人教版（2019）选择性必修三第五章 原子核 单元测试卷（含答案）

第五章 原子核 单元测试卷
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1、幽门螺杆菌在胃中产生的尿素酶，可将服用的碳14标记的尿素分解为氨和含碳14标记的。通过分析呼气中标记的的含量即可判断胃中幽门螺杆菌的存在。已知碳14（）的半衰期为5730年，则( )
A.改变胃部的酸碱度可以改变衰变快慢
B.改变胃部温度不能改变衰变快慢
C.含的化合物比单质衰变得可能要慢一些
D.20个经过5730年有10个发生衰变
2、月面上空几乎没有空气，月夜的温度会降到-180 ℃，因此玉兔号月球车在月夜要休眠。为了使车内温度不至于降到太低而冻坏那些相对脆弱的设备，科学家们专门给月球车配备了一种特制的放射性同位素核能电池热源，使月球车在休眠时能稳定发热。这种核能电池中的核反应可能是( )
A. B.
C. D.
3、已知单位时间的衰变次数和原子核的总数成正比，为估算水库中水的体积，可取一瓶无毒的含放射性同位素的水溶液，测得瓶内溶液每分钟衰变次。已知这种同位素的半衰期为2天，将这瓶溶液倒入水库，8天后可以认为溶液已均匀分布在水库里的水中，这时取水库中的水样，测得水样每分钟衰变20次。由此可以估算水库中水的体积约为( )
A. B. C. D.
4、下列关于核反应方程及其表述正确的是( )
A.为重核裂变反应
B.为原子核的衰变
C.为轻核聚变反应
D.为原子核的人工转变
5、在核电站发生核事故后，附近可检测出放射性元素铯137，铯137的半衰期约为30年。假设一条海鱼在15年前体内有的铯137，若铯137在这期间未被代谢出体外，则现在残留在其体内的铯137有( )
A. B. C. D.
6、2020年12月19日，嫦娥五号带回1731克月球土壤，开启了我国对月球矿物资源探索研究的新纪元。据推测，月球地壳浅层中富含氦-3（）元素，氦-3是理想的热核反应原料，它与氘（）聚变产生质子与另一生成物，不会给环境带来危害。下列有关该核反应的说法正确的是( )
A.该核反应可在常温下进行 B.另一生成物为
C.另一生成物为 D.与氦-3比较，另一生成物的质量更小
7、正电子是电子的反粒子，它跟普通电子的电荷量大小相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质。1997年，欧洲和美国的科学研究机构先后宣布：他们分别制造出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步。你推测反氢原子的结构是( )
A.由一个带正电荷的质子和一个带负电荷的电子构成
B.由一个带负电荷的反质子和一个不带电荷的中子构成
C.由一个不带电荷的中子和一个带负电荷的电子构成
D.由一个带负电荷的反质子与一个带正电荷的正电子构成
8、2021年我国的全超导托卡马克核聚变试验装置（EAST）取得新突破，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行新的世界纪录，这标志着我国核聚变研究又获得重大突破，以下选项中属于核聚变的是( )
A. B.
C. D.
9、在物理学的发展历程中，离不开理论创新和实验研究。下列说法符合科学史实的是( )
A.钱三强、何泽慧夫妇在实验中发现了轴核能分裂为三部分或四部分
B.居里夫妇通过对轴和含轴矿石的研究，首先发现了天然放射现象
C.爱因斯坦首先提出能量子的观点，为量子力学的诞生奠定了基础
D.阿尔法通过粒子散射实验，否定了由汤姆孙提出的原子结构模型
10、山东海阳核电站建成并网发电，有效缓解了山东电力不足的情况，为建设生态山东做出了贡献。核电站核反应堆中，用中子轰击U原子核的核反应方程为U+n→Xe+X+10n，其中U、n、、X的质量分别为，其中是不稳定的，其衰变的周期为T，真空中的光速为c，以下说法正确的是( )
A.X原子核中含有的中子数为50
B.该反应属于人工转变核反应
C.该反应中释放的能量为
D.经过，一定质量的原子核衰变了的质量占开始时的
二、填空题
11、已知α粒子()是由2个质子、2个中子组成的，取质子的质量，中子的质量，α粒子的质量，光速。则α粒子的结合能为___________。(结果保留两位有效数字)
12、电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程为：,已知核的质量为36.95658u，核的质量为36.95691u，的质量为0.00055u，质量u对应的能量为931.5MeV.上述反应的电子中微子的最小能量是_____________Mev
13、碲为斜方晶系银白色结晶，溶于硫酸、硝酸、王水、氰化钾、氢氧化钾，可由半衰期约为13h的放射性元素衰变而成，其衰变方程为；可以用于检测人体甲状腺对碘的吸收。该衰变产物中的X为___（填“质子”、“中子”、“电子”或“正电子”）质量为10g的经过26h后，剩余的质量为_____g。
14、一静止的氡核（）发生的核反应为，在反应后放出一个速度为、质量为m的氦核（）和一个质量为M的反冲钋核（），若氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为氦核和钋核的动能，则反应后产生的新核钋的比结合能__________（填“大于”“小于”或“等于”）反应前氡核的比结合能，该反应亏损的质量为_________。
三、计算题
