上海市甘泉高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-5：核能与社会 综合复习题（含解析）

核能与社会
1．根据近代物理知识，你认为下列说法中正确的是
A．相同频率的光照射不同金属，则从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越大
B．已知氢原子从基态跃迁到某一激发态需要吸收的能量为12.09eV，则动能等于12.09eV的另一个氢原子与这个氢原子发生正碰，可以使这个原来静止并处于基态的氢原子跃迁到该激发态
C．在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合的越牢固
D．铀核（U）衰变为铅核（Pb）的过程中，中子数减少21个
2．下列说法中正确的是（ ）
A．铀核裂变的某种核反应方程是
B．已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么2个质子和2个中子结合成一个α粒子，释放的能量是
C．卢瑟福通过α粒子散射实验验证了在原子核内部存在质子
D．一群处于能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射12种不同频率的电磁波
3．下列说法中正确的是(　　)
A．核反应堆是人工控制链式反应的装置
B． ，式中d＝3
C．β衰变中产生的β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的
D．4个放射性元素的原子核经过一个半衰期后一定还剩下2个没有发生衰变
4．某核反应方程为.已知（1u＝931Mev），的质量为2.0136u，的质量为3.018 0u，的质量为4.0026u，X的质量为1.0087u，则下列说法中正确的是（　　）
A．X是中子，该反应释放能量，放出18.27×1016J能量
B．X是中子，该反应释放能量，放出18.90 MeV能量
C．X是质子，该反应吸收能量，吸收18.90 MeV能量
D．X是中子，该反应吸收能量，吸收18.27×1016J能量
5．放射性同位素电池是一种新型电池，它是利用放射性同位素衰变放出的高速带电粒子（α射线、β射线）与物质相互作用，射线的动能被阻止或吸收后转变为热能，再通过换能器转化为电能的一种装置．其构造大致是：最外层是由合金制成的保护层，次外层是防止射线泄漏的辐射屏蔽层，第三层是把热能转化成电能的换能器，最里层是放射性同位素．电池使用的三种放射性同位素的半衰期和发出的射线如下表：
同位素 90Sr 210 Po 238 Pu
射线 β α α
半衰期 28年 138天 89.6年
若选择上述某一种同位素做为放射源，使用相同材料制成的辐射屏蔽层，制造用于执行长期航天任务的核电池，则下列论述正确的是（ ）
A．90 Sr的半衰期较长，使用寿命较长，所需的屏蔽材料较薄
B．210 Po的半衰期最短，使用寿命最长，所需的屏蔽材料较薄
C．238 Pu的半衰期最长，使用寿命最长，所需的屏蔽材料较薄
D．放射性同位素在发生衰变时，出现质量亏损，且衰变前后的总质量数变化
6．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 .以下说法正确的是( )
A．该核反应为裂变反应
B．热核反应中有质量亏损
C．由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的
D．任意原子核内的质子数和中子数总是相等的
7．下列说法中正确的是( )
A．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期
B．放射性元素的半衰期不会随物理或化学条件的变化而变化
C．约里奥—居里夫人用α粒子轰击铝箔发现了中子
D．原子核所含核子单独存在时的总质量等于该原子核的质量
8．下列说法中正确的是6
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
B．中等核的平均结合能比重核的平均结合能小，所以重核裂变要放出能量
C．只要有核反应发生，就一定会释放出核能
D．轻核中质子数与中子数大致相等，重核中中子数小于质子数
9．热核反应是一种理想能源的原因是( )
A．轻核聚变比重核裂变时释放的能量多
B．对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理
C．热核反应的速度容易控制
D．就每个核子平均释放的能量来说，热核反应比重核裂变时释放的能量少
10．关于核聚变，以下说法不正确的是(　　)
A．与裂变相比轻核聚变辐射极少，更为安全、清洁
B．世界上已经有利用核聚变能来发电的核电站
C．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－15 m以内，核力才能起作用
D．地球聚变燃料的储量十分丰富，从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核
11．有关近代物理知识，下列叙述中正确的是________
A．碘131的半衰期大约为8天，三个月后，碘131剩下的质量约为原来的
B．光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面，前者表明光子具有能量，后者表明光子除具有能量之外还具有动量
