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1、第四章 从原子核到夸克本章测评(时间：90分钟分值：100分)一、选择题(共10个小题，每小题5分，共50分)1(2009北京高考，14)下列现象中，与原子核内部变化有关的是()A粒子散射现象 B天然放射现象C光电效应现象 D原子发光现象2关于、三种射线，下列说法中正确的是()A射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强B射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力C射线一般伴随着或射线产生，它的穿透能力最强D射线是电磁波，它的穿透能力最弱32000年8月21日，俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇在巴伦支海遇难，沉入深度约为100 m的海底。“库尔斯克”号核潜艇的沉没再次引起人们对核废
2、料与环境问题的重视。几十年来人们向以巴伦支海海域倾倒了不少核废料，核废料对海洋环境有严重的污染作用，其原因有()A铀、钚等核废料有放射性B铀、钚等核废料的半衰期很长C铀、钚等重金属有毒性D铀、钚等核废料会造成爆炸4放射性元素衰变时放出三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是 ()A射线，射线，射线 B射线，射线，射线C射线，射线，射线 D射线，射线，射线5放射性同位素可作为示踪原子，例如，在医学上可以确定肿瘤的位置等等，今有四种不同的放射性同位素R、P、Q、S，它们的半衰期分别为半年、38天、15天和2天，则应选用的同位素是()AS BQ CP DR6光子的能量为h，动量的大小为，如果一个静止
3、的放射性元素的原子核发生衰变时只发射出了一个光子，则衰变后的原子核()A仍然静止B沿着与光子运动方向相同的方向运动C沿着与光子运动方向相反的方向运动D可能在任何方向运动7联合国环境公署对科索沃地区的调查表明，北约对南联盟进行的轰炸中，大量使用了贫铀炸弹，贫铀是从金属铀中提炼铀235以后的副产品，其主要成分是铀238。贫油炸弹贯穿能力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大而且残留物可长期危害环境，下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是()A爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害B爆炸后的弹片不会对人体产生危害，会对环境产生长期危害C铀238的衰变速度很快D铀的半衰期很长8迄今为止合成的最重的元素是
4、112号元素，它是用Zn高能原子轰击Pb的靶子，使锌核与铅核熔合而得，每生成一个112号元素的原子的同时向外释放出一个中子。下列说法错误的是()A112号元素是金属元素B112号元素的质子数为112C科学家合成的112号元素的原子的中子数为166D112号元素为放射性元素9原子核E经衰变变成F，再经衰变变成G，再经衰变变成H，上述系列衰变可记为下式：EFGH，另一系列衰变如下：PQRS；已知P与F是同位素，则()AQ是G的同位素，R是H的同位素BR是E的同位素，S是F的同位素CR是G的同位素，S是H的同位素DQ是E的同位素，R是F的同位素10某放射性元素经过6次衰变和8次衰变，生成了新核。则新
5、核和原来的原子核相比()A质子数减少了12 B质子数减少了20C中子数减少了14 D核子数减少了24二、填空题(共3个小题，每小题6分，共18分。把答案填写在题中的横线上)11一个原子核，它的符号是Sr，那么该原子核中有_个质子，_个中子，中性原子中的电子数是_，核子数是_。12两种放射性元素的原子A和B，其半衰期分别为T和T。若经过2T后两种元素的核的质量相等，则开始时两种核的个数之比为_；若经过2T后两种核的个数相等，则开始时两种核的质量之比为_。13如图所示，放射性元素X，在云雾室里进行衰变，放射线受到垂直纸面出来的匀强磁场的作用，径迹如图，设射线由下向上射入磁场，则生成的新核原子序数为
6、_，质子数为_。三、计算题(共3个小题，共32分。解答时写出必要的文字说明、方程式、计算结果及单位)14(10分)1930年科学家发现钋放出的射线贯穿能力极强，它甚至能穿透几厘米厚的铅板，1932年，英国年轻物理学家查德威克用这种未知射线分别轰击氢原子和氮原子，结果打出一些氢核和氮核。若未知射线均与静止的氢核和氮核正碰，测出被打出的氢核最大速度为vH3.5×107 m/s，被打出的氮核的最大速度vN4.7×106 m/s，假定正碰时无机械能损失，设未知射线中粒子质量为m，初速为v，质子的质量为m。(1)推导被打出的氢核和氮核的速度表达式；(2)根据上述数据，推算出未知射线中
