东营市胜利第三十九中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：核能 综合测试（含解析）

核能
1．下列说法不正确的是（）
A．β衰变时，β射线是原子的核外电子释放出来的
B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的依据之一
C．如果用紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光照射这种金属不一定发生光电效应
D．比结合能越大,原子中核子结合的越牢固,原子核越稳定
2．恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应．核反应方程为＋γ.以下说法不正确的是( )
A．该核反应为聚变反应
B．热核反应中有质量亏损
C．热核反应会放出巨大能量
D．由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的
3．关于原子核的有关知识，下列说法错误的是
A．核力具有短程性决定了核力具有饱和性
B．虽然原子核内的中子不带电，但是相邻的两个中子间仍存在核力作用
C．正因为重核中的核子的平均结合能小，所以重核分裂成两个中等质量的核时会放出结合能
D．核子结合成原子核时放出的结合能是由亏损的质量转化而来的
4．原子核物理与粒子物理是物理学研究的重要方向之一，对微观未知粒子的探测可以使我们对物质的微观结果和宇宙的发展方向作出合理的预测，下列说法正确的是( )
A．原子核发生衰变时放出电子，说明原子核内有电子
B．原子核的半衰期可以通过加压或者升温等方法进行改变
C．原子核由质子和中子组成，其核子数越大，则结合能越大
D．裂变反应堆中，镉棒的作用是减慢中子的速率，以维持链式反应进行
5．随着中国在核能发电领域的发展，国际能源署界长提林·比罗尔估计到2030年中国就会超过美国成为全球最大的核能国家。下列关于核反应和核能的说法正确的是
A．原子弹是利用轻核聚变制成的核武器
B．任何核反应满足质量守恒定律
C．原子核结合能越大，表明原子核中的核子结合得越牢周，原子核就越稳定
D．如果不对裂变的链武反应加以控制，就会在极短的时间内释放出巨大的能量，发生猛烈爆炸
6．氡气有天然放射性，其衰变产生的粒子可对人的呼吸系统造成辐射损伤．氡衰变方程为，衰变过程中同时产生射线，半衰期为3.8天，以下说法正确的是（ ）
A．该衰变过程为衰变
B．对一个特定的氡核，在3.8天内一定会衰变
C．射线是由处于高能級的核向低能級跃迁时产生的
D．衰变后，核与X粒子的质量之和等于衰变前核的质量
7．1932年考克饶夫特(J．D．Cockroft)和瓦耳顿(E．T．S．Walton)发明了世界上第一台粒子加速器——高压倍压器，他们将质子()加速到0.5MeV的能量去撞击静止的原子核X，得到两个动能均为8.9MeV的氦核()，这是历史上第一次用人工加速粒子实现的核反应．下列说法正确的是
A．X是 B．X由组成
C．上述核反应中出现了质量亏损 D．上述核反应的类型是裂变
8．核反应方程中，的质量为m1、的质量为m2、的质量为m3、X的质量为m4，光在真空中的速度为c.则下列判断正确的是
A．X是，
B．X是，
C．X是，
D．X是，
9．如图所示为原子核的比结合能曲线．根据该曲线，下列说法正确的是（　　）
A．核比核更稳定
B．核的结合能约为7MeV
C．两个核结合成核时释放能量
D．质量较大的核一定比质量较小的核的比结合能大
10．一静止原子核多次衰变为两个静止原子核B和6个电子e，并释放热量E．其中原子核A的比结合能为E1，B的比结合能为E2，释放时一个电子的初动能为E3，则下列说法正确的是（ ）
A．放出的B粒子是 B．E2-E1=E3+E
C．比结合能E1小于比结合能E2 D．该反应过程质量一定增加
11．下列反应方程中，属于衰变的是( )
A． B．
C． D．
12．两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素).若反应前两氘核的动能均为EkD=0.35MeV.它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转变为动能．已知氘核质量mD=2.0136u,氦核质量mHe=3.0150u,中子质量mn=1.0087u.(已知lu=931.5MeV)下列说法正确的是( )
A．把两个氘核作为一个系统，对撞过程中满足动量守恒和总能量守恒
B．核反应释放的核能为3.96MeV
C．反应后产生的氦核的动能0.99MeV
D．反应后产生的中子的动能3.26MeV
13．下列关于核反应方程及描述正确的是（　　）
A．是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程
B．是核聚变方程
C．是核聚变方程
D．是α衰变方程
14．已知中子的质量是，质子的质量是，氘核的质量是，质子和中子结合成氘核的过程中质量亏损是______ kg，氘核的比结合能是______ J.
