人教版（2019）> 选择性必修 第三册> 第五章 原子核> 本章复习与测试（含解析）

人教版选必3 第五章原子核
一、单选题
1.钍元素衰变时会放出粒子，其中粒子是( )
A. 中子 B. 质子 C. 电子 D. 光子
2.理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应的影响。下列说法正确的是( )
A. 是粒子，射线穿透能力比射线强 B. 是粒子，射线电离能力比射线强
C. 是粒子，射线穿透能力比射线强 D. 是粒子，射线电离能力比射线强
3.下列关于原子核与核能的说法正确的是( )
A. 粒子散射实验表明原子核具有复杂的结构
B. 平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大
C. 核子结合成原子核吸收的能量或原子核分解成核子释放的能量称为结合能
D. 根据玻尔理论，氢原子的核外电子由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道，放出光子，电子的动能增加，电势能减小
4.家庭装修中释放的甲醛和射线是白血病的重要诱因。家庭装修中的射线来源往往是不合格的瓷砖、洁具等，瓷砖、洁具释放的氡气具有放射性，氡衰变为钋的半衰期为天，则氡衰变释放出的粒子和密闭房间中氡气浓度减小需要的时间分别为( )
A. 电子，天 B. 质子，天 C. 中子，天 D. 粒子，天
5.“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将衰变释放的核能一部分转换成电能。发生一次衰变后的产物是，下列说法正确的是( )
A. 衰变方程中的等于
B. 比的结合能小
C. 比的比结合能小
D. 充分利用太阳能加热核电池可以加快的衰变
6.如图，一个原子核经图中所示的一系列、衰变后，生成稳定的原子核，在此过程中放射出电子的总个数为
A. B. C. D.
7.我国研制新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号”又被称为“人造太阳”在年月日在成都建成并实现首次发电。其所发生的可控核聚变方程是，已知、、和的质量分别为、、和，真空中的光速为。下列说法正确的是( )
A. 是电子
B. 大亚湾核电站就是利用此核反应发电
C. 该核反应所释放的核能为
D. 、的比结合能大于的比结合能
8.年月，江苏省科研人员发表微型核电池研究成果．利用镅的衰变进行发电，的半衰期为多年，则( )
A. 该反应中，镅核的结合能比新核大
B. 镅原子核与核外电子存在着核力作用
C. 个经过一个半衰期仍剩余个
D. 镅原子核外的电子跃迁形成衰变
9.关于下列四幅图的说法错误的是( )
A. 图甲是链式反应示意图，原子弹就是利用重核裂变的链式反应制成的
B. 图乙中氡的半衰期为天，则经过天后，氡的质量变为原来的四分之一
C. 图丙是放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹，为粒子运动轨迹
D. 卢瑟福通过分析图丁中粒子散射实验的结果，提出了原子核式结构模型
10.根据年月日的报道，我国自主知识产权三代核电技术“华龙一号”，已于日前通过欧洲用户要求符合性评估，获得了认证证书。在现在的商用反应堆中，核燃料为铀。真空中一个静止的铀原子核经一次衰变后变成一个钍核，衰变方程为，下列说法正确的是( )
A. 根据核反应放出能量，可知衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能
B. 根据电荷数守恒，铀核衰变为铅核的过程中，要经过次衰变和次衰变
C. 根据质量数守恒，衰变前铀核的质量等于衰变后钍核的质量与粒子的质量之和
D. 根据半衰期公式，若铀元素的半衰期为，则经过的时间，个核中已经有个发生了衰变
二、多选题
11.贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫铀是提炼铀以后的副产品，其主要成分为铀，贫铀炸弹不仅有很强的穿甲能力，而且铀具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染。人长期生活在该环境中会受到核辐射而患上皮肤癌和白血病。下列正确的是( )
A. 铀的衰变方程式为：
B. 和互为同位素
C. 人患皮肤癌和白血病是因为核辐射导致了基因突变
D. 贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性
12.如图甲所示，国际原子能机构年月日公布了核辐射警示新标志，新标志为黑框红底三角，内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形．核辐射会向外释放三种射线：带正电的射线，带负电的射线，不带电的射线。现有、两个原子核原来都静止在同一匀强磁场中，其中一个核放出一个粒子，另一个核放出一个粒子，得出图乙所示的四条径迹，则( )
