人教版选必3 第五章 原子核 单元检测（含解析）

人教版选必3 第五章原子核
一、单选题
1.有下列个核反应方程，核反应类型依次属于( )

A. 衰变、裂变、人工转变、聚变 B. 裂变、裂变、聚变、聚变
C. 衰变、衰变、聚变、聚变 D. 衰变、人工转变、人工转变、聚变
2.碳标记化合物广泛应用于化学、生物学、医学领域中，采用放射性标记化合物进行示踪，具有方法简单、易于追踪、准确性和灵敏性高等特点。地球上只有百万分之一的碳是以碳形式存在于大气中，我国现已利用核电商用堆成功批量生产碳同位素。能自发进行衰变，衰变方程为，则下列说法正确的是( )
A. 是正电子 B. 光子由衰变生成的氮释放
C. 比光子贯穿能力强 D. 来自碳原子核外
3.核能的发现是人类探索微观物质结构的一个重要成果，但如何合理利用核能是全人类社会需共同正视和思考的问题。年月日，某国不顾对全人类的危害，公然向太平洋排放核废水，核废水中含有大量的放射性元素成分，这些元素的降解时间长，会对海洋生态系统造成严重破坏。关于人们对原子核的认识，下列说法正确的是( )
A. 核污染水中包含的放射性物质衰变时会发出、、射线，射线电离能力最强
B. 放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽
C. 核子间的弱相互作用和电磁相互作用使核子聚集到一起形成原子核
D. 核子在结合成原子核时，核子平均质量亏损越大，原子核越稳定
4.“双亿度”年月日消息，我国新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现原子核和电子温度均突破一亿度，可控核聚变技术取得重大进展，走向应用核心环节核聚变反应是和聚变生成释放能量，下列说法正确的是( )
A. 中子数为
B. 该聚变的核反应方程是
C. 的质量小于组成它的核子的质量之和
D. 的比结合能大于的比结合能
5.核电站铀核裂变的产物是多样的。有一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，核反应方程是，已知铀核的质量为，钡核的质量为，氪核的质量为，中子的质量为，以下说法正确的是( )
A. 核反应方程中的
B. 该核反应释放的核能是
C. 的比结合能大于或的比结合能
D. 目前部分高科技核电站已经实现可控核聚变发电
6.铀是核电站的主要核燃料，核反应堆在工作时，铀既发生裂变，也发生衰变．铀裂变方程为，衰变方程为，下列说法中正确的是
A. 的质量数为，的电荷数为
B. 的比结合能小于的比结合能
C. 裂变过程温度升高，铀的半衰期会变小
D. 反应堆中镉棒吸收中子插入深一些将会加快核反应速度
7.约亿年后，太阳中心会发生“氦闪”氦核通过三重过程变为碳核，同时引发剧烈能量释放，演变成红巨星。其中一步核反应为，其中为高频电磁波。关于这一核反应，下列说法正确的是( )
A. 该核反应属于衰变 B. 该核反应会出现质量亏损
C. 该核反应方程中质子数 D. 核反应生成的新核为氮核
8.年月日，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置在安徽合肥创造新世界纪录，首次完成亿摄氏度秒“高质量燃烧”，标志着我国聚变能源研究实现从基础科学向工程实践的重大跨越，对人类加快实现聚变发电具有重要意义。核聚变的核反应方程为，则下列关于核聚变的说法正确的是
A. 轻核聚变释放出能量，出现了质量亏损，所以轻核聚变过程质量数不守恒
B. 轻核聚变时核的结合能大于核的结合能，但核的比结合能小于核的比结合能
C. 轻核聚变过程中平均每个核子放出的能量为
D. 轻核聚变时生成的核具有放射性
9.用同位素衰变的半衰期，可测定百年以来现代沉积物的绝对年代和沉积速率。衰变方程为。则下列判断正确的是( )
A. 不再具有放射性 B. 的核子平均质量比的小
C. 是中的一种核子 D. 具有很强的电离能力
10.我国研制的“玉兔二号”月球车采用核电池提供能量，能够耐受月球表面的真空、强辐射、等极端环境。核电池中钚的反应方程为，下列说法正确的是( )
A. 方程中的为质子
B. 该反应属于重核裂变
C. 反应生成的两个新核的质量之和等于的质量
D. 在到的环境中，的半衰期不会改变
11.核污染水含氚、锶、碘、铯等高达种放射性元素，其中氚衰变过程中产生的电离辐射可损害，是致癌的高危因素之一，半衰期约为年。氚的衰变方程为，下列说法正确的是
A. 的比结合能小于的比结合能
B. 来自核外电子
C. 温度逐渐变低时，氚的半衰期减小
