第五章 近代物理初步（单元测试 ·提升卷）物理人教版选择性必修第三册

2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元检测卷 第五章·素养提升 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．如图所示，在牛奶灌装生产线上，传送带一侧设置一个放射源，另一侧放置射线接收器，调整放射源和接收器之间的距离，使得射线刚好不能穿透装满牛奶的纸盒。每当传送带上的纸盒经过放射源位置时，若接收器检测不到射线，说明牛奶已经灌满；若接收器仍能检测到射线，说明牛奶未灌满，不合格。使用的射线是（　　） A．射线 B．射线 C．射线 D．紫外线 【答案】B 【详解】α射线穿透能力最弱，用纸就能挡住但对空气的电离能力很强；β射线能穿透几毫米的铝板；γ射线穿透能力最强，能穿透几厘米的铅板，且对食品的破坏能力也最强，紫外线更不能穿透纸盒，则该生产线使用的射线是β射线。 故选B。 2．下列关于近代物理的说法正确的是（　　） A．贝克勒尔发现的天然放射现象，说明原子核有复杂结构 B．原子核发生衰变时，产生的射线本质是高速电子流，因核内没有电子，所以射线是核外电子逸出原子形成的 C．强子是参与强相互作用的粒子，因而质子、中子和电子都属于强子 D．结合能越大的原子核越牢固 【答案】A 【详解】A．贝克勒尔发现的天然放射现象表明原子核内部存在复杂结构，A正确； B．射线是核内中子转化为质子时释放的电子，并非核外电子逸出，B错误； C．电子属于轻子，不参与强相互作用，C错误； D．原子核的牢固程度由比结合能（结合能/核子数）决定，而非总结合能，D错误。 故选A。 3．2025年3月国内首款碳-14核电池原型机“烛龙一号”研制成功，该电池利用碳-14衰变释放的能量发电。由于碳-14半衰期为5730年，该电池具有超乎寻常的使用寿命，制备碳-14的核反应方程：，碳—14的衰变方程：。下列说法正确的是（　　） A．X为电子，Y为质子 B．Y是由碳-14原子核内的中子转化成质子时产生的 C．若在月球上使用该电池，环境温度变化太大，会影响碳-14的半衰期 D．若电池中的碳-14半数发生衰变就不能正常供电，则该电池的寿命约为2865年 【答案】B 【详解】A．根据质量数守恒，左边总质量数为14+1=15，右边为14+X的质量数，故X的质量数为1；电荷数左边为7+0=7，右边为6+X的电荷数，故X的电荷数为1。因此X为质子； 根据质量数守恒（14=14+Y的质量数）得Y的质量数为0，电荷数守恒（6=7+Y的电荷数）得Y的电荷数为-1，故Y为电子。因此X为质子，Y为电子，故A错误； B．Y是β衰变产生的电子，其来源是碳-14核内的中子转化为质子时释放的电子，故B正确； C．半衰期是原子核的固有属性，与外界环境（如温度）无关，因此在月球上温度变化不会影响碳-14的半衰期，故C错误； D．半衰期定义为半数原子核衰变所需的时间。若电池在碳-14半数衰变时失效，则其寿命应等于半衰期5730年，而非2865年（半衰期的一半），故D错误。 故选B。 4．质量为的某放射性元素X经时间t后剩余未衰变质量为m，已知图线如图所示，则该放射性元素X的半衰期为（　　） A．1天 B．1.015天 C．2.81天 D．0.22天 【答案】A 【详解】半衰期指的是放射性元素每衰变一半的时间，由题图可知从原来的变为原来的刚好经过一个半衰期，则该放射性元素X的半衰期为 故选A。 5．上古先民认为龟具有预知凶吉的神秘能力，因此以龟甲来祭祀或占卜，占卜的结果可以直接影响帝王的决策。正是这种特性，使得汉代王朝正式将龟的形象为钮式纳入官印体制，成为中国权力系统中一种强有力的象征物。龟纽，即雕成或铸成龟形的印钮，大多用绳子穿起来佩于腰间或系于臂上，随身携带，作为官方权利的象征。2024年11月3日，张昭墓已经考古发掘完毕，如图所示为墓中出土的龟纽金印。考古学家们常用放射性元素的半衰期确定文物的年代，的衰变方程为，的半衰期是5730年，下列说法正确的是（　　） A．经过11460年后，4个一定还剩下1个 B．该衰变的实质是核内的一个质子转变为一个中子和一个电子 C．X具有很强的电离能力 D．衰变过程发生了质量亏损 【答案】D 【详解】A．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适用，故A错误； B．