高中物理先修3-5第19章 原子核 单元测试（含解析）

选修3-5 原子核 单元测试

一、单选题（本大题共10小题，共50分）
下列哪个选项不属于探测射线的探测器 ?
A. 威尔逊云室 B. 气泡室
C. 盖革米勒计数器 D. 质谱仪
目前，位于广东东莞的国家大科学工程中国散裂中子源首次打靶成功，获得中子束流，这标志着中国散裂中子源主体工程顺利完工，进入试运行阶段．对于相关研究，下列说法正确的是
A. 查德威克发现中子的方程式中，x为4
B. 一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是核裂变反应
C. 卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D. 属于核聚变反应
核聚变过程的核反应方程为，反应原料氘富存于海水中，氚可以从中子轰击锂核的人工转变中得到。下列说法正确的是? ? ?
A. 中子轰击锂核得到氚的核反应方程为
B. 核聚变的条件是要达到高温高压的热核反应状态，故核聚变过程不能释放出核能
C. 核反应生成物中的粒子虽具有很强的穿透能力，但电离本领较弱
D. 在中子轰击锂核发生的核反应生成物中有粒子，故属于衰变
月球上含有丰富的氦，它参与的一种核反应的方程为。如果、、X质量分别为、、，则下列说法正确的是
A. 该核反应属于裂变反应
B. 生成物中的X是
C. 该核反应的质量亏损为
D. 该核反应吸收的能量为
关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是???
A. 一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多
B. 聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量一定大
C. 聚变反应中粒子的比结合能变小
D. 聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增加
氘核与氚核结合成一个氦核的核反应方程是，关于此核反应，下列说法正确的是
A. 该核反应称为核裂变
B. 要发生该核反应，需要将反应物加热到一定的温度值
C. 氦核的比结合能小于氘核的比结合能
D. 该核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量要增加
国产科幻大片流浪地球讲述了太阳即将在未来出现“核燃烧”现象，从而导致人类无法生存，决定移民到半人马座比邻星的故事。据科学家论证，太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，当太阳内部达到一定温度时，会发生“核燃烧”，其中“核燃烧”的核反应方程为，方程中X表示某种粒子，是不稳定的粒子，其半衰期为T，则下列说法正确的是
A. X粒子是
B. 若使的温度降低，其半衰期会减小
C. 经过2T，一定质量的占开始时的
D. “核燃烧”的核反应是裂变反应
静止的氡核放出粒子后变成钋核，粒子动能为，若衰变放出的能量全部变为反冲核和粒子的动能，真空中的光速为c，则该核反应中的质量亏损为
A. B. 0 C. D.
将威耳逊云室置于匀强磁场中，一个静止在磁场中的放射性同位素原子核，放出一个正电子后变成原子核，如图所示能近似地反映正电子和Si核轨迹的是
A. B.
C. D.
一个中子被捕获后生成和的过程中释放出的核能。已知真空中的光速为c，则下列确关叙述正确的是? ?
A. 该反应过程中释放了10个中子 B. 该反应是原子核的人工转变
C. 该反应过程中的质量亏损为 D. 比结合能为
二、填空题（本大题共5小题，共20分）
氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤．它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一．其衰变方程是________已知的半衰期约为天，则约经过________天，的衰变后还剩．
两个轻核结合成质量较大的核，这种核反应叫作_________。一般地，_________反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大好几倍。_________反应需要几百万摄氏度以上的高温，故这种反应又叫热核反应。太阳和许多恒星内部，激烈地进行着热核反应。
裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核为燃料的反应堆中，当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：


反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量以原子质量单位u为单位，已知的质量对应的能量为，此裂变反应释放出的能量是________．
恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到时，可以发生“氦燃烧”．
完成“氦燃烧”的核反应方程：____________．
是一种不稳定的粒子，其半衰期为一定质量的，经后所剩下的占开始时的________________．
约里奥居里夫妇因发现人工放射性同位素而获得了1935年的诺贝尔奖，他们发现的放射性元素衰变成的同时放出另一种粒子，这种粒子是________．是的同位素，被广泛应用于生物示踪技术随时间衰变的关系如图所示，请估算的经____天的衰变后还剩．

三、计算题（本大题共2小题，共30分）
一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量，中子质量，氚核质量，相当于的能量．
写出聚变方程；
求释放出的核能是多大？结果保留三位有效数字
求平均每个核子释放的能量是多大？








天然放射性铀发生衰变后产生钍和另一个原子核．
请写出衰变方程；
若衰变前铀核的速度为v，衰变产生的钍核的速度为，且与铀核速度方向相同，试估算产生的另一种新核的速度．










































答案和解析
1.【答案】D

【解析】【分析】
根据课本上的基础知识及各射线的特点进行分析。本题的关系是掌握探测射线的仪器。
【解答】
威尔逊云室、气泡室、盖革米勒计数器都是用来探测射线的仪器，故ABC错误；
D.质谱仪是用来分析同位素的仪器，故D正确。
故选D。
2.【答案】A