D. 核电站利用的核反应方程可能是
二、多选题
12.物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合事实的是( )
A. 赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论
B. 查德威克用粒子轰击获得反冲核，发现了中子
C. 贝可勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构
D. 卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型
13.太阳能来源于轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，氢核的聚变反应可以看作是个氢核结合成个氦核表中列出了部分粒子的质量取
粒子名称 质子 粒子 电子 中子
质量
以下说法中正确的是( )
A. 核反应方程为
B. 核反应方程为
C. 个氢核结合成个氦核时的质量亏损约为
D. 聚变反应过程中释放的能量约为
14.年月，在甘肃省武威市全球首台钍基熔盐核反应堆进行试运行放电，也标志着我国成为世界上第一个对第四代核电技术进行商业化试验运营的国家。反应堆工作原理如图所示，钍吸收一个中子后会变成镤，镤不稳定，会变成易裂变核铀。下列说法正确的是( )
A. 钍变成铀的核反应方程式是：，
B. 中间产生的新核镤从高能级向低能级跃迁时，会伴随辐射
C. 新核铀的结合能小于钍
D. 核反应堆是通过核裂变把核能直接转化为电能发电
15.氚是最简单的放射性元素，某夜光手表是利用氚核衰变产生的射线激发荧光物质发光。氚核发生衰变过程中产生粒子和新核，并放出一定的能量。氚核的半衰期为年，下列说法正确的是( )
A. 衰变方程为
B. 此衰变过程中，发生了质量亏损
C. 氚与氧反应生成的化合物没有放射性
D. 若有质量为的氚核，经过年后，剩余氚核的质量为
16.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：和，下列表述正确的有( )
A. 是中子 B. 的质子数是，中子数是
C. 两个核反应都没有质量亏损 D. 氘和氚的核反应是核聚变反应
17.正电子发射计算机断层扫描是一种核医学成像技术，它的基本原理是：将放射性同位素氟注入人体参与人体的代谢过程，如图甲所示，氟在人体内衰变放出正电子几乎以光速射出，与人体内电子相遇而湮灭并产生一对波长相等的光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的医学图像。氟的衰变规律如图乙所示，其中纵坐标表示任意时刻放射性元素的原子数与的原子数之比，设正、负电子的质量均为，光速为，普朗克常量为。则( )
A. 氟衰变的方程为
B. 上述正电子的物质波波长约为
C. 经小时人体内氟的残留量是初始时的
D. 上述一对光子由氟直接产生
18.铀核裂变的一种方程为，已知原子核的比结合能与质量数的关系如图所示，下列说法正确的有( )
A. 粒子是中子
B. 粒子是质子
C. 、、相比，的比结合能最大，最稳定
D. 、、相比，的质量数最多，结合能最大，最稳定
19.关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的是( )
A. 是衰变 B. 是衰变
C. 是衰变 D. 是衰变的实质原因
三、计算题
20.氡是一种天然的放射性元素，氡核发生衰变后变成钋核，氡的衰变规律如图所示。已知核质量为，核质量为，粒子的质量为，原子质量单位相当于的能量。
写出衰变方程；
原子核衰变为的过程中释放的能量为多少；
假设一块矿石中含有的，经过天后，还剩多少。
21.核发生衰变的方程是。已知核的质量为，核的质量为，电子的质量为，质子的质量为，中子的质量为，真空中的光速为，求：
该衰变过程中释放的核能；
的结合能和比结合能。
22.正电子发射计算机断层扫描，简称是一种核医学成像技术，它的基本原理是：将放射性同位素氟注入人体，参与人体的代谢过程．氟在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像如图，根据原理，回答下列问题：
写出氟衰变的方程式及正负电子发生湮灭的方程式．
根据氟的衰变规律如图纵坐标表示任意时刻放射性元素的原子数与的原子数之比，氟的半衰期为多长时间？经过小时人体内氟的残留量是初始时的百分之几？