A. 磁场的方向一定垂直于纸面向里
B. 核放出的是射线，核放出的是射线
C. 为粒子的径迹，为粒子的径迹
D. 为粒子的径迹，为粒子的径迹
13.嫦娥四号携带的“玉兔二号”月球车所需能源采用太阳能和同位素温差核电池两种供电方式。月球车在太阳光照射不到时采用同位素电池为其供电。已知是人工放射性元素，可用中子辐射得到。衰变时只放出射线，半衰期为年。则下列说法中正确的是( )
A. 当太阳光照射到“玉兔二号”月球车，太阳能电池板工作时，衰变会停止工作
B. 用中子辐射制造时将释放出正电子
C. 经一次衰变形成的新核含有个中子
D. 经一次衰变形成的新核的核反应过程质量发生亏损
14.如图所示，我国首次使用核电池随“嫦娥三号”软着陆月球，该核电池是将放射性同位素衰变过程中释放出来的核能转变为电能。“嫦娥三号”采用放射性同位素钚核，静止的衰变为铀核和粒子，并放出光子。已知、和粒子的质量分别为、和，和的比结合能分别为和，光在真空中的传播速度为。下列说法正确的是( )
A. 光子是由钚原子的内层电子跃迁产生的
B. 的衰变方程为
C. 衰变产生的和的动能之比为
D. 粒子的结合能为
15.下列关于原子结构和原子核的说法中正确的是( )
A. 卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型
B. 天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是射线
C. 据图可知，原子核裂变成原子核和要放出核能
D. 据图可知，原子核的比结合能大于原子核的比结合能
16.年月日，塞尔维亚举国悼念年前北约轰炸南联盟事件中的遇难者。北约在没有联合国安理会授权的情况下对南联盟投掷了大量的贫铀弹。贫铀弹主要成分为铀，具有很强的穿甲能力，若一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，下列说法正确的是( )
A. 衰变方程为
B. 衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
C. 衰变后钍核的动能等于粒子的动能
D. 衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小
17.下列有关课本插图的说法正确的是( )
A. 图甲中，将镉棒插入深一点，核反应速率就会变快
B. 图乙中，只有当铀块的体积大于临界体积时，链式反应才会发生
C. 图丙中，中等大小的核的比结合能最大，即平均每个核子的质量亏损最小，这些核最稳定
D. 图丁中，射线是射线，是一种能量很高、电离能力较弱、穿透能力较强的电磁波
三、计算题
18.核动力航空母舰的动力来自核反应堆，其中主要的核反应方程式是
在括号内填写前的系数
用、，均分别表示、、核的质量，表示中子的质量，则上述核反应过程中一个铀核发生裂变产生的核能是多少真空中的光速为
假设核反应堆的功率，若一个铀核裂变产生的能量为，则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少千克铀铀的摩尔质量，一月约为，阿伏加德罗常数计算结果保留两位有效数字
19.的质量是，质子的质量是，中子的质量是。相当于的能量，求：计算结果保留三位有效数字
一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量该能量为多少
氚核的结合能和比结合能各是多少
如果此能量是以光子形式放出的，则光子的频率是多少
20.铀核是一种具有强放射性的元素。如图所示，是匀强磁场、的分界线，磁场方向均垂直于纸面向外。静止在上点的铀核经过一次衰变生成钍核，衰变后的粒子以动能垂直于在纸面内向上进入磁场。已知粒子和钍核运动后同时第一次经过，衰变过程中释放的能量全部转化为粒子和钍核的动能，不计粒子和钍核的重力及粒子间相互作用。
写出铀核的衰变方程，并求出匀强磁场、的磁感应强度之比；
求衰变后生成的钍核的动能；
若铀核的比结合能为，钍核的比结合能为，求氦核的比结合能。
21.核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源“国际热核聚变实验堆计划”俗称“人造太阳”，即为人工可控热核反应堆该装置中发生的核聚变反应是和聚变生成释放能量．可以自海水中提取，水中的原子的个数为个，可由锂矿中制得已知的质量为，的质量为，的质量为，的质量为，．
写出该聚变的核反应方程及计算一次这样的热核反应过程释放出的能量
大城市一年用电约，若该城市用电全部使用“人造太阳”供电，不考虑传输过程产生的能量损失，则该城市一年用电需从多少升海水中提取计算结果保留一位有效数字
若将“人造太阳”产生的电能输送到小城市，送电功率为，采用超高压输电，输电电压为，而这种人造太阳发电机输出的电压为，要使输电线上损耗的功率小于输送电功率的，求输电线的总电阻．
