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章末綜合測(cè)評(píng)(四) (時(shí)間：60分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題共6小題，每小題6分.在每小題給出的五個(gè)選項(xiàng)中，有三項(xiàng)是符合題目要求的，選對(duì)1個(gè)得3分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得6分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分.) 1.關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是(　　) A.放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生變化所需的時(shí)間就是半衰期 B.放射性物質(zhì)放出的射線中，α粒子動(dòng)能很大，因此貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很強(qiáng) C.當(dāng)放射性元素的原子的核外電子具有較高能量時(shí)，將發(fā)生β衰變 D.放射性的原子核發(fā)生衰變后產(chǎn)生的新核從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射出γ射線 E.放射性元素放出的射線中，β粒子是從原子核內(nèi)放出的 【解析】　放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間，就是半衰期，故A對(duì)；α粒子的貫穿本領(lǐng)很弱，故B不對(duì)；原子核發(fā)生β衰變放出的電子并不是核外電子，故C不對(duì)，D、E均正確. 【答案】　ADE 2.有關(guān)放射性同位素P的下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.P與X互為同位素 B.P與其同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì) C.用P制成化合物后它的半衰期變短 D.含有P的磷肥釋放正電子，可用來(lái)作示蹤原子，以便觀察磷肥對(duì)植物的影響 E.用P制成化合物后它的半衰期不發(fā)生變化 【解析】　同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)，化學(xué)性質(zhì)相同，A錯(cuò)，B對(duì)；半衰期與化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，C錯(cuò)，E對(duì)；含有P的磷肥放出正電子，P可作為示蹤原子，D對(duì). 【答案】　BDE 3.(2016石家莊一中檢測(cè))一個(gè)靜止的放射性同位素的原子核P衰變?yōu)镾i，另一個(gè)靜止的天然放射性元素的原子核Th衰變?yōu)镻a，在同一磁場(chǎng)中，得到衰變后粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡1、2、3、4，如圖1所示，則這四條徑跡依次是(　　) 圖1 A.圖中1、2為Th衰變產(chǎn)生的Pa和e的軌跡，其中2是電子e的軌跡 B.圖中1、2為P衰變產(chǎn)生的Si和e的軌跡，其中2是正電子e的軌跡 C.圖中3、4是P衰變產(chǎn)生的Si和e的軌跡，其中3是正電子e的軌跡 D.圖中3、4是P衰變產(chǎn)生的Si和e的軌跡，其中4是正電子e的軌跡 E.圖中3、4軌跡中兩粒子在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)方向相同 【解析】　P→Si＋e(正電子)，產(chǎn)生的兩個(gè)粒子，都帶正電，應(yīng)是外切圓，由R＝，電荷量大的半徑小，故3是正電子，4是Si.Th→Pa＋e，產(chǎn)生的兩個(gè)粒子，一個(gè)帶正電，一個(gè)帶負(fù)電，應(yīng)是內(nèi)切圓，由R＝知，電荷量大的半徑小，故1是Pa,2是電子，故A、C項(xiàng)正確；由動(dòng)量守恒定律可知，靜止的P核發(fā)生衰變時(shí)生成的Si和正電子e速度方向相反，但在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)的方向相同，同為逆時(shí)針?lè)较蚧蛲瑸轫槙r(shí)針?lè)较?，E正確. 【答案】　ACE 4.放射性元素氡(Rn)經(jīng)α衰變成為釙(Po)，半衰期約3.8天；但勘測(cè)表明，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代后，目前地殼中仍存在天然的含有放射性元素Rn的礦石，關(guān)于其原因下列說(shuō)法不正確的是(　　) A.