7、粒子的质量m与质子的质量m之比(已知氮核质量为氢核质量的14倍)。15(10分)静止在匀强磁场中的核发生衰变后，粒子和反冲核在垂直于它们运动方向的匀强磁场中分别做匀速圆周运动，其半径之比为451，周期之比为90117。求粒子和反冲核的动能之比为多少？16(12分)人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程，请按要求回答下列问题。(1)卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面作出了卓越的贡献。请选择其中的两位，指出他们的主要成绩。_(2)在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂。中子在重水中可与H核碰撞减速，在石墨中与C核碰撞减速。上述碰撞可简
8、化为弹性碰撞模型。某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？参考答案1解析：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A项错误；天然放射现象是原子核内部发生变化自发的放射出粒子或电子，从而发生衰变或衰变，故B项正确；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C项错误；原子发光是原子跃迁形成的也没有涉及原子核的变化，故D项错误。答案：B2解析：射线是原子核发生衰变放出的氦核流，它的电离能力强，但穿透能力弱；射线也是原子核发生衰变放出的电子流，具有较强的电离能力和穿透能力
9、；射线是一种电磁波，一般伴随着或射线产生，它的穿透能力强，电离能力弱。答案：C3答案：ABC4解析：由于三种射线的能量不同，所以贯穿能力最强的是射线，射线次之，射线最弱，故正确答案选B。答案：B5解析：作为示踪原子的放射性同位素，应该有稳定的放射性，半衰期越长，放射性越稳定；但考虑到放射性对人体的危害，半衰期越长，对人体的危害越大，所以一旦研究结束，就希望放出的射线量大大减小，因此应选择半衰期较短、衰变稍快的放射性元素作示踪原子，用2天就可以了。答案：A6解析：相互作用的物体，如果不受外力的作用，或它们所受外力的合力为零，它们的总动量保持不变，这就是动量守恒定律。动量守恒定律不但适用于宏观物体
10、，也适用于微观粒子。静止的原子核动量为零，在原子核发出一个光子衰变后，原子核和光子的动量值和仍为零，即衰变后原子核的动量和发出光子的动量大小相等方向相反。故衰变后的原子核仍沿着与光子方向相反的方向运动。答案：C7解析：铀238的半衰期很长，所以会长时间产生环境危害。答案：AD8解析：人工转变方程为ZnPb？n，新元素原子核的总核子数为277，质子数为112，所以中子数应为156。因为大于83号的元素都具有放射性，该元素也不会例外。答案：C9解析：(1)互称同位素的原子核电荷数相同而质量数不同。(2)任何核反应都遵循电荷数守恒和质量数守恒。(3)衰变和衰变得核反应方程表达式分别为：XYHe(衰变
11、)，MNe(衰变)P和F是同位素，设电荷数均为Z，则衰变过程可记为：Z2EZFZ1GZ1H，ZPZ1QZ2RZS显然，E和R的电荷数均为Z2，G和Q的电荷数均为Z1，F、P和S的电荷数均为Z，故B正确。答案：B10答案：D11解析：A95，Z38，所以有：质子数38个，中子数为953857个，中性原子的电子数为38个，核电荷数38个。答案：3857383812解析：若开始时两种核的个数分别为N1和N2，则经时间2T后剩下的核的个数就分别为N1和N2，而此时两种核的质量相等，则有N1aN2b，由此可得。若开始时两种核的质量分别为m1和m2，则经时间2T后剩下的核的质量就分别为m1和m2，而此时两
12、种核的个数相等，于是有，由此可得m1m2a4b。答案：a4b13解析：根据左手定则可知衰变后的射线为射线，所以新核的电荷数为Z1，质量数为M。答案：Z1M14解：(1)碰撞满足动量守恒和机械能守恒，与氢核碰撞时有mvmv1mHvH，mv2mvmHv解之，得vHv，同理可得vNv。(2)由上面可得，代入数据得1.016 5。答案：(1)vHv，vNv(2)1.016 515解析：根据衰变时系统的总动量守恒，做匀速圆周运动时由洛伦兹力提供向心力这样两个基本关系，即可解得。衰变时，粒子和反冲核的动量大小相等，即mvmxvx，式中mx，vx为反冲核的质量与速度。在磁场中，它们做匀速圆周运动时都由洛仑兹
13、力作为向心力，由qvB得r。由此可见，粒子和反冲核的圆周运动半径之比为，所以反冲核的核电荷数为qx90。因为由洛仑兹力作向心力时，做圆周运动的周期为T，所以粒子和反冲核的周期之比为，得mx··m××4234。所以粒子和反冲核的动能之比为。答案：117216答案：(1)卢瑟福提出了原子的核式结构模型；玻尔把量子理论引入原子模型，并成功解释了氢光谱；查德威克发现了中子。(2)重水减速效果更好6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375
高中物理 第四章 从原子核到夸克单元测试 沪科版选修35