该衰变为衰变，其实质是核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，故B错误； C．根据质量数和电荷数守恒可知X是，具有较强的电离能力，故C错误； D．衰变过程放出能量，发生了质量亏损，故D正确。 故选D 。 6．原来静止的原子核质量为，处在区域足够大的匀强磁场中，经衰变后变成质量为的原子核，粒子的质量为，已知粒子的速度垂直于磁场，且动能为，假定原子核衰变时释放的核能全部转化为动能，则下列四个结论中，正确的是（　　） A．原子核与粒子在磁场中运动的周期之比为 B．原子核与粒子在磁场中运动的半径之比为 C．此衰变过程中的质量亏损为 D．此衰变过程中释放的核能为 【答案】D 【详解】A．根据题意可知，粒子在磁场中做圆周运动的周期为 则原子核与粒子在磁场中运动的周期之比为，故A错误； B．根据题意可知，衰变过程中动量守恒，Y和α粒子动量大小相等，由 可得 则原子核与粒子在磁场中运动的半径之比为，故B错误； C．质量亏损为衰变前总质量减去衰变后总质量，即，故C错误； D．总动能 由动量守恒定律有 结合动能公式 可得 则有，故D正确。 故选D。 7．某种原子核X经过一系列的衰变变成原子核Y，衰变过程中质量数与中子数的关系图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．比更稳定 B．的质子数比多23个 C．变成经历了6次衰变，8次衰变 D．经过1次衰变形成新元素的中子数与质子数的差值为54 【答案】D 【详解】A．衰变过程放出能量，产物比反应物稳定，则Y比X稳定，故A错误。 B．由图像可得原子核为，原子核为，的质子数比Y多个，故B错误。 C．根据衰变过程中质量数和电荷数守恒，有， 求得， 可写出X变成Y的核反应方程为，可知X变成Y经历了8次衰变、6次衰变，故C错误。 D．发生1次衰变的核反应方程为，的质子数为90，中子数为，则中子数与质子数的差值为，故D正确。 故选D。 8．下列图片及其相应描述正确的是（　　） A．图甲：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子 B．图乙：从图中可以看出，随着温度的升高，所有波长辐射强度有所增加 C．图丙为铀核发生衰变的示意图，铀核的比结合能大于钍核的比结合能 D．图丁是核裂变反应堆的控制系统，为了减慢反应速率，应将镉棒插入深些 【答案】BD 【详解】A．图甲为卢瑟福粒子散射实验，根据实验结果卢瑟福提出了原子的核式结构，故A错误； B．图乙是黑体辐射图，黑体辐射峰值波长随温度升高向短波移动，并且所有波长的辐射强度增加，故B正确； C．图丙是铀核衰变示意图，说明钍核的比结合能大于铀核的比结合能，故C错误； D．图丁是核裂变反应堆的控制系统，将镉棒插入深些，可以多吸收一些中子，减慢核裂变反应速率，故D正确。 故选BD。 9．人体暴露于强烈的中子辐射中会在血浆中产生，可以通过测量的数量来确定患者吸收的辐射剂量。具有放射性会发生衰变，衰变方程为，衰变的半衰期为15h。某次研究其放射特性的实验中，将孤立原子核置于磁感应强度为B的匀强磁场中，衰变后在磁场中形成a、b两条圆周径迹，部分轨迹如图所示，大圆的半径为R，衰变过程中释放的核能全部转变为衰变产物的动能，忽略重力和粒子间电场力作用。电子质量为m、电荷量为e，镁原子核的质量为M，真空中光速为c。下列说法中正确的是（　　） A．当人体被中子辐射后身体发烧时，原子核的半衰期将变短 B．大圆对应粒子的运动方向为顺时针方向 C．电子运动形成的等效电流为 D．衰变过程中亏损的质量为 【答案】BD 【详解】A．半衰期由原子核内部本身的因素决定，与外界的物理状态或化学状态无关，故当人体被中子辐射后身体发烧时，原子核的半衰期不变，故A错误； B．在磁场中，洛伦兹力提供向心力，故 解得 由动量守恒可知，衰变后的两新粒子动量大小相等，故偏转半径与所带电荷量成反比，大圆对应的粒子应是电荷量小的，即为电子，带负电；根据受力情况，由左手定则可知，大圆对应粒子的运动方向为顺时针方向，故B正确； C．电子做圆周运动的转动半径为R，故 解得线速度的大小为 电子做圆周运动的周期为 电子运动形成的等效电流为 故C错误； D．电子做圆周运动的转动半径为R，故 可得电子的动量大小为 由动量守恒可知，衰变后的两新粒子动量大小相等，即 衰变过程中释放的核能全部转变为衰变产物的动能，故 根据质能方程可知 联立可得 故D正确。 