目前地殼中的Rn主要來(lái)自于其他放射性元素的衰變 B.在地球形成的初期，地殼中元素Rn的含量足夠高 C.當(dāng)衰變產(chǎn)物Po積累到一定量以后，Po的增加會(huì)減慢Rn的衰變進(jìn)程 D.Rn主要存在于地球深處的礦石中，溫度和壓力改變了它的半衰期 E.Rn的半衰期只有3.8天，目前礦石中仍有其成分存在，說(shuō)明地殼中的Rn一定存在著不斷衰變和不斷生成的過(guò)程 【解析】　從衰變及半衰期角度分析，各種不同元素的衰變不斷發(fā)生，而Rn的半衰期較短，衰變速度較快，因此目前地殼中的Rn不是因?yàn)樵瓉?lái)含量高而是由其他元素衰變生成的，選項(xiàng)A、E正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期只由原子核本身決定，與其他因素?zé)o關(guān)，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤. 【答案】　BCD 5.正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)的基本原理是將放射性同位素O注入人體，參與人體的代謝過(guò)程，O在人體內(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對(duì)光子，被探測(cè)器探測(cè)到，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后產(chǎn)生清晰的圖像，則根據(jù)PET原理判斷下列表述正確的是(　　) A.O在人體內(nèi)衰變方程是O―→N＋e B.正、負(fù)電子湮滅方程是e＋e―→γ C.在PET中，O主要用途是作為示蹤原子 D.在PET中，O主要用途是參與人體的新陳代謝 E.計(jì)算機(jī)斷層顯像技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢查時(shí)對(duì)人的影響是微乎其微的，檢查過(guò)程也是安全的 【解析】　由題意知A正確，B錯(cuò)誤.顯像的原理是采集γ光子，即注入人體內(nèi)的O衰變放出正電子和人體內(nèi)的負(fù)電子湮滅轉(zhuǎn)化為γ光子，因此O主要用途是作為示蹤原子，故C對(duì)，D錯(cuò).醫(yī)學(xué)中應(yīng)用放射性同位素O注入人體，進(jìn)行醫(yī)學(xué)檢查時(shí)，人體呼吸沉積的量很小，對(duì)人體造成的影響很小，檢查過(guò)程安全，E正確. 【答案】　ACE 6.朝鮮的“核危機(jī)”引起了全世界的矚目，其焦點(diǎn)問(wèn)題就是朝鮮生產(chǎn)供研制核武器用的钚239(Pu)，這種Pu可由鈾239(U)經(jīng)過(guò)衰變而產(chǎn)生.則下列判斷中正確的是(　　) A.Pu與U的核內(nèi)具有相同的中子數(shù) B.Pu與U的核內(nèi)具有相同的核子數(shù) C.U經(jīng)過(guò)1次α衰變產(chǎn)生Pu D.U經(jīng)過(guò)2次β衰變產(chǎn)生Pu E.由鈾239轉(zhuǎn)變?yōu)镻u的過(guò)程中有2個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)?個(gè)質(zhì)子 【解析】　Pu的核子數(shù)是239，中子數(shù)為239－94＝145，而U的核子數(shù)是239，中子數(shù)為239－92＝147，所以Pu與U的核內(nèi)具有相同的核子數(shù)，不同的中子數(shù)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；U經(jīng)過(guò)1次α衰變，生成的新核的質(zhì)子數(shù)為90，所以產(chǎn)生物不是Pu，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可判斷出，U經(jīng)過(guò)2次β衰變后產(chǎn)生的新核是Pu，此過(guò)程中有2個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)?個(gè)質(zhì)子，故D、E均正確. 【答案】　BDE 二、非選擇題(本題共5小題，共64分，按題目要求作答) 7.(8分)如圖2所示在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)靜止的鐳(88Ra)發(fā)生一次α衰變，生成氡(Rn)時(shí)可能的徑跡圖，其中α粒子的徑跡是________，新核的徑跡為_(kāi)_______，核反應(yīng)方程為_(kāi)_______. 圖2 【解析】　由動(dòng)量守恒定律可知86Rn與He的運(yùn)動(dòng)方向相反，故軌跡為外切圓，由r＝＝可知，電荷量小的He軌道半徑大. 【答案】　c　d　88Ra―→86Rn＋He 8.