23.年月日，安徽合肥的紧凑型全超导托卡马克核聚变实验装置正式启动总装，比原计划提前两个月。这是全球首个实现“聚变能发电演示”的装置，标志着人类向“终极能源”商业化迈出关键一步。核裂变产生的放射性废料，对环境造成很大污染。核聚变最常用的材料是氢的同位素和，反应后产生惰性气体氦和中子。中子辐射产生的活化材料半衰期仅数十年，更加安全。已知的比结合能是，的比结合能是，的比结合能是，中子的结合能为，光速元电荷。求
写出一个氘核与一个氚核聚变反应方程
一个氘核与一个氚核聚变过程释放出的能量
一个氘核与一个氚核聚变过程中质量亏损多少。结果保留两位有效数字
答案和解析
1.【答案】
【解析】是放射性元素放射出粒子而转变为另一种元素的过程，属于衰变过程；是重核分裂成两个质量较小的原子核，属于裂变；是高能粒子轰击原子核使之转变为另一种原子核的过程，属于原子核的人工转变；是轻核结合成较重的原子核，属于聚变。所以以上反应类型依次属于衰变、裂变、人工转变、聚变，故A正确，BCD错误。
故选A。
2.【答案】
【解析】A、根据质量数守恒和电荷数守恒可知：的质量数，电荷数，所以为电子，故A错误；
B、光子由衰变生成的氮处于激发态向基态跃迁释放的，故B正确；
C、属于射线，比光子贯穿能力弱，故C错误；
D、该核反应为衰变，是碳原子核内一个中子变成质子释放的一个电子，故D错误。
3.【答案】
【解析】A.在 、 、 射线中， 射线穿透能力最强， 射线电离能力最强，故A错误：
B.半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，经过两个完整的半衰期后，还剩四分之一的原子核没有衰变，故B错误；
C.核子间的强相互作用使核子聚集到一起形成原子核，故C错误；
D.核子在结合成原子核时，核子平均质量亏损越大，则原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故D正确。
4.【答案】
【解析】中含个中子，A错误
该聚变的核反应方程是，B错误
原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，C正确
的比结合能小于的比结合能，D错误．
5.【答案】
【解析】解：核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒，则，故A错误；
B.核反应过程中，质量亏损为：，则释放的核能为：，故B正确；
C.比结合能越大，原子核越稳定，所以反应后的新核的比结合能更大，故或的比结合能大于的比结合能，故C错误；
D.目前部分高科技核电站已经实现可控核裂变发电，故D错误。
6.【答案】
【解析】根据核反应方程质量数和电荷数守恒可得的质量数为，的电荷数为，故A错误；由于不稳定，裂变时释放核能，所以的比结合能小于的比结合能，故 B正确；裂变过程温度升高，但铀的半衰期不变，故C错误；由于镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，可以在反应堆中将镉棒插入深一些，让其多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，即减慢反应速度，故D错误．
7.【答案】
【解析】A、该核反应属于核聚变，故A错误；
B、核反应过程中引发剧烈能量释放，则该核反应会出现质量亏损，故B正确；
、根据质量数和电荷数守恒可知质子数，质量数，生成的新核为碳核，故CD错误。
8.【答案】
【解析】核反应都遵循质量数守恒和电荷数守恒，与是否发生质量亏损无关，选项A错误
中等大小核的比结合能较大，轻核聚变是向中等大小核变化，所以核的比结合能增大，则核的比结合能大于核的比结合能，核的核子数大于核的核子数，结合能等于比结合能与核子数的乘积，则核的结合能也大于核的结合能，选项B错误
轻核聚变过程中参与核反应的核子数为个，平均每个核子放出的能量为，选项C正确
轻核聚变时生成的核的比结合能大，比结合能越大越稳定，不会发生衰变反应，所以不具有放射性，选项D错误。
9.【答案】
【解析】
A. 原子序数大于的元素均具有放射性，故A错误；
B.衰变过程放出能量，质量亏损，因的核子平均质量的小，故B正确；
C.根据质量数、电荷数守恒知，为电子，是粒子，不是原子核中的核子，故C错误；
D.粒子的电离能力并不强，故 D错误。
故选B。
10.【答案】
【解析】解：根据衰变过程中电荷数和质量数守恒有，的电荷数为
的质量数为
故为，即粒子，而非质子，故A错误；
