第五章 原子核与核能 单元检测试题（word版含解析）

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．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有（　　）
A．是核聚变反应
B．是β衰变
C．是核聚变反应
D．是a衰变
3．科学研究表明，太阳核心的温度极高、压力极大，使得太阳内部每4个氢核（1H）转化为1个氦核（4He）和几个正电子并释放出大量能量。假设生成的所有正电子均定向移动，且正电子在4.8×10-4s时间内定向移动形成的平均电流为8.0×10-8A，已知电子的电荷量为1.6×10-19C，则在这段时间内发生核聚变的氢核（1H）的个数为（　　）
A．8.0×1016
B．4.8×1016
C．3.2×1016
D．2.4×1016
4．下列的若干叙述中，正确的是（　　）
A．玻尔根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性
B．由黑体辐射强度与波长的关系，温度越高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移
C．将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用
D．汤姆逊首先发现了电子，从而说明原子核内有复杂的结构
5．2020年11月27月0时4分，华龙一号核电5号机组首次并网成功，标志着我国正式进入核电技术先进国家行列。华龙一号发电机利用的是铀核裂变释放的核能，则下列叙述正确的是（　　）
A．太阳辐射能量的主要来源也是重核裂变
B．典型的裂变方程为
C．裂变过程中释放核能是因为产物中新核的比结合能大
D．锶90是铀235的裂变产物，其半衰期为28年，那么经过56年锶90便衰变没了
6．2021年5月28日，中科院合肥物质研究院的EAST装置，首次使中国“人造太阳”等离子体的电子温度达到1.2亿度，维持了101秒。已知中国“人造太阳”中的核反应方程是，H的比结合能为1.09MeV，H的比结合能为2.78MeV，由此可知He的比结合能为（　　）
A．7.03MeV
B．5.56MeV
C．4.36MeV
D．3.87MeV
7．下列说法正确的是（　　）
A．射线、射线、射线均为带电粒子流
B．电磁波的波长越长，其穿透能力越强
C．贝克勒尔发现天然放射现象，揭示了原子内部存在复杂的结构
D．各种原子吸收光谱中的每一条暗线与明线光谱中的每一条亮线一一对应，可用于光谱分析
8．中国“氢弹之父”于敏获得2014年度国家最高科学技术奖。氢弹是利用原子弹爆炸的能量引发氢的同位素的聚变反应而瞬时释放出巨大能量的核武器。下列有关氢弹爆炸可能出现的核反应及说法正确的是（
）
A．U＋n→Ba＋Kr＋3n
B．H＋H→He＋n
C．轻核聚变过程中无质量亏损
D．氢弹爆炸后不会产生放射性污染
9．下列关于核力与结合能的说法中正确的是(　　)
A．将原子核拆散成核子所吸收的能量与核子结合成原子核所放出的能量相同
B．核力与万有引力性质相同
C．核力只存在于相邻的核子之间
D．核子数越多，原子核越稳定
10．下列说法正确的是（　　）
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B．衰变的实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子
C．变化的电场一定能产生变化的磁场
D．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关
11．某放射性元素经过6天后，只剩下八分之一没有衰变。为估算某水库的库容，可取一瓶无毒的该放射性元素的水溶液，测得瓶内溶液每分钟衰变8×107次。现将这瓶溶液倒入水库，8天后在水库中取水样1.0m3（可认为溶液已均匀分布），测得水样每分钟衰变20次，则（　　）
A．该无毒放射性元素半衰期为2天
B．该无毒放射性元素半衰期为3天
C．估算出水库中水的体积大约为2.5×105m3
D．估算出水库中水的体积大约为4.5×106m3
12．2021年1月3日消息，诺贝尔官方称居里夫人的“笔记”仍具放射性，还将持续1500年。关于放射性元素、衰变和半衰期，下列说法正确的是（　　）
A．居里夫人的笔记本，经过两个半衰期，质量仅剩下原来的四分之一
B．放射性元素的半衰期不仅与核内部本身因素有关，还与质量有关
C．一个放射性原子核，每发生一次β衰变，它的中子数减少一个，质子数增加一个
D．U衰变成Pb要经过8次α衰变和6次β衰变
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．从以下几个方面比较核反应与化学反应的相同和相异之处。
(1)它们各自涉及四种基本相互作用中的哪一种？
(2)每种反应分别改变了或重新安排了什么？
14．一静止的U核经一次α衰变成为一个新核，释放出的总动能为4.76
MeV.问此衰变后新核的动能为多少MeV？
15．太阳中含有大量的氘核，因氘核不断发生核反应释放大量的核能，以光和热的形式向外辐射。若已知两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核。已知氘核质量为2.0136u，氦核质量为3.0150u，中子质量为1.0087u，lu的质量相当于931.5MeV的能量。则：
（1）写出核反应方程；
（2）求核反应中释放的核能；
（3）在两氘核以相等的动能0.35MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氢核的动能。
16．在方向垂直纸面的匀强磁场中，一个原来静止的原子核衰变后变成一个核并放出一个粒子，该粒子动能为EK，速度方向恰好垂直磁场．Rn核和粒子的径迹如图所示，若衰变时产生的能量全部以动能的形式释放，真空中的光速为c，求：