C．比结合能越大，原子核中核子结合得越不牢固，原子核越不稳定
D．铀235裂变的方程可能为
E.处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率一定不大于入射光子的频率
12．我国科学家研制“两弹”所涉及的基本核反应方程有：
(1)
(2)
关于这两个方程的下列说法，正确的是(　　 )
A．方程(1)中k＝10，方程(2)中d＝1
B．方程(2)是氢弹涉及的核反应方程
C．方程(1)属于轻核聚变
D．方程(2)属于α衰变
13．下列对核力的认识正确的是（ ）
A．核力是强相互作用的一种表现，比库仑力大得多
B．核力存在于质子和中子、中子和中子之间，质子和质子之间只有库仑斥力
C．核力是核子间相互吸引的力，是短程力
D．核力只存在于相邻的核子之间，具有饱和性
14．下列说法中正确的是
A．紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能不会发生改变
B．在某些恒星内，3个α粒子结合成一个，原子的质量是12.000 0u，原子的质量是4.002 6u，已知1u=931.5 MeV/c2，则此核反应中释放的核能约为1.16×10﹣12 J
C．从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子的能量减小，电子的动能减小
D．衰变为，经过3次α衰变，2次β衰变
15．朝鲜在2013年2月12日进行了第三次核试验，此举引起国际社会的广泛关注．据称，此次核试验材料为铀235，则下列说法正确的是（ ）
A．原子核中有92个质子,143个核子
B．是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度后半衰期会缩短
C．核爆炸的能量来自于原子核的质量亏损，遵循规律△E=△mc2
D．的一种裂变可能为
16．下列关于原子和原子核的说法正确的是( )
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的
B．(铀)衰变为(镤)要经过1次α衰变和1次 衰变
C．质子与中子结合成氘核的过程中发生质量亏损并释放能量
D．β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流
17．下列说法正确的是
A．光和电子都具有波粒二象性
B．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关
C．比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定
D．大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光子
18．下列说法正确的是(　　)
A．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说
B．若使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应，则需增大入射光光照强度才行
C．结合能越大，原子核结构一定越稳定
D．用一束绿光照射某金属，能发生光电效应，若换成紫光来照射该金属，也一定能发生光电效应
E.将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用
19．质子数与中子数互换的核互为“镜像核”，例如是的“镜像核”，同样也是的“镜像核”，则下列说法正确的是( )
A．和互为“镜像核”
B．和互为“镜像核”
C．β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子
D．核反应的生成物中有α粒子，该反应是α衰变
20．原子裂变能够产生巨大的能量，铀原子裂变的链式反应方程为，其中铀的质量为，中子质量为，钡和氪的质量分别为和，关于该裂变反应说法正确的是　　
A．链式反应能否发生跟铀原料的体积有关
B．裂变产物钡比铀的比结合能大
C．该方程亏损质量为
D．亏损的质量变成能量释放出去
参考答案
1．C
【解析】A．根据光电效应方程，金属的逸出功越大，逸出的光电子的最大初动能就越小，故A 错误；
B．根据动量守恒，若使另一个初速度不为零的氢原子与这个氢原子发生碰撞，则碰后动总量不为0，总动能不为零，无法使这个原来静止并处于基态的氢原子跃迁到该激发态，故B错误；
C.根据比结合能的含义可知，比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，C正确；
D．由质量数守恒和电荷数守恒知铀核()衰变为铅核(?)的过程中，质量数减小32，而质子数减小10，因此中子减小22，故D错误。
故选：C。
2．B
【解析】
【详解】
A. 铀核裂变的核反应是：是，两边中子不能约。故A错误；
B. 质子、中子、α粒子质量分别为m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放能量是(2m1+2m2?m3)c2.故B正确；
C. 卢瑟福通过α粒子轰击氮核得到质子，实验验证了在原子核内部存在质子，故C错误；