15．衰变为要经过 ____次α衰变，____次β衰变．如果上述衰变反应质量亏损为，以放出一个γ光子的形式释放核能，已知光在真空中的传播速度为c，普朗克常量为h，那么这个光子的物质波长为____．
16．一个静止的铀核（原子质量为232.0372u）放出一个α粒子（原子质量为4.0026u)后衰变成钍核型（原子质量为228.0287u）．已知：原子质量单位1u=1.67×10-27kg，1u相当于931MeV（计算结果均保留两位小数）
（1）写出核衰变反应方程
（2））并计算该核反应释放出的核能
（3）求钍核和α粒子的动能之比（动量大小相等方向相反）
17．铍核在俘获一个α粒子后放出一个中子并生成一个新核，已知铍核Be质量为9.012 190 u，α粒子质量为4.002 600 u，中子质量为1.008 665 u.
(1)写出核反应方程；
(2)算出释放的能量． 1u相当于931.5Mev的能量，1u等于一个碳12原子核的质量的十二分之一
参考答案
1．A
【解析】
A．衰变中产生的射线实际上是原子核中的中子转化而来的不是原子内部核外电子释放出来的，A错误；
B．卢瑟福用粒子散射实验现象，提出原子核式结构模型，B正确；
C．紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光，因绿光的频率小于紫光，则照射这种金属不一定发生光电效应，C正确；
D．比结合能越大，将核子分解需要的能量越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，D正确．
故选A.
2．D
【解析】该反应中，是质量数较小的原子核发生反应生成质量数较大的原子核的过程，所以是核聚变反应，故A正确；热核反应中有质量亏损，会放出巨大能量．故BC正确；核反应中质量数守恒，但是反应有质量亏损，质量不是守恒的，选项D错误；此题选项不正确的，故选D.
点睛：此题考查核聚变与核裂变的定义，核聚变的核反应方程等．多读课本，掌握聚变反应与裂变反应的特点以及它们的区别是解答的关键．
3．D
【解析】
AB．核力具有饱和性和短程性，核力是使核子组成原子核的作用力，属于强相互作用的一类．原子核中邻近的核子之间存在相互的吸引力，同时质子之间是相互排斥的，是非常强大的核力将它们吸引在一起，使它们在非常小的区域形成原子核．当两核子间距离小于一定值时，则会表现为斥力，故AB说法正确；
C．根据原子核的结合能与核子的平均结合能之间的关系可知，正因为重核中的核子的平均结合能小，所以重核分裂成两个中等质量的核时会放出结合能．故C说法正确；
D．核子结合成原子核时，释放出能量△E 同时质量亏损了△m，但不能理解成有一部分△m转化成能量，故D说法错误．
故选D．
4．C
【解析】原子核发生衰变时放出电子，电子来自原子核，是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，原子核内没有电子，故A错误。原子核的半衰期与原子核所处的物理环境和化学状态无关，故B错误。原子核由质子和中子组成，其核子数越大，则结合能越大，故C正确。裂变反应堆中，镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，故D错误。故选C。
【点睛】原子核发生衰变时放出电子，电子来自原子核，但是原子核中没有电子；半衰期与原子核所处的物理环境和化学状态无关，加压、升温不会改变半衰期；原子核中核子数越大，结合能越大；镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度。
5．D
【解析】原子弹是利用重核裂变（链式反应）制成的核武器，故A错误；原子核发生衰变时要遵守电荷数守恒和质量数守恒的规律，但质量并不守恒，故B错误。原子核中，核子的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢，原子核越稳定，故C错误。若核燃料能达到足够多时，如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内会释放出巨大的能量，发生猛烈爆炸，故D正确；故选D。
【点睛】核能分为裂变和聚变两种，裂变分为两种：可控链式反应和不可控链式反应，前者主要应用在核反应堆中，后者应用在原子弹中；聚变主要应用在氢弹上。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢，原子核越稳定．
6．C
【解析】
A、根据电荷数守恒、质量数守恒得，X的电荷数为2，质量数为4，为α粒子，故A错误；
B、半衰期是大量粒子统计学结果，不能用在少量原子上，故B错误；
C、γ 射线一般随着α 或 β 射线产生，是由处于高能級的核向低能級跃迁时产生的，故C正确；
D、衰变过程中质量数和电荷数守恒，但质量有亏损，故核与X粒子的质量之和小于衰变前核的质量，故D错误；
故选C．
7．C
【解析】
根据质量数和电荷数守恒可知，X是，选项AB错误；由题可知，反应中释放了核能，则反应中出现了质量亏损，选项C正确；上述核反应的类型是原子核的人工转变方程，选项D错误；故选C.
