第五章 原子核与核能 单元测试（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
第五章
原子核与核能
单元测试（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．2020年11月27日，我国具有完全知识产权的三代百万千瓦级核电技术电站“华龙一号”全球首堆并网成功。“华龙一号”利用的是核裂变。一种典型的核裂变反应方程为，其中原子核X的中子数为（　　）
A．52
B．53
C．54
D．55
2．2021年3月，考古学家利用技术测定了三星堆遗址四号“祭祀坑”距今约3200年至3000年，年代区间属于商代晚期。已知的半衰期为8267年，其衰变方程为，则下列判断正确的是（　　）
A．四个经过8267年一定还剩余两个
B．的比结合能一定大于
C．衰变的本质是核内一个质子转化中子和电子
D．衰变过程满足动量守恒，不满足能量守恒
3．核电站是目前和平利用核能的主要方式，在一定程度上解决了能源问题。下列关于核电站的说法正确的是（　　）
A．核电站中核燃料发生的核反应是聚变反应，其可能的核反应方程式为
B．核电站中核燃料发生的核反应是裂变反应，其可能的核反应方程式为
C．核电站中核燃料发生的核反应是裂变反应，其可能的核反应方程式为
D．在核电站中的核反应出现了质量亏损从而释放出了大量核能，核电站正是以此为能量来源工作的
4．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
5．2020年12月4日，我国新一代“人造太阳”装置—中国环流器二号M装置在成都建成并成功放电（如图），为本世纪中叶实现核聚变能应用的目标打下了坚实的基础。“人造太阳”装置中的核反应主要是一个氘核（H）与一个核（H）反应生成一个新核，同时放出一个中子，释放核能△E。已知真空中光速为c，下列说法正确的是（　　）
A．H核与H核是两种不同元素的原子核
B．一个H核与一个H核反应生成的新核中子数为3
C．H核的比结合能为
D．一个H核与一个H核反应过程中的质量亏损为
6．银河系中存在大量的铝同位素，核衰变的衰变方程为，测得核的半衰期为72万年，下列说法正确的是（　　）
A．核的质量等于核的质量
B．核的中子数大于核的中子数
C．将铝同位素放置在低温低压的环境中，其半衰期不变
D．银河系中现有的铝同位素将在144万年后全部衰变为
7．19世纪末，科学家们发现了电子，从而认识到：原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的，开启了人们对微观世界探索的大门。有关原子物理，下列说法正确的是（　　）
A．卢瑟福发现了电子，说明原子核有复杂的结构
B．发现质子的核反应方程是
C．汤姆孙在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型
D．一群氢原子从的激发态向基态跃迁时，最多能放出2种不同频率的光子
8．对于核力，以下说法正确的是（
）
A．核力是弱相互作用，作用力很小
B．核力是强相互作用的表现，是强力
C．核子之间的距离小于m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起
D．人们对核力的了解很清楚，特别是在小于m时核力的变化规律更清楚
9．在考古中科学家经常根据“碳14”发生β衰变程度来计算样品的大概年代。在近期“三星堆遗址”发掘过程中，科学家就通过对6个坑的73份炭屑样品使用“碳14”年代检测方法进行了分析，印证了“三星堆”新发现的4号坑的年代区间属于商代晚期。下列说法正确的是（　　）
A．“碳14”衰变方程为
B．因为衰变后释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减小
C．每经过一次β衰变后，原子核内中子数会减小1个，质子数增加1个
D．“碳14”年代检测方法往往有几十年的误差，主要原因是“碳14”衰变的半衰期将随外界环境温度、压强的变化而变化
10．设某放射性物质A的半衰期为τ，另一种放射性物质B的半衰期为2τ，在初始时刻，A的原子核数目为B的原子核数目的4倍，则（　　）
A．经过时间2τ，A与B的原子核数目相同
B．经过时间2τ，A的原子核数目大于B的原子核数目
C．经过时间3τ，A的原子核数目大于B的原子核数目
D．经过时间4τ，A与B的原子核数目相同
11．关于爱因斯坦提出的质能方程和，下列说法正确的是（　　）
A．表明物体具有的能量与其质量成正比
B．中的是发生核反应时释放的核能
C．根据，可以计算核反应中释放的核能
D．两个质子和两个中子结合成一个氦核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损
12．铀235是核电站的主要核燃料，核反应堆在工作时，铀235既发生裂变，也发生衰变。铀235裂变方程为∶，衰变方程为∶，则下列说法正确的是（　　）
A．裂变过程放出能量，衰变过程吸收能量
B．裂变产生的新核X中含有88个中子
C．衰变产生的新核Y的比结合能比铀核的大
D．核裂变释放能量产生的高温会加快铀235的衰变
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．已知中子质量mn=1.6749×10-27kg，质子质量mP=1.6726×10-27kg，氚核的质量mT=5.0080×10-27kg，（已知：e=1.60×10-19c，c=3.0×108m/s），求：氚核的比结合能E0为多少MeV。
14．如图为α衰变、β衰变示意图。
（1）当原子核发生α衰变时，原子核的质子数和中子数如何变化？
（2）当发生β衰变时，新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？
15．太阳不断地向外辐射能量，太阳内部存在大量氢，在超高温作用下，氢原子被电离，互相碰撞能使4个氢核聚变成一个氦核，同时放出大量能量.已知质子质量，粒子质量，正电子质量.