故选BD。 10．核反应方程为，现真空中有两个动量大小相等，方向相反的氘核与氚核相撞，发生核反应，设反应释放的能量几乎转化为与的动能，则（　　） A．该反应有质量亏损 B．该反应为核裂变 C．获得的动能约为 D．获得的动能约为 【答案】AC 【详解】核反应方程为 。两个动量大小相等、方向相反的氘核与氚核相撞，反应释放的能量几乎全部转化为氦核（）与中子（）的动能。总初始动量为零。 A．反应释放能量，根据爱因斯坦质能方程，释放的能量来源于质量亏损，故该反应一定有质量亏损，故A正确。 B．核裂变是重核分裂成中等质量核的过程，而此反应是两个轻核（氘核和氚核）聚合成一个较重的氦核，属于核聚变，不是核裂变，故B错误。 C．反应释放的能量几乎全部转化为氦核与中子的动能。初始总动量为零，反应后总动量也为零，氦核与中子动量大小相等、方向相反。质量比（质量数比近似为质量比） 动能公式为 动量大小相等，故动能与质量成反比，则有 即 总动能 解得， 故中子动能约为 14 MeV，故C正确。 D．由上述计算，氦核动能约为，不是，故D错误。 故选AC。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共15分。 11．（6分）卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为 ，方程式是衰变方程，其中X是 ，铀239（）衰变成钚239（）的核反应方程为 【答案】 电子 【详解】[1] 卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为 [2]根据电荷守恒和质量数守恒可得 可知X为电子； [3]根据电荷守恒和质量数守恒可得铀239（）衰变成钚239（）的核反应方程为 12．（9分）一个静止在匀强磁场中的铀核，经一次衰变后，产生钍核。 (1)试写出上述衰变的核反应方程 ； (2)一个静止的铀核发生衰变，以的速度释放一个粒子，求钍核的速度大小 ； (3)若铀核的质量为，粒子的质量为，产生的钍核的质量为，真空光速为，一个铀核发生衰变释放的结合能大小为 。 (4)发生衰变后放出的粒子和反冲核都以垂直于磁感线的方向运动，形成如图所示的8字型轨迹，大圆是 （选填“A．钍核”、“B．粒子”）的运动轨迹，并在图中标出小圆粒子的运动方向 。 【答案】(1)；(2)；(3)；(4) B 【详解】（1）衰变的核反应方程 （2）由动量守恒可知 可得钍核的速度 （3）质量亏损：Δm=m1-m2-m3 根据质能方程，则有释放出的能量 （4）[1]根据 可得 两粒子动量大小相等，则 可知大圆是粒子的运动轨迹，故选B； [2]根据左手定则可知，小圆粒子运动方向也为顺时针，如图 三、计算题：本题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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）一个静止的钴在某条件下发生β衰变生成镍，放出动能为的电子，同时释放能量分别为、的两个光子，忽略镍60的动能，释放的核能全部转化为电子的动能和光子的能量。已知电子的质量为m，普朗克常量为h，真空中光速为c，不考虑相对论效应。 (1)写出该衰变方程式，并求电子的物质波波长； (2)有N个钴60发生了β衰变，求核反应中总的质量亏损。 【答案】(1)，；(2) 【详解】（1）根据质量数守恒与核电荷数守恒可得核反应方程为     电子的动量 电子的动能 电子的波长     解得 （2）N个钴60发生衰变产生的能量     根据质能方程     解得 14．（13分）1920年，英国物理学家卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子。1930年发现，在真空条件下用射线轰击铍（）时，会产生一种看不见的、贯穿能力极强的不知名射线和另一种新粒子。经过研究发现，这种不知名射线具有如下的特点：①在任意方向的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度不到光速的十分之一；③用它轰击含有静止的氢核的物质，可以把氢核打出来。用它轰击含有静止的氮核的物质，可以把氮核打出来，并且被打出的氢核的最大速度和被打出的氮核的最大速度之比等于。