(五)原子核与核能-【衡水金卷·先享题】2024-2025学年高二物理选择性必修3同步周测卷（鲁科版）

高二同步周测卷物理选择性必修第三册 (五)原子核与核能 (考试时利40分钟，满分100分) 一、单项选择疆《木题共6小题，每小题%分，共36分。在每小圈给出的四个选项中，只 有一项是符合感目要求的) .我国自主研发的东方超环(EAST)是国际首个全超导托卡马克核聚变实晚装置，有 “人造太阳”之称。“人造太阳”的核反应方程可佰为 A.Be+He→C+n BU→Th+He C.iH+iH一，He+n D.wU+1n一Xe十=Sr+10gm 之.下列有关结合能和平均结合能的说法正确的是 A.分散的核子相成集子核时释放的能量是该琼子核的结合图 且，结合能数值越大，该原子技的结构就感不稳定 C:着原千质量数的增加，原子核的平均结合能圣渐增大 DH可以餐变为iHe并释放电子，H的结介能大于1He的结合能 客，轴核裂变的核反应方程可生为U+n一Xe+:r十mn,下列说法正确的是 A.该裂变反应方醒为提U一，Xe十Sr十口 B.裂变产物SΓ原子核内的中子数比质子数多20个 C一次裂变反应后产物的质量比反成前增加1个中子的质量 D,”Sr的比结合能比号U的比结合能大 4.在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核(X)发生了一次。 袋变，故射出的@粒子付H)在与磁场垂直的平面内做匀速知周运动.其轨道半径为 R。以m,《分别表示@粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。已知直空中的 光速为，下列说法错误的是 K XX A.发生餐变后产生的·救子与新核Y在磁场中的运动氧连正确的是图丙 B赛核Y在蓝场中做阔风运动的半径为z。R C。粒于的侧周运动可以等效成一个环形电道，且电迄大小为 D若往燮过程中释放的核能器转化为金粒子和新核Y的动能，用夜变过程巾的质量 亏超为品是 物理{鲁料极)选择性丝修第三曲第【页《共4页》 面水金卷·先享盈 5,收射性同位素衰变的快慢有一一定的规律，在使用数射性同使素时，必须严格划守探作 说程。如图甲所示为氧222的衰变曲线，如阁乙所不为？210的衰变曲线。横坐标 表示的是时同，领坐标表示的是元索任意时刻的质量m与：一0时的质量的比 值。下列说法正确的是 3象10川4天 501001504入 A.,元素氧2221比元素轻210的半度期日 B,元素氧222经过第一个L1,9天，剩有的元素氧222 C.1kg的元素绕10人盒子中经过第一个5天后，盒子中到余物质的质量为0.5k和 D.元素氧22经过第一个19天，剩有豆的元索氧22 ,如图所示的火灾白动报警器其有椅定性好、安全性高的特持点，碗用非常泛，其工作 原理为：载射源处的帽以Am放出的立乾子，使壳内气室空气电离而导电，当到雾进 人光内气室时，：较子被烟雾翼粒阴节，异致工作电路的电流减小，干是蜂鸡署报警。 下列说法正确的是 A,这种报警装置应用了a射线提穿本领强 的特点 壳内气 B.该。在变的核反应方程为出Am Np+He 工 C,爱生火或时福度升高，A的半衰期 变长 D发生火炙时温度升高，Am的半意期变短 二，多项选择题（本题共2小题，每小圈8分，共16分，在每小题给出的四个远项中，有 多面符合题日要求，全部选对的得8分，送对但不全的得4分，有选错的得自分) 7,怀(P和》静止时衰变为微发态锥核当U和a粒子，敬发志仙核平U立即在变为稳态 袖核U,并数出能最为E的Y光子。已知钵P,稳态轴核U和a较子的质量 分别记为m,m:和两，，在变放出光子的动量可忽路且该过程释放的枝能除去y光 子的能量E,外全幕转化为用U和π粒子的动能。在匀强意场中衰变产生的U和 α粒子，两者球度方向均与证场垂直，做匀速圆周运动，则下列说法正确的是 A.登U和：较子在篮场中做匀速圆周运动的轨迹为外切圆 B,号U的比结合能大于P,的比结合能 C,操U的动能为(mmg一则，)-E D.:较子的动能为，(m.一mu一m,2-E,] 初6十初。 高二同步周测生五 物建（鲁科版】选择性必修第三面第？页（共4页》 8.耀中子？孩疗法是种榴治疗的新技术，其原理是透人驴箱细胞内的需核(B》吸收慢 中子，转变藏锂核(1.i)和X粒子，并释救出Y光子。已知Y光子的能量为E,真空 中的光连为，原子横的比结合能与质量数的关系图像如图断示，期下列说法正确 的是 A.