答案和解析
1.【答案】
【解析】放射性元素衰变时放出的三种射线、、分别是氦核流、电子流和光子流，故粒子是电子。
故选：。
2.【答案】
【解析】根据受核反应满足质量数和电荷数守恒可知，是粒子，三种射线的穿透能力，射线最强，射线最弱；三种射线的电离能力，射线最强，射线最弱。故选D。
3.【答案】
【解析】A.粒子散射实验表明，原子具有核式结构，故A错误；
B.平均结合能越大，原子核越稳定，原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，则原子核越大，它的结合能越高，故B错误；
C.将原子核分解成核子与核子结合成原子核两个过程质量的变化相等，将原子核分解成核子所吸收的能量与核子结合成原子核所放出的能量叫结合能，故C错误；
D.根据玻尔理论可知，氢原子的核外电子由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，半径减小电场力做正功，原子的电势能减小；由库仑力提供向心力得，可知电子的动能增大，故D正确。故选D。
4.【答案】
【解析】氡衰变为钋的过程，质量数减少，质子数减少，可判断发生了衰变，放出的粒子为粒子；根据半衰期公式方程，氡气浓度减小时有，解得：天，故ABC错误，D正确。故选：。
5.【答案】
【解析】A.根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为，衰变方程中的 ，故A错误；
B. 与 的比结合能接近，但 比 的核子数大，所以 比 结合能大，故B错误；
C.比结合能越大原子核越稳定，由于 衰变成为了 ，故 比 稳定，即 比 的比结合能小，故C正确；
D.半衰期由原子核本身决定的，与温度等外部因素无关，故D错误。
6.【答案】
【解析】由题图可知原子核的质量数为，电荷数为，即
原子核的质量数为，电荷数为，即
设经过次衰变和次衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得：，
解得：，
发生衰变时，原子核内的中子转化为一个质子的同时放出一个电子，所以该过程共释放了个电子，故A正确，BCD错误。故选：。
7.【答案】
【解析】A.根据质量数与电荷数守恒可知，是中子，故A错误；
B.目前的核电站是利用重核裂变，即大亚湾核电站不是利用此核反应发电，是利用重核裂变反应发电，故B错误；
C.根据质能方程，该核反应所释放的核能为
故C正确；
D.核聚变过程释放能量，生成核比反应核更加稳定，原子核越稳定，比结合能越大，可知， 、 的比结合能小于 的比结合能，故D错误。故选C。
8.【答案】
【解析】A.衰变的过程中释放能量，故镅核的结合能比新核大，故 A正确
B.镅原子核与核外电子存在着电磁相互作用，不是核力，故 B错误
C.半衰期是针对大量原子核的统计规律，对少量原子核不适用，故 C错误
D.衰变是从原子核中释放出粒子，故 D错误。
9.【答案】
【解析】图甲是链式反应示意图，原子弹就是利用重核裂变的链式反应制成的，图乙中氡的半衰期为天，则经过天后，氡的质量变为原来的四分之一， 卢瑟福通过分析图丁中粒子散射实验的结果，提出了原子核式结构模型。故选C。
10.【答案】
【解析】A.核反应放出能量，可知铀核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能，故A项正确；
B.铀核衰变为铅核的过程中，质量数少，可知衰变的次数为，经过次衰变电荷数少，但是铀核衰变成铅核的过程中电荷数少，可知发生了次衰变，故B项错误；
C.铀核衰变的过程中，存在质量亏损，导致衰变后核的质量与粒子的质量之和小于衰变前铀核的质量，项错误；
D.少量放射性元素的衰变是一个随机事件，对于个放射性元素原子核，无法预测其衰变的个数，故D项错误。故选A。
11.【答案】
【解析】A.根据质量数和电荷数守恒可知铀的衰变方程式为：，故A正确；
B.电荷数质子数相同，而质量数不同的同一类元素称为同位素， 和 互为同位素，故B正确；
C.长时间接受核辐射会导致基因突变，易患癌症如皮肤癌和白血病等，故C正确；
D.贫铀弹的穿甲能力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的贫铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其穿透力远远超过一般炸弹，故D错误。
故选ABC。
12.【答案】
【解析】A.粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子旋转的方向相反，由于射线和射线的速度方向未知，不能判断磁场的方向，故A错误；