【解析】【分析】
核反应方程中质量数和电荷数守恒。一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是核聚变反应。卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，得出了原子的核式结构理论。用中子轰击铀235会发生裂变反应。
求解此题的关键是掌握裂变与聚变的区别，知道质子和中子的发现者。
【解答】
A.在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒，，故，故A正确；
B.一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是核聚变反应，故B错误；
C.卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，得出了原子的核式结构理论，故C错误；
D.属于核裂变反应，故D错误。
故选A。
3.【答案】A

【解析】【分析】
根据质量数和电荷数守恒判断中子轰击锂核的核反应方程；核反应中释放的核能来源于核反应过程中的质量亏损；粒子电离本领强，穿透能力弱；用中子轰击锂核发生的核反应属于原子核的人工转变。
本题比较简单考查了核反应方程、核能计算等基础知识，越是简单基础问题，越要加强理解和应用，为解决复杂问题打下基础。
【解答】
A.根据题意以及质量数守恒和电荷数守恒可得中子轰击锂核的人工转变方程为，故A正确；
B.核反应中释放的核能来源于核反应过程中的质量亏损，与核反应的条件无关，故B错误；
C.核反应生成物中的粒子虽具有很强的电离本领，但穿透能力较弱，故C错误；
D.中子轰击锂核发生的核反应是原子核的人工转变，故D错误。
故选A。

4.【答案】B

【解析】【分析】
聚变反应时将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变过程会有质量亏损，要放出大量的能量。根据质量数是与电荷数守恒判断。
本题考查了聚变反应的特点，还要聚变过程会有质量亏损，要放出大量的能量是解答的关键。
【解答】
解：核反应为聚变反应，故A错误；
B.生成物中的X质量数：，电荷数：，为；故B正确；
C.量为反应前的质量减去反应后的质量，所以为：，故C错误；
D.反应为聚变反应，放出能量为，故D错误。
故选B。
5.【答案】B

【解析】【分析】
本题考查核聚变与核裂变，比结合能，爱因斯坦质能方程等知识点，多读课本，掌握了基础知识才能顺利解决此类问题。
【解答】
在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子释放的能量一定大，故A错误、B正确；
由于聚变反应中释放出巨大能量，质量发生亏损，则比结合能一定增加，故C、D错误。
故选B。
6.【答案】B

【解析】【分析】
由较轻核聚变为较重的核的过程，称为聚变反应，该反应会放出能量，根据爱因斯坦质能方程求出质量的亏损；比结合能越大，表示原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定。
解决本题的关键知道聚变反应和裂变反应的区别，知道重核裂变和轻核聚变都有质量亏损，都释放能量。
【解答】
A.，该反应为聚变反应，故A错误；
B.虽然该反应要放出大量能量，但必须将反应物加热到一定的温度值，才能发生此反应，故B正确；
C.氘核的比结合能小于氦核的比结合能，故C错误；
D.聚变反应有质量亏损，会向外放出能量，式中是核反应中放出的能量，根据，反应后的总质量比反应前的总质量减小，故D错误。
故选B。
7.【答案】A

【解析】【分析】
根据电荷数守恒、质量数守恒的X的电荷数和质量数；半衰期的大小与温度无关；经过一个半衰期，原子核有半数发生衰变；太阳内部进行的是核聚变。
本题考查了衰变和核反应类型，知道衰变的实质，影响半衰期大小的因素，注意半衰期的大小由原子核内部因素决定，与原子核所处的物理环境和化学状态无关。
【解答】
A.根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为2，质量数为4，即X粒子是，故A正确；
B.半衰期的大小与温度无关，若使的温度降低，其半衰期不变，故B错误；
C.经过2T定质量的占开始时的，故C错误；
D.“核燃烧”的核反应是聚变反应，故D错误。
故选A。
8.【答案】C

【解析】【分析】
本题主要考查爱因斯坦质能方程，先根据动量守恒定律列方程求解出衰变后反冲核的动能，然后根据爱因斯坦质能方程求解质量亏损。
【解答】
核反应过程中动量守恒，钋核与粒子动量大小相等，由可求出钋核动能，，根据可知，C正确．
故选C。
9.【答案】B

【解析】【分析】放射性元素的原子核，沿垂直于磁场方向放射出一个粒子后进入匀强磁场，在洛伦兹力的作用下都做匀速圆周运动．放射性元素放出粒子，动量守恒，由半径公式，分析正电子与反冲核半径关系，根据洛伦兹力分析运动轨迹是内切圆还是外切圆，判断是哪种衰变。
放射性元素放射后，两带电粒子的动量守恒。正好轨迹的半径公式中也有动量的大小，所以可以研究半径与电荷数的关系。
【解答】
把放出的正电子和衰变生成物Si核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，所以放出的正电子运动方向跟Si核运动方向一定相反．由于它们都带正电荷，在洛伦兹力作用下一定形成两个外切圆的轨道，C、D错误；
因为洛伦兹力提供向心力，即，所以做匀速圆周运动的半径为衰变时，放出的正电子与Si核的动量大小相等，因此在同一个磁场中做圆周运动的半径与它们的电荷量成反比，即可见正电子运动的轨迹的半径较大，B正确，A错误．
10.【答案】A