若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核均发生正碰，且碰撞中没有机械能的损失。已知氢核的质量与氮核的质量之比等于。 （1）写出射线轰击铍核的核反应方程。 （2）试根据上面所述的各种情况，通过具体计算说明该射线是由中子组成，而不是射线。 【答案】（1）；（2）见解析 【详解】（1）根据质量数和电荷数守恒，核反应方程为 （2）由（1）可知，该射线不带电，是由电中性的粒子流组成的。由于射线是高速光子流，而该射线速度不到光速的十分之一，因此它不是射线。设该粒子的质量为m，轰击氢核和氮核时速度为v，打出氢核后粒子速度变为v1，打出氮核后粒子速度变为v2。由于碰撞中没有机械能的损失，且被打出的氢核和氮核的速度均为最大值，表明该粒子与氢核及氮核的碰撞为弹性碰撞。根据动量守恒和机械能守恒，在打出氢核的过程中，有 解得 同理，在打出氮核的过程中，有 解得 根据vH、vN的表达式及 ， 解得 即该粒子的质量与氢核（质子）质量相同，因此这种不知名的电中性粒子是中子。 15.（16分）如图甲所示是托卡马克装置的结构示意图，其主要包括环形真空室、极向场线圈、环向场线圈等，在环形真空室内注入少量氢的同位素氘和氚，提高温度使其发生聚变反应产生氦和中子。如图乙所示为环形真空室的示意图，它的轴线半径为r，横截面的圆半径为R，假设环形真空室内粒子质量为m、电荷量为+q，粒子碰到真空室的室壁立即被吸收。 (1)写出氘和氚核聚变的核反应方程式； (2)若粒子以速度沿真空室轴线做匀速圆周运动，求极向场线圈产生磁场的大小； (3)将装置中相邻环向场线圈简化为两个平行线圈，通电后在真空室内产生磁感应强度为B0的匀强磁场，如图丙所示。位于两个线圈轴线中点的粒子源O向右侧各个方向均匀发射速度大小为的粒子。 ① 若某粒子发射时速度方向与x轴的夹角θ=37°，求该粒子做螺旋线运动的螺距； ② 求粒子源发出的粒子没有被室壁吸收的百分比η1； 【答案】(1)；(2)；(3)①；② 【详解】（1）氘和氚核聚变的核反应方程式为 （2）设极向场线圈产生的磁场大小为B，由洛伦兹力提供向心力 解得 （3）带电粒子与x轴成θ角射入环向磁场，粒子沿螺旋线运动。 ① 设粒子垂直轴向做圆周运动的周期为T，则 设粒子沿轴向做匀速运动的速度，则螺距 解得 ② 粒子垂直轴向做匀速圆周运动，设粒子刚好碰到室壁的角度为θ，由洛伦兹提供向心力 又半径为 根据速度的分解，有 可得 粒子源发出的粒子没有被室壁吸收的百分比 解得 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元检测卷 第五章·素养提升 一、选择题：本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 B A B A D D D BD BD AC 二、实验题：本题共2小题，共15分。 11． （2分） 电子 （2分） （2分） 12．(1)（1分）；(2)（2分）；(3)（2分）；(4) B （2分） （2分） 三、计算题：本题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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．解：（1）根据质量数守恒与核电荷数守恒可得核反应方程为   （2分）  电子的动量（1分） 电子的动能（1分） 电子的波长    （1分） 解得（1分） （2）N个钴60发生衰变产生的能量    （1分） 根据质能方程    （1分） 解得（2分） 14．解：（1）根据质量数和电荷数守恒，核反应方程为 （2分） （2）由（1）可知，该射线不带电，是由电中性的粒子流组成的。由于射线是高速光子流，而该射线速度不到光速的十分之一，因此它不是射线。设该粒子的质量为m，轰击氢核和氮核时速度为v，打出氢核后粒子速度变为v1，打出氮核后粒子速度变为v2。由于碰撞中没有机械能的损失，且被打出的氢核和氮核的速度均为最大值，表明该粒子与氢核及氮核的碰撞为弹性碰撞。根据动量守恒和机械能守恒，在打出氢核的过程中，有 （1分） （1分） 解得 （1分） 同理，在打出氮核的过程中，有 （1分） （1分） 解得 （2分） 根据vH、vN的表达式及 （1分），（1分） 解得 （1分） 即该粒子的质量与氢核（质子）质量相同，因此这种不知名的电中性粒子是中子。（1分） 15．