第五章 原子核与核能 单元检测（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
单元检测（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．物理学中的万有引力定律、电荷间的相互作用定量规律、电流的磁效应、原子核具有复杂结构分别由不同的物理学家探究发现，他们依次是（　　）
A．开普勒、库仑、洛伦兹、贝克勒尔
B．牛顿、库仑、奥斯特、贝克勒尔
C．卡文迪许、库仑、奥斯特、贝克勒尔
D．牛顿、库仑、安培、卢瑟福
2．以下核反应方程
其中z是（　　）
A．α粒子
B．质子
C．中子
D．电子
3．2021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
4．下列核反应方程正确的是（　　）
A．Na＋→X＋H，X为Mg
B．Al＋→Y＋n，Y为P
C．O＋n→M＋H，M为N
D．Si＋H→N＋n，N为P
5．下列说法正确的是（　　）
A．核力是强相互作用的一种表现，任意两个核子之间都存在核力作用
B．原子核中所有核子单独存在时的质量总和大于该原子核的总质量
C．核力是引起原子核β衰变的原因
D．原子核核子间的距离接近到就会发生聚变反应
6．太阳每秒释放的能量是92千万亿吨TNT当量，折合能量约。如果该能量为核反应产生的，已知光在真空中速度，则每秒钟太阳的质量亏损约为（　　）
A．
B．
C．
D．
7．2020年12月4日，我国自主设计建造的新一代“人造太阳”一一中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并实现首次放电，标志着中国核聚变发展获得重大突破。关于核聚变和核能，下列说法正确的是（　　）
A．核聚变通常需要几百万开尔文以上的超高温，又称热核反应
B．太阳辐射的能量来源于核聚变，核聚变又称链式反应
C．一个氘核和一个氚核聚变的方程为：
D．核子平均质量越大，原子核越稳定
8．我国秦山核电站第三期工程中有两组60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于的裂变，下列说法正确的是（　　）
A．原子核中有92个质子，143个中子
B．的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为U＋n→Xe＋Sr＋2n
C．是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短
D．一个裂变能放出200
MeV的能量，约3.2×10－11
J
9．2020年12月17日，携带“月壤”的“嫦娥五号”返回器成功着陆。“月壤”中的氦-3是目前为止最理想的核聚变能源，它是一种高效、清洁、安全的核燃料，其参与的一种核反应为，其中辐射出一个光子。已知质子、氦-3、氦-4的质量分别为、、，普朗克常量为，真空中的光速为，则下列说法正确的是（　　）
A．的比结合能比的小
B．目前核电站使用的核燃料是
C．辐射出的光子的能量
D．辐射出的光子的波长
10．下列说法正确的有（　　）
A．光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性
B．汤姆孙发现电子，揭示了原子核内部有复杂结构
C．爱因斯坦在对黑体辐射的研究中提出了能量子的观点
D．将较重的核分裂成中等大小的核，或者将较小的核合并成中等大小的核，核的比结合能均会增大
11．下列说法正确的是（　　）
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构模型
B．卢瑟福通过实验证实了中子的存在
C．某些原子核能够放射出β粒子，说明原子核内有β粒子
D．原子光谱是分离的，说明原子内部存在能级
12．一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了某种衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为，有（　　）
A．该原子核发生了衰变
B．原静止的原子核的原子序数为16
C．反冲核沿小圆作逆时针方向运动
D．该衰变过程结束后其系统的总质量略有增加
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．有“人造太阳”之称的“东方超环”是我国自主设计建造的世界上第一个非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置。“人造太阳”核聚变的反应方程为，此反应中释放的核能为，已知光速为c。
(1)请确定聚变方程中Z、M的数值；
(2)求上述聚变反应中的质量亏损；
(3)轻核聚变、重核裂变是两种重要的核反应类型，请你结合实际，说明它们的异同点。
14．用中子轰击氮14，产生碳14，碳14具有放射性，它放出一个粒子后衰变成什么？写出反应方程。
15．核电站的核心部件是原子核反应堆。现有一座原子核反应堆的功率为，1h消耗燃料为8.75g。已知每个铀235裂变时放出的核能为，求燃料中铀235所占的百分率。
16．在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，静止的原子核发生衰变，放出的粒子与反冲核Y都做匀速圆周运动，两个圆的半径之比为27：2，如图所示，