B.放射性元素放出射线时，射线与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆，而放射性元素放出射线时，射线与反冲核的速度相反，而电性相反，则两种射线受到的洛伦兹力方向相同，两种射线的轨迹应为内切圆。故放出的是射线，放出的是射线，故B正确；
放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒。由半径公式可得轨迹半径与动量成正比，与电量成反比，而射线子和射线的电量比反冲核的电量小，则射线和射线的半径比反冲核的半径都大，故为射线的运动轨迹，为射线的运动轨迹，故C错误，D正确。
故选BD。
13.【答案】
【解析】A.当太阳光照射到“玉兔二号”月球车，太阳能电池板工作时，衰变不受外界条件影响，衰变不会停止，故A错误；
B.由题意，可写出用中子辐射制造时的核反应方程为，将释放出负电子，故B错误；
C.衰变时只放出 射线，则经一次 衰变的方程为，形成的新核 含有中子数为 个，故C正确；
D.由于经一次衰变形成新核的核反应过程中，将释放出能量，根据爱因斯坦质能方程可知，该核反应过程中质量发生亏损，故D正确。
故选CD。
14.【答案】
【解析】解析：光子是原子核衰变过程中，产生的新核处于激发态，从激发态向基态跃迁的过程中以光子的形式释放出来，故A错误；
的衰变方程为，遵循质量数与电荷数守恒，故 B正确；
根据动能与动量的关系，由于该过程动量是守恒的，可知：衰变后柚核与粒子动量大小相等，可以得到两粒子的动能之比为其质量的反比，即铀核与粒子的动能之比：，故C错误；
根据质能方程可知，核反应过程中释放出的能量为，设粒子的结合能为，则根据结合能定义可知，，由以上两式可得：，故D正确。
15.【答案】
【解析】A.卢瑟福是在粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型的，故A正确；
B.天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，射线不带电，其放射线在磁场中不偏转，故B正确；
C.裂变和聚变都要有质量亏损，根据质能方程都放出能量，C正确；
D.平均质量越小的原子核比结合能越大，故D错误。故选ABC。
16.【答案】
【解析】、该衰变方程满足质量数守恒和电荷数守恒，故A正确；
B、衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知存在质量亏损，所以衰变后粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，故B错误；
、衰变的过程中动量守恒，所以一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核后，根据系统动量守恒知，钍核的动量与粒子的动量大小相等，方向相反；根据，可知：
，钍核的质量不等于粒子的质量，所以钍核的动能不等于粒子的动能，故C错误，D正确故选：。
17.【答案】
【解析】A、核反应堆中，镉棒可以吸收中子，将镉棒插入深一点，使得核反应速率变慢，故A错误；
B、根据链式反应的条件可知，铀块体积只有在大于临界体积时才能发生链式反应，故B正确；
C、根据比结合能变化特点可知，核子结合成中等质量大小的核，平均每个核子的质量亏损最大，其比结合能最大，故C错误；
D、根据射线在磁场中沿直线传播，所以射线是射线，电离作用较弱、穿透能力较强的电磁波，故D正确。故选：。
18.【解析】由质量数与核电荷数守恒可知，产生的中子数为；
由题意知，质量亏损为，由质能方程可知，释放的核能为：
；
一个月内核反应产生的总能量为：
同时
所以
解得：。
答：；
则上述核反应过程中一个铀核发生裂变产生的核是
该航空母舰在海上航行一个月需要消耗．
19. 【解析】 一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程是，
反应前各核子总质量为
，
反应后新核的质量为，
质量亏损为
因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应释放能量。
释放的核能为。
氚核的结合能即为。
它的比结合能为。
放出光子的频率为
。
答：一个质子和两个中子结合为氚核时，放出能量，该能量为；
氚核的结合能，比结合能；
光子的频率是。
20.【解析】铀核 的衰变方程为
磁场中洛伦兹力提供向心力，有，
解得
已知 粒子和钍核运动后同时第一次经过 ，所以周期相同，即
解得
衰变过程中遵循动量守恒，有
由题知
衰变后生成的钍核 的动能
解得
释放的能量
根据能量守恒，有
氦核的比结合能为。
21.【解析】根据电荷数守恒、质量数守恒得
根据爱因斯坦质能方程得
解得
设该城市一年用电需从升海水中提取，有
解得
输电线电流为
要使输电线上损耗的功率小于输送电功率的，设输电线最大电阻，有
解得
输电线的总电阻满足
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