解：（1）氘和氚核聚变的核反应方程式为（2分） （2）设极向场线圈产生的磁场大小为B，由洛伦兹力提供向心力（1分） 解得（1分） （3）带电粒子与x轴成θ角射入环向磁场，粒子沿螺旋线运动。 ① 设粒子垂直轴向做圆周运动的周期为T，则（1分） 设粒子沿轴向做匀速运动的速度，则螺距（2分） 解得（1分） ② 粒子垂直轴向做匀速圆周运动，设粒子刚好碰到室壁的角度为θ，由洛伦兹提供向心力（1分） 又半径为（1分） 根据速度的分解，有（1分） 可得（2分） 粒子源发出的粒子没有被室壁吸收的百分比（2分） 解得（1分） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元检测卷 第五章·素养提升 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．如图所示，在牛奶灌装生产线上，传送带一侧设置一个放射源，另一侧放置射线接收器，调整放射源和接收器之间的距离，使得射线刚好不能穿透装满牛奶的纸盒。每当传送带上的纸盒经过放射源位置时，若接收器检测不到射线，说明牛奶已经灌满；若接收器仍能检测到射线，说明牛奶未灌满，不合格。使用的射线是（　　） A．射线 B．射线 C．射线 D．紫外线 2．下列关于近代物理的说法正确的是（　　） A．贝克勒尔发现的天然放射现象，说明原子核有复杂结构 B．原子核发生衰变时，产生的射线本质是高速电子流，因核内没有电子，所以射线是核外电子逸出原子形成的 C．强子是参与强相互作用的粒子，因而质子、中子和电子都属于强子 D．结合能越大的原子核越牢固 3．2025年3月国内首款碳-14核电池原型机“烛龙一号”研制成功，该电池利用碳-14衰变释放的能量发电。由于碳-14半衰期为5730年，该电池具有超乎寻常的使用寿命，制备碳-14的核反应方程：，碳—14的衰变方程：。下列说法正确的是（　　） A．X为电子，Y为质子 B．Y是由碳-14原子核内的中子转化成质子时产生的 C．若在月球上使用该电池，环境温度变化太大，会影响碳-14的半衰期 D．若电池中的碳-14半数发生衰变就不能正常供电，则该电池的寿命约为2865年 4．质量为的某放射性元素X经时间t后剩余未衰变质量为m，已知图线如图所示，则该放射性元素X的半衰期为（　　） A．1天 B．1.015天 C．2.81天 D．0.22天 5．上古先民认为龟具有预知凶吉的神秘能力，因此以龟甲来祭祀或占卜，占卜的结果可以直接影响帝王的决策。正是这种特性，使得汉代王朝正式将龟的形象为钮式纳入官印体制，成为中国权力系统中一种强有力的象征物。龟纽，即雕成或铸成龟形的印钮，大多用绳子穿起来佩于腰间或系于臂上，随身携带，作为官方权利的象征。2024年11月3日，张昭墓已经考古发掘完毕，如图所示为墓中出土的龟纽金印。考古学家们常用放射性元素的半衰期确定文物的年代，的衰变方程为，的半衰期是5730年，下列说法正确的是（　　） A．经过11460年后，4个一定还剩下1个 B．该衰变的实质是核内的一个质子转变为一个中子和一个电子 C．X具有很强的电离能力 D．衰变过程发生了质量亏损 6．原来静止的原子核质量为，处在区域足够大的匀强磁场中，经衰变后变成质量为的原子核，粒子的质量为，已知粒子的速度垂直于磁场，且动能为，假定原子核衰变时释放的核能全部转化为动能，则下列四个结论中，正确的是（　　） A．原子核与粒子在磁场中运动的周期之比为 B．原子核与粒子在磁场中运动的半径之比为 C．此衰变过程中的质量亏损为 D．此衰变过程中释放的核能为 7．某种原子核X经过一系列的衰变变成原子核Y，衰变过程中质量数与中子数的关系图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．比更稳定 B．的质子数比多23个 C．变成经历了6次衰变，8次衰变 D．经过1次衰变形成新元素的中子数与质子数的差值为54 8．下列图片及其相应描述正确的是（　　） A．图甲：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子 B．图乙：从图中可以看出，随着温度的升高，所有波长辐射强度有所增加 C．图丙为铀核发生衰变的示意图，铀核的比结合能大于钍核的比结合能 D．图丁是核裂变反应堆的控制系统，为了减慢反应速率，应将镉棒插入深些 9．人体暴露于强烈的中子辐射中会在血浆中产生，可以通过测量的数量来确定患者吸收的辐射剂量。