高中物理教科版 选修3-5原子核章末强化训练

高中物理教科版 选修3-5原子核章末强化训练
1．(多选)下列所述正确的是(　　)
A．原子是组成物质的不可再分的最小微粒
B．原子是最大的微粒
C．原子是由原子核和核外电子构成，质子和中子组成了原子核
D．质子、中子本身也是复合粒子，它们也有着自己复杂的结构
【答案】CD
2．太阳不断地向外辐射能量，仍保持1千万度以上的高温，其主要原因是太阳内部进行着激烈的(　　)
A．衰变反应　　 B．人工核反应
C．裂变反应　　 D．热核反应
【答案】D
3．关于核能下列说法正确的是(　　)
A．物质是由原子构成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能
B．到目前为止，人类获得核能有两种途径，即重核裂变和轻核聚变
C．原子弹和氢弹都是利用原子核裂变和聚变的原理制成的
D．自然界只有在人为的条件下才会发生裂变
【答案】B　解析：虽然各种物质的原子里都有原子核，但在通常情况下并不能释放能量，只有当原子核裂变和聚变时才伴随巨大的能量变化，故A不正确；到目前为止，人类获得核能有两种途径，即重核裂变和轻核聚变，故B正确；原子弹是利用核裂变原理，氢弹是核聚变．故C不正确；人只是控制了核反应速度，不是只有在人为的条件下才能发生核裂变，故D不正确．故选B
4．(多选)下列说法中正确的是(　　)
A．聚变反应中有质量亏损，所以必向外界放出能量
B．使核发生聚变反应必须使核之间的距离接近到1×10－15 m，也就是接近到核力能够发生作用的范围内
C．要使核发生聚变反应，必须克服核力做功
D．热核反应只有在人工控制下才能发生
【答案】AB　解析：由质能方程可知A正确；轻核结合成质量较大核，必须使轻核间的距离达到能发生核力的范围，才能使它们紧密地结合起来，B正确，C错误；热核反应必须在很高的温度下才能发生，不一定要人工控制，D错误．
5．(2018泰安二模)关于原子核反应，下列说法正确的是(　　)
A．N＋He→O＋H是聚变反应
B．Th→Pa＋e是裂变反应
C．U衰变成Pb要经过8次α衰变和6次β衰变
D．发生β衰变时，中子数不变
【答案】C　解析：N＋He→O＋H是人工核反应，不是聚变，故A错误.Th→Pa＋e是β衰变，不是裂变反应，故B错误.U衰变成Pb质量数少32，可知经历了8次α衰变，电荷数少10，根据2×8－n＝10，解得n＝6，知经历了6次β衰变，故C正确．发生β衰变时，其中的一个中子转化为一个质子和一个电子，中子数减少1个，故D错误．
6．(多选)“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风．下列核反应方程中，属于研究两弹的基本核反应方程的是(　　)
A．N＋He→O＋H
B．U＋n→Sr＋Xe＋10n
C．U→Th＋He
D．H＋H→He＋n
【答案】BD　解析：“两弹”指原子弹和氢弹，原子弹的核反应方程是铀核裂变，B选项正确；氢弹的核反应方程是轻核聚变，D选项正确．
7．下列有关核聚变的说法中不正确的是(　　)
A．核聚变的反应方程式可以是H＋H→He＋n
B．聚变反应必须在很高的温度下进行
C．聚变时所释放的核能大小的计算公式是E＝mv2
D．在消耗相同质量的核燃料时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多
【答案】C　解析：核聚变反应是用氘和氚作为原料，在高温下进行的，故A、B 选项正确；核能大小的计算公式应是ΔE＝Δmc2，故C选项错误；在聚变反应中，平均每个核子放出的能量比裂变反应中平均每个核子放出的能量要大3～4倍，故在消耗相同质量的核燃料时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多，D选项正确．
8．(2018昌平二模)钍核(Th)具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤核(Pa)，同时伴随有γ射线产生，其方程为Th→Pa＋X.则X粒子为(　　)
A．质子　　　　 B．中子　　
C．α粒子　　　　 D．β粒子
【答案】D　解析：根据电荷数守恒可知，射线的电荷数Z＝90－91＝－1，结合质量数守恒知钍核衰变过程中放出了一个电子，即X为β粒子，故D正确．故选D．
能力提升
9．(多选)我国的新一代核聚变装置“EAST”顺利完成了超导托卡马克物理实验．在长达四个月的实验期间，自主创新能力得到较大提高、获得多项重大成果，标志着我国在稳态高约束等离子体研究方面走在国际前列．核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富．已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，He的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是(　　)
A．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是质子
B．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是中子
C．两个氘核聚变成一个He所释放的核能为(2m1－m3－m4)c2
D．与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废物具有放射性
【答案】BD　解析：由核反应方程知2H→He＋X，X应为中子，释放的核能应为ΔE＝(2m1－m3－m2)c2，聚变反应的污染非常小．而现实运行的裂变反应的废料具有很强的放射性，故A、C错误，B、D正确．
10．(2018长沙一模)一个静止的铀核放在匀强磁场中，发生了一次α衰变后变为钍核．α粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动．如图所示，以下判断正确的是(　　)
A．1是α粒子的径迹，2是钍核的径迹
B．1是钍核的径迹，2是α粒子的径迹
C．3是α粒子的径迹，4是钍核的径迹
D．3是钍核的径迹，4是α粒子的径迹
【答案】B　解析：发生α衰变后变为钍核．α粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动，根据动量守恒定律知，两粒子的速度方向相反，都为正电，根据左手定则，为两个外切圆．根据r＝＝，电量大的轨道半径小，知1是钍核的径迹，2是α粒子的径迹．故B正确，A、C、D错误．
11．一个质子和两个中子聚变为一个氘核，已知质子质量mH＝1.007 3 u，中子质量mn＝1.008 7 u，氘核质量m＝3.018 0 u．求：
(1)写出聚变方程；
(2)释放出的核能多大？
(3)平均每个核子释放的能量是多大？
【答案】(1)H＋2n→H　(2)6.24 MeV
(3)2.08 MeV
解析：(1)聚变方程H＋2n→H.
(2)质量亏损Δm＝mH＋2mn－m＝(1.007 3＋2×1.008 7－3.018 0)u＝0.006 7 u，
释放的核能
ΔE＝Δmc2＝0.006 7×931.5 MeV≈6.24 MeV.
(3)平均每个核子放出的能量为
 MeV＝2.08 MeV.
12．试求在氢弹中当合成1 kg的氦时所释放出的能量．(设弹壳内装有足量的氘和氚元素，氘核H的质量为2.013 6 u，氚核H的质量为3.016 6 u，氦核He的质量为4.002 6 u，中子的质量为1.008 7 u)
2．64×1027 MeV　解析：弹壳内所装的氘和氚元素在高温下聚变生成氦，核聚变方程为：H＋H→He＋n，当一个氘核H与一个氚核H发生反应时放出的能量为：
ΔE＝Δm·c2＝(2.013 6＋3.016 6－4.002 6－1.008 7)×931.5 MeV≈17.6 MeV.
1 kg氦(He)中所含的原子核数目为：
N＝nNA＝×6.02×1023≈1.5×1026个，
这样合成1 kg氦(He)时所放出的总能量为：
E＝N·ΔE＝1.5×1026×17.6 MeV＝2.64×1027 MeV.
即在氢弹中合成1 kg的氦所释放出的能量为2.64×1027 MeV.