第五章 原子核与核能 单元测试题（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
单元测试题（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置在成都建成并首次实现核聚变放电。科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X+Y++4.9MeV和++X+17.6MeV，则（　　）
A．X是电子
B．X是质子
C．Y的质子数是3，中子数是6
D．Y的质子数是3，中子数是3
2．天然放射现象通常会放出三种射线，即α、β、γ射线，关于这三种射线，以下说法正确的是（　　）
A．云室中α射线径迹长而粗，这是因为α射线具有较强的穿透能力
B．β射线是高速质子流，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板
C．γ射线是能量很高的电磁波，在电场和磁场中都不偏转
D．用β射线照射带正电的验电器，则验电器的张角会变大
3．某恒星内，三个α粒子结合成一个C核从而释放出核能。已知α粒子的质量mα=4.0026u、C的质量mC=12.0000u、质子的质量mp=1.0073u、中子的质量mn=1.0087u，1u=931
MeV/c2，c为光速，则C的比结合能约为（　　）
A．7.26
MeV
B．7.45
MeV
C．87.12
MeV
D．89.38
MeV
4．放射性元素的半衰期很短，在使用人工的方法制造后才被发现。已知经过一系列衰变和衰变后变成，其中发生衰变的次数为（　　）
A．4
B．5
C．6
D．7
5．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是（　　）
A．汤姆孙发现了电子，并提出了“原子的核式结构模型”
B．卢瑟福用粒子轰击获得反冲核，发现了质子
C．查德威克发现了天然放射现象，说明原子核有复杂结构
D．原子核在人工转变的过程中，一定放出能量
6．将中子、质子紧紧束缚在核内，形成稳定原子核的力是（　　）
A．万有引力
B．库仑力
C．核力
D．分子力
7．下列说法正确的是（　　）
A．卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子核内部有复杂的结构
B．大量氢原子从的能级向低能级跃迁时只辐射两种不同频率的光
C．比结合能大的原子核分解成比结合能小的原子核时要吸收能量
D．的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，其半衰期可能变短
8．以下说法正确的是（　　）
A．用α粒子轰击氮、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分
B．β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子
C．比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定
D．核电站中的链式反应属于重核裂变，核反应堆中的“慢化剂”是为了减慢核反应速度，防止核反应过于剧烈
9．下列说法正确的是
A．卢瑟福的α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的
B．铋的半衰期为5天，20g铋经过20天后还剩1.25g铋
C．质子、中子、电子等微观粒子都具有波粒二象性
D．原子核结合能越大，原子核越稳定
10．如图所示是我国全超导托卡马克核聚变实验装置。2018年11月，该装置实现了1×108℃等离子体运行等多项重大突破，为未来和平利用聚变能量迈出了重要一步。关于核聚变，下列说法正确的是（　　）
A．聚变又叫热核反应
B．太阳就是一个巨大的热核反应堆
C．高温能使原子核克服核力而聚变
D．对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多
11．氘核可通过一系列聚变反应释放能量，其反应式，同时释放出43.15MeV的能量。已知氘核的质量为1876.1MeV/c2（c为真空中的光速），氦核质量为3728.4MeV/c2，中子的质量为939.6MeV/c2，1L海水中含有的氘核约为个，而1kg标准煤燃烧释放的热量约为J，下列说法正确的是（　　）
A．该核反应中x=2，y=2
B．质子的质量为960.3MeV/c2
C．1L海水中的氘核全部反应损失的质量约为kg
D．1L海水中的氘核全部反应释放的能量大于一吨标准煤燃烧释放的热量
12．关于下列四幅图的说法，正确的是（　　）
A．图甲中放射源放出的三种射线是由同一种元素的原子核释放的
B．图乙中用紫外光灯照射与验电器相连的锌板，锌板和验电器均带正电
C．图丙为黑体辐射规律，普朗克提出能量子概念成功解释了这个规律
D．图丁中电子束通过铝箔后的衍射图样说明电子具有粒子性
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．一个锂核（Li）受到一个质子的轰击，变成两个α粒子。已知质子的质量是1.672
6×10-27
kg，锂核的质量是11.650
5×10-27
kg，氦核的质量是6.646
6×10-27
kg。
(1)写出上述核反应的方程；
(2)计算上述核反应释放出的能量。
14．原子核的衰变过程遵守一系列的守恒定律，如电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒和能量守恒等，利用磁场研究原子核衰变是一种常用的方法，可以研究各种基本粒子的性质。现有一个在匀强磁场中原来速度几乎为0的放射性原子核W衰变为两个粒子A和B，衰变后粒子A和B运动速度方向和磁场方向垂直，粒子A和B分别做匀速圆周运动。已知粒子A和B的电荷数之比与质量数之比分别为qA：qB＝1：45，mA：mB＝2：117。已知该衰变过程中的质量亏损为△m，光速为c，设该衰变过程释放的核能都转化为粒子的动能。求：
(1)粒子A和B做匀速圆周运动的半径之比；
(2)粒子A的动能EkA。
15．写出下列原子核人工转变的核反应方程。
(1)（钠核）俘获1个粒子后放出1个质子；
(2)（铝核）俘获1个粒子后放出1个中子；
(3)（氧核）俘获1个中子后放出1个质子；
(4)（硅核）俘获1个质子后放出1个中子。
16．1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核产生氧并发现了一种新的粒子。已知氮核质量为，氧核的质量为，粒子质量为，新粒子的质量为。（已知：相当于，结果保留2位有效数字）求：
(1)写出发现新粒子的核反应方程；
(2)核反应过程中是吸收还是释放能量，并求此能量的大小；
(3)粒子以的速度沿两核中心连线方向轰击静止氮核，反应生成的氧核和新的粒子同方向运动，且速度大小之比为，求氧核的速度大小。
参考答案
1．D
【详解】
AB.根据电荷数和质量数守恒可知X是中子，故AB错误；
CD.根据电荷数和质量数守恒可知Y的质子数是3，质量数是6，则中子数是3，故C错误，D正确。
故选D。
2．C
【详解】
A．由于α粒子的电离本领大，贯穿本领小，所以α射线在云室中的径迹粗而短，故A错误；
B．β射线是高速电子流，这种射线来源于原子核内部，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板，故B错误；
C．γ射线是能量很高的电磁波，因其不带电，所以在电场和磁场中都不偏转，故C正确；
D．β射线是高速电子流，用β射线照射带正电的验电器，与验电器中的正电荷中和，则验电器的张角会变小，故D错误。
故选C。
3．B
【详解】
根据爱因斯坦质能方程知，3个α粒子结合成一个，核反应方程为?