具有放射性会发生衰变，衰变方程为，衰变的半衰期为15h。某次研究其放射特性的实验中，将孤立原子核置于磁感应强度为B的匀强磁场中，衰变后在磁场中形成a、b两条圆周径迹，部分轨迹如图所示，大圆的半径为R，衰变过程中释放的核能全部转变为衰变产物的动能，忽略重力和粒子间电场力作用。电子质量为m、电荷量为e，镁原子核的质量为M，真空中光速为c。下列说法中正确的是（　　） A．当人体被中子辐射后身体发烧时，原子核的半衰期将变短 B．大圆对应粒子的运动方向为顺时针方向 C．电子运动形成的等效电流为 D．衰变过程中亏损的质量为 10．核反应方程为，现真空中有两个动量大小相等，方向相反的氘核与氚核相撞，发生核反应，设反应释放的能量几乎转化为与的动能，则（　　） A．该反应有质量亏损 B．该反应为核裂变 C．获得的动能约为 D．获得的动能约为 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共15分。 11．（6分）卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为 ，方程式是衰变方程，其中X是 ，铀239（）衰变成钚239（）的核反应方程为 12．（9分）一个静止在匀强磁场中的铀核，经一次衰变后，产生钍核。 (1)试写出上述衰变的核反应方程 ； (2)一个静止的铀核发生衰变，以的速度释放一个粒子，求钍核的速度大小 ； (3)若铀核的质量为，粒子的质量为，产生的钍核的质量为，真空光速为，一个铀核发生衰变释放的结合能大小为 。 (4)发生衰变后放出的粒子和反冲核都以垂直于磁感线的方向运动，形成如图所示的8字型轨迹，大圆是 （选填“A．钍核”、“B．粒子”）的运动轨迹，并在图中标出小圆粒子的运动方向 。 三、计算题：本题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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）一个静止的钴在某条件下发生β衰变生成镍，放出动能为的电子，同时释放能量分别为、的两个光子，忽略镍60的动能，释放的核能全部转化为电子的动能和光子的能量。已知电子的质量为m，普朗克常量为h，真空中光速为c，不考虑相对论效应。 (1)写出该衰变方程式，并求电子的物质波波长； (2)有N个钴60发生了β衰变，求核反应中总的质量亏损。 14．（13分）1920年，英国物理学家卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子。1930年发现，在真空条件下用射线轰击铍（）时，会产生一种看不见的、贯穿能力极强的不知名射线和另一种新粒子。经过研究发现，这种不知名射线具有如下的特点：①在任意方向的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度不到光速的十分之一；③用它轰击含有静止的氢核的物质，可以把氢核打出来。用它轰击含有静止的氮核的物质，可以把氮核打出来，并且被打出的氢核的最大速度和被打出的氮核的最大速度之比等于。若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核均发生正碰，且碰撞中没有机械能的损失。已知氢核的质量与氮核的质量之比等于。 （1）写出射线轰击铍核的核反应方程。 （2）试根据上面所述的各种情况，通过具体计算说明该射线是由中子组成，而不是射线。 15.（16分）如图甲所示是托卡马克装置的结构示意图，其主要包括环形真空室、极向场线圈、环向场线圈等，在环形真空室内注入少量氢的同位素氘和氚，提高温度使其发生聚变反应产生氦和中子。如图乙所示为环形真空室的示意图，它的轴线半径为r，横截面的圆半径为R，假设环形真空室内粒子质量为m、电荷量为+q，粒子碰到真空室的室壁立即被吸收。 (1)写出氘和氚核聚变的核反应方程式； (2)若粒子以速度沿真空室轴线做匀速圆周运动，求极向场线圈产生磁场的大小； (3)将装置中相邻环向场线圈简化为两个平行线圈，通电后在真空室内产生磁感应强度为B0的匀强磁场，如图丙所示。位于两个线圈轴线中点的粒子源O向右侧各个方向均匀发射速度大小为的粒子。 ① 若某粒子发射时速度方向与x轴的夹角θ=37°，求该粒子做螺旋线运动的螺距； ② 求粒子源发出的粒子没有被室壁吸收的百分比η1； 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… 此卷只装订不密封 ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… … 学校：______________姓名：_____________班级：_______________考号：______________________ 2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元检测卷 第五章·素养提升 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．如图所示，在牛奶灌装生产线上，传送带一侧设置一个放射源，另一侧放置射线接收器，调整放射源和接收器之间的距离，使得射线刚好不能穿透装满牛奶的纸盒。每当传送带上的纸盒经过放射源位置时，若接收器检测不到射线，说明牛奶已经灌满；若接收器仍能检测到射线，说明牛奶未灌满，不合格。使用的射线是（　　） A．射线 B．射线 C．射线 D．紫外线 2．下列关于近代物理的说法正确的是（　　） A．贝克勒尔发现的天然放射现象，说明原子核有复杂结构 B．原子核发生衰变时，产生的射线本质是高速电子流，因核内没有电子，所以射线是核外电子逸出原子形成的 C．强子是参与强相互作用的粒子，因而质子、中子和电子都属于强子 D．结合能越大的原子核越牢固 3．2025年3月国内首款碳-14核电池原型机“烛龙一号”研制成功，该电池利用碳-14衰变释放的能量发电。由于碳-14半衰期为5730年，该电池具有超乎寻常的使用寿命，制备碳-14的核反应方程：，碳—14的衰变方程：。下列说法正确的是（　　） A．X为电子，Y为质子 B．Y是由碳-14原子核内的中子转化成质子时产生的 C．若在月球上使用该电池，环境温度变化太大，会影响碳-14的半衰期 D．若电池中的碳-14半数发生衰变就不能正常供电，则该电池的寿命约为2865年 4．质量为的某放射性元素X经时间t后剩余未衰变质量为m，已知图线如图所示，则该放射性元素X的半衰期为（　　） A．1天 B．1.015天 C．2.81天 D．0.22天 5．上古先民认为龟具有预知凶吉的神秘能力，因此以龟甲来祭祀或占卜，占卜的结果可以直接影响帝王的决策。正是这种特性，使得汉代王朝正式将龟的形象为钮式纳入官印体制，成为中国权力系统中一种强有力的象征物。龟纽，即雕成或铸成龟形的印钮，大多用绳子穿起来佩于腰间或系于臂上，随身携带，作为官方权利的象征。2024年11月3日，张昭墓已经考古发掘完毕，如图所示为墓中出土的龟纽金印。考古学家们常用放射性元素的半衰期确定文物的年代，的衰变方程为，的半衰期是5730年，下列说法正确的是（　　） A．经过11460年后，4个一定还剩下1个 B．该衰变的实质是核内的一个质子转变为一个中子和一个电子 C．X具有很强的电离能力 D．衰变过程发生了质量亏损 6．原来静止的原子核质量为，处在区域足够大的匀强磁场中，经衰变后变成质量为的原子核，粒子的质量为，已知粒子的速度垂直于磁场，且动能为，假定原子核衰变时释放的核能全部转化为动能，则下列四个结论中，正确的是（　　） A．原子核与粒子在磁场中运动的周期之比为 B．原子核与粒子在磁场中运动的半径之比为 C．此衰变过程中的质量亏损为 D．此衰变过程中释放的核能为 7．某种原子核X经过一系列的衰变变成原子核Y，衰变过程中质量数与中子数的关系图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．比更稳定 B．的质子数比多23个 C．变成经历了6次衰变，8次衰变 D．经过1次衰变形成新元素的中子数与质子数的差值为54 8．下列图片及其相应描述正确的是（　　） A．图甲：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子 B．图乙：从图中可以看出，随着温度的升高，所有波长辐射强度有所增加 C．图丙为铀核发生衰变的示意图，铀核的比结合能大于钍核的比结合能 D．图丁是核裂变反应堆的控制系统，为了减慢反应速率，应将镉棒插入深些 9．人体暴露于强烈的中子辐射中会在血浆中产生，可以通过测量的数量来确定患者吸收的辐射剂量。具有放射性会发生衰变，衰变方程为，衰变的半衰期为15h。