15、在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射出的α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以分别表示α粒子的质量和电荷量。
（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程。
（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。
（3）设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损。
16、已知氘核的质量为2.0136 u，中子的质量为1.0087 u，核的质量为3.0150 u。（原子质量单位1 u相当于931.5 MeV的能量）
（1）试写出两个氘核聚变生成核的核反应方程。
（2）计算上述反应中释放的核能。
（3）若两个氘核以相等的动能0.35 MeV做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成核和中子的动能各是多少？
四、实验题
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，反应中产生的每个光子的能量约为__________J（保留2位有效数字）。
参考答案
1、答案：B
解析：ABC.放射性元素的半衰期与外部因素（温度、环境）无关，与所处的化学状态（单质或化合物）无关，选项AC错误，B正确；
D.半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核的衰变不适应，选项D错误。
故选B。
2、答案：C
解析：A项中的核反应是聚变反应，反应剧烈，至今可控聚变反应还处于实验研究阶段，故A错误；B项中的核反应是重核裂变反应，虽然实现了人工控制，但因反应剧烈，防护要求高还不能小型化，目前只是一些大型的核电站采用，故B错误；C项中的核反应是人工放射性同位素的衰变反应，是小型核能电池主要采用的反应方式，故C正确；D项中的核反应是人工核转变反应，需要高能α粒子，在月球上不易实现，故D错误。
3、答案：A
解析：设水库中水的总体积为V，则8天后水库中的同位素每分钟衰变次数为次，由半衰期规律变形有，其中次，解得，A正确。
4、答案：C
解析：
5、答案：C
解析：根据放射性物质的剩余质量与半衰期的关系可知现在残留在其体内的铯137为：，故C正确，ABD错误。
故选：C。
6、答案：B
解析：A.热核反应的发生需要极高的温度，常温下不能进行，故A错误；
BC.由题意，写出核反应方程式为
根据电荷数和质量数守恒可知另一生成物X为，故B正确，C错误；
D.与氦-3比较，氦-4的质量更大，故D错误。
故选B。
7、答案：D
解析：氢原子由质子和电子组成，它们的反粒子分别是带负电荷的反质子和一个带正电荷的正电子，故D正确，ABC错误。
故选D。
8、答案：B
解析：AD选项中属于衰变，C选项中属于裂变，B选项中属于聚变；
故选B。
9、答案：A
解析：A.钱三强何泽慧夫妇于1947年在实验中发现了铀核能分裂为三部分或四部分，A正确；
B.贝克勒耳通过对轴和含铀矿石的研究，首先发现了天然放射现象，B错误；
C.普朗克首先提出能量子的观点，为量子力学的诞生奠定了基础，C错误；
D.卢瑟福通过阿尔法粒子散射实验，否定了由汤姆孙提出的原子结构模型，D错误。
故选A。
10、答案：D
解析：A.根据核反应方程中质量数，电荷数守恒可写出该核反应方程为
故可知X原子核中含有的中子数为52，A错误；
B.该核反应为重核裂变反应，故B错误；
C.该核反应中释放的能量为
C错误；
D.根据半衰期公式
可知，经过剩余质量为衰变前的，所以可知原子核衰变了的质量占开始时的，D正确。
故选D。
11、答案：
解析：组成α粒子的核子与α粒子的质量差
α粒子的结合能
代入数据得
12、答案：0.82
解析：
13、答案：正电子；2.5
解析：根据衰变方程、质量数守恒和电荷量守恒可知X带的电，质量数为零，所以X为正电子；
根据半衰期计算公式，剩余质量为
14、答案：大于；
解析：本题考查α衰变。由于氡核衰变的过程中释放能量，根据比结合能与能量的关系可知，钋核的比结合能大于氡核的比结合能，由题意可知，核反应释放的核能全部转化为氦核和钋核的动能，由动量守恒定律可知，氦核和钋核的动量相等，根据，则释放的核能，由爱因斯坦质能方程可得。
15、答案：（1）
（2）
（3）
解析：解：（1）根据核反应中质量数与电荷数守恒可知，该α衰变的核反应方程为。
（2）设α粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为v，由洛伦兹力提供向心力有
根据圆周运动的参量关系有
得α粒子在磁场中运动的周期
根据电流强度定义式，可得环形电流大小为。
（3）由，得
设衰变后新核Y的速度大小为，核反应前后系统动量守恒，有
可得
根据爱因斯坦质能方程和能量守恒定律有
解得
说明：若利用解答，亦可。
16、答案：（1）
（2）
（3）；
解析：解：（1）。
（2）核反应中的质量亏损
释放的核能：
。
（3）设核和中子的质量分别为，速度分别为，则由动量守恒定律及能量守恒定律得：
解方程组可得：
，
。
17、答案：（1）A
（2）
解析：（1）根据质量数、电荷数守恒可知，中微子的质量数和电荷数均为0，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。