（1）写出这个核反应方程式，
（2）核反应中释放的能量为多少兆电子伏?
（3）已知太阳每秒释放的能量为，则太阳每秒减少的质量为多少千克?
16．一个粒子融合到一个核中，写出这个核反应的方程式。这个反应式左右两边的原子核相比，哪边具有较多的结合能？
参考答案
1．B
【分析】
本题考查原子核，目的是考查学生的理解能力。
【详解】
核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒，可得原子核X的质子数为36、质量数为89，故原子核X的中子数为
选项B正确,ACD错误。
故选B。
2．B
【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，选项A错误；
B．因比更稳定，可知的比结合能一定大于，选项B正确；
C．衰变的本质是核内一个中子转化质子和电子，选项C错误；
D．衰变过程满足动量守恒，也满足能量守恒，选项D错误。
故选B。
3．D
【详解】
核电站是利用裂变中释放的核能来发电的，其核燃料发生的核反应为裂变反应，其可能的核反应方程式为
在这个反应中出现了质量亏损从而释放出了大量核能。
故选D。
4．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。
5．D
【详解】
A．H核与H核均为氢的同位素，故A错误；
B．核反应方程为，新核为氦核，中子数为2，故B错误；
CD．由爱因斯坦质能方程△E=mc2可知该反应得到的能量不能计算H的比结合能，只能计算该反应的质量亏损，根据
可得质量亏损为
故D正确，C错误。
故选D。
6．C
【详解】
A．和的质量数均为相等，但是二者原子核中的质子数和中子数不同，所以质量不同，A错误；
B．核的中子数为个，核的中子数为个，B错误；
C．半衰期是原子核固有的属性，与外界条件无关，C正确；
D．质量为的的半衰期为万年，经过万年为个半衰期，剩余质量为，不会全部衰变为，D错误。
故选C。
7．B
【详解】
A．汤姆逊发现了电子，说明原子还是可以再分的，
A错误；
B．发现质子的核反应方程是
B正确；
C．卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型，C错误；
D．一群氢原子从的激发态向基态跃迁时，最多能放出
种不同频率的光子，D错误。
故选B。
8．BC
【详解】
AB．核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在m之内，核力比库仑力大得多。
故A错误；B正确；
C．核力在大于m时表现为吸引力，且随距离增大而减小；在距离小于m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起。
故C正确；
D．人们对核力的了解还不是很清楚，这是科学家们奋力攻克的堡垒。
故D错误。
故选BC。
9．AC
【详解】
A．“碳14”发生β衰变产生电子，根据电荷数守恒、质量数守恒，故A正确；
B．衰变过程虽有质量亏损，但质量数、电荷数守恒，故B
错误；
C．β衰变产生的电子是由原子核内一个中子转化成质子而产生的，因此每经过一次B衰变后，原子核内中子数会减小1个，质子数增加1个，故C正确；
D．“碳14”发生β衰变的半衰期与外界因素，如温度、压强无关，故D错误。
故选AC。
10．BCD
【详解】
设在初始时刻，A的原子核数目为4N，B的原子核数目为N；
AB．经过时间2τ，A的原子核数目
B的原子核数目
A的原子核数目大于B的原子核数目，选项A错误，B正确；
C．经过时间3τ，A的原子核数目
B的原子核数目
A的原子核数目大于B的原子核数目，选项C正确；
D．经过时间4τ，A的原子核数目
B的原子核数目
A与B的原子核数目相同，选项D正确。
故选BCD。
11．ACD
【详解】
A．表明物体具有的能量与其质量成正比，所以A正确；
B．中的是物体蕴含的能量，不是发生核反应时释放的核能，所以B错误；
C．根据，可以计算核反应中释放的核能，所以C正确；
D．两个质子和两个中子结合成一个氦核时，释放出核能，根据爱恩斯坦的质能方程，表明此过程中出现了质量亏损，所以D正确；
故选ACD。
12．BC
【详解】
A．根据核反应的特点，核裂变和核衰变都释放能量。故A错误；
B．由于电荷数和质量数守恒，根据裂变方程可知，新核X的质量数为
电荷数为
裂变产生的新核X中含有中子个数为
故B正确；
C．衰变过程释放能量，所以衰变产生的新核Y的比结合能比铀核的大。故C正确；
D．铀235的半衰期与温度无关，高温情况下铀235的半衰期不变，衰变快慢不变。故D错误。
故选BC。
13．2.7MeV
【详解】
核反应方程为
质量的减小量为
释放的核能为
氚核的比结合能为
14．（1）α衰变时，质子数减少2，中子数减少2；（2）β衰变时，新核的核电荷数增加1.新核在元素周期表中的位置向后移动一位。
【详解】
（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可知，α衰变时，质子数减少2，中子数减少2；
（2）β衰变时，原子核内的中子放出一个电子变成质子，因此新核的核电荷数增加1；新核在元素周期表中的位置向后移动一位。
15．（1）
（2）25.6MeV
（3）kg
【详解】
(1)核反应方程为：
(2)核反应前后质量亏损为
1u相当于931.5MeV的能量，故核反应释放的能量为
，
(3)由得每秒太阳质量减少
16．；右边结合能较多
【详解】
原子核发生核反应时，反应前后的质量数守恒，核电荷数守恒，核反应的方程式为：
根据反应式两边原子核质量关系即可判断，核反应释放能量，右边结合能较多。