该核反应漏干B章变 且？光子的动量为号 C,一个中子和一个质子洁合成氣核时释放出核能，表明此过程中出现了质量亏担 D原核的结合能小于X粒子的结合能 班线 姓名 分数 短号 1 3 容案 三，非选择题（本圈共3小题·共8分，请按要求完成下列各题） 以.14分)放射性原子核置U先后发生：餐变和丹章变后，变为原子核到P,已知U 的质量m,一238,0290u,计P4的质量M:=234,02394:0粒千的质量进， 4的26u,电子的质量限，-0,00051。（原子质量单位1u相当于931.5MeV的能 量) (1)写出U在变为P的救射性衰变方程， 《2)求原子核升山度变为出P。的过程中释放的能量： (3)若U的率衰期为4.5×10年，限设一块矿石中含有2kgU.经过90亿年后， 还制多少U学 物建（鲁料极》选择性必修第三绣第3贞【共4页 陶水金连·先享题 10.(16分)质情仪是一种测量带电粒子的质量及分析月位素的重要工具，它的构造原 理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束（初速皮可混为零），经加速电场加 速后垂直进人有界匀强磁场，到达记来它的肌粗帐片P上，设离子在P上的位置与 人口处S,的距离为￥ (1)设离子质量为知，电荷量为：加违电压为U,磁练成强度大小为B.求x的大小： (2)纸的三种同位素H,H,H从离子源S出发，到达柱片P的位置与S:的距离 之比H:mirr为多少？ 11,(18分)太阳之所以雀发光并留射出巨大的能量，是内都氢核聚变的结果， (1)氢模聚变的枝反成方程为H+H一+He十n,H的质量为2.0141，H的 质量为3.0160u,1He的质量为4.0026u,n的质量为1.0087u,1u 931,5MeV/.求该反应释放的核能约为多少MeV?(结果保留两位小数) (2)坏的救时性同位素P:帝止时衰变为纳核限U和：较子，将章堂产生的轴核 和▣教子垂直射人磁感应强我大小为B的同一匀强磁场，求铂核和：较子周周运动 的半径之比。 高二简步调测卷五 物理（舞科版》选择性必修第三乐第（页[共4页1高二周测卷 ·物理（鲁科版）选择性必修第三册· 高二同步周测卷/物理选择性必修第三册（五） 命题要素一览表 注： 1.能力要求： I.理解能力Ⅱ.推理能力 Ⅲ，分析综合能力V,应用数学处理物理间题的能力V,实验能力 2.学科素养： ①物理视念 ②科学思雏③科学探究①科学态度与责任 分 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 值 (主题内容) ① ②③④ 档次 系数 单项选择题 6 核聚变 易 0.85 单项选择题 6 结合能、平均结合能 中 0.75 3 单项选择题 核裂变 中 0.70 4 单项选择题 a衰变，质量亏损 中 0.70 5 单项选择题 6 半衰期 中 0.75 6 单项选择题 6 a衰变，a射线的性质，半衰期 难 0.55 7 多项选择题 8 质能方程 中 0.75 8 多项选择题 8 光子的动量、结合能与比结合能 中 0.60 9 非选择题 B衰变，半衰期的相关计算，质能 14 中 0.75 方程 10 非选择题 16 质谱仪 中 0.65 非选择题 质量亏损、质能方程、核聚变反 11 18 难 0.55 应中释放的能量、衰变 香考管案及解析 一、单项选择题 义不同不可消掉，A项错误：Sr原子核内的中子数 1.C【解析】“人造太阳”属于轻核聚变反应。Be十He 为94一38=56个.故中子数比质子数多56-38=18 →C十n是发现中子的核反应方程，A项错误： 个，B项错误：裂变反应释放核能，故反应后产物的质 附U一→Th十He是a衰变，B项错误：H+H 量比反应前减少，C项错误：反应后产物的稳定性增 →He十n是轻核聚变反应，C项正确；翻U十dn 强，Sr的比结合能史大，D项正确。 →Xe十“Sr十10gn是重核裂变反应，D项错误。 4,A【解析】由动量守恒定律可知，衰变后a粒子与新 2.A【解析】分散的核子组成原子核时释放的能量是 核Y的运动方向相反，所以轨迹圆应外切，由左手定 该原子核的结合能，A项正确：平均结合能越大，原子 则可知两粒子做匀速圆周运动的方向相同，图丁正 核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定，B项错误： 随着原子质量数的增加，原子核的平均结合能先增大 确，A项错误：由圆周运动的半径公式R=常可知景 后减小，C项错误：H发生B衰变生成：He会释放能 2 量，所以He结合能更大，D项错误。 =名2则R=名R,B项正确：圆周运动周期T 3.D【解析】根据反应前，后质量数守恒和电荷数守恒 可知，轴核裂变的核反应方程可能为帮U十n→ 一晋，环形电流1=子-职C项正确：对。粒子 誓Xc十数Sr十2n,故m=2,x=38,反应前、后中子意 ·75 由洛伦袋力提供向心力有B=m装，可得= 一个中子和一个质子结合成氘核时发生聚变反应，会 有质量亏损，亏损的质量以能量的形式释放出来，即 由质量关系可知，衰变后新核Y的质量为M 释放出核能，C项正确：结合能等于比结合能与核子 A一4m,对衰变过程由动量守恒定律可得M'-m 数的乘积，根据图像可知，He核的比结合能大约为 7MeV,硼核的比结合能大约为6.5MeV,氮核有4 =0,可知t-行，系统增加的能量为△E=受 个核子，而砌核有10个核子，显然硼核的结合能大于 氮核粒子的结合能，D项错误。 十号m,由质能方程得△E=dmc,解得An 三、非选择题 9,【解析】(1)根据质量数和电荷数守恒可得衰变方程 A(qBR)* 2m(A-4)cD项正确。 为U→Pa十He十-e (3分) 5.D【解析】由题图可知，氧222的半襄期为3.8天， (2)上述衰变过程的质量亏损△n=m:一：一。 (3分) 铋210的半襄期为5天，所以元素氡222比元素秘 放出的能量△E=C·△m (2分) 210的半衰期短，A项错误：半衰期是统计规律，只有 经过半衰期的整数倍的时间才能比较准确的算出发 解得△E=1,863MeV (1分) (3)总质量()、剩余质量(m)、衰变时间(t),半衰期 生衰变的原子核的数量，故经过第一个1.9天（号个 (D之间的关系为m=m,(受)中 (2分) 半衰期)，无法得出具体发生衰变的原子核的数量，也 无法确定剩余原子核的数量，B项错误：由于元素铋 将m=2kg,T=45亿年，t=90亿年代入 210的半衰期为5天，所以经过第一个5天，其刚好 解得m=学=0,5k8 (2分) 经过一个半衰期，由公式m=m(宁)产，解得m= 故还剩余0.5kg的费U (1分) 之m,即到余号的元素铋210的质量为0,5kg,但襄 10.【解析】(1)离子在电场中被加速时，由动能定理可 得qU=号 (4分) 变生成物也有质量，C项错误：由于元素氯222的半 衰期为3.8天，所以经过第一个19天，刚好经过5个 进人磁场时洛伦兹力提供向心力，有gB=m 半衰期，由公式m=m(子)十，解得m' 1 32m,即 (4分) 又x=2, 剩余立的元素氡2，D项正确。 2 2mU 由以上三式解得x=√？ (4分) 6.B【解析】这种报警装置应用了α射线电离能力强 的特点，A项错误：α衰变释放出氮核，故核反应方程 (2)氢的三种同位素的质量数分别为1,2、3，由(1) 为Am一→班Np十He,B项正确：半衰期不因外界 结果可知 环境的温度而改变，C,D项错误。 TH:ID:TT=√m:√mb/mr=1√2V3(4分) 二、多项选择题 11.【解析】(1)该反应中质量亏损△m=2.0141u十 7.ABD【解析】由题意可知襄变产生的U和a粒子 3.0160u-4.0026u-1.0087u=0.0188u 电性相同，速度方向相反，故两粒子在同一匀强磁场 (2分) 中做圆周运动的轨迹外切，A项正确：由于衰变时放 质能方程△E=△c (2分) 出核能，比结合能增大，所以U的比结合能大于 解得该反应释放的核能△E≈17.51MeV (2分) Pu的比结合能，B项正确：由能量守恒定律可知E (2)核反应方程Pu→U+!He十Y (3分) =Ea十E,,由爱因斯坦质能方程可知E=(r,一u 衰变过程中满足动量守恒定律，得pu=p (2分) m,)c,解得Ea=(mpw一mu一m)c-E,C项错 误：根据动量守恒定律有0=mu十m,.,E总=EU 带电粒子在磁场中微圆周运动，有qB=m尺 十E,=习mu品十亏m,,可得E= (2分) nu十 -[(mp 解得R=m四 (2分) -mu一m,)2一E,],D项正确。 gB 8.BC【解析】根据题意可写出核反应方程为9B十n 轴核和a粒子做圆周运动的半径之比RuR.=g.: →Li十He,可知该反应不属于衰变，A项错误：根 qu=2:92=1:46 (3分) 据E=hv,p= 会=，联立解得p三，B项正确： h