8． C
【解析】发生的核反应是核裂变，选项AB错误；可以释放核能是由于铀核的比结合能小于中等原子核的比结合能，所以释放能量，选项C正确，D错误；故选C.
9．C
【解析】
A．由图知核的比结合能小于核的比结合能，故更稳定，故A错误；
BC．由图可知核的比结合能约为7 MeV，核的比结合能约为1MeV，故两个核结合成核时释放能量，故B错误，C正确；
D．比结合能是结合能与核子数之比，故比结合能的大小与质量无关，故D错误；
故选C。
【点睛】
抓住比结合能等于结合能与核子数的比值得氘氦核的结合能；比结合能越大，原子核越稳定，通过图示得出比结合能的大小。
10．C
【解析】
衰变为2个静止原子核B和6个电子，则B的质量数为：，B的电荷数为： 所以，故A错误；A的结合能为m?E1，B的结合能为m?E2，根据能量守恒可得：m?E2-m?E1=E+6E3．故B错误；核反应的过程中释放热量，可知比结合能E1小于比结合能E2．故C正确；该反应的过程中释放热量，由质能方程可知，一定有质量亏损．故D错误．
11．AB
【解析】
衰变是自发的，并且伴随着 粒子的产生
A、 是衰变，故A正确；
B、 是衰变，故B正确；
C、，是人工核反应，故C错误；
D、，是核聚变，故D错误；
故选AB
12．AC
【解析】
A、把两个氘核作为一个系统，由于内力远远大于外力，所以对撞过程中满足动量守恒和总能量守恒，故A正确；
B、聚变的核反应方程:;
根据质能方程
代入数据得： ，故B错误；
CD、根据能量守恒知：
由动量守恒知生成的中子和氦核动量相等，根据
可得： ; ，故C对；D错误；
故选AC
点睛：利用动量守恒和能量守恒解本题，并且要会利用质能方程计算核反应释放的能量．
13．AC
【解析】
A．居里夫妇发现人工放射性的核反应方程为，A正确；
B．为核裂变方程，B错误；
C．是轻核聚变方程，C正确；
D．是发现质子方程，D错误。
故选C。
14．
【解析】
氘核是由1个质子、1个中子构成，其核子与原子核的质量差为：
；
氘核的结合能为，代入数据，解得：
氘核的比结合能为：；
15．4 2
【解析】
设要经过m次α衰变，n次β衰变，则有，，解得；
根据爱因斯坦质能方程可知，而，联立解得这个光子的物质波长为．
16．① ；②5.49MeV．③1：57．
【解析】
【详解】
(1)根据电荷数守恒、质量数守恒得：
(2)质量亏损
根据爱因斯坦质能方程得：
(3)根据动量守恒定律得，钍核和α粒子动量大小相等，方向相反，有
因为
则
17．(1)Be＋He→C＋n；　(2)5.71 MeV；
【解析】
(1)核反应方程式：Be＋He→C＋n.
(2)由题意得质量亏损Δm＝(9.012 190 u＋4.002 600 u)－(12.000 00 u＋1.008 665 u)＝0.006 125 u．由ΔE＝Δm×931.5 MeV得：释放的能量：ΔE＝0.006 125×931.5 MeV≈5.7 MeV.