第五章 原子与原子核 单元达标1（Word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
第五章
原子与原子核
单元达标1（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．自然界中很多元素具有放射性，居里夫妇和贝克勒尔由于对放射性的研究而一起获得1903年的诺贝尔物理学奖。其中金属钍就具有放射性，它能变为镤并释放出一种新的粒子X，同时伴随有射线的产生，其方程为，已知钍的半衰期为24天，下列说法正确的是（　　）
A．X为质子
B．X为钍核外的电子
C．射线是镤核从高能级向低能级跃迁时辐射出来的
D．1000个钍原子核经过48天后一定还剩下250个
2．下列核反应中，表示核裂变的是（　　）
A．U→Th＋He
B．U＋n→Ba＋Kr＋3n
C．P→Si＋e
D．Be＋He→C＋n
3．下列关于核反应及衰变的表述正确的是（
）
A．是轻核聚变
B．中，X表示
C．半衰期与原子所处的化学状态有关
D．衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
4．下列说法正确的是（　　）
A．对于同一种金属来说，用不同频率的光照射时的遏止电压相同
B．改变物体的温度，可以改变放射性物体的半衰期
C．所有的核反应都要吸收热量
D．不同原子的能级不同，跃迁时发射的光子能量不同
5．下列说法正确的是（　　）
A．，其中铀（U）的比结合能比钡（Ba）的小
B．，此方程为核聚变反应方程
C．卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子核是由质子和中子组成的
D．几百万度的高温足以改变原子核衰变的半衰期
6．2020年11月27日，我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功，标志着我国打破了国外核电技术垄断，正式进入核电技术先进国家行列。下列关于核电应用说法正确的是（　　）
A．核裂变过程中质量数守恒，质量也守恒
B．铀是一种常用的核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：，则可能是
C．核裂变生成物的结合能之和一定大于原来反应物的结合能之和
D．核电站的反应堆中常用镉棒使中子减速从而控制核反应速率
7．随着科技的发展，人类对微观世界的认识不断深入。下列关于原子物理的知识，叙述正确的是（　　）
A．在光电效应中逸出的光电子与金属导体中的电子是同一种粒子
B．由于半衰期是放射性元素有一半发生衰变的时间，所以经过两个半衰期后所有元素都会发生衰变
C．原子核的结合能越大，该原子核越稳定
D．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核式结构，成功解释了氢原子光谱
8．在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。已知核反应方程式是反应堆中发生的众多反应中的一种，其中的相对原子质量是235.0439u（单位原子质量1u=1.66×10-27kg），每次该核反应释放出的核能为173.8MeV。现有一座核电站发电能力为3.6×106kW，核能转化为电能的效率为45%，假定反应堆中发生的裂变全是本题中的核反应，下列说法正确的是（　　）
A．X是n，a=3
B．为使核反应堆持续正常工作，必须由外界不断地向铀块射入高速中子流
C．该裂变反应每次释放出的核能与氢原子光谱中波长最短的一个光子的能量相当
D．该核电站每年（1年按3×107s计算）消耗的质量约为3.4t
9．关于原子核的说法正确的是（　　）
A．自然界中的原子核，质子数与中子数都是相等的
B．比结合能越大，原子核就越稳定
C．原子核中的每个核子只跟邻近的核子之间才有核力作用
D．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大
10．核潜艇制造专家黄旭华获得2019年国家最高科学技术奖。我国核潜艇是以核反应炉为动力来源的潜艇，其核反应堆中可能的一个核反应方程为下列说法正确的是（　　）
A．该核反应属于原子核的衰变
B．其中Ba核的平均结合能比U核的小
C．该核反应方程式中x=3
D．该反应堆中发生的是链式反应，因每次生成的会使新铀核连续不断地发生裂变
11．下列说法正确的是（　　）
A．由玻尔理论可知一群处于n＝3能级的氢原子向较低能级跃迁时可以辐射3种频率的光子
B．β射线的本质是电子流，所以β衰变是核外的一个电子脱离原子而形成的
C．一束光照射到某种金属表面上不能发生光电效应，如果增加光照的强度，则有可能发生光电效应
D．两个轻核结合成质量较大的核，该原子核的比结合能增加