(8分)地球的年齡到底有多大，科學(xué)家利用天然放射性元素的衰變規(guī)律，通過(guò)對(duì)目前發(fā)現(xiàn)最古老的巖石中鈾和鉛含量來(lái)推算.測(cè)得該巖石中現(xiàn)含有的鈾是巖石形成初期時(shí)(巖石形成初期時(shí)不含鉛)的一半，鈾238衰變后形成鉛206，鈾238的相對(duì)含量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖3所示，圖中N為鈾238的原子數(shù)，N0為鈾和鉛的總原子數(shù). 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：67080042】 圖3 由此可知地球的年齡大約為_(kāi)_______億年，被測(cè)定的古老巖石樣品在90億年時(shí)的鈾、鉛原子數(shù)之比約為_(kāi)_______. 【解析】　據(jù)題意，巖石中鈾含量是形成初期的，即有半數(shù)發(fā)生衰變，由圖像＝時(shí)，時(shí)間約為45億年，即半衰期也是地球的大致年齡；90億年時(shí)有的鈾衰變?yōu)殂U，故鈾、鉛原子數(shù)之比為1∶3. 【答案】　45　1∶3 9.(14分)碳14具有放射性，其半衰期T＝5 686年，空氣中碳12跟碳14的存量比約為10∶1.2，活著的生物體中碳的這兩種同位素之比與空氣中相同，生物死亡后，不再吸收碳，碳14以T＝5 686年的半衰期減少，因此測(cè)得生物遺骸中的碳12與碳14存量比，再與空氣中比較，可估算出生物死亡年代，現(xiàn)測(cè)得一古代遺骸中碳14與碳12的存量比為空氣中的，試計(jì)算該古代遺骸距今的時(shí)間. 【解析】　設(shè)活著和死亡時(shí)古生物中含14C的質(zhì)量分別為m0和m，含12C的質(zhì)量為M，則： ＝，＝ 所以＝，因?yàn)閙＝m0t/T，所以2t/T＝＝ 所以t＝3 326年. 【答案】　3 326年 10.(16分)靜止的氮核N被速度為v0的中子n擊中生成甲、乙兩核，已知甲、乙兩核的速度方向同碰撞前中子的速度方向一致，甲、乙兩核動(dòng)量之比為1∶1，動(dòng)能之比為1∶4，它們沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑之比為1∶6，問(wèn)：甲、乙各是什么核？速度各是多大？寫(xiě)出該核反應(yīng)方程. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：67080043】 【解析】　設(shè)甲、乙兩核質(zhì)量分別為m甲、m乙，電荷量分別為q甲、q乙. 由動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系p＝和p甲＝p乙可得 m甲∶m乙＝Ek乙∶Ek甲＝4∶1 又由R＝＝可得q甲∶q乙＝R乙∶R甲＝6∶1 設(shè)中子質(zhì)量為m0，m甲＋m乙＝15m0，q甲＋q乙＝7e，所以m甲＝12m0，m乙＝3m0，q甲＝6e，q乙＝e，即甲為C，乙為H. 由動(dòng)量守恒定律，可得m0v0＝m甲v甲＋m乙v乙＝2m甲v甲＝24m0v甲 進(jìn)而求得甲的速度v甲＝，乙的速度v乙＝ 核反應(yīng)方程為N＋n→C＋H. 【答案】　甲為C，乙為H　　　N＋n→C＋H 11.(18分)如圖4甲所示，靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的Li核俘獲一個(gè)速度為v0＝7.7104 m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)，即Li＋n―→H＋He，若已知He的速度v2＝2.0104 m/s，其方向與反應(yīng)前中子速度方向相同，試求： 圖4 (1)H的速度大小和方向； (2)在圖4乙中，已畫(huà)出并標(biāo)明兩粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，請(qǐng)計(jì)算出軌道半徑之比； (3)當(dāng)He旋轉(zhuǎn)三周時(shí)，粒子H旋轉(zhuǎn)幾周？ 【解析】　(1)反應(yīng)前后動(dòng)量守恒：m0v0＝m1v1＋m2v2(v1為氚核速度，m0、m1、m2分別代表中子、氚核、氦核質(zhì)量) 代入數(shù)值可解得： v1＝－1.0103 m/s， 方向與v0相反. (2)H和He在磁場(chǎng)中均受洛倫茲力，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比 r1∶r2＝∶＝3∶40. (3)H和He做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期之比 T1∶T2＝∶＝3∶2 所以它們的旋轉(zhuǎn)周數(shù)之比： n1∶n2＝T2∶T1＝2∶3， 即He旋轉(zhuǎn)三周，H旋轉(zhuǎn)2周. 【答案】　(1)大小為1.0103 m/s，方向與v0相反 (2)3∶40　(3)2周