B.重核裂变是重核分裂为两个中等质量核的过程，该反应是钚释放粒子的衰变过程，属于衰变，而故B错误；
C.核反应中存在质量亏损，生成物的总质量小于反应物的质量，亏损的质量转化为能量，故C错误；
D.半衰期由原子核内部结构决定，与外界温度、压强等条件无关，因此在极端温度下钚的半衰期不变，故D正确。
故选：。
11.【答案】
【解析】A.衰变过程释放能量，则生成物的比结合能大于反应物的比结合能，即的比结合能小于的比结合能，故A正确
B.是由核内的中子转化生成的，故B错误
C.半衰期与温度无关，温度降低，半衰期不变，故C错误
D.核电站的核反应为核裂变，而是聚变反应，故D错误。
12.【答案】
【解析】赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，贝可勒尔发现天然放射性现象，而射线是原子核内部发生变化产生的，说明原子核有内部结构，选项A、C正确；为卢瑟福发现质子的核反应方程，查德威克用粒子轰击铍原子核，打出一种中性粒子流，其反应方程为，选项B错误；卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，选项D错误．
13.【答案】
【解析】解：、根据电荷数守恒、质量数守恒、核反应方程为故A正确，B错误。
C、在核反应过程中质量亏损，释放的核能为故C、D正确。
故选：。
根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程；通过质量亏损，根据爱因斯坦质能方程求出释放的能量．
解决本题的关键知道在核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，以及掌握爱因斯坦质能方程．
14.【答案】
【解析】根据核反应的电荷数和质量数守恒可知，钍变成铀的核反应方程式是，，故A正确；
B.中间产生的新核镤从高能级向低能级跃迁时，放出能量，会伴随辐射，故B正确；
C.整个过程中释放能量，则生成的新核铀更加稳定，则新核铀的结合能大于钍，故C错误；
D.在核电站的核反应堆内部，核燃料具有的核能通过核裂变反应转化为内能，然后通过发电机转化为电能，故D错误。
15.【答案】
【解析】A.根据核反应质量数和电荷数守恒，核反应方程为 ，A正确；
B. 此衰变过程中，发生了质量亏损，亏损质量以能量形式辐射出去，B正确；
C.氚核衰变产生的射线，具有放射性。放射性，与元素处于单质还是化合物状态无关，超重水有很强的放射性，C错误；
D.根据 ，可得剩余氚核的质量 ，D错误。
16.【答案】
【解析】A.根据核反应中质量数和电荷数守恒，可知是，所以为中子，故A正确；
B.通过电荷守恒，质量守恒可得应为，所以的质子数为，核子数为，中子数为，故B错误；
C.两核反应均有能量释放，根据爱因斯坦质能方程，两核反应都有质量亏损，故C错误；
D.由聚变反应概念知氘和氚的核反应是核聚变反应，故D正确。
故选AD。
17.【答案】
【解析】A.根据质量数与电荷数守恒，可得氟的衰变方程，故 A错误；
B.由质能方程，可得，根据能量守恒，可得，联立解得，故 B正确；
C.由题图乙可知氟的半衰期为，根据，又，联立解得，故 C正确。
D.依题意，正、负电子湮灭方程为，故 D错误；
故选BC。
18.【答案】
【解析】、根据质量数守恒和电荷数守恒可得，的电荷数为，质量数为，为中子，故A正确，B错误；
C、、、相比，比结合能最大，最稳定，故C正确；
D、重核裂变中，释放核能，、、相比，的质量数最多，结合能最大，核子数最多，最不稳定，故D错误。
故选：。
19.【答案】
【解析】A.衰变反应中由于有粒子放出，故为衰变，故A正确；
B.是原子核的人工转变方程，故B错误；
C.衰变反应中由于有电子放出，故为衰变，故C正确；
D.中子转变为质子同时放射出电子，是衰变的实质原因，故D正确。
故选ACD。
20.【解析】根据质量数和电荷数守恒可得衰变方程为
上述衰变过程的质量亏损为
释放的能量为，解得
由图可知，的半衰期为
剩余的质量为
答：衰变方程为；
释放的能量为；
经过天后，还剩．。
21.【解析】衰变过程的质量亏损
根据
得
根据
可得 的结合能为
即
则 的比结合能为
22.【解析】根据质量数与质子数守恒，则由氟的衰变方程：
正负电子湮灭方程：；
氟的半衰期为；
由可得：。
23.【解析】核反应方程为；
聚变反应前核和核的结合能为
反应后生成的氨核的结合能为
由于单个核子无结合能，即中子无结合能，所以聚变过程释放出的能量为
解得
由质能方程
可得亏损的质量。
第5页，共13页