第五章原子核与核能 专项测试（Word版含答案）

第五章、原子核与核能
一、选择题（共16题）
1．下列说法不正确的是（ ）
A．普朗克提出能量是分立的，能量量子化的观点
B．汤姆孙发现电子，并测出电子的电荷量
C．卢瑟福通过总结粒子散射实验，提出原子的核式结构模型
D．爱因斯坦给出了物体的能量与它的质量的关系：
2．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（νe）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖，他探测电子中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯（C2Cl4）溶液的巨桶，电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为νe＋Cl→Ar＋e，已知Cl 核的质量为36.956 58 u，Ar核的质量为36.956 91 u，e的质量为0.000 55 u，1 u质量对应的能量为931.5 MeV。根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为（　　）
A．1.33 MeV B．0.82 MeV C．0.51 MeV D．0.31 MeV
3．下列关于原子核的相关说法中正确的是（　　）
A．天然放射现象的发现说明了原子核是可以再分的
B．原子核的电荷数不是它的电荷量，但质量数是它的质量
C．卢瑟福通过实验发现了质子和中子
D．原子核的核内有90个中子
4．下列关于原子核的叙述中正确的是（　　）
A．居里夫人通过粒子轰击铝原子核，首次发现了中子
B．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
C．经重核裂变过程后核子的平均质量增大
D．轻核聚变过程中，会有质量亏损，要释放能量
5．元素X是Y的同位素，分别进行下列衰变过程:, ，则下列说法错误的是
A．Q与s是同位素 B．x与R原子序数相同
C．R 的质子数不少于上述任何元素 D．R比S的中子数多2
6．下列说法不正确的是（ ）
A．经过一次衰变后变为
B．由核反应方程式可以判断X为电子
C．核反应方程为轻核聚变
D．16g铋210经过15天时间，还剩2g未衰变，则铋210的半衰期为5天
7．下列说法正确的是：（ ）
A．用频率一定的光照射某金属发生光电效应时，入射光强度越大，逸出的光电子的最大初动能越大．
B．按照波尔理论，氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的总能量减小．
C．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定
D．汤姆孙首先发现了电子，从而说明原子核内有复杂的结构．
8．关于近代物理的基本知识，下列说法错误的是(　　)
A．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征
B．发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关
C．氢原子由高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量
D．衰变成 要经过6次β衰变和8次α衰变
9．下列说法正确的是（ ）
A．某种频率的光照射金属能发生光电效应，若增加入射光的强度，则单位时间内发射的光电子数增加
B．在核反应堆中，镉棒的作用是使快中子变为慢中子
C．结合能越大，原子核越稳定
D．入射光的频率不同，同一金属的逸出功也会不同
10．2021年4月，中国科学院近代物理研究所研究团队首次合成新核素铀，并在重核区首次发现强的质子一中子相互作用导致粒子形成概率显著增强的现象，如图所示为核中质子p-中子n相互作用导致粒子形成几率增强示意图，以下说法正确的是（　　）
A．铀核发生核反应方程为，是核裂变反应
B．若静止的铀核发生衰变，产生的新核速度方向与粒子速度方向可能相同
C．产生的新核从高能级向低能级跃迁时，将发射出射线
D．衰变中产生的粒子若经过云室，易使空气电离，其径迹细而长
11．关于核反应方程，下列说法正确的是（ ）
A．，此反应是核裂变，吸收能量
B．，此反应是核裂变，放出能量
C．，此反应是核聚变，放出能量
D．，此反应是核聚变，由方程可判断X是质子
12．如图所示，图甲为原子核的比结合能与质量数关系曲线，图乙为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线，根据两曲线，下列说法正确的是（　　）
A．根据图甲可知，核的结合能约为7 MeV
B．根据图甲可知，核比核更稳定
C．根据图乙可知，核D裂变成核E和F的过程中，比结合能增大
D．根据图乙可知，若A、B能结合成C，结合过程一定要吸收能量
13．由于放射性元素的半衰期很短，所以在自然界中一直未被发现，只是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，下列选项中正确的是（　　）
A．的原子核比的原子核少28个中子
B．经过衰变变成，衰变过程只能放出粒子和粒子
C．衰变过程中共发生了7次衰变和4次衰变
D．的半衰期等于任一个原子核发生衰变的时间
14．以下说法中正确的有（ ）
A．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，原子的能量减小
B．核力存在于原子核内所有核子之间
C．原子核式结构模型是由卢瑟福在α粒子散射实验基础上提出的
D．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化
E．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
15．在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是（　　）
A．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大
B．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流
C．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化