12．如图为氢原子的能级图，已知可见光的光子的能量范围为，锌板的电子逸出功为，那么对氢原子在能级跃迁的过程中辐射或吸收光子的特征认识正确的是（　　）
A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板，一定不能产生光电效应现象
B．用能量为的自由电子轰击，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
C．处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线使氢原子电离
D．用波长为的伦琴射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．为了测定带电粒子的比荷，让这个带电粒子垂直电场方向飞进平行金属板间，已知匀强电场的场强为E，在通过长为L的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d，如果在两板间加垂直于电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直于粒子的入射方向，磁感应强度为B，则粒子恰好不偏离原来的方向，求为多少？
14．射线是高速电子流。原子核中没有电子，为什么有些放射性元素的原子核会放出粒子？写出下列各放射性元素的衰变方程。
(1)（铋核）；
(2)（钋核）。
15．（1）写出所给放射性元素的衰变方程：铋核
（2）写出所给放射性元素的衰变方程：钍核
（3）已知钍234的半衰期是24天，1g钍经过120天后还剩多少？
（注：衰变生成的新核均由X来表示）
16．重核裂变可释放出原子核能，平均每个铀235核分裂放出的热量，请问：：
（1）1kg铀235全部核裂变可以释放出多少核能？（已知235铀235含个原子）
（2）1kg铀235全部核裂变释放的能量是1kg煤完全燃烧放出的能量的多少倍？（煤的热值为）
（3）从这一点看，核电占比烧煤的发电站有什么优势？
参考答案
1．C
【详解】
AB．根据核反应方程，电荷数和质量数守恒可知，X为电子，这个电子并非原子核外的电子，而是由原子核内的一个中子变成一个质子加上一个电子而来的，故AB错误；
C．在衰变的过程中，产物能量高不稳定，会自发地向低能级跃迁，辐射出高能光子射线，故C正确；
D．原子核的衰变是对大量原子核的统计学规律，对于少量原子核不成立，故D错误。
故选C。
2．B
【详解】
A．该反应是α衰变方程，选项A错误；
B．重核的裂变是指重核在中子的轰击下分裂成中等质量原子核的核反应，故该反应为重核裂变，选项B正确。
C．该反应中有一个正电子生成，不是裂变。
故C错误；
D．该反应为原子核的人工转变方程，选项D错误。
故选B。
3．A
【详解】
A．核反应方程
是轻核聚变的核反应方程，故A正确；
B．根据核反应过程中，质量数，电荷数守恒可判断知
中，X表示，故B错误；
C．半衰期与原子所处的物理、化学状态无关，故C错误；
D．
衰变中产生的射线实际上是原子核内的中子转化为质子而产生的，故D错误。
故选A。
4．D
【详解】
A．对于同一种金属来说，用不同频率的光照射时，根据光电效应方程，光电子的最大初动能不同，所以遏止电压也不同。A错误；
B．放射性物体的半衰期与物体的温度无关。B错误；
C．当核反应有质量亏损时，就会放能。C错误；
D．不同原子的能级不同，跃迁时发射的光子能量不同。D正确。
故选D。
5．A
【详解】
A．是重核铀裂变为两个质量中等的核的过程，质量中等的核比重核稳定，比结合能越大，核越稳定，所以铀（U）的比结合能比钡（Ba）的小，A正确；
B．，此方程为原子核的人工转变，B错误；
C．卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，C错误；
D．放射性元素衰变的半衰期是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关，D错误。
故选A。
6．C
【详解】
A．核裂变要释放能量，有质量亏损，所以核裂变过程中质量数守恒，质量不守恒，故A错误；
B．由质量数守恒和电荷守恒可知，铀是一种常用的核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应
则不可能是，故B错误；
C．核裂变产生的新核的比结合能大，所以核裂变生成物的结合能之和一定大于原来反应物的结合能之和，故C正确；
D．核电站的反应堆中常用镉棒是利用镉棒对中子吸收能力强的特点，使中子数减少从而控制核反应速率，故D错误。
故选C。
7．A
【详解】
A．在光电效应中逸出的光电子与金属导体中的电子是同一种粒子，带一个单位的负电荷，质量相同，A正确；
B．由于半衰期是放射性元素有一半发生衰变的时间，所以经过两个半衰期后有的元素会发生衰变，B错误；
