上海市北虹高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-5：核能与社会 单元测试题（含解析）

核能与社会
1．下列叙述正确的是（ ）
A．放射性物质的温度升高，则半衰期减小
B．结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
C．某放射性原子核经过两次α衰变和一次β衰变，核内中子数减少5个
D．根据玻尔理论，氢原子在辐射光子的同时，轨道半径也在连续地减小
2．铀原子核发生衰变时衰变方程为，其中、、X的质量分别为m1、m2、m3，光在真空中的传播速度为c，则
A．X是质子
B．m1＝m2＋m3
C．衰变时释放的能量为（m2＋m3－m1）c2
D．若提高温度，的半衰期不变
3．人类一直在追求能源的开发和有效利用，太阳能的利用非常广泛，而太阳的巨大能量来源于太阳内部所发生的核聚变反应，该核反应可能是
A．
B．
C．
D．
4．已知核反应中氘核的比结合能为E1,氚核的比结合能为E2，氦核比结合能为E3,下列说法正确的是（　　）
A．该核反应类型属于人工转变
B．该反应放出能量E1+E2-E3
C．该反应放出能量E3-E2-E1
D．该反应放出能量4E3-2E1-3E2
5．“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风，下列原子弹和氢弹说法正确的是( )
A．原子弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式
B．原子弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式
C．氢弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式
D．氢弹是根据重核的裂变原理，基本核反应方程式
6．近日从中科院获悉，我国第四代反应堆核能系统钍基熔盐堆能源系统(TMSR)研究己获重要突破．该系统是以钍作为核燃料，钍核俘获一个中子后经过两次β衰变可得到核燃料铀233．铀核的一种典型裂变产物是氪和钡，同时释放出巨大能量．下列说法正确的是
A．钍核有90个中子，142个质子
B．钍核俘获一个中子的反应方程是
C．产生的反应方程是
D．铀核裂变反应方程是
7．2个质子和2个中子结合成氦核。设质子、中子、氦核的质量分别为m1、m2和m3，则三者之间的质量关系正确的是 ( )
A．m3＞2(m1+m2) B．m3＝2(m1+m2) C．m3＜2(m1+m2) D．以上三种情况都有可能
8．轻核聚变其中的一个反应方程是：。若已知的质量为m1，的质量为m2，的质量为m3，x的质量为m4，则下列说法中正确的是：
A．和在常温下就能够发生聚变
B．x是质子
C．这个反应释放的核能为ΔE=(m1+m2-m3-m4)c2
D．我国一部分核电站就是利用轻核的聚变释放的能量来发电的
9．中国大科学装置“东方超环”（EAST）近期实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破。由于其内部核反应原理与太阳类似，因此“东方超环”也被称为“人造太阳”。下列说法正确的是
A．“人造太阳”与目前核电站的核反应原理相同
B．“人造太阳”释放的能量可以用计算
C．“人造太阳”的核反应方程可能是
D．“人造太阳”的核反应方程可能是
10．下列说法中正确的是 ．
A．振动的带电微粒辐射或吸收的能量可以是任意数值
B．铀核（）衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的比结合能一定大于铀核的比结合能
C．实验表明，只要照射光的强度足够大，就一定能发生光电效应现象
D．核力将核子紧紧束缚在原子核内，因此核力只表现为引力
11．太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳能．已知质子的质量mp=1.0073 u，α粒子的质量mα=4.0015 u，电子的质量me=0.0005 u．1 u的质量相当于931.5 MeV的能量，太阳每秒释放的能量为3.8×1026J，则下列说法正确的是（ ）
A．这个核反应方程是
B．这一核反应的质量亏损是0.0277 u
C．该核反应释放的能量为
D．太阳每秒减少的质量为
12．氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，核反应方程为：。已知：、、和中子的质量分别为2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u相当于931.5 MeV。由上述核反应方程和数据可知，该核反应释放出的能量为（ ）
A．13.6 MeV B．20.7 MeV C．17.6 MeV D．33.8 MeV
13．2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器完成了人类历史上的首次月背软着陆．“嫦娥四号”的核电池利用放射性同位素Pu衰变供电；静止的Pu衰变为铀核和X粒子，放出频率为ν的γ光子．已知：Pu、和X粒子的质量分别为mPu、mU和mX，普朗克常数为h，光速为c．则下列说法正确的是