D. 根据波尔理论，一群处于n=4能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射6种不同频率的电磁波，故D错误。
故选：B。
3．A
【解析】
【详解】
A.核电站的核心是核反应堆，核反应堆中核的链式反应可以在人工控制下进行，故A正确；
B.根据核反应前后电荷数守恒规律，B选项中的d＝2，故B错误；
C.β衰变是原子核内释放出电子的核反应，不是核外电子的逃逸，故C错误；
D.4个放射性元素的原子核经过一个半衰期后，衰变的结果有多种情况，半衰期是对大量原子核的行为的统计预测，对几个核的衰变无法预测，故D错误．
故选：A
4．B
【解析】
核反应方程为满足核电荷数守恒和质量数守恒，X的核电荷数为：1+1-2=0，质量数为：2+3-4=1，故X为中子，核反应释放能量且为：，故B正确，ACD错误．
5．C
【解析】
【分析】
【详解】
238Pu的半衰期最长，使用寿命最长，放出的α射线比β射线的贯穿本领弱，所需的屏蔽材料较薄．故C正确，AB错误．在衰变的过程中，电荷数守恒、质量数守恒．故D错误．故选C．
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
A、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错误；
B、热核反应中有质量亏损，会放出巨大能量，故B正确，C错误；
D、根据原子核结构的特点可知，并不是任意原子核内的质子数和中子数总是相等的，故D错误．
【点睛】
本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．
7．B
【解析】
【分析】
【详解】
放射性元素的半衰期由元素的原子核决定，与化学、物理状态无关，故A错误，B正确；由物理学史可知中子是由查德威克发现的，故C错误；核子结合成原子核放出核能，因此原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，故D错误。故选B.
8．A
【解析】
A、太阳的能量来自轻核聚变即热核反应放出的能量，A正确；
B、中等核的平均结合能比重核的平均结合能大，裂变时会发生质量亏损，所以要释放能量，B错误；
C、核反应是否释放能量取决于反应前后是否发生了质量亏损，C错误；
D、随核子数增加，若只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多，D错误．
故选A．
9．B
【解析】
【详解】
不能说轻核聚变比重核裂变时释放的能量多，但就每个核子平均释放的能量来说，聚变反应中平均每个核子比裂变反应中平均每个核子放出的能量要大3～4倍，且其原料均为氢的同位素，在地球上储量极为丰富，其放射性污染也较裂变轻．但是，目前只是能够让轻核聚变发生，还不能控制聚变反应的速度、和平利用聚变时释放的核能．
A．轻核聚变比重核裂变时释放的能量多，与结论不相符，选项A错误；
B．对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理，与结论相符，选项B正确；
C．热核反应的速度容易控制，与结论不相符，选项C错误；
D．就每个核子平均释放的能量来说，热核反应比重核裂变时释放的能量少，与结论不相符，选项D错误；
故选B.
10．B
【解析】
【详解】
A：与裂变相比，核聚变有下面的几个优势：(1)安全、清洁、辐射少；(2)核燃料储量多；(3)核废料易处理。故A项正确。
B：目前利用核聚变能来发电还不能实际运行，故B项不正确。
C：要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10－15 m以内，核力才能起作用。故C项正确。
D：地球聚变燃料的储量十分丰富，从海水中可以提炼出大量核聚变所需的氘核。故D项正确。
本题选不正确的，答案是B。
11．ABE
【解析】
【分析】
【详解】
A．碘－131的半衰期大约为8天，三个月后，大约经历11次衰变，碘-131剩下约为原来的
故A正确；
B．光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面．前者表明光子具有能量，后者表明光子具有能量之外还具有动量，故B正确；
C．比结合能越大，原子核越稳定，故C错误；
D．铀235裂变的方程需要中子撞击，故D错误；
E．根据玻尔理论可知，处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率一定不大于入射光子的频率，故E正确。
故选ABE。
12．AB
【解析】
【分析】
【详解】
A.由电荷数和质量数守恒，可知(1)中235＋1＝90＋136＋k，得k＝10；(2)中2＋3＝4＋d，得d＝1，故A正确；
BCD.(1)属于重核裂变，是原子弹的一个反应方程式，(2)属于轻核聚变，是氢弹涉及的核反应方程．故B正确．CD错误．
故选：AB
13．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
核力是强相互作用的一种表现，存在于相邻的核子之间，质子和中子、中子和中子之间，质子和质子之间都存在核力作用，比库仑力大的多，选项A正确，B错误；核力是短程力，且总表现为吸引力，从而使核子结合一起，作用范围在1.5×10-15m，原子核的半径数量级在10-15m，所以核力只存在于相邻的核子之间，具有饱和性．故CD正确；故选ACD.
