上海市金山中学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．下列有关近代物理内容的叙述正确的是
A．一束光射到某种金属上未发生光电效应，改用波长较长的光照射则可能发生光电效应
B．氡222的半衰期为3.8天，意味着氡222经过7.6天就完全衰变成其他元素
C．卢瑟福粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的
D．重核裂变会放出能量，是由于中等质量的核的比结合能比重核的大
2．典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个中子：，铀235质量为m1，中子质量为m2，钡144质量为m3，氪89的质量为m4．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(m1-xm2-m3-m4)c2
C．x的值是3
D．该核反应比聚变反应对环境的污染较少
3．下列说法正确的是( )
A．根据ΔE＝Δmc2可知，在核裂变过程中减少的质量转化成了能量
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变
C．卢瑟福首先发现了铀和含铀矿物的天然放射现象
D．由氢原子能级示意图知，处于基态的氢原子至少要吸收13.60 eV的能量才能发生电离
4．典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个中子：，铀235质量为m1，中子质量为m2，钡144质量为m3，氪89的质量为m4．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(m1－xm2－m3－m4)c2
C．x的值是3
D．该核反应比聚变反应对环境的污染较少
5．一个质子和两个中子聚变为一个氚核，聚变方程为，已知质子质量，中子质量，氚核质量，，反应中释放的核能约为（ ）
A． B． C． D．
6．下列说法正确的是（ ）
A．卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为：
B．铀核裂变的核反应方程是：
C．汤姆孙首先提出了原子核结构学说
D．在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固，原子核越牢固
7．下列说法中正确的是（　　）
A．卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子，并预言了中子的存在
B．玻尔理论不仅能解释氢的原子光谱，也能解释氦的原子光谱
C．热核反应的燃料是氢的同位素，裂变反应的燃料是铀
D．中子与质子结合成氘核的过程中需要吸收能量
8．秦山核电站第三期工程的两个6×105 kW发电机组已实现并网发电．发电站的核能来源于U的裂变，下列说法正确的是（　 　）
A．反应堆中核反应速度通常是采用调节的体积来控制的
B．的一种可能的裂变是
C．是天然放射性元素，升高温度后它的半衰期会缩短
D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数必减少
9．下列说法正确的是（ ）
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
C．一束光照射某种金属，其频率低于该金属的截止频率时不能发生光电效应
D．氢原子从较低能级跃迁到较高能级时，核外电子的动能增大
10．2011年3月11日，日本发生9.0级大地震并引发海啸，致使福岛核电站的5个机组停转，12日首次出现了核泄漏，大批居民被疏散，2011年3月26日，在我国黑龙江省东北部空气中发现了极微量的人工放射性核素碘131．下列关于原子核转变的知识，说法正确的是（ ）
A．研制核武器的钚239()由铀239()经过4次β衰变而产生
B．福岛核电站的核反应方程可能为
C．在中子轰击下，生成和的核反应前后，原子核的核子总数减少
D．碘131是元素碘的一种放射性同位素，半衰期为8.3天，20g的碘经过两个半衰期后其质量变为10g．
11．我国已建成的秦山、大亚湾等十几座核电站，有效的解决了工农业生产中的电力需求问题．目前这些正在工作中的核电站利用的是（）
A．放射性元素衰变放出的能量 B．人工放射性同位素衰变放出的能量
C．重核裂变放出的能量? D．轻核聚变放出的能量
12．下列说法中不正确的是（? ）
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变
C．一群氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子
D．卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型
E.氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大
13．关于原子物理的相关知识，下列说法正确的是（）
A．太阳辐射能量主要来自太阳内部的核聚变反应
B．一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应，是因为该光的波长太短
C．发生光电效应时，入射光的频率越高，逸出的光电子的最大初动能就越小
D．大量的氢原子从n=3能级向低能级跃迁时，只能辐射两种不同频率的光
14．下列说法正确的是（? ）
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，说明原子是有复杂结构的
C．卢瑟福发现了中子、查德威克发现了质子
D．一束光照射到某金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短
15．下列说法正确的是（）
A．原子核发生α衰变时，新核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量
B．在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
C．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量不变
D．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应．