某次研究其放射特性的实验中，将孤立原子核置于磁感应强度为B的匀强磁场中，衰变后在磁场中形成a、b两条圆周径迹，部分轨迹如图所示，大圆的半径为R，衰变过程中释放的核能全部转变为衰变产物的动能，忽略重力和粒子间电场力作用。电子质量为m、电荷量为e，镁原子核的质量为M，真空中光速为c。下列说法中正确的是（　　） A．当人体被中子辐射后身体发烧时，原子核的半衰期将变短 B．大圆对应粒子的运动方向为顺时针方向 C．电子运动形成的等效电流为 D．衰变过程中亏损的质量为 10．核反应方程为，现真空中有两个动量大小相等，方向相反的氘核与氚核相撞，发生核反应，设反应释放的能量几乎转化为与的动能，则（　　） A．该反应有质量亏损 B．该反应为核裂变 C．获得的动能约为 D．获得的动能约为 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共15分。 11．（6分）卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为 ，方程式是衰变方程，其中X是 ，铀239（）衰变成钚239（）的核反应方程为 12．（9分）一个静止在匀强磁场中的铀核，经一次衰变后，产生钍核。 (1)试写出上述衰变的核反应方程 ； (2)一个静止的铀核发生衰变，以的速度释放一个粒子，求钍核的速度大小 ； (3)若铀核的质量为，粒子的质量为，产生的钍核的质量为，真空光速为，一个铀核发生衰变释放的结合能大小为 。 (4)发生衰变后放出的粒子和反冲核都以垂直于磁感线的方向运动，形成如图所示的8字型轨迹，大圆是 （选填“A．钍核”、“B．粒子”）的运动轨迹，并在图中标出小圆粒子的运动方向 。 三、计算题：本题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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）一个静止的钴在某条件下发生β衰变生成镍，放出动能为的电子，同时释放能量分别为、的两个光子，忽略镍60的动能，释放的核能全部转化为电子的动能和光子的能量。已知电子的质量为m，普朗克常量为h，真空中光速为c，不考虑相对论效应。 (1)写出该衰变方程式，并求电子的物质波波长； (2)有N个钴60发生了β衰变，求核反应中总的质量亏损。 14．（13分）1920年，英国物理学家卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子。1930年发现，在真空条件下用射线轰击铍（）时，会产生一种看不见的、贯穿能力极强的不知名射线和另一种新粒子。经过研究发现，这种不知名射线具有如下的特点：①在任意方向的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度不到光速的十分之一；③用它轰击含有静止的氢核的物质，可以把氢核打出来。用它轰击含有静止的氮核的物质，可以把氮核打出来，并且被打出的氢核的最大速度和被打出的氮核的最大速度之比等于。若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核均发生正碰，且碰撞中没有机械能的损失。已知氢核的质量与氮核的质量之比等于。 （1）写出射线轰击铍核的核反应方程。 （2）试根据上面所述的各种情况，通过具体计算说明该射线是由中子组成，而不是射线。 15.（16分）如图甲所示是托卡马克装置的结构示意图，其主要包括环形真空室、极向场线圈、环向场线圈等，在环形真空室内注入少量氢的同位素氘和氚，提高温度使其发生聚变反应产生氦和中子。如图乙所示为环形真空室的示意图，它的轴线半径为r，横截面的圆半径为R，假设环形真空室内粒子质量为m、电荷量为+q，粒子碰到真空室的室壁立即被吸收。 (1)写出氘和氚核聚变的核反应方程式； (2)若粒子以速度沿真空室轴线做匀速圆周运动，求极向场线圈产生磁场的大小； (3)将装置中相邻环向场线圈简化为两个平行线圈，通电后在真空室内产生磁感应强度为B0的匀强磁场，如图丙所示。位于两个线圈轴线中点的粒子源O向右侧各个方向均匀发射速度大小为的粒子。 ① 若某粒子发射时速度方向与x轴的夹角θ=37°，求该粒子做螺旋线运动的螺距； ② 求粒子源发出的粒子没有被室壁吸收的百分比η1； 试题 第3页（共8页） 试题 第4页（共8页） 试题 第1页（共8页） 试题 第2页（共8页） 学科网（北京）股份有限公司 $