14．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能与入射光的频率有关与光照强度无关，因此增大光照强度，光子的最大初动能不变，故A正确；
B．根据质量亏损，结合爱因斯坦质能方程求出核反应中释放的核能，质量亏损
△m=4.0026×3u﹣12.0000u=0.0078u
则释放的核能
△E=△mc2=1.16×10﹣12J
故B正确；
C．从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子向外发射电子，能量减小，根据可知，电子圆周运动的半径减小，则电子的动能增大，故C错误；
D．在α衰变的过程中，电荷数少2，质量数少4，在β衰变的过程中，电荷数多1，质量数不变，根据该规律求出α衰变和β衰变的次数，设经过m次α衰变，n次β衰变，根据电荷数和质量数守恒可知，，，解得，故D正确．
故选ABD。
15．AC
【解析】
【分析】
【详解】
原子核中有92个质子,235个核子，A错；温度对半衰期没有影响，B错；核爆炸的能量来自于原子核的质量亏损，遵循规律△E=△mc2，C对；D中的核反应两边质量数不相等，D错．
16．BC
【解析】
【详解】
卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，并不是提出了原子核是由质子和中子组成的，故A错误；经过1次α衰变和1次β衰变后，则质量数减小4，而电荷数减小1，因此（铀）衰变为（镤）要经过1次α衰变和1次β衰变，故B正确；中子与质子结合成氘核的过程中能释放能量，所以有质量亏损，故C正确；β衰变中产生的β射线实际上是原子核内的中子转化为质子同时释放一个电子，故D错误；故选BC．
【点睛】
掌握卢瑟福的α粒子散射实验内容及结论，知道衰变的实质和半衰期的特点，注意α衰变和β衰变的区别，并掌握质能方程与质量亏损的内涵．
17．AC
【解析】
【分析】
【详解】
光和电子都具有波粒二象性，选项A正确；放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项B错误；比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定，选项C正确；大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生种不同频率的光子，选项D错误；故选AC.
18．ADE
【解析】
【分析】
【详解】
A．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，A正确；
B．只有当入射光的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，B错误；
C．比结合能(平均结合能)越大，原子核结构一定越稳定，C错误；
D．由于紫光的频率大于绿光的频率，故绿光照射某金属能发生光电效应，若换成紫光来照射该金属，也一定能发生光电效应，D正确；
E．将核子束缚在原子核内的核力，是短程力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用，E正确。
故选ADE。
19．BC
【解析】
【详解】
AB．根据“镜像核”的定义，和互为“镜像核”，选项B正确，A错误；
C．β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子，选项C正确；
D．核反应的生成物中虽有α粒子，但该反应是聚变反应，选项D错误；故选BC．
20．AB
【解析】
【详解】
A项：该反应为核裂变反应；其能否发生跟铀原料的临界体积有关故A正确．
B项：因为裂变产物钡比铀的比结合能大；从而产生了质量亏损，放出能量；故B正确；
C项：核反应过程中，质量亏损为：；故C错误．
D项：在裂变反应中亏损的质量以能量的形式释放出来，不是亏损的质量变成了能量；故D错误；故选AB．