16．以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是（　 　）
A．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子
B．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大
C．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
D．重核裂变的产物是唯一的
17．氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为出，式中x是某种粒子．已知：、、和粒子x的质量分别为2．0141u、3．0161u、4．0026u和1．0087u；1u＝931．5MeV/c2，c是真空中的光速．由上述反应方程和数据可知（ ）
A．粒子x是
B．该反应中的质量亏损为0．0189u
C．该反应释放出的能量约为17．6MevV
D．该反应中释放的能量全部转化为粒子x的动能
18．下列说法中正确的是（ ）
A．氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，在向低能级跃迁时放出光子的频率可能小于入射光子的频率
B．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一定不发生光电效应
C．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能减小
D．Se→Kr＋2e是重核裂变
19．以下说法中正确的是（　　）
A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的
B．若使放射物质的温度升高，其半衰期将减小
C．大量氢原子从n=4的能级跃迁到n=1的能级，能够辐射6种频率的光子
D．衰变为的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变
E.是轻核聚变
20．关于下列四幅示意图的说法中正确的是（　　）
A．在单分子油膜法测量分子直径d的大小时认为油酸分子是一个挨一个紧密排列的
B．光电效应实验现象说明了光具有波动性
C．α粒子轰击铍产生的粒子流x2是质子流
D．用中子轰击铀核使其发生裂变，引起的链式反应会释放出巨大的核能
参考答案
1．D
【解析】
A、当入射光的波长大于金属的极限波长，不会发生光电效应，可知一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太长，当改用波长较长的光照射，更不可能发生光电效应，故A错误；
B、氡222的半衰期为3.8天，意味着氡222经过7.6天有四分之三的衰变成其他元素，故B错误；
C、原子的核式结构学说，是由卢瑟福通过α粒子散射实验提出来的，故C错误；
D、重核裂变时释放能量，会出现质量亏损，因生成物的质量小于反应前的质量，即中等质量的核的比结合能比重核的大，故D正确。
点睛：本题考查了核式结构模型、半衰期、光电效应、质量亏损等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记教材中的基本概念和基本规律。
2．C
【解析】
该核反应是核裂变，可以自发进行，不是人工控制的，故A错误；上面核反应方程中，根据质量数守恒，有：235+1=144+89+x，解得：x=3，故C正确；根据爱因斯坦质能方程，该反应放出能量为： ，故B错误；该核反应比聚变反应对环境的污染大 ，故D错误．所以C正确，ABD错误．
3．D
【解析】
【详解】
A．爱因斯坦的质能方程E=mc2，不是质量和能量可以相互转化，二者概念根本不同，当发生质量亏损时，质量只是以光子形式发射出去；故A错误．
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应；故B错误．
C．贝克勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象；故C错误．
D．基态的氢原子能量为-13.6eV，则基态氢原子发生电离，吸收的能量需大于等于13.6eV；故D正确．
故选D．
【点睛】
本题考查了质能方程、热核聚变、天然放射现象、氢原子电离等知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基本知识点．
4．C
【解析】
【详解】
A：该核反应类型属于重核的裂变，故A项错误．
B：该反应放出能量，故B项错误．
C：据核反应质量数守恒可得：，解得：．故C项正确．
D：裂变反应过后的核废料有放射性；裂变反应比聚变反应对环境的污染大．故D项错误．
5．D
【解析】
该核反应中质量亏损：
则释放的核能：，故选项A正确，BCD错误．
点睛：解决本题的关键知道在核反应中电荷数守恒、质量数守恒，掌握爱因斯坦质能方程，并能灵活运用．
6．A
【解析】
A：卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为：，故A正确
B：铀核裂变的核反应方程是：，故B错误
C：卢瑟福首先提出了原子核式结构学说，故C错误
D：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能．原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能．
在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，原子核越牢固．故D错
点睛：铀核的裂变是指铀核俘获一个中子以后发生的核反应．
7．A
【解析】
【分析】
【详解】
A、卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子并预言中子存在,查德威克用α粒子轰击氮原子核发现了中子，故A对
B、玻尔将量子观念引入原子领域,其理论只能够解释氢原子光谱的特征,不能解释氦的原子光谱,故B错误;?
C、热核反应的燃料是氢的同位素,裂变反应的燃料是铀,故C错误.?
D、中子和质子结合成氘核有质量亏损,释放能量.故D错误.?
故选A
【点睛】
卢瑟福通过α粒子轰击氮核发现了质子,并预言了中子的存在;玻尔理论有局限性,只是成功地解释了氢原子光谱,对解释其它原子光谱遇到了困难;中子和质子结合成氘核属于轻核聚变,有质量亏损,向外放出能量.