(1)写出这个核反应方程；
(2)Rn核与粒子做圆周运动半径之比；
(3)衰变过程中的质量亏损．
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．A
【详解】
A．核聚变是几个原子核合成一个原子核的过程。故A正确。
B．β衰变放出的是电子，但该反应放出中子，故B错误。
C．该反应是和裂变，故C错误。
D．a衰变放出的是氦原子核，故D错误。
故选A。
3．B
【详解】
由于电荷数与质量数守恒
可得每4个氢核转化为1个氦核和2个正电子
根据公式可得
正电子个数为
（个）
由上可知发生核聚变的氢核的个数为正电子个数的两倍，即氢核的个数是
故选B。
4．C
【详解】
A．德布罗意根据光的波粒二象性，大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性，选项A错误；
B．由黑体辐射强度与波长的关系，温度越高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选项B错误；
C．将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用，选项C正确；
D．汤姆逊首先发现了电子，从而说明原子内有复杂的结构，选项D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．太阳内部发生聚变，
A错误；
B．典型的裂变方程为
B错误；
C．裂变释放核能是因为新核的比结合能大于原来重核的比结合能，C正确；
D．经过56年锶90剩下原来的四分之一，D错误。
故选C。
6．A
【详解】
设He的比结合能为，根据放能的核反应发生规律是：生成物释放的结合能与反应物吸收的结合能之差，有
解得
故选A。
7．D
【详解】
A．射线是电磁波，不带电，故A错误；
B．频率越高、能量越高的电磁波穿透能力越强，故B错误；
C．天然放射现象是原子核内部发生的现象，所以贝克勒尔发现天然放射现象，揭示了原子核内部存在复杂的结构，故C错误；
D．各种原子吸收光谱中的每一条暗线与明线光谱中的每一条亮线一一对应，都有各自的特征，可用于光谱分析，故D正确。
故选D。
8．AB
【详解】
AB．氢弹是利用原子弹爆炸的能量引发氢的同位素的聚变反应而瞬时释放出巨大能量的核武器，故A、B正确；
C．聚变反应和裂变反应都有质量亏损，C错误；
D．由物理常识易知D错误。
故选AB。
9．AC
【详解】
A．将原子核拆散成核子与核子结合成原子核两个过程质量的变化相等，根据爱因斯坦质能方程得知，将原子核拆散成核子所吸收的能量与核子结合成原子核所放出的能量相同。故A正确。
B．核力与万有引力性质不同，核力只存在于相邻之前，而万有引力存在于宇宙万物之间。故B错误。
C．核力是短程力，作用范围在1.5×10-15m，原子核的半径数量级在10-15m，所以核力只存在于相邻的核子之间。故C正确。
D．核子数越多，原子核不一定越稳定，应是比结合能越大，原子核越稳定。故D错误。
故选AC。
10．B
【详解】
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，A错误；
B．衰变的实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子，B正确；
C．周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，C错误；
D．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关，D错误。
故选AB。
11．AC
【详解】
AB．放射性元素经过6天后，只剩下八分之一没有衰变，可知经过了3个半衰期，则该放射性元素的半衰期为2天，选项A正确，B错误；
CD．因1立方米的水经过8天，即4个半衰期后测得水样每分钟衰变20次，可知8天前1立方米的水每分钟衰变次数为
次
则水库中水的体积
选项C正确，D错误。
故选AC。
12．CD
【详解】
A．放射性元素经过两个半衰期，质量仅剩下原来的四分之一，笔记本的质量不变，A错误；
B．放射性元素的半衰期是由核内自身的因素决定的，与质量无关，B错误；
C．β衰变实质上是原子核内的一个中子变为一个质子，同时释放出一个电子的过程，因此发生一次β衰变，质子数增加一个，中子数减少一个，C正确；
D．根据质量数和电荷数守恒，可得衰变成要经过8次α衰变和6次β衰变，D正确。
故选CD。
13．见详解
【详解】
(1)
核反应与化学反应的不同点是：核反应所涉及的是核量级，作用发生在邻近的核子与核子之间，距离特别小，主要涉及强相互作用，而化学反应所涉及的是原子级，其力是弱相互作用；
(2)相同点是：都有物质的变化，既有旧物质的消失，又有新物质的产生，化学反应是原子的重新组合过程，核反应改变了原子核。
14．0.08MeV
【详解】
试题分析：设新核为X，据题意知：此α衰变的衰变方程为：
根据动量守恒定律得：mαvα＝mXvX，①
式中，mα和mX分别为α粒子和X核的质量，vα和vX分别为α粒子和X核的速度的大小，由题设条件知：
②
③
由①②③式得：④
代入数据得，衰变后X核的动能
考点：动量守恒定律及能量守恒定律
15．（1）；（2）；（3），
【详解】
（1）核反应方程为
（2）核反应过程中质量减少了
释放的核能为
（3）设和的动量分别为和，根据动量守恒定律得
可得和大小相等，方向相反。根据
联立得
又
故有
由能量守恒定律得
代入数据解得
?
16．(1)
(2)
(3)
【详解】
(1)根据质量数与电荷数守恒，可得衰变方程为
(2)由动量守恒定律可知，新核与粒子动量相等
洛伦兹力提供向心力
可知：
代入数据解得：
(3)由动能与动量关系
解得Rn核获得的动能
核反应中释放的核能
由质能方程：ΔE＝Δmc2
解得