(1)写出衰变方程；
(2)已知，Y和放出的粒子的质量分别为、和光在真空中的速度为c，若衰变过程的同时放出能量为的光子，且衰变放出的光子的动量可忽略，求放出的粒子的动能．
参考答案
1．B
【详解】
牛顿发现了万有引力定律，库仑发现库仑定律，奥斯特发现了电流的热效应，贝克勒尔发现原子核具有放射性，说明原子核具有复杂的结构，ACD错误，B正确，故选B。
2．C
【详解】
核反应是发现中子的核反应方程，根据核反应方程的质量数和电荷数守恒可得，z的质量数为1，电荷数为0，是，中子。
故选C。
3．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。
4．D
【详解】
由核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可知X为Mg，Y为P，M为N，N为P，故A、B、C错误，D正确。
故选D。
5．B
【详解】
A．核力是强相互作用的一种表现，只有相邻的两个核子之间存在核力作用，A错误；
B．核子结合成原子核时，要释放能量使质量产生亏损，所以原子核中所有核子单独存在时的质量总和大于该原子核的总质量，B正确；
C．弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，C错误；
D．由核聚变的条件可知，要使原子核发生聚变反应，必须使核子间的距离接近到，D错误。
故选B。
6．B
【详解】
根据爱因斯坦质能方程可得
有
故选B。
7．A
【详解】
A．当物质的温度达到几百万开尔文时，剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服库仑斥力，接近到而发生聚变，因此，核聚变又叫热核反应，A正确；．
B．太阳辐射的能量来源于核聚变，而链式反应发生在核裂变中，B错误；
C．一个氘核和一个氚核聚变的方程为
C错误；
D．原子核中核子平均质量越小，原子核越稳定，D错误。
故选A。
8．ABD
【详解】
A．由的质量数等于中子数加质子数的关系可知，A正确；
B．由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确；
C．半衰期不受外界因素干扰，只与核本身有关，C错误；
D．因为200
MeV＝200×106×1.6×10－19
J＝3.2×10－11
J，D正确。
故选ABD。
9．AD
【详解】
A．核反应生成，同时释放巨大能量，则的比结合能比的小，故A正确；
B．目前核电站使用的核燃料是和，故B错误；
C．由质能方程可知辐射出的光子的能量为
故C错误；
D．由及得，光子的波长
故D正确。
故选AD。
10．AD
【详解】
A．光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性，A正确；
B．汤姆孙发现电子，揭示了原子内部有复杂结构，天然放射现象的发现，揭示了原子核内部有复杂结构，B错误；
C．普朗克在对黑体辐射的研究中，提出了能量子的观点，C错误；
D．比结合能越大的原子核越稳定，如果使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核的比结合能均会增大，D正确。
故选AD。
11．AD
【详解】
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构模型，A正确；
B．查德威克在原子核人工转变的实验中，发现了中子，故B错误；
C．原子核能够放射出β粒子是原子核内一个中子变成一个质子和一个电子的过程，原子核内没有β粒子，故C错误；
D．波尔理论指出氢原子能级是分立的，原子光谱是线状谱，故D正确。
故选AD。
12．AC
【详解】
A．由图示可知，原子核衰变后放出的粒子与新核所受的洛伦兹力方向相同，而两者速度方向相反，则知两者的电性相反，新核带正电，则放出的必定是β粒子，发生了β衰变，故A正确；
BC．根据动量守恒定律得知，放出的β粒子与新核的动量大小相等，由
得半径与电荷量成反比，两圆半径之比为1：16，由于新核的电荷量较大，则小圆是新核的轨迹。由半径之比得到新核的电荷量为16e，原子序数为16，则原来静止的原子核的原子序数为15，由于新核的电荷量较大，则小圆是新核的轨迹，衰变后新核所受的洛伦兹力方向向右，根据左手定则判断得知，其速度方向向下，沿小圆作逆时针方向运动，故B错误，C正确；
D．原子核衰变过程会放出能量，质量略有亏损，该衰变过程结束后其系统的总质量略有减少，故D错误。
故选AC。
13．(1)，；(2)；(3)见解析
【详解】
(1)核反应方程满足质量数守恒和质子数守恒，则
解得
，
(2)根据质能方程可知
(3)异同点如下表格
14．衰变成氮14，，
【详解】
碳14放出一个粒子后，质量数不变，质子数增加1，所以衰变成氮14，核反应方程为
15．5%
【详解】
该反应堆每小时输出的能量为
E=Pt=1×107×3600J=3.6×1010J
设放出这些能量消耗的纯铀235的质量为m，则有
那么纯铀235的质量
则燃料中铀235所占的百分率为
16．(1)
(2)
【解析】
（1）由于新核和放出的粒子的轨迹是外切圆，说明放出的粒子带正电，是α衰变，核反应方程为：
（2）上述衰变过程的质量亏损为，放出的能量为
该能量是Y的动能，α粒子的动能和γ光子的能量之和：
设衰变后的Y核和α粒子的速度分别为和，则由动量守恒有
又由动能的定义可知，，解得