A．X粒子是He
B．的比结合能比Pu的大
C．释放出的γ光子能量为(mPu- mU)c2
D．放射性同位素Pu的半衰期随温度降低而变大
14．关于核反应方程，下列说法正确的是（ ）
A．是衰变方程
B．是衰变方程
C．是核裂变方程
D．是居里夫妇发现人工放射性同位素的核反应方程
15．关于核反应，下列说法正确的是________．
A．x＝10 B．质量数不守恒 C．向外释放能量 D．这是 的衰变
16．下列说法正确的是（ ）
A．＋→＋是α衰变方程
B．＋→＋＋17.6 MeV是核聚变反应方程
C．→＋是核裂变反应方程
D．＋→＋是原子核人工转变方程
17．下列说法正确的是（ ）
A．图1：J.J.汤姆孙认为阴极射线本质是带负电的粒子流并求出其比荷
B．图2：卢瑟福根据绝大多数α粒子大角度散射实验结果提出原子的核式结构模型
C．图3：中等大小原子核的比结合能最大，其中核子结合得牢固，原子核最稳定
D．图4：自然界中较轻的原子核内质子数与中子数大致相等，稳定的重原子核内质子数比中子数多
18．不同的原子核，其核子的平均质量m（原子核的质量除以核子数）与原子序数Z的关系如图所示．下列说法中正确的是（ ）
A．随原子序数的增大核子的平均质量先减小后增大
B．原子核E的比结合能比原子核F的比结合能大
C．原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量
D．原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能
19．核电站中采用反应堆使重核裂变，将释放出的巨大能量转换成电能。反应堆中一种可能的核反应方程式是，设U核质量为m1，中子质量为m2，Nd核质量为m3，Zr核质量为m4，x质量为m5，y质量为m6，那么，在所给的核反应中（　　）
A．x可能是，y可能是
B．x可能是3，y可能是
C．释放的核能为（m1＋m2－m3－m4－m5－m6）c2
D．释放的核能为（m3＋m4＋m5＋m6－m1－m2）c2
20．在原子核中,下列说法正确的是 (　　)
A．质子数和中子数总是相等的
B．核子间的核力可能是引力也可能是斥力
C．发生β衰变是由核子间的弱相互作用引起的
D．结合能指将原子核中的核子全部分开需要的能量
参考答案
1．C
【解析】
A项：半衰期的大小与外界环境没有关系，放射性物质的温度升高，则半衰期不变，故A错误；
B项：比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固，故B错误；
C项：放射性原子核经过2次α衰变，质量数少8个，而质子数少4个，那么中子数少4个，而再经过一次β衰变，中子数减小一个，则核内中子数减少5个，故C正确；
D项：氢原子从激发态向基态跃迁时，氢原子将辐射光子，放出不连续的能量，轨道半径也不连续，故D错误。
2．D
【解析】
A．根据电荷数守恒、质量数守恒知，X原子核中的电荷数为2，质量数为4，是氦核，故A错误；
B．依据质量亏损，则m1＞m2+m3，故B错误；
C．根据爱因斯坦质能方程得，释放的能量，故C错误；
D．衰期的大小与温度无关，故D正确．
3．A
【解析】
A反应是轻核聚变反应，是太阳内部的热核反应，选项A正确；B反应是α衰变方程，选项B错误；C反应是重核裂变反应，选项C错误；D反应是β衰变方程，选项D错误．
4．D
【解析】
A．根据题意可知，该反应是聚变反应，A错误
BCD．根据比结合能等于结合能与核子数之比可得：该反应释放能量，BC错误D正确
5．C
【解析】
【详解】
原子弹是根据重核的裂变原理，B中的核反应方程两边的质量数不守恒；所以AB均错；氢弹是根据轻核聚变原理，基本核反应方程式，故选项C正确，D错误.
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．钍核有90个质子，232﹣90＝142个中子，故A错误；
BC．钍核保获一个中子后经过两次β衰变的反应方程是，故BC错误；
D．根据质量数守恒与电荷数守恒可知，铀核裂变的核反应方程为．故D正确．
7．C
【解析】
【详解】
质子和中子结合成氦核，核反应方程式：2→，该反应为聚变反应，该反应的中质量亏损为：△m＝2m1+2m2﹣m3，根据质能方程得△E＝△mc2＝（2m1+2m2﹣m3）c2>0，且释放能量，故m3＜2(m1+m2)，故C正确，ABD错误。
8．C
【解析】
【详解】
A项：和在常温下不能发生聚变，只有在高温下才能发生聚变，故A错误；
B项：根据质量数守恒和电荷数守恒得到，x的质量数为1，电荷数为0，则x是中子，故B错误；
C项：该方程的质量亏损为，，故C正确；
D项：我国大亚湾核电站就是利用重核的裂变释放的能量来发电的，故D错误。
9．C
【解析】
【详解】
“人造太阳”反应是核聚变反应，而目前核电站的核反应是核裂变反应，选项A错误；“人造太阳”释放的能量可以用E=mc2计算，选项B错误；“人造太阳”的核反应方程可能是，选项C正确；核反应是重核裂变的反应，故选项D错误.