8．B
【解析】
【分析】
【详解】
A、反应堆中核反应速度通常是镉棒吸收中子来控制的反应速度的，故A错误；
B、根据质量数和电荷数守恒可知：的一种可能的裂变是，故B正确；
C、半衰期和元素本身有关，和外界条件没有关系，故C错误；
D、由核反应方程中电荷数的质量数守恒知，核反应中质量数不会变化，故D错误。
故选B
9．C
【解析】
太阳辐射的能量主要来源于轻核聚变，A正确；贝克勒尔发现了天然放射性现象，但没有发现原子中存在原子核，卢瑟福通过а粒子散射实验，证实了原子中存在原子核，故B错误；波长越小，频率越大，所以波长小于该金属的截止波长，即频率大于该金属的极限频率，故一定会发生光电效应，C错误；氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子能量增大，根据知，动能减小，D错误．
10．B
【解析】
【分析】
【详解】
A、根据质量数和电荷数守恒可得到 ，所以发生2次衰变，故A错误；
B、现在核电站一般都是利用了核裂变反应，根据电荷数和质量数守恒可得：，故B正确；
C、根据质量数和电荷数守恒可知在中子轰击下，生成和的核反应前后，原子核的核子总数不变，故C错误；
D、根据半衰期公式可得: 碘131是元素碘的一种放射性同位素，半衰期为8.3天，20g的碘经过两个半衰期后其质量变为5g，故D错误。
故选B
11．C
【解析】
【详解】
ABC．核电站采用的是核裂变来释放原子核能；故AB错误，C正确；
D．目前的核电站均采用核裂变；聚变的应用尚在试验阶段；故D错误；
故选C．
【点睛】
本题比较简单，根据裂变和聚变的特点分析即可．同时明确目前的核电站均采用核裂变；聚变的应用尚在试验阶段．
12．A
【解析】
【分析】
β衰变是中子转变成质子而放出的电子；核电站的能量来自于重核裂变；n=3的激发态跃迁到基态时，根据数学组合，即可求解；α粒子散射实验提出原子核式结构模型；玻尔理论，电子半径变大时，动能减小，电势能增大，而原子总能量增大．
【详解】
A、β衰变放出的电子是由中子转变成质子而产生的，不是原子核内的，故A错误．B、已建成的核电站的能量来自于重核裂变，故B正确；C、一群氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，根据数学组合，能辐射3种不同频率的光子，故C正确．D、卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射，绝大多数不偏转，从而提出了原子核式结构模型，故D正确．E、玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，且原子总能量增大，故E正确；本题选不正确的故选A．
【点睛】
本题考查β衰变的原理，注意电子跃迁的动能与电势能及能量如何变化是考点中的重点，理解α粒子散射实验的现象，区别裂变与聚变的不同；明确现有的核电站均采有重核的裂变．
13．A
【解析】
【详解】
太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应．故A错误；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的能量太小，波长太长．故B错误；根据光电效应方程Ekm=hv-W逸出功可知，发生光电效应时，入射光的频率越高，逸出的光电子的最大初动能就越大，选项C正确；大量的氢原子从n=3能级向低能级跃迁时，只能辐射种不同频率的光，选项D错误；故选C.
【点睛】
此题要知道太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应；根据光电效应的条件、与波尔理论、爱因斯坦光电效应方程等解答即可．
14．B
【解析】
【分析】
【详解】
A. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，故A错误；
B. 汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，说明原子是有复杂结构的，故B正确；
C. 卢瑟福发现了质子，查德威克发现了中子，故C错误；
D. 一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，说明入射频率小于极限频率，则该束光的波长太长，故D错误．
故选：B
15．D
【解析】
【详解】
A、原子核发生α衰变时，由于质量亏损，新核与α粒子的总质量小于原来的原子核的质量．故A错误．B、在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越不稳定，故B错误．C、氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，吸收光子，原子的总能量增大，故C错误．D、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，故D正确．故选D．
【点睛】
该题考查原子物理学的几个记忆性的知识点，属于对规律性知识的考查，要在平时的学习中多加积累．
16．BC
【解析】
【分析】
【详解】
衰变反应发生在原子核内部，原子核由质子和中子组成，发生β衰变时一个中子变为质子并释放一个电子，故A错误； 电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子要克服原子核的引力，电子的动能减小，由于吸收了光子的能量，原子的能量增大，B正确； 比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定,C正确；重核裂变的产物不唯一，裂变的产物是多种多样的，具有偶然性，裂变成两块的情况较多，也可能分裂成多块，并放出几个中子；故D错误．本题选BC．
17．BC
【解析】
【详解】
ABC．由核电荷数守恒可知，x粒子的核电荷数为：1+1-2=0，由质量数守恒可知，x粒子的质量数为：2+3-4=1，则x粒子是或中子；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
故A错误，BC正确；
D．反应中释放的部分能量转化为粒子x的动能，故D错误；
故选BC．
18．AB
【解析】
试题分析：吸收一个光子跃迁到激发态后，在向低能级跃迁时放出光子的频率可能小于原吸收光子的频率，但不可能大于其频率，比如：吸收光子后从基态跃迁到3能级，由于不稳定，从3能级向低能级跃迁，可以向2能级，也可能向基态，故A正确；如果用紫光照射某种金属发生光电效应，知紫光的频率大于金属的极限频率，由于绿光的频率小于紫光的频率，所以绿光照射不一定发生光电效应．故B正确；由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，能量减小，轨道半径减小，根据知，电子的动能增大，由于能量等于电子动能和电势能的总和，则电势能减小．故C错误．重核裂变是粒子轰击原子核，产生中等核．故D错误．
考点：
19．ACE
【解析】
【分析】
【详解】
A、衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的,不是来自核外电子,故A正确；
B、放射性物质的半衰期与温度无关,故B错误.
C、根据知,大量氢原子从n=4的能级跃迁到n=1的能级,能够辐射6种频率的光子,故C正确；
D、核反应方程为 ，根据质量数和电荷数守恒可求得x=8；y=6
故D错误；
E、是轻核聚变，故E正确。
故选ACE
20．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A、单分子油膜法测量分子直径d的大小时，认为油酸分子是一个挨一个紧密排列的，从而由d=V/S，即可，故A正确；
B、光电效应实验现象说明了光具有粒子性，而不是波动性，故B错误；
C、α粒子轰击铍核反应方程为所以产生的粒子流x2是质子流，
故C对；
D、中子轰击铀核使其发生裂变，引起的链式反应会释放出巨大的核能，故D正确
故选ACD