C．原子核的比结合能越大，该原子核越稳定，C错误；
D．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核式结构，而波尔提出了轨道的量子化的原子模型才成功解释了氢原子光谱，D错误。
故选A。
8．AD
【详解】
A．根据质量数守恒和电荷数守恒可判断，X是n，a=235+1-141-92=3，A正确；
B．核反应会产生中子流，故不需要一直由外界射入高速中子流，B错误；
C．氢原子光谱波长最短的光子能量为13.6eV，该裂变反应每次释放出的核能为173.8MeV，两者不相等，C错误；
D．则反应堆每年提供的能量为
①
核发电站一年提供的电能为
②
另外
③
联立①②③可得：，D正确；
故选AD。
9．BC
【详解】
A．自然界中的原子核，质子数等于电荷数，与中子数不都是相等的，选项A错误；
B．比结合能越大，原子核就越稳定，选项B正确；
C．核力是短程力，原子核中的每个核子只跟邻近的核子之间才有核力作用，选项C正确；
D．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能大，而比结合能比较小，故D错误。
故选BC。
10．CD
【详解】
A．该核反应属于原子核的裂变，不是衰变。A错误；
B．裂变反应是放能反应，生成物的平均结合能大于反应物的平均结合能，B错误；
C．根据质量数守恒，有
解得
C正确；
D．只要生成的中子数大于参与反应的中子数，就是链式反应。D正确。
故选CD。
11．AD
【详解】
A．由玻尔理论可知一群处于n＝3能级的氢原子向较低能级跃迁时可以辐射种频率的光子，故A正确；
B．β射线的本质是电子流，而β衰变是核内的一个中子变成质子和电子形成的，故B错误；
C．一束光照射到某种金属表面上不能发生光电效应，是因入射光的频率小于金属的极限频率，如果增加光照的强度，光的频率依然不够，则不可能发生光电效应，故C错误；
D．两个轻核结合成质量较大的核，释放核能，则该原子核的比结合能增加，故D正确；
故选AD。
12．BCD
【详解】
A．氢原子从高能级向基态跃迁时，发光最小能量为10.2eV，大于锌板的电子逸出功为，所以用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板，一定能产生光电效应现象。A错误；
B．用能量为的自由电子轰击，可以让氢原子吸收10.2eV的能量而跃迁。B正确；
C．紫外线能量大于，处于能级的氢原子吸收的能量即可电离，所以处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线使氢原子电离。C正确；
D．波长为的伦琴射线的能量为
D正确。
故选BCD。
13．
【分析】
带电粒子在电场中做类平抛运动，根据平抛运动公式和牛顿第二定律列式，粒子在磁场中作匀速直线运动，洛伦兹力与电场力平衡，列式求出v，联立即可求解．
【详解】
设带电粒子以速度v0垂直电场方向进入匀强电场，
则d＝at2＝
此带电粒子垂直入射到正交的电磁场区域时不发生偏转，
由平衡条件qE＝qv0B，
解得：v0＝
可得：＝
联立解得：＝
【点睛】
本题主要考查了电场中类平抛运动采用运动的分解法处理，电磁场中匀速直线运动，类似于速度选择器，运用平衡条件研究．
14．β衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的电子；
(1)
(2)
【详解】
β衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的电子；
(1)
(2)
15．（1）放射性元素的衰变方程是，
（2）放射性元素的衰变方程是
（3）已知钍234的半衰期是24天，1g钍经过120天后还剩．
【分析】
根据衰变过程中质量数和电荷数守恒列出衰变方程经过1个半衰期，有半数发生衰变，求出半衰期的次数，从而得出还剩的质量．
【详解】
（1）根据衰变过程中质量数和电荷数守恒得，放射性元素的衰变方程为
（2）根据衰变过程中质量数和电荷数守恒得，放射性元素的衰变方程为
（3）已知钍234的半衰期是24天，经过120天后，发生5个半衰期，所以1g钍经过120天后还剩
【点睛】
根据衰变前后质量数和电荷数守恒求出生成物的质量数和电荷数.能够应用半衰期进行定量的计算．
16．（1）（2）倍
（3）1kg铀全部核裂变可以释放出的核能相对于2650吨煤的热量，使用核电既可以节约大量的煤炭，还可以减少煤炭燃烧带来的大气污染
【详解】
（1）1kg铀中原子的个数为：
个
1kg铀235全部核裂变可以释放出的核能：
E＝nE0＝2.562×1024×3×10?11＝7.685×1013J
（2）
倍
（3）从（2）可以看出，1kg铀全部核裂变可以释放出的核能相对于2650吨煤的热量，使用核电既可以节约大量的煤炭，还可以减少煤炭燃烧带来的大气污染．