10．B
【解析】
【详解】
A．根据普朗克能量子假说的认识，振动的带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍，故A错误；
B．铀核( )衰变的过程中会释放能量，所以衰变产物的比结合能一定大于铀核的比结合能，故B正确；
C．根据光电效应方程可知，发生光电效应的条件与光的频率有关，与光的强度无关，故C错误；
D．核力将核子紧紧束缚在原子核内，核力在大于，小于的范围内表现为吸引力，在小于时表现为斥力，故D错误；
故选B．
【点睛】
振动的带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍，衰变产物的比结合能一定大于铀核的比结合能；发生光电效应的条件与光的强度无关．
11．D
【解析】
【详解】
A．这个核反应方程是
选项A错误；
B．这一核反应的质量亏损是
，
选项B错误；
C．该核反应释放的能量为
选项C 错误；
D．太阳每秒减少的质量为
选项D正确；
故选D.
12．C
【解析】
【详解】
该方应中的质量亏损为：△m=2.0141u+3.0161u-4.0026u-1.0087u=0.0189u；核反应过程中释放的能量为：E=△mc2=17.6MeV。
13．B
【解析】
【详解】
根据质量数守恒与电荷数守恒可知，的衰变方程为，故A错误；衰变成核和α?粒子后，释放核能，将原子核分解为单个的核子需要的能量更大，原子变得更稳定，所以的比结合能比的大，故B正确；此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量的差，为△m=mpU-mU-mα，释放的γ光子的能量为hv，核反应的过程中释放的能量：E=（mpU-mU-mα）c2，由于核反应的过程中释放的核能转化为新核与α粒子的动能以及光子的能量，所以光子的能量小于（mpU-mU-mα）c2，故C错误；放射性同位素的半衰期与温度无关．故D错误.
14．D
【解析】
【详解】
A.核反应方程是轻核的聚变，故A错误；
B、是人工核反应，是高速α粒子轰击氮核从氮核中打出质子，是发现质子的核反应方程，故B错误；
C、是重核裂变方程，需要中子轰击才能发生核裂变，故C错误；
D、根据物理学史可知，居里夫妇用α粒子轰击铝，发现人工放射性的核反应方程；由质量数守恒与电荷数守恒可知，方程是正确的，故D正确。
15．AC
【解析】
【详解】
AB.核反应方程满足电荷数守恒和质量数守恒，所以，故A正确，B错误。
CD.该核反应方的裂变，会向外释放能量。故C正确，D错误。
16．BD
【解析】
【详解】
A项： 属于人工核转变，不是α衰变方程，α衰变是自发进行的，故A错误；
B项：，是氢核聚变反应，故B正确；
C项：放出α粒子是，α衰变，故C错误；
D项：是在人为的作用下发生的故该反应是人工转变，故D正确。
17．AC
【解析】
【详解】
A项：汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷，最终发现了电子，故A正确；
B项：卢瑟福通过分析少数α粒子的大角度散射实验数据，提出了原子的核式结构模型，故B错误；
C项：中等质量的原子核的比结合能最大，因此这些原子核是最稳定的，故C正确；
D项：自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，在稳定的重原子核中，质子数比中子数少，故D错误。
18．AD
【解析】
【详解】
（1）由图象可知，随原子序数的增大核子的平均质量先减小后增大，A正确；
（2）由图象可知，原子核E的核子的平均质量大于原子核F核子的平均质量，若从E核转变为F，必然存在核子的质量亏损，释放能量，比结合能增加，故原子核F的比结合能更大，B错误；
（3）由图象可知，D和E核子的平均质量大于F核子的平均质量，原子核D和E聚变成原子核F时，核子总质量减小，有质量亏损，要释放出核能，C错误；
（4）由图象可知，A裂变成原子核B和C时，核子的平均质量变小，核子发生了质量亏损，释放出核能，D正确；
故本题选AD
【点睛】
根据图象判断出各原子核质量关系，然后判断发生核反应时质量变化情况，结合质能方程分析判断．
19．ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A．如果x是，y是，则核反应过程质量数守恒、核电荷数守恒，故A正确；
B.如果x是3，根据核反应过程质量数守恒、核电荷数守恒可知，y可能是，故B正确；
CD．质量亏损：△m=m1+m2?m3?m4?m5?m6，由质能方程可知，释放的能量为：E=△mc2=(m1+m2?m3?m4?m5?m6)c2，故C正确，D错误；
故选ABC。
20．BCD
【解析】
【详解】
质子数与核外电子数总是相等，而与中子数没有关系，故A错误；核力只存在于相邻的核子之间，核力是短程力，作用距离小于0.8×10-15m时，表现斥力，在0.8×10-15m与1.5×10-15m之间，表现为引力，故B正确；弱相互作用，是引起β衰变的原因，故C正确；结合能指将原子核中的核子全部打开需要的能量，故D正确；