D．查德威克发现了中子，其核反应方程为：Be＋He→C＋n
16．下列说法正确的是_____
A．经过6次α衰变和4次β衰变后，成为稳定的原子核
B．发现中子的核反应方程为
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力也最强
D．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子能量减小
二、填空题
17．在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出，中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测。1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中的核反应，间接地证实了中微子的存在。
（1）中微子与水中的发生核反应，产生中子（）和正电子（），即中微子，可以判定中微子的质量数和电荷数分别是( )
A．0和0 B．0和1 C．1和0 D．1和1
（2）上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（γ），即。已知正电子和电子的质量都为9.1×10-31kg，反应中产生的每个光子的能量约为___________J（保留2位有效数字）。
18．如图所示，铅盒内放有B放射性的放射性物质，铅盒小孔的正上方有荧光屏MN，在孔与屏之间加垂直于纸面的匀强磁场，屏上a、b两点出现亮斑，可知匀强磁场方向垂直于纸面_____，若在小孔上放一张厚纸，屏上还有_____个亮斑．
综合题
19．氡是放射性气体，当人吸入体内后，氡发生衰变的粒子可在人的呼吸系统造成辐射损伤，引发肺癌。而建筑材料是室内氡的最主要来源。如花岗岩、砖砂、水泥及石膏之类，特别是含放射性元素的天然石材，最容易释出氡。一静止的氡核生一次衰变生成新核钋（），此过程动量守恒且释放的能量全部转化为粒子和钋核的动能，已知，，，相当于的能量。（最后计算结果保留三位有效数字）
（1）写出上述核反应方程；
（2）求上述核反应放出的能量；
（3）求粒子的动能。
20．一个静止的母核发生α衰变，产生的α粒子和子核的动能之和称为这个母核的α衰变能。
（1）若在一次α衰变中静止的母核放出的α粒子动能为E，又知α粒子质量为m，子核Y的质量为M，求母核的α衰变能；
（2）若母核释放的核能全部转化为α粒子和子核的动能，试分别判断Cu和Po能否发生α衰变？若能，求出其α衰变能（1u相当于931.5MeV，结果保留三位有效数字）。
原子核 原子质量（u）
He 4.0026
Co 59.9338
Cu 63.9298
Pb 207.9766
Po 211.9889
一些原子核的静止质量
21．已知氘核（H）质量为2.013 6 u，中子（n）质量为1.008 7 u，氦核（He）质量为3.015 0 u，1 u相当于931.5 MeV。
（1）写出两个氘核聚变成He的核反应方程；
（2）计算上述核反应中释放的核能（保留三位有效数字）；
（3）若两个氘核以相同的动能0.35 MeV做对心碰撞即可发生上述反应，且释放的核能全部转化为新核的动能，则反应后生成的氦核（He）动能大小是多少？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，即能量量子化理论，A正确；密立根测出了电子的电荷量，B错误；卢瑟福通过总结粒子散射实验，提出原子的核式结构模型，C正确；爱因斯坦给出了物体的能量与它的质量的关系：，D正确．
2．B
【详解】
根据1原子质量单位（u）相当于931.5 MeV的能量，则
ΔE=Δm×931.5 MeV=（36.956 91＋0.000 55－36.956 58）×931.5 MeV≈0.82 MeV
故选B。
3．A
【详解】
A．天然放射现象中，原子核发生衰变，生成新核，因此说明了原子核可以再分，故A项正确；
B．原子核的电荷数不是它的电荷量，质量数也不是它的质量，故B项错误；
C．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故C项错误；
D．原子核的质子数为90，中子数为144，故D项错误。
故选A。
4．D
【详解】
A．查德威克通过α粒子轰击铍核的实验发现了中子，故A错误；
B．核反应堆中的“慢化剂”是减慢中子速度，故B错误；
C．经重核裂变过程有质量亏损，所以裂变过程后核子的平均质量减小，故C错误；
D．重核裂变和轻核聚变都有质量亏损，均向外界释放核能，故D正确。
故选D。
5．B
【详解】
试题分析：根据衰变方程知XY都经历了α、β衰变，质子数都减少了1，Q和S也是同位素，A正确；
Y经过β衰变，质子数比原来多1，所以X的原子序数比R少1，B错误；X的质子数比P多2，比Q多1，R的质子数比X多1，故R的质子数多于前述任何元素，C正确；R比S的质量数多4，质子数多2，则中子数多2，选项D正确；此题选择错误的选项，故选B．
6．C
【详解】
釉核经过一次衰变后，电荷数少2，质量数少4．变为钍核，A正确；根据电荷数守恒、质量数守恒知，x的电荷数为-1，质量数为0，可知x为电子，B正确；轻核聚变反应为，C错误；根据可得，解得天，D正确．
7．C
【详解】
用频率一定的光照射某金属发生光电效应时，入射光强度越大，单位时间逸出的光电子的数目越多，选项A错误； 按照波尔理论，氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的总能量增加，选项B错误； 比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，选项C正确； 汤姆孙首先发现了电子，从而说明原子内有复杂的结构，选项D错误；故选C.
8．C
【详解】
玻尔将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，选项A正确；发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，选项B正确；能级跃迁是核外电子在不同能级间的跃迁，是氢原子向外辐射能量，不是氢原子核辐射能量，选项C错误；根据质量数和电荷数守恒知，铀核衰变为铅核要经过8次α衰变和6次β衰变，选项D正确；此题选择错误的选项，故选C.