则C的比结合能约为
故选B。
4．D
【详解】
每发生一次衰变，则质量数减小4，电荷数减小2，而每发生一次衰变，质量数不变，则发生衰变的次数为次。
故选D。
5．B
【详解】
A．汤姆孙发现了电子，卢瑟福提出了“原子的核式结构模型”，故A错误；
B．卢瑟福用粒子轰击；获得反冲核，核反应方程为
发现了质子，故B正确；
C．贝可勒尔发现了天然放射现象，说明原子核有复杂结构，故C错误；
D．原子核在人工转变的过程中，可能放出能量，也可能吸收能量，故D错误。
故选B。
6．C
【详解】
将中子、质子紧紧束缚在核内，形成稳定原子核的力是核力。
故选C。
7．C
【详解】
A．卢瑟福根据α粒子散射实验结果，提出原子核式结构学说，说明原子内部有复杂结构，A错误；
B．从n=3的能级向低能级跃迁能放出三种不同频率的光，它们分别是从n=3到n=2、n=3到n=1以及n=2到n=1跃迁放出的，B错误；
C．比结合能大的原子核分解为比结合能小的原子核时，核子的总结合能减小，一定要吸收核能才能完成，C正确；
D．半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关，所以随地球环境的变化，其半衰期不变，D错误。
故选C。
8．ABC
【详解】
A．用α粒子轰击氮、钠、铝等元素的原子核都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分，故A正确；
B．β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子，故B正确；
C．比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，故C正确；
D．核电站中的链式反应属于重核裂变，核反应堆中的“慢化剂”是为了使裂变产生的快中子减速为慢中子，从而提高裂变反应的几率，故D错误。
故选ABC。
9．BC
【详解】
A．卢瑟福的α粒子散射实验得到了原子的核式结构理论，没有证明原子核是由质子和中子组成的，选项A错误；
B．铋的半衰期为5天，20g铋经过20天后还剩铋，选项B正确；
C．任何微观粒子都有波粒二象性，质子、中子、电子等微观粒子都具有波粒二象性，选项C正确；
D．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，选项D错误；
故选BC.
10．ABD
【详解】
A．聚变又叫热核反应，选项A正确；
B．太阳就是一个巨大的热核反应堆，选项B正确；
C．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10-15m以内，核力才能起作用，那么热核反应时要将轻核加热到很高的温度，使它们具有足够的动能来克服核力而聚变在一起形成新的原子核，即高温能使轻核克服核力而聚变，但不是能使所有的原子核克服核力而聚变，选项C错误；
D．对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多，选项D正确；
故选ABD。
11．AC
【详解】
A．根据质量数和电荷数守恒可得，该核反应中x=2，y=2，故A正确；
B．释放出的能量对应的质量为43.15MeV/c2，根据爱因斯坦质能方程可得，质子的质量为
故B错误；
C．1L海水中的氘核全部反应损失的质量
故C正确；
D．1L海水中的氘核全部反应释放的能量
一吨标准煤燃烧释放的热量
故D错误。
故选AC。
12．BC
【详解】
A．一个原子核在一次衰变中不可能同时放出、和三种射线，故A错误；
B．用紫外光灯照射与验电器相连的锌板，发生光电效应，电子逃出，此时锌板和验电器均带正电，故B正确；
C．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的，故C正确；
D．电子束通过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性，并不是粒子性，故D错误。
故选BC。
13．(1)Li＋H→2He；(2)2.691×10-12J
【详解】
(1)根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，有
Li＋H→2He
(2)核反应的质量亏损
Δm=mLi＋mp-2mα=（11.650
5×10-27＋1.672
6×10-27-2×6.646
6×10-27）
kg=2.99×10-29
kg
释放的能量
ΔE=Δmc2=2.99×10-29×(3×108)2
J=2.691×10-12
J
14．(1)45：1；(2)△mc2
【详解】
(1)根据洛伦兹力提供向心力可得
qvB＝m
得
R＝
根据动量守恒定律可得，二者的动量大小相等，所以
＝＝45：1
(2)由动能和动量的关系
Ek＝
得
＝
衰变后总动能
Ek＝?mc2＝EkA+EkB
所以
＝＝△mc2
15．见解析
【详解】
根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒，有（1）；（2）；（3）；（4）。
16．(1)；(2)吸收，；(3)
【详解】
(1)发现新粒子的核反应方程式为
(2)核反应中质量亏损量
故这一核反应过程中是吸收能量，吸收的能量为。
(3)由动量守恒得
解得