【解析】【分析】
根据核裂变中，质量数守恒及电荷数守恒可知该反应过程中释放的中子数，该反应是核裂变方程，根据爱因斯坦质能联系方程可知该反应过程中的质量亏损，据结合能的定义可判断选项D错误。
本题主要考查核反应方程、爱因斯坦质能联系方程及结合能的定义。
【解答】
A.根据核裂变中，质量数守恒及电荷数守恒可知该反应过程中释放了10个中子，故A正确；
B.?该反应是核裂变方程，故B错误；
C.根据爱因斯坦质能联系方程，可知，据题意该过程释放出的核能，则可得该反应过程中的质量亏损为，故C错误；
D.比结合能是235个核子结合成时放出的能量，该能量不是它衰变时放出的能量，所以比结合能不是，故D错误。
故选A。
11.【答案】或；

【解析】【分析】
根据电荷数、质量数守恒确定衰败产物，经过一个半衰期有半数发变，根据确定衰变的次从而确经历的天数；
解本题的关键知道衰变过程中电荷数守恒、质量数守，知道半衰期的定义，知道衰变后的质量与衰变前质量的关系，即。
【解答】
根据电荷数守恒、质量数守恒知，未知粒子的电荷数为2，质量数为4，为粒子
根据得，，解得，
则天天
故答案为：或；。
12.【答案】聚变反应；聚变；聚变

【解析】【分析】
此题考查了核聚变的概念，发生核聚变反应的条件。
【解答】
两个轻核结合成质量较大的核，这种核反应叫作聚变反应。一般地，聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大好几倍。聚变反应需要几百万摄氏度以上的高温，故这种反应又叫热核反应。太阳和许多恒星内部，激烈地进行着热核反应。
故填：聚变反应；聚变；聚变。
13.【答案】180

【解析】【分析】
算出反应前后质量亏损，根据题中的质量对应的能量为，可求出此裂变反应释放出的能量。
本题主要考查了质量亏损的计算以及能量释放的计算，难度不大，属于基础题。
【解答】
此裂变反应的质量亏损为：
，
由于的质量对应的能量为，
。
故答案为：180。
14.【答案】

【解析】【分析】
根据电荷数守恒、质量数守恒完成核反应方程；
经过1个半衰期，有半数发生衰变，根据半衰期的次数求出剩余量占开始时的几分之几。
本题主要考察核反应方程的书写方式以及半衰期的概念，解决本题的关键掌握半衰期的定义，以及知道在核反应中电荷数守恒、质量数守恒。
【解答】
根据电荷数守恒、质量数守恒，知未知粒子的电荷数为2，质量数为4，为
经，知经历了3个半衰期，所剩占开始时的。
故答案为：或；或。

15.【答案】正电子；56

【解析】【分析】
根据质量数和电荷数守恒判断粒子的属性，从图象看出半衰期，由半衰期公式计算所需天数。?
本题考查了核反应方程式中质量数和电荷数守恒和半衰期的公式，难度不大，属于基础题。
【解答】
核反应方程式为：，由质量数守恒知X的质量数为0，由电荷数守恒知X的质子数为1，所以X为正电子；
由图象知半衰期大约为14天，由公式，?解得天。
故答案为：正电子；56


16.【答案】解：聚变方程为
质量亏损
释放的核能
平均每个核子释放的能量为?．
答：聚变方程；
释放出的核能是；
平均每个核子释放的能量是．

【解析】原子核在聚变过程中，质量数与核电荷数均守恒；结合质能方程进行分析即可。
根据质量数与核电荷数守恒写出聚变方程；
求出质量亏损，根据质能方程即可求出释放出的核能；
用总共释放出的核能与总核子数的比值即可求出平均每个核子释放的能量。
17.【答案】解：由原子核衰变时电荷数和质量数都守恒，有．
由知新核为氦核，设氦核的速度为，一个核子的质量为m，则氦核的质量为4m、铀核的质量为238m、钍核的质量为234m，
由动量守恒定律，得，
解得，方向与铀核速度方向相同．
答：衰变方程；
产生的另一种新核的速度，方向与铀核速度方向相同．．

【解析】【分析】
根据质量数守恒和电荷数守恒即可写出正确的核反应方程；
根据动量守恒定律，选择合适的正方向即可求解。
本题考查了有关半衰期的理解及运算以及动量守恒定律在近代物理中的应用，要注意对基本概念和规律的理解及应用。


第2页，共10页
第6页，共10页