm的密封容器中；(3)100 C的沸水中；(4)与别的元素形成化合物经10天后，4种情况剩下的铋质量数分别为m1、m2、m3、m4，则()Am1m2m3m44 gBm1m2m34 g，m44 gCm1m2m3m4，m14 gDm14 g，其余无法知道【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【答案】A6如图1所示是原子核人工转变实验装置示意图，A是粒子源，F是铝箔，S是荧光屏，在容器中充入氮气后，屏S上出现闪光，该闪光产生的原因是()图1A粒子射到屏S上产生的B粒子轰击氮核后产生的某种粒子射到屏上产生的C粒子轰击铝箔F上打出的某种粒子射到屏上产生的D粒子源中放出的射线射到屏上产生的【解析】该实验的核反应方程是NHeOH这是原子核的第一次人工转变，世界第一次发现质子的实验，而本题出现的闪光是粒子从氮核里打出的质子穿过铝箔射到屏上产生的【答案】B7在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核的轨迹是两个相切的圆，圆的半径比为51，如图2所示，那么碳的衰变方程是()图2A.CHeBeB.C01eBC.CeND.CHB【解析】由于两个轨迹为外切圆，放出的粒子和反冲核方向相反，由左手定则可知，它们必均为正电荷；而衰变过程中两者动量大小相等，方向相反，由于qBv，则R因半径之比为51，它们的电量之比为15，由此可知D正确【答案】D81996年科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核X经过6次衰变后的产物是Fm.由此，可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是()A124、259 B124、265C112、265 D112、277【解析】写出核反应方程为X6HeFm可知A64253277，Z62100112，选项D正确【答案】D9在下列四个方程，X1、X2、X3和X4 各代表某种粒子()UnSrXe3X1HX2HenUThX3MgHeAlX4以下判断中正确的是()AX1是中子 BX2是电子CX3是粒子 DX4是氘核【解析】首先根据电荷数守恒算出X1、X2、X3、X4的核电荷数分别为0、1、2、1，从而确定粒子的名称分别为中子、氢、氦、氢，然后再根据质量守恒确定X1代表中子，X2代表氘核，X3代表粒子，X4代表有质子，故A、C正确【答案】AC10(xx上海单科)某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为()A11.4天B7.6天C5.7天 D3.8天【解析】根据半衰期的定义，剩余原子个数NN总()，t是经历的天数，T是半衰期，故11.43T，T3.8天，D项正确【答案】D二、填空题(本题2小题，共12分)11(4分)一置于铅盒中的放射源发射的、和射线，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3所示，则图中的射线a为_射线，射线b为_射线图3【解析】三种射线中射线穿透力最弱，不能穿透铝箔；是高速电子流，带负电，在电场中能发生偏转，而是一种电磁波，在电场中不发生偏转，所以射线a为射线，射线b为射线【答案】12(8分)1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用Co放射源进行了实验验证次年，李、杨二人因此获得诺贝尔物理奖.Co的衰变方程是CoNiee，其中e是反中微子，它的电荷为零，静止质量可认为是零(1)Co与Fe同周期，Co的核外电子数为_，在上述衰变方程中，衰变产物Ni的质量数A是_，核电荷数Z是_(2)在衰变前Co核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物Ni和e的运动径迹不在一条直线上，如果认为衰变产物只有Ni和e，那么衰变过程将违背_守恒定律【解析】(1)关键要知道Co在周期表中的位置，Co核外电子数等于质子数27，而Ni是Co的衰变产物，且它与Co质量只相差一个电子和一个反中微子，电子质量仅为质子质量的，可忽略不计，又知道反中微子静止质量可认为是零因此Ni的质量数A应与Co相同，也为60，据衰变方程知，Co的一个中子变成质子，则Ni的电荷数应比Co多1，即Z28.(2)衰变前Co静止，总动量为零，衰变后若只产生两粒子Ni和e，据动量守恒，Ni和e，系统动量也为零，只有当两粒子运动在同一直线上，方向相反才能保持动量为零假如原为静态粒子衰变为两个粒子，若现在它们却不在同一直线上运动，那肯定是违反了动量守恒定律【答案】(1)276028(2)动量三、计算题(本题包括4个小题，共48分，解答时要写出必要的文字说明、主要的解题步骤，有数值计算的要注明单位)13(10分)为了临床测定病人血液的体积，可根据磷酸盐在血液中将为红血球所吸收这一事实，向病人体内输入适量含有P作示踪原子的血液先将含有P的血液4 cm3等分为二，其中一份留作标准样品，20 min测量出其放射性强度10 800 s1；另一份则通过静脉注射到病人体内，经20 min后，放射性血液分布于全身，再从病人体内抽出血液样品2 cm3，测出其放射性强度为5 s1，则病人的血液体积为多少？【解析】20 min后血液的放射强度应与标准样品的放射性强度相等，根据它是2 cm3血液样品的放射强度5s1的倍数，就可求出血液的总体积由于标准样品与输入体内的P的总量是相等的，因此两者的放射性强度与P原子核的总数均是相等的设病人血液总体积为V.由510 800，得V4 320 cm3.【答案】4 320 cm314(12分)测得某矿石中铀、铅质量比为1.151，假设开始时矿石只含有铀238，发生衰变的铀238都变成了铅206.已知铀238的半衰期是4.5109年，求矿石的年龄【解析】利用半衰期的计算公式mm0，只要找出m、m0的关系，由4.5109年，即可求出矿石的年龄设开始时矿石中有m0千克的铀238，经n个半衰期后，剩下铀m千克，则mm0n，衰变掉的铀为m0mm0，一个铀核衰变成一个铅核，设生成铅x千克，则，xm0据题意，有：，即解得n1，即tT4.5109年【答案】4.5109年15(12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、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4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面朝下的显影纸(比一般纸厚，且坚韧的涂有感光药的纸)，经射线照射一段时间后使两张显影纸显影图4(1)上面的显影纸有几个暗斑？各是什么射线的痕迹？(2)下面的显影纸显出一串3个暗斑，试估算中间暗斑与两边暗斑的距离之比(已知m4 u，m u，v，vc)【解析】(1)2个暗斑，分别是、射线痕迹一张显影纸即可挡住射线(2)由sat2，aEq/m，t得：s，即ss5184.【答案】(1)2个暗斑、射线(2)518416(14分)一个静止的氮核N俘获一个速度为2.3107 m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核，设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106 m/s，B、C在同一匀强磁场中做圆周运动的半径比RBRC1130，求：(1)C核的速度大小；(2)根据计算判断C核是什么？(3)写出核反应方程式【解析】(1)由动量守恒定律，mnvnmBvBmCvC，所以vC m/s3106 m/s.(2)由qvBm得R，RB，RC.因为，从而可求出，又因为qCqB7，所以qC2；而mC4，所以C核是He.(3)NnBHe.【答案】(1)3106 m/s(2)He(3)NnBHe