9．A
【详解】
A.某种频率的光照射某金属能发生光电效应，若增加入射光的强度，就增加了单位时间内射到金属上的光子数，则单位时间内发射的光电子数将增加，故A正确；
B.镉棒的作用是吸收中子，而不是转变为慢中子，故B错误；
C.比结合能越大，原子核越稳定，故C错误；
D.金属的逸出功由金属材料决定，与入射光无关，因此同一金属的逸出功是相同，故D错误．
故选A
10．C
【详解】
A．铀核发生核反应的方程为，此反应为衰变，选项A错误；
B．若静止的轴核发生衰变，根据动量守恒定律可知产生的新核速度方向与粒子速度方向相反，选项B错误；
C．产生的新核（）从高能级向低能级跃迁时，将发射出射线，选项C正确；
D．衰变中产生的粒子若经过云室，易使空气电离，其径迹粗而直，选项D错误。
故选C。
11．B
【详解】
A．是α衰变，放出能量．故A项错误．
B．是核裂变，放出能量．故B项正确．
C．是原子核的人工转变，故C项错误．
D．是核聚变，由方程可判断X是中子．故D项错误．
故选B
12．C
【详解】
A．分析图象可知，核的比结合能为，根据结合能和比结合能的关系
结合能＝比结合能×核子数（即质量数）
故的结合能约为，A错误；
B．比结合能越大，原子核越稳定，分析图象可知，核比核的比结合能大，故核比核更稳定，B错误；
C．将分裂成、，平均核子质量减小，会有质量亏损，释放出核能，核子的比结合能将增大，C正确；
D．若、能结合成，平均核子质量减少，会有质量亏损，释放出核能，D错误。
故选C。
13．C
【详解】
A．的原子核中子数为209-83=126；的原子核中子数为237-93=144，则的原子核比的原子核少18个中子，选项A错误；
B．经过衰变变成，衰变过程能放出粒子和粒子，同时放出γ射线，选项B错误；
C．设衰变过程中共发生了x次衰变和y次衰变，则
237-4x=209
93-2x+y=83
解得
x=7
y=4
选项C正确；
D．的半衰期等于半数原子核发生衰变所用的时间，选项D错误。
故选C。
14．ACE
【详解】
A．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，释放光子，能量减小，A正确；
B．核力是短程力，每个核子只跟它邻近的核子间存在核力作用，B错误；
C．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构理论，C正确；
D．半衰期的大小与温度无关，由原子核内部因素决定，D错误；
E．β衰变的实质是原子核中的一个中子转化成一个质子，同时产生一个电子，这个电子以β射线的形式释放出去，同时辐射出γ光子，E正确。
故选ACE。
15．AD
【详解】
A．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，吸收了能量，所以原子的能量增大，A正确；
B．β射线是从原子核辐射出来的，不是原子外层电子电离出来的，B错误；
C．半衰期不随外界因素的变化而变化，C错误；
D．查德威克发现了中子，其核反应方程符合物理学事实，D正确。
故选AD。
16．AB
【详解】
A．设经过x次α衰变和y次β衰变后，成为稳定的原子核，则
232-208=4x
90-2x+y=82
解得
x=6
y=4
故A正确；
B．发现中子的核反应方程为
故B正确；
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故C错误；
D．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子能量增大，故D错误。
故选AB。
17． A 8.2×10-14
【详解】
(1)根据质量数、电荷数守恒规律可知，中微子的质量数和电荷数分别是0和0，所以A正确；BCD错误；
故选A。
(2)根据爱因斯坦的质能方程可得
每个光子的能量约为
18． 向外 两
【详解】
β放射性的放射性物质向外辐射出的两种射线是β射线与γ射线，β射线是电子流，带负电荷，在磁场中辐射偏转，γ射线在磁场中不偏转，由左手定则可知磁场的方向垂直于纸面向外；若在小孔上放一张厚纸，β射线和γ射线都能穿过纸片，所以屏上还有两个亮斑．
19．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）根据质量数和电荷数守恒有
（2）质量亏损
解得
（3）设粒子、钋核的动能分别为、，动量分别为、，由能量守恒定律得
由动量守恒定律得
又
故
解得
20．（1）母核的α衰变能是（）E；（2）Cu不能发生α衰变，Po能发生α衰变，α衰变能是9.04MeV
【详解】
（1）原子核衰变过程中，动量守恒，由动量守恒定律得
又由动能表达式
子核的动能
母核的α衰变能为
（2）若发生α衰变，方程为
质量亏损
质量增加，故不能发生α衰变，如果Po发生α衰变，方程为
质量亏损
则Po发生α衰变，由质能方程得Po发生α衰变过程中的α衰变能为
21．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）核反应方程
（2）根据
可知释放的核能
（3）碰撞的过程中满足动量守恒，因此
又由于能量守恒可知
整理